KR100651881B1

KR100651881B1 - Apparatuses for transmitting and receiving ldpc coded data and method for transmitting and receiving ldpc coded data using the ldpc code

Info

Publication number: KR100651881B1
Application number: KR1020050076732A
Authority: KR
Inventors: 김소연; 조기형; 정규혁; 정지욱; 이영섭; 오민석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2006-12-01

Abstract

An apparatus for transmitting and receiving LDPC(Low Density Parity Check) coded data and a method for transmitting and receiving LDPC coded data using the same are provided to perform data transmission and reception with low error rate, by reflecting the structure of an LDPC parity check matrix. In a method for transmitting and receiving LDPC(Low Density Parity Check) coded data using an LDPC code, input data is encoded by using an LDPC parity check matrix. Data is processed by adjusting the sequence of the encoded data column according to weight of the parity check matrix corresponding to each bit of the encoded data column. The data-processed signal is transmitted.

Description

Apparatuses for transmitting and receiving LDPC coded data and method for transmitting and receiving LDPC coded data using the LDPC code

도 1은 이동통신 채널의 구조를 나타내는 도면이다.1 illustrates a structure of a mobile communication channel.

도 2는 16 QAM 및 64 QAM의 성상도를 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing constellations of 16 QAM and 64 QAM.

도 3은 다수 반송파 전송의 스펙트럼 특성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating spectral characteristics of multi-carrier transmission.

도 4는 다수 반송파의 기저 대역 변조 및 복조의 기본 원리를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating the basic principle of baseband modulation and demodulation of multiple carriers.

도 5는 OFDM 방식의 전송 스펙트럼을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a transmission spectrum of the OFDM scheme.

도 6은 다중 안테나를 이용한 다중 입력 다중 출력 시스템을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a multiple input multiple output system using multiple antennas.

도 7은 LDPC 패리티 검사형렬의 무게(weight) 분포와, 디코딩 반복에 따른 전송 데이터의 위치별 비트 에러확률(BER)을 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a weight distribution of an LDPC parity check format and bit error probability (BER) for each position of transmission data according to decoding repetition.

도 8은 LDPC 패리티 검사형렬의 무게(weight) 분포에 따른 전송 데이터의 위치별 비트 에러확률(BER)을 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating bit error probability (BER) for each position of transmission data according to a weight distribution of an LDPC parity check format.

도 9는 16 QAM에서 각 비트 위치에 따른 오류율을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating an error rate according to each bit position in 16 QAM.

도 10은 OFDM 무선 접속 시스템의 전송 채널 구조를 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating a transport channel structure of an OFDM wireless access system.

도 11은 다중 송수신 안테나 구조에 따른 무선 전송채널의 경로를 나타내는 도면이다.11 is a diagram illustrating a path of a wireless transmission channel according to a multiple transmit / receive antenna structure.

도 12는 HARQ(Hybrid automatic repeat request) 기술에 따른 Chase Combining 방법을 나타내는 도면이다.12 illustrates a Chase Combining method according to a hybrid automatic repeat request (HARQ) technique.

도 13은 HARQ(Hybrid automatic repeat request) 기술에 따른 Incremental Redundancy 방법을 나타내는 도면이다.FIG. 13 illustrates an incremental redundancy method according to a hybrid automatic repeat request (HARQ) technique.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 LDPC 부호화된 데이터의 송수신 장치를 나타내는 도면이다.14 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting and receiving LDPC coded data according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 송신 단에서 적은 전력으로 데이터를 송신하여도 수신 단에서 오류율이 낮은 데이터 수신이 가능한 LDPC 부호화된 데이터의 송수신 장치 및 그를 이용하는 송수신 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a low density parity check (LDPC) encoding method, and more particularly, an apparatus for transmitting / receiving LDPC encoded data capable of receiving data having a low error rate at a receiving end even if data is transmitted at a low power. It relates to a transmission and reception method using the same.

도 1은 이동통신 채널의 구조를 나타내는 도면이다. 이하 도 1을 참조하여 이동통신 채널의 구조를 설명한다. 송신 단(Transmitter)에서 전송할 데이터를 무선채널에서 손실이나 왜곡 없이 전송하기 위해 채널 코딩(channel coding) 절차를 거친다. 채널 코딩(Channel coding) 절차를 거친 데이터(data)는 무선 채널로 전송될 때 여러 개의 비트들이 모여서 하나의 심볼로 전송될 수 있다. 이때, 여러 비트 들을 하나의 심볼(symbol)로 매핑(mapping)하는 절차를 변조(modulation)라 한다. 1 illustrates a structure of a mobile communication channel. Hereinafter, a structure of a mobile communication channel will be described with reference to FIG. 1. In order to transmit the data to be transmitted from the transmitter without loss or distortion in the radio channel, a channel coding procedure is performed. Data, which has undergone a channel coding procedure, may be transmitted as a single symbol by collecting a plurality of bits when transmitted through a wireless channel. In this case, a process of mapping several bits into one symbol is called modulation.

상기 변조(modulation)된 데이터는 다중화(Multiplexing) 과정 또는 다중 접속(Multiple Access) 과정을 통해 다중 전송을 위한 신호로 변환된다. 상기 도 1에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 다중화 과정을 표시하였다. 다중화(Multiplexing)된 신호는 적어도 하나 이상의 다중 안테나에 전송되기 적합한 구조로 변경되어 무선 채널을 통해 수신 단(Receiver)에 전달된다. 이 과정에서 전달되는 데이터는 페이딩(Fading)과 열 잡음 등을 겪게 되어 데이터에 왜곡이 발생할 수 있다. The modulated data is converted into a signal for multiplexing through a multiplexing process or a multiple access process. 1 illustrates an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) multiplexing process. The multiplexed signal is changed into a structure suitable for transmission to at least one or more multiple antennas and transmitted to a receiver through a wireless channel. Data transmitted in this process may experience fading and thermal noise, which may cause distortion of the data.

수신 단에서는 상기 왜곡된 데이터를 수신한 후 상기 송신 단의 일련의 절차를 역순으로 수행한다. 즉, 다중 안테나 전송을 위해 수행된 변경된 신호를 반대 연산을 통해 재변경한다. 또한 다중화를 위해 상기 송신 단에서 수행한 절차의 반대 절차를 수행하고(de-multiplexing), 심볼로 매핑(mapping)된 데이터를 비트 열로 바꾸는 복조(demodulation) 작업을 수행하고, 채널 디코딩(Channel Decoding) 절차를 거치며 왜곡된 데이터를 원래 데이터로 복원한다.After receiving the distorted data, the receiving end performs a series of procedures in the reverse order. That is, the changed signal performed for the multi-antenna transmission is changed again through an inverse operation. In addition, for the multiplexing, the reverse procedure of the procedure performed by the transmitter is performed (de-multiplexing), a demodulation operation is performed to convert the data mapped into symbols into a bit string, and channel decoding is performed. Through the procedure, the distorted data is restored to the original data.

채널 부호화는 전송 채널 상의 노이즈, 간섭 등에 의해 전송도중에 발생할 수 있는 오류를 발견하고 손상된 신호를 복원할 수 있도록 송수신측에서 합의된 임의의 신호를 부가하는 과정이다. 채널 인코딩(Channel Encoding)과 채널 디코딩(Channel Decoding)에는 컨벌루션 코딩(Convolutional Coding), 터보 코딩(Turbo Coding), LDPC 코딩(LDPC Coding) 등의 여러 기술이 사용되는데, 이하 LDPC 코딩에 관하여 설명한다. Channel coding is a process of adding an arbitrary signal agreed upon at the transmitting and receiving side to detect an error that may occur during transmission due to noise or interference on a transmission channel and to restore a damaged signal. Various techniques such as convolutional coding, turbo coding, and LDPC coding are used for channel encoding and channel decoding. Hereinafter, LDPC coding will be described.

채널 인코더(Channel Encoder)는, 패리티 비트(Parity Bits)를 발생하는데 사용되는 패리티 검사행렬(Parity Check Matrix) H 또는 상기 H 행렬로부터 유도되는 패리티 검사 생성행렬(Parity Check Generate Matrix) G를 저장하고 있다. The channel encoder stores a parity check matrix H used to generate parity bits, or a parity check generate matrix G derived from the H matrix. .

채널 디코더(Channel Decoder)는 수신된 데이터(왜곡된 Systematic Bits + Parity Bits)를 H행렬과 연산을 통하여 상기 입력된 데이터(Systematic Bits)들이 제대로 복구되는지를 확인하고 복구 실패시 연산을 재수행한다.The channel decoder checks whether the inputted data (Systematic Bits) are correctly recovered through the H matrix and the received data (distorted Systematic Bits + Parity Bits), and re-performs the operation when recovery fails.

상기 변조(Modulation)는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64-QAM, 256-QAM 등이 사용된다. The modulation includes Binary Phase Shift Keying (BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Quadrature Amplitude Modulation (16-QAM), 64-QAM, 256-QAM, and the like.

이하 LDPC 부호에 관하여 설명한다. LDPC 부호의 개념을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the LDPC code will be described. The concept of the LDPC code is as follows.

선형 부호는 생성행렬 G 또는 패리티 체크 행렬 H로 기술될 수 있다. 선형 부호의 특징은 모든 부호어 c 에 대하여,

을 만족하도록 부호가 구성된다는 점이다. 이 선형 부호의 일종으로서, 최근에 주목받는 LDPC 부호는 1962년 Gallager에 의하여 처음 제안되었다. 이 부호의 특징으로는 패리티 체크 행렬의 원소가 대부분 0으로 이루어지고, 0이 아닌 원소의 수는 부호 길이에 비하여 적은 수를 가지도록 하여 확률을 기반으로 한 반복적 복호가 가능한 점이다. 처음 제안된 LDPC 부호는 패리티 체크 행렬을 비체계적인(non-systematic) 형태로 정의하였고, 그것의 행과 열에 균일하게 적은 무게(weight)를 갖도록 설계되었다. The linear code can be described by the generation matrix G or parity check matrix H. The characteristic of linear code is that for all codewords c,

The sign is constructed to satisfy. As a form of this linear code, a recent notable LDPC code was first proposed by Gallager in 1962. The characteristic of this code is that the elements of the parity check matrix are mostly 0, and the number of non-zero elements has a smaller number than the code length, so that it is possible to perform iterative decoding based on probability. The first proposed LDPC code defines the parity check matrix in a non-systematic form and is designed to have a uniformly low weight in its rows and columns.

여기서, 무게(weight)란 행렬에서 열(column) 또는 행(row)에 포함된 1의 개수를 의미한다.Here, the weight means the number of 1s included in a column or a row in the matrix.

LDPC 부호의 패리티 체크 행렬 H 상에 0이 아닌 원소의 밀도가 적기 때문에 낮은 복호 복잡도를 가지게 된다. 아울러, 복호 성능도 기존의 부호들보다 우수하여 Shannon의 이론적인 한계에 근접하는 좋은 성능을 보인다. 하지만 LDPC 부호는 당시 하드웨어 기술로서 구현이 어려워서 30여 년이 넘게 많은 사람의 관심을 끌지 못하였다. 1980년대 초반 그래프를 이용하여 반복적 복호를 하는 방법이 개발되어, 이를 이용하여 LDPC 부호를 실제로 복호할 수 있는 여러 알고리즘들이 개발되었다. 이를 대표하는 알고리즘으로 합곱 알고리즘(sum-product Algorithm)을 뽑을 수 있다. Since the density of nonzero elements on the parity check matrix H of the LDPC code is small, the decoding complexity is low. In addition, the decoding performance is also better than the existing codes, showing a good performance close to Shannon's theoretical limit. The LDPC code, however, was a hardware technology that was difficult to implement at the time and has not attracted much attention for more than 30 years. In the early 1980s, a method of iterative decoding using a graph was developed, and various algorithms were developed to actually decode the LDPC code using the graph. The sum-product algorithm can be extracted as the representative algorithm.

이하, LDPC 부호의 특징을 설명한다. LDPC 부호는 높은 오류 정정 성능을 갖고 있으며, 이로 인해 통신 속도와 용량의 개선을 가능하게 한다. 상기 LDPC 부호는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템과 결합하여 수백 Mbit/s의 전송이 가능한 고속 무선 LAN에 적용될 수 있고, 또한 250km/h에서 1Mbit/s 이상의 전송 속도를 갖는 고속 이동 통신에 적용될 수 있고, 또한 40Gbits/s 이상의 광통신에 적용될 수 있다. 또한, 상기 LDPC 부호의 높은 오류 정정 성능으로 인해 전송 품질이 개선되어 저품질의 통신 경로에서 재전송의 회수를 감소시키는 양자 암호화 통신을 가능하게 할 수 있다. 또한, LDPC 부호의 낮은 복잡도와 뛰어난 손실 보상으로 인해, 유실된 패킷을 용이하게 복원할 수 있으며, 이는 인터넷과 이동 통신을 통해 TV 품질과 동일한 품질의 컨텐츠를 전송할 수 있게 한다. LDPC의 장점인 넓은 적용 범위와 큰 용량으로 인하여, 전에는 불가능한 것으로 여겨졌던 100m 범위까지의 10GBASE-T 전송이 LDPC 부호를 통해 실현 가능하다. 동시에 36MHz 대역의 단일 위성 송신기의 전송 용량을 1.3배 늘어난 80M비트/s까지 늘릴 수 있다. 이런 장점으로 높은 주파수 효율을 지향하는 IEEE802.16 시스템과 IEEE802.11 시스템 등에서 차세대 채널코딩 방법으로 채택되고 있다.Hereinafter, the features of the LDPC code will be described. LDPC codes have high error correction performance, which allows for improvements in communication speed and capacity. The LDPC code may be applied to a high speed wireless LAN capable of transmitting hundreds of Mbit / s in combination with a multiple input multiple output (MIMO) system, and may be applied to high speed mobile communication having a transmission speed of 1 Mbit / s or more at 250 km / h. It can also be applied to optical communication of 40Gbits / s or more. In addition, the high error correction performance of the LDPC code may improve the transmission quality, thereby enabling quantum encrypted communication that reduces the number of retransmissions in a low quality communication path. In addition, due to the low complexity and excellent loss compensation of the LDPC code, lost packets can be easily recovered, which makes it possible to transmit content of the same quality as TV quality through the Internet and mobile communication. Due to the wide coverage and large capacity of LDPC, 10GBASE-T transmissions up to the 100m range, previously considered impossible, can be realized with LDPC codes. At the same time, the transmission capacity of a single satellite transmitter in the 36MHz band can be increased by 1.3 times to 80Mbit / s. These advantages are being adopted as the next generation channel coding method in IEEE802.16 system and IEEE802.11 system for high frequency efficiency.

이하 LDPC 인코딩(부호화) 방법을 설명한다. An LDPC encoding (encoding) method is described below.

일반적인 LDPC 부호화(Encoding) 방법은, LDPC 패리티 검사행렬(Parity Check Matrix) H로부터 생성행렬(Generation Matrix) G를 유도해 내어, 정보 비트(information bit)를 부호화(encoding)한다. 상기 생성행렬 G를 유도하기 위해, 상기 검사행렬 H를 가우스 소거(Gaussian Reduction) 방법을 통해 [ P^T : I ] 형태로 구성한다. 상기 정보 비트(Information bit)의 수를 k이라 하고, 인코딩 된 코드 워드(codeword)의 크기를 n이라고 할 때, 상기 P 행렬은 행의 개수가 k이고 열의 개수가 n-k인 행렬이고, 상기 I는 행 크기가 k 열 크기가 k인 단위 행렬(Identity Matrix)이다. In the general LDPC encoding method, a generation matrix G is derived from an LDPC parity check matrix H to encode an information bit. In order to derive the generation matrix G, the inspection matrix H is configured in the form of [P ^T : I] through a Gaussian Reduction method. When the number of information bits is k and the size of an encoded codeword is n, the P matrix is a matrix in which the number of rows is k and the number of columns is nk, and I is K is the identity matrix whose k column size is k.

상기 생성행렬 G 는, 상기 검사행렬 H 가 [ P^T : I ]와 같이 표현되었을 때, [ I : P ] 행렬이 된다. 인코딩(Encoding) 되는 k 비트 크기의 정보 비트를 행렬로 표시하면, 행의 개수는 1이고 열의 개수는 k인 행렬 x로 표현할 수 있다. 이 경우 코드 워드 c는 다음과 같은 식으로 설명된다. The generation matrix G becomes a [I: P] matrix when the check matrix H is expressed as [P ^T : I]. If the encoded information bits of k-bit size are represented in a matrix, the number of rows is 1 and the number of columns is k. In this case, the code word c is described as follows.

c = xG = [ x : xP ] c = xG = [x: xP]

이하 LDPC의 디코딩 방법을 설명한다. 수신 단의 디코딩(decoding) 블록에서는 송신 단의 인코딩(Encoding) 결과인 상기 c에서 상기 정보 비트 x를 구해야 하는데, 이를 위해 상기 LDPC 코드의 cH^T=0인 성질을 이용한다. 즉, 수신된 코드 워드(codeword)를 c'라 할 때, c'H^T의 값을 계산하여 결과가 0 이면, 상기 코드 워드를 디코딩(decoding)하여 정보 비트(information bit) x를 복원한다. 만약 상기 c'H^T의 값이 0이 아닌 경우, 그래프(graph)를 통한 합-곱(sum-product) 알고리즘 등을 사용하여, c'H^T의 값이 0이 되는 c'를 찾아 정보 비트 x를 복원한다.Hereinafter, a decoding method of the LDPC will be described. In the decoding block of the receiving end, the information bit x must be obtained from c, which is a result of encoding of the transmitting end. To this end, the property of cH ^T = 0 of the LDPC code is used. That is, when the received codeword is referred to as c ', the value of c'H ^T is calculated, and if the result is 0, the codeword is decoded to restore the information bit x. If the value of c'H ^T is not 0, using a sum-product algorithm or the like through a graph, find c 'where the value of c'H ^T is 0 and find information bits. Restore x.

이하 변조(Modulation)를 설명한다. 변조는 심벌들을 채널의 특성에 적합한 파형들로 변환하는 과정이다. M-ary 변조방식에서는 k개의 정보 비트를 한 개의 심볼로 매핑(mapping)하여 변조과정을 거치게 되며, M = 2^k개의 파형을 나타낸다. 따라서 M은 심볼 집합의 개수를 의미한다. Modulation will be described below. Modulation is the process of converting symbols into waveforms suitable for the characteristics of the channel. In the M-ary modulation method, k information bits are mapped to one symbol to be modulated, and M = 2 ^k waveforms are represented. Therefore, M means the number of symbol sets.

도 2는 16 QAM 및 64 QAM의 성상도를 나타낸다. QAM(Quadrature Amplitude Modulation)은 높은 데이터 율을 필요로 하는 시스템에서 사용하는 변조방식으로 PSK와 ASK(Amplitude Shift Keying)의 결합으로 볼 수 있다. 또한 직교 위상에서 독립적으로 진폭 변조된 두 개의 반송파로 구성되어 있기 때문에 QPSK의 논리적 확장으로도 볼 수 있다.2 shows constellations of 16 QAM and 64 QAM. Quadrature Amplitude Modulation (QAM) is a modulation method used in a system requiring a high data rate and can be viewed as a combination of PSK and Amplitude Shift Keying (ASK). It is also seen as a logical extension of QPSK because it consists of two carriers independently amplitude modulated in quadrature.

수신 단에서 오류를 일으키는 요인은 가우스 잡음 뿐이라고 가정한다. 정보비트의 비트 스트림에 따라 각 심볼로 매핑되어 전송된 후, 채널을 통과시에 잡음 의 영향을 받은 심볼은 전송될 수 있는 심볼들과의 유클리드 거리(Euclidean distance)를 계산하여 그 거리가 가장 짧은 심볼로 검출되는 복조과정을 수행한다. It is assumed that the only source of error at the receiving end is Gaussian noise. After being mapped to each symbol according to the bit stream of information bits and transmitted, the noise-affected symbol passes through the channel and calculates an Euclidean distance from the symbols that can be transmitted. A demodulation process detected as a symbol is performed.

이하 OFDM 기술을 설명한다. The OFDM technique is described below.

도 3은 다수 반송파 전송의 스펙트럼 특성을 나타내는 도면이다. 이하 도 3을 참조하여 OFDM 기술을 설명한다. OFDM 방식은 여러 개의 부 반송파(subcarrier)를 사용하는 다수반송파(multi-carrier) 전송의 일종으로 반송파의 수만큼 각 채널에서의 전송주기가 증가하게 된다. 이 경우 광대역 전송시에 나타나는 주파수 선택적 채널(frequency selective channel)이 심볼간 간섭이 없는 주파수 비선택적 채널로 근사화되기 때문에 간단한 단일탭 등화기(equalizer)로 보상이 가능하다. 이와 관련하여 1966년에 다채널을 통하여 대역 제한된 신호를 심볼간 간섭 및 채널간 간섭 없이 동시에 전송할 수 있는 원리가 제시되었다. 이 방식에서는 인접 대역을 분리하기 위해 천이특성이 우수한 필터를 사용해야 한다. 이후 채널간 간섭을 방지하기 위한 기저대역 필터와 다수의 발진기 뱅크를 함께 사용하는 직교 다중화 QAM이 제안되었는데, 상기 도 3의 (b)의 스텍트럼은 직교 다중화 QAM의 전송 스펙트럼을 나타낸다. 상기 직교 다중화 QAM 방식에서는 완만한 천이특성을 갖는 필터를 사용하여 대역 제한시키며 대역폭 효율 감소와 채널 왜곡을 방지하기 위해 인접 대역을 직교적으로 중첩시켰다.3 is a diagram illustrating spectral characteristics of multi-carrier transmission. Hereinafter, an OFDM technique will be described with reference to FIG. 3. The OFDM scheme is a type of multi-carrier transmission using multiple subcarriers, and the transmission period in each channel is increased by the number of carriers. In this case, since a frequency selective channel appearing in broadband transmission is approximated to a frequency non-selective channel without inter-symbol interference, a simple single tap equalizer can compensate. In this regard, in 1966, a principle of simultaneously transmitting band-limited signals through multi-channel without inter-symbol interference and inter-channel interference was proposed. In this method, a filter having excellent transition characteristics should be used to separate adjacent bands. Thereafter, an orthogonal multiplexing QAM using a baseband filter and a plurality of oscillator banks together to prevent inter-channel interference has been proposed. The spectrum of FIG. 3 (b) shows a transmission spectrum of an orthogonal multiplexing QAM. In the orthogonal multiplexing QAM scheme, band-limiting is performed using a filter having a gentle transition characteristic, and adjacent bands are orthogonally overlapped in order to reduce bandwidth efficiency and prevent channel distortion.

도 4는 다수 반송파의 기저 대역 변조 및 복조의 기본 원리를 나타내는 도면이다. 이하 도 4를 참조하여 OFDM 방식의 송수신 장치의 구조 및 동작을 살펴본다. 도시된 바와 같이, 병렬화된 N개의 데이터 심볼들은 해당 반송파에 의해 변조되고 그 결과가 더해져 하나의 OFDM 심볼을 구성하게 되며, 최종적으로 RF단에 입력되어 채널로 전송된다. 다중경로 채널을 통과해 수신된 신호는 기저대역으로 변환된 후 복조 과정이 수행되는데 이때 송신 데이터를 정확히 복조하기 위해서는 모든 부반송파(subcarrier)가 상호 직교해야 한다. 각 부 반송파에 의한 각각의 부 채널(sub-channel)로 전송되는 신호는 시간영역에서 심볼 주기 길이(T_SYM)의 구형파 윈도우(rectangular window)를 곱한 형태이므로 각 부 반송파에 의한 각각의 부 채널(sub-channel)에서의 스펙트럼은 싱크(sync) 함수로 표현된다. 따라서 인접 부반송파의 간격을 심볼주기 역수의 정수배로 설정하면 모든 부반송파 사이의 직교조건이 만족되어 수신단에서 왜곡 없이 복조할 수 있다. 4 is a diagram illustrating the basic principle of baseband modulation and demodulation of multiple carriers. Hereinafter, the structure and operation of an OFDM transmission / reception apparatus will be described with reference to FIG. 4. As shown, the parallelized N data symbols are modulated by the corresponding carrier and the result is added to form an OFDM symbol, which is finally input to the RF terminal and transmitted to the channel. The signal received through the multipath channel is converted to baseband and then demodulated. In this case, all subcarriers should be orthogonal to each other in order to correctly demodulate the transmitted data. Since the signal transmitted to each sub-channel by each subcarrier is multiplied by the rectangular window of symbol period length T _SYM in the time domain, each subchannel by each subcarrier ( The spectrum in the sub-channel is represented by a sync function. Therefore, if the interval between adjacent subcarriers is set to an integer multiple of the inverse of the symbol period, orthogonal conditions between all subcarriers are satisfied, so that the receiver can demodulate without distortion.

도 5는 OFDM 방식의 전송 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, OFDM 방식의 부 반송파는 서로 직교함을 알 수 있다. 이와 같은 OFDM 신호의 등가 이산시간 기저대역 신호는 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)한 결과와 같으며, 수신단에서는 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 복조를 이루게 된다.5 is a diagram illustrating a transmission spectrum of the OFDM scheme. As shown, it can be seen that the subcarriers of the OFDM scheme are orthogonal to each other. The equivalent discrete time baseband signal of the OFDM signal is the same as the result of Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) of the data, and the receiver performs demodulation by performing a Fast Fourier Transform (FFT).

이하 종래 기술에 따른 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output;이하 MIMO) 시스템을 설명한다. 도 6은 종래 기술에 따른 MIMO 시스템의 송수신단을 나타내는 도면이다. 일반적으로 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output;이하 MIMO) 시스템은 종래의 단일 입력 단일 출력(Single Input Single Output;이하 SISO) 통신 방식과, 단일 입력 다중 출력(Single Input Multiple Output;이하 SIMO) 통신 방식으로부터 진화되어, 고용량의 데이터 전송을 요구하는 기술에서 이용되기 위하여 개발되었다. 이 MIMO 시스템은 M개의 안테나로 정보를 송신하여 N개의 안테나로 수신하는 방식으로, 특히 높은 주파수 효율을 요구하는 제4 세대 통신 시스템에서 필수적인 요소로 고려되고 있다.Hereinafter, a multiple input multiple output (MIMO) system according to the prior art will be described. 6 is a diagram illustrating a transmitting and receiving end of a MIMO system according to the prior art. In general, a multiple input multiple output (MIMO) system is a conventional single input single output (SISO) communication scheme and a single input multiple output (SIMO) communications. Evolved from the scheme, it has been developed for use in technologies that require high capacity data transmission. This MIMO system is considered to be an essential element in a fourth generation communication system that requires high frequency efficiency, by transmitting information through M antennas and receiving information through N antennas.

도 6을 참조하면, 송신 단에 구비되어 순차적으로 발생하는 전송 데이터들이 각 안테나에서 병렬적, 독립적으로 전송되도록, 입력 전송 데이터들을 직/병렬 방식에 의해 부호화하는 벡터 부호기와, 이 부호화된 데이터를 전송하는 송신 안테나와, 수신 단에 구비되어 상기 송신 안테나로부터 수신되는 데이터를 수신하는 수신 안테나와, 이 수신된 데이터를 상기 직/병렬 방식에 대응되게 복호화하는 다중 신호 처리기를 포함하여 이루어진다. 상기 MIMO 시스템에서 송신 단은 M 개의 송신 안테나를 이용하고, 수신 단은 N 개의 수신 안테나를 사용할 수 있고, 상기 송신 단은 순차적으로 발생하는 송신 데이터들을 각 송신 안테나에서 각각 따로 전송하기 위하여 송신 데이터들을 벡터 부호화하며, 각 안테나에서 다른 신호들이 전송되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 6, a vector coder for encoding input transmission data by a serial / parallel method so that transmission data generated in a transmitting end and sequentially transmitted in parallel are independently transmitted from each antenna. And a transmitting antenna for transmitting, a receiving antenna provided at a receiving end to receive data received from the transmitting antenna, and a multiple signal processor for decoding the received data corresponding to the serial / parallel method. In the MIMO system, a transmitting end may use M transmit antennas, a receiving end may use N receive antennas, and the transmitting end may transmit transmission data to transmit sequentially generated transmission data at each transmission antenna separately. Vector coding allows different signals to be transmitted from each antenna.

이하, 종래기술에 따른 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)를 설명한다. 상기 HARQ 기술은 페이딩 등이 존재하는 이동통신 환경하에서 안정적으로 신뢰성 있게 보내기 위한 기술로서, 가공되지 않은 데이터(이하 'Raw Data'라 칭함)를 페이딩 환경에서 에러 정정(Error Correction) 기능을 가지는 채널화 부호(Channel Code)를 이용하여 부호화(Encoding)한 후, 이를 몇 개의 부패킷(Sub-packet)으로 나누어 순차적으로 보내는 것이다. 수신 단에서는 상기 부패킷(Sub-packet)들을 복 호화(Decoding)하여 오류 없이 성공적으로 수신된 경우 Acknowledgement 신호 (이하 'ACK'라 칭함)을 보내고, 성공적이지 못하면 Non-Acknowledgement(이하 'NACK'라 칭함)을 보낸다. 송신단에서는, 수신단으로부터 ACK을 수신한 패킷(Packet)에 대해선 더 이상 재전송을 하지 않고 다음의 새로운 패킷(Packet)을 전송한다.Hereinafter, a HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) according to the prior art will be described. The HARQ technology is a technology for stably and reliably transmitting in a mobile communication environment in which fading is present, and channelizes raw data (hereinafter referred to as 'raw data') with an error correction function in a fading environment. After encoding by using a code (Channel Code), it is divided into several sub-packets (sub-packet) and sent sequentially. The receiving end decodes the sub-packets and sends an acknowledgment signal (hereinafter referred to as 'ACK') when the sub-packets are successfully received without error. If not, the receiver receives a non-acknowledgement (hereinafter referred to as 'NACK'). Send). The transmitting end no longer retransmits a packet that has received an ACK from the receiving end, and then transmits the next new packet.

상술한 바와 같이 종래의 데이터 송수신 방법에는 변조, 다중화, 다중 안테나를 통한 신호의 전송 및 데이터 재전송을 위한 HARQ 등의 기술이 사용되었다. 그러나, 상술한 데이터 송수신 방법에 따른 데이터 처리 방법은 LDPC 부호화에 따른 특성이 고려되지 않고 있었다.As described above, in the conventional data transmission / reception method, a technique such as HARQ for modulation, multiplexing, signal transmission through multiple antennas, and data retransmission is used. However, in the data processing method according to the above-described data transmission / reception method, characteristics due to LDPC encoding have not been considered.

본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하기 위하여 제안되는 것으로, 본 발명의 목적은 낮은 오류율의 데이터 송수신을 가능하게 하기 위하여 LDPC 패리티 검사행렬의 구조를 반영하는 LDPC 부호화된 데이터의 송수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention is proposed to improve the above-described prior art, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for transmitting and receiving LDPC coded data reflecting the structure of an LDPC parity check matrix to enable data transmission and reception of low error rate. It is.

본 발명에 따른 LDPC 부호화된 데이터의 송신 방법은, LDPC(Low Density Parity Check) 패리티 검사행렬(parity check matrix)을 이용하여 입력 데이터를 부호화하고, 상기 부호화된 데이터 열의 각 비트에 대응하는 상기 패리티 검사행렬의 무게(weight)에 따라 상기 부호화된 데이터 열의 순서를 조정하여 데이터를 처리하고, 상기 데이터 처리된 신호를 전송하는 특징을 갖는다.In the LDPC coded data transmission method according to the present invention, input data is encoded using a Low Density Parity Check (LDPC) parity check matrix, and the parity check corresponding to each bit of the encoded data stream is performed. The data processing is performed by adjusting the order of the encoded data strings according to the weight of a matrix, and transmitting the data processed signals.

본 발명의 세부적 특징은, 상기 데이터를 처리하는 단계는, 상기 부호화된 데이터 열의 순서를 조정하여, 상기 부호화된 데이터 열의 특정 비트가 다수의 반송파 중 특정한 반송파를 통해 전송되도록 데이터를 처리하는 것이다.A detailed feature of the present invention is the step of processing the data, by adjusting the order of the coded data stream, processing the data so that a specific bit of the coded data stream is transmitted through a particular carrier of a plurality of carriers.

본 발명의 또 다른 세부적 특징은, 상기 데이터를 처리하는 단계는, 상기 부호화된 데이터 열의 순서를 조정하여, 상기 부호화된 데이터 열의 특정 비트가 다수의 송수신 안테나의 조합 중 특정한 송수신 안테나를 통해 전송되도록 데이터를 처리하는 것이다.Another detailed feature of the present invention is that the step of processing the data, by adjusting the order of the coded data string, so that a specific bit of the coded data string is transmitted through a specific transmit and receive antenna of a combination of a plurality of transmit and receive antennas To deal with.

본 발명의 또 다른 세부적 특징은, 상기 데이터를 처리하는 단계는, 상기 부호화된 데이터 열의 순서를 조정하여, 상기 부호화된 데이터 열의 특정 비트가 상기 데이터 열이 매핑되는 데이터 심볼의 특정 위치에 위치하도록 데이터를 처리하는 것이다.Another detailed feature of the invention is that the step of processing the data, by adjusting the order of the coded data string, so that a specific bit of the coded data string is located at a specific position of the data symbol to which the data string is mapped. To deal with.

본 발명에 따른 LDPC 부호화된 데이터 송신 장치는, LDPC(Low Density Parity Check) 패리티 검사행렬(parity check matrix)을 이용하여 입력 데이터를 부호화하는 LDPC 인코더(encoder)와 상기 부호화된 데이터 열의 각 비트에 대응하는 상기 패리티 검사행렬의 무게(weight)에 따라 상기 부호화된 데이터 열의 순서를 조정하여 데이터를 처리하는 데이터 처리 모듈; 및 상기 데이터 처리된 신호를 전송하는 전송 모듈을 포함하여 이루어지는 특징을 갖는다.The apparatus for transmitting LDPC encoded data according to the present invention corresponds to an LDPC encoder for encoding input data using a low density parity check (LDPC) parity check matrix and corresponding bits of the encoded data string. A data processing module configured to process data by adjusting the order of the encoded data columns according to a weight of the parity check matrix; And a transmission module for transmitting the data processed signal.

본 발명에 따른 LDPC 부호화된 데이터 수신 방법은, LDPC(Low Density Parity Check) 패리티 검사행렬(parity check matrix)에 의해 부호화된 데이터 열의 순서가 상기 패리티 검사행렬의 무게(weight)에 따라 조정된 신호를 수신하고, 상기 부호화된 데이터 열의 각 비트에 대응하는 상기 패리티 검사행렬의 무게(weight)에 따라 상기 데이터 열의 순서를 재조정하여 상기 부호화된 데이터 열의 순서를 복원하는 데이터 처리를 수행하고, 상기 복원된 코드워드 데이터를 상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화(decoding)하는 것을 특징으로 한다.The LDPC coded data reception method according to the present invention includes a signal in which an order of data columns encoded by a low density parity check (LDPC) parity check matrix is adjusted according to the weight of the parity check matrix. Receive and re-order the data strings according to the weight of the parity check matrix corresponding to each bit of the coded data strings to restore the order of the coded data strings; Word data is decoded using the parity check matrix.

본 발명에 따른 데이터 수신 장치는, LDPC(Low Density Parity Check) 패리티 검사행렬(parity check matrix)에 의해 부호화된 데이터 열의 순서가 상기 패리티 검사행렬의 무게(weight)에 따라 조정된 신호를 수신하는 수신 모듈과 상기 부호화된 데이터 열의 각 비트에 대응하는 상기 패리티 검사행렬의 무게(weight)에 따라 상기 데이터 열의 순서를 재조정하여 상기 부호화된 데이터 열의 순서를 복원하는 데이터 처리 모듈 및 상기 복원된 코드워드 데이터를 상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화(decoding)하는 LDPC 디코더를 포함하여 이루어진다.A data receiving apparatus according to the present invention includes a receiver for receiving a signal in which an order of data strings encoded by a low density parity check (LDPC) parity check matrix is adjusted according to a weight of the parity check matrix. A data processing module for reconstructing the coded data string by reordering the data string according to a weight of the module and the parity check matrix corresponding to each bit of the coded data string, and reconstructing the coded data. And an LDPC decoder that decodes using the parity check matrix.

일반적으로 LDPC 코드에서는 H 행렬(LDPC Parity Check Matrix)의 무게(weight)가 큰 위치가 디코딩(decoding) 능력이 뛰어나 에러(error)에 강하고, 무게(weight)가 작은 위치가 디코딩(decoding) 능력이 떨어져 에러(error)에 취약하다. 본원 발명은 이러한 LDPC 코드의 특성, 즉 LDPC 코드의 무게(weight)에 따른 디코딩(decoding) 능력의 차이가 발생하는 특성을 이용하여 LDPC 부호를 이용하는 통신 시스템의 성능을 향상시키는 특징이 있다.In general, in LDPC code, the position of H weight (LDPC Parity Check Matrix) with large weight is excellent in decoding ability, so it is error-prone, and the position of small weight has decode ability. Vulnerable to errors The present invention has the characteristics of improving the performance of a communication system using an LDPC code by using the characteristics of the LDPC code, that is, the difference in decoding capability according to the weight of the LDPC code.

이하 LDPC 코드에서 H 행렬의 무게에 따른 비트 위치(bit position)에 따라 변화하는 에러확률에 대하여 설명한다. Hereinafter, an error probability that varies depending on a bit position according to the weight of the H matrix in the LDPC code will be described.

도 7는 상기 H 행렬의 무게(weight) 분포와, 디코딩 반복(iteration)에 따른 전송 데이터의 위치별 비트 에러확률(Bit Error Rate; BER)을 나타내는 도면이다. LDPC 인코더에 의해 부호화되는 정보 비트의 비트 수를 k라 하고, 부호화된 코드워드의 비트 수를 n이라 하는 경우, 상기 H 행렬의 행의 개수는 n-k개 이고 열의 개수는 n개 이다. 도 7의 BER은, 상기 H 행렬의 행의 개수(n-k)가 288이고 열의 개수(n)가 576인 경우로서, 상기 H 행렬에 의한 LDPC 부호의 부호화율(code rate)이 1/2인 경우의 BER을 나타낸다. 도 7에서, x 축은 전송되는 하나의 코드워드(크기는 576 비트)의 각 비트 위치(bit position)를 나타내고, y 축은 각 비트 위치에 대한 오류율(BER)과 상기 H 행렬의 열(Column)의 무게(Weight)를 나타낸다. FIG. 7 is a diagram illustrating a weight distribution of the H matrix and a bit error rate (BER) according to positions of transmission data according to decoding iterations. When the number of bits of the information bits encoded by the LDPC encoder is k and the number of bits of the coded codeword is n, the number of rows of the H matrix is n-k and the number of columns is n. In the BER of FIG. 7, the number of rows nk of the H matrix is 288 and the number of columns n is 576, and the code rate of the LDPC code by the H matrix is 1/2. Indicates BER. In FIG. 7, the x axis represents each bit position of one codeword (size 576 bits) transmitted, and the y axis represents the error rate (BER) for each bit position and the column of the H matrix. It represents the weight.

도 7의 가장 상단에 위치하는 실선은, 상기 H 행렬의 열(Column)의 무게(weight)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 하나의 코드워드의 각 비트 위치에 따른, 상기 H 행렬의 열의 무게는 2, 3, 6이다. 상기 도 7의 가장 상단에 위치하는 실선의 하단에 위치하는 다수의 실선은, LDPC 디코더(decoder)에서 디코딩(decoding) 반복(iteration) 횟수에 따른 하나의 코드워드의 각 비트 위치별 BER을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치의 비트(bit)에서는 BER이 낮고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치의 비트(bit)에서는 BER이 높은 것을 알 수 있다. The solid line located at the top of FIG. 7 represents the weight of the column of the H matrix. As shown, the weight of the columns of the H matrix is 2, 3, 6, depending on the bit position of one codeword. The plurality of solid lines located at the bottom of the solid line located at the top of FIG. 7 represents the BER for each bit position of one codeword according to the number of decoding iterations in the LDPC decoder. As shown, it can be seen that the BER is low in the bit of the position where the weight of the H matrix is large, and the BER is high in the bit of the position where the weight of the H matrix is small. .

도 8은 LDPC 패리티 검사형렬의 무게(weight) 분포에 따른 전송 데이터의 위치별 비트 에러확률(BER)을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 검사행렬의 무게가 클수록 전송 데이터의 위치별 비트 에러확률이 낮은 것을 확인할 수 있다.8 is a diagram illustrating bit error probability (BER) for each position of transmission data according to a weight distribution of an LDPC parity check format. As shown, it can be seen that the greater the weight of the check matrix, the lower the bit error probability for each position of the transmission data.

본원 발명은, 상술한 H 행렬의 무게(weight)에 따른 특성과 변조와 다중화와 송수신 안테나 및 HARQ에서 재전송 순서의 특성에 따라 변화하는 수신 품질의 특성을 함께 이용한다. 가령, 변조 방법에 있어서, 심볼을 구성하는 비트의 위치에 따라 수신 단에서의 수신 품질에 차이가 발생하는 경우, 상술한 H 행렬의 무게에 따른 성능차이와 상기 변조 방법에 의한 수신 품질의 차이를 함께 이용하여 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 다중화 방법에 있어서, 각각의 부 반송파(subcarrier)의 채널의 환경에 따른 수신 품질의 차이가 발생하는 경우에는, 상술한 H 행렬의 무게에 따른 성능차이와 상기 각각의 부 반송파에 따른 수신 품질의 차이를 함께 이용하여 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 송수신 안테나의 무선 전송 채널의 경로에 따른 수신 품질의 차이가 발생하는 경우에는, 상기 H 행렬의 무게에 따른 성능차이와 상기 송수신 안테나의 무선 전송 채널의 경로에 따른 수신 품질의 차이를 조합하여 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, HARQ 기술에서 재선송하는 비트의 순서에 따라 수신 품질의 차이가 발생하는 경우에는, 상기 H 행렬의 무게에 따른 성능차이와 상기 HARQ 기술에서 재선송하는 비트의 순서에 따라 수신 품질의 차이를 조합하여 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention utilizes the characteristics of the reception quality which varies according to the characteristics of the above-described H matrix and the characteristics of modulation, multiplexing, transmission / reception antennas, and retransmission order in HARQ. For example, in the modulation method, when a difference occurs in the reception quality depending on the position of the bits constituting the symbol, the difference in performance according to the weight of the H matrix described above and the reception quality by the modulation method is determined. Used together, it can improve the performance of the communication system. Also, in the multiplexing method, when a difference in reception quality according to a channel environment of each subcarrier occurs, the performance difference according to the weight of the H matrix described above and the reception quality according to each subcarrier The difference can be used together to improve the performance of the communication system. In addition, when a difference in reception quality according to a path of a wireless transmission channel of a transmit / receive antenna occurs, a combination of a performance difference according to the weight of the H matrix and a difference in reception quality according to a path of a wireless transmission channel of the transmit / receive antenna It can improve the performance of the communication system. In addition, when a difference in reception quality occurs according to the order of bits retransmitted in HARQ technology, the difference in reception quality according to the performance difference according to the weight of the H matrix and the order of bits retransmitted in the HARQ technology is determined. In combination can improve the performance of the communication system.

이하, 변조 방법에 있어서, 하나의 심볼을 구성하는 비트의 위치에 따라 발생하는 수신 신호의 오류율 차이를 살펴본다.Hereinafter, in the modulation method, the error rate difference of the received signal generated according to the position of the bits constituting one symbol will be described.

도 9는 16 QAM에서 각 비트 위치에 따른 오류율을 나타내는 도면이다. 16 QAM 변조에 의해 4 개의 데이터 비트는 하나의 16 QAM 심볼로 매핑된다. 도시된 바와 같이, 16 QAM의 4 개의 비트의 오류율(BER) 특성은 우수군과 열등군으로 구분된 다. 상기 도 9에서 SER은 Symbol Error Rate를, BER은 모든 Bit에 대한 평균 오류율을, BER[0]과 BER[1]은 열등군에 속한 비트의 오류율을, BER[2]과 BER[3]은 우수군에 속한 비트의 오류율을 나타낸다. 16 QAM의 매핑의 경우, 상기 우수군에 속하는 비트들에 오류(error)가 발생하기 위해서는 수신된 QAM 심볼과 원래 송신된 QAM 심볼 간의 유클리드 거리(Euclidean distance)가 커야하고, 상기 열등군에 속하는 비트들에 오류(error)가 발생하기 위해서는 수신된 QAM 심볼과 원래 송신된 QAM 심볼 간의 유클리드 거리가 작아도 되기 때문에, 하나의 QAM 심볼을 구성하는 각 비트의 위치에 따라 오류율의 차이가 발생한다. 상술한 16 QAM 매핑 뿐만 아니라 64 QAM 이상의 매핑과 8 PSK 이상의 PSK 매핑 등에서는 하나의 심볼을 구성하는 각 데이터에 대한 수신 품질의 차이가 발생한다.9 is a diagram illustrating an error rate according to each bit position in 16 QAM. By 16 QAM modulation, four data bits are mapped to one 16 QAM symbol. As shown, the error rate (BER) characteristic of four bits of 16 QAM is divided into an excellent group and an inferior group. In FIG. 9, SER denotes a symbol error rate, BER denotes an average error rate for all bits, BER [0] and BER [1] denote error rates of bits belonging to an inferior group, and BER [2] and BER [3]. Error rate of bits belonging to the even group. In the case of 16 QAM mapping, in order for an error to occur in the bits belonging to the even group, the Euclidean distance between the received QAM symbol and the originally transmitted QAM symbol must be large, and the bits belonging to the inferior group Since the Euclidean distance between the received QAM symbol and the originally transmitted QAM symbol may be small in order for an error to occur, a difference in error rate occurs depending on the position of each bit constituting one QAM symbol. In addition to the 16 QAM mapping described above, a difference in reception quality for each data constituting one symbol occurs in the mapping of 64 QAM or more and the PSK or more of 8 PSK.

이하, 다중화 방법에 있어서, 각각의 부 채널(subchannel)에 따라 발생하는 전송채널의 차이와 그에 따른 수신 신호의 오류율 차이를 살펴본다.Hereinafter, in the multiplexing method, the difference between the transmission channel generated according to each subchannel and the error rate difference of the received signal will be described.

LDPC 부호에 의해 부호화(encoding)된 데이터를 OFDM과 같은 다중 반송파(multi-carrier) 시스템을 통해 전송하는 경우에, 데이터는 다수개의 반송파(carrier)에 실려 서로 다른 무선 채널 환경을 통해 전송된다. 도 10은 OFDM 무선 접속 시스템의 전송 채널 구조를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, OFDM 시스템에서는 서로 다른 주파수 대역의 부 반송파(subcarrier)에 데이터를 실어 전송한다. 각각의 부 반송파(subcarrier)는 서로 다른 주파수 대역으로 전달되는바, 서로 다른 페이딩(fading) 채널을 거치게 되어 데이터에 영향을 줄 수 있는데, 그 영향은 데이터의 복구에 도움이 될 수도 있고, 해를 미칠 수도 있다. 각 부 반송파 (subcarrier)를 통해 전송되는 데이터에 영향을 미치는 페이딩(fading) 채널은, 각 부 반송파(subcarrier) 별로 적용되므로, 부 반송파(subcarrier)별로 다른 정도의 페이딩(fading)을 겪게 된다. 결국, 각 부 반송파에 따라 채널 환경이 달라져서 수신 단에서의 수신 품질에도 차이가 발생한다. LDPC 부호화(encoding)된 데이터는, H 행렬의 무게(weight)에 따라 비트위치(bit position) 별로 다른 오류율(BER)을 가지기 때문에, LDPC로 부호화(encoding)된 데이터가 OFDM의 부 반송파(subcarrier)에 의해 전송될 때, 부 반송파(subcarrier)가 겪는 페이딩(fading) 채널 환경과 상기 H 행렬의 무게(weight)를 고려하면 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.When data encoded by the LDPC code is transmitted through a multi-carrier system such as OFDM, data is carried on a plurality of carriers and transmitted through different radio channel environments. 10 is a diagram illustrating a transport channel structure of an OFDM wireless access system. As shown, in an OFDM system, data is transmitted on subcarriers of different frequency bands. Each subcarrier is delivered in a different frequency band, which can affect data by passing through different fading channels, which can help recover data and It may be crazy. A fading channel that affects data transmitted through each subcarrier is applied to each subcarrier and thus undergoes a different degree of fading for each subcarrier. As a result, the channel environment varies according to each subcarrier, and thus a difference occurs in the reception quality at the receiver. Since the LDPC encoded data has an error rate (BER) for each bit position according to the weight of the H matrix, data encoded with LDPC is a subcarrier of OFDM. When transmitted by, considering the fading channel environment experienced by the subcarrier (subcarrier) and the weight of the H matrix can improve the performance of the communication system.

이하, 송수신 안테나의 무선 전송 채널의 경로에 따라 발생하는 수신 신호의 오류율 차이를 살펴본다.Hereinafter, an error rate difference of a received signal generated according to a path of a wireless transmission channel of a transceiver antenna will be described.

도 11은 다중 송수신 안테나 구조에 따른 무선 전송채널의 경로를 나타내는 도면이다. MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 같은 다중 안테나 시스템에서 송신 안테나의 개수를 M 수신 안테나의 개수를 N이라 할 때, 가능한 무선 전송채널 경로는 M x N 개이다. 안테나의 물리적인 특성(예를 들어, 안테나 사이의 거리 등)에 따라, M x N 개의 경로가 서로 독립적인 페이딩(fading) 환경을 겪을 수도 있고, 서로 상관관계가 높은 페이딩(fading) 환경을 겪을 수도 있다. 결국, 상기 다중 안테나 시스템에 의한 무선 전송채널의 경로에 따라 수신 신호의 품질 차이가 발생한다. LDPC 부호화(encoding)된 데이터는 H 행렬의 무게(weight)에 따라 비트위치 별로 다른 오류율(BER)을 가지기 때문에, LDPC로 부호화(encoding)된 데이터 가 특정한 무선 전송 채널의 경로에 의해 전송되는 경우, 각각의 무선 전송 채널의 경로에 따른 페이딩(fading) 채널 환경과 상기 H 행렬의 무게(weight)를 고려하면 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.11 is a diagram illustrating a path of a wireless transmission channel according to a multiple transmit / receive antenna structure. In a multi-antenna system such as a multiple input multiple output (MIMO), when the number of transmit antennas is M and the number of receive antennas is N, possible wireless transmission channel paths are M × N. Depending on the physical characteristics of the antennas (e.g., the distance between the antennas, etc.), the M x N paths may experience fading environments that are independent of each other, and may experience highly correlated fading environments. It may be. As a result, a quality difference of a received signal occurs according to a path of a wireless transmission channel by the multi-antenna system. Since LDPC encoded data has a different error rate (BER) for each bit position according to the weight of the H matrix, when data encoded with LDPC is transmitted through a path of a specific wireless transmission channel, Considering the fading channel environment along the path of each radio transmission channel and the weight of the H matrix, the performance of the communication system can be improved.

이하, HARQ 기술에 따른 재전송 데이터의 순서에 따라 발생하는 수신 신호의 오류율 차이를 살펴본다.Hereinafter, the error rate difference of the received signal generated according to the order of retransmission data according to the HARQ technique will be described.

데이터 전송시, 수신단에서 데이터 복구에 실패한 경우, 수신단은 송신단에 실패한 데이터에 대해 재전송을 요구할 수 있다. 이때, 재전송되는 데이터는 처음 전송된 데이터와 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 처음 전송된 데이터와 재전송 데이터가 동일한 경우에는 Chase combining이라 하고, 처음 전송된 데이터와 재전송 데이터가 동일한 경우 다른 경우 Incremental Redundancy라고 한다. 도 12는 HARQ(Hybrid automatic repeat request) 기술에 따른 Chase Combining 방법을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 초기 전송된 데이터와 재전송 데이터가 동일한 경우, 수신 단에서는 처음 전송된 데이터와 재전송된 데이터 값을 합산하여 채널 디코딩(channel decoding)을 수행하여 데이터 오류 정정을 수행한다. 도 13은 ARQ(Hybrid automatic repeat request) 기술에 따른 Incremental Redundancy 방법을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 초기 전송된 데이터와 재전송된 데이터가 다른 경우, 두 데이터를 병합하여 채널 디코딩(channel decoding)을 수행하여 데이터 오류 정정을 수행한다.In the case of data transmission, if data recovery fails at the receiving end, the receiving end may request retransmission for the failed data at the transmitting end. In this case, the retransmitted data may be the same as or different from the first transmitted data. When the first transmitted data and the retransmission data are the same, it is called Chase combining. When the first transmitted data and the retransmission data are the same, it is called Incremental Redundancy. 12 illustrates a Chase Combining method according to a hybrid automatic repeat request (HARQ) technique. As illustrated, when the initial transmitted data and the retransmitted data are the same, the receiving end performs channel decoding by summing the first transmitted data and the retransmitted data values to perform data error correction. 13 illustrates an incremental redundancy method according to a hybrid automatic repeat request (ARQ) technique. As shown in the drawing, when the initially transmitted data and the retransmitted data are different, data error correction is performed by merging the two data to perform channel decoding.

LDPC 부호화된 데이터를 재전송하는 경우, LDPC 부호의 H 행렬에서 무게(Weight)에 따라 재전송하는 비트를 선택할 수 있다. H 행렬의 무게(weight)가 큰 비트를 우선적으로 재전송함으로써 오류 확률이 낮은 비트의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, H 행렬의 무게(weight)가 작은 비트를 우선적으로 재전송함으로써 오류 확률이 높은 비트의 신뢰도를 높일 수 있다. 이러한 방법들을 통하여 LDPC Decoder에서의 Decoding 성능을 높일 수 있다.When retransmitting the LDPC encoded data, a bit to be retransmitted according to the weight may be selected in the H matrix of the LDPC code. By first retransmitting bits having a large weight of the H matrix, reliability of bits having a low probability of error can be improved. In addition, the reliability of bits having a high probability of error can be increased by retransmitting bits having a small weight of the H matrix first. These methods can improve the decoding performance of LDPC decoder.

이하 본원 발명에 따라, LDPC 패리티 검사 행렬 H의 구조를, 다중화(Multiplexing) 기법 또는 다중 안테나 전송(Multiple Antenna Transmission) 방법 또는 변복조(Modulation and Demodulation) 방법 또는 HAQR 재전송 비트를 선택하는 방법에 반영하는 데이터 송수신 장치를 설명한다. Hereinafter, according to the present invention, data reflecting the structure of the LDPC parity check matrix H in a multiplexing technique, a multiple antenna transmission method, a modulation and demodulation method, or a method of selecting a HAQR retransmission bit The transceiver is explained.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신 단 및 무선 채널을 나타내는 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 송신 단(Transmitter)(200)은, 입력 데이터에 대한 채널 부호화(channel coding)를 수행하는 LDPC 인코더(Encoder)(210)를 포함하고, 상기 H 행렬(LDPC 패리티 검사 행렬)의 무게(weight)와, 상기 송신 단의 변조 방법과 다중화 방법 및 송수신 안테나에 따른 무선 전송 채널의 상태를 고려하여 LDPC 부호화된 데이터 열을 재배열하는 재배열 모듈(220)을 포함한다. 또한, 상기 송신 단은 상기 LDPC 부호화된 비트 열을 특정 심볼에 매핑하는 변조 모듈(230)과, 상기 송신 단의 변조된 심볼을 다중화하는 다중화 모듈(240) 및 상기 데이터를 특정한 송수신 안테나 조합을 통하여 전송하는 적어도 하나 이상의 송신 안테나(250)를 포함한다. 14 is a diagram illustrating a transmitting and receiving end and a wireless channel according to an embodiment of the present invention. The transmitter 200 according to an embodiment of the present invention includes an LDPC encoder 210 that performs channel coding on input data, and the H matrix (LDPC parity). A rearrangement module 220 for rearranging LDPC-coded data sequences in consideration of a weight of a check matrix), a modulation method, a multiplexing method, and a state of a wireless transmission channel according to a transmitting / receiving antenna. . In addition, the transmitting end may include a modulation module 230 for mapping the LDPC-coded bit stream to a specific symbol, a multiplexing module 240 for multiplexing the modulated symbols of the transmitting end, and a specific transmission / reception antenna combination. At least one transmitting antenna 250 for transmitting.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 수신 단(Receiver)(300)은, 무선 채널(Wireless Channel)을 통과해서 왜곡이 발생한 신호를 수신하는 적어도 하나 이상 의 수신 안테나(350)와, 상기 송신 단의 다중화 모듈에 대응하는 역 다중화(de-multiplexing) 모듈(340) 및 상기 송신 단의 변조 모듈에 대응하는 복조 모듈(Demodulation)(330)을 포함한다. 또한, 상기 송신 단에 구비된 재배열 모듈(220)에 의해 재배열된 비트들의 순서를 복원하는 복원 모듈(320) 및 상기 LDPC 인코더(Encoder)로 부호화(encoding)된 데이터를 복원하는 LDPC 디코더(Decoder)(310)를 포함하여 이루어진다.The receiver 300 according to an embodiment of the present invention includes at least one receiving antenna 350 for receiving a signal in which distortion occurs through a wireless channel and the transmitting end. A de-multiplexing module 340 corresponding to the multiplexing module and a demodulation module 330 corresponding to the modulation module of the transmitter are included. In addition, a reconstruction module 320 for reconstructing the order of bits rearranged by the reordering module 220 included in the transmitting end and an LDPC decoder for reconstructing data encoded by the LDPC encoder ( Decoder) is included.

상기 송신 단에 구비되는 재배열 모듈(220)은 논리적으로 분리된 모듈로서, 하드웨어적으로 분리되어 구현되거나, 상기 변조 모듈(230) 또는 다중화 모듈(240) 또는 송신 안테나(250)에 포함되어 구현될 수 있다. 또한, 상기 수신 단(300)에 구비되는 복원 모듈(320)은 논리적으로 분리된 모듈로서, 하드웨어적으로 분리되어 구현되거나, 상기 복조 모듈(330) 또는 역 다중화 모듈(340) 또는 수신 안테나(350)에 포함되어 구현될 수 있다.The rearrangement module 220 provided in the transmitting end is a logically separated module, implemented separately in hardware, or included in the modulation module 230, the multiplexing module 240, or the transmitting antenna 250. Can be. In addition, the restoration module 320 provided in the receiving end 300 is a logically separated module, which is implemented by hardware separation, or the demodulation module 330 or the demultiplexing module 340 or the receiving antenna 350. It may be included in the implementation.

본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 송수신 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the transceiver according to the first embodiment of the present invention.

상기 송신 단(Transmitter)(200)은 상기 수신 단(300)으로 전송되는 입력데이터를 LDPC 인코더(Encoder)(210)를 통해 부호화한다. LDPC 인코더(Encoder)(210)에 의하여 부호화되는 정보 비트의 크기를 k라고, LDPC 인코더(210)에 의해 부호화된 데이터 열의 크기를 n이라 하는 경우 상기 n은 상기 k에 비해 크거나 같다. 상기 n 비트로 구성된 코드워드는 상기 재배열 모듈(220)에 입력된다. 상기 재배열 모듈(220)은, LDPC 인코더(Encoder)(210)에서 상기 n 개의 비트로 구성된 코드 워 드를 생성하는 생성행렬 G를 유도하는데 사용하는 H 행렬의 무게(Weight)의 크기에 따라, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 위치에 해당하는 비트를 정렬한다. 상기 H 행렬의 무게가 큰 순서에 따라 상기 H 행렬의 무게의 위치에 해당하는 비트를 정렬하면 다음과 같다.The transmitter 200 encodes input data transmitted to the receiver 300 through an LDPC encoder 210. When the size of the information bit encoded by the LDPC encoder 210 is k and the size of the data string encoded by the LDPC encoder 210 is n, n is greater than or equal to k. The codeword consisting of the n bits is input to the rearrangement module 220. The rearrangement module 220 according to the size of the weight of the H matrix used to derive the generation matrix G for generating the code word consisting of the n bits in the LDPC encoder (210), Arrange the bits corresponding to the position of the weight of the H matrix. If the bit corresponding to the position of the weight of the H matrix in the order of the weight of the H matrix is arranged as follows.

예를 들어, LDPC 패리티 검사 행렬 H 가 다음과 같은 경우를 설명한다. 상기 H 행렬은 행(row)의 개수가 n-k이고, 열(column)의 개수가 n개 이므로 상기 LDPC 인코더(210)에 의해 6비트의 정보 비트가 12비트의 비트열로 변환된다.For example, the case where the LDPC parity check matrix H is as follows will be described. In the H matrix, since the number of rows is n-k and the number of columns is n, the LDPC encoder 210 converts 6-bit information bits into a 12-bit bit string.

상기 H 행렬의 k번 째 열의 무게(column weight)를 W_k라 하면, W₁ = 5, W₂ = 1, W₃ = 4, W₄ = 2, W₅ = 3, W₆ = 3, W₇ = 3, W₈ = 2, W₉ = 2, W₁₀ = 2, W₁₁ = 6, W₁₂ =2이다. 상기 H 행렬로부터 유도된 G 행렬에 의해 부호화(encoding) 된 12개의 bit를 a_k(k = 1, ... , 12)라 할 때, 각 a_k를 상기 W_k의 크기에 따라 내림차순으로 정렬하면, 정렬된 a_k는 a₁₁, a₁, a₃, a₅, a₆, a₇, a₄, a₈, a₉, a₁₀, a₁₂, a₂와 같다. 상기 H 행렬에서 열의 무게(Weight)가 같은 위치의 비트들 사이의 배열은 임의로 배열이 가능하다. 즉, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 2인 a₄, a₈, a₉, a₁₀, a₁₂의 배열은 임의로 배열될 수 있다. When the weight of the kth column of the matrix H is W _k , W ₁ = 5, W ₂ = 1, W ₃ = 4, W ₄ = 2, W ₅ = 3, W ₆ = 3, W ₇ = 3, W ₈ = 2, W ₉ = 2, W ₁₀ = 2, W ₁₁ = 6, W ₁₂ = 2. When 12 bits encoded by the G matrix derived from the H matrix are a _k (k = 1, ..., 12), each a _k is arranged in descending order according to the size of W _k . In other words, the sorted a _k is equal to a ₁₁ , a ₁ , a ₃ , a ₅ , a ₆ , a ₇ , a ₄ , a ₈ , a ₉ , a ₁₀ , a ₁₂ , a ₂ . In the H matrix, an array between bits having the same position as the column weight may be arbitrarily arranged. That is, the arrangement of a ₄ , a ₈ , a ₉ , a ₁₀ , a ₁₂ , in which the weight of the H matrix is 2 may be arbitrarily arranged.

상기 재배열 모듈(220)은, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 비트는 수신 품질이 우수한 전송채널을 통해 전송되고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 비트는 수신 품질이 열등한 전송채널을 통해 전송되도록, 상기 a_k를 재배열한다. 상기 재배열 모듈(220)의 재배열 동작을 설명하면 이하와 같다. 변조 방법의 경우, 심볼을 구성하는 비트의 위치에 따라, 수신 단에서의 수신 품질에 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 재배열 모듈(220)은, 상기 a_k를 재배열하여 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 비트는 수신 품질이 우수한 전송 채널을 통해 전송되고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 비트는 수신 품질이 열등한 전송 채널을 통해 전송되도록 할 수 있다. 또한, 다중화 방법에 있어서, 각각의 부 반송파(subcarrier)에 따라 수신 품질의 차이를 발생할 수 있다. 따라서, 상기 재배열 모듈(220)은 상기 a_k를 재배열하여, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 비트는 품질이 우수한 채널 환경을 겪는 부 반송파(subcarrier)에 의해 전송되도록 하고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 비트는 품질이 열등한 채널 환경을 겪는 부 반송파(subcarrier)에 의해 전송되도록 할 수 있다. 또한, 송수신 안테나의 무선 전송 채널의 경로에 따라, 채널 환경의 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 재배열 모 듈(220)은, 상기 a_k를 재배열하여, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 비트는 우수한 채널 환경을 겪는 무선 전송 채널 경로의 송수신 안테나를 통해 전송되도록 하고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 비트는 열등한 채널 환경을 겪는 무선 전송 채널 경로의 송수신 안테나를 통해 전송되도록 할 수 있다. 또한, HARQ를 제어하는 재전송 제어 모듈(미도시)에 의해 재전송되는 재전송 데이터를 상기 H 행렬의 무게에 따라 재배열하여, H 행렬의 무게가 큰 비트를 우선적으로 재전송하여 오류 확률이 낮은 비트의 신호도를 높일 수 있다.The rearrangement module 220 is a bit corresponding to a position where the weight of the H matrix is large is transmitted through a transmission channel having excellent reception quality, and corresponds to a position where the weight of the H matrix is small. The bits rearrange the a _k such that they are transmitted over a transmission channel of poor reception quality. The rearrangement operation of the rearrangement module 220 will be described below. In the modulation method, a difference in reception quality at a receiving end may occur according to positions of bits constituting a symbol. Accordingly, the rearrangement module 220 rearranges the a _k so that a bit corresponding to a position having a large weight of the H matrix is transmitted through a transmission channel having excellent reception quality, and the weight of the H matrix. A bit corresponding to a position having a small weight may be transmitted through a transmission channel having a poor reception quality. In addition, in the multiplexing method, a difference in reception quality may occur according to each subcarrier. Accordingly, the rearrangement module 220 rearranges the _ak so that bits corresponding to positions having a large weight of the H matrix are transmitted by subcarriers experiencing a high quality channel environment. In addition, the bit corresponding to the position where the weight of the H matrix is small may be transmitted by a subcarrier experiencing a poor quality channel environment. In addition, depending on the path of the wireless transmission channel of the transmission and reception antenna, a difference in the channel environment may occur. Accordingly, the rearrangement module 220 rearranges the _ak so that bits corresponding to positions having a large weight of the H matrix are transmitted and received through a transmit / receive antenna of a wireless transmission channel path experiencing an excellent channel environment. A bit corresponding to a position where the weight of the H matrix is small may be transmitted through a transmit / receive antenna of a wireless transmission channel path experiencing an inferior channel environment. In addition, the retransmission data retransmitted by the retransmission control module (not shown) controlling the HARQ is rearranged according to the weight of the H matrix, and the signals of bits having a low probability of error by retransmitting the bits having a large weight of the H matrix first You can increase the degree.

상기 재배열 모듈(220)은, 상기 변조 방법에 따른 전송채널의 수신 품질 차이와 부 반송파에 따른 수신 품질 차이와 상기 송수신 안테나의 무선 전송 채널의 경로에 따른 수신 품질 차이 및 HARQ의 재전송 데이터의 순서에 따른 특성을 각각 고려하거나 함께 고려하여 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 비트는 품질이 우수한 채널을 통해 전송되고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 비트는 품질이 열등한 채널을 통해 전송되도록, 상기 a_k를 재배열할 수 있다. The rearrangement module 220 is a sequence of a reception quality difference according to the modulation method, a reception quality difference according to a subcarrier, a reception quality difference according to a path of a wireless transmission channel of the transmission / reception antenna, and retransmission data of HARQ. Bits corresponding to positions having a large weight of the H matrix are transmitted through a channel having excellent quality, and bits corresponding to positions having a small weight of the H matrix in consideration of the characteristics according to or together. Can rearrange the a _k such that it is transmitted over a channel of poor quality.

상기 재배열 모듈(220)은, 한번에 전송할 수 있는 전송 채널의 개수가 n보다 작은 경우에는, n개의 비트를 전송 채널의 개수 별로 그룹을 생성할 수 있다. 즉, 전체 n개의 비트를 각각의 그룹으로 그룹화하여 각 그룹을 순차적으로 전송한다. 또한, 이와 같이 전송 채널의 개수가 상기 n 보다 작은 경우에는, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬된 비트들의 앞 부분에 위치하는 비트(즉, 상기 H 행렬의 무게가 큰 위치에 해당하는 비트)와 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬된 비트들의 뒤 부분에 위치하는 비트(즉, 상기 H 행렬의 무게가 작은 위치에 해당하는 비트)를 하나의 그룹에 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, 4 개의 비트로 하나의 그룹을 만드는 경우, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬된 비트들 중에서 앞에서 2 비트(즉, 상기 H 행렬의 무게(Weight)가 큰 위치에 해당하는 2개의 비트)와, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬된 비트들 중에서 뒤에서 2 비트(즉, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 2개의 비트)를 하나의 그룹에 포함시켜 전송할 수 있다.When the number of transport channels that can be transmitted at one time is smaller than n, the rearrangement module 220 may generate groups of n bits for each number of transport channels. That is, by grouping all n bits into their respective groups, each group is sequentially transmitted. In addition, when the number of transmission channels is smaller than n, the bits located in front of the bits arranged according to the size of the weight of the H matrix (that is, at a position where the weight of the H matrix is large). Corresponding bits) and bits located at the rear part of the aligned bits according to the size of the weight of the H matrix (that is, bits corresponding to the positions where the weight of the H matrix is small) are included in one group. Can transmit For example, if one group is formed of four bits, two bits (ie, the weight of the H matrix corresponds to a position where the weight of the H matrix is large) among the bits arranged according to the size of the weight of the H matrix. 2 bits) and 2 bits (ie, 2 bits corresponding to a position where the weight of the H matrix is small) from the rear of the bits arranged according to the weight of the H matrix. It can be included in a group and transmitted.

만약, 한번에 전송할 수 있는 전송 채널의 개수가 n보다 큰 경우에 상기 재배열 모듈(220)은, 상기 n 비트로 구성된 코드워드 다수를 모아서, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬하고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 비트는 품질이 우수한 채널을 통해 전송되도록 재배열하는 것이 바람직하다.If the number of transmission channels that can be transmitted at one time is greater than n, the rearrangement module 220 collects a plurality of n-word codewords, sorts them according to the size of the weight of the H matrix, Bits corresponding to positions having a large weight of the H matrix are preferably rearranged to be transmitted through a channel having excellent quality.

상기 재배열 모듈(220)에 의해 재배열된 비트는 변조와 다중화를 수행한 후 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 통해 상기 수신 단으로 전송된다. The bits rearranged by the rearrangement module 220 are transmitted to the receiving end through at least one transmit antenna after modulation and multiplexing.

이하 수신 단(300)에서의 동작을 설명한다. 상기 수신 단(300)은 상기 송신 단(200)의 역으로 이루어진다. 또한, 상기 수신 단(300)의 동작은 상기 송신 단(200)의 동작의 역으로 이루어진다. 상기 수신 단(300)은, 적어도 하나 이상의 수신 안테나(350)를 통해 송신 단으로부터 신호를 수신하고, 상기 역다중화 모듈(340)에 의해 상기 송신 단의 다중화(Multiplexing) 또는 다중 접속(Multiple Access) 방식에 따라 송신된 데이터를 상기 수신 단을 위한 데이터로 변환하고, 상기 송신 단의 변조(modulation) 방식에 대응하는 복조(demodulation) 방식(330)으로 비트열을 복원하여 LDPC 디코더(310)를 통해 원 신호를 복원한다. 상기 수신 단(300)은, 상기 송신 단의 재배열 모듈(220)에 의해 재배열된 데이터를, 상기 수신 안테나(350) 또는 디멀티플렉싱(demultiplexing) 모듈(340) 또는 복조 모듈(330)에 구비된 복원 모듈(320)에 의해 복원한다.Hereinafter, the operation of the receiving end 300 will be described. The receiving end 300 is the inverse of the transmitting end 200. In addition, the operation of the receiving end 300 is the reverse of the operation of the transmitting end 200. The receiving end 300 receives a signal from a transmitting end through at least one receiving antenna 350 and multiplexes or multiple accesses of the transmitting end by the demultiplexing module 340. The data transmitted according to the method is converted into data for the receiving end, and the bit string is restored by the demodulation method 330 corresponding to the modulation method of the transmitting end through the LDPC decoder 310. Restore the original signal. The receiving end 300 includes data rearranged by the rearranging module 220 of the transmitting end in the receiving antenna 350, the demultiplexing module 340, or the demodulation module 330. By the restored restoration module 320.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상기 송수신 장치의 동작을 살펴본다. 상기 제2 실시예에 따라 상기 송신 단은, LDPC 패리티 검사행렬의 무게가 작은 위치에 해당하는 데이터를 수신 신호의 품질이 우수한 전송 채널을 통해 전송한다. Hereinafter, the operation of the transceiver device according to the second embodiment of the present invention will be described. According to the second embodiment, the transmitter transmits data corresponding to a position where the weight of the LDPC parity check matrix is small through a transmission channel having excellent quality of the received signal.

상기 송신 단(Transmitter)(200)은 상기 수신 단으로 전송되는 입력데이터를 LDPC 인코더(Encoder)(210)를 통해 부호화한다. 상기 재배열 모듈(220)은, LDPC 인코더(Encoder)(210)에서 상기 n 개의 비트로 구성된 코드 워드를 생성하는 생성행렬 G를 유도하는데 사용하는 H 행렬의 무게(Weight)의 크기에 따라, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 위치에 해당하는 비트를 정렬한다. 상기 H 행렬의 무게가 작은 순서에 따라 상기 H 행렬의 무게의 위치에 해당하는 비트를 정렬하면 다음과 같다.The transmitter 200 encodes input data transmitted to the receiver through an LDPC encoder 210. The rearrangement module 220 according to the size of the weight of the H matrix used to derive the generation matrix G for generating the codeword consisting of the n bits in the LDPC encoder (210), the H Sort the bits corresponding to the position of the weight of the matrix. If the bit corresponding to the position of the weight of the H matrix in the order of the weight of the H matrix is arranged as follows.

예를 들어, LDPC 패리티 검사 행렬 H는 다음과 같은 경우를 설명한다. 상기 H 행렬은 행의 개수가 n-k이고, 열의 개수가 n개 이므로 상기 LDPC 인코더(210)에 의해 6비트의 정보 비트가 12비트의 비트열로 변환된다.For example, the LDPC parity check matrix H will be described below. In the H matrix, since the number of rows is n-k and the number of columns is n, the LDPC encoder 210 converts 6-bit information bits into a 12-bit bit string.

상기 H 행렬의 k번 째 열의 무게(column weight)를 W_k라 하면, W₁ = 5, W₂ = 1, W₃ = 4, W₄ = 2, W₅ = 3, W₆ = 3, W₇ = 3, W₈ = 2, W₉ = 2, W₁₀ = 2, W₁₁ = 6, W₁₂ =2이다. 상기 H 행렬로부터 유도된 G 행렬에 의해 부호화(encoding) 된 12개의 bit를 a_k(k = 1, ... , 12)라 할 때, 각 a_k를 W_k의 크기에 따라 오름차순으로 정렬하면, 정렬된 a_k는 a₂, a₁₂, a₁₀, a₉, a₈, a₄, a₇, a₆, a₅, a₃, a₁, a₁₁와 같다. 상기 H 행렬에서 열의 무게(Weight)가 같은 위치의 비트들 사이의 배열은 임의로 배열이 가능하다. 즉, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 2인 a₄, a₈, a₉, a₁₀, a₁₂의 배열은 임의로 배열될 수 있다. When the weight of the kth column of the matrix H is W _k , W ₁ = 5, W ₂ = 1, W ₃ = 4, W ₄ = 2, W ₅ = 3, W ₆ = 3, W ₇ = 3, W ₈ = 2, W ₉ = 2, W ₁₀ = 2, W ₁₁ = 6, W ₁₂ = 2. When 12 bits encoded by the G matrix derived from the H matrix are a _k (k = 1, ..., 12), when each a _k is arranged in ascending order according to the size of W _k , , Sorted a _k is equal to a ₂ , a ₁₂ , a ₁₀ , a ₉ , a ₈ , a ₄ , a ₇ , a ₆ , a ₅ , a ₃ , a ₁ , a ₁₁ . In the H matrix, an array between bits having the same position as the column weight may be arbitrarily arranged. That is, the arrangement of a ₄ , a ₈ , a ₉ , a ₁₀ , a ₁₂ , in which the weight of the H matrix is 2 may be arbitrarily arranged.

상기 재배열 모듈(220)은, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 비트는 수신 품질이 우수한 전송채널을 통해 전송되고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 비트는 수신 품질이 열등한 전송채널을 통해 전송되도록, 상기 a_k를 재배열한다. 상기 재배열 모듈(220)은, 상술한 변조 방법에 따른 수신 신호의 품질 차이와 부 반송파에 따른 수신 품질의 차이와 상기 송수신 안테 나의 무선 전송 채널의 경로에 따른 전송채널의 환경 차이 및 HARQ의 재전송 데이터의 순서를 각각 고려하거나 함께 고려하여 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 비트는 수신 품질이 우수한 채널을 통해 전송되고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 비트는 품질이 수신 열등한 채널을 통해 전송되도록, 상기 a_k를 재배열할 수 있다. The rearrangement module 220 is a bit corresponding to a position where the weight of the H matrix is small is transmitted through a transmission channel having excellent reception quality, and corresponds to a position where the weight of the H matrix is large. The bits rearrange the a _k such that they are transmitted over a transmission channel of poor reception quality. The rearrangement module 220, the quality difference of the received signal according to the above-described modulation method, the difference in reception quality according to the subcarrier, the environmental difference of the transmission channel according to the path of the radio transmission channel of the transmission and reception antenna and the retransmission of HARQ In consideration of the order of the data or together, the bits corresponding to the positions of the small weight of the H matrix are transmitted through the channel having the excellent reception quality, and the positions of the weight of the H matrix to the large position. The bits may be rearranged such that a _k is transmitted over a channel of poor quality.

상기 재배열 모듈(220)은, 한번에 전송할 수 있는 전송 채널의 개수가 n보다 작은 경우에는, n개의 비트를 전송 채널의 개수 별로 그룹을 생성할 수 있다. 즉, 전체 n개의 비트를 각각의 그룹으로 그룹화하여 각 그룹을 순차적으로 전송한다. 또한, 이와 같이 전송 채널의 개수가 상기 n 보다 작은 경우에는, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬된 비트들의 앞 부분에 위치하는 비트(즉, 상기 H 행렬의 무게가 작은 위치에 해당하는 비트)와 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬된 비트들의 뒤 부분에 위치하는 비트(즉, 상기 H 행렬의 무게가 큰 위치에 해당하는 비트)를 하나의 그룹에 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, 4 개의 비트로 하나의 그룹을 만드는 경우, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬된 비트들 중에서 앞에서 2 비트(즉, 상기 H 행렬의 무게(Weight)가 작은 위치에 해당하는 2개의 비트)와, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬된 비트들 중에서 뒤에서 2 비트(즉, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 큰 위치에 해당하는 2개의 비트)를 하나의 그룹에 포함시켜 전송할 수 있다.When the number of transport channels that can be transmitted at one time is smaller than n, the rearrangement module 220 may generate groups of n bits for each number of transport channels. That is, by grouping all n bits into their respective groups, each group is sequentially transmitted. In addition, when the number of transmission channels is smaller than n as described above, the bits located in front of the bits arranged according to the size of the weight of the H matrix (that is, at a position where the weight of the H matrix is small). Corresponding bits) and bits located at the rear part of the aligned bits according to the size of the weight of the H matrix (that is, the bits corresponding to the positions where the weight of the H matrix is heavy) are included in one group. Can transmit For example, if one group is formed of four bits, two bits (ie, the weight of the H matrix is small) correspond to the front of the bits arranged according to the size of the weight of the H matrix. 2 bits) and 2 bits (ie, 2 bits corresponding to a position where the weight of the H matrix is large) from the rear of the bits arranged according to the weight of the H matrix. It can be included in a group and transmitted.

만약, 한번에 전송할 수 있는 전송 채널의 개수가 n보다 큰 경우에 상기 재 배열 모듈(220)은, 상기 n 비트로 구성된 코드워드 다수를 모아서, 상기 H 행렬의 무게(weight)의 크기에 따라 정렬하고, 상기 H 행렬의 무게(weight)가 작은 위치에 해당하는 비트는 수신 품질이 우수한 채널을 통해 전송되도록 재배열하는 것이 바람직하다.If the number of transmission channels that can be transmitted at one time is greater than n, the rearrangement module 220 collects a plurality of codewords composed of the n bits, sorts them according to the size of the weight of the H matrix, Bits corresponding to positions having a small weight of the H matrix are preferably rearranged to be transmitted through a channel having excellent reception quality.

상기 재배열 모듈(220)에 의해 재배열된 비트는 변조(230)와 다중화(240)를 수행한 후 적어도 하나 이상의 송신 안테나(250)를 통해 상기 수신 단(300)으로 전송된다. The bits rearranged by the rearrangement module 220 are transmitted to the receiving end 300 through at least one transmit antenna 250 after performing modulation 230 and multiplexing 240.

이하 수신 단(300)에서의 동작을 설명한다. 상기 수신 단(300)은 상기 송신 단(200)의 역으로 이루어진다. 또한, 상기 수신 단(300)의 동작은 상기 송신 단(200)의 동작의 역으로 이루어진다. 상기 수신 단(300)은, 적어도 하나 이상의 수신 안테나(350)를 통해 송신 단으로부터 신호를 수신하고, 상기 역 다중화 모듈(340)에 의해 상기 수신 신호를 송신 단의 다중화(Multiplexing) 또는 다중 접속(Multiple Access) 방식에 따라 송신된 데이터를 변환하여 상기 수신 단을 위한 데이터로 변환하고, 상기 송신 단의 변조(modulation) 방식에 대응하는 복조(demodulation) 방식(330)으로 비트열을 복원하여 LDPC 디코더(310)를 통해 원 신호를 복원한다. 상기 수신 단(300)은, 상기 송신 단(200)의 재배열 모듈(220)에 의해 재배열된 데이터를, 상기 수신 안테나(350) 또는 디멀티플렉싱(demultiplexing) 모듈(340) 또는 복조 모듈(330)에 구비된 복원 모듈(320)에 의해 복원한다.Hereinafter, the operation of the receiving end 300 will be described. The receiving end 300 is the inverse of the transmitting end 200. In addition, the operation of the receiving end 300 is the reverse of the operation of the transmitting end 200. The receiving end 300 receives a signal from the transmitting end through at least one receiving antenna 350, and the demultiplexing module 340 transmits the received signal to a multiplexing or multiple access of the transmitting end. LDPC decoder by converting the transmitted data to the data for the receiving end according to the Multiple Access) method, and restoring the bit stream by the demodulation method 330 corresponding to the modulation method of the transmitting end. The original signal is restored through 310. The receiving end 300 is configured to reorder the data rearranged by the rearranging module 220 of the transmitting end 200 to the receiving antenna 350, the demultiplexing module 340, or the demodulation module 330. Restore by the restore module 320 provided in).

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명 의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

본 발명은 LDPC 부호 인코딩(Encoding)과 디코딩(Decoding)에 사용된 H 행렬의 무게(Weight)와, 전송채널의 품질에 따른 우수 채널과 열등채널의 조합을 고려하여 데이터를 송수신하므로, 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다.The present invention transmits and receives data in consideration of the weight of the H matrix used for LDPC code encoding and decoding, and a combination of an excellent channel and an inferior channel according to the quality of a transmission channel. Benefits can be obtained.

첫째, LDPC H행렬에서 무게(weight)가 큰 데이터를 우수한 채널을 통해 전송하고, 무게(weight)가 작은 데이터를 열등한 채널을 통해 전송하여, 디코딩(decoding) 시에 여러 비트들에 영향을 주는 비트를 더 신뢰(reliable)할 수 있게 함으로써, 더 우수한 디코딩(decoding) 성능을 얻을 수 있다.First, a bit that affects several bits during decoding by transmitting a large weight data through an excellent channel and a small weight data through an inferior channel in an LDPC H matrix. By making the more reliable, better decoding performance can be obtained.

둘째, LDPC H행렬에서 무게(weight)가 작은 데이터를 우수한 채널을 통해 전송하고, 무게(weight)가 큰 데이터를 열등한 채널을 통해 전송하여, 디코딩(decoding) 시에 신뢰도(reliability)가 낮은 비트들을 보호해 줌으로써, 더 우수한 디코딩(decoding) 성능을 얻을 수 있다.Second, in the LDPC H matrix, low weight data is transmitted through an excellent channel, and high weight data is transmitted through an inferior channel, so that bits having low reliability in decoding are decoded. By protecting, better decoding performance can be obtained.

Claims

Encoding input data using a Low Density Parity Check (LDPC) parity check matrix;

Adjusting the order of the encoded data strings according to the weight of the parity check matrix corresponding to each bit of the encoded data strings to process data; And

And transmitting the data processed signal.

The method of claim 1, wherein processing the data comprises:

And adjusting the order of the coded data strings so as to process the data such that specific bits of the coded data strings are transmitted through a specific carrier among a plurality of carriers.

The method of claim 1, wherein processing the data comprises:

And adjusting the order of the encoded data strings so as to process data such that specific bits of the encoded data strings are transmitted through a specific transmit / receive antenna among a combination of a plurality of transmit / receive antennas.

The method of claim 1, wherein processing the data comprises:

And adjusting the order of the coded data strings so as to process the data such that specific bits of the coded data strings are located at specific positions of data symbols to which the data strings are mapped.

The method of claim 1, wherein processing the data comprises:

And adjusting the order of the coded data strings so that the reception quality of a bit corresponding to a position having a large weight of the parity check matrix is improved.

The method of claim 1, wherein processing the data comprises:

And adjusting the order of the coded data strings so that the reception quality of a bit corresponding to a position having a small weight of the parity check matrix is improved.

An LDPC encoder for encoding input data using a Low Density Parity Check (LDPC) parity check matrix;

A data processing module for processing data by adjusting the order of the encoded data strings according to a weight of the parity check matrix corresponding to each bit of the encoded data string; And

And a transmission module for transmitting the data processed signal.

The method of claim 7, wherein

And the data processing module adjusts the order of the data strings to process data such that specific bits of the encoded data strings are transmitted through specific carriers among a plurality of carriers.

The method of claim 7, wherein

The data processing module adjusts the order of the encoded data strings to process data such that specific bits of the encoded data strings are transmitted through a specific transmit / receive antenna among a combination of a plurality of transmit / receive antennas. Transmission device.

The method of claim 7, wherein

The data processing module adjusts the order of the encoded data strings and processes the data such that specific bits of the encoded data strings are located at specific positions of data symbols to which the data strings are mapped. Transmission device.

The method of claim 7, wherein

And the transmitting module comprises a mapping module for mapping a plurality of bits of the data string to one symbol.

The method of claim 7, wherein

And the transmitting module comprises a multiplexing module for transmitting the data sequence by a plurality of subcarriers.

The method of claim 7, wherein

And the transmitting module comprises an antenna module for transmitting the data string by a plurality of transmitting antennas.

Receiving a signal in which an order of data columns encoded by a low density parity check (LDPC) parity check matrix is adjusted according to a weight of the parity check matrix;

Re-ordering the data strings according to the weight of the parity check matrix corresponding to each bit of the encoded data string to restore the order of the encoded data strings; And

And decoding the reconstructed codeword data by using the parity check matrix.

The method of claim 14, wherein performing the data processing comprises:

And reordering the data strings received through a specific carrier among a plurality of carriers to restore the order of the encoded data strings.

The method of claim 14, wherein performing the data processing comprises:

And reordering the data sequence transmitted through a specific transmit / receive antenna among a combination of a plurality of transmit / receive antennas to restore the order of the encoded data sequence.

The method of claim 14, wherein performing the data processing comprises:

And re-ordering the data strings located at specific positions of the data symbols to restore the order of the coded data strings.

A receiving module for receiving a signal in which an order of data columns encoded by a low density parity check (LDPC) parity check matrix is adjusted according to a weight of the parity check matrix;

A data processing module for reordering the data strings according to the weight of the parity check matrix corresponding to each bit of the coded data strings to restore the order of the encoded data strings; And

And an LDPC decoder configured to decode the reconstructed codeword data using the parity check matrix.

The method of claim 18,

And the data processing module re-orders the data strings received through a specific carrier among a plurality of carriers to restore the order of the encoded data strings.

The method of claim 18,

And the data processing module reconstructs the order of data sequences transmitted through a specific transmit / receive antenna among a combination of a plurality of transmit / receive antennas to restore the order of the encoded data sequences.

The method of claim 18,

And the data processing module reconstructs the order of the data streams by re-ordering the data streams located at the specific positions of the data symbols.