KR100559730B1

KR100559730B1 - 기록 시스템을 위한 데이터 부호화/복호화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100559730B1
Application number: KR1020030065540A
Authority: KR
Inventors: 이준; 이경미
Original assignee: 삼성전자주식회사; 정보통신연구진흥원
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2006-03-15
Also published as: US20050062623A1; NL1026852C2; KR20050029771A; JP2005102223A; JP4102859B2; NL1026852A1; US7414551B2

Abstract

본 발명은 기록 시스템을 위한 데이터 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 데이터 부호화 방법은 입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 단계; 및 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 코드를 프리코딩하는 단계를 포함함을 특징으로한다.

Description

기록 시스템을 위한 데이터 부호화/복호화 방법 및 장치{Encoding/decoding methods and apparatuses for recording system}

도 1은 본 발명에 따른 데이터 부호화/복호화 장치에 대한 블록도를 도시한 것이다.

도 2는 다항식의 계수가 (1,0,-1)로 주어진 프리코디드(precoded) PR4 채널에 대한 일실시예를 도시한 것이다.

도 3은 정규화된 기록밀도 S가 각각 2.5와 3일 때의 BER을 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 데이터 부호화/복호화 장치에 대한 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 데이터 부호화/복호화 장치의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 6(a) 및 (b)는 종래 방법과 본 발명의 각 실시예에 따른 방법을 데이터 부호화/복호화에 적용하였을 때, 신호대잡음비에 따른 BER을 도시한 결과를 비교하여 도시한 것이다.

본 발명은 기록 시스템을 위한 데이터 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 종래에 비해 낮은 신호대잡음비에서도 우수한 성능을 발휘하는 데이터 부호화/복호화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

기록 시스템은 고밀도화됨에 따라 재생되는 신호의 신호대잡음비는 낮아진다. 결과적으로 고밀도 기록 시스템을 위한 데이터 검출기는 종래 검출기보다 우수한 검출 성능을 발휘해야한다. 종래 데이터 검출 기법 중 신뢰성면에서 널리 알려진 검출 기법으로 부분 응답 최대 상관(Partial Response Maximum Likelihood) 방법과 잡음 예측 최대 상관(Noise-Predictive Maximum Likelihood) 방법이 있다. 이외에도 터보 부호(turbo code)의 디코딩보다 섀넌(Shannon) 한계에 더욱 근접하는 성능을 보이는 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check, LDPC) 방법이 있다.

LDPC 코드는 패리티 검사 행렬의 원소가 대부분 0으로 구성된 저밀도 패리티 행렬을 이용하여 데이터를 부호화하는 선형 블록 부호로서, LDPC 부호의 성능은 패리티 검사 행렬의 크기 및 행과 열에 있는 1의 분포 등에 의해 크게 영향을 받는다. 또한 LDPC 코드는 신뢰도 전파(belief algorithm) 알고리듬으로 알려진 확률 전파 방법에 의해 복호화된다.

LDPC 코드는 복호화시 유사함수(Likelihood Function)값이 먼저 계산되어야 하고, 이를 위해서는 레벨 검출이 가능한 신호를 입력 데이터로 가져야한다. 그러나, 기록 시스템으로부터 재생된 신호를 보상하는 부분 응답(Partial Response, PR) 등화기(equalizer)의 출력, 즉 PR채널 출력에 대해서는 레벨 검출이 어렵다는 문제점이 있다.

이러한 문제점은 스토리지 시스템(storage system)에서 성능향상을 위해 사용되는 유사 터보 시스템(turbo-like system)에서도 일어난다. 종래의 유사 터보 시스템에서는 복호화시 아웃터 코드(outer code)와 이너 코드(inner code)에 대해 서로 다른 복호화 기법을 채택하였다. 예를 들어, 아웃터 코드에는 LDPC 코드 복호화 기법을, 이너 코드에는 PRML 또는 NPML 기법을 사용하였다. 그 이유는 PR 채널에서는 LDPC 코드로만 유사 터보 시스템을 구성하기가 쉽지않기 때문이다. 왜냐하면, LDPC 코드 디코더는 레벨 검출이 가능한 신호를 입력 데이터로 가져야하는데, 상기한 바와 같이 PR채널 출력으로부터의 레벨 검출이 용이하지않기 때문이다.

이를 보다 상세히 설명하면, 종래의 PR채널 출력으로부터는 레벨 검출이 용이하지않기 때문에 LDPC 코드는 아웃터 코드로만 사용된다. 그런데, LDPC 코드를 디코딩할 때에는 LDPC 코드의 특성에 따라 사전 정보(a priori information)로서 유사함수값이 먼저 계산되어야한다. 이 값을 정확하게 계산하기위해서는 아웃터 코드에서 이너 코드로 공급되는 부가 정보(extrinsic information)와 PR채널 출력이 있어야한다. 그러나, PR채널 출력은 레벨 검출이 용이하지않으므로 아웃터 코드로 공급되지 못한다. 즉, 아웃터 코드는 단지 부가 정보만을 이용하여 유사함수를 계산해야한다. 결과적으로 LDPC 코드 디코더는 정확한 유사함수값을 계산하지 못하게되며, 이로 인해 아웃터 코드에서 이너 코드로 공급되는 부가 정보도 부정확하게 되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 채널 출력에 대한 레벨 검출이 가능 하도록 입력 데이터를 부호화하고 프리코딩하며, 상기 채널 출력으로부터 데이터를 검출하는 데이터 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 채널 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 입력 데이터를 터보 부호화하고 프리코딩하며, 상기 채널 출력으로부터 데이터를 검출하는 데이터를 검출하는 유사 터보 부호화/복호화 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제1양상에 따른 데이터 부호화 방법은 입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 단계; 및 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩하는 단계를 포함함을 특징으로한다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제2양상에 따른 데이터 복호화 방법은 입력 데이터를 소정 코드로 부호화하고, 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩한 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 복호화하는 것으로, 상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 프리코딩된 신호에 대한 채널 출력을 얻는 단계; 및 소정 복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 단계를 포함함을 특징으로한다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제3양상에 따른 데이터 부호화 및 복호화 방법은 입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 단계; 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩 하는 단계;상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 프리코딩된 신호에 대한 채널 출력을 얻는 단계; 및 소정 복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 단계를 포함함을 특징으로한다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제4양상에 따른 데이터 복호화 방법은 입력 데이터를 소정 코드로 부호화하고, 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩한 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 복호화하는 것으로, 상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 프리코딩된 신호에 대한 채널 출력을 얻는 단계; 및 제1부가정보와 상기 채널 출력을 입력으로하여 제1복호 알고리듬에 따라 상기 레벨을 복호화하는 단계; 및 상기 복호화된 결과로부터 얻어지는 제2부가 정보 및 상기 채널 출력을 입력으로하여 제2복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하고, 상기 제1부가정보를 공급하는 단계를 포함함을 특징으로한다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제5양상에 따른 데이터 부호화 및 복호화 방법은 입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 단계; 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩하는 단계; 상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 프리코딩된 신호에 대한 채널 출력을 얻는 단계; 제1부가정보와 상기 채널 출력을 입력으로하여 제1복호 알고리듬에 따라 상기 레벨을 복호화하는 단계; 및 상기 복호화된 결과로부터 얻어지는 제2부가 정보 및 상기 채널 출력을 입력으로하여 제2복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하고, 상기 제1부가정보를 공급하는 단계를 포 함함을 특징으로한다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제6양상에 따른 데이터 부호화 및 복호화 장치는 입력 데이터를 소정 코드로 복호화하는 부호화기; 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩하는 프리코더; 상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 레벨 검출이 가능한 채널 출력을 얻는 채널 등화기; 및 소정 복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 복호화기를 포함함을 특징으로한다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 제7양상에 따른 데이터 부호화 및 복호화 장치는 입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 부호화기; 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩하는 프리코더; 상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 레벨 검출이 가능한 채널 출력을 얻는 채널 등화기; 제1부가정보와 상기 채널 출력을 입력으로하여 제1복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 제1복호화기; 및 상기 복호화된 결과로부터 얻어지는 제2부가 정보 및 상기 채널 출력을 입력으로하여 제2복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하고, 상기 제1부가정보를 상기 제1복호화기에 공급하는 제2복호화기를 포함함을 특징으로한다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 데이터 부호화 및 복호화 장치는 입력 데이터를 제1코드로 부호화하는 제1부호화기; 상기 입력 데이터를 제2코드로 부호화하는 제2부호화기; 상기 입력 데이터, 제1코드 및 제2코드를 멀티플렉싱하여 출력하는 멀티플렉서; 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대 한 레벨 검출이 가능하도록 상기 멀티플렉서에서 출력되는 코드를 프리코딩하는 프리코더; 상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 레벨 검출이 가능한 채널 출력을 얻는 채널 등화기; 제1부가정보와 상기 채널 출력을 입력으로하여 제1복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 제1복호화기; 및 상기 복호화된 결과로부터 얻어지는 제2부가정보 및 상기 채널 출력을 입력으로하여 제2복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하고, 상기 제1부가정보를 상기 제1복호화기에 공급하는 제2복호화기를 포함함을 특징으로한다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터 부호화/복호화 장치에 대한 블록도를 도시한 것이다. 도시된 바에 따른 데이터 부호화/복호화 장치는 LDPC 코드 부호화기(1), 프리코더(2), PR채널(3) 및 LDPC 코드 복호화기(4)를 포함한다. PR 채널(3)은 기록 매체(31) 및 PR 등화기(32)로 이루어진다. 여기서 PR채널(3)은 정수계수를 가지는 임의의 다항식으로 표현된다. 프리코더(2)와 PR채널(3)을 합하여 프리코디드 채널이라 한다.

부호화/복호화 장치의 성능은 비트에러율(Bit Error Rate, BER) 검사를 통해 원래의 데이터와 부호화된 후 복호화된 데이터를 비교함으로써 이루어질 수 있다.

LDPC코드 부호화기(1)는 데이터 d_k를 저밀도 패리티 행렬을 이용하여 부호화한다. 프리코더(2)는 LDPC 코드 부호화기(1)에서 부호화된 데이터 b_k를 PR채널의 출력에 대해 레벨 검출이 가능하도록 소정 프리코딩 함수에 따라 프리코딩한다. 프 리코딩된 데이터는 기록매체(31)에 기록된다. PR 등화기(32)는 기록매체(31)에서 출력된 재생신호의 잡음을 저감하여 레벨 검출이 가능한 PR채널 신호

를 출력한다. LDPC 코드 복호화기(4)는

로부터 데이터 d_k'를 복원한다.

본 발명에서 채택된 PR채널의 다항식 PR(D)는 다음 식과 같이 정의될 수 있다.

여기서,

는 정수,

는 지연(delay)이다.

수학식 1의 PR 다항식과 결합되는 프리코딩 함수

는 다음 식과 같이 주어진다.

여기서,

은

을 2로 나눈 부호를 갖는 나머지(signed remainder),

는 배타적 논리 합 연산을 나타낸다.

다음 표는 주어진

에 따른

와 결정 결과를 도시한 것이다.

[표 1]

	결정(PR신호 셋(set))
	0	1
PR4(1,0,-1)	0
Extended PR4(1,1,-1,-1)	0,

표 1에서 PR4채널의 경우 다항식의 계수가 (1,0,-1)로 주어졌을 때, 그에 대응하는 프리코더(2)의 프리코딩 함수는

가 된다. 도 2는 다항식의 계수가 (1,0,-1)로 주어진 프리코디드(precoded) PR4 채널, 즉 채널 다항식이

가 되는 PR 채널에 대한 출력을 구하는 과정을 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, 입력 심볼 b_k는 프리코더(2-1)를 통해 프리코딩된다. PR등화기(32-1)는 기록 매체(31-1)에서 출력된 신호로부터 PR채널에 대응되는 값인 0 또는

를 출력한다. PR등화기(32-1)의 출력 데이터로부터 b_k'을 복원한다면

및 0에 대해서 각각 1 과 0으로 복원할 수 있다. 왜냐하면

는 b_k=1일 때의 PR신호 셋이고, 0은 b_k=0일 때의 PR신호이기 때문이다.

LDPC 코드 복호화기(4)는

를 입력으로하여 원래의 데이터 d_k'을 복원한다.

LDPC 코드 복호화기(4)의 동작에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. LDPC 코드를 복호화하기위해서는 사전정보로서 유사함수

, 즉 PR등화 기(32)의 출력이

일 때 프리코더(2)의 입력신호가

(i는 0 또는 1)인 것으로 결정하는 확률이 주어져야 한다. LDPC코드에서 유사함수는 보통 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조 방식을 기반으로 유도되었기 때문에, 본 발명에서는 PR채널에 맞게 유사함수를 변경하는 것이 필수적이다. 참고로 BPSK 채널에서 신호의 수는 2이고, PR채널에서 신호의 수는 2보다 크다. 베이즈 이론(Bayes'theorem)에 따라, 본 발명의 유사함수는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

는

를

로 결정하는

번째의 잡음없는 PR신호 집합이고,

는 k번째 신호에 대한 채널 천이 확률(Channel Transition Probability)로서, 주어진 채널의 확률밀도함수(Probability Desity Function)에 의해 계산된다. P(b_k=i)는 사전확률이고, i=0 또는 1이며, j는

(여기서, L은 PR채널에서 신호의 수)이다.

여기서, 채널 천이 확률은 가중 인자(weighting factor)에 의해 크기가 조절될 수 있으며, 이는 성능이득(performance gain)에 영향을 미친다. 프리코디드 PR채널을 백색 가우시안 잡음이 있는 채널(AWGN 채널)이라고 가정한다면,

이고,

이다. 이 때 채널천이확률은 다음 식과 같이 표현된다.

여기서,

는 가중 인자,

는 잡음의 분산이다.

가중 인자는 채널이 달라짐에 따라 변하는 값으로, 실험적으로 결정될 수 있다. 도 3은 정규화된 기록밀도(normalized recoding density) S가 각각 2.5와 3일 때의 BER을 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, 가중 인자가 6일 때 두 경우 모두 가장 BER이 작음을 알 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 가중 인자를 6으로 결정할 수 있다.

i=0 또는 1에 대해 수학식 4에 따른 프리코디드 채널을 위한 유사함수는 각각 다음 식과 같이 구해진다.

LDPC 코드 복호화기(4)는 상기 수학식들과 같은 유사함수를 기반으로 확률 전파 알고리듬을 통해 PR 채널

을 복호화한다.

도 4는 본 발명에 따른 데이터 부호화/복호화 장치에 대한 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바에 따른 데이터 부호화/복호화 장치는 LDPC 코드 부호화기(1), 프리코더(2), PR채널(3)로서 기록 매체(31) 및 PR 등화기(32), PRML 복호화기(5) 및 LDPC 코드 복호화기(6)를 구비한다.

도시된 데이터 부호화/복호화 장치에서 각 구성요소들중 도 1에 도시된 데이터 부호화/복호화 장치의 각 구성요소와 동일한 참조번호로 표시된 구성요소들의 동작은 도 1의 경우와 동일하므로, 해당 구성요소들의 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다. 따라서 PRML 복호화기(5) 및 LDPC 코드 복호화기(6)의 동작에 대해서만 국한하여 설명하기로한다.

PRML 복호화기(5)와 LDPC 코드 복호화기(6)는

를 회귀적으로(recursively) 반복 복호화(iterative decoding)한다. PRML 복호화기(5)는 NPML 복호화기로 대체가능한 것으로,

와 LDPC 코드 복호화기(6)로부터 피드백되는 부가정보 L_ext(2)로부터 PRML 방법으로 복호화하고, LDPC 코드 복호화기(6)는 PRML 복호화기(5)로부터 출력되는 부가정보

과 로부터 확률 전파 방법 등에 의해 최종 데이터 를 복원한다.

여기서,

과

는 각각 다음 식과 같이 채택할 수 있다.

여기서,

과

는 PRML 복호화기(5)와 LDPC코드 복호화기(6)의 각 복호화 알고리듬에 따른 사후 확률(posteriori probability)에 대한 로그 상관비(Log-Likelihood Ratio, LLR)로서, 각각 LDPC 코드 복호화기(6)와 PRML 복호화기(5)의 사전정보로 제공된다. 두번째 식의 우측 세번째 항은 채널 천이 확률의 LLR이다. 이 때의 채널천이확률 역시 가중 인자에 의해 크기가 조절될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 데이터 부호화/복호화 장치의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 부호화/복호화 장치는 유사 터보 시스템 구조로, 제1LDPC 코드 부호화기(71), 제2LDPC 코드 부호화기(72), MUX(73), 프리코더(2), PR채널(3)로서 기록 매체(31) 및 PR 등화기(32), 제1LDPC 코드 복호화기(8) 및 제2LDPC 코드 복호화기(9)를 구비한다.

여기서, 프리코드(2), 기록매체(31) 및 PR등화기(32)의 동작은 도 1에 도시된 대응 구성요소들의 동작과 동일하므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

제1 및 제2LDPC 코드 부호화기(71, 72)는 입력 데이터를 각각 LDPC 코드로 부호화하고, MUX(73)는 제1 및 제2LDPC 코드 부호화기(71, 72)에서 각각 부호화된 데이터를 입력 데이터와 병렬 연접(parallel concatenation)하여 멀티플렉싱한다.

제1 및 제2LDPC 코드 부호화기(71, 72)는 서로 다른 정규(regular) 패리티 검사 행렬을 이용하여 각각 부호화한다. 여기서 패리티 검사 행렬의 행과 열에 1의 개수를 균일하게 구성한 것을 정규(regular) 코드라 하고, 비균일하게 구성한 것은 비정규(irregular) 코드라 한다. 따라서 전체 부호화 구조면에서 보면 비정규 부호 코드라 할 수 있다. 본 발명에서는 제1 및 제2LDPC 코드 부호화기(71, 72)가 서로 다른 패리티 검사 행렬을 사용하여 부호화하므로 인터리버(interleaver)가 필요하지않다.

제1 및 제2LDPC 코드 복호화기(8,9)는 도 4의 PRML 복호화기(5) 및 LDPC 코드 복호화기(6)와 구조 및 동작면에서 동일하고, 다만 제1LDPC 코드 복호화기(8)가 PRML 복호화기(5)를 대체함에 따라 해당 복호화 알고리듬과 부가 정보의 계산이 달라지게 된다.

부가 정보의 계산은 다음 식과 같다.

도 6(a) 및 (b)는 종래 방법과 본 발명의 각 실시예에 따른 방법을 데이터 부호화/복호화에 적용하였을 때, 신호대잡음비에 따른 BER을 도시한 결과를 비교하여 도시한 것이다. 도 6(a)는 정규화된 기록밀도 S=2.5인 경우이고, 도 6(b)는 정규화된 기록밀도 S=3인 경우이다. 채널은 로렌츠 채널(Lorentzian channel 또는 longitudinal recording channel)을 가정하였고, 타켓은 PR4와 EPR4채널이다.

LDPC코드 자체의 반복 회수는 40회이며, LDPC 코드 복호화기간 반복회수는 5회이다. 가중 인자는 6이며, SNR은

(여기서,

는 채널 응답의 전력)이다. R은 부호화율을 나타낸다. PRMLDPCC(Partial Response Matched LDPC Code)는 도 1에 도시된 실시예에 따른 구조이고, PCLDPCC(Parallel-Concatenated LDPC Code)는 도 5에 도시된 바와 같은 유사 터보 시스템의 구조이며, PR4ML+LDPC(+)는 도 4에 도시된 구조이다. 도시된 바에 따르면, PRMLDPCC 구조의 성능이 PRML 또는 NPML 구조의 성능에 비해 BER이 10^-5에서 2~4dB의 신호대잡음비의 이득이 있음을 알 수 있다. PRMLDPCC 구조는 PRML구조와는 달리 PR타겟의 차수(order)가 증가함에따라 그 성능이 열화(degradation)됨을 알 수 있다. 이는 고차수(high-order)의 PR타켓이 많은 PR신호들을 만들고, PR신호들간 오동작 확률을 증가시키기 때문이다. PCLDPCC 구조 역시 종래 기술에 의한 성능보다 향상된 성능을 보임을 알 수 있다.

PRML+LDPC구조는 도 4에 도시된 구조에서 PR 등화기(32)의 출력이 LDPC 코드 복호화기(6)의 입력으로 공급되지않는 종래 기술에 의한 구조(H. Song et al., IEEE Trans. Magn. 36, p. 2183, 2000)이고, PRML+LDPC(+)구조는 도 4에 도시된 구조이다. PRML_LDPC 구조의 성능과 PRML+LDPC(+) 구조의 성능을 비교해보면 BER이 10^-5에서 채널 밀도와 관계없이 0.2dB의 이득이 있음을 확인할 수 있다.

본 발명에 따르면, 부분 응답 채널에서 데이터를 프리코딩하여 채널 응답의 레벨 검출이 가능하게 함으로써 검출된 레벨을 LDPC 코드 복호화기의 입력으로 직접 공급하여 신호대잡음비가 낮은 환경에서도 비트에러율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명은 고밀도 기록 시스템에 유리하며, 부분 응답 채널을 사용하는 통신 시스템에 적용가능하다.

Claims

입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 단계; 및

소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩하는 단계를 포함함을 특징으로하는 데이터 부호화 방법.
제1항에 있어서, 상기 채널은

부분응답 채널임을 특징으로하는 데이터 부호화 방법.
제2항에 있어서, 상기 채널 다항식
는

여기서,
은 정수,
는 지연

임을 특징으로하는 데이터 부호화 방법.
제3항에 있어서, 상기 프리코딩은 다음의 프리코딩 함수

여기서,
은
을 2로 나눈 부호를 갖는 나머지, 는 배타적 논리 합 연산

에 따라 이루어지는 것을 특징으로하는 데이터 부호화 방법.
소정 코드로 부호화된 후 프리코딩된 데이터를 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널로부터 수신하고, 상기 수신된 신호에 대한 채널 출력을 얻는 단계; 및

소정 복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 단계를 포함하고,

상기 프리코딩은 상기 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 하는 코딩인 것을 특징으로 하는 데이터 복호화 방법.
제5항에 있어서, 상기 복호 알고리듬은

상기 채널 출력을 입력으로하는 확률 전파 알고리듬인 것을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
제6항에 있어서, 상기 복호 알고리듬은

상기 채널 출력이
일 때, 상기 코드가 상기
을 출력할 확률을 사전정보로 계산하고, 상기 사전정보를 이용하여 상기
를 복호화하는 것을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
제7항에 있어서, 상기 확률
는

여기서,
는
를
로 결정하는
번째의 잡음없는 PR신호,
는
번째 신호에 대한 채널 천이 확률,
는 사전확률,
=0 또는 1,
는
(여기서,
은 채널에서 신호의 수)

임을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
제8항에 있어서, 상기 채널 천이 확률은

여기서,
는 가중 인자,
는 잡음의 분산,
는
를
로 결정하는
번째의 잡음없는 PR신호 집합

임을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 단계;

소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩하는 단계;

상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 프리코딩된 신호에 대한 채널 출력을 얻는 단계; 및

소정 복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 단계를 포함함을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제10항에 있어서, 상기 채널 다항식
는

여기서,
은 정수,
D는 지연

임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제11항에 있어서, 상기 프리코딩은 프리코딩 함수 P(D)는

여기서,
은
을 2로 나눈 부호를 갖는 나머지,
는 배타적 논리 합 연산

에 따라 이루어지는 것을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제12항에 있어서, 상기 복호 알고리듬은

상기 채널 출력을 입력으로하는 확률 전파 알고리듬인 것을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제13항에 있어서, 상기 복호 알고리듬은

상기 채널 출력이
일 때, 상기 코드가 상기
을 출력할 확률을 사전정보로 계산하고, 상기 사전정보를 이용하여 상기
를 복호화하는 것을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제14항에 있어서, 상기 확률
는

여기서,
는
를
로 결정하는
번째의 잡음없는 PR신호,
는
번째 신호에 대한 채널 천이 확률,
는 사전확률,
=0 또는 1,
는
(여기서,
은 채널에서 신호의 수)

임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제15항에 있어서, 상기 채널 천이 확률은

여기서,
는 가중 인자,
는 잡음의 분산,
는
를
로 결정하는
번째의 잡음없는 PR신호 집합

임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
입력 데이터를 소정 코드로 부호화하고, 소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩한 신호를 상기 채 널을 통해 수신하여 복호화하는 방법에 있어서,

상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 프리코딩된 신호에 대한 채널 출력을 얻는 단계; 및

제1부가정보와 상기 채널 출력을 입력으로하여 제1복호 알고리듬에 따라 상기 레벨을 복호화하는 단계; 및

상기 복호화된 결과로부터 얻어지는 제2부가 정보 및 상기 채널 출력을 입력으로하여 제2복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하고, 상기 제1부가정보를 공급하는 단계를 포함함을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
제17항에 있어서, 상기 제1부가정보는

상기 제2복호 알고리듬에 의해 출력되는 사전정보, 상기 제2부가정보 및 채널 천이 확률에 대한 로그 상관비에 의해 결정되는 것을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
제17항에 있어서, 상기 제2부가정보는

상기 제1부가정보와 상기 제1복호 알고리듬에 의해 출력되는 사전정보로부터 결정되는 것을 특징으로하는 데이터 복호화 방법.
입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 단계;

소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도 록 상기 코드를 프리코딩하는 단계;

상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 프리코딩된 신호에 대한 채널 출력을 얻는 단계;

제1부가정보와 상기 채널 출력을 입력으로하여 제1복호 알고리듬에 따라 상기 레벨을 복호화하는 단계; 및

상기 복호화된 결과로부터 얻어지는 제2부가 정보 및 상기 채널 출력을 입력으로하여 제2복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하고, 상기 제1부가정보를 공급하는 단계를 포함함을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제20항에 있어서, 상기 채널 다항식
은

여기서,
은 정수,
는 지연

임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제21항에 있어서, 상기 프리코딩은 프리코딩 함수

여기서,
은
을 2로 나눈 부호를 갖는 나머지,
는 배타적 논리 합 연산

에 따라 이루어지는 것을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제20항에 있어서, 상기 제1부가정보는

상기 제2복호 알고리듬에 의해 출력되는 사전정보, 상기 제2부가정보 및 채널 천이 확률에 대한 로그 상관비에 의해 결정되는 것을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
제20항에 있어서, 상기 제2부가정보는

상기 제1부가정보와 상기 제1복호 알고리듬에 의해 출력되는 사전정보로부터 결정되는 것을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 방법.
입력 데이터를 소정 코드로 복호화하는 부호화기;

소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩하는 프리코더;

상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 레벨 검출이 가능한 채널 출력을 얻는 채널 등화기; 및

소정 복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 복호화기를 포함함을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제25항에 있어서, 상기 프리코더는

상기 채널 다항식
이

여기서,
은 정수, D는 지연

로 채택될 때, 상기 프리코딩을 프리코딩 함수

여기서,
은
을 2로 나눈 부호를 갖는 나머지,
는 배타적 논리 합 연산

에 따라 수행하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제26항에 있어서, 상기 복호화기는

상기 채널 출력을 입력으로하여 확률 전파 알고리듬에 따라 복호화하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제27항에 있어서, 상기 복호화기는

상기 채널 출력이
일 때, 상기 코드가 상기
을 출력할 확률

여기서,
는
를
로 결정하는
번째의 잡음없는 PR신호,
는
번째 신호에 대한 채널 천이 확률,
는 사전확률,
=0 또는 1,
는
(여기서,
은 채널에서 신호의 수)

를 사전정보로 계산하고, 상기 사전정보를 이용하여 상기
를 복호화하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제28항에 있어서, 상기 복호화기는

상기 채널 천이 확률을 다음 식

여기서,
는 가중 인자,
는 잡음의 분산,
는
를
로 결정하는
번째의 잡음없는 PR신호 집합

과 같이 결정하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
입력 데이터를 소정 코드로 부호화하는 부호화기;

소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 코드를 프리코딩하는 프리코더;

상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 레벨 검출이 가능한 채널 출력을 얻는 채널 등화기;

제1부가정보와 상기 채널 출력을 입력으로하여 제1복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 제1복호화기; 및

상기 복호화된 결과로부터 얻어지는 제2부가 정보 및 상기 채널 출력을 입력으로하여 제2복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하고, 상기 제1부가정보를 상기 제1복호화기에 공급하는 제2복호화기를 포함함을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제30항에 있어서, 상기 프리코더는

상기 채널 다항식
이

여기서,
은 정수, D는 지연

로 채택될 때, 상기 프리코딩을 프리코딩 함수

여기서,
은
을 2로 나눈 부호를 갖는 나머지,
는 배타적 논리 합 연산

에 따라 수행하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제30항에 있어서, 상기 제2복호화기는

소정 복호화 알고리듬에 따라 계산한 사전정보, 상기 제2부가정보 및 채널 천이 확률에 대한 로그 상관비를 이용하여 상기 제1부가정보를 결정하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제30항에 있어서, 상기 제1복호화기는

상기 제1부가정보와 소정 복호화 알고리듬에 따라 계산한 사전 정보를 이용하여 상기 제2부가정보를 결정하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
입력 데이터를 제1코드로 부호화하는 제1부호화기;

상기 입력 데이터를 제2코드로 부호화하는 제2부호화기;

상기 입력 데이터, 제1코드 및 제2코드를 멀티플렉싱하여 출력하는 멀티플렉서;

소정 채널 다항식으로 정의되는 채널의 출력에 대한 레벨 검출이 가능하도록 상기 멀티플렉서에서 출력되는 코드를 프리코딩하는 프리코더;

상기 프리코딩된 신호를 상기 채널을 통해 수신하여 상기 레벨 검출이 가능한 채널 출력을 얻는 채널 등화기;

제1부가정보와 상기 채널 출력을 입력으로하여 제1복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하는 제1복호화기; 및

상기 복호화된 결과로부터 얻어지는 제2부가정보 및 상기 채널 출력을 입력으로하여 제2복호 알고리듬에 따라 상기 채널 출력을 복호화하고, 상기 제1부가정보를 상기 제1복호화기에 공급하는 제2복호화기를 포함함을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제34항에 있어서, 상기 프리코더는

상기 채널 다항식
이

여기서,
은 정수, D는 지연

로 채택될 때, 상기 프리코딩을 프리코딩 함수

여기서,
은
을 2로 나눈 부호를 갖는 나머지,
는 배타적 논리 합 연산

에 따라 수행하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제34항에 있어서, 상기 제2복호화기는

소정 복호화 알고리듬에 따라 계산한 사전정보, 상기 제2부가정보 및 채널 천이 확률에 대한 로그 상관비를 이용하여 상기 제1부가정보를 결정하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제34항에 있어서, 상기 제1복호화기는

상기 제1부가정보, 소정 복호화 알고리듬에 따라 계산한 사전정보 및 채널 천이 확률에 대한 로그 상관비를 이용하여 상기 제2부가정보를 결정하는 수단임을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.
제34항에 있어서, 상기 제1 및 제2부호화기는

상기 입력 데이터를 서로 다른 부호화 알고리듬에 따라 부호화함으로써 인터 리버를 더 구비하지않는 것을 특징으로하는 데이터 부호화 및 복호화 장치.