KR101126975B1 - Decoding method and device using nonbinary belief propagation algorithm including new stopping criteria - Google Patents

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Abstract

유한체 GF(q) 상의 가중 비이진 repeat-accumulate (RA) 부호의 비이진 신뢰 확산 복호기에 적용하는 새로운 중단 기준이 적용된 복호화 방법 또는 장치를 제공한다. GF(q) 상의 가중 비이진 RA 부호는 q 값이 증가할수록 복호 복잡도가 증가하는데, 이러한 복호 복잡도를 줄이기 위하여 가중 비이진 RA 부호에 사용되는 비이진 신뢰 확산 (belief-propagation) 복호기의 메시지 벡터들을 이용한다. 비이진 신뢰 확산 복호기 내의 메시지 벡터들은 매 이터레이션 (iteration)마다 갱신되고, 갱신된 상기 메시지 벡터들은 이터레이션이 진행될 때마다 벡터의 한 원소의 값이 다른 원소들에 비해서 점점 커지는 경향이 있으므로, m 번째 이터레이션에서 각각의 벡터들의 원소들 중 주어진 임계값 이상의 원소를 가지는 벡터의 개수를 T(m)이라 정의하고, m≥2일 때, D(m)을 T(m)-T(m-1)이라 정의한다. 이 때 D(m)이 0이 되거나 D(m)의 절대값이 미리 결정된 차이 임계값 이내인 것이 미리 결정된 진동 횟수 임계값의 이터레이션 동안 지속될 때 이터레이션을 중단할 수 있다. 복호 중단 기준을 이용함으로써, 복호를 수행할 때 고정된 이터레이션보다 작은 이터레이션만을 수행할 수 있어서 복호 복잡도를 줄일 수 있다.Provided is a decoding method or apparatus to which a new stop criterion applied to a non-binary reliable spreading decoder of a weighted non-binary repeat-accumulate (RA) code on a finite field GF (q). The weighted non-binary RA code on GF (q) increases the decoding complexity as q increases. To reduce this decoding complexity, the message vectors of the non-binary trust-propagation decoder used in the weighted non-binary RA code are reduced. I use it. The message vectors in the non-binary confidence spread decoder are updated every iteration, and the updated message vectors tend to grow larger than other elements each time the iteration proceeds. In the first iteration, the number of elements having elements above the given threshold among the elements of each vector is defined as T (m), and when m≥2, D (m) is defined as T (m) -T (m- It is defined as 1). At this time, the iteration can be stopped when D (m) becomes zero or when the absolute value of D (m) is within the predetermined difference threshold value and continues for the iteration of the predetermined vibration number threshold value. By using the decoding stop criterion, it is possible to perform only the iterations smaller than the fixed iterations when performing decoding, thereby reducing the decoding complexity.

Description

새로운 중단 기준을 포함하는 비이진 신뢰 확산 알고리즘을 이용하여 복호하는 복호화 방법 및 장치{DECODING METHOD AND DEVICE USING NONBINARY BELIEF PROPAGATION ALGORITHM INCLUDING NEW STOPPING CRITERIA}DECODING METHOD AND DEVICE USING NONBINARY BELIEF PROPAGATION ALGORITHM INCLUDING NEW STOPPING CRITERIA}

본 발명은 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 새로운 중단 기준이 적용된 비이진 신뢰 확산 알고리즘을 이용한 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a decoding method and apparatus, and more particularly, to a decoding method and apparatus using a non-binary confidence spreading algorithm to which a new stopping criterion is applied.

노이즈 채널 코딩 이론(Noisy channel coding theorem)은 부호율이 채널 용량 (channel capacity)보다 작은 경우 부호의 길이가 무한대로 발산함에 따라 오류율이 0으로 수렴하는 채널 부호(error correction code)가 존재한다는 것을 증명한다. 이후로 채널 용량에 근접하는 성능을 나타내는 다양한 채널 부호에 대해 연구되어 왔다.Noise channel coding theorem proves that there is an error correction code where the error rate converges to zero as the length of the code diverges to infinity if the code rate is less than the channel capacity. do. Since then, various channel codes representing performance close to the channel capacity have been studied.

그 중 연접 부호 (concatenated codes)는 짧은 길이의 비교적 간단한 부호들을 연접하여 긴 길이의 단일 부호에 근접한 성능을 보이는 부호를 나타낸다. 구성 부호들을 개별적으로 복호가 가능하다는 점에서 복호 복잡도를 크게 줄일 수 있는 장점이 있다. 이러한 연접 부호들 중 대표적인 것이 터보 부호(Turbo code)이다. 터보 부호는 두 개의 동일한 재귀 구조형 컨볼루션 부호(recursive systematic convolutional codes)를 인터리버(interleaver)사이에 두어 병렬 연접한 뒤 반복 복호(iterative decoding)의 원리를 이용하여 복호를 수행한다. 터보 부호가 채널 용량에 근접하는 성능을 보임에 따라 반복 복호를 이용한 부호들이 연구되었다. 그 중 우수한 성능을 가지는 가장 대표적인 부호가 저밀도 패리티 체크(Low Density Parity-Check;LDPC) 부호와 반복 축적(repeat-accumulate;RA)부호이다.Among the concatenated codes, concatenated codes represent codes that concatenate relatively simple codes of short length and perform close to a single long code. The decoding complexity can be greatly reduced in that the component codes can be individually decoded. A representative of these concatenated codes is the turbo code. The turbo code performs parallel decoding by placing two identical recursive systematic convolutional codes between the interleaver and performing parallel concatenation, and then performs decoding using the principle of iterative decoding. As the turbo code shows a performance close to the channel capacity, codes using iterative decoding have been studied. Among them, the most representative codes having excellent performance are a low density parity check (LDPC) code and a repeat-accumulate (RA) code.

RA 부호는 반복기 (repeater)와 부호율이 ‘1’인 누적기 (accumulator)를 인터리버를 통해 직렬 연접한 부호이다. RA 부호는 간단한 부호화기 구조에도 불구하고 터보 부호에 가까운 뛰어난 성능을 보인다. 또한 비균일 RA 부호(irregular RA codes)는 RA 부호기에 속한 반복기의 반복율에 비균일성을 도입함으로써 RA 부호의 성능을 향상시킬 수 있는 부호이다. The RA code is a serial concatenation of a repeater and an accumulator having a code rate of '1' through an interleaver. The RA code shows excellent performance close to the turbo code despite the simple encoder structure. Irregular RA codes are codes that can improve the performance of the RA code by introducing non-uniformity in the repetition rate of repeaters belonging to the RA coder.

이 중 이진 RA 부호의 비이진 형태라고 볼 수 있는 유한체 GF(q)(Galois Field(q), 단, q=1,2,4,8,…)상의 가중 비이진 RA (weighted nonbinary repeat-accumulate, WNRA) 부호가 있다. WNRA 부호의 부호기는 비이진 반복기, 가중기(weighter), 인터리버, 그리고 유한체 GF(q)상의 누적기로 구성된다. AWGN(Additive White Gaussian noise) 채널에서 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조를 사용하였을 때 GF(4)와 GF(8)상의 WNRA 부호가 이진 RA 부호보다 성능이 좋음이 실험적으로 증명된 바 있다. 또한 AWGN 채널에서 q-ary 직교 변조 동기식 검파(orthogonal modulation coherent detection)을 사용한 WNRA 부호는 q가 증가하고 부호율이 0으로 수렴할수록 채널 용량에 근접함을 보인다. Among these, weighted nonbinary repeat- on the finite field GF (q) (Galois Field (q), q = 1,2,4,8,…), which can be regarded as a non-binary form of binary RA code. accumulate (WNRA) code. The encoder of the WNRA code consists of a non-binary repeater, a weighter, an interleaver, and an accumulator on the finite field GF (q). When binary phase shift keying (BPSK) modulation is used in an additive white Gaussian noise (AWGN) channel, the WNRA codes on GF (4) and GF (8) perform better than binary RA codes. In addition, the WNRA code using q-ary orthogonal modulation coherent detection in the AWGN channel shows closer channel capacity as q increases and the code rate converges to zero.

그러나 이러한 부호들의 문제점이라고 할 수 있는 것이 바로 계산 복잡도이다. WNRA 부호는 이진 RA 부호에 비해 q가 증가할수록 복호 복잡도가 지수승으로 증가하므로 이진 부호에 비해 복잡도가 상당히 높아지는 단점이 있다. But the problem with these codes is the computational complexity. In the WNRA code, the complexity of the decoding increases exponentially as q increases compared to the binary RA code. Therefore, the complexity of the WNRA code is significantly higher than that of the binary code.

반복 복호의 특성상 피할 수 없는 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 방법이 제안되어 왔다. 그 중 중단 기준을 이용한 방법은 반복 복호기 내의 메시지를 참조하여 더 이상 반복하여 복호를 수행할 필요가 없는 부호 프레임에 대해 반복을 멈추는 것으로써, 반복 복호 횟수를 줄임으로써 거기에 비례하여 계산 복잡도가 낮아진다.Many methods have been proposed to solve this problem, which is inevitable due to the nature of iterative decoding. Among them, the method using the stop criterion refers to a message in the iterative decoder and stops iteration for a code frame that no longer needs to be repeatedly repeated, thereby reducing the computational complexity in proportion to the number of iterative decoding. .

이와 같이, 복호 중단 기준은 복호를 수행할 때 고정된 이터레이션(iteration, 반복)보다 작은 이터레이션만을 수행할 수 있어서 복호 복잡도를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있지만, 이진 신뢰 확산 복호기에 대해서는 다양한 복호 중단 기준들이 제안되었음에도 불구하고, 비이진 신뢰 확산 복호기에 대해서는 관련된 연구가 거의 진행되어 있지 않다. 따라서, 복호 중단 기준이 적용된 비이진 신뢰 확산 복호화 장치 또는 방법이 요구된다.As such, the decoding abort criterion has the advantage of greatly reducing the decoding complexity by performing only iterations than fixed iterations when performing decoding, but various decoding interruptions are performed for binary trust spreading decoders. Although criteria have been proposed, little research has been done on non-binary confidence spreading decoders. Accordingly, there is a need for a non-binary reliable spreading decoding apparatus or method to which a decoding stop criterion is applied.

본 발명의 기술적 과제는 비이진 신뢰 확산 알고리즘을 이용하여 새로운 중단 기준이 적용된 복호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a decoding method and apparatus to which a new stop criterion is applied using a non-binary confidence spreading algorithm.

본 발명의 일 양태에 따르면, 수신기로부터 수신한 수신 신호를 비이진 신뢰 확산 알고리즘을 이용하여 복호하는 복호화 방법을 제공한다. 상기 수신 신호의 메시지에 포함된 각각의 심볼(symbol)에 대한 확률을 원소로 포함하는 메시지 벡터(message vector)를 변수 노드에서 체크 노드로 전송하고, 상기 체크 노드에서 상기 각각의 심볼에 대한 확률을 기초로 신뢰도를 판단하는 단계, 상기 체크 노드에서 다른 변수 노드로 다른 메시지 벡터를 전송하되, 상기 다른 메시지 벡터는 상기 체크 노드로 전송 되는 상기 메시지 벡터의 원소의 값에 따라 매 이터레이션마다 업데이트 하는 단계 및 상기 메시지 벡터 및 상기 다른 메시지 벡터를 반복적으로 전송하여, 상기 신뢰도를 기초로 상기 수신 신호의 메시지의 값을 복호하는 반복 복호를 수행하는 단계를 포함하되, 상기 반복 복호의 m (1 ≤ m ≤ NI)번째 이터레이션에서 메시지 벡터의 원소의 값이 미리 결정된 분리 임계값 (θS) (0 ≤ θS ≤ 1)보다 큰 값을 가지는 메시지 벡터의 개수 T(m)을 결정하고, 상기 T(m)을 이용하여 ‘D(m) = T(m) - T(m-1)’이 되도록 D(m)을 결정하고, 상기 D(m)의 값이 0일 경우 수행 중인 상기 반복 복호를 중단하는 것을 특징으로 한다. 여기서 NI 은 최대 이터레이션 횟수이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a decoding method for decoding a received signal received from a receiver using a non-binary confidence spreading algorithm. A message vector including a probability for each symbol included in the message of the received signal as an element is transmitted from a variable node to a check node, and the probability for the respective symbol is checked at the check node. Determining reliability on the basis of: transmitting another message vector from the check node to another variable node, wherein the other message vector is updated every iteration according to an element value of the message vector transmitted to the check node And repeatedly transmitting the message vector and the other message vector, and performing repeated decoding to decode a value of a message of the received signal based on the reliability, wherein m (1 ≤ m ≤) of the repeated decoding. N I) separation value is determined in advance of the message vector element in the second iteration than the threshold (θ S) (0 ≤ θ S ≤ 1) Determine the number T (m) of message vectors having a value, and determine D (m) such that 'D (m) = T (m)-T (m-1)' using the T (m). When the value of D (m) is 0, the repeated decoding is stopped. Where N I is the maximum number of iterations.

본 발명에 따르면, 유한체 GF(q)상의 가중 비이진 반복 축적(Repeat Acculumate;RA) 부호 또는 비이진 저밀도 패리티 체크(Low Density Parity Check;LDPC) 부호를 적용한 신뢰 확산 복호기에서 평균 이터레이션 보다 더 낮은 계산 복잡도로 효율적인 복호를 수행할 수 있다.According to the present invention, it is better than average iteration in a confidence spread decoder with a weighted Non Accurate Binary Accurate (RA) code or a Low Binary Low Density Parity Check (LDPC) code on the finite field GF (q). Efficient decoding can be performed with low computational complexity.

도 1은 신뢰 확산 복호기의 태너 그래프를 나타낸 것이다.
도 2는 GF(4)상의 WNRA 부호의 태너 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른, 비이진 신뢰 확산 복호기의 복호화 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른, 반복 복호의 중단 기준을 나타낸 순서도이다.
도 5는 복호 성공할 때, 이터레이션에 따른 D(m)의 추이를 나타낸 것이다.
도 6은 복호 실패할 때, 이터레이션에 따른 D(m)의 추이를 나타낸 것이다.
도 7는 본 발명에 따른 중단 기준을 적용했을 경우, 분산을 이용한 중단 기준을 적용했을 경우 및 중단 기준을 적용하지 않았을 경우의 FER을 나타낸 그래프이다.
도 8는 본 발명에 따른 중단 기준을 적용했을 경우, 분산을 이용한 중단 기준을 적용했을 경우 및 중단 기준을 적용하지 않았을 경우의 FER을 나타낸 다른 그래프이다.
도 9은 q가 증가함에 따라 FER 10-1에서의 체크 노드 연산의 계산 복잡도를 나타낸 그래프이다.
도 10 은 본 발명에 따른 중단 기준을 포함하는 복호를 수행하는 복호화 장치를 나타낸다.
1 shows a Tanner graph of a confidence spreading decoder.
2 shows a Tanner graph of the WNRA code on the GF 4.
3 is a decoding flowchart of a non-binary reliable spreading decoder in accordance with an example of the present invention.
4 is a flowchart showing a criterion for stopping repetitive decoding according to an example of the present invention.
5 shows the transition of D (m) according to iteration upon successful decoding.
6 shows the transition of D (m) according to iteration when decoding fails.
7 is a graph showing the FER when the stopping criterion according to the present invention is applied, when the stopping criterion using variance is applied, and when the stopping criterion is not applied.
8 is another graph illustrating the FER when the stopping criterion according to the present invention is applied, when the stopping criterion using variance is applied, and when the stopping criterion is not applied.
9 is a graph showing the computational complexity of the check node operation in FER 10 -1 as q increases.
10 shows a decoding apparatus for performing decoding including an abort criterion according to the present invention.

이하, 본 명세서에서는 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present disclosure rather unclear.

또한, 본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
In addition, in describing the component of this specification, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms.

신뢰 확산(belief propagation) 복호기는 메시지 패싱 알고리즘(message-passing algorithm)을 이용한 것으로 주어진 부호를 노드(node)와 에지(edge)로 구성된 태너 그래프(Tanner graph)로 모델링한 다음, 태너 그래프의 노드와 노드 사이에 수신기에서 수신한 정보인 메시지를 반복적으로 주고 받는, 반복 복호(iterative decoding)를 수행한다. 메시지의 값은 반복 복호를 수행함에 따라 점점 더 신뢰도가 높아지는 복호기이다. 예를 들어 0 또는 1의 정보를 송신기에서 보냈을 때 수신기의 복호기에서는 먼저 부호의 구조에 따라 그래프처럼 모델링을 한 다음 0이 맞을 확률과 1이 맞을 확률을 메시지로 하여 노드 간에 정보를 반복적으로 전달하고, 반복 복호가 끝난 결과 이 메시지를 토대로 0인지 1인지 결정 한다. The trust propagation decoder uses a message-passing algorithm to model a given sign into a Tanner graph consisting of nodes and edges, and then to the nodes of the Tanner graph. Iterative decoding is performed repeatedly transmitting and receiving a message, which is information received by a receiver, between nodes. The value of the message is a decoder that becomes increasingly reliable as it performs iterative decoding. For example, when 0 or 1 information is sent from the transmitter, the receiver's decoder first models like a graph according to the structure of the code, and then repeatedly transmits information between nodes with the probability of getting 0 and the probability of getting 1 as a message. Based on this message, it is determined whether it is 0 or 1 after repeated decoding.

비이진 신뢰 확산 복호기는 0, 1에 대한 확률만을 고려하는 것이 아니라 유한체 GF(q)상의 q개의 심볼(symbol), 즉, 0, 1, 2, …, q-1로 표현하는 심볼들에 대한 확률들을 하나의 메시지로 보고 벡터 단위로 그래프 상의 노드끼리 정보를 교환하며 복호를 진행한다. 상기 벡터를 메시지 벡터라고 한다. 메시지는 노드로 들어오는 것과 나가는 것 두 가지가 존재한다. 이러한 메시지들은 노드와 노드 사이의 특성에 따라 한 노드에 연결되어 있는 에지들로부터 전송되어 오는 메시지들에 종속적인 함수에 의해 매 이터레이션마다 업데이트(update)된다. 여기서, 업데이트를 한다는 것은 특정 노드로 들어오는 메시지들에 의한 함수에 의해서, 상기 특정 노드로부터 나가는 메시지를 업데이트하는 것을 의미한다.The non-binary confidence spread decoder not only considers the probabilities for 0, 1, but also q symbols on the finite field GF (q), i.e., 0, 1, 2,... For example, the probabilities of the symbols represented by q-1 are regarded as a message, and information is exchanged between nodes on the graph in vector units. This vector is called a message vector. There are two types of messages: incoming and outgoing nodes. These messages are updated on every iteration by a function dependent on the messages sent from the edges connected to one node, depending on the nature of the node. Here, updating means updating a message leaving the specific node by a function of messages coming into the specific node.

도 1은 신뢰 확산 복호기의 태너 그래프를 나타낸 것이다.1 shows a Tanner graph of a confidence spreading decoder.

도1을 참고하면, 화살표로 표현한 것들은 에지로 연결되어 있는 것을 의미하고, ‘+’로 표시된 노드에서 X0노드로 나가는 메시지를 업데이트 하고자 할 때 X1 내지 XK 노드로부터 ‘+’노드로 들어오는 메시지들의 함수 식에 의해 업데이트한다. Referring to FIG. 1, those represented by arrows mean that the edges are connected to each other, and when a message indicating the outgoing message from the node marked '+' is updated to the node X 0 , the node is entered from the nodes X 1 to X K to the node '+'. Update by function expression of messages.

LDPC 부호에서, 그래프에서 표현하는 노드는 중 부호의 특성에 따라 크게 두 가지의 노드로 나누게 되는데 이것이 체크 노드 (check node), 변수 노드 (variable node) 이다. 특히, WNRA부호에서는 변수 노드를 그래프 상의 위치에 따라 부호 노드 (code node)와 정보 노드 (information node)로 나눈다.In the LDPC code, the nodes represented in the graph are divided into two types according to the characteristics of the code, which is a check node and a variable node. In particular, in the WNRA code, variable nodes are divided into code nodes and information nodes according to their position on the graph.

도 2는 GF(4)상의 WNRA 부호의 태너 그래프를 나타낸 것이다.2 shows a Tanner graph of the WNRA code on the GF 4.

도 2를 참고하면, 정보 노드는 실질적으로 수신한 신호의 심볼들에 대응하는 것으로써, 만약 수신한 신호의 메시지가 100개의 심볼을 포함한다면 그래프상에 100개의 정보 노드가 그려진다. 부호 노드는 수신한 심볼들을 WNRA 부호로 부호화하여 생성된 부호 심볼들에 대응하는 노드이다. 참고로, 증거 노드(evidence node)는 채널에 대한 정보 또는 확률을 제공하는 것으로써, 업데이트되지 않고 항상 고정된 채널 값을 전송한다.Referring to FIG. 2, the information node substantially corresponds to the symbols of the received signal. If the message of the received signal includes 100 symbols, 100 information nodes are drawn on the graph. A code node is a node corresponding to code symbols generated by encoding received symbols with a WNRA code. For reference, an evidence node provides information or probability about a channel, and always transmits a fixed channel value without being updated.

송신기에서 전송한 정보 심볼과 부호화한 결과인 부호 심볼 사이의 관계 또는 정보 노드와 부호 노드 사이의 관계는 사용하고자 하는 WNRA 부호 혹은 LDPC 부호의 구조에 근거하여 긴밀한 연관 관계를 갖는다. 이러한 긴밀한 연관 관계, 혹은 부호 구조상 만족시켜야만 하는 조건들을 충족시키는지 확인하는 노드가 체크 노드이다.The relationship between the information symbol transmitted from the transmitter and the code symbol as a result of the encoding or the relationship between the information node and the code node has a close relationship based on the structure of the WNRA code or LDPC code to be used. A node that checks whether this close association, or the condition that the code structure must satisfy, is a check node.

체크 노드는 이 부호에서 송신한 정보 심볼과 부호화된 부호 심볼사이의 관계를 나타내는 것으로 반복 복호를 진행하면서 점점 더 신뢰도가 높은 메시지를 취할 수 있도록 하는 역할을 한다. The check node represents the relationship between the information symbol transmitted from this code and the coded code symbol, and performs a function of enabling a more reliable message to be taken while repeatedly performing decoding.

도 3은 본 발명의 일례에 따른, 비이진 신뢰 확산 복호기의 복호화 순서도이다.3 is a decoding flowchart of a non-binary reliable spreading decoder in accordance with an example of the present invention.

도 3에 따르면, 수신 신호로부터 수신한 메시지에 포함된 각각의 심볼(symbol)에 대한 확률을 원소로 하는 메시지 벡터(message vector)를 변수 노드에서 체크 노드로 전송한다(S310). 이어서 체크 노드에서 각각의 심볼에 대한 확률을 기초로 신뢰도를 체크하고(S320), 체크 노드에서 다른 변수 노드로 다른 메시지 벡터를 전송한다(S330). 상기 메시지 벡터 및 상기 다른 메시지 벡터는 매 이터레이션 마다 업데이트 되며, 특히 상기 다른 메시지 벡터는 체크 노드로 전송 되는 상기 메시지 벡터의 원소의 값의 함수로 나타난다. 반복 복호를 수행하는 중에 중단 기준을 만족하면 이터레이션을 종료하고 반복 복호 수행을 중단한다(S340). 중단 기준을 만족하지 않으면, 상기 메시지 벡터 및 상기 다른 메시지 벡터를 반복적으로 전송하여, 상기 신뢰도를 기초로 상기 수신 신호의 메시지의 값을 복호하는 반복 복호를 수행한다(S350).
According to FIG. 3, a message vector having a probability of each symbol included in a message received from a received signal as an element is transmitted from a variable node to a check node (S310). Subsequently, the check node checks the reliability based on the probability of each symbol (S320), and transmits another message vector from the check node to another variable node (S330). The message vector and the other message vector are updated every iteration, in particular the other message vector is represented as a function of the value of the element of the message vector sent to the check node. When the interruption criterion is satisfied while performing the iterative decoding, the iteration is terminated and the iterative decoding is stopped (S340). If the stop criterion is not satisfied, the message vector and the other message vector are repeatedly transmitted to perform repeated decoding for decoding the value of the message of the received signal based on the reliability (S350).

이하에서 반복 복호의 중단 기준에 대하여 설명한다.Hereinafter, the interruption criterion for repetitive decoding will be described.

중단 기준이란 반복 복호를 진행하면서 신뢰도가 높아지는 메시지들을 대상으로 더 이상 반복 복호를 진행하지 않아도 되는 지점을 찾는 알고리즘을 말한다. 본 발명에 따른 중단 기준에 의하면, 비이진 신뢰 확산 복호기 내에서 메시지 벡터의 값을 주어진 임계값과 비교하여 메시지 벡터가 성공적으로 복호되고 있는지를 판단한다. 본 발명에서는 GF(q)상의 WNRA 부호에 대하여 고려하지만, LDPC부호에서도 적용될 수 있다.The stopping criterion refers to an algorithm that finds a point for which iterative decoding does not need to be repeated for messages with high reliability while performing iterative decoding. According to the stopping criterion according to the present invention, it is determined whether the message vector is successfully decoded by comparing the value of the message vector in a non-binary reliable spreading decoder with a given threshold. Although the present invention considers the WNRA code on GF (q), it can also be applied to the LDPC code.

도 4는 본 발명에 따른, 반복 복호의 중단 기준을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart showing a criterion for stopping repetitive decoding according to the present invention.

도4를 참고하면, 먼저 변수 및 임계값을 초기화하고(S410), 메시지 벡터를 업데이트한다(S420). 이와 같이, 비이진 신뢰 확산 복호기 내의 메시지 벡터들은 매 이터레이션 (iteration)마다 업데이트 될 때, 업데이트된 상기 메시지 벡터들은 이터레이션이 진행될 때마다 벡터의 한 원소의 값이 다른 원소들에 비해서 점점 커지는 경향이 있다. GF(q)상의 WNRA 부호에서 반복 횟수를 r, 정보 노드 (information node)의 개수를 N 이라 할 때 m (1 ≤ m ≤ NI) 번째 이터레이션에서 rN 개의 메시지 벡터의 원소 중 하나라도, 분리 임계값 (separation threshold)으로 정의되는, θS (0 ≤ θS ≤ 1)보다 큰 원소를 가진 메시지 벡터의 개수 T(m) (0 ≤ T(l) ≤ rN)을 계산한다(S430). 여기서 T(m)은 rN 개의 메시지 벡터 중 충분히 수렴하였다고 판단할 수 있는 메시지 벡터의 개수이므로 모든 메시지 벡터가 충분히 수렴하였다고 판단할 수 있는 기준이 된다. Referring to FIG. 4, first, variables and thresholds are initialized (S410), and a message vector is updated (S420). As such, when message vectors in a non-binary confidence spreading decoder are updated every iteration, the updated message vectors tend to increase in value over one element of the vector each time the iteration proceeds. There is this. In the WNRA code on GF (q), the number of repetitions is r, and the number of information nodes is N, and at least one of the elements of the rN message vectors in the m (1 ≤ m ≤ N I ) th iterations is separated. A number T (m) (0 ≦ T (l) ≦ rN) of message vectors having elements larger than θ S (0 ≦ θ S ≦ 1), which is defined as a threshold, is calculated (S430). Since T (m) is the number of message vectors that can be determined to have converged sufficiently among the rN message vectors, it is a criterion for determining that all message vectors have sufficiently converged.

이어서 m ≥ 2일 경우, D(m)을 계산하며, D(m)의 정의는 다음 수학식 [수 1]과 같다(S440).Subsequently, when m ≥ 2, D (m) is calculated, and the definition of D (m) is as shown in Equation 1 below (S440).

Figure 112010031930168-pat00001
Figure 112010031930168-pat00001

D(m)은 이터레이션이 끝날 때 마다 전 이터레이션 대비 현 이터레이션에서 증가한 충분히 수렴한 메시지 벡터의 개수를 의미한다. 이 때 복호가 성공했을 경우와 실패했을 경우에 대해 D(m)의 이터레이션에 따른 추이를 나누어서 생각할 수 있다. D (m) means the number of sufficiently converging message vectors increased in the current iteration from the previous iteration each time iteration ends. At this time, it is possible to divide the transition according to the iteration of D (m) into the case of success or failure of decoding.

AWGN 채널에서 4-ary FSK (Frequency Shift Keying), 비동기식 검파(noncoherent detection)를 사용하였을 때 r=3, N=1260, NI =50인 GF(4)상의 WNRA부호에 대해 D(m)의 값의 추이를 전산실험을 통해 알아본 결과는 도 5와 도 6과 같다.Value of D (m) for WNRA code on GF (4) with r = 3, N = 1260, NI = 50 when 4-ary frequency shift keying (FSK), noncoherent detection is used in AWGN channel. The results of the calculation through the experiments are shown in Figures 5 and 6.

도 5는 복호 성공할 때 이터레이션에 따른 D(m)의 추이를 나타낸 것이다. 도 5에 따르면, 복호가 성공하면 D(m)의 값이 이터레이션 중에 양의 값을 유지하다가 0으로 수렴한다. 5 shows the transition of D (m) according to iteration upon successful decoding. According to FIG. 5, if decoding succeeds, the value of D (m) maintains a positive value during iteration and then converges to zero.

이와 같이 D(m) = 0인 경우, T(m)의 값이 이터레이션이 진행되어도 변하지 않음을 의미하므로 이터레이션을 중단한다(S450).As described above, when D (m) = 0, it means that the value of T (m) does not change even if iteration proceeds (S450).

반면에, 복호가 실패할 수도 있고, 이 경우에도 반복 복호를 중단할 수 있어야 할 것이다. 도 6은 복호 실패할 때 이터레이션에 따른 D(m)의 추이를 나타낸 것이다. On the other hand, decoding may fail, and in this case, it should be possible to stop the repeated decoding. 6 shows the transition of D (m) according to iteration when decoding fails.

복호가 실패하면 D(m)의 값이 일정 범위 내에서 변동하는 추이를 보이므로 이러한 현상이 지속적으로 관찰되면 이터레이션을 중단할 수 있다. 여기서 이러한 추이를 파악하기 위해 θD (0 ≤ θD ≤ 1) 를 차이 임계값 (difference threshold), θO (0 ≤ θO ≤ 1) 를 진동 횟수 임계값 (oscillation counting threshold)이라 정의한다.If decoding fails, the value of D (m) fluctuates within a certain range, so if this phenomenon is observed continuously, iteration can be stopped. In order to understand this trend, θ D (0 ≦ θ D ≦ 1) is defined as a difference threshold and θ O (0 ≦ θ O ≤ 1) as an oscillation counting threshold.

상기 D(m)의 절대값이 미리 결정된 차이 임계값(θD)에 N을 곱한 값보다 작은 경우(S460), 임시 카운터 값(c)을 하나씩 증가시키고(S470), 상기 임시 카운터 값이 미리 결정된 진동 횟수 임계값(θO)보다 큰 경우, 수행 중인 이터레이션을 중단한다(S480).When the absolute value of D (m) is smaller than the value of N multiplied by the predetermined difference threshold value θ D (S460), the temporary counter value c is increased by one (S470), and the temporary counter value is previously If it is greater than the determined vibration number threshold θ O , the iteration being performed is stopped (S480).

이와 같은 비이진 신뢰 확산 알고리즘은 유한체 GF(q)상의 가중 비이진 RA(repeat accumulate) 부호의 비이진 신뢰 확산 알고리즘일 수 있지만, 유한체 GF(q)상의 비이진 저밀도 패리티 체크 부호(nonbinary Low Density Parity Check code)의 비이진 신뢰 확산 알고리즘일 수 도 있다. Such a non-binary confidence spreading algorithm may be a non-binary confidence spreading algorithm of a weighted non-binary repeat accumulate (RA) code on the finite field GF (q), but a nonbinary low density parity check code on the finite field GF (q). It may be a non-binary confidence spreading algorithm of Density Parity Check code.

특히 가중 비이진 RA 부호, 즉 WNRA부호에서는 변수노드가 정보노드와 부호노드로 나눌 수 있으며, 변수 노드는 정보(information) 노드일 경우 체크노드를 거쳐 전송되는 다른 변수 노드는 부호(code) 노드일 수 있다.
In particular, in a weighted non-binary RA code, that is, a WNRA code, a variable node can be divided into an information node and a code node. When a variable node is an information node, another variable node transmitted through a check node is a code node. Can be.

본 발명에 따른 중단 기준의 효과를 확인하기 위한 전산 실험의 결과를 아래에서 설명한다. 기존의 비이진 신뢰 확산 복호기에서의 중단 기준 방법인 메시지 벡터의 분산들을 이용한 복호와 중단 기준을 사용하지 않은 복호에서 프레임 오율을 비교하였다. The results of computational experiments to confirm the effectiveness of the stopping criteria according to the present invention are described below. Frame error rates are compared in decoding using the distributions of message vectors, which are the stopping criteria method in the existing non-binary confidence spreading decoder, and decoding without using the stopping criteria.

메시지 벡터의 분산들을 이용한 방법은 비이진 신뢰 확산 복호기에서 체크 노드에서 변수 노드로 전달되는 모든 메시지 벡터의 원소들의 분산을 이용한 것이다. 이는 모든 메시지 벡터들의 분산의 합이 반복 복호가 진행됨에 따라 진동하는 경우, 그 진동 횟수를 파악하고 이 진동 횟수가 주어진 임계값 이상일 경우 이터레이션을 중단하도록 한다. 본 전산 실험에서 사용한 파라미터들은 다음과 같다. The method using the variances of the message vector uses the variance of the elements of all the message vectors passed from the check node to the variable node in the non-binary confidence spreading decoder. This means that if the sum of the variances of all the message vectors oscillates as the iterative decoding proceeds, the number of oscillations is determined and the iteration is stopped if the number of oscillations exceeds the given threshold. The parameters used in this computational experiment are as follows.

변조 방식: q-ary FSK (q = 4, 8, 16, 32)Modulation Method: q-ary FSK (q = 4, 8, 16, 32)

정보 프레임 길이: 2520 비트Information frame length: 2520 bits

부호: GF(q)상의 WNRA 부호 (r=3, q = 4, 8, 16, 32) Code: WNRA code on GF (q) (r = 3, q = 4, 8, 16, 32)

복호 방식: 비이진 신뢰 확산 복호Decoding Method: Non-Binary Confidence Spreading Decoding

인터리버: 유니폼 인터리버Interleaver: Uniform Interleaver

채널: 가산 백색 가우시안 잡음(Additive white Gaussian noise;AWGN).Channel: Additive white Gaussian noise (AWGN).

본 발명에서 제안한 중단 기준은 세 가지의 임계값을 필요로 한다. 이러한 특정 임계값을 선정하기 위해서 θS는 0.250에서 0.875까지 0.125 간격으로, θD는 0.005에서 0.050까지0.005 간격으로, θO는 20에서 40까지 5간격으로 하여 세 임계값으로 구성된 각각의 조합에 대해 전산 실험을 수행하였다. 그 결과 프레임 오율(Frame Error Rate; FER) 10-1을 기준으로 중단 기준을 적용하지 않았을 때 대비 SNR(signal-to-noise) 손실이 0.05dB 이내이고 평균 이터레이션 횟수가 가장 작은 임계값의 조합으로 θS=0.750, θD=0.020, θO=25을 선정하였다. The stopping criterion proposed in the present invention requires three threshold values. To select this particular threshold, θ S is 0.125 steps from 0.250 to 0.875, θ D is spaced from 0.005 to 0.050 at intervals of 0.005, and θ O is 5 intervals from 20 to 40 for each combination of three thresholds. Computational experiments were performed. The result is a combination of thresholds with a signal-to-noise loss of less than 0.05 dB and the smallest average iteration count compared to no frame break rate (FR) 10 -1 . Θ S = 0.750, θ D = 0.020, and θ O = 25.

분산을 이용한 기존의 중단 기준 방법과 비교를 하기 위해서, 분산을 이용한 중단 기준 방법을 적용했을 때는 FER 10-1을 기준으로 중단 기준을 적용하지 않았을 때 대비 SNR 손실이 0.05dB 이내가 되도록 성능을 조정하여 비교하였다.In order to compare with the existing halting reference method using variance, when applying the halting reference method using variance, the performance is adjusted so that the SNR loss is within 0.05 dB compared to the non-interruption criterion based on FER 10 -1 . By comparison.

도 7, 도 8 및 도9은 본 발명의 일례에 따른 중단 기준을 적용한 복호화 방법을 이용하기 전과 후를 비교하여, 상기 파라미터들에 따른 채널 환경에서 FER 성능을 나타낸 전산 실험한 결과이다. 7, 8, and 9 are results of computational experiments showing FER performance in a channel environment according to the parameters by comparing before and after using a decoding method using a break criterion according to an example of the present invention.

도 7는 AWGN 채널, 정보 비트 길이=2520, r=3, 4-ary 및 8-ary WNRA 부호, q-ary FSK, 비동기식 검파(noncoherent detection)의 시스템에서 NI=50일 때, 본 발명에 따른 중단 기준을 적용했을 경우, 분산을 이용한 중단 기준을 적용했을 경우 및 중단 기준을 적용하지 않았을 경우의 FER을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 shows the present invention when N I = 50 in a system of AWGN channel, information bit length = 2520, r = 3, 4-ary and 8-ary WNRA codes, q-ary FSK, noncoherent detection. This is a graph showing the FER when the stopping criterion according to the method is applied, when the stopping criterion using variance is applied, and when the stopping criterion is not applied.

도 8는 AWGN 채널, 정보 비트 길이=2520, r=3, 16-ary 및 32-ary WNRA 부호, q-ary FSK, 비동기식 검파(noncoherent detection)의 시스템에서 NI=50일 때, 본 발명에 따른 중단 기준을 적용했을 경우, 분산을 이용한 중단 기준을 적용했을 경우 및 중단 기준을 적용하지 않았을 경우의 FER을 나타낸 그래프이다.8 shows the present invention when N I = 50 in a system of AWGN channel, information bit length = 2520, r = 3, 16-ary and 32-ary WNRA codes, q-ary FSK, noncoherent detection. This is a graph showing the FER when the stopping criterion according to the method is applied, when the stopping criterion using variance is applied, and when the stopping criterion is not applied.

도 9은 AWGN 채널, 정보 비트 길이=2520, r=3, 16-ary 및 32-ary WNRA 부호, q-ary FSK, 비동기식 검파(noncoherent detection)의 시스템에서 NI=50일 때, q가 증가함에 따라 본 발명에 따른 중단 기준을 적용했을 경우, 분산을 이용한 중단 기준을 적용했을 경우 및 중단 기준을 적용하지 않았을 경우에 대하여 FER 10-1에서의 체크 노드 연산의 계산 복잡도를 나타낸 그래프이다.Figure 9 shows that q increases when N I = 50 in a system of AWGN channel, information bit length = 2520, r = 3, 16-ary and 32-ary WNRA codes, q-ary FSK, noncoherent detection. Therefore, it is a graph showing the computational complexity of the check node operation in FER 10 -1 when applying the stopping criteria according to the present invention, applying the stopping criteria using variance, and not applying the stopping criteria.

본 발명의 중단 기준에 따른, 복잡도 개선 정도를 q가 증가에 따라 파악하기 위하여 평균 이터레이션 횟수를 Nav로 나타낼 때 모든 체크 노드 연산의 계산 복잡도를 O(q2NavN)로 나타내고 복호 복잡도의 기준으로 세웠다. In order to grasp the degree of complexity improvement as q increases according to the interruption criteria of the present invention, when the average number of iterations is represented by N av , the computational complexity of all check node operations is represented by O (q 2 N av N) and the decoding complexity Set the standard.

도7, 도8에 따르면, 분산을 이용한 기존의 중단 기준 방법과 비교를 하기 위하여 분산을 이용한 중단기준을 적용했을 때 FER 10-1을 기준으로 본 발명에 따른 중단 기준을 적용하지 않았을 때 대비 SNR(signal to noise) 손실이 0.05dB이내가 되도록 성능을 조정하였다.According to FIG. 7 and FIG. 8, SNR is compared with the case in which the stopping criterion according to the present invention is not applied based on FER 10 -1 when the stopping criterion using variance is applied to compare with the existing stopping criterion method using variance. Performance was adjusted so that the signal to noise loss was within 0.05 dB.

도 9에 따르면, FER 10-1에서 q가 증가함에 따라 제안한 중단 기준은 중단 기준을 적용하지 않았을 때 및 분산을 이용한 중단 기준을 q-ary WNRA 부호에 적용하였을 때에 비하여 q가 증가함에 따라 복잡도 개선의 정도가 월등이 커짐을 보여준다. According to FIG. 9, as the q increases in FER 10 -1 , the proposed stopping criterion improves the complexity as q increases compared to the case where no stopping criterion is applied and the stopping criterion using variance is applied to the q-ary WNRA code. Indicates that the degree is higher.

분산을 이용한 중단 기준은 체크 노드에서 정보 노드로의 메시지 벡터들의 분산의 합을 구하는 것으로 각각의 원소들의 제곱을 모두 합한 것이다. 이터레이션 당 곱셈 횟수가 qrN이고 덧셈 횟수가 (q-1)rN이다. 본 발명에 따른 중단 기준에서 θS의 임계값을 정할 때 2의 멱수의 합으로 표현 가능한 값으로 선정을 하면 bit-wise 비교 연산으로 계산이 가능하다. 따라서 이터레이션 당 비트와이즈(bit-wise) 비교 연산 횟수는 qrN이므로, 기존의 중단 기준 방법보다 부가적인 계산복잡도가 획기적으로 줄어든다.The interruption criterion using variance is the sum of the variance of message vectors from the check node to the information node, which is the sum of the squares of the elements. The number of multiplications per iteration is qrN and the number of additions is (q-1) rN. When the threshold value of θ S is set in the stopping criterion according to the present invention, a value that can be expressed as a sum of powers of 2 can be calculated by a bit-wise comparison operation. Therefore, since the number of bit-wise comparison operations per iteration is qrN, the additional computation complexity is drastically reduced compared to the conventional interruption reference method.

도 10 은 본 발명에 따른 중단 기준을 포함하는 복호를 수행하는 복호화 장치를 나타낸다.10 shows a decoding apparatus for performing decoding including an abort criterion according to the present invention.

도 10에 따르면, 복호화 장치는 등화기(1001), 디인터리버(1003), 복호기(1005) 및 인터리버(1007) 및 를 포함할 수 있다. 이 때, 반복 복호를 수행하는 상기 복호기(1005)는 본 발명에 따른 중단 기준 알고리즘을 포함한다.According to FIG. 10, the decoding apparatus may include an equalizer 1001, a deinterleaver 1003, a decoder 1005, an interleaver 1007, and. In this case, the decoder 1005 which performs repeated decoding includes an interruption reference algorithm according to the present invention.

채널 정보를 갖는 수신된 메시지들은 먼저 등화기(1001)를 통과하는데, 등화기(1001)는 신호의 증폭이나 전송 과정에서 생기는 변형을 보정한다. 인터리버(1007)는 무선 구간을 통하여 트래픽을 전송할 때 발생할 수 있는 군집 에러를 랜덤 에러로 변환하여 에러 정정을 용이하게 하고, 디인터리버(1003)는 인터리버로 재배열되어 출력된 신호를 원래의 순서로 바꾼다. 디인터리버(1003)에서 출력된 값은 복호기(1007)로 입력되고, 복호기(1007)가 반복 복호를 수행하는데, 사후 정보를 이용해 사전 정보(a priori information)를 계산하고, 추정 데이터 비트와 부호화된 비트의 신뢰도를 출력한다. 부가 정보인 부호화된 비트의 신뢰도는 인터리버(1007)로 입력되어 인터리빙된다. 인터리빙된 부호화된 비트의 신뢰도는 원 수신 신호와 합쳐져 다시 등화기(1001)로 입력되어 복호 과정이 반복된다. 복호 과정은 미리 설정된 횟수만큼 반복되는 것이 원칙이나, 본 발명에 따른 중단 기준을 만족하면 중단된다. 상기 복호기는 심벌 인터리버와 심벌 디코드를 이용하여 심벌 복호를 수행하는 모든 반복 복호화 장치에 대해서도 적용이 가능하다.Received messages with channel information are first passed through equalizer 1001, which equalizes the distortion that occurs during amplification or transmission of the signal. The interleaver 1007 converts a cluster error that may occur when transmitting traffic through a wireless section into a random error to facilitate error correction, and the deinterleaver 1003 rearranges the interleaver into an interleaver and outputs the output signal in the original order. Change. The value output from the deinterleaver 1003 is input to the decoder 1007, and the decoder 1007 performs repetitive decoding. The pre-information is calculated using post information, and the estimated data bits are encoded. Outputs the reliability of the bit. The reliability of the encoded bit, which is additional information, is input to the interleaver 1007 and interleaved. The reliability of the interleaved encoded bits is combined with the original received signal and inputted to the equalizer 1001 to repeat the decoding process. The decoding process is generally repeated a predetermined number of times, but stops when the interruption criterion according to the present invention is satisfied. The decoder can also be applied to all iterative decoding apparatuses that perform symbol decoding using symbol interleaver and symbol decode.

본 발명에 따른 중단 기준은 앞에서 설명한 바와 같이, 반복 복호의 m (1 ≤ m ≤ NI, 단, NI는 최대 이터레이션 횟수)번째 이터레이션에서 메시지 벡터의 원소의 값이 미리 결정된 분리 임계값 (θS) (0 ≤ θS ≤ 1)보다 큰 값을 가지는 메시지 벡터의 개수 T(m)을 결정하고, D(m) = T(m) - T(m-1)이 되도록 D(m)을 결정하고, 상기 D(m)의 값이 0일 경우 수행 중인 상기 반복 복호를 중단하고, 상기 D(m)의 값이 미리 결정된 차이 임계값(θD)보다 작은 경우 임시 카운터 값을 하나씩 증가시키고, 상기 임시 카운터 값이 미리 결정된 진동 횟수 임계값(θO)보다 큰 경우 수행 중인 복호의 반복을 중단한다.
As described above, the stopping criterion according to the present invention is a separation threshold in which a value of an element of a message vector is predetermined in an iteration of m (1 ≦ m ≦ N I , where N I is the maximum number of iterations) of repeated decoding. Determine the number of message vectors T (m) with values greater than (θ S ) (0 ≤ θ S ≤ 1), where D (m) = T (m)-T (m-1) Is determined, and if the value of D (m) is 0, the iterative decoding is stopped, and if the value of D (m) is smaller than the predetermined difference threshold value θ D , the temporary counter value is one by one. If the temporary counter value is larger than the predetermined vibration number threshold θ O , the repetition of decoding being performed is stopped.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (8)

수신기로부터 수신한 수신 신호를 비이진 신뢰 확산 알고리즘을 이용하여 복호하는 복호화 방법에 있어서,
상기 수신 신호의 메시지에 포함된 각각의 심볼(symbol)에 대한 확률을 원소로 포함하는 메시지 벡터(message vector)를 변수 노드에서 체크 노드로 전송하는 단계;
상기 체크 노드에서 상기 각각의 심볼에 대한 확률을 기초로 신뢰도를 체크하는 단계;
상기 체크 노드에서 다른 변수 노드로 다른 메시지 벡터를 전송하되, 상기 다른 메시지 벡터는 상기 체크 노드로 전송 되는 상기 메시지 벡터의 원소의 값에 따라 매 이터레이션 마다 업데이트 되는 단계; 및
상기 메시지 벡터를 상기 매 이터레이션 마다 업데이트하고, 상기 신뢰도를 기초로 상기 수신 신호의 메시지의 값의 반복 복호를 수행하는 단계를 포함하되,
상기 반복 복호의 m (1 ≤ m ≤ NI)번째 이터레이션에서, 상기 메시지 벡터의 원소의 값이 미리 결정된 분리 임계값 (θS) (0 ≤ θS ≤ 1)보다 큰 값을 가지는 메시지 벡터의 개수 T(m)을 결정하고,
상기 T(m)을 이용하여, m ≥ 2일 경우,‘D(m) = T(m) - T(m-1)’이 되도록 D(m)을 결정하고,
상기 D(m)의 값이 0일 경우 수행 중인 상기 반복 복호를 중단하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
여기서 NI 은 최대 이터레이션 횟수이다.
A decoding method for decoding a received signal received from a receiver using a non-binary confidence spreading algorithm,
Transmitting a message vector including a probability of each symbol included in the message of the received signal as an element from a variable node to a check node;
Checking reliability at the check node based on a probability for each symbol;
Transmitting another message vector from the check node to another variable node, wherein the other message vector is updated every iteration according to the value of an element of the message vector transmitted to the check node; And
Updating the message vector for each iteration and performing repeated decoding of the value of the message of the received signal based on the reliability;
In the m (1 ≤ m ≤ N I ) th iteration of the iterative decoding, a message vector having a value greater than a predetermined separation threshold θ S (0 ≤ θ S ≤ 1) of the element of the message vector Determine the number T (m) of
Using T (m), when m ≥ 2, D (m) is determined such that 'D (m) = T (m)-T (m-1)',
If the value of the D (m) is 0, the decoding method, characterized in that the iterative decoding is stopped.
Where N I is the maximum number of iterations.
제 1 항에 있어서,
상기 D(m)의 값이 미리 결정된 차이 임계값(θD)와 정보노드의 개수(N)의 곱보다 작은 경우 임시 카운터 값을 하나씩 증가시키고, 상기 임시 카운터 값이 미리 결정된 진동 횟수 임계값(θO)보다 큰 경우 수행 중인 반복 복호를 중단하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
The method of claim 1,
When the value of D (m) is smaller than the product of the predetermined difference threshold value θ D and the number N of information nodes, the temporary counter value is increased by one, and the temporary counter value is a predetermined vibration number threshold value ( If it is greater than θ O ), the decoding method is stopped.
제 1 항에 있어서,
상기 비이진 신뢰 확산 알고리즘은 유한체 상의 가중 비이진 RA(repeat accumulate) 부호의 비이진 신뢰 확산 알고리즘인 복호화 방법.
The method of claim 1,
And the non-binary confidence spreading algorithm is a non-binary confidence spreading algorithm of weighted non-binary repeat accumulate (RA) code on a finite field.
제 1 항에 있어서,
상기 비이진 신뢰 확산 알고리즘은 유한체 상의 비이진 저밀도 패리티 체크 부호(nonbinary Low Density Parity Check code)의 비이진 신뢰 확산 알고리즘이고,
상기 변수 노드는 정보(information) 노드이고, 상기 다른 변수 노드는 부호(code) 노드인 복호화 방법.
The method of claim 1,
The non-binary confidence spreading algorithm is a non-binary confidence spreading algorithm of a nonbinary low density parity check code on a finite field.
The variable node is an information node, and the other variable node is a code node.
비이진 신뢰 확산 알고리즘을 이용하여 반복 복호하는 복호화 장치에 있어서,
상기 반복 복호를 수행하여 부호를 검출하는 복호기를 포함하되,
상기 복호기는 상기 반복 복호의 m (1 ≤ m ≤ NI)번째 이터레이션에서 메시지 벡터의 원소의 값이 미리 결정된 분리 임계값 (θS) (0 ≤ θS ≤ 1)보다 큰 값을 가지는 메시지 벡터의 개수 T(m)을 결정하고,
상기 T(m)을 이용하여, m ≥ 2일 경우,‘D(m) = T(m) - T(m-1)’이 되도록 D(m)을 결정하고,
상기 D(m)의 값이 0일 경우 수행 중인 상기 반복 복호를 중단하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
여기서 NI 은 최대 이터레이션 횟수이다.
A decoding apparatus for iteratively decoding using a non-binary confidence spreading algorithm,
A decoder for detecting a code by performing the iterative decoding;
The decoder has a message whose value of an element of the message vector is greater than a predetermined separation threshold θ S (0 ≦ θ S ≦ 1) in the m (1 ≦ m ≦ N I ) iterations of the iterative decoding. Determine the number of vectors T (m),
Using T (m), when m ≥ 2, D (m) is determined such that 'D (m) = T (m)-T (m-1)',
And if the value of D (m) is 0, the decoding decoding is stopped.
Where N I is the maximum number of iterations.
제 5 항에 있어서,
상기 D(m)의 값이 미리 결정된 차이 임계값(θD)과 정보노드의 개수(N)의 곱보다 작은 경우 임시 카운터 값을 하나씩 증가시키고, 상기 임시 카운터 값이 미리 결정된 진동 횟수 임계값(θO)보다 큰 경우 수행 중인 반복 복호를 중단하는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
The method of claim 5, wherein
When the value of D (m) is smaller than the product of the predetermined difference threshold value θ D and the number of information nodes N, the temporary counter value is increased by one, and the temporary counter value is a predetermined vibration number threshold value ( If it is greater than θ O ), it is characterized in that the decoding decoding is stopped.
제 5 항에 있어서,
상기 비이진 신뢰 확산 알고리즘은 유한체 상의 가중 비이진 RA(repeat accumulate) 부호의 비이진 신뢰 확산 알고리즘인 복호화 장치.
The method of claim 5, wherein
And the non-binary confidence spreading algorithm is a non-binary confidence spreading algorithm of weighted non-binary repeat accumulate (RA) code on a finite field.
제 5 항에 있어서,
상기 비이진 신뢰 확산 알고리즘은 유한체 상의 비이진 저밀도 패리티 체크 부호(nonbinary Low Density Parity Check code)의 비이진 신뢰 확산 알고리즘인 복호화 장치.
The method of claim 5, wherein
And the non-binary confidence spreading algorithm is a non-binary confidence spreading algorithm of a nonbinary low density parity check code on a finite field.
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