KR101147768B1 - Apparatus and method for decoding using channel code - Google Patents
Apparatus and method for decoding using channel code Download PDFInfo
- Publication number
- KR101147768B1 KR101147768B1 KR1020050130569A KR20050130569A KR101147768B1 KR 101147768 B1 KR101147768 B1 KR 101147768B1 KR 1020050130569 A KR1020050130569 A KR 1020050130569A KR 20050130569 A KR20050130569 A KR 20050130569A KR 101147768 B1 KR101147768 B1 KR 101147768B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- parity check
- check matrix
- matrix
- decoding
- row
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/37—Decoding methods or techniques, not specific to the particular type of coding provided for in groups H03M13/03 - H03M13/35
- H03M13/3746—Decoding methods or techniques, not specific to the particular type of coding provided for in groups H03M13/03 - H03M13/35 with iterative decoding
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/03—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words
- H03M13/05—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words using block codes, i.e. a predetermined number of check bits joined to a predetermined number of information bits
- H03M13/11—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words using block codes, i.e. a predetermined number of check bits joined to a predetermined number of information bits using multiple parity bits
- H03M13/1102—Codes on graphs and decoding on graphs, e.g. low-density parity check [LDPC] codes
- H03M13/1148—Structural properties of the code parity-check or generator matrix
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/03—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words
- H03M13/05—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words using block codes, i.e. a predetermined number of check bits joined to a predetermined number of information bits
- H03M13/11—Error detection or forward error correction by redundancy in data representation, i.e. code words containing more digits than the source words using block codes, i.e. a predetermined number of check bits joined to a predetermined number of information bits using multiple parity bits
- H03M13/1102—Codes on graphs and decoding on graphs, e.g. low-density parity check [LDPC] codes
- H03M13/1148—Structural properties of the code parity-check or generator matrix
- H03M13/118—Parity check matrix structured for simplifying encoding, e.g. by having a triangular or an approximate triangular structure
- H03M13/1185—Parity check matrix structured for simplifying encoding, e.g. by having a triangular or an approximate triangular structure wherein the parity-check matrix comprises a part with a double-diagonal
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/65—Purpose and implementation aspects
- H03M13/6502—Reduction of hardware complexity or efficient processing
Abstract
본 발명은 부호화(encoding) 및 복호화(decoding) 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 구현시 하드웨어의 복잡도를 감소시키고 부호화 및 복호화의 성능을 향상시키는 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 코드를 이용한 부호화, 복호화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an encoding and decoding method. More specifically, the present invention relates to a method for encoding and decoding using low density parity check (LDPC) codes and a device for reducing hardware complexity in implementation and improving performance of encoding and decoding.
본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, 송신 측으로부터 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화된 신호를 수신하는 단계; 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신 신호를 상기 그룹 단위로 반복 복호화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting and receiving data, the method comprising: receiving a Low Density Parity Check (LDPC) coded signal from a transmitting side; The parity check matrix is generated by adjusting the order of the rows or columns of the parity check matrix, wherein at least one of a group of a plurality of columns of the parity check matrix is at least one of which all elements are zero. Generating the parity check matrix comprising one row; And repeatedly decoding the received signal in units of groups using the generated parity check matrix.
Description
도 1은 패리티 검사 행렬 H를 이분법 그래프(Bipartite graph)를 통해 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a parity check matrix H through a bipartite graph.
도 2a는 본 발명의 기술적 특징이 무선 통신 시스템에 적용된 일례이다.2A is an example in which the technical features of the present invention are applied to a wireless communication system.
도 2b는 본 발명의 기술적 특징이 부호화 장치에 적용된 일례이다.2B is an example in which the technical features of the present invention are applied to an encoding apparatus.
도 3은 기본 행렬이 z×z 차원의 다수의 퍼뮤테이션 행렬(permutation matrices) 또는 영 행렬(zero matrix)에 의해 이루어지는 것을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating that a base matrix is formed by a plurality of permutation matrices or zero matrices of z × z dimension.
도 4는 본 발명에 따라 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행(또는 열)을 일정 간격만큼 쉬프트(shift) 시키는 방법을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a method of shifting all rows (or columns) of a basic permutation matrix by a predetermined interval according to the present invention.
도 5는 그룹 단위로 구분된 패리티 검사 행렬의 예를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of a parity check matrix divided into groups.
도 6은 일반적인 패리티 검사 행렬을 상기 기본 행렬을 이용하여 나타낸 일례이다.6 shows an example of a general parity check matrix using the base matrix.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 패리티 검사 행렬을 상기 기본 행렬을 이용하여 나타낸 일례이다.7 illustrates an example of a parity check matrix provided according to an embodiment of the present invention using the base matrix.
도 8은 상기 기본 행렬을 이용하여 일반적인 패리티 검사 행렬을 나타낸 일례이다.8 shows an example of a general parity check matrix using the base matrix.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 4 개의 그룹으로 구분한 도면이다.9 is a diagram illustrating a parity check matrix divided into four groups according to an embodiment of the present invention.
도 10은 일반적인 패리티 검사 행렬을 6 개의 그룹으로 구분한 도면이다.10 is a diagram illustrating a general parity check matrix divided into six groups.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 6 개의 그룹으로 구분한 도면이다.11 is a diagram illustrating a parity check matrix divided into six groups according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 LDPC 복호기의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.12 is a block diagram illustrating an embodiment of an LDPC decoder according to the present invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예를 적용한 성능 향상을 나타내는 도면이다.13 is a diagram illustrating performance improvement to which one embodiment of the present invention is applied.
도 14는 본 발명의 일 실시예를 적용한 성능 향상을 나타내는 또 다른 도면이다.14 is yet another view illustrating a performance improvement to which an embodiment of the present invention is applied.
본 발명은 부호화(encoding) 및 복호화(decoding) 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 구현시 하드웨어의 복잡도를 감소시키고 부호화 및 복호화의 성능을 향상시키는 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 코드를 이용한 부호화, 복호화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an encoding and decoding method. More specifically, the present invention relates to a method for encoding and decoding using low density parity check (LDPC) codes and a device for reducing hardware complexity in implementation and improving performance of encoding and decoding.
최근에 LDPC 코드를 이용한 부호화 방법이 부각되고 있다. LDPC 코드는 패리티 검사 행렬(parity check matrix) Η의 원소들의 대부분이 0이어서 저밀도(low density)인 선형 블록 부호(linear block code)로서 1962년 갤러거(Gallager)에 의해 제안되었다. LDPC 부호는 매우 복잡하여 제안 당시의 기술로는 구현이 불가능하 였기 때문에 잊혀져 있다가 1995년에 재발견되어 성능이 매우 우수함이 입증된 이래로 최근에 그에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다. (참고문헌: [1] Robert G. Gallager, "Low-Density Parity-Check Codes", The MIT Press, September 15, 1963. [2] D.J.C.Mackay, Good error-correcting codes based on very sparse matrices, IEEE Trans. Inform. Theory, IT-45, pp.399-431(1999))Recently, a coding method using an LDPC code has emerged. The LDPC code was proposed by Gallagher in 1962 as a linear block code in which most of the elements of the parity check matrix Η are zero and low density. Since the LDPC code is so complex that it was impossible to implement with the technology at the time of the proposal, it has been forgotten and rediscovered in 1995. (Reference: [1] Robert G. Gallager, "Low-Density Parity-Check Codes", The MIT Press, September 15, 1963. [2] DJC Mackay, Good error-correcting codes based on very sparse matrices, IEEE Trans Inform.Theory, IT-45, pp. 399-431 (1999)).
LDPC 코드를 이용한 부호화 방법은 다음과 같다. 일반적인 LDPC 부호화(Encoding) 방법에서는 LDPC 패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix) H로부터 생성 행렬(Generation Matrix) G를 유도해 내어 정보 비트(information bit)를 부호화한다. 상기 G 행렬을 유도하기 위해, H를 Gaussian Reduction 방법을 통해 [ PT : I ]를 구성한다. 상기 정보 비트(Information bit)의 비트 수를 k라 하고, 코드워드(codeword)의 비트 크기를 n이라고 할 때, 상기 P 행렬은 행 크기가 k 열 크기가 n-k인 행렬이고, 상기 I는 행 크기가 k 열 크기가 k인 단위 행렬(Identity Matrix)이다. 상기 G 행렬은 H 행렬이 [ PT : I ]와 같이 표현되었을 때, [ I : P ] 가 된다. 부호화되는 k bit의 상기 정보 비트를 나타내는 정보 행렬을 x(행 크기 1, 열 크기 k인 행렬)라 할 때, 부호화된 코드워드 c는 다음과 같다.The coding method using the LDPC code is as follows. In a 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 G matrix, H is composed of [P T : I] through a Gaussian Reduction method. When the number of bits of the information bit is k and the bit size of the codeword is n, the P matrix is a matrix whose row size is k column size nk, and I is the row size. Is an identity matrix whose k column size is k. The G matrix becomes [I: P] when the H matrix is expressed as [P T : I]. When an information matrix representing the information bits of k bits to be encoded is x (a matrix having a row size of 1 and a column size of k), the coded codeword c is as follows.
c = xG = [ x : xP ]c = xG = [x: xP]
LDPC 코드를 이용한 복호화 방법은 다음과 같다. 수신단의 복호화 블록에서는 송신단의 복호화의 결과인 코드워드 c에서 정보 비트 x를 구해야 하는데, cHT=0 인 성질을 이용하여 찾아낸다. 즉, 수신된 codeword를 c` 이라 할 때, c`HT의 값을 계산하여 결과가 0 이면, c`의 처음 k개의 비트를 복호화된 정보비트로 결정한다. c`HT의 값이 0이 아닌 경우, 그래프를 통한 합곱(sum-product) 알고리즘, 신뢰도 전파(Belief propagation) 알고리즘, 등을 사용하여, c`HT의 값이 0을 만족하는 c`를 찾아 x를 복구한다The decoding method using the LDPC code is as follows. In the decoding block of the receiving end, the information bit x must be obtained from the codeword c that is the result of the decoding of the transmitting end, which is found using the property of cH T = 0. That is, when the received codeword is c`, the value of c`H T is calculated, and if the result is 0, the first k bits of c` are determined as decoded information bits. c If the value of H T is nonzero, use the graph sum-product algorithm, the reliability propagation algorithm, and so on, to find c` where the value of c` H T satisfies zero. Find and repair x
도 1은 패리티 검사 행렬 H를 이분법 그래프(Bipartite graph)를 통해 나타낸 도면이다. 도 1에서, CNU는 검사 노드 유닛(Check Node Unit)을 나타내고, VNU는 비트 노드 유닛(Variable Node Unit)을 나타낸다. 이분법 그래프 상에서 알고리즘을 적용하여 복호화하는 과정은 크게 3개의 과정으로 설명될 수 있다. 1 is a diagram illustrating a parity check matrix H through a bipartite graph. In FIG. 1, CNU represents a Check Node Unit and VNU represents a Variable Node Unit. Decoding by applying an algorithm on a dichotomous graph can be largely described as three processes.
1. 검사 노드(check node)에서 비트 노드(variable node)로의 확률값 갱신1. Update probability value from check node to variable node
2. 비트 노드에서 검사 노드로의 확률값 갱신2. Update probability value from bit node to check node
3. 비트 노드의 확률을 통한 복호값 결정3. Determination of Decoding Value through Probability of Bit Node
우선 상기 제1 과정을 수행하기 위해서, 채널로부터 수신된 확률 값이 입력되는 초기화(initialization)단계를 거쳐, 상기 검사 노드(check node)의 갱신(update)을 수행하는 제1 과정이 수행된다. 상기 제1 과정 수행 이후, 상기 비트 노드(variable node)에서 검사 노드(check node)로의 확률 값이 갱신되면 제2 과정이 수행된다. 상기 제1, 제2 과정을 수행한 이후, 상기 채널로부터 수신된 확률 값과 상기 제1 및 제2 과정을 통해 갱신된 확률 값을 이용하여 복호 값을 결정한다. First, in order to perform the first process, a first process of performing an update of the check node is performed through an initialization step in which a probability value received from a channel is input. After performing the first process, if a probability value from the variable node to the check node is updated, the second process is performed. After performing the first and second processes, a decoding value is determined using the probability values received from the channel and the probability values updated through the first and second processes.
복호화 과정은 제1, 2의 과정을 거친 후 제3 과정에서 상기 결정된 복호 값(c`)이 검사식 c`HT=0 을 만족하는 경우, 상기 값(c`)을 정확히 수신된 복호값으로 결정하고, 그렇지 않을 경우 일정한 횟수만큼 상기 검사식을 만족할 때까지 상기 제1, 2의 과정을 반복(iteration)하게 된다. 상기 제1, 2의 과정에서 이루어지는 확률 값의 갱신 과정은 패리티 검사 행렬의 각 행 혹은 열에 속한 영이 아닌(nonzero) 성분의 개수, 즉 1의 개수만큼 각각의 갱신과정을 반복하게 된다. 즉, 상기 패리티 검사 행렬 H의 무게(weight)에 해당하는 위치에서 상기 제1 과정의 갱신(check to variable update)과 상기 제2 과정의 갱신(variable to check update)이 수행된다. 상기 제1, 2의 과정을 반복할수록 검사 노드와 비트 노드간의 확률값의 신뢰도가 높아지고, 결과적으로 구하고자하는 코드워드(codeword)의 참값에 근접하게 된다. In the decoding process, if the decoded value c` determined in the third process after the first and second processes satisfies the check expression c`H T = 0, the decoding value correctly received the value c` Otherwise, the first and second processes are repeated until the test equation is satisfied a predetermined number of times. In the process of updating the probability values in the first and second processes, each update process is repeated by the number of nonzero components of the parity check matrix, that is, the number of ones. That is, a check to variable update and a variable to check update of the first process are performed at a position corresponding to the weight of the parity check matrix H. As the first and second processes are repeated, the reliability of the probability value between the check node and the bit node is increased, and as a result, it is closer to the true value of the codeword to be obtained.
최근에는 LDPC 부호화에 있어서, 상기 생성 행렬 G에 의하지 않고 상기 패리티 검사 행렬 Η를 이용하여 입력 데이터를 부호화하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 따라서, 상기한 바와 같이, LDPC 코드를 이용한 부호화 방법에서는 상기 패리티 검사 행렬 Η가 가장 중요한 요소라 할 수 있다. 상기 패리티 검사 행렬 Η는 대략 1000×2000 이상의 크기를 갖기 때문에 부호화 및 복호화 과정에서 많은 연산이 요구되고, 구현이 매우 복잡하며, 많은 저장 공간을 요구하는 문제점이 있다.Recently, in the LDPC encoding, a method of encoding input data using the parity check matrix ƒ is generally used, instead of the generation matrix G. Therefore, as described above, in the coding method using the LDPC code, the parity check matrix ƒ is the most important factor. Since the parity check matrix ƒ has a size of about 1000 × 2000 or more, many operations are required in the encoding and decoding process, the implementation is very complicated, and a lot of storage space is required.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 병렬처리 복호화가 용이한 패리티 검사행렬을 이용하여 LDPC 부호화와 복호화를 수행하는 LDPC 부호화, 복호화 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다. The present invention has been proposed to improve the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide an LDPC encoding and decoding method and apparatus for performing LDPC encoding and decoding using a parity check matrix that can be easily processed in parallel. To provide.
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, 송신 측으로부터 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화된 신호를 수신하는 단계; 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신 신호를 상기 그룹 단위로 반복 복호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting and receiving data, the method comprising: receiving a Low Density Parity Check (LDPC) coded signal from a transmitting side; The parity check matrix is generated by adjusting the order of the rows or columns of the parity check matrix, wherein at least one of a group of a plurality of columns of the parity check matrix is at least one of which all elements are zero. Generating the parity check matrix comprising one row; And repeatedly decoding the received signal in units of groups using the generated parity check matrix.
본 발명에 따른 데이터 송수신 장치는, 송신 측으로부터 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화된 신호를 수신하는 수신 모듈; 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 패리티 검사 행렬 생성 모듈; 및 상기 수신 신호를 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 그룹 단위로 반복 복호화하는 복호화 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. In accordance with another aspect of the present invention, a data transmitting and receiving apparatus includes: a receiving module configured to receive a low density parity check (LDPC) coded signal from a transmitting side; The parity check matrix is generated by adjusting the order of the rows or columns of the parity check matrix, wherein at least one of a group of a plurality of columns of the parity check matrix is at least one of which all elements are zero. A parity check matrix generation module for generating the parity check matrix including one row; And a decoding module for repeatedly decoding the received signal in the group unit by using the generated parity check matrix.
본 발명에 따른 데이터 송수신 방법 및 장치는, 송신 신호의 LDPC 부호화 및 수신 신호의 LDPC 복호화를 위해 사용되는 패리티 검사 행렬에 있어서, 상기 패리티 검사 행렬은, 적어도 둘 이상의 열(column)로 이루어진 다수의 그룹으로 이루어지되, 기 설정된 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서가 조정되어 생성된 행렬이고, 적어도 하나 이상의 그룹은, 모든 원소가 0인 행(row)을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다. In the data transmission / reception method and apparatus according to the present invention, a parity check matrix used for LDPC encoding of a transmission signal and LDPC decoding of a reception signal, wherein the parity check matrix includes a plurality of groups having at least two columns; The matrix is generated by adjusting the order of the rows or columns of the preset parity check matrix, and the at least one group includes at least one row in which all elements are zero. It is characterized by.
본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 단계; 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 전송할 데이터를 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화하는 단계; 및 상기 부호화된 신호를 수신 측으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the data transmission / reception method according to the present invention, the parity check matrix is generated by adjusting the order of rows or columns of the parity check matrix, and at least one of a group consisting of a plurality of columns of the parity check matrix. One may comprise: generating the parity check matrix including at least one row where all elements are zero; Low density parity check (LDPC) encoding data to be transmitted using the generated parity check matrix; And transmitting the encoded signal to a receiving side.
본 발명에 따른 데이터 송수신 장치는, 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 패리티 검사 행렬 생성 모듈; 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 전송할 데이터를 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화하는 부호화 모듈; 및 상기 부호화된 신호를 수신 측으로 전송하는 송신 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The apparatus for transmitting and receiving data according to the present invention generates a parity check matrix by adjusting the order of rows or columns of the parity check matrix, and includes at least one of a group consisting of a plurality of columns of the parity check matrix. One is a parity check matrix generation module for generating the parity check matrix including at least one row where all elements are zero; A coding module for encoding low density parity check (LDPC) encoding of data to be transmitted using the generated parity check matrix; And a transmitting module for transmitting the encoded signal to a receiving side.
본 발명의 바람직한 Preferred of the present invention 실시예Example
이하에서는 본 발명에 따른 LDPC(Low Density Parity Check) 코드를 이용한 부호화 방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 기술적 특징이 무선 통신 시스템에 적용된 일례이다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 특징을 설명하기 위한 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 기술적 특징은 부호화 또는 복호화가 필요한 모든 분야에 적용 가능함은 당업자에게 자명하다.Hereinafter, preferred embodiments of a coding method using a Low Density Parity Check (LDPC) code according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 2A is a view for explaining a preferred embodiment of the present invention, which is an example in which the technical features of the present invention are applied to a wireless communication system. Embodiments described below are merely examples for describing the features of the present invention, and it is apparent to those skilled in the art that the technical features of the present invention may be applied to all fields requiring encoding or decoding.
도 2a에서, 송신기(10)와 수신기(30)가 무선 채널(20)을 매개로 통신을 수행한다. 상기 송신기(10)에서는 데이터 소스(11)로부터 출력된 k 비트의 소스 데이터(u)가 LDPC 부호기(13)에서의 LDPC 부호화(encoding)에 의해 n 비트의 코드워드(c)가 된다. 코드워드(c)는 변조기(15)에 의해 무선 변조되어 안테나(17)를 통하여 송신되어 무선채널(20)을 통해 상기 수신기(30)의 안테나(31)로 수신된다. 상기 수신기(30)에서는 상기 송신기(10)에서 일어났던 과정의 역과정을 거친다. 즉, 수신된 데이터가 복조기(33)에 의해 복조되고, LDPC 복호기(35)에 의해 복호되어 최종적으로 소스 데이터(u)를 얻을 수 있다. 상술한 바와 같은 데이터 송수신 과정은 본 발명의 특징을 설명하기 위해 필요한 최소한의 범위 내에서 설명된 것으로 이외에도 데이터 전송을 위해 필요한 따른 많은 과정이 있음은 당업자에게 자명한 사항이다.In FIG. 2A, the
도 2b는 본 발명에서 사용되는 LDPC 부호화 모듈을 나타낸다. 상기 LDPC 부호화 모듈(13)에서 입력 소스 데이터를 부호화하기 위해 사용되는 상기 패리티 검사 행렬(parity check matrix) Η는 (n-k)×n 차원을 갖는다. 상기 k는 상기 LDPC 부호화 모듈(13)로 입력되는 소스 데이터의 길이(비트 단위)이고, 상기 n은 부호화된 코드워드(c)의 길이(비트 단위)를 의미한다. 상기 패리티 검사 행렬(parity check matrix) Η는, 도 3에 도시된 바와 같이, z×z 차원의 다수의 퍼뮤테이션 행렬(permutation matrices) 또는 영 행렬(zero matrix)에 의해 이루어질 수 있다. 도 3에서 Pi ,j는 z×z 차원의 퍼뮤테이션 행렬 또는 영 행렬을 의미한다.2b shows an LDPC encoding module used in the present invention. The parity check matrix Η used for encoding the input source data in the
상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬은 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix)로부터 일정한 규칙에 의해 변형되어 형성된 것들이다. 바람직하게는, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬은 단위 행렬(identity matrix)이다. 또한, 상기 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬을 포함한 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬은 행(row)과 열(column)의 무게(weight)가 1인 것이 바람직하다. 즉, 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행 및 모든 열의 원소(element) 중에서 하나의 원소만 1이고 나머지 원소들은 0인 것이 바람직하다. The plurality of permutation matrices are formed by modifying a predetermined rule from at least one base permutation matrix. Advantageously, said basic permutation matrix is an identity matrix. In addition, the plurality of permutation matrices including the one or more basic permutation matrices preferably have a weight of one row and one column. That is, it is preferable that only one element is 1 and the remaining elements are 0 among all elements of all rows and columns of the plurality of permutation matrices.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬을 변형하여 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬을 형성하는 일정한 규칙으로, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행(또는 열)을 일정 간격만큼 쉬프트(shift)시키는 방법을 고려한다. 도 4는 그 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서, 도 4(a)의 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행을 아래 방향으로 5행 만큼(ns=5)(또는 모든 열을 오른쪽으로 3열 만큼) 쉬프트시켜 도 4(b)의 퍼뮤테이션 행렬을 형성한 것이다. 이와 같은 방법에 의하면 z×z 차원의 기본 퍼뮤테이션 행렬에 대하여 쉬프트되는 행(또는 열)의 간격에 따라 (z-1) 개의 퍼뮤테이션 행렬을 형성할 수 있다(따라서, 기본 퍼뮤테이션 행렬을 포함하면 z 개의 퍼뮤테이션 행렬이 형성됨.). 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬이 주어지면 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬을 포함한 상기 z 개의 퍼뮤테이션 행렬은 각각 하나의 정수(integer)에 의해 표현될 수 있다. 예를 들면, 기본 퍼뮤테이션 행렬을 0으로 표현하고, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행을 1 행 만큼 쉬프트시킨 퍼뮤테이션 행렬을 1로 표현하며, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행을 2 행 만큼 쉬프트시킨 퍼뮤테이션 행렬을 2로 표현하는 등의 방법에 의해 모든 퍼뮤테이션 행렬을 하나의 정수로 표현하는 것이다.In one embodiment of the present invention, a predetermined rule for modifying the at least one basic permutation matrix to form the plurality of permutation matrices, shifting all rows (or columns) of the basic permutation matrix by a predetermined interval ( Consider a method of shifting. 4 is a diagram for explaining an example thereof. In Figure 4, the permutation of Figure 4 (a) basic permutation all rows in the presentation matrix by 5 lines in a downward direction (n s = 5) in FIG. 4 to (or to the right by 3 columns all the columns), a shift (b) It is the formation of the presentation matrix. According to this method, it is possible to form (z-1) permutation matrices according to the interval of rows (or columns) shifted with respect to the basic permutation matrix in the z × z dimension (hence, the basic permutation matrix is included. Z permutation matrices are formed). Given the basic permutation matrix, each of the z permutation matrices including the basic permutation matrix may be represented by one integer. For example, the basic permutation matrix is represented by 0, the permutation matrix is shifted by one row to all rows of the basic permutation matrix by 1, and all the rows of the basic permutation matrix are shifted by 2 rows. All permutation matrices are expressed as a single integer, for example, by expressing the permutation matrices as 2.
전술한 바와 같이, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬로부터 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬들의 타입(type)을 쉬프트시킨 행(또는 열)의 개수에 따라 하나의 정수에 의해 단순하게 표현할 수 있다. 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬들의 타입을 하나의 정수에 의해 표현하는 것은 예시적인 것에 불과한 것으로서 다른 방법에 의해서도 표현 가능함은 자명하다.As described above, the type of a plurality of permutation matrices formed from the basic permutation matrix can be simply expressed by one integer according to the number of rows (or columns) shifted. It is obvious that the types of the plurality of permutation matrices are represented by one integer and can be represented by other methods.
본 발명은 패리티 검사 행렬 Η를 이용하여 부호화 또는 복호화를 수행함에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬과 상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬의 각 행(또는 열)을 일정 간격만큼 쉬프트시켜 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬들의 타입(type)을 기본 행렬(base matrix) Ηb에 저장한 상태에서 상기 송신측 또는 수신측에서 부호화 또는 복호화가 필요할 때마다 상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬 및 상기 기본 행렬 Ηb를 이용하여 패리티 검 사 행렬(parity check matrix) Η를 생성하고, 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화 또는 복호화를 수행하는 것이 가능하다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LDPC 부호화 장치의 일례는, 메모리 모듈(131)과, 패리티 검사행렬 생성 모듈(132) 및 부호화 모듈(134)을 포함하여 구성된다. 상기 메모리 모듈(131)은 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬 및 상기 기본 행렬을 저장한다. 상기 기본 행렬 생성 모듈(132)은 상기 메모리 모듈(131)에 저장되어 있는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬 및 상기 기본 행렬을 이용하여 상기 패리티 검사 행렬을 생성한다. 상기 부호화 모듈(134)은 상기 패리티 검사 행렬 생성 모듈(132)에 의해 생성된 상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 입력 소스 데이터를 부호화한다. 상기 패리티 검사 행렬 생성 모듈(132) 및 상기 부호화 모듈(134)은 각 기능에 따라 소프트웨어 또는 하드웨어에 의해 구현될 수 있음은 당업자에게 자명한 사항이다.According to an embodiment of the present invention, in encoding or decoding using a parity check matrix ƒ, a plurality formed by shifting each row (or column) of the at least one basic permutation matrix and the at least one basic permutation matrix by a predetermined interval. The at least one base permutation matrix and the base matrix Η every time encoding or decoding is required at the transmitting side or the receiving side with the type of the permutation matrices of is stored in a base matrix Η b . It is possible to generate a parity check matrix ƒ by using b and to perform encoding or decoding by using the generated parity check matrix. As illustrated in FIG. 2B, an example of the LDPC encoding apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
상기 기본 행렬 Ηb를 [Hd|Hp]의 구조를 갖는 Ηd 및 Ηp 두 부분으로 분할하여 생각할 때, 상기 Ηp 부분은 일반적으로 블록 이중 대각 행렬(block dual diagonal matrix)을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 블록 이중 대각 행렬은 주 대각(main diagonal) 및 상기 주 대각 바로 밑 또는 위쪽의 대각이 모두 단위 행렬이고 나머지가 모두 영 행렬인 것을 의미한다. 상기 Ηp 부분을 블록 이중 대각 행렬로 할 경우 상기 Ηp 부분에 열 무게가 1인 열이 발생하는데, 이를 피하기 위하여 하나 또는 두 개 정도의 영 행렬을 단위 행렬로 대체하는 것이 바람직하다.When the basic matrix Η b is divided into two parts Η d and Η p having the structure of [H d | H p ], the Η p part generally uses a block dual diagonal matrix. It is preferred, but not limited to. The block double diagonal matrix means that the main diagonal and the diagonal immediately below or above the main diagonal are both unitary matrices and the rest are all zero matrices. When the Η p portion is a block double diagonal matrix, a column having a column weight of 1 is generated in the Η p portion. In order to avoid this, it is preferable to replace one or two zero matrices with a unit matrix.
이하, 상기와 같은 기본 행렬(Ηb)을 이용하여 LDPC 부호를 복호화하는 방법을 설명한다. 이하, 설명의 편의를 위하여 상기 기본 행렬을 기준으로 복호화 방법을 설명하나, 본 발명에 따른 복호화가 이러한 기본 행렬에 제한되는 것은 아니다. 즉, 패리티 검사 행렬은 상기 기본 행렬로부터 생성되지 않고 복호기 내부 또는 외부에 포함되는 특정한 장치 또는 알고리즘을 통해 획득될 수 있다. 따라서, 상기 패리티 검사 행렬이 생성되는 방법에는 제한이 없다.Hereinafter, a method of decoding an LDPC code using the basic matrix ƒ b as described above will be described. Hereinafter, a decoding method will be described based on the base matrix for convenience of description, but decoding according to the present invention is not limited to the base matrix. That is, the parity check matrix may be obtained through a specific device or algorithm included in the decoder or outside the decoder without being generated from the base matrix. Thus, there is no limitation on how the parity check matrix is generated.
종래의 LDPC 부호의 복호는 주로 패리티 검사 행렬의 다른 표현인 이분법 그래프 상에서 검사 노드와 비트 노드 사이의 확률 값의 갱신으로 신뢰도를 높이는 과정의 반복을 통해 이루어진다. 패리티 검사 행렬의 다른 표현인 이분법 그래프를 이용해 복호화하는 방법은, 갱신된 확률 값을 통해 코드워드(codeword)를 결정하게 되므로, 코드워드를 결정하게 되는 확률 값의 갱신 과정이 복호기(decoder)의 성능에 직접적인 영향을 미치게 된다.The decoding of a conventional LDPC code is mainly performed by repeating a process of increasing reliability by updating probability values between check nodes and bit nodes on a dichotomous graph, which is another representation of a parity check matrix. In the decoding method using a dichotomy graph, which is another representation of the parity check matrix, the codeword is determined based on the updated probability value. Therefore, the process of updating the probability value that determines the codeword is a performance of the decoder. Will have a direct impact on
신뢰도의 갱신 과정은 크게 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신 과정과 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정으로 나누어 생각할 수 있다. 상기 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값을 갱신하거나, 상기 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값을 갱신하는 경우에는, 확률 값이 갱신되는 자신의 값을 제외한 같은 열(column)에 놓인 확률 값이나, 같은 행(row)에 놓인 확률 값을 사용하여 자신의 확률 값을 갱신한다. 이때, 사용하게 되는 확률 값은 얼마나 많이 갱신되었는가에 따라서 좀 더 신뢰도가 높은 결과, 즉 보다 긍정적인 영향을 복호기에 미치 게 된다.The reliability update process can be broadly divided into the process of updating the probability value from the check node to the bit node and the process of updating the probability value from the bit node to the check node. When updating the probability value from the check node to the bit node, or updating the probability value from the bit node to the check node, the probability value is placed in the same column except for the value whose probability is updated. , Update their probability values using the probability values in the same row. At this time, the probability value to be used has a more reliable result, that is, a more positive effect on the decoder, depending on how many times the probability value is used.
이하, 복호화 방법에 좀더 긍정적인 영향을 미치게 하는 LDPC 복호화 방법을 설명한다. 본 발명의 일 실시예는, 복호화에 있어 긍정적인 영향을 미치는 복호화 방법을 사용하는바, LDPC 부호의 부호화 및 복호화에 사용하는 패리티 검사 행렬(H)의 열(column)을 여러 그룹(group) 단위로 나누어 반복 복호하는 shuffled decoding을 사용한다. 상기 Shuffled decoding 역시, 일반적인 LDPC 부호의 복호에서와 같이 이분법 그래프 상의 검사 노드(check node)와 비트 노드(variable node) 사이의 확률 값 갱신을 통해 복호화 단계를 수행할 수 있다. 그러나, 상기 shuffled decoding은 상기 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값을 갱신하는 과정에서, 상기 나누어진 그룹 단위로 확률 값의 갱신이 이루어지는 특징이 있다. Hereinafter, an LDPC decoding method that has a more positive effect on the decoding method will be described. According to an embodiment of the present invention, a decoding method having a positive influence on decoding is used. The column of the parity check matrix H used for encoding and decoding an LDPC code is divided into groups. It uses shuffled decoding, which is divided into and repeated decoding. The shuffled decoding may also perform a decoding step by updating a probability value between a check node and a variable node on a dichotomous graph as in decoding of a general LDPC code. However, in the shuffled decoding, the probability value is updated in the divided group unit in the process of updating the probability value from the check node to the bit node.
이미 하나의 그룹(group)에 대하여 연산을 수행하여 확률 값을 갱신하였고, 다음 그룹 대하여 확률 값 갱신을 위한 연산을 수행하는 경우에, 상기 하나의 그룹에서 연산된 확률 값을 이용하여, 상기 다음 그룹의 확률 값을 갱신함으로써, 좀 더 신뢰도가 높은 확률 값을 복호 과정 즉, 확률 값 갱신에 사용하게 된다. 즉, 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신 과정에서 이전에 갱신된 확률 값을 일률적으로 사용하는 것이 아니라, 각 그룹별로 나누어 갱신한다. 결국 이러한 확률 값 갱신이 반복되는 경우 좀 더 신뢰도가 높은 확률 값이 다음번 확률 값 갱신에 사용되어, 검사 노드와 비트 노드 간의 확률 값의 신뢰도가 높아져서, 복호기의 성능이 좋아지게 된다. 도 5는 그룹 단위로 구분된 패리티 검사 행렬의 예를 나타내는 도면이다. 도시된 행렬은 상기 shuffled decoding 방법을 설명하기 위한 기본 행렬의 일례로서, 도시된 숫자 중에서 -1은 영 행렬을 나타내고 0 이상의 정수는 상술한 쉬프트 수(shift number)를 나타낸다. When the probability value is updated by performing an operation on one group and the operation for updating the probability value is performed on the next group, the next group is used by using the probability value calculated in the one group. By updating the probability value of, the more reliable probability value is used for the decoding process, that is, the probability value update. That is, in the process of updating the probability value from the check node to the bit node, instead of uniformly using the previously updated probability value, it is divided and updated for each group. As a result, when this probability value update is repeated, a more reliable probability value is used for the next probability value update, thereby increasing the reliability of the probability value between the check node and the bit node, thereby improving the performance of the decoder. 5 is a diagram illustrating an example of a parity check matrix divided into groups. The illustrated matrix is an example of a basic matrix for explaining the shuffled decoding method. In the illustrated numbers, -1 represents a zero matrix and an integer of 0 or more represents the shift number described above.
shuffled decoding은 상술한 바와 같은 장점을 같는 반면, 실제 구현에 있어서 종래의 알고리즘을 사용한 LDPC 복호기에 비해 계산량이 많을 수 있다. 알고리즘 상으로는 상기 종래의 LDPC 복호 알고리즘에 따른 복호기와 상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기의 계산량은 동일하다. 그러나, 상기 종래의 LDPC 복호기의 경우 계산량을 감소시킬 수 있는 형태로 알고리즘을 적용시킬 수 있는 반면, 상기 shuffled shuffled decoding을 사용하는 복호기는 그 특성상 계산량을 감소시킬 수 있는 형태로 알고리즘을 적용할 수 없어 계산량이 상대적으로 많아질 수 있다. LDPC 부호를 복호하는 알고리즘 중의 하나인 standard BP(Belief Propagation) 알고리즘은 다음과 같다. While shuffled decoding has the same advantages as described above, in actual implementation, the amount of computation may be larger than that of an LDPC decoder using a conventional algorithm. In terms of the algorithm, the calculation amount of the decoder according to the conventional LDPC decoding algorithm and the decoder using the shuffled decoding are the same. However, in the case of the conventional LDPC decoder, the algorithm can be applied in a form that can reduce the amount of computation, whereas the decoder using the shuffled shuffled decoding cannot apply the algorithm in a form that can reduce the amount of computation due to its characteristics. The amount of calculation can be relatively high. The standard BP (Belief Propagation) algorithm, which is one of the algorithms for decoding an LDPC code, is as follows.
상기 알고리즘은 반복 복호를 위한 변수 설정을 위한 초기화(initialization) 단계와, 검사 노드 갱신 단계(Horizontal Step)와 비트 노드 갱신 단계(Vertical Step)를 포함하는 확률 값 갱신 단계(Step 1)와, 상기 갱신된 확률 값을 기초로 경 판정을 수행하는 단계(Step 2)와, 상기 판정된 값을 출력하는 단계(Step 3)로 이루어진다. 상기 알고리즘에서 사용되는 수식은 다음과 같다. The algorithm may include an initialization step for setting a variable for iterative decoding, a probability value update step (Step 1) including a check node update step (Horizontal Step) and a bit node update step (Vertical Step), and the update. And performing a hard decision based on the determined probability value (Step 2), and outputting the determined value (Step 3). The equation used in the algorithm is as follows.
H : 패리티 검사 행렬(Parity check matrix)H: Parity check matrix
M(n) = {m | Hmn=1} : n 번째 비트 노드(variable node)에 연결된 검사 노드(check node)의 집합M (n) = {m | H mn = 1}: The set of check nodes connected to the nth bit node.
N(m) = {n | Hmn=1} : m 번째 검사 노드에 연결된 비트 노드의 집합 N (m) = {n | H mn = 1}: set of bit nodes connected to the m th check node
: i번째 반복(iteration)에서 n번째 비트 노드에서 m번째 검사 노드로 연결된 LLR(Log Likelihood Ratio) 값 : Log Likelihood Ratio (LLR) value connected from the nth bit node to the mth check node in the i iteration
: i번째 반복에서 n번째 비트 노드의 사후 LLR 값 (a posterior LLR value) : posterior LLR value of the nth bit node in the i iteration
: i번째 반복에서 m번째 검사 노드에서 n번째 비트 노드로 갱신되는 LLR 값 : LLR value updated from the mth check node to the nth bit node in the i iteration
: i번째 반복에서 m번째 검사 노드에서 n번째 비트 노드로 갱신되는 LLR 값을 계산하기 위한 중간변수(dummy variable) : Dummy variable for calculating the LLR value updated from the m th check node to the n th bit node in the i iteration
m : 상기 패리티 검사 행렬의 검사 노드의 인덱스(check node Index of Parity check matrix), 즉 m은 행(row)의 번호를 나타냄m: check node Index of parity check matrix of the parity check matrix, i.e., m denotes a row number
n : 상기 패리티 검사 행렬의 비트 노드의 인덱스(variable node Index of Parity check matrix), 즉 j는 열(column)의 번호를 나타냄n is a variable node index of parity check matrix, that is, j is a column number of the parity check matrix.
위와 같은 LDPC 복호 알고리즘을 통해 수신 신호를 복호화하는 경우, 확률 값 갱신 단계(Step 1)의 검사 노드 갱신 단계(Horizontal Step)에서 을 구하기 위해서는, In case of decoding the received signal through the LDPC decoding algorithm as described above, in the test node update step (Horizontal Step) of the probability value update step (Step 1) To save
와 같은 연산을 구해야 한다. 실제 복호기를 구현함에 있어, 상기 항은 검사 노드 갱신이 수행될 때마다 매번 계산되는 것은 아니며, 미리 계산해둔 값을 사용하여 계산량을 감소시킨다. 상기 항 같은 경우에는 확률 값 갱신을 위한 다른 연산에 비해 상대적으로 계산량이 많은 곱하기 연산과 지수 연산이 포함되어 있으므로, 상기와 같은 항을 미리 계산해둔 값을 이용하여 처리하면 계산량을 상당히 감소시킬 수 있다. You should get an operation like In implementing the actual decoder, The term is not calculated every time the check node update is performed, and the calculated amount is reduced by using a precalculated value. remind In the case of a term, a multiplication operation and an exponential operation, which have a relatively large amount of calculation compared to other operations for updating a probability value, are included. Processing the terms using precomputed terms can significantly reduce the computation.
상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기 역시, 상술한 바와 같은 방법을 사용하여 계산량을 감소시킬 수 있지만, 상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기의 고유한 특징에 의하여 계산량이 상기 패리티 검사 행렬을 구분하는 그룹(group) 수에 비례하여 증가 될 수 있다. 상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기의 복호 복잡도(), 즉 계산의 복잡도를 표현하면 다음과 같다.The decoder using the shuffled decoding may also reduce the amount of calculation using the method described above, but the group of the calculation divides the parity check matrix by a unique feature of the decoder using the shuffled decoding. Can be increased in proportion to the number. Decoding complexity of the decoder using the shuffled decoding In other words, the complexity of the calculation is as follows.
XBP <= XSD <= g XBP X BP <= X SD <= g X BP
즉, 상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기의 복호 복잡도()는 종래의 복호 방법의 복호 복잡도()에 비해 더 복잡하게 되며, 최악의 경우에는 상기 그룹(group)의 개수()에 선형적으로 비례하여 증가하는 문제가 발생할 수 있다.That is, the decoding complexity of the decoder using the shuffled decoding ( ) Is the decoding complexity of the conventional decoding method ( More complex than, and in the worst case, the number of groups ( May increase linearly in proportion to
본 발명의 일 실시예는 상기 복호 복잡도를 감소시키는 패리티 검사 행렬의 설계 방법을 제시한다. 상기 shuffled decoding 방식은, 검사 노드 갱신(check node update)을 수행함에 있어서 신뢰성 있는 복호 메시지 값을 우선적으로 반복 복호하기 때문에 복호의 정확도는 우수하였으나, 연산의 복잡도 측면에서 복잡도가 증가하는 문제가 있었다. 본 발명의 일 실시예는, 이러한 연산의 복잡도를 감소시키는 패리티 검사 행렬과 상기 패리티 검사 행렬을 이용한 복호화 방법을 제공한다. An embodiment of the present invention provides a method of designing a parity check matrix that reduces the decoding complexity. In the shuffled decoding method, the decoding accuracy is excellent because it repeatedly decodes a reliable decoding message value in performing a check node update, but there is a problem that the complexity increases in terms of computational complexity. An embodiment of the present invention provides a parity check matrix that reduces the complexity of such an operation and a decoding method using the parity check matrix.
이하 도 6과 도 7을 참고하여, 일반적인 패리티 검사 행렬을 이용하여 shuffled decoding을 수행하는 경우와 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하여 shuffled decoding을 수행하는 경우를 비교하여 설명한다.6 and 7, a case of performing shuffled decoding using a general parity check matrix and a case of performing shuffled decoding using a parity check matrix according to an embodiment of the present invention will be described.
도 6은 일반적인 패리티 검사 행렬을 상기 기본 행렬을 이용하여 나타낸 일례이다. 도시된 숫자 중에서 -1은 영 행렬을 나타내고, 0 이상의 정수는 쉬프트 수(shift number)를 나타내며, 상기 기본 행렬의 각 열(column)은 0에서 23까지의 인덱스에 의하여 구분된다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 패리티 검사 행렬을 상기 기본 행렬을 이용하여 나타낸 일례이다. 도시된 숫자 중에서 -1은 영 행렬을 나타내고, 0 이상의 정수는 쉬프트 수(shift number)를 나타낸다. 도 7의 경우, 도시된 패리티 검사 행렬을 4 개의 그룹(group)으로 구분하는바, 본 실시예에 따른 복호기는 상기 4 개의 그룹 단위로 수신 신호를 순차적으로 반복 복호화된다. 도 7에서 음영으로 표시된 부분은 0 이상의 정수로 표시되는바 적어도 1 이상의 무게(행 또는 열의 무게)를 갖는 퍼뮤테이션 행렬을 나타내며, 음영이 없는 부분은 -1로서 영 행렬을 나타낸다. 따라서 음영이 없는 부분은 무게가 존재하지 않는 영역을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예는 도 7과 같은 형태로 패리티 검사 행렬을 사용하여 일반적인 shuffled decoding 방식에 상응하는 성능을 유지하면서도 계산량을 최소화하는 LDPC 복호화 방법을 제공한다. 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화를 수행하는 경우, 음영이 없는 부분의 개수가 도 6의 패리티 검사 행렬에 비해 크게 증가하여 계산의 복잡도가 감소한다. 6 shows an example of a general parity check matrix using the base matrix. Among the illustrated numbers, -1 represents a zero matrix, an integer of 0 or more represents a shift number, and each column of the basic matrix is distinguished by an index from 0 to 23. 7 illustrates an example of a parity check matrix provided according to an embodiment of the present invention using the base matrix. Among the illustrated numbers, -1 represents a zero matrix, and an integer of 0 or more represents a shift number. In FIG. 7, the parity check matrix illustrated is divided into four groups. The decoder according to the present embodiment sequentially and repeatedly decodes a received signal in units of the four groups. In FIG. 7, the shaded portion represents a permutation matrix having an integer of 0 or more and having at least one weight (weight of a row or column), and the shaded portion represents a zero matrix as -1. Thus, the unshaded part represents the area where no weight exists. An embodiment of the present invention provides an LDPC decoding method using a parity check matrix in the form as shown in FIG. 7 while minimizing computation while maintaining performance corresponding to a general shuffled decoding scheme. When decoding is performed using the parity check matrix of FIG. 7, the number of unshaded portions is greatly increased compared to the parity check matrix of FIG. 6, thereby reducing the complexity of the calculation.
상술한 바와 같이 Shuffled 복호기를 실제로 구현하는 경우, 상기 항과 같이 복잡한 계산을 요하는 계산식은 검사 노드 갱신이 수행될 때마다 매번 계산되는 것은 아니며, 미리 계산해둔 값을 사용하는 알고리즘을 사용한다. Shuffled 복호기가 상기와 같은 계산량을 감소시키는 알고리즘을 사용하는 경우에, 도 6에 도시된 일반적인 패리티 검사 행렬을 사용하여 수신 신호를 복호화하면 계산량이 증가한다. 가령 도 6의 패리티 검사 행렬을 4개의 그룹으로 구분하는 경우, 4 개의 그룹 내에 행(row) 방향으로 영 행렬만이 존재하는 부분이 거 의 존재하지 않는다. 따라서, 도 6의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신신호에 대한 확률 값을 갱신하는 경우 각 그룹에 대하여 검사 노드 갱신을 수행할 때마다, 상기 항을 새롭게 계산해야한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하면, 특정한 그룹 내에 행(row) 방향으로 영 행렬만이 존재하는 부분이 다수 존재하게 된다. 따라서, 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호에 대한 확률 값을 갱신하는 경우 행(row) 방향으로 영 행렬만이 존재하는 부분에 대해서는 무게(weight)가 존재하지 않으므로, 상기 항을 새롭게 계산할 필요가 없다. As described above, when the shuffled decoder is actually implemented, Expressions that require complex calculations, such as terms, are not calculated each time a check node update is performed, but use an algorithm that uses the values calculated beforehand. In the case where the shuffled decoder uses an algorithm that reduces the amount of computation described above, the amount of computation increases when the received signal is decoded using the general parity check matrix shown in FIG. For example, when the parity check matrix of FIG. 6 is divided into four groups, almost no zero matrix exists in the row direction within the four groups. Therefore, when updating the probability value for the received signal using the parity check matrix of FIG. 6, each time the check node is updated for each group, The term must be newly calculated. However, when the received signal is decoded using the parity check matrix of FIG. 7 according to an embodiment of the present invention, there are many parts in which only a zero matrix exists in a row direction within a specific group. Therefore, when the probability value for the received signal is updated using the parity check matrix of FIG. 7, since there is no weight for the portion where only the zero matrix exists in the row direction, There is no need to recalculate the term.
도 7의 패리티 검사 행렬은, 행(row) 방향으로 일정한 개수만큼 영 행렬을 포함한다. 또한, 상기 행 방향으로 형성되는 영 행렬의 개수는, 상기 shuffled decoding을 위해 구분되는 그룹의 크기에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 7의 패리티 검사행렬은 동일한 크기의 4개의 그룹으로 구분되는바, 하나의 그룹은 6 만큼의 크기(다만, 도 7의 기본 행렬을 이루는 각각의 퍼뮤테이션 행렬의 크기에 따라 크기가 가변적이다.)를 갖는 행(row)으로 이루어진다. 따라서, 상기 행 방향으로 연속하여 형성되는 영 행렬의 개수는 6인 것이 바람직하다. The parity check matrix of FIG. 7 includes a zero matrix by a certain number in the row direction. In addition, the number of zero matrices formed in the row direction is preferably determined according to the size of groups divided for shuffled decoding. For example, the parity check matrix of FIG. 7 is divided into four groups of the same size, with one group having a size of six (but according to the size of each permutation matrix forming the basic matrix of FIG. 7). Is variable). Therefore, it is preferable that the number of zero matrices continuously formed in the row direction is six.
도 7과 같은 패리티 검사 행렬은 다양한 방법에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 복호기 내부 또는 외부에 구비된 저장 장치에 도 7과 같은 형태로 저장된 정보를 통해 본 실시예와 같은 패리티 검사 행렬을 생성하거나, 도 6의 일반적인 패 리티 검사 행렬을 이용하여 본 실시예와 같은 패리티 검사 행렬을 생성할 수 있다. 이하, 일반적인 패리티 검사 행렬을 이용하여 본 실시예의 패리티 검사 행렬을 생성하는 방법의 일례를 설명한다. 도 6의 패리티 검사 행렬의 열(column)의 인덱스를 0 -> 2 -> 4 -> 6 -> 8 -> 10 -> 1 -> 3 -> 5 -> 7 -> 9 -> 11 -> 12 -> 13 -> 14 -> 15 -> 16 -> 17 -> 18 -> 19 -> 20 -> 21 -> 22 -> 23의 순서로 조정하면 도 7의 패리티 검사 행렬을 얻을 수 있다. 따라서, 도 6의 패리티 검사 행렬을 이용하는 부호기에 생성된 신호를, 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하는 복호기를 이용하여 수신하는 것이 가능하다. 다만, 도 6을 이용하여 LDPC 부호화를 수행하는 경우에 생성되는 코드워드는, 도 7을 이용하여 생성되는 코드워드와 상이하다. 따라서, 도 6의 패리티 검사 행렬을 이용하는 부호기에 생성된 신호를 복호화하기 위해서는, 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하는 복호기를 이용하여 상기 신호를 복호화하되, 복호화된 결과를 상기 열(column)의 순서가 조정된 규칙에 따라 재조정하여야 한다.The parity check matrix as shown in FIG. 7 may be generated by various methods. For example, the parity check matrix as in the present embodiment is generated by using information stored in a storage device provided inside or outside the decoder in the form shown in FIG. 7 or by using the general parity check matrix of FIG. 6. A parity check matrix can be generated. An example of a method of generating the parity check matrix of this embodiment will be described below using a general parity check matrix. The index of the column of the parity check matrix of FIG. 6 is 0-> 2-> 4-> 6-> 8-> 10-> 1-> 3-> 5-> 7-> 9-> 11-> 12-> 13-> 14-> 15-> 16-> 17-> 18-> 19-> 20-> 21-> 22-> 23 in order to obtain the parity check matrix of FIG. Therefore, it is possible to receive the signal generated by the encoder using the parity check matrix of FIG. 6 using a decoder using the parity check matrix of FIG. However, a codeword generated when performing LDPC encoding using FIG. 6 is different from a codeword generated using FIG. 7. Accordingly, in order to decode a signal generated by an encoder using the parity check matrix of FIG. 6, the signal is decoded using a decoder using the parity check matrix of FIG. 7. It should be readjusted according to the adjusted rules.
도 8 내지 도 11은 일반적인 패리티 검사 행렬와 본 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하는 경우 계산의 복잡도의 차이를 설명하기 위한 도면이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬의 계산의 복잡도를 설명한다. 8 to 11 are diagrams for explaining a difference in computational complexity when decoding a received signal using a general parity check matrix and the parity check matrix according to the present embodiment. Hereinafter, the complexity of calculating the parity check matrix according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 8은 일반적인 패리티 검사 행렬을 4 개의 그룹으로 구분한 도면이다. 도 8은 상기 기본 행렬을 이용하여 일반적인 패리티 검사 행렬을 나타낸 일례이다. 도 8에서 음영으로 표시된 부분은, 4 개로 구분된 각각의 그룹 내에서 행(row) 방향으 로 무게(weight)가 존재하는 성분이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 나타내는 것이고, 음영이 없는 부분은, 행(row) 방향으로 무게가 존재하지 않는 성분 즉, 영 행렬만으로 이루어지는 부분을 나타내는 것이다. 도 8의 패리티 검사 행렬을, 6개의 행 성분을 갖는 4 개의 그룹(group)으로 구분하는 경우, 각 그룹 내에서 행렬의 성분이 행 방향으로 모두 영 행렬인 부분은 1개 존재한다. 만약, 6개의 성분을 갖는 하나의 행을 하나의 세트(set)라 칭하는 경우, 상기 1 개의 그룹은 모두 8개의 세트로 이루어지며, 전체 패리티 검사 행렬은 32개의 세트로 이루어진다. 상술한 바와 같이, shuffled decoding은 그룹 단위로 검사 노드 갱신을 수행하므로, 도 8의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하는 경우에는, 전체 32개의 세트 중에서 31개의 세트에 대하여 상기 항과 같은 복잡한 수학 연산이 요구된다. 8 is a diagram illustrating a general parity check matrix divided into four groups. 8 shows an example of a general parity check matrix using the base matrix. In FIG. 8, the shaded portion indicates that at least one component having weight in the row direction exists in each of the four groups, and the shaded portion is a row. It refers to a component having no weight in the (row) direction, that is, a portion consisting of only zero matrices. When the parity check matrix of FIG. 8 is divided into four groups having six row components, there is one portion in each group whose components of the matrix are all zero matrices in the row direction. If one row having six components is referred to as one set, the one group consists of eight sets, and the entire parity check matrix consists of 32 sets. As described above, since shuffled decoding performs check node updating in units of groups, when decoding a received signal using the parity check matrix of FIG. Complex mathematical operations such as terms are required.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 4 개의 그룹으로 구분한 도면이다. 도 9에서 음영으로 표시된 부분은, 4 개로 구분된 각각의 그룹 내에서 행(row) 방향으로 무게(weight)가 존재하는 성분이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 나타내는 것이고, 음영이 없는 부분은, 행(row) 방향으로 무게가 존재하지 않는 성분 즉, 영 행렬만으로 이루어지는 부분을 나타내는 것이다. 도 9의 패리티 검사 행렬을, 6개의 행 성분을 갖는 4 개의 그룹(group)으로 구분하는 경우, 각 그룹 내에서 행렬의 성분이 행 방향으로 모두 영 행렬인 부분은 7개 존재한다. 따라서, 도 9의 패리티 검사 행렬을 이용하는 경우, 전체 32개의 세트 중에서 25개의 세트에 대해서만 상기 항과 같은 복잡한 수학 연산을 수행한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하는 것이 도 8의 일반적인 패리티 검사 행렬을 이용하는 경우에 비하여 유리하다. 9 is a diagram illustrating a parity check matrix divided into four groups according to an embodiment of the present invention. In FIG. 9, the shaded portion indicates that at least one component having weight in the row direction exists in each of the four divided groups. It represents the component which does not have weight in the direction of row), that is, the portion which consists only of a zero matrix. In the case of dividing the parity check matrix of FIG. 9 into four groups having six row components, there are seven portions in each group whose components are all zero matrices in the row direction. Therefore, when the parity check matrix of FIG. 9 is used, only 25 sets of the 32 sets are used. Perform complex mathematical operations such as terms. Therefore, it is advantageous to use the parity check matrix according to an embodiment of the present invention as compared to the case of using the general parity check matrix of FIG. 8.
도 10은 일반적인 패리티 검사 행렬을 6 개의 그룹으로 구분한 도면이다. 도 10에서 음영으로 표시된 부분은, 6 개로 구분된 각각의 그룹 내에서 행(row) 방향으로 무게(weight)가 존재하는 성분이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 나타내는 것이고, 음영이 없는 부분은, 행(row) 방향으로 무게가 존재하지 않는 성분 즉, 영 행렬만으로 이루어지는 부분을 나타내는 것이다. 도 8의 패리티 검사 행렬을, 4개의 행 성분을 갖는 6 개의 그룹(group)으로 구분하는 경우, 각 그룹 내에서 행렬의 성분이 행 방향으로 모두 영 행렬인 부분은 5개 존재한다. 만약, 4개의 성분을 갖는 하나의 행을 하나의 세트(set)라 칭하는 경우, 상기 1 개의 그룹은 모두 8개의 세트로 이루어지며, 전체 패리티 검사 행렬은 48개의 세트로 이루어진다. 상술한 바와 같이, shuffled decoding은 그룹 단위로 검사 노드 갱신을 수행하므로, 도 10의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하는 경우에는, 전체 48개의 세트 중에서 43개의 세트에 대하여 상기 항과 같은 복잡한 수학 연산이 요구된다. 10 is a diagram illustrating a general parity check matrix divided into six groups. In FIG. 10, the shaded portion indicates that at least one component having weight in the row direction exists in each of the six groups, and the shaded portion is represented by a row ( It represents the component which does not have weight in the direction of row), that is, the portion which consists only of a zero matrix. When the parity check matrix of FIG. 8 is divided into six groups having four row components, there are five portions in each group in which the components of the matrix are all zero matrices in the row direction. If one row having four components is referred to as one set, the one group consists of eight sets, and the entire parity check matrix consists of 48 sets. As described above, since shuffled decoding performs check node updating in units of groups, when decoding a received signal using the parity check matrix of FIG. 10, 43 sets of the 48 sets are used. Complex mathematical operations such as terms are required.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 6 개의 그룹으로 구분한 도면이다. 도 11에서 음영으로 표시된 부분은, 6 개로 구분된 각각의 그룹 내에서 행(row) 방향으로 무게(weight)가 존재하는 성분이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 나타내는 것이고, 음영이 없는 부분은, 행(row) 방향으로 무게가 존재하지 않는 성분 즉, 영 행렬만으로 이루어지는 부분을 나타내는 것이다. 도 11의 패리티 검사 행렬을, 4개의 행 성분을 갖는 6 개의 그룹(group)으로 구분하는 경우, 각 그룹 내에서 행렬의 성분이 행 방향으로 모두 영 행렬인 부분은 21개 존재한다. 따라서, 도 11의 패리티 검사 행렬을 이용하는 경우, 전체 48개의 세트 중에서 27개의 세트에 대해서만 상기 항과 같은 복잡한 수학 연산을 수행한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하는 것이 도 10의 일반적인 패리티 검사 행렬을 이용하는 경우에 비하여 유리하다. 11 is a diagram illustrating a parity check matrix divided into six groups according to an embodiment of the present invention. In FIG. 11, the shaded portion indicates that at least one component having weight in the row direction exists in each of the six groups. It represents the component which does not have weight in the direction of row), that is, the portion which consists only of a zero matrix. When the parity check matrix of FIG. 11 is divided into six groups having four row components, there are 21 portions in each group whose components are all zero matrices in the row direction. Therefore, when the parity check matrix of FIG. 11 is used, only 27 sets of the 48 sets are used. Perform complex mathematical operations such as terms. Therefore, using the parity check matrix according to an embodiment of the present invention is advantageous compared to the case of using the general parity check matrix of FIG. 10.
이하, 본 발명에서 제안한 다양한 기본 행렬들을 이용하여 LDPC 복호화 작업을 수행하는 LDPC 복호기를 설명한다. 도 12는 본 발명에 따른 LDPC 복호기의 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 상기 LDPC 복호기(1000)는 CNU(Check Node Update Unit) 블록(1100)과 제어 블록(1200)과 VNU(Variable Node Update Unit) 블록(1300)과 메모리 블록(1400)을 포함하여 이루어진다. 상기 CNU(Check Node Update Unit) 블록(1100)은 검사 노드의 확률 값 갱신(check node update)을 수행하며, 적어도 하나 이상의 CNU(Check Node Update Unit)(1110)를 구비한다. 상기 CNU(1110)는 상기 검사 노드의 확률 값 갱신을 수행하는 연산 유닛(processing unit)이다. 상기 제어 블록(1200)은, 상기 복호기(1000)의 각 유닛에 대한 동작을 제어하는 제어 유닛(1210)과, 패리티 검사 행렬의 구조에 따라 상기 CNU 블록(1100)과 상기 메모리 블록(1400)을 제어하는 CNU 라우팅 네트워크(1220)와, 상기 VNU 블록(1100)과 상기 메모리 블록(1400)을 제어하는 VNU 라우팅 네트워크(1230)와, 패리티 검사행렬의 구조에 관한 정보 등을 저장하는 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)와, 갱신된 확률 값을 이용하여 복호 값을 결정하고 결정된 복호 값을 검사하는 경판정부(Hard decision unit)(1250)를 포함한다. 상기 VNU(Variable Node Update Unit) 블록(1100)은 비트 노드의 확률 값 갱신(variable node update)을 수행하며, 적어도 하나 이상의 VNU(Variable Node Update Unit)(1310)를 구비한다. 상기 VNU(1310)는 상기 검사 노드의 확률 값 갱신을 수행하는 연산 유닛(processing unit)이다. 상기 제어블록(1200)에 의해 제어되는 CNU(1110)와 VNU(1310)는 상기 H 행렬의 0이 아닌 성분에 대하여 확률 값을 계산하여 갱신하는바, 상기 계산된 확률 값은 상기 메모리 부(1400)에 저장된다. 상기 메모리 부(1400)는, 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신을 위해 계산된 확률 값을 저장하는 R-메모리(1410)와, 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신을 위해 계산된 확률 값(예를 들어, 무선 채널로부터 수신되는 Log Likelihood Ratio 값)을 저장하는 수신 LLR 메모리(Received LLR memory)(1420) 및 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신을 위한 계산된 확률 값을 저장하는 Q-메모리(1430)를 포함한다. Hereinafter, an LDPC decoder for performing an LDPC decoding operation using various basic matrices proposed by the present invention will be described. 12 is a block diagram illustrating an embodiment of an LDPC decoder according to the present invention. The
상기 각각의 유닛을 설명하면 다음과 같다. 상기 수신 LLR 메모리(Received LLR memory)(1420)는 복호해야 하는 수신 신호에 대한 확률 값, 예를 들어 수신 신호의 코드워드(codeword)에 대한 LLR 값을 저장할 수 있는 메모리이다. 또한, 상기 R-메모리(1410)는 특정한 검사 노드에서의 확률 값 갱신(check node update)의 결과를 저장하며, 상기 Q-메모리(1430)는 특정한 비트 노드에서의 확률 값 갱신(variable node update)의 결과를 저장한다. 상기 제어유닛(1210)은 각 유닛의 동작 순서 및 각 유닛의 동작 타이밍을 제어하며, 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)는 상기 패리티 검사 행렬의 무게(weight)의 위치 등에 관한 정보를 저장한다. 또한, 상기 CNU 라우팅 네트워크(1220)는, 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)로부터 상기 패리티 검사 행렬에 관한 정보를 획득하여, 상기 CNU(1110)와 상기 메모리부(1400)의 메모리들을 적절히 연결한다. 또한, 상기 VNU 라우팅 네트워크(1230)는, 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)로부터 상기 패리티 검사 행렬에 관한 정보를 획득하여, 상기 VNU(1310)와 상기 메모리부(1400)의 메모리들을 적절히 연결한다. 상기 경판정부(1250)는, 상기 Q-메모리(1430)를 이용하여 복호 값을 결정하고, 상기 결정된 복호 값(c')을 검사하는 유닛으로, 상기 복호 값(c')이 의 검사식을 만족하는 경우 상기 복호 값(c')을 참값으로 출력하고, 만약 상기 검사식을 만족하지 못하는 경우 일정한 최대 반복 복호 횟수 이내에서 복호를 반복한다. Each of the units described above is as follows. The received
도 12의 복호기(1000)는 별도의 메모리(미도시) 또는 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)에 저장된 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하거나, 기본 행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 통해 생성된 패리티 검사 행렬 을 이용하여 수신 신호를 복호화할 수 있다. 상기 기본 행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 통 해 패리티 검사 행렬을 생성하는 경우, 상기 복호기(1000)는 상기 기본행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 저장하는 저장부(미도시)와 상기 기본행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 이용하여 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 패리티 검사 행렬 생성부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 도 12의 복호기(1000)는 패리티 검사 행렬의 행 또는 열의 순서를 조정하여, 새로운 패리티 검사 행렬을 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 복호기(1000)는 패리티 검사 행렬의 행 또는 열의 순서를 조정하는 패리티 검사 행렬 조정부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. The
도 13은 본 발명의 일 실시예를 적용한 성능 향상을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 LDPC 복호 알고리즘을 사용하는 경우에 비하여 6개의 그룹 단위로 패리티 검사 행렬을 구분하여 복호화를 수행하는 shuffled decoding 방법을 사용하는 경우에 더 우수한 성능 보임을 알 수 있다. 또한, shuffled decoding을 수행함에 있어서 행 방향으로 영 행렬이 포함되는 세트를 증가시켜 복호화를 수행하는 경우에도, 종래의 LDPC 복호 알고리즘을 사용하는 경우에 비하여 성능이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 행 방향으로 영 행렬이 포함되는 세트를 증가시켜 복호화를 수행하는 경우의 성능과, 영 행렬의 위치를 조정하지 않고 shuffled decoding 방법을 사용하는 경우의 성능 간에는 별다른 차이가 존재하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 사용하여 복호화를 수행하는 경우에는 계산의 복잡도를 감소시키면서도 우수한 성능을 그대로 유지할 수 있다.13 is a diagram illustrating performance improvement to which one embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, it can be seen that the performance is better when the shuffled decoding method of performing the decoding by dividing the parity check matrix into six groups as compared with the conventional LDPC decoding algorithm. In addition, even in the case of performing decoding by increasing the set including the zero matrix in the row direction in performing shuffled decoding, it can be seen that the performance is improved as compared with the conventional LDPC decoding algorithm. In addition, according to an embodiment of the present invention, there is a difference between performance when decoding is performed by increasing a set including zero matrixes in a row direction and performance when using a shuffled decoding method without adjusting the position of the zero matrix. It can be seen that no difference exists. Therefore, when decoding is performed using the parity check matrix according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the complexity of calculation and maintain excellent performance.
도 14는 본 발명의 일 실시예를 적용한 성능 향상을 나타내는 또 다른 도면 이다. 도면에서 shuffled_group은 상기 패리티 검사 행렬을 구분하는 그룹의 개수를 나타내고, 반복 회수는 LDPC 복호를 위한 반복(iteration)의 회수를 나타낸다. 도시된 결과는 코드율(code rate)가 2/3인 경우의 결과를 나타내는 것이다. 본 실시예에 따르는 패리티 검사 행렬을 이용하여 shuffled decoding을 수행하는 경우, 도시된 바와 같이 shuffled_group의 개수를 증가시킴에 따라 성능을 개선할 수 있다.14 is yet another view illustrating a performance improvement to which an embodiment of the present invention is applied. In the figure, shuffled_group represents the number of groups for dividing the parity check matrix, and the number of repetitions represents the number of iterations for LDPC decoding. The results shown represent results when the code rate is 2/3. When shuffled decoding is performed using the parity check matrix according to the present embodiment, performance may be improved by increasing the number of shuffled_groups as shown.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
본 발명에 따른 LDPC 코드를 이용한 복호화 방법의 효과는 다음과 같다.Effects of the decoding method using the LDPC code according to the present invention are as follows.
첫째, 기본의 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬에 비하여 복호 복잡도를 최대 40% 이상 감소시킬 수 있다. First, decoding complexity can be reduced by at least 40% compared to the parity check matrix of the basic LDPC code.
둘째, 기존의 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬에 비하여 낮은 복잡도를 보이면서도 성능을 그래도 유지할 수 있다.Second, compared to the parity check matrix of the conventional LDPC code, the complexity can be maintained while maintaining low complexity.
Claims (15)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050130569A KR101147768B1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Apparatus and method for decoding using channel code |
EP06835465A EP1966897A4 (en) | 2005-12-27 | 2006-12-27 | Methods and apparatuses for decoding or encoding using channel code or ldpc |
PCT/KR2006/005763 WO2007075043A2 (en) | 2005-12-27 | 2006-12-27 | Methods and apparatuses for decoding or encoding using channel code or ldpc |
CN2006800498330A CN101595644B (en) | 2005-12-27 | 2006-12-27 | Apparatus and method for decoding using channel code |
US12/159,083 US8151161B2 (en) | 2005-12-27 | 2006-12-27 | Apparatus and method for decoding using channel code |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050130569A KR101147768B1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Apparatus and method for decoding using channel code |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070068675A KR20070068675A (en) | 2007-07-02 |
KR101147768B1 true KR101147768B1 (en) | 2012-05-25 |
Family
ID=38504550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050130569A KR101147768B1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Apparatus and method for decoding using channel code |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101147768B1 (en) |
CN (1) | CN101595644B (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100058260A (en) | 2008-11-24 | 2010-06-03 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for channel encoding and decoding in communication system using low-density parity-check codes |
KR101644656B1 (en) | 2009-11-02 | 2016-08-10 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for generating a parity check metrix in communication system using low-density parity-check codes and channel encoding and decoding using the same |
CN104220990B (en) * | 2012-03-28 | 2017-04-12 | 英特尔公司 | Method and system for decoding encoding data on information channel |
KR20180071917A (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for channel encoding/decoding in communication or broadcasting system |
CN110383727B (en) * | 2017-03-09 | 2022-01-11 | Lg电子株式会社 | Layered decoding method and device for LDPC code |
CN107565978B (en) * | 2017-08-30 | 2020-10-16 | 桂林电子科技大学 | BP decoding method based on Tanner graph edge scheduling strategy |
CN109067410B (en) * | 2018-09-04 | 2020-09-29 | 中国科学院计算技术研究所 | Method for determining BP decoding iteration update function and decoding method |
CN115118287A (en) * | 2021-03-18 | 2022-09-27 | 华为技术有限公司 | Method, device and system for coding and decoding |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040033554A (en) * | 2002-10-15 | 2004-04-28 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for error correction coding |
KR20050065267A (en) * | 2003-12-24 | 2005-06-29 | 한국전자통신연구원 | The method for ldpc code coding adn decoding, and the method for forming parity check matrix for ldpc codes |
-
2005
- 2005-12-27 KR KR1020050130569A patent/KR101147768B1/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-12-27 CN CN2006800498330A patent/CN101595644B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040033554A (en) * | 2002-10-15 | 2004-04-28 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for error correction coding |
KR20050065267A (en) * | 2003-12-24 | 2005-06-29 | 한국전자통신연구원 | The method for ldpc code coding adn decoding, and the method for forming parity check matrix for ldpc codes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101595644B (en) | 2013-05-01 |
CN101595644A (en) | 2009-12-02 |
KR20070068675A (en) | 2007-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1829223B1 (en) | Parallel, layered decoding for Low-Density Parity-Check (LDPC) codes | |
US8347170B2 (en) | Method and apparatus for performing decoding using LDPC code | |
US7395494B2 (en) | Apparatus for encoding and decoding of low-density parity-check codes, and method thereof | |
KR100641052B1 (en) | LDPC encoder and decoder, and method for LDPC encoding and decoding | |
KR100594818B1 (en) | A Decoding Apparatus of Low-Density Parity-Check Codes Using Sequential Decoding, and a method thereof | |
US8151161B2 (en) | Apparatus and method for decoding using channel code | |
US6948109B2 (en) | Low-density parity check forward error correction | |
KR101147768B1 (en) | Apparatus and method for decoding using channel code | |
US8108760B2 (en) | Decoding of linear codes with parity check matrix | |
KR20050044963A (en) | Method for constructing qc-dlpc codes using q'th power residue | |
US7493548B2 (en) | Method and apparatus for encoding and decoding data | |
KR102303379B1 (en) | Design method and apparatus for quasi-cyclic low-density parity check | |
KR101216075B1 (en) | Apparatus and method for decoding using channel code | |
CN101373976A (en) | Method and equipment for generating LDPC check matrix | |
KR100918741B1 (en) | Apparatus and method for channel coding in mobile communication system | |
JP5789014B2 (en) | Encoding method, encoder, decoder | |
KR20080084532A (en) | Method of encoding and decoding data using ldpc code | |
KR20110114204A (en) | Ldpc encoding method and ldpc encoder | |
KR100698192B1 (en) | Method for decoding of LDPC codes | |
KR101267756B1 (en) | Method for encoding and decoding rate-compatible irregular repeat multiple-state accumulate codes and apparatuses using the same | |
US11031954B1 (en) | Data decoding method using LDPC code as error correction code and data transmitting method thereof | |
KR100800775B1 (en) | A Channel coding method and apparatus in mobile communication system | |
KR101267654B1 (en) | Method for encoding and decoding irregular repeat multiple-state accumulate codes supportig variable length codeword and apparatuses using the same | |
KR101354731B1 (en) | Apparatus and method for encoding/decoding a concatenated low density generator matrix code in a communication system | |
KR101208505B1 (en) | Method of decoding using LDPC code and apparatus thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150424 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160422 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |