KR101216075B1 - Apparatus and method for decoding using channel code - Google Patents

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KR101216075B1
KR101216075B1 KR1020050101898A KR20050101898A KR101216075B1 KR 101216075 B1 KR101216075 B1 KR 101216075B1 KR 1020050101898 A KR1020050101898 A KR 1020050101898A KR 20050101898 A KR20050101898 A KR 20050101898A KR 101216075 B1 KR101216075 B1 KR 101216075B1
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Abstract

본 발명은 부호화(encoding) 및 복호화(decoding) 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 메모리 용량을 많이 차지하지 않으면서도 성능을 향상시킬 수 있고, 구현시 하드웨어의 복잡도를 감소시키고 부호화 및 복호화의 성능을 향상시키는 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 an encoding and decoding method and apparatus for improving performance without occupying a large amount of memory, and for reducing hardware complexity in implementation and improving performance of encoding and decoding.

본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 방법은, 송신 측으로부터 부호화된 신호를 수신하는 단계; 및 상기 수신 신호를 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화하는 단계를 포함하되, 상기 패리티 검사 행렬은, 특정한 개수의 레이어(layer) 간에 각 레이어의 영이 아닌 성분이 열(column) 방향으로 서로 중첩하지 않는(non-overlapped) 레이어로 이루어지는 것을 특징을 갖는다. An encoding method according to an embodiment of the present invention includes: receiving an encoded signal from a transmitting side; And decoding the received signal using a parity check matrix, wherein the non-zero components of each layer do not overlap each other in a column direction between a specific number of layers ( It is characterized by consisting of a non-overlapped layer.

부호화, 복호화, 병렬 처리, 패리티 검사 행렬 Encoding, Decoding, Parallel Processing, Parity Check Matrix

Description

채널 코드를 이용한 복호화 및 복호화 장치{Apparatus and method for decoding using channel code}Apparatus and method for decoding using channel code}

도 1은 패리티 검사 행렬 H를 이분법 그래프(Bipartite graph)를 통해 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing 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 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 기본 행렬을 나타내는 도면이다.5A through 5F are diagrams showing basic matrices according to an embodiment of the present invention.

도 6은 코드 레이트가 3/4일 때의 기본 행렬의 크기를 줄여서(shortening) 형성한 코드 레이트 1/2인 경우의 기본 행렬을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a basic matrix when the code rate 1/2 is formed by shortening the size of the basic matrix when the code rate is 3/4.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 기본 행렬을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating another basic matrix according to an embodiment of the present invention.

도 8은 코드 레이트가 3/4인 경우의 상기 기본 행렬의 다른 실시예이다.8 is another embodiment of the base matrix when the code rate is 3/4.

도 9는 레이어(layer) 단위로 구분된 패리티 검사 행렬의 예를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a parity check matrix divided in units of layers.

도 10a는 병렬처리(parallel processing)의 개념을 나타내는 도면이다.10A is a diagram illustrating the concept of parallel processing.

도 10b는 병렬처리에 따른 메모리 접근 출동(memory access collision)의 개념을 나타내는 도면이다. 10B is a diagram illustrating the concept of memory access collision according to parallel processing.

도 11은 코드 레이트가 1/2인 경우의 기본 행렬의 또 다른 실시예이다.11 is another embodiment of a base matrix when the code rate is 1/2.

도 12는 코드 레이트가 1/2인 경우의 상기 기본 행렬의 또 다른 실시예이다.12 is another embodiment of the base matrix when the code rate is 1/2.

도 13a 내지 도 13d는 본 발명에 따라 병렬처리가 가능한 패리티 검사 행렬의 일례를 나타내는 도면이다. 13A to 13D are diagrams showing an example of a parity check matrix capable of parallel processing according to the present invention.

도 14는 코드 레이트가 2/3인 경우에 상기 기본 행렬의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다. FIG. 14 illustrates another embodiment of the base matrix when the code rate is 2/3. FIG.

도 15는 본 발명에서 제안된 기본 행렬의 행을 교환하여 얻어진 기본 행렬을 나타내는 도면이다.15 is a diagram illustrating a base matrix obtained by exchanging rows of the base matrix proposed in the present invention.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 LDPC 복호기의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.16 is a block diagram illustrating an embodiment of an LDPC decoder according to an embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 LDPC 복호기의 메모리 구조를 나타내는 도면이다. 17 is a diagram illustrating a memory structure of an LDPC decoder according to an embodiment of the present invention.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 LDPC 복호기의 하드웨어 간의 연결 형태를 나타내는 도면이다. 18 is a diagram illustrating a connection form between hardware of an LDPC decoder according to an embodiment of the present invention.

도 19a 내지 19h는 LDPC 복호화를 수행하는 경우, 초기화 과정에서 한 번의 반복 복호(one iteration)를 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.19A to 19H illustrate a process of performing one iteration during an initialization process when performing LDPC decoding.

도 20a 내지 20h는 병렬 처리를 적용한 LDPC 복호화를 수행하는 경우, 초기화 과정에서 한 번의 반복 복호(one iteration)를 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.20A to 20H illustrate a process of performing one iteration during an initialization process when performing LDPC decoding with parallel processing.

본 발명은 부호화(encoding) 및 복호화(decoding) 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 메모리 용량을 많이 차지하지 않으면서도 성능을 향상시킬 수 있고, 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, low density parity check (LDPC) code can be used to improve performance without taking up a large amount of memory, and to reduce hardware complexity in implementation and improve the performance of encoding and decoding. The present invention relates to an encoding and decoding method and an apparatus thereof.

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 불가능하였기 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 Gallager in 1962 as a linear block code with a low density, with most of the elements of the parity check matrix H being zero. Since the LDPC code is very complex, it has been forgotten because it was impossible to implement with the technology at the time of the suggestion, and since the LDPC code has been rediscovered in 1995 and proved to be very excellent in performance, studies on the LDPC code have been actively conducted recently. (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 코드의 패리티 검사 행렬은 1의 개수가 매우 적기 때문에 매우 큰 블록 크기에서도 반복 복호를 통하여 복호가 가능하여 블록 크기가 매우 커지면 터보 코드처럼 섀넌(Shannon)의 채널 용량 한계에 근접하는 성능을 보인다. 상기 패리티 검사 행렬에서 행(row) 또는 열(column)에 포함된 1의 개수를 무게(weight)라 한다.Since the parity check matrix of the LDPC code is very small, it can be decoded through iterative decoding even in a very large block size. When the block size becomes very large, the performance is close to Shannon's channel capacity limit like a turbo code. The number of 1's included in a row or a column in the parity check matrix is referred to as a weight.

LDPC 코드는 (n-k)×n 패리티 검사 행렬 Η에 의해 설명될 수 있다. 상기 패리티 검사 행렬 Η에 대응하는 생성 행렬(generator matrix) G는 다음의 수학식1에 의해 구할 수 있다.The LDPC code can be described by the (n-k) × n parity check matrix Η. The generator matrix 하는 corresponding to the parity check matrix ƒ can be obtained from Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

ΗㆍG = 0Η · G = 0

LDPC 코드를 이용한 부호화 및 복호화 방법에 있어서는 송신측에서 상기 패리티 검사 행렬 Η와 수학식 1의 관계에 있는 상기 생성 행렬 G를 이용하여 다음의 수학식 2에 의해 입력 데이터를 부호화 할 수 있다.In the encoding and decoding method using the LDPC code, the transmitting side can encode the input data according to Equation (2) using the parity check matrix H and the generating matrix G in the relation of Equation (1).

[수학식 2]&Quot; (2) "

c = Gㆍx (여기서, c는 코드워드(codework)이고, x는 정보 비트이다)c = G x (where c is a codeword and x is an information bit)

이하 종래 기술에 따라 상기 H 행렬을 이용하는 복호화 방법을 설명한다. Hereinafter, a decoding method using the H matrix according to the related art will be described.

수신 단의 디코더(decoder)는 송신단의 부호화(Encoding) 결과인 코드워드(c)에서 정보 비트(x)를 구해야 하는데, Hc=0인 성질을 이용하여 찾아낸다. 즉, 수신된 codeword를 c'이라 할 때, Hc'의 값을 계산하여 결과가 0 이면, c'의 앞의 k 개의 bit를 디코딩(decoding)된 정보 비트(information bit)로 결정한다. Hc'의 값이 0이 아닌 경우, 그래프(graph)를 통한 합 곱(sum-product) 알고리즘, 신뢰도 전파(belief propagation) 알고리즘 등을 사용하여, Hc'의 값이 0을 만족하는 c'를 찾아 x를 복구한다. 상기 검사식(Hc'=0는, 상기 정보 비트와 상기 G 행렬 간의 관계에 따라 c'HT=0로 바뀔 수 있는바, 상기 검사식은 상기 정보 비트와 상기 G 행렬 간의 관계에 따라 변할 수 있다.)The decoder of the receiving end finds the information bit (x) in the codeword (c), which is the encoding result of the transmitting end, using the property that Hc = 0. That is, when the received codeword is c ', the value of Hc' is calculated, and if the result is 0, the previous k bits of c 'are determined as decoded information bits. If the value of Hc 'is not 0, we find c' whose value of Hc 'is 0, using a sum-product algorithm, a belief propagation algorithm, etc. Restore x. The check equation Hc '= 0 may be changed to c'H T = 0 according to the relation between the information bit and the G matrix, and the check equation may be changed according to the relation between the information bit and the G matrix .)

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 showing a parity check matrix H through a bipartite graph. 1, the CNU represents a check node unit, and the VNU represents a variable node unit. The process of applying an algorithm on a dichotomous graph to decode can be roughly described in three steps.

1. 검사 노드(check node)에서 비트 노드(variable node)로의 확률값 갱신1. Updating a probability value from a check node to a variable node

2. 비트 노드에서 검사 노드로의 확률값 갱신2. Updating probability value from bit node to check node

3. 비트 노드의 확률을 통한 복호값 결정3. Determination of decoding value through bit node probability

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 the first process is performed, if the 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 a probability value received from the channel and a probability value updated through the first and second processes.

복호화 과정은 제1, 2의 과정을 거친 후 제3 과정에서 상기 결정된 복호 값(c')이 검사식 Hc'=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. When the decoding value c 'determined in the third step satisfies the check expression Hc' = 0 in the third step after the first and second processes, the decoding process determines the value c 'as the correctly received decoding value. Otherwise, the first and second processes are repeated until the inspection equation is satisfied a predetermined number of times. The updating process of the probability values in the first and second processes repeats the updating process for each number of nonzero components, i.e., 1, belonging to each row or column of the parity check matrix. That is, a check to variable update of the first process and a variable to check update of the second 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 increases, resulting in a close proximity 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 LDPC coding, a method of encoding input data using the parity check matrix H instead of the generation matrix G is generally used. Therefore, as described above, the parity check matrix H is the most important factor in the encoding method using the LDPC code. Since the parity check matrix H has a size of about 1000 x 2000 or more, many operations are required in the encoding and decoding processes, and the implementation is complicated and requires a large storage space.

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 발명의 실시예에 따른 복호화 방법은, 송신 측으로부터 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화된 신호를 수신하는 단계; 및 상기 수신 신호를 상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화하는 단계를 포함하되, 상기 패리티 검사 행렬은, 복수의 레이어(layer)들로 이루어지고 상기 레이어들 간에는 열(column)의 방향으로 0이 아닌 구성요소(element)가 서로 중첩하지 않는 (non-overlapped) 것을 특징으로 하고, 하나의 레이어는, 적어도 하나 이상의 행(row)을 포함하는 것을 특징으로 한다. A decoding method according to an embodiment of the present invention includes: receiving a signal encoded using a parity check matrix from a transmitting side; And decoding the received signal by using the parity check matrix, wherein the parity check matrix is composed of a plurality of layers and nonzero in the direction of a column between the layers. The elements are characterized in that they are non-overlapped, and one layer is characterized by including at least one row.

본 발명의 실시예에 따른 복호화 방법의 또 다른 일례는, 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화된 신호를 수신하는 단계; 및 복수의 레이어(layer)들을 포함하고, 상기 레이어들 간에는 열(column)의 방향으로 0이 아닌 구성요소(element)가 서로 중첩하지 않도록(non-overlapped) 이루어진 패리티 검사 행렬을 이용하여, 서로 중첩하지 않는 특정한 개수의 레이어들 단위로 상기 수신 신호를 복호화하는 단계를 포함하되,하나의 레이어는 적어도 하나 이상의 행을 포함하는 것을 특징으로 한다. Another example of a decoding method according to an embodiment of the present invention includes: receiving a signal encoded using a parity check matrix; And a parity check matrix including a plurality of layers, the non-overlapped non-overlapped elements in the direction of a column between the layers. And decoding the received signal in units of a specific number of layers not included, wherein one layer includes at least one row.

본 발명의 실시예에 따른 복호화 장치는, 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화된 신호를 수신하는 수신 모듈; 복수의 레이어(layer)들을 포함하고, 상기 레이 어들 간에 열의 방향으로 0이 아닌 구성요소(element)가 서로 중첩하지 않도록(non-overlapped) 이루어진 패리티 검사 행렬의 정보를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리로부터 얻은 상기 패리티 검사 행렬의 정보를 이용하여, 서로 중첩하지 않는 특정한 개수의 레이어들 단위로 수신신호를 복호화하는 복호화 모듈을 포함하되, 하나의 레이어는 적어도 하나 이상의 행(row)을 포함하는 것을 특징으로 한다. A decoding apparatus according to an embodiment of the present invention includes a receiving module for receiving a signal encoded using a parity check matrix; A memory for storing information of a parity check matrix including a plurality of layers, the non-overlapped non-overlapped elements in the direction of a column between the layers; And a decoding module configured to decode a received signal in units of a specific number of layers that do not overlap each other by using information of the parity check matrix obtained from the memory, wherein one layer includes at least one row. Characterized in that.

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 부호화가 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 explaining 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.

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 부호화 모듈(13)에서의 LDPC 부호화(encoding)에 의해 n 비트의 코드워드(c)가 된다. 코드워드(c)는 변조 모듈(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 복조 모듈(33)에 의해 복조되고, LDPC 복호화 모듈(35)에 의해 복호되어 최종적으로 소스 데이터(u)를 얻을 수 있다. 상술한 바와 같은 데이터 송 수신 과정은 본 발명의 특징을 설명하기 위해 필요한 최소한의 범위 내에서 설명된 것으로 이외에도 데이터 전송을 위해 필요한 다른 많은 과정이 있음은 당업자에게 자명한 사항이다.In FIG. 2A, the transmitter 10 and the receiver 30 perform communication via the radio channel 20. In the transmitter 10, the k-bit source data u output from the data source 11 becomes an n-bit codeword c by LDPC encoding in the LDPC encoding module 13. The codeword c is wirelessly modulated by the modulation module 15 and transmitted through the antenna 17 and received by the antenna 31 of the receiver 30 through the radio channel 20. The receiver 30 undergoes the reverse of the process that occurred at the transmitter 10. That is, the received data can be demodulated by the demodulation module 33 and decoded by the LDPC decoding module 35 to finally obtain the source data u. It is apparent to those skilled in the art that the data transmission and reception process as described above has been described within the minimum range necessary to explain the features of the present invention, and there are many other processes necessary for data transmission.

상기 LDPC 부호화 모듈에서 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 구성된다. 즉, 도 3에서 Pi,j는 z×z 차원의 퍼뮤테이션 행렬 또는 영 행렬을 의미한다.The parity check matrix ƒ used to encode input source data in the LDPC encoding module has a dimension of (nk) × n. K denotes the length (bit unit) of the source data input to the LDPC encoding module 13, and n denotes the length (bit unit) of the coded codeword c. The parity check matrix ƒ is composed of a number of permutation matrices or zero matrices in the z × z dimension, as shown in FIG. 3. That is, in FIG. 3, P i, j means a permutation matrix or a zero matrix of z × z dimension.

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.

상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬을 변형하여 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬을 형성하는 일정한 규칙으로 본 발명에서는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행(또는 열)을 일정 간격만큼 쉬프트(shift)시키는 방법을 고려한다. 도 4는 그 일례를 설명하기 위한 도면이다. 즉, 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.As a constant rule for modifying the at least one basic permutation matrix to form the plurality of permutation matrices, the present invention considers a method of shifting all rows (or columns) of the basic permutation matrix by a predetermined interval. do. 4 is a diagram for explaining an example thereof. That is, in FIG. 4, all rows of the basic permutation matrix of FIG. 4 (a) are shifted downward by 5 rows (n s = 5) (or all columns by 3 columns to the right) to FIG. 4 (b). To form the permutation matrix of. 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 함에 있어 서, 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 검사 행렬(parity check matrix) Η를 생성하고, 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화 또는 복호화를 수행하는 것을 기본 특징으로 한다. 도2b에서, 본 발명에 따른 LDPC 코드를 이용한 부호화 장치의 바람직한 일 실시예는, 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 the present invention, in the encoding or decoding using the parity check matrix Η, 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 . A parity check matrix ƒ is generated using b , and encoding or decoding is performed using the generated parity check matrix. In FIG. 2B, a preferred embodiment of an encoding apparatus using an LDPC code according to the present invention includes a memory module 131, a parity check matrix generation module 132, and an encoding module 134. The memory module 131 stores the basic permutation matrix and the basic matrix. The base matrix generation module 132 generates the parity check matrix by using the base permutation matrix and the base matrix stored in the memory module 131. The encoding module 134 encodes input source data using the parity check matrix generated by the parity check matrix generation module 132. It will be apparent to those skilled in the art that the parity check matrix generation module 132 and the encoding module 134 may be implemented by software or hardware according to each function.

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.

상기 기본 행렬 Ηb 의 Hd 부분은 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬과 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 각 행을 일정 간격만큼 쉬프트시켜 형성한 다수의 퍼뮤테이션 행렬과 영 행렬(zero matrix)의 조합에 의해 구성되는데, 상기 세 가지 종류의 행렬을 조합하여 상기 기본 행렬 Ηb를 구성함에 있어서는 다음과 같은 사항들을 고려하는 것이 부호화 또는 복호화 성능면에서 바람직하다.The H d portion of the base matrix Η b is composed of a combination of a plurality of permutation matrices and a zero matrix formed by shifting each row of the base permutation matrix and the base permutation matrix by a predetermined interval. When combining the three types of matrices to form the basic matrix f , it is preferable to consider the following matters in terms of encoding or decoding performance.

첫째, 상기 기본 행렬 Ηb 전체에 대하여 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬들의 타입들 중 임의의 어느 두 타입이 차지하는 개수의 차이가 기 설정된 제1임계값 이하이어야 한다. 즉, 상기 기본 행렬 Ηb 전체에 대하여 각 퍼뮤테이션 행렬의 개수가 동일하도록 하거나 유사하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제1임계값은 적을수록 바람직하나 3 ~ 7 범위까지는 허용될 수 있다.First, the difference between the number of any two types of the plurality of permutation matrices with respect to the entire base matrix ν b should be less than or equal to a predetermined first threshold value. That is, it is preferable that the number of each permutation matrix is the same or similar to the entire base matrix ƒ b . The smaller the first threshold value is, the more preferable but a range of 3 to 7 may be acceptable.

둘째, 상기 패리티 검사 행렬 Η 전체에 있어 4-싸이클이나 6-싸이클이 생기지 않거나 최소화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 패리티 검사 행렬은 4-싸이클을 갖지 않는 것이 바람직하다. 또한, 상기 패리티 검사 행렬 Η는 기 설정된 제2임계값(Cmax) 이하의 6-싸이클을 갖는 것이 바람직하다. 4-싸이클(4-cycle)이라 함은 패리티 검사 행렬 Η의 임의의 두 행이 두 개의 지점에 동시에 1을 갖는 경우를 의미한다. 6-싸이클이라 함은 상기 패리티 검사 행렬 Η의 임의의 세 행 중에서 선택된 모든 조합 가능한 두 개의 행이 같은 지점에 1을 갖는 경우를 의미한다.Secondly, it is desirable to minimize or minimize 4-cycles or 6-cycles in the parity check matrix ƒ. In particular, the parity check matrix preferably does not have four cycles. In addition, the parity check matrix ƒ preferably has a six-cycle less than or equal to the second predetermined threshold value C max . 4-cycle means a case where any two rows of the parity check matrix ƒ have 1 at two points at the same time. The six-cycle means a case where all two combinable rows selected from any three rows of the parity check matrix ƒ have 1 at the same point.

셋째, 상기 패리티 검사 행렬 Η 전체에 대하여 열 무게(column weight) 및/또는 행 무게(row weight)가 규칙성을 가져야 한다. 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬로 z×z의 단위 행렬을 사용하면 상기 패리티 검사 행렬 Η 전체에 대하여 열 무게 및/또는 행 무게가 규칙성을 갖도록 할 수 있다.Third, the column weight and / or row weight should be regular with respect to the entire parity check matrix ƒ. By using a unit matrix of z × z as the basic permutation matrix, column weights and / or row weights may be regular for the parity check matrix ƒ.

넷째, 모든 코드 레이트(code rate) 및 모든 코드워드 크기(codeword size)에 대하여 좋은 부호화 또는 복호화 성능을 갖도록 상기 세 가지 종류의 행렬을 조합하여 상기 기본 행렬 Ηb를 구성하여야 한다. 최근에 이동통신 시스템에서는 가변적인 코드 레이트 및 코드워드 크기가 적용되기 때문에, 상기 기본 행렬 Ηb를 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬과 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 각 행을 일정 간격만큼 쉬프트시켜 형성한 다수의 퍼뮤테이션 행렬과 영 행렬(zero matrix)의 조합에 의해 구성할 때 모든 코드 레이트 및 모든 코드워드 크기에 대하여 좋은 성능을 갖도록 최적화되어야 한다.Fourth, the base matrix ν b should be constructed by combining the three kinds of matrices so as to have good encoding or decoding performance for all code rates and all codeword sizes. Recently, since a variable code rate and codeword size are applied in a mobile communication system, a plurality of permutes formed by shifting the basic matrix Η b by each interval of the basic permutation matrix and each row of the basic permutation matrix are formed by a predetermined interval. When constructed by a combination of a presentation matrix and a zero matrix, it must be optimized to have good performance for all code rates and all codeword sizes.

도 5a 내지 도 5f는 상기한 바와 같은 특성을 갖는 상기 기본 행렬 Ηb 의 바람직한 실시예들을 도시한 것이다. 도 5a 내지 도 5f에 도시된 예는 코드 레이트 (code rate)가 3/4인 경우의 기본 행렬로서, '0'은 z×z 차원의 단위 행렬이고, '-1'은 z×z 차원의 영 행렬이며, 1 이상의 정수는 상기 z×z 차원의 단위 행렬의 각 행을 상기 정수만큼 쉬프트시켜 형성된 퍼뮤테이션 행렬을 의미한다. 5a to 5f show preferred embodiments of the base matrix ƒ b with the characteristics as described above. 5A to 5F are basic matrices when the code rate is 3/4, where '0' is a unit matrix of z × z dimension and '-1' is a z × z dimension An integer of 1 or more means a permutation matrix formed by shifting each row of the unit matrix of the z × z dimension by the integer.

코드 레이트가 1/2인 경우의 기본 행렬 Ηb는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 코드 레이트가 3/4일 때의 기본 행렬의 크기를 줄여서(shortening) 형성할 수 있다.As shown in FIG. 6, the base matrix Η b when the code rate is 1/2 may be formed by shortening the size of the base matrix when the code rate is 3/4.

도 7은 상기한 바와 같은 특성을 갖는 상기 기본 행렬 Ηb의 다른 예를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 예는 코드 레이트가 2/3인 경우의 기본 행렬이고, '0', '-1' 및 기타 1 이상의 정수의 의미는 도 5a 내지 도 5f의 예에서와 동일하다.Fig. 7 shows another example of the basic matrix Η b having the characteristics as described above. The example shown in FIG. 7 is a basic matrix when the code rate is 2/3, and the meanings of '0', '-1' and other one or more integers are the same as in the example of FIGS. 5A to 5F.

상기 기본 퍼뮤테이션 행렬은 코드워드 길이가 변동됨에 따라 그 차원(즉, z 값)을 달리해야 하는데, 모든 차원의 기본 퍼뮤테이션 행렬에 대하여 기본 행렬을 만들고 이들 모두를 저장하여 부호화에 이용하는 것은 메모리 절약 측면에서 바람직하지 못한 측면이 있기 때문에 가장 큰 차원(zmax)을 갖는 제1 기본 퍼뮤테이션 행렬에 대한 제1 기본 행렬만을 저장하고 다른 차원(z)을 갖는 제2 기본 퍼뮤테이션 행렬에 대한 기본 행렬은 부호화 또는 복호화를 위해 필요할 때 마다 상기 제1 기본 행렬을 이용하여 생성하는 것이 바람직하다. The basic permutation matrix has to change its dimension (ie, z value) as the codeword length changes. It is memory-saving to make the basic matrix for the basic permutation matrix of all dimensions and store them all for encoding. There is an undesirable aspect in terms of storing only the first base matrix for the first base permutation matrix with the largest dimension (z max ) and the base matrix for the second base permutation matrix with another dimension (z). Is generated using the first basic matrix whenever necessary for encoding or decoding.

이 경우에 상기 제1 기본 행렬은 그 원소로서 둘 이상의 퍼뮤테이션 행렬의 타입을 가질 수 있다. 즉, 변동되는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 차원(z)의 전체 범위를 둘 이상의 범위로 분할하여 각 범위에 최적화된 퍼뮤테이션 행렬의 타입을 설정하는 것이다. 예를 들어, 변동되는 z의 전체 범위가 10 ~ 96 일 경우 상기 전체 범위를 10 ~ 53 까지의 범위와 54 ~ 96 까지의 범위로 나누어 각각의 범위에 최적화된 제1 기본 행렬을 구성한다. 이렇게 되면 상기 제1 기본 행렬이 두 개가 되는데 각각을 별도로 저장하지 않고 하나의 제1 기본 행렬의 각 원소로서 두 가지 값을 저장함으로써 부호화 또는 복호화 성능을 높임과 동시에 메모리를 절약할 수 있다.In this case, the first basic matrix may have two or more types of permutation matrix as its elements. That is, the type of permutation matrix optimized for each range is set by dividing the entire range of the dimension z of the basic permutation matrix, which is varied, into two or more ranges. For example, when the total range of z to be varied is 10 to 96, the entire range is divided into 10 to 53 and 54 to 96 to form a first basic matrix optimized for each range. In this case, two first basic matrices are provided, and two values are stored as each element of one first basic matrix instead of each other, thereby improving encoding or decoding performance and saving memory.

도 8은 코드 레이트가 3/4인 경우의 상기 기본 행렬의 다른 실시예이다. 도 8에 도시된 기본 행렬의 특징은 4 싸이클 및 6 싸이클의 수를 최소화하였고, 각 열의 무게(column weight)가 규칙성을 갖도록 하였으며, 상기 기본 행렬의 각 원소는 모든 코드 레이트(code rate) 및 코드워드 크기(codeword size)에 대하여 좋은 성능을 갖도록 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬을 쉬프트시킨 것이다. 도 8의 예는, 도 5a 내지 도 5f의 예와 비교할 때, 시뮬레이션 결과 그 크기가 1/4로 줄었으면서도 거의 동일한 성능을 발휘하였다.8 is another embodiment of the base matrix when the code rate is 3/4. The characteristic of the base matrix shown in FIG. 8 is to minimize the number of 4 cycles and 6 cycles, to make the column weight regular, and that each element of the base matrix has all the code rates and The basic permutation matrix is shifted to have a good performance with respect to codeword size. In the example of FIG. 8, compared with the example of FIGS. 5A to 5F, the simulation resulted in almost the same performance even though the size was reduced to 1/4.

이하, 상기와 같은 기본 행렬(Ηb)을 이용하여 LDPC 부호를 복호화하는 방법을 설명한다. 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.Hereinafter, a method of decoding an LDPC code using the basic matrix ƒ b as described above will be described. 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 미치게 된다.The reliability update process can be roughly divided into a process of updating the probability value from the check node to the bit node and a process of updating the probability value to the check node in the bit node. In the case of 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, a probability value placed in the same column excluding the value of the own node to which the probability value is updated , And updates its probability value using a probability value placed in the same row. At this time, depending on how much the probability value used is updated, a more reliable result, that is, a more positive effect, is applied to the decoder.

이하, 복호화 방법에 좀더 긍정적인 영향을 미치게 하는 LDPC 복호화 방법을 설명한다. 본 발명의 일 실시예는, LDPC 부호화된 수신 신호를 상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호하는 경우에, 상기 패리티 검사 행렬의 행(row)의 묶음인 레이어(layer) 단위로 수신 신호를 복호화하는 방법(이하 'Layered decoding'이라 칭함)을 이용한다. 상기 Layered decoding은 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값을 갱신하는 경우, 패리티 검사 행렬의 같은 열 속에서 이미 갱신된 값이 있을 때, 그 갱신된 값을 사용하여 확률 값을 갱신하는 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, when the LDPC-coded received signal is decoded using the parity check matrix, a method of decoding the received signal in units of layers, which is a bundle of rows of the parity check matrix. (Hereinafter referred to as 'Layered decoding'). The layered decoding is characterized in that, when updating a probability value from a bit node to a check node, when there is a value updated in the same column of the parity check matrix, the probability value is updated using the updated value.

상기 Layered decoding은 LDPC 부호의 부호화 및 복호화에 사용하는 패리티 검사 행렬의 행을 여러 레이어(layer) 단위로 나누어 반복 복호하는 방법이다. 상기 레이어(layer)는 상기 패리티 검사 행렬의 행(row)을 그룹화하여 구분하는 경우, 각각의 행의 그룹을 나타낸다. 즉, 패리티 검사행렬의 행(row)들을 몇 개의 그 룹으로 묶을 때, 하나의 그룹을 레이어(layer)라 할 수 있다. 상기 레이어는 하나의 행(row)일 수도 있다.The layered decoding is a method of repeatedly decoding a row of a parity check matrix used for encoding and decoding an LDPC code, by dividing the layer by layer. The layer represents a group of each row when grouping and dividing rows of the parity check matrix. That is, when grouping the rows of the parity check matrix into several groups, one group may be referred to as a layer. The layer may be one row.

도 9는 레이어(layer) 단위로 구분된 기본 행렬을 나타내는 도면이다. 도시된 기본 행렬은 상기 Layered decoding 방법을 설명하기 위한 하나의 예로서, 도시된 숫자는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬로부터 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬들의 타입(type)을 쉬프트 수(shift number)로 나타낸 것이다. 9 is a diagram illustrating basic matrices divided in units of layers. The illustrated basic matrix is an example for explaining the layered decoding method, and the illustrated number represents a type of a plurality of permutation matrices formed from the basic permutation matrix as a shift number.

상기 Layered decoding은 패리티 검사 행렬 H의 같은 행(row)에서의 신뢰도 갱신에 있어서, 모두 같은 정도의 갱신과정을 거친 확률 값을 사용하여 신뢰도를 갱신한다. 즉, 종래의 LDPC 복호 방법과 같이 이분법 그래프 상에서 검사 노드와 비트 노드 간의 확률 값 갱신을 수행한다. 그러나, 비트 노드에서 검사 노드로 향하는 확률 값의 갱신 과정(즉, 상기 패리티 검사 행렬 H의 열(column)의 확률 값 갱신 과정)에 있어서는, 레이어 단위로 확률 값이 갱신되며, 특정 레이어에 포함된 확률 값을 갱신하는 경우, 이미 갱신이 이루어진 레이어에 포함된 확률 값을 사용하는 특징이 있다. 상기 Layered decoding은, 레이어 단위로 복호화를 수행하는바, 상기 패리티 검사 행렬에 포함된 레이어 전부에 대하여 확률 값이 갱신되면 LDPC 복호화를 위한 한 번의 반복(iteration)을 수행하는 것이 된다. 상기 Layered decoding은, 이미 하나의 레이어에 대하여 확률 값 갱신을 위한 연산을 수행하고 다음 레이어에 대하여 확률 값 갱신을 위한 연산을 수행하는 경우에, 상기 하나의 레이어(layer)에서 연산된 결과, 즉 신뢰도가 갱신된 메시지 결과를, 상기 다음 레이어(layer)의 연산에 사용함으로써, 좀 더 신뢰도가 높은 메시지를 복호 과정 즉, 확률 값 갱신 과정에 사용한다. 결국, 이러한 확률 값 갱신이 반복되는 경우, 좀 더 신뢰도가 높은 메시지가 확률 값 갱신에 사용되어, 검사 노드와 비트 노드 간의 확률 값의 신뢰도가 높아져서, 복호기의 성능이 좋아지게 된다. 도 9의 행렬은 일반적인 기본 행렬이다. 도 9의 행렬은 Layered decoding 방법에 의하여 각각의 레이어(layer)를 순차적으로 복호 될 수 있는바, 예를 들어 Layer 1 -> Layer 2 -> Layer 3 -> Layer 4 -> Layer 5 -> Layer 6 -> Layer 7 -> Layer 8 순서로 복호를 수행할 수 있다. The layered decoding updates reliability by using probability values that have all been updated in the same row in reliability update of the parity check matrix H in the same row. That is, the probability value update between the check node and the bit node is performed on the dichotomous graph as in the conventional LDPC decoding method. However, in the process of updating the probability value from the bit node to the check node (that is, the process of updating the probability value of the column of the parity check matrix H), the probability value is updated in units of layers and included in a specific layer. When updating a probability value, there is a feature of using a probability value included in a layer that has already been updated. The layered decoding performs decoding on a layer basis. When the probability value is updated for all layers included in the parity check matrix, one iteration for LDPC decoding is performed. The layered decoding is a result calculated in one layer, that is, reliability when an operation for updating a probability value is already performed for one layer and an operation for updating a probability value for a next layer. By using the updated message result in the calculation of the next layer, a more reliable message is used in the decoding process, that is, the probability value update process. As a result, when such probability value update is repeated, a more reliable message is used to update the probability value, thereby increasing the reliability of the probability value between the check node and the bit node, thereby improving the performance of the decoder. 9 is a general basic matrix. The matrix of FIG. 9 can sequentially decode each layer by a layered decoding method, for example, Layer 1-> Layer 2-> Layer 3-> Layer 4-> Layer 5-> Layer 6 Decoding can be performed in the order of-> Layer 7-> Layer 8.

이하, 본 발명에서 사용하는 병렬처리의 기본 개념과 Layered decoding을 병렬처리 방식으로 수행하기 위한 전제조건을 설명한다.Hereinafter, the basic concept of parallel processing used in the present invention and the prerequisites for performing layered decoding in a parallel processing method will be described.

도 10a는 병렬처리(parallel processing)의 개념을 도식화하여 나타낸 도면이다. 병렬처리는 하나의 작업을 수행함에 있어서, 하나의 연산 장치가 처리하던 작업을 복수의 연산 장치가 나누어 처리하는 것을 의미한다. 병렬처리의 결과, 하나의 작업을 수행하는데 소요되는 시간이 병렬처리에 사용한 연산 블록의 수에 비례하여 감소하는 긍정적인 효과가 발생한다. 다만 병렬처리를 수행하는 경우 메모리 충돌과 병렬처리되는 데이터 사이의 의존성 문제가 발생하며, 본 발명에 따라 Layered decoding을 병렬처리하기 위해서는 상기 문제들을 해결해야 한다. 10A is a diagram schematically illustrating the concept of parallel processing. Parallel processing means that a plurality of arithmetic units divide and process a task that one arithmetic unit processes in performing one arithmetic operation. As a result of the parallel processing, there is a positive effect that the time required to perform one operation decreases in proportion to the number of operation blocks used in the parallel processing. However, when parallel processing is performed, a dependency problem between a memory conflict and data to be processed in parallel occurs, and the above problems must be solved in order to parallel process layered decoding according to the present invention.

이하 상술한 Layered decoding의 병렬처리에 따른 문제와 본 발명에 따른 해결방법을 설명한다. Hereinafter, a problem according to the parallel processing of the above-described layered decoding and a solution according to the present invention will be described.

도 10b는 병렬처리에 따른 메모리 충돌의 개념을 나타내는 도면이다. 직렬 처리 방법의 경우 하나의 연산 유닛이 메모리 블록을 사용하므로 연산할 값을 읽어 오거나 연산 결과를 저장함에 있어 문제가 발생하지 않는다. 하지만 여러 개의 연산 유닛이 동시에 작동하는 병렬처리 방법에 있어서는, 두 개 이상의 연산 유닛이 동시에 같은 위치의 메모리 블록에 접근(access)하려 하는 경우에 메모리의 충돌(collision)이 일어날 수 있다. 만약, LDPC 복호를 위한 확률 값 갱신 유닛들이 동시에 같은 위치의 메모리에 접근(access)하는 경우 상기 메모리 충돌(collision)이 발생할 수 있다. 10B is a diagram illustrating the concept of memory conflict according to parallel processing. In the case of the serial processing method, since a single operation unit uses a block of memory, there is no problem in reading a value to be calculated or storing a result of the calculation. However, in a parallel processing method in which a plurality of operation units are simultaneously operated, a memory collision may occur when two or more operation units simultaneously access a memory block in the same position. If the probability value updating units for LDPC decoding simultaneously access a memory at the same location, the memory collision may occur.

LDPC 복호화에 병렬처리 방법을 적용하기 위해서는 메모리 블록에 대한 동시 접근의 문제뿐만 아니라, 동시에 처리하고자 하는 데이터 사이의 의존성이 없어야 한다. 즉, 복수 개의 연산 블록들 중 어느 하나의 연산 블록의 출력 값이 동시에 다른 연산블록의 입력 값이 되어야 한다면, 동시에 처리하는 것이 아니라 그 의존성에 따라 순차적으로 연산을 해야 한다. In order to apply the parallel processing method to the LDPC decoding, there must be not only a problem of simultaneous access to the memory block, but also a dependency between data to be processed simultaneously. That is, if the output value of any one of the plurality of operation blocks must be the input value of the other operation block at the same time, the operation value must be sequentially calculated according to the dependency thereof, not at the same time.

본 발명에 따른 LDPC 복호화 방법의 일실시예는, 상기 패리티 검사 행렬을 레이어(layer) 단위로 구분하고 각 레이어(layer)를 특정한 순서로 순차적(sequential)으로 처리하되, 특정한 레이어(layer)들에 대해서는 상술한 메모리 충돌과 병렬처리하는 데이터 간의 의존성의 문제를 해결하여 상기 특정한 레이어(layer)들을 병렬(parallel) 처리 방식으로 복호하는 특징이 있다. 본 발명의 일 실시예는, 상기 특정한 레이어(layer)들에 대하여 병렬 처리 방식으로 데이터 처리를 수행하기 위하여 특정한 레이어(layer)들 사이에 중첩(overlap)되는 부분이 없는 패리티 검사 행렬을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬은, 상기 패리티 검사 행렬의 특정 레이어(layer)의 영이 아닌 원소는 열 방향으로 서로 다른 위치에 존재한다. 즉, 특정한 레이어(layer)에 대해서는 상기 패리티 검사 행렬의 무게(weight)가 존재하는 위치가 열 방향으로 서로 다르게 된다.In one embodiment of the LDPC decoding method according to the present invention, the parity check matrix is divided into layer units and each layer is sequentially processed in a specific order, For example, the specific layer is decoded in a parallel processing manner by solving the above-described problem between memory conflict and data to be processed in parallel. An embodiment of the present invention provides a parity check matrix that does not have overlapping portions between specific layers in order to perform data processing in a parallel processing manner with respect to the specific layers. In the parity check matrix according to an embodiment of the present invention, non-zero elements of a specific layer of the parity check matrix are present at different positions in the column direction. That is, for a particular layer, positions where the weight of the parity check matrix exists are different in the column direction.

전술한 바와 같이, 일반적인 LDPC 부호의 복호는, H 행렬의 모든 행(row)내에서의 확률 값 갱신이 이루어지고, 이어서 각각의 모든 열에 대해 확률 값의 갱신이 이루어진다. 반면, 상기 Layered decoding은 각각의 행의 확률 값을 갱신할 때 미리 나누어 놓은 그룹 단위(즉, layer 단위)로 확률 값을 갱신한다. 이러한 복호 방법은 두 번째 이후의 그룹에 해당하는 확률 값을 갱신할 때에는, 이전의 그룹에서 이미 갱신된 보다 신뢰도가 높은 확률 값을 사용하여 계산함으로써, 복호 성능이 좋아지게 되는 것이다. 상기 Layered decoding에는 이러한 유리한 점이 있으나, 상기 종래의 패리티 검사 행렬을 특정한 레이어(layer) 단위로 구분하고 상기 특정한 레이어(layer)에 대하여 병렬 처리 방식으로 데이터를 처리하면, 상기 특정한 레이어(layer)의 병렬 처리 과정에서 상술한 메모리 충돌의 문제와 병렬처리하는 데이터 간의 의존성에 따른 문제 등을 피하기 위해, 동시에 하나의 레이어만을 처리해야 하므로 복호에 지연이 발생한다. 그러나, 본 실시예에서 제안하는 바에 따라, 특정한 레이어(layer) 간에 열의 무게(weight)가 존재하는 위치가 중첩되지 않도록 상기 패리티 검사 행렬을 설계한다면, 동시에 다수 개의 레이어(layer)에 대한 병렬처리를 할 수 있다.As described above, in the decoding of a general LDPC code, the probability value is updated in all rows of the H matrix, and then the probability value is updated for each and every column. On the other hand, the layered decoding updates the probability value in a pre-divided group unit (i.e., in a layer unit) when updating the probability value of each row. In such a decoding method, when updating the probability values corresponding to the second and subsequent groups, the decoding performance is improved by using a probability value that is more reliable and has already been updated in the previous group. Although there is such an advantage in the layered decoding, if the conventional parity check matrix is divided into specific layer units and data is processed in a parallel processing manner with respect to the specific layer, parallelization of the specific layer is performed. In order to avoid the above-described problem of memory conflict and the problem of dependency between parallel processing data, only one layer needs to be processed at the same time, so a delay occurs in decoding. However, as proposed in this embodiment, if the parity check matrix is designed such that the positions of the weights of columns do not overlap between specific layers, parallel processing for multiple layers is performed simultaneously. can do.

이하 본 발명의 일 실시예에 따라, 특정 레이어(layer)에 대하여 중첩되지 않는 패리티 검사 행렬을 이용하여 layered decoding을 병렬로 처리하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of processing layered decoding in parallel using a parity check matrix that does not overlap with respect to a specific layer will be described.

도 11은 코드 레이트가 1/2인 경우의 상기 기본 행렬의 또 다른 실시예이다. 상기 실시예는, 도 11의 기본 행렬에 의해 생성되는 패리티 검사 행렬의 행(row)을, 상기 기본 행렬에 대한 기본 퍼뮤테이션 행렬의 크기에 따라, 하나의 레이어(layer)로 그룹화한다. 즉, 상기 실시예는, 도 11의 기본 행렬과 상기 기본 퍼뮤테이션을 이용하여 생성되는 패리티 검사 행렬의 레이어(layer)가, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행의 개수만큼의 행으로 이루어지는 경우의 일례이다. 결과적으로, 도 11에서 하나의 레이어(layer)에 포함되는 행의 개수는, 도 11의 기본 행렬에 따른 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행의 개수와 동일하다. 도 11의 기본 행렬은, 효과적인 병렬처리(parallel processing)를 위해 제안된 것이다. Layered decoding에 있어서, 도 11의 기본 행렬(base matrix)의 행의 순서(row order)를 (1 → 7 → 2 → 8 → 3 → 9 → 4 → 10 → 5 → 11 → 6 → 12)로 정하는 경우, 상기 기본 행렬의 임의의 두 행(예를 들어, 1번째 행과 7번째 행)에 대해서 서로 'non-zero' 성분(element)들은 임의의 열(column) 방향으로 중첩하지(overlap) 않는다. 상기 기본 행렬에서는, 임의의 두 행(예를 들어, 1번째 행과 7번째 행)에 대하여 0 이상의 쉬프수 수(shift number)를 갖는 성분이 열(column) 방향으로 중첩하지(overlap) 않는다. 예를 들어, 여덟 번째 행은 두 번째 행 또는 세 번째 행과 비교했을 때 임의의 열 방향으로 0 이상의 쉬프수 수를 갖는 성분 서로 중첩하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 도 11의 기본 행렬에 의해 생성되는 패리티 검사 행렬을 기준으로 설명하면, 상기 기본 행렬의 하나의 행은 상기 생성된 패리티 검사 행렬의 하나의 레이어(layer)를 나타내는바, 상기 생성된 패리티 검사 행렬의 각각의 레이어(layer) 간에는 무게가 존재하는 위치가 열(column) 방향으로 중첩하지 않는다.11 is another embodiment of the base matrix when the code rate is 1/2. The embodiment groups the rows of the parity check matrix generated by the base matrix of FIG. 11 into one layer according to the size of the base permutation matrix for the base matrix. That is, the above embodiment is an example in which the layer of the parity check matrix generated by using the basic matrix of FIG. 11 and the basic permutation includes as many rows as the number of rows of the basic permutation matrix. . As a result, the number of rows included in one layer in FIG. 11 is equal to the number of rows in the basic permutation matrix according to the basic matrix of FIG. 11. The basic matrix of FIG. 11 is proposed for effective parallel processing. In layered decoding, a row order of the base matrix of FIG. 11 is determined as (1 → 7 → 2 → 8 → 3 → 9 → 4 → 10 → 5 → 11 → 6 → 12). In this case, the 'non-zero' elements do not overlap in any column direction with respect to any two rows of the base matrix (eg, the first row and the seventh row). . In the basic matrix, components having shift numbers greater than or equal to zero for any two rows (eg, the first row and the seventh row) do not overlap in the column direction. For example, it can be seen that the eighth row does not overlap each other with components having a shift number greater than or equal to zero in any column direction when compared to the second row or the third row. In addition, referring to the parity check matrix generated by the base matrix of FIG. 11, one row of the base matrix represents one layer of the generated parity check matrix. Between each layer of the matrix, the position where the weight exists does not overlap in the column direction.

도 12는 코드 레이트가 1/2인 경우의 상기 기본 행렬의 또 다른 실시예이다. 도 12의 기본 행렬은 보다 효과적인 병렬처리(parallel processing)를 위하여 제안된 것이다. 도 12의 기본 행렬(base matrix)은, 다음과 같은 두 행의 쌍(1, 7), (2, 8), (3, 9), (4, 10), (5, 11), (6, 12)에 대해서 0 이상의 쉬프수 수(shift number)를 갖는 성분이 임의의 열(column) 방향으로 중첩되지(overlap) 않도록 디자인되었다. 도 11 및 도 12의 실시예에 따르면, Layered decoding을 위한 구현(implementation) 과정에서 효율적인 병렬처리(parallel processing)가 가능한 특징을 갖는다.12 is another embodiment of the base matrix when the code rate is 1/2. The basic matrix of FIG. 12 is proposed for more effective parallel processing. The base matrix of FIG. 12 includes two pairs of rows (1, 7), (2, 8), (3, 9), (4, 10), (5, 11), and (6). , 12) are designed so that components with shift numbers greater than or equal to zero do not overlap in any column direction. According to the embodiments of FIGS. 11 and 12, an efficient parallel processing may be performed in an implementation process for layered decoding.

이하 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 특정 레이어(layer)에 대해 중첩되는 부분이 없는 기본 행렬의 레이어(layer)의 순서를 조정하고, 상기 조정된 기본 행렬에 의해 생성되는 패리티 검사 행렬을 이용하여 layered decoding을 병렬처리하는 방법을 설명한다. Hereinafter, according to another embodiment of the present invention, the order of the layers of the base matrix having no overlapping portion for a specific layer is adjusted, and the parity check matrix generated by the adjusted base matrix is adjusted. A method of parallel processing of layered decoding will be described.

도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따른 Layered decoding을 위한 기본 행렬의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 상기 기본 행렬에 있어서, '-1'은 영 행렬을 나타내고 '#'은 기본 퍼뮤테이션 행렬을 0 이상의 임의의 정수 만큼 행 또는 열 방향으로 쉬프트시켜 형성하는 임의의 퍼뮤테이션 행렬을 나타낸다.상기 실시예는, 도 13의 기본 행렬에 의해 생성되는 패리티 검사 행렬의 행(row)을, 상기 기본 행렬에 대한 기본 퍼뮤테이션 행렬의 크기에 따라, 하나의 레이어(layer)로 그룹화한다. 즉, 각각의 레이어(layer)에 포함되는 행의 개수는, 도 13의 기본 행렬에 따른 기 본 퍼뮤테이션 행렬의 행의 개수와 동일하다. 따라서, 상기 기본 행렬에 의해 생성되는 패리티 검사 행렬의 하나의 레이어는 상기 기본 행렬의 하나의 행에 대응된다. 이하, 패리티 검사 행렬의 인접한 레이어(layer)간에 무게(weight)가 존재하는 위치가 중첩되지 않도록, 상기 기본 행렬의 행의 순서를 조정하여 새로운 패리티 검사 행렬을 설계하는 방법을 설명한다. 상기 기본행렬(base matrix)에는 이중 대각(dual diagonal) 부분이 존재하므로 LDPC 복호 성능에 영향을 주지 않는 행의 순서를 바꾸어 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 설계할 수 있다. 도 13b는 도 13a의 특정한 행 간에 0 이상의 쉬프트 수를 갖는 성분이 서로 중첩하지 않도록, 즉 특정 행에 대하여 열의 무게가 1 이하가 되도록 행의 순서를 조정한 기본 행렬의 일례이다. 도 13b의 경우, Layer 0과 Layer 3은 어떠한 열에 대하여도 그 열의 무게가 존재하는 위치가 중첩되지 않는다. 도 13c는 도 13b에 도시된 기본행렬을 병렬처리가 가능한 레이어(layer) 단위로 표시한 도면이다. 도 13b 또는 도 13c에 도시된 기본행렬에 의해 생성되는 패리티 검사 행렬을 이용하여 LDPC 복호화를 하는 경우, 2개의 레이어(layer) 각각(예를 들어, Layer 0과 Layer 3)에 대하여 동시에 연산을 수행할 수 있다. 즉, 도 13d에 도시된 것처럼, Layer 0, 6, 4, 2와 Layer 3, 1, 7, 5를 서로 병렬로 처리하여 각각의 레이어를 동시에 처리할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하여 LDPC 복호화를 수행하는 경우, 두 개의 연산 유닛으로 통해 두 개의 LDPC 부호를 한번에 복호화하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 복호 시간이 최대 50%까지 줄어드는 효과를 얻을 수 있다. 13A illustrates an embodiment of a base matrix for layered decoding according to an embodiment of the present invention. In the basic matrix, '-1' represents a zero matrix and '#' represents an arbitrary permutation matrix formed by shifting the basic permutation matrix in a row or column direction by any integer of 0 or more. 13 groups the rows of the parity check matrix generated by the base matrix of FIG. 13 into one layer according to the size of the base permutation matrix for the base matrix. That is, the number of rows included in each layer is equal to the number of rows of the basic permutation matrix according to the basic matrix of FIG. 13. Thus, one layer of the parity check matrix generated by the base matrix corresponds to one row of the base matrix. Hereinafter, a method of designing a new parity check matrix by adjusting the order of the rows of the base matrix so that positions at which weights exist between adjacent layers of the parity check matrix do not overlap. Since a dual diagonal portion exists in the base matrix, a parity check matrix according to an embodiment of the present invention can be designed by changing the order of rows that do not affect the LDPC decoding performance. FIG. 13B is an example of a basic matrix in which the order of the rows is adjusted so that components having zero or more shift numbers do not overlap each other among the specific rows of FIG. 13A, that is, the weight of a column becomes 1 or less for a specific row. In the case of FIG. 13B, the positions where the weights of the columns exist for Layer 0 and Layer 3 do not overlap. FIG. 13C is a diagram illustrating the basic matrix illustrated in FIG. 13B in units of layers capable of parallel processing. When LDPC decoding is performed using the parity check matrix generated by the base matrix shown in FIG. 13B or 13C, the two layers (for example, Layer 0 and Layer 3) are simultaneously operated. can do. That is, as illustrated in FIG. 13D, Layers 0, 6, 4, 2 and Layers 3, 1, 7, and 5 may be processed in parallel with each other to simultaneously process each layer. As a result, when performing LDPC decoding using the parity check matrix according to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain the same effect as decoding two LDPC codes at once through two operation units, and the decoding time is maximum. A reduction of up to 50% can be achieved.

도 14는 코드 레이트가 2/3인 경우에 상기 기본 행렬의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 상기 기본 행렬에 있어서, '-1'은 영 행렬을 나타내고 임의의 정수는 기본 퍼뮤테이션 행렬을 0 이상의 임의의 정수만큼 행 또는 열 방향으로 쉬프트(shift)시켜 형성하는 임의의 퍼뮤테이션 행렬을 나타낸다. 도 14의 기본 행렬에서 'X'는 0부터 95까지의 임의의 정수를 의미하는 값으로서, 86, 89, 95 중의 어느 하나의 값으로 하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 X=95이다. 도 14의 기본 행렬은 병렬처리 특징(parallel processing feature)을 가지며 높은 성능을 낼 수 있도록 제안되었다. 상기 병렬처리 특징은, 본원 발명에 따라 Layered decoding를 병렬로 처리하는 복호화 방법이 적용될 수 있음을 의미한다. 상기 실시예는, 도 14의 기본 행렬에 의해 생성되는 패리티 검사 행렬의 행을, 상기 기본 행렬에 대한 기본 퍼뮤테이션 행렬의 크기에 따라, 하나의 레이어(layer)로 그룹화한다. 즉, 도 14에서 각각의 레이어(layer)에 포함되는 행의 개수는, 도 14의 기본 행렬에 따른 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행의 개수와 동일하다. 상기 기본 행렬의 행을 1,2,3,4,5,6,7,8의 인덱스(index)에 따라 구분하는 경우, 상기 행들을 서로 교환하여 생성되는 기본 행렬은 서로 인접하는 행 간에 0 이상의 쉬프트 수(shift number)를 갖는 성분이 서로 중첩(non-overlapping)하지 않는다. 예를 들어, 첫 번째 행은 네 번째 행과 비교했을 때 임의의 열 방향으로도 0 이상의 쉬프트 수(shift number)를 갖는 성분이 서로 중첩하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 도 14의 기본 행렬에 의해 생성되는 패리티 검사 행렬을 기준으로 설명하면, 상기 기본 행렬의 하나의 행은 상기 생성된 패리티 검사 행렬의 하나의 레이어(layer)를 나타내는바, 상기 생성된 패리티 검사 행렬의 각각의 레이어(layer) 간에는 무게가 존재하는 위치가 열(column) 방향으로 중첩하지 않는다. 14 shows another embodiment of the base matrix when the code rate is 2/3. In the basic matrix, '-1' represents a zero matrix and an arbitrary integer represents an arbitrary permutation matrix formed by shifting the basic permutation matrix in a row or column direction by any integer of 0 or more. In the basic matrix of FIG. 14, 'X' is a value representing an arbitrary integer from 0 to 95, and is preferably one of 86, 89, and 95. Most preferably X = 95. The basic matrix of FIG. 14 has a parallel processing feature and has been proposed to have high performance. The parallel processing feature means that a decoding method for processing layered decoding in parallel can be applied according to the present invention. The embodiment groups the rows of the parity check matrix generated by the base matrix of FIG. 14 into one layer according to the size of the base permutation matrix for the base matrix. That is, the number of rows included in each layer in FIG. 14 is the same as the number of rows in the basic permutation matrix according to the basic matrix of FIG. 14. When dividing the rows of the base matrix according to the index of 1,2,3,4,5,6,7,8, the base matrix generated by exchanging the rows is zero or more between adjacent rows. The components with shift numbers do not non-overlapping with each other. For example, when the first row is compared with the fourth row, it can be seen that components having a shift number of 0 or more in any column direction do not overlap each other. In addition, referring to the parity check matrix generated by the base matrix of FIG. 14, one row of the base matrix represents one layer of the generated parity check matrix. Between each layer of the matrix, the position where the weight exists does not overlap in the column direction.

도 15는, 도 14의 상기 기본 행렬에서 상술한 조건을 만족하는 행의 교환에 의해 만들어지는 기본 행렬의 여러 예 중의 하나이다. 도 15의 기본 행렬은 도 14의 기본 행렬의 인덱스를 1-4-7-2-5-8-3-6의 순서로 교환한 일례이다. 도 15는 1-4-7-2-5-8-3-6의 인덱스 순서로 이루어진 기본 행렬의 마지막 행(row)과 첫 번째 행(row)을 용이하게 비교하기 위해 상기 첫 번째 행을 추가(즉, 1-4-7-2-5-8-3-6-(1))하여 도시하였다.FIG. 15 is one of several examples of the base matrix created by the exchange of rows satisfying the conditions described above in the base matrix of FIG. The basic matrix of FIG. 15 is an example in which the indices of the basic matrix of FIG. 14 are exchanged in the order of 1-4-7-2-5-8-3-6. Figure 15 adds the first row to easily compare the first row with the last row of the base matrix in index order of 1-4-7-2-5-8-3-6. (Ie, 1-4-7-2-5-8-3-6- (1)).

도 15에 도시된 기본 행렬의 행들을 서로 교환하여 생기는 모든 기본 행렬 들은, 도 14의 기본 행렬이 정의하는 LDPC 코드와 동일한 LDPC 코드를 정의하게 된다. 따라서, 디코딩과 인코딩에 있어서 행이 서로 교환되어진 기본 행렬을 이용해서도 도 8의 기본 행렬과 동일한 성능을 발휘하는 디코딩과 인코딩을 수행할 수 있다.All base matrices generated by exchanging rows of the base matrix shown in FIG. 15 will define the same LDPC code as the LDPC code defined by the base matrix of FIG. 14. Accordingly, in decoding and encoding, decoding and encoding having the same performance as that of the basic matrix of FIG. 8 can be performed using the basic matrix in which rows are interchanged.

이상의 설명에서 높은 성능을 발휘한다는 것은, 예를 들면, 프레임 에러 오율(FER: Frame Error Rate)이 좋다는 의미이다. 또한 동일한 성능을 발휘하는 디코딩은, 동일한 복호화 성능을 나타내는 디코딩 방법을 의미하고, 동일한 성능을 발휘하는 인코딩은, 동일한 코드워드를 생성하는 것을 의미한다. High performance in the above description means that the Frame Error Rate (FER) is good, for example. In addition, decoding with the same performance means a decoding method showing the same decoding performance, and encoding with the same performance means generating the same codeword.

이하, 본 발명에서 제안한 다양한 기본 행렬들을 이용하여 LDPC 복호화 작업을 수행하는 LDPC 복호기를 설명한다. 도 16은 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 등를 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, 무 선 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. 16 is a block diagram illustrating an embodiment of an LDPC decoder according to the present invention. The LDPC decoder 1000 includes a check node update unit (CNU) block 1100, a control block 1200, a variable node update unit (VNU) block 1300, and a memory block 1400. The Check Node Update Unit (CNU) block 1100 performs a check node update of a check node and includes at least one Check Node Update Unit (CNU) 1110. The CNU 1110 is a processing unit for performing a probability value update of the check node. The control block 1200 may include a control unit 1210 for controlling an operation of each unit of the decoder 1000, and the CNU block 1100 and the memory block 1400 according to a structure of a parity check matrix. A parity check matrix index storage for storing CNU routing network 1220 for controlling, the VNU routing network 1230 for controlling the VNU block 1100 and the memory block 1400, and information on the structure of the parity check matrix. A unit 1240 includes a hard decision unit 1250 for determining a decoding value using the updated probability value and checking the determined decoding value. The Variable Node Update Unit (VNU) block 1100 performs a variable node update of a bit node and includes at least one Variable Node Update Unit (VNU) 1310. The VNU 1310 is a processing unit for performing a probability value update of the check node. The CNU 1110 and the VNU 1310 controlled by the control block 1200 calculate and update a probability value for a non-zero component of the H matrix. The calculated probability value is updated by the memory unit 1400 ). The memory unit 1400 includes an R-memory 1410 storing a probability value calculated for updating a probability value from a check node to a bit node, and a probability calculated for updating a probability value from a bit node to a check node. Received LLR memory 1420, which stores a value (e.g., a Log Likelihood Ratio value received from a wireless channel) and a calculated probability value for updating the probability value from the bit node to the check node. Q-memory 1430 is included.

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 결과(

Figure 112005061479859-pat00001
)를 저장하며, 상기 Q-메모리(1430)는 특정한 비트 노드에서의 확률 값 갱신(variable node update)의 결과(
Figure 112005061479859-pat00002
)를 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 유닛 으로, 상기 복호 값(c')이
Figure 112005061479859-pat00003
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 above units will be described as follows. The received LLR memory 1420 is a memory capable of storing a probability value for a received signal to be decoded, for example, an LLR value for a codeword of a received signal. In addition, the R-memory 1410 stores the result of the check node update at a specific check node
Figure 112005061479859-pat00001
, And the Q-memory 1430 stores the result of the variable node update at a specific bit node
Figure 112005061479859-pat00002
). The control unit 1210 controls the operation sequence of each unit and the operation timing of each unit, and the parity check matrix index storage unit 1240 stores information on the position and the like of the weight of the parity check matrix . The CNU routing network 1220 obtains information on the parity check matrix from the parity check matrix index storage unit 1240 and appropriately connects the memories of the CNU 1110 and the memory unit 1400 do. The VNU routing network 1230 obtains information on the parity check matrix from the parity check matrix index storage unit 1240 and connects the memories of the VNU 1310 and the memory unit 1400 do. The hard decision unit 1250 is a unit that determines a decoded value by using the Q-memory 1430 and checks the determined decoded value c '.
Figure 112005061479859-pat00003
And outputs the decoded value c 'as a true value. If the check expression is not satisfied, decoding is repeated within a certain maximum iterative decoding number.

도 16의 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 통해 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 16의 복호기(1000)는 패리티 검사 행렬의 행의 순서(예를 들어, layer의 순서)를 조정하여, 새로운 패리티 검사 행렬을 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 복호기(1000)는 패리티 검사 행렬의 행의 순서를 조정하는 패리티 검사 행렬 조정부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. The decoder 1000 of FIG. 16 decodes a received signal using a parity check matrix stored in a separate memory (not shown) or the parity check matrix index storage unit 1240, or generates a base signal and a base permutation matrix. The received signal may be decoded using the parity check matrix. When generating a parity check matrix through the base matrix and the base permutation matrix, the decoder 1000 may store a base unit and a base permutation matrix, and a storage unit (not shown) and the base matrix and the base permutation matrix. It is preferable to include a parity check matrix generator (not shown) for generating the parity check matrix by using. In addition, the decoder 1000 of FIG. 16 may generate a new parity check matrix by adjusting the order of rows of the parity check matrix (for example, the order of layers). In this case, the decoder 1000 preferably includes a parity check matrix adjusting unit (not shown) for adjusting the order of rows of the parity check matrix.

이하 상기 LDPC 복호기(1000)의 동작을 설명한다. 상기 LDPC 복호기(1000)는 LDPC 복호 알고리즘의 하나인 Log BP(Log Belief Propagation) 알고리즘을 이용하여 복호를 수행할 수 있다. 상기 복호기(1000)는 초기화 단계와, 검사 노드 갱신(check node update) 단계와 비트 노드 갱신(variable node update)단계 및 경 판정(hard decision) 단계에 따라 동작을 수행한다. 상기 초기화 단계는, 송신 측으 로부터 전송되는 수신 신호에 대한 확률 값을 상기 수신 LLR 메모리(1420)에 저장하고, 상기 수신 LLR 메모리(1420)에 저장된 확률 값을 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)에 저장된 패리티 검사 행렬의 무게(weight)에 관한 정보를 이용하여 상기 Q-메모리(1430)의 특정위치에 저장하는 단계를 포함한다. 상기 검사 노드 갱신(check node update) 단계는, 상기 Q-메모리(1430)에 저장된 확률 값을 이용하여 검사 노드 갱신, 즉 검사 노드로부터 비트 노드로의 갱신을 수행하고, 그 결과를 상기 R-메모리(1410)에 저장하는 단계를 포함한다. 상기 비트 노드 갱신(variable node update) 단계는, 상기 R-메모리(1410)에 저장된 확률 값을 이용하여 비트 노드 갱신, 즉 비트 노드로부터 검사 노드로의 갱신을 수행하고, 그 결과를 상기 Q-메모리(1430)에 저장하는 단계를 포함한다. 상기 경 판정 단계는, 상기 Q-메모리(1430)에 저장된 확률 값을 이용하여 임시로 복호 값(c')을 결정하고, 상기 결정된 복호 값(c')을 검사하고, 검사 결과에 따라 상기 복호 값(c')이 참값인 경우 상기 참값을 출력하고, 만약 참값이 아닌 경우 특정한 반복 복호 횟수 이내에서 상기 검사 노드 갱신(check node update) 단계와 비트 노드 갱신(variable node update)단계를 반복하는 단계를 포함한다. Hereinafter, the operation of the LDPC decoder 1000 will be described. The LDPC decoder 1000 may perform decoding using a Log BP (Log Belief Propagation) algorithm, which is one of the LDPC decoding algorithms. The decoder 1000 performs operations according to an initialization step, a check node update step, a variable node update step, and a hard decision step. In the initializing step, the probability value for the received signal transmitted from the transmitter is stored in the reception LLR memory 1420, and the probability value stored in the reception LLR memory 1420 is stored in the parity check matrix index storage unit 1240. And storing information on the weight of the parity check matrix stored in the memory at a specific position of the Q-memory 1430. The check node update step performs check node update, i.e., update from the check node to the bit node, using the probability value stored in the Q-memory 1430, and outputs the result to the R- (1410). The variable node update step performs bit node update, that is, update from the bit node to the check node, using the probability value stored in the R-memory 1410, and outputs the result to the Q- (1430). The hard decision step may temporarily determine a decoded value c 'using the probability value stored in the Q-memory 1430, check the determined decoded value c' And outputting the true value when the value c 'is a true value, and repeating the check node update step and the variable node update step within a specific number of iterative decoding cycles if the true value is not true .

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112005061479859-pat00004
Figure 112005061479859-pat00004

상기 복호기(1000)에서 사용하는 패리티 검사 행렬(H)이 상기 수학식 3과 같 을 때, 상기 R-메모리(1410)와 상기 Q-메모리(1430)는 상기 패리티 검사 행렬의 0이 아닌 성분, 즉 1이 존재하는 성분의 위치의 값을 저장하는 역할을 한다. 따라서, 상기 R-메모리(1410)와 상기 Q-메모리(1430)는 다음과 같은 위치의 값을 저장하는 역할을 수행한다. When the parity check matrix H used by the decoder 1000 is equal to Equation 3, the R-memory 1410 and the Q-memory 1430 are non-zero components of the parity check matrix. That is, 1 stores the value of the position of the component present. Accordingly, the R-memory 1410 and the Q-memory 1430 store the values of the following locations.

Figure 112005061479859-pat00005
Figure 112005061479859-pat00005

다만, 상기 R-메모리(1410)와 상기 Q-메모리(1430)는 상기 0이 아닌 성분의 위치에 해당하는 값만을 저장하면 되기 때문에, 도 17과 같은 구조로 상기 확률 값 갱신을 위한 연산의 결과를 저장할 수 있다. 따라서, LDPC 복호화를 위해 필요한 메모리는 H 행렬의 무게(weight)에 비례한다. 도 17에 도시된 패리티 검사 행렬의 무게(weight)에 관한 위치 정보는 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)에 저장된다. 상술한 바와 같이, 상기 복호기(1000)는, 기본 행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 이용하여 패리티 검사 행렬을 생성하여 복호화 작업을 수행하거나, 특정한 메모리에 저장된 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화 작업을 수행하거나, 임의의 방법에 의해 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화 작업을 수행할 수 있다. 이하, 설명되는 패리티 검사 행렬은 기본 행렬(base matrix)이 아닌, 실제 패리티 검사 행렬을 의미한다. 상기 패리티 검사 행렬이 생성되는 방법에는 제한이 없으며, 기본 행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 이용하여 생성되거나, 특정 메모리나 외부 장치에 저장된 패리티 검사 행렬을 획득하여 생성될 수 있다.However, since the R-memory 1410 and the Q-memory 1430 only need to store a value corresponding to the position of the non-zero component, the result of the operation for updating the probability value in the structure as shown in FIG. 17. Can be stored. Therefore, the memory required for LDPC decoding is proportional to the weight of the H matrix. Position information regarding the weight of the parity check matrix illustrated in FIG. 17 is stored in the parity check matrix index storage 1240. As described above, the decoder 1000 generates a parity check matrix using a base matrix and a basic permutation matrix to perform a decoding operation, or performs a decoding operation using a parity check matrix stored in a specific memory. The decoding operation may be performed using the parity check matrix generated by any method. The parity check matrix described below refers to the actual parity check matrix, not the base matrix. There is no limitation on the method of generating the parity check matrix, and the parity check matrix may be generated using a base matrix and a basic permutation matrix, or may be generated by obtaining a parity check matrix stored in a specific memory or an external device.

도 18은 상기 수학식 3의 H 행렬을 이용하여 복호화를 수행하는 복호기의 CNU, VNU, 메모리의 연결 형태의 일례를 나타내는 도면이다. 도 18의 복호기는 4개의 CNU와, 8개의 VNU를 구비한 경우의 일례이다. 19a 내지 19h는 도 18에 도시된 복호기를 이용하여 복호화를 수행하는 경우, 수신 신호에 대한 확률 값이 입력되는 초기화 과정에서 한 번의 반복 복호(one iteration)를 수행하는 과정까지를 나타내는 도면이다. 도 19a 내지 19h의 상기 R-메모리(1410)와 상기 Q-메모리(1430)에 표시된 좌표는, 상기 메모리를 도 17과 같은 형태로 하였을 때의, 메모리 어드레스(memory address)를 나타낸다. 18 is a diagram illustrating an example of a connection form of a CNU, a VNU, and a memory of a decoder that performs decoding by using the H matrix of Equation 3 above. The decoder of FIG. 18 is an example in the case of having four CNUs and eight VNUs. 19A to 19H illustrate a process of performing one iteration during an initialization process in which a probability value for a received signal is input when decoding is performed using the decoder illustrated in FIG. 18. Coordinates displayed on the R-memory 1410 and the Q-memory 1430 of FIGS. 19A to 19H indicate a memory address when the memory is configured as shown in FIG. 17.

도 19a는 LDPC 복호에 있어 초기화 단계를 나타내는 도면이다. 상기 도면에 표시된 성분은 H 행렬에서 0이 아닌 성분을 나타내는바, 송신 측으로부터 수신된 확률 값이 상기 0이 아닌 성분에 해당하는 메모리 어드레스에 입력된다.19A is a diagram illustrating an initialization step in LDPC decoding. The component shown in the figure represents a nonzero component in the H matrix, and the probability value received from the transmitting side is input to a memory address corresponding to the nonzero component.

도 19b 내지 19e은 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신을 나타내는 도면이다. 상기 특정 위치의 확률 값 갱신은, 특정한 행(row)에 있어서 자신의 성분을 제외한 나머지 성분들을 이용하여 자신의 성분을 갱신하는 작업이다. 도 19f 내지 19h는 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신을 나타내는 도면이다. 상기 특정 위치의 확률 값 갱신은, 특정한 열(column)에 있어서 자신의 성분을 제외한 나머지 성분들을 이용하여 자신의 성분을 갱신하는 작업이다.19B to 19E are diagrams illustrating probability value updates from check nodes to bit nodes. The probability value update of the specific position is an operation of updating the own component using the remaining components except for the own component in a specific row. 19F to 19H are diagrams illustrating probability value updates from bit nodes to check nodes. Updating the probability value of the specific position is an operation of updating its own component by using components other than its own component in a specific column.

도 19h까지의 과정을 수행한 후 상기 Q-메모리(1430)를 참조하여 코드워드(codeword)를 임시로 결정하고, 임시로 결정된 코드워드(c')가 검사식(Hc'=0)을 만족하는지 여부를 확인한다. 상기 검사식을 만족하지 못하는 경우 도 19b 내지 도 19h의 과정을 반복하게 된다. 만약 기 설정된 횟수만큼의 반복(iteration)이 있거나, 상기 검사식을 만족하는 코드워드를 얻은 경우 상기 과정은 종료된다. After the process up to FIG. 19H, the codeword is temporarily determined with reference to the Q-memory 1430, and the temporarily determined codeword c 'satisfies the check expression Hc' = 0. Check whether or not. If the test equation is not satisfied, the processes of FIGS. 19B to 19H are repeated. If there is a predetermined number of iterations or a codeword satisfying the check expression is obtained, the process is terminated.

이하 병렬 처리가 적용된 Layered decoding을 병렬로 처리하는 LDPC 복호기(1000)의 동작을 설명한다. Hereinafter, the operation of the LDPC decoder 1000 for parallelly processing layered decoding with parallel processing will be described.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 LDPC 복호기(1000)의 CNU(1110)와 VNU(1310)는 하기 수학식 4과 같은 연산을 통하여 확률 값을 갱신한다. 하기 수학식 4는 한번의 반복(iteration) 복호를 수행함에 있어 사용되는 수식이다.In accordance with an embodiment of the present invention, the CNU 1110 and the VNU 1310 of the LDPC decoder 1000 update the probability value through an operation as shown in Equation (4). Equation 4 below is an equation used to perform one iteration decoding.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112005061479859-pat00006
Figure 112005061479859-pat00006

상기 수학식에서 사용되는 변수는 다음과 같다. The variables used in the above equation are as follows.

Figure 112005061479859-pat00007
Figure 112005061479859-pat00007

Figure 112005061479859-pat00008
: m번째 variable node에서 j번째 check node로 연결된 LLR(Log Likelihood Ratio) 값
Figure 112005061479859-pat00008
: Log Likelihood Ratio (LLR) value connected to the jth check node at the mth variable node

Figure 112005061479859-pat00009
: j번째 variable node의 사후 LLR 값 (a posterior LLR value)
Figure 112005061479859-pat00009
: the posterior LLR value of the jth variable node (a posterior LLR value)

Figure 112005061479859-pat00010
: j번째 check node에서 m번째 variable node로 연결된 LLR 값
Figure 112005061479859-pat00010
: LLR value connected from the jth check node to the mth variable node

Figure 112005061479859-pat00011
: j번째 check node에서 m번째 variable node로 연결된 LLR 값을 계산하기 위한 중간변수(dummy variable)
Figure 112005061479859-pat00011
: Dummy variable to calculate the LLR value connected from the j th check node to the m th variable node

Figure 112005061479859-pat00012
: j번째 check node에서 m번째 variable node로 연결된 LLR 값들의 부호를 계산하기 위한 중간변수(dummy variable)
Figure 112005061479859-pat00012
: a dummy variable for computing the sign of the LLR values connected to the mth variable node at the jth check node,

Figure 112005061479859-pat00013
:check node Index of Parity check matrix
Figure 112005061479859-pat00013
: check node Index of parity check matrix

Figure 112005061479859-pat00014
: Variable node index of Parity check matrix
Figure 112005061479859-pat00014
: Variable node index of parity check matrix

하기 수학식 5는 수신 신호의 LLR(Log Likelihood Ratio)의 일례이고, 하기 수학식 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복호기(1000)가 사용하는 패리티 검사 행렬의 일례이다.Equation (5) is an example of LLR (Log Likelihood Ratio) of a received signal, and Equation (6) is an example of a parity check matrix used by the decoder 1000 according to an embodiment of the present invention.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112005061479859-pat00015
Figure 112005061479859-pat00015

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112005061479859-pat00016
Figure 112005061479859-pat00016

상기 수학식 6의 행렬은 본 발명의 일 실시예에 의한 복호기(1000)에서 사용하는 패리티 검사 행렬의 일례이다. 상기 행렬에서, 상기 패리티 검사 행렬의 하나의 행(row)은 하나의 레이어(layer)를 나타낸다. 상기 각각의 레이어(layer)는 서로 인접하는 레이어(layer)와 서로 중첩하지 않는다. 상기 복호기(1000)의 CNU(1110)와 VNU(1310)의 개수는 상기 패리티 검사 행렬의 구조에 따라 정해지는 것이 바람직하다. 또한, 중첩하지 않는 레이어(layer)는 병렬처리되는바, 상기 CNU(1110)의 개수는 병렬처리되는 레이어(layer)에 포함되는 행의 개수인 것이 더욱 바람직하며, 상기 VNU(1310)의 개수는 상기 패리티 검사 행렬의 열의 개수인 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 상기 수학식 6을 이용하는 상기 복호기(1000)의 CNU(1110)는 2개인 것이 바람직하며, VNU(1310)는 24개인 것이 바람직하다. The matrix of Equation (6) is an example of a parity check matrix used in the decoder 1000 according to an embodiment of the present invention. In the matrix, one row of the parity check matrix represents one layer. Each of the layers does not overlap with a layer adjacent to each other. The number of the CNU 1110 and the VNU 1310 of the decoder 1000 may be determined according to the structure of the parity check matrix. In addition, the non-overlapping layers are parallelized, and the number of CNUs 1110 is more preferably the number of rows included in the paralleled layers, and the number of VNUs 1310 is More preferably, it is the number of columns of the parity check matrix. Therefore, it is preferable that the number of CNUs 1110 of the decoder 1000 using Equation (6) is 2, and that the number of VNUs 1310 is 24.

도 20a 내지 도 20i는 본 발명의 LDPC 복호 방법으로 복호화를 수행하는 경우, 한 번의 반복 복호(one iteration)를 수행하는 과정을 나타내는 도면이다. 상기 도 20a 내지 도 20i의 Q와 R은 상기 수학식 4의

Figure 112005061479859-pat00017
,
Figure 112005061479859-pat00018
값을 저장하는 메 모리의 상태를 나타내며, '###'는 아직 특정한 값으로 정해지지 않은 임의의 값을 나타낸다. 상기 도 20a 내지 도 20i의 Q-메모리(1430)와 R-메모리(1410)는, 도 17에 도시된 형태와 같이 0이 아닌 성분의 위치에 해당하는 연산 값만을 저장할 수 있다. 20A to 20I illustrate a process of performing one iteration when decoding is performed by the LDPC decoding method of the present invention. Q and R of FIG. 20A to FIG. 20I are represented by Equation 4
Figure 112005061479859-pat00017
,
Figure 112005061479859-pat00018
It represents the state of memory that stores a value, and '###' represents any value that has not been set to a specific value yet. The Q-memory 1430 and the R-memory 1410 of FIGS. 20A to 20I may store only operation values corresponding to positions of non-zero components, as shown in FIG. 17.

도 20a는 본 발명의 일 실시예에 따른 LDPC 복호에 있어서 초기화 단계를 나타내는 도면이다. 채널로부터 수신된 확률 값(예를 들어, LLR 값)은 상기 수신 LLR 메모리(1420)에 저장되며, 상기 수신된 확률 값은 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)에 저장된 패리티 검사 행렬의 무게(wegiht)에 관한 위치 정보에 따라 상기 Q-메모리(1430)에 입력된다. 도 20a는 상기 초기화 단계를 통해 Q 메모리에 입력된 확률 값을 나타낸다. 20A illustrates an initialization step in LDPC decoding according to an embodiment of the present invention. The received probability value is stored in the received LLR memory 1420, and the received probability value is stored in the parity check matrix stored in the parity check matrix index storage unit 1240 (for example, memory 1430 in accordance with the positional information on the Q-memory 1430. [ 20A illustrates a probability value input to the Q memory through the initialization step.

도 20b는 상기 H행렬의 Layer 0과 Layer 3에 대하여 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신 과정을 나타낸다. 상기 CNU(1110)는 상기 H행렬의 Layer 0과 Layer 3에 대하여 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값을 갱신하는 연산을 수행한다. 상술한 바와 같이, 상기 CNU(1110)는 2개가 구비되어 동작하는바, 2개의 CNU(1110)는 상기 Layer 0과 3에 대한 검사 노드 갱신과정을 수행한다. 상기 연산의 결과는 상기 R-메모리(1410)에 저장된다. 20B illustrates a process of updating probability values from check nodes to bit nodes for Layer 0 and Layer 3 of the H matrix. The CNU 1110 performs an operation of updating a probability value from a check node to a bit node with respect to Layer 0 and Layer 3 of the H matrix. As described above, two CNUs 1110 operate, and two CNUs 1110 perform a check node update process for Layer 0 and Layer 3. The result of the operation is stored in the R-memory 1410.

도 20c는 상기 H행렬의 Layer 0과 Layer 3에 대하여 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정을 나타낸다. 상기 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정은, 종래의 LDPC 복호화 과정과 달리, 동일한 반복(iteration) 단계에서 이미 갱신된 레이어(layer)의 확률 값을 이용하여 현재 레이어(layer)의 확률 값을 갱신한다. 상기 Layer 0과 Layer 3는 서로 중첩되지 않으므로, 병렬처리에 따른 메모리 충돌이나 병렬처리하는 데이터 간의 의존성 문제가 발생하지 않는다. 따라서 상기 Layer 0에 대한 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정과, Layer 3에 대한 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정은 병렬처리될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 복호기는 24개의 VNU(1310)을 이용하여 상기 Layer0과 Layer 3에 대한 연산을 수행한다. 도 20c는 상기 Layer 0과 Layer 3에 대하여 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신이 수행된 결과와 함께, Layer 6과 Layer 1에 대한 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신을 위한 확률 값이 입력되는 설정(setting)단계가 수행된 결과를 나타낸다. 20c illustrates a process of updating a probability value from a bit node to a check node for Layer 0 and Layer 3 of the H matrix. Unlike the conventional LDPC decoding process, the process of updating the probability value from the bit node to the check node has a probability value of the current layer using the probability value of the layer already updated in the same iteration step. Update the. Since Layer 0 and Layer 3 do not overlap with each other, there is no memory conflict due to parallel processing or dependency between parallel processing data. Therefore, the probability value updating process from the bit node to the check node for the layer 0 and the probability value updating process from the bit node to the check node for the layer 3 can be performed in parallel. As described above, the decoder performs operations on Layer 0 and Layer 3 using 24 VNUs 1310. 20c shows a probability value for updating a probability value from a check node to a bit node for layer 6 and layer 1 together with a result of performing a probability value update from a bit node to a check node for the layer 0 and layer 3. This shows the result of the setting step being input.

도 20d는 상기 H행렬의 Layer 6과 Layer 1에 대하여 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신 과정을 나타내고, 도 20e는 상기 H행렬의 Layer 6과 Layer 1에 대하여 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정을 나타내고, 도 20f는 상기 H행렬의 Layer 4와 Layer 7에 대하여 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신 과정을 나타내고, 도 20g는 상기 H행렬의 Layer 4와 Layer 7에 대하여 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정을 나타내고, 도 20h는 상기 H행렬의 Layer 2와 Layer 5에 대하여 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신 과정을 나타내고, 도 20i는 상기 H행렬의 Layer 2과 Layer 5에 대하여 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정을 나타낸다. 상기 Q-메모리(1430)에 저장된 값이 1번의 반복(iteration)을 통해 얻은 연산 값이다. 상기 경 판정부(1250)는, 도 20i 까지의 과정을 수행한 후 상기 Q-메모리(1430)를 참조하여 임시로 코드워드(c') 결정 하고, 상기 코드워드(c')가 검사식(Hc'=0)을 만족하는지 여부를 확인한다. 상기 검사식을 만족하지 못하는 경우에는, 상기 복호기는 도 20b 내지 도 20i의 과정을 반복하게 된다. 만약, 최대 반복 횟수만큼의 반복(iteration)이 있거나, 상기 검사식을 만족하는 코드워드를 얻은 경우 상기 과정은 종료되며 상기 코드워드(c')은 외부로 출력된다. FIG. 20D illustrates a process of updating a probability value from a check node to a bit node with respect to Layer 6 and Layer 1 of the H matrix, and FIG. 20E illustrates a probability from a bit node to a check node with respect to Layer 6 and Layer 1 of the H matrix. FIG. 20F illustrates a process of updating a probability value from a check node to a bit node for Layer 4 and Layer 7 of the H matrix, and FIG. 20G illustrates a bit node for Layer 4 and Layer 7 of the H matrix. Shows a process of updating the probability value from the check node to the bit node for Layer 2 and Layer 5 of the H matrix, and FIG. 20I shows the process of updating the probability value from the check node to the bit node. For layer 5, the process of updating the probability value from the bit node to the check node is shown. The value stored in the Q-memory 1430 is an operation value obtained through one iteration. The hard decision unit 1250 temporarily determines a codeword c 'with reference to the Q-memory 1430 after performing the process up to FIG. 20i, and the codeword c' is a check expression ( Check whether Hc '= 0) is satisfied. If the test equation is not satisfied, the decoder repeats the process of FIGS. 20B to 20I. If there is a maximum number of iterations or if a codeword satisfying the check expression is obtained, the process ends and the codeword c 'is output to the outside.

도 20에 도시된 복호화 방법은 도 19에 도시된 복호화 방법에 비하여 다음과 같은 차이가 있다. 도 19에 도시된 복호화 방법은 패리티 검사 행렬의 크기에 따라 최대한의 CNU 및 VNU를 이용하여 한번의 검사 노드 갱신(Check Node Update)과정과 비트 노드 갱신(Variable Node Update)을 수행하지만, 도 20에 도시된 복호화 방법은, 데이터 의존성이 없는 Layer의 수, 즉 패리티 검사 행렬에서 서로 중첩하지 않는 레이어(layer)의 개수 만큼의 CNU를 구비하고, 상기 데이터 의존성이 없는 레이어(Layer)의 개수에 따라 상기 검사 노드 갱신(Check Node Update) 과정을 병렬 처리(Parallel Processing) 할 수 있다.The decoding method illustrated in FIG. 20 has the following differences as compared to the decoding method illustrated in FIG. 19. The decoding method illustrated in FIG. 19 performs a check node update process and a bit node update process using a maximum number of CNUs and VNUs according to the size of the parity check matrix. The illustrated decoding method includes as many CNUs as the number of Layers without data dependency, that is, the number of layers that do not overlap each other in the parity check matrix, and according to the number of Layers without data dependency. Parallel processing may be performed on a check node update process.

또한, 도 19에 도시된 복호화 방법은 수신 신호에 대한 확률 값을 이용하여 Q-메모리(1430)의 전 영역을 초기화하는 반면, 도 20에 도시된 복호화 방법은 동시에 병렬 처리(Parallel Processing)가 가능한 레이어(Layer)에 대한 초기화를 하고, 그 레이어(Layer)들에 대한 결과값을 다음 레이어(Layer)에 대한 초기 값으로 사용한다.In addition, while the decoding method shown in FIG. 19 initializes the entire area of the Q-memory 1430 by using the probability value of the received signal, the decoding method shown in FIG. 20 is capable of parallel processing at the same time. Initialize the layer and use the result of the layers as the initial value for the next layer.

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 부호화 및 복호화 방법에 의하면, 송신 또는 수신 측에서 데이터를 부호화 또는 복호화 시의 성능(performance)을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the encoding and decoding method using the LDPC code according to the present invention, there is an effect that the performance at the time of encoding or decoding data at the transmitting or receiving side can be improved.

Claims (21)

LDPC (Low-Density Parity-Check)를 이용한 복호화 방법에 있어서,In the decoding method using Low-Density Parity-Check (LDPC), 패리티 검사 행렬 H를 사용하여 부호화된 신호를 수신하는 단계; 및Receiving a signal encoded using the parity check matrix H; And 상기 수신된 신호를 상기 패리티 검사 행렬 H를 사용하여 복호화하는 단계를 포함하되,Decoding the received signal using the parity check matrix H, 상기 패리티 검사 행렬 H의 행(row)들은, 각 레이어가 하나 이상의 열을 포함하는, 복수의 레이어들로 그룹핑되고,The rows of the parity check matrix H are grouped into a plurality of layers, each layer comprising one or more columns, 상기 복호화 단계는 상기 수신된 신호를 중첩하지 않는 소정 개수의 레이어들 단위로 병렬로 동시에 복호화하며,The decoding step simultaneously decodes the received signal in parallel in units of a predetermined number of layers that do not overlap, 상기 패리티 검사 행렬 H는 다음과 같이 정의된 기본 행렬(base matrix) Hb를 확장하여 생성되되:The parity check matrix H is generated by extending a base matrix H b defined as follows:
Figure 112012054963172-pat00074
Figure 112012054963172-pat00074
, 여기서 -1은 영행렬을 나타내고, 음이 아닌 정수는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행 또는 열이 쉬프트된 정도인 쉬프트 넘버를 나타내고, X는 0부터 95사이의 정수인 것을 특징으로 하는,, Wherein -1 represents a zero matrix, a non-negative integer represents a shift number that is a shifted amount of a row or column of the basic permutation matrix, and X is an integer between 0 and 95, 복호화 방법.Decryption method.
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소정 개수의 레이어들 내에서 0이 아닌 원소는 열(column)방향으로 중첩하지 않는 것을 특징으로 하는,Non-zero elements in the predetermined number of layers do not overlap in a column direction, 복호화 방법.Decryption method. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기본 행렬 Hb는 2/3의 코드 레이트용인 것을 특징으로 하는,The base matrix H b is for a code rate of 2/3, 복호화 방법.Decryption method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기본 행렬 Hb의 한 개 행은 상기 패리티 검사 행렬 H의 한 개 레이어에 해당하고,One row of the base matrix H b corresponds to one layer of the parity check matrix H, 상기 기본 행렬 Hb의 행들 중에서 0보다 큰 쉬프트 넘버를 갖는 성분이 열(column)의 방향으로 중첩하지 않는 행들이, 병렬로 동시에 복호화되는 상기 소정 개수의 레이어에 해당하는 것을 특징으로 하는, Characterized in that, among the rows of the basic matrix H b , rows having a shift number greater than zero do not overlap in the column direction correspond to the predetermined number of layers simultaneously decoded in parallel. 복호화 방법.Decryption method. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 2, 4 and 5, 상기 기본 행렬 Hb의 상기 행들이 다음과 같이 1 및 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8으로 인덱싱되면,If the rows of the base matrix H b are indexed as 1 and 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, then
Figure 112012054963172-pat00075
Figure 112012054963172-pat00075
, 상기 기본 행렬 Hb의 행들은, 임의의 인접하는 두 행들 간에 0보다 큰 쉬프트 넘버를 갖는 성분이 중첩하지 않도록 다음과 같이 퍼뮤테이션되고The rows of the base matrix H b are permutated as follows so that a component with a shift number greater than zero does not overlap between any two adjacent rows.
Figure 112012054963172-pat00076
,
Figure 112012054963172-pat00076
,
상기 퍼뮤테이션된 기본 행렬이 상기 복호화 단계에 이용되는 것을 특징으로 하는,Wherein the permuted base matrix is used in the decoding step, 복호화 방법.Decryption method.
LDPC (Low-Density Parity-Check)를 이용한 복호화 방법에 있어서,In the decoding method using Low-Density Parity-Check (LDPC), 패리티 검사 행렬 H를 사용하여 부호화된 신호를 수신하는 단계; 및Receiving a signal encoded using the parity check matrix H; And 상기 수신된 신호를 상기 패리티 검사 행렬 H를 사용하여 복호화하는 단계를 포함하되,Decoding the received signal using the parity check matrix H, 상기 패리티 검사 행렬 H는 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix) 및 기본 행렬(base matrix) Hb로부터 생성되고,The parity check matrix H is generated from a base permutation matrix and a base matrix H b , 상기 기본 행렬 Hb은 다음과 같이 정의되되:The base matrix H b is defined as follows:
Figure 112010069159599-pat00067
Figure 112010069159599-pat00067
, 여기서 -1은 영행렬을 나타내고, 음이 아닌 정수는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행 또는 열이 쉬프트된 정도인 쉬프트 넘버를 나타내고, X는 0부터 95사이의 정수인 것을 특징으로 하는,, Wherein -1 represents a zero matrix, a non-negative integer represents a shift number that is a shifted amount of a row or column of the basic permutation matrix, and X is an integer between 0 and 95, 복호화 방법.Decryption method.
제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 기본 행렬 Hb는 2/3의 코드 레이트용인 것을 특징으로 하는,The base matrix H b is for a code rate of 2/3, 복호화 방법.Decryption method. LDPC (Low-Density Parity-Check)를 이용한 부호화 방법에 있어서,In the encoding method using Low-Density Parity-Check (LDPC), 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix) 및 기본 행렬(base matrix) Hb를 이용하여 패리티 검사 행렬 H를 생성하는 단계; 및Generating a parity check matrix H using a base permutation matrix and a base matrix H b ; And 상기 패리티 검사 행렬 H를 이용하여 소스 데이터(source data)를 부호화(encode)하는 단계를 포함하되,Encoding source data using the parity check matrix H, 상기 기본 행렬 Hb은 다음과 같이 정의되되:The base matrix H b is defined as follows:
Figure 112010069159599-pat00068
Figure 112010069159599-pat00068
, 여기서 -1은 영행렬을 나타내고, 음이 아닌 정수는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행 또는 열이 쉬프트된 정도인 쉬프트 넘버를 나타내고, X는 0부터 95사이의 정수인 것을 특징으로 하는,, Wherein -1 represents a zero matrix, a non-negative integer represents a shift number that is a shifted amount of a row or column of the basic permutation matrix, and X is an integer between 0 and 95, 부호화 방법.Encoding method.
제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 기본 행렬 Hb는 2/3의 코드 레이트용인 것을 특징으로 하는,The base matrix H b is for a code rate of 2/3, 부호화 방법.Encoding method. LDPC (Low-Density Parity-Check)를 이용한 복호화 장치에 있어서,In a decoding apparatus using low-density parity check (LDPC), 패리티 검사 행렬 H를 사용하여 부호화된 신호를 수신하도록 구성된 수신 모듈; 및A receiving module, configured to receive a signal encoded using the parity check matrix H; And 상기 수신된 신호를 상기 패리티 검사 행렬 H를 사용하여 복호하도록 구성된 복호화 모듈,A decoding module configured to decode the received signal using the parity check matrix H; 상기 패리티 검사 행렬 H의 행(row)들은, 각 레이어가 하나 이상의 열을 포함하는, 복수의 레이어들로 그룹핑되고,The rows of the parity check matrix H are grouped into a plurality of layers, each layer comprising one or more columns, 상기 복호화 모듈은 상기 수신된 신호를 중첩하지 않는 소정 개수의 레이어들 단위로 병렬로 동시에 복호화하도록 구성되며,The decoding module is configured to simultaneously decode in parallel in units of a predetermined number of layers that do not overlap the received signal, 상기 복호화 모듈은 다음과 같이 정의된 기본 행렬(base matrix) Hb를 확장하여 생성된 행렬을 상기 패리티 검사 행렬 H로 사용하되:The decoding module uses a matrix generated by extending a base matrix H b defined as the parity check matrix H:
Figure 112012054963172-pat00077
Figure 112012054963172-pat00077
, 여기서 -1은 영행렬을 나타내고, 음이 아닌 정수는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행 또는 열이 쉬프트된 정도인 쉬프트 넘버를 나타내고, X는 0부터 95사이의 정수인 것을 특징으로 하는,, Wherein -1 represents a zero matrix, a non-negative integer represents a shift number that is a shifted amount of a row or column of the basic permutation matrix, and X is an integer between 0 and 95, 복호화 장치.Decryption device.
제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 소정 개수의 레이어들 내에서 0이 아닌 원소는 열(column)방향으로 중첩하지 않는 것을 특징으로 하는,Non-zero elements in the predetermined number of layers do not overlap in a column direction, 복호화 장치.Decryption device. 삭제delete 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 기본 행렬 Hb는 2/3의 코드 레이트용인 것을 특징으로 하는,The base matrix H b is for a code rate of 2/3, 복호화 장치.Decryption device. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 기본 행렬 Hb의 한 개 행은 상기 패리티 검사 행렬 H의 한 개 레이어에 해당하고,One row of the base matrix H b corresponds to one layer of the parity check matrix H, 상기 기본 행렬 Hb의 행들 중에서 0보다 큰 쉬프트 넘버를 갖는 성분이 열(column)의 방향으로 중첩하지 않는 행들이, 병렬로 동시에 복호화되는 상기 소정 개수의 레이어에 해당하는 것을 특징으로 하는,Characterized in that, among the rows of the basic matrix H b , rows having a shift number greater than zero do not overlap in the column direction correspond to the predetermined number of layers simultaneously decoded in parallel. 복호화 장치.Decryption device. 제11항, 제12항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 11, 12, 14 and 15, 상기 기본 행렬 Hb의 상기 행들이 다음과 같이 1 및 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8으로 인덱싱되면,If the rows of the base matrix H b are indexed as 1 and 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, then
Figure 112012054963172-pat00078
Figure 112012054963172-pat00078
, 상기 기본 행렬 Hb의 행들은, 임의의 인접하는 두 행들 간에 0보다 큰 쉬프트 넘버를 갖는 성분이 중첩하지 않도록 다음과 같이 퍼뮤테이션되고The rows of the base matrix H b are permutated as follows so that a component with a shift number greater than zero does not overlap between any two adjacent rows.
Figure 112012054963172-pat00079
,
Figure 112012054963172-pat00079
,
상기 퍼뮤테이션된 기본 행렬이 상기 복호화 단계에 이용되는 것을 특징으로 하는,Wherein the permuted base matrix is used in the decoding step, 복호화 장치.Decryption device.
LDPC (Low-Density Parity-Check)를 이용한 복호화 장치에 있어서,In a decoding apparatus using low-density parity check (LDPC), 패리티 검사 행렬 H를 사용하여 부호화된 신호를 수신하도록 구성된 수신 모듈; 및A receiving module, configured to receive a signal encoded using the parity check matrix H; And 상기 수신된 신호를 상기 패리티 검사 행렬 H를 사용하여 복호하도록 구성된 복호화 모듈을 포함하되,A decoding module configured to decode the received signal using the parity check matrix H, 상기 복호화 모듈은 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix) 및 기본 행렬(base matrix) Hb로부터 생성된 행렬을 상기 패리티 검사 행렬 H는 로 사용하고,The decoding module uses a matrix generated from a base permutation matrix and a base matrix H b , wherein the parity check matrix H is. 상기 기본 행렬 Hb은 다음과 같이 정의되되:The base matrix H b is defined as follows:
Figure 112010069159599-pat00072
Figure 112010069159599-pat00072
, 여기서 -1은 영행렬을 나타내고, 음이 아닌 정수는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행 또는 열이 쉬프트된 정도인 쉬프트 넘버를 나타내고, X는 0부터 95사이의 정수인 것을 특징으로 하는,, Wherein -1 represents a zero matrix, a non-negative integer represents a shift number that is a shifted amount of a row or column of the basic permutation matrix, and X is an integer between 0 and 95, 복호화 장치.Decryption device.
제17항에 있어서,18. The method of claim 17, 상기 기본 행렬 Hb는 2/3의 코드 레이트용인 것을 특징으로 하는,The base matrix H b is for a code rate of 2/3, 복호화 장치.Decryption device. LDPC (Low-Density Parity-Check)를 이용한 부호화 장치에 있어서,In the encoding device using a low-density parity check (LDPC), 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix) 및 기본 행렬(base matrix) Hb를 이용하여 패리티 검사 행렬 H를 생성하도록 구성된 패리티 검사 행렬 생성기; 및A parity check matrix generator configured to generate a parity check matrix H using a base permutation matrix and a base matrix H b ; And 상기 패리티 검사 행렬 H를 이용하여 소스 데이터(source data)를 부호화(encode)하도록 구성된 부호화 모듈을 포함하되,An encoding module configured to encode source data using the parity check matrix H, 상기 패리티 검사 행렬은 다음과 같이 정의된 행렬을 상기 기본 행렬 Hb로 사용하도록 구성되되:The parity check matrix is configured to use as the base matrix H b a matrix defined as follows:
Figure 112010069159599-pat00073
Figure 112010069159599-pat00073
, 여기서 -1은 영행렬을 나타내고, 음이 아닌 정수는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 행 또는 열이 쉬프트된 정도인 쉬프트 넘버를 나타내고, X는 0부터 95사이의 정수인 것을 특징으로 하는,, Wherein -1 represents a zero matrix, a non-negative integer represents a shift number that is a shifted amount of a row or column of the basic permutation matrix, and X is an integer between 0 and 95, 부호화 장치.Encoding device.
제19항에 있어서,20. The method of claim 19, 상기 기본 행렬 Hb는 2/3의 코드 레이트용인 것을 특징으로 하는,The base matrix H b is for a code rate of 2/3, 부호화 장치.Encoding device. 삭제delete
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