KR101411720B1 - Method and apparatus for decoding system consisting of multiple decoders corresponding to variations of a single parity check matrix - Google Patents

Method and apparatus for decoding system consisting of multiple decoders corresponding to variations of a single parity check matrix Download PDF

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Abstract

본 발명은 LDPC 부호의 패리티 체크 행렬을 이용해 서로 다른 여러 개의 복호기를 만드는 LDPC 부호의 복호 방법 및 이를 포함하는 LDPC 부호 시스템에 관한 것으로, LDPC 부호어를 채널을 통해 출력하는 LDPC 인코더와, 상기 채널을 통해 수신된 LDPC 부호어를 디코딩하고, 제 2 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때 상기 제 2 LDPC 디코더에서 디코딩 동작이 끝난 후 새롭게 생성된 소프트 정보(soft-information)를 가지고 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 제 1 LDPC 디코더 및, 상기 제 1 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때, 상기 제 1 LDPC로부터 각 비트의 소프트 정보를 수신받고, 수신받은 각 비트의 소프트 정보를 가지고 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬로부터 만들어진 새로운 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 제 2 LDPC 디코더를 포함하고 있다.
따라서, 하나의 LDPC 패리티 체크 행렬을 이용해서 여러 개의 서로 다른 디코더(Decoder)를 만들 수 있고, 추가적인 인코딩 과정을 필요로 하지 않고 기존 코드를 그대로 사용하여 부호율이 변하지 않는 장점을 가지고 있다. 또한, 제 1 LDPC 디코더가 오류정정에 실패하였을 경우에만 제 2 LDPC 디코더가 동작하게 하여 추가적인 동작에 의한 속도 손실을 최소화 할 수 있다.
The present invention relates to a method of decoding an LDPC code for generating a plurality of different decoders using a parity check matrix of an LDPC code, and an LDPC code system including the LDPC code. The LDPC encoder includes an LDPC encoder for outputting an LDPC codeword through a channel, Decoding the LDPC codeword received through the first LDPC decoder and decoding the LDPC codeword received from the second LDPC decoder when the second LDPC decoder fails to decode the LDPC codeword, A first LDPC decoder for decoding an LDPC codeword according to a matrix, and a second LDPC decoder for receiving soft information of each bit from the first LDPC when decoding is failed in the first LDPC decoder, An LDPC codeword is decoded according to a new parity check matrix created from the parity check matrix of the LDPC codeword Includes a second LDPC decoder.
Therefore, it is possible to make several different decoders by using one LDPC parity check matrix, and it has an advantage that the code rate is not changed by using the existing code as it is without any additional encoding process. Also, the second LDPC decoder can be operated only when the first LDPC decoder fails to correct the error, so that the speed loss due to the additional operation can be minimized.

Description

엘디피시 부호의 패리티 체크 행렬을 이용해 서로 다른 여러 개의 복호기를 만드는 엘디피시 부호의 복호 방법 및 이를 포함하는 엘디피시 부호 시스템{Method and apparatus for decoding system consisting of multiple decoders corresponding to variations of a single parity check matrix}[0001] The present invention relates to a decoding method of an LDPC code for generating a plurality of different decoders using a parity check matrix of an LDPC code, and an LDPC code system including the LDPC code, }

본 발명은 LDPC(Low Density Parity Check) 부호의 복호 방법 및 이를 이용한 LDPC 부호 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 LDPC 패리티 체크 행렬을 이용해서 여러 개의 서로 다른 디코더(Decoder)를 만들 수 있는 LDPC 부호의 복호 방법 및 이를 포함하는 LDPC 부호 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a decoding method of an LDPC (Low Density Parity Check) code and an LDPC code system using the LDPC code. More particularly, the present invention relates to an LDPC Code decoding method and an LDPC code system including the same.

LDPC 부호는 선형 블록 부호(linear block code)로 k 비트의 정보와 p 비트의 패리티를 포함한다. 즉 전체 길이 n은 k와 p의 합이다. 전체 길이 중 정보비트의 길이 비율을 나타내는 부호율(code rate)은 k/n의 식으로 나타낼 수 있다. LDPC 부호의 인코딩은 패리티 체크 행렬을 이용하여 k의 입력을 받아 n의 출력을 낸다.An LDPC code is a linear block code and includes k bits of information and p bits of parity. That is, the total length n is the sum of k and p. The code rate representing the length ratio of the information bits in the entire length can be expressed by k / n. The encoding of the LDPC code takes the input of k using the parity check matrix and outputs the output of n.

LDPC 부호의 디코딩 알고리즘은 메시지 패싱 알고리즘을 기반으로 한다. 메시지 패싱 알고리즘은 크게 두 개의 프로세스로 진행이 되는데, 먼저 비트-체크 메시지 패싱(bit-to-check message passing)이 수행된다. 비트-체크 메시지 패싱에서는 같은 체크노드에 묶인 비트노드들이 같은 그룹의 다른 비트노드의 정보를 알려주기 위해 서로 메시지를 주고 받는다. 이때 비트-체크가 묶인 구조는 패리티 체크 행렬에 따라 공통 된 체크에 묶여 있는 비트 판정 값의 합이 짝수가 되도록 고정(짝수 패리티 조건 만족하도록)되어있다. 비트-체크 메시지 패싱 과정 후에 체크-비트 메시지 패싱이 수행된다. 체크-비트 메시지 패싱에서는 하나의 비트노드에 묶여있는 체크노드끼리 메시지를 주고 받는 동작을 한다. 비트-체크 메시지 패싱과 체크-비트 메시지 패싱은 유효한 코드워드로 디코딩 될 때까지 반복되거나 최대 반복 횟수에 도달할 때까지 반복적으로 수행된다. LDPC 부호를 다른 부호와 연접하여 사용하게 되면 오류정정 능력은 좋아지지만 추가적인 인코딩 과정에 의해 패리티 비트가 증가하게 되므로 부호율이 낮아지는 단점이 있다. 또한 추가적인 인코딩 과정, 이에 따르는 추가적인 디코딩 과정에 의한 복잡도 증가 역시 피할 수 없다.The decoding algorithm of the LDPC code is based on a message passing algorithm. The message passing algorithm is largely divided into two processes. First, a bit-to-check message passing is performed. In bit-check message passing, bit nodes bound to the same check node send and receive messages to inform other bit nodes of the same group. At this time, the structure in which the bit-check is bundled is fixed (to satisfy the even parity condition) so that the sum of the bit judgment values tied to the common check according to the parity check matrix becomes an even number. A check-bit message passing is performed after the bit-check message passing process. In check-bit message passing, messages are exchanged between check nodes tied to one bit node. The bit-check message passing and the check-bit message passing are iteratively repeated until it is decoded with a valid codeword or until the maximum number of iterations is reached. If the LDPC code is concatenated with another code, the error correction capability is improved. However, since the parity bit is increased by the additional encoding process, the code rate is lowered. It is also inevitable to increase the complexity due to the additional encoding process and the accompanying additional decoding process.

종래의 기본적인 LDPC 부호 시스템은 도 1과 같이, 입력 데이터인 LDPC 부호를 인코딩(Encoding)하여 채널(Channel)로 송신하는 LDPC 인코더(Encoder)와, 상기 채널(Channel)을 통해 수신된 LDPC 부호를 수신하여 디코딩(Decoding)하는 LDPC 디코더(Decoder)로 나눌 수 있다. 1, a conventional basic LDPC code system includes an LDPC encoder that encodes an LDPC code, which is input data, and transmits the LDPC code through a channel, and an LDPC encoder that receives an LDPC code received through the channel And an LDPC decoder (Decoder) for decoding the data.

상기 LDPC 디코더(Decoder)에서 디코딩하는 과정은 판정된 값(x_hat)이 유효한 코드워드(code word)가 될 때까지, 혹은 최대 반복 횟수에 도달할때까지 반복적으로(iterative) 동작한다.The decoding process in the LDPC decoder operates iteratively until the determined value x_hat becomes a valid code word or until the maximum number of iterations is reached.

그러나, 상기 구성을 갖는 종래의 LDPC 부호 시스템은 앞에서 설명한 바와 같이, 오류 정정 능력을 위해 LDPC 부호를 다른 부호와 연접하여 사용하기 때문에 추가적인 인코딩 과정에 의해 패리티 비트가 증가하게 되어 부호율이 낮아지는 단점이 있다. 또한, 추가적인 인코딩 과정과 이에 따르는 추가적인 디코딩 과정에 의한 복잡도 증가하는 문제가 있었다.
However, as described above, the conventional LDPC code system having the above configuration uses an LDPC code concatenated with another code for error correction capability, so that the parity bit is increased by an additional encoding process, . Further, there is a problem that the complexity increases due to the additional encoding process and the additional decoding process.

한국 공개특허 제2008-0088030호(공개일: 2008.10.02.)Korean Patent Publication No. 2008-0088030 (published on October 22, 2008). 한국 공개특허 제2011-0000013호(공개일: 2011.01.03.)Korean Published Patent No. 2011-0000013 (Published date: 2011.03.03.)

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 LDPC 패리티 체크 행렬을 이용해서 여러 개의 서로 다른 디코더(Decoder)를 만들 수 있는 LDPC 부호의 복호 방법 및 이를 포함하는 LDPC 부호 시스템을 제시하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an LDPC code decoding method capable of generating a plurality of different decoders using one LDPC parity check matrix, I have to propose.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 추가적인 인코딩 과정을 필요로 하지 않고 기존 코드를 그대로 사용하여 부호율이 변하지 않는 LDPC 부호의 복호 방법 및 이를 포함하는 LDPC 부호 시스템을 제시하는 데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a decoding method of an LDPC code in which a code rate is not changed using an existing code without requiring an additional encoding process, and an LDPC code system including the decoding method.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제 1 LDPC 디코더가 오류정정에 실패하였을 경우에만 제 2 LDPC 디코더가 동작하게 하여 추가적인 동작에 의한 속도 손실을 최소화 할 수 있는 LDPC 부호의 복호 방법 및 이를 포함하는 LDPC 부호 시스템을 제시하는 데 있다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of decoding an LDPC code capable of minimizing speed loss due to a second LDPC decoder operating only when a first LDPC decoder fails in error correction, And an LDPC code system including the same.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 LDPC 부호의 복호 방법은, (a) LDPC 인코더에서 LDPC 부호어를 채널을 통해 출력하는 단계와, (b) 상기 채널을 통해 출력된 상기 LDPC 부호어를 제 1 LDPC 디코더에서 디코딩하는 단계와, (c) 상기 제 1 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때, 제 2 LDPC 디코더에서 상기 제 1 LDPC로부터 각 비트의 소프트 정보(soft-information)를 수신받아 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬로부터 만들어진 새로운 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 단계와, (d) 상기 제 2 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때, 상기 제 1 LDPC 디코더에서 상기 제 2 LDPC로부터 디코딩 동작이 끝난 후 새롭게 생성된 소프트 정보를 수신받아 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 단계 및, (e) 상기 LDPC 부호가 디코딩 될 때까지 또는 최대 반복 횟수에 도달할 때까지 상기 (c) 및 (d)단계를 반복 수행하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of decoding an LDPC code, the method comprising: (a) outputting an LDPC codeword through a channel in an LDPC encoder; (b) (C) decoding soft-information of each bit from the first LDPC in a second LDPC decoder when decoding is failed in the first LDPC decoder; Decoding the LDPC codeword according to a new parity check matrix generated from a parity check matrix of the LDPC codeword received by the first LDPC decoder, and (d) when decoding is failed in the second LDPC decoder, 2 decoding the LDPC codeword according to the parity check matrix of the LDPC codeword after receiving the soft information newly generated after the decoding operation is finished from the LDPC codeword; Repeating the steps (c) and (d) until the LDPC code is decoded or until the maximum number of iterations is reached.

또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 LDPC 부호 시스템은, LDPC 부호어를 채널을 통해 출력하는 LDPC 인코더와, 상기 채널을 통해 수신된 LDPC 부호어를 디코딩하고, 제 2 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때 상기 제 2 LDPC 디코더에서 디코딩 동작이 끝난 후 새롭게 생성된 소프트 정보(soft-information)를 가지고 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 제 1 LDPC 디코더 및, 상기 제 1 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때, 상기 제 1 LDPC로부터 각 비트의 소프트 정보를 수신받고, 수신받은 각 비트의 소프트 정보를 가지고 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬로부터 만들어진 새로운 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 제 2 LDPC 디코더를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an LDPC code system including an LDPC encoder for outputting an LDPC codeword through a channel, an LDPC encoder for decoding the LDPC codeword received through the channel, A first LDPC decoder for decoding an LDPC codeword according to a parity check matrix of the LDPC codeword with newly generated soft-information after a decoding operation is completed in the second LDPC decoder when decoding in the LDPC decoder fails; Decoder for receiving soft information of each bit from the first LDPC when the first LDPC decoder fails to decode the soft information of each bit received from the first LDPC decoder, And a second LDPC decoder that decodes the LDPC codeword according to the check matrix.

여기서, 상기 새로운 패리티 체크 행렬은, 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에서 짝수 또는 홀수 개의 행(Row)의 선형연산(linera operation)으로 만들어진 새로운 행(Row)을 가질 수 있다.Here, the new parity check matrix may have a new row formed by a linere operation of an even or odd number of rows in the parity check matrix of the LDPC codeword.

또한, 상기 새로운 패리티 체크 행렬은, 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에서 짝수 또는 홀수 개의 컬럼(Column)의 선형연산(linera operation)으로 만들어진 새로운 컬럼(Column)을 가질 수 있다.In addition, the new parity check matrix may be a parity check matrix of an LDPC codeword, or a parity check matrix of an even or odd number of columns, You can have a new column created.

또한, 상기 새로운 패리티 체크 행렬은, 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에서 짝수 또는 홀수 개의 행(Row) 및 컬럼(Column)의 선형연산(linera operation)으로 만들어진 새로운 행(Row) 및 컬럼(Column)을 가질 수 있다.In addition, the new parity check matrix is a linear operation of an even or odd number row (Row) and the column (Column) in the parity check matrix of the LDPC codeword (linera operation) a new row (Row) and the column (Column made of ).

상기 짝수 또는 홀수 개의 행(Row) 또는 컬럼(Column)을 이진합으로 합칠 때, 두 개의 체크노드가 묶고 있던 비트노드는 합쳐진 체크노드에 묶일 수 있고, 중복된 비트노드는 끊어질 수 있다. 그리고, 상기 소프트 정보(soft-information)는 각 비트의 '1' 또는 '0'의 확률 정보일 수 있다.
When integrating the even or odd rows or columns into a binary sum, the bit nodes to which the two check nodes are bound can be tied to the combined check nodes, and the redundant bit nodes can be disconnected. The soft-information may be probability information of '1' or '0' of each bit.

본 발명에 따르면, 하나의 LDPC 패리티 체크 행렬을 이용해서 여러 개의 서로 다른 복호기를 만들 수 있다.According to the present invention, a plurality of different decoders can be created using one LDPC parity check matrix.

또한, 추가적인 인코딩 과정을 필요로 하지 않고 기존 코드를 그대로 사용하여 부호율이 변하지 않는 장점을 가지고 있다. It also has the advantage of not changing the coding rate by using existing code without needing additional encoding process.

또한, 제 1 LDPC 디코더가 오류정정에 실패하였을 경우에만 제 2 LDPC 디코더가 동작하게 하여 추가적인 동작에 의한 속도 손실을 최소화 할 수 있다. Also, the second LDPC decoder can be operated only when the first LDPC decoder fails to correct the error, so that the speed loss due to the additional operation can be minimized.

또한, 본 발명에 의한 LDPC 부호 시스템을 구현해본 결과, 종래의 LDPC 부호 시스템에 비해 높은 SNR 영역에서 강한 오류 정정 능력을 나타내는 것을 확인하였다.
Also, as a result of implementing the LDPC code system according to the present invention, it is confirmed that the system exhibits strong error correction capability in a high SNR region as compared with the conventional LDPC code system.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 기본적인 LDPC 부호 시스템의 블록 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 LDPC 부호 시스템의 블록 구성도
도 3은 패리티 체크 행렬의 행 2개를 이진합으로 결합해서 새로운 패리티 체크 행렬의 행을 생성하는 예를 나타낸 도면
도 4는 2개의 체크노드를 하나의 체크노드로 합치는 예를 나타낸 도면
도 5는 종래의 LDPC 부호 시스템과 본 발명에서 제안하는 LDPC 시스템의 SNR에 따른 오류 정정 능력을 시뮬레이션으로 구현한 결과를 나타낸 그래프
1 is a block diagram of a conventional basic LDPC code system
2 is a block diagram of an LDPC code system according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing an example of generating a row of a new parity check matrix by combining two rows of a parity check matrix with a binary sum
4 shows an example of combining two check nodes into one check node
5 is a graph showing the results of simulation of the error correction capability according to the SNR of the conventional LDPC code system and the LDPC system proposed by the present invention

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예Example

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 LDPC 부호 시스템의 블록 구성도이다,4 is a block diagram of an LDPC code system according to a preferred embodiment of the present invention,

본 발명의 LDPC 부호 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, LDPC 인코더(Encoder; 110), 채널(Channel; 120), 제 1 LDPC 디코더(Decoder; 130), 제 2 LDPC 디코더(Decoder; 140)를 포함하여 구성된다.4, the LDPC code system of the present invention includes an LDPC encoder 110, a channel 120, a first LDPC decoder 130, and a second LDPC decoder 140 .

상기 LDPC 인코더(110)는 입력 데이터인 LDPC 부호를 인코딩(Encoding)하여 채널(Channel)(120)로 송신한다.The LDPC encoder 110 encodes an input LDPC code and transmits the encoded data to a channel 120.

상기 LDPC 인코더(110)에서는 전송할 데이터를 채널(120)에서 손실이나 왜곡 없이 전송하기 위해 LDPC 코딩(coding) 절차를 거친다. 상기 채널 코딩(Channel coding) 절차를 거친 데이터(data)는 무선 채널(120)로 전송될 때 여러 개의 비트들이 모여서 하나의 심볼로 전송될 수 있다. 이때, 여러 비트들을 하나의 심볼(symbol)로 매핑(mapping) 되는 절차를 변조(modulation)라 한다.The LDPC encoder 110 performs an LDPC coding process to transmit data to be transmitted on the channel 120 without loss or distortion. When data transmitted through the channel coding process is transmitted through the wireless channel 120, several bits may be collected and transmitted as a single symbol. At this time, the procedure of mapping various bits to one symbol is called modulation.

상기 변조된 데이터는 다중화(Multiplexing) 과정 또는 다중 접속(Multiple Access) 방법을 거쳐 다중 전송을 위한 신호로 변환된다. 상기 다중화 방법으로는, CDM, TDM, FDM 등의 다양한 방법이 존재한다. 상기 다중화(Multiplexing) 블록을 거친 신호는 한 개 이상의 다중 안테나에 전송되기 적합한 구조로 변경되어 무선채널을 통해 수신 단(Receiver)에 전달된다. 이 과정에서 전송된 데이터는 페이딩(Fading)과 열 잡음 등을 겪게 되어 데이터에 왜곡이 발생할 수 있다. 수신 단에서는 상기 왜곡된 데이터를 수신한 후 상기 송신 단의 일련의 절차를 역순으로 수행한다. 상기 심볼로 매핑(mapping)된 데이터를 비트열로 바꾸는 복조(demodulation) 작업을 수행하고, 채널 디코딩(Channel Decoding) 절차를 거치며 왜곡된 데이터를 원래 데이터로 복원한다.The modulated data is converted into a signal for multiplex transmission through a multiplexing process or a multiple access method. As the multiplexing method, there are various methods such as CDM, TDM, and FDM. The signal passed through the multiplexing block is changed into a structure suitable for transmission to one or more multiple antennas and transmitted to a receiver through a wireless channel. In this process, the transmitted data may experience fading and thermal noise, which may cause distortion of the data. After receiving the distorted data, the receiving end performs a series of procedures of the transmitting end in reverse order. Demodulates the data mapped to the symbol into a bit stream, performs a channel decoding process, and restores the distorted data to original data.

상기 채널 코딩을 수행하는 LDPC 인코더(110)는, 입력된 데이터(Information bits 또는 Systematic Bits)에 첨가될 패리티 비트(Parity Bits)을 발생시키데 사용되는 패리티 체크 행렬(Parity Check Matrix)인 H 행렬 또는 H행렬로부터 유도되는 생성행렬(Generation Matrix) G 행렬을 저장하고 있다. 즉, 상기 LDPC 인코더(Encoder)는, 상기 H 또는 G 행렬과 상기 입력된 데이터를 통해 패리티 비트(Parity Bit)들을 발생한다. The LDPC encoder 110 for performing the channel coding includes an H matrix which is a parity check matrix used for generating parity bits to be added to input data (information bits or systematic bits) And a Generation Matrix G matrix derived from the H matrix. That is, the LDPC encoder generates parity bits through the H or G matrix and the input data.

상기 제 1 및 제 2 LDPC 디코더(Decoder)(130)(140)는 채널 디코딩(Channel Decoding)을 수행하는 장치로서, 수신된 데이터(왜곡된 Systematic Bits + Parity Bits)를 H행렬과 연산을 통하여 상기 입력된 데이터(Systematic Bits)들이 제대로 복구되는지 확인하고 복구 실패시 연산을 재수행한다.The first and second LDPC decoders 130 and 140 are devices for performing channel decoding on the received data (distorted Systematic Bits + Parity Bits) Confirm that the input data (systematic bits) are restored properly and re-execute the operation when the recovery fails.

구체적으로 설명하면, 상기 제 1 LDPC 디코더(130)는 상기 채널(120)을 통해 수신된 LDPC 부호어를 디코딩한다. 이때, 상기 제 1 LDPC 디코더(130)에서 디코딩에 실패했을 경우, 상기 제 2 LDPC 디코더(140)에서 상기 제 1 LDPC(130)로부터 각 비트의 소프트 정보(soft-information)를 수신받아, 수신받은 각 비트의 소프트 정보(soft-information)를 가지고 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬(Parity check matrix)로부터 만들어진 새로운 패리티 체크 행렬(New Parity check matrix)에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩한다. 여기서, 상기 소프트 정보(soft-information)는 각 비트의 '1' 또는 '0'의 확률 정보를 나타낸다. 즉, 본 발명은 상기 제 1 LDPC 디코더의 패리티 체크 행렬로부터 만들어진 새로운 패리티 체크 행렬에 맞게 디코딩하는 제 2 LDPC 디코더와 같은 보조 LDPC 디코더를 사용하며, 이러한 보조 LDPC 디코더의 개수는 변할 수 있다. 아울러, 상기 제 1 LDPC 디코더와 보조 LDPC 디코더는 직렬(serial), 병렬(parallel), 또는 직렬과 병렬의 조합을 이룰 수 있다. More specifically, the first LDPC decoder 130 decodes the LDPC codeword received through the channel 120. At this time, if decoding is failed in the first LDPC decoder 130, the second LDPC decoder 140 receives soft-information of each bit from the first LDPC 130, And decodes the LDPC codeword according to a new parity check matrix created from a parity check matrix of the LDPC codeword with soft-information of each bit. Here, the soft-information indicates probability information of '1' or '0' of each bit. That is, the present invention uses a secondary LDPC decoder such as a second LDPC decoder that decodes the new LDPC decoder according to a new parity check matrix generated from the parity check matrix of the first LDPC decoder, and the number of such secondary LDPC decoders may be changed. In addition, the first LDPC decoder and the auxiliary LDPC decoder may be serial, parallel, or a combination of serial and parallel.

만약, 상기 제 2 LDPC 디코더(140)에서도 디코딩에 실패했을 때에는, 상기 제 1 LDPC 디코더(130)에서 상기 제 2 LDPC 디코더(140)에서 디코딩 동작이 끝난 후 새롭게 생성된 소프트 정보(soft-information)를 가지고 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬(Parity check matrix)에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩한다. If the second LDPC decoder 140 fails to decode the data, soft-information newly generated after the decoding operation is completed in the second LDPC decoder 140 in the first LDPC decoder 130, And decodes the LDPC codeword according to the parity check matrix of the LDPC codeword.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 상기 LDPC 부호가 디코딩 될 때까지 또는 최대 반복 횟수에 도달할 때까지 상기 제 1 및 제 2 LDPC 디코더(130)(140)에서 외부 정보(extrinsic information)를 주고 받는 피드백 과정을 통해 LDPC 부호어를 디코딩하게 된다.As described above, in the embodiment of the present invention, extrinsic information is exchanged between the first and second LDPC decoders 130 and 140 until the LDPC code is decoded or the maximum number of iterations is reached And the LDPC codeword is decoded through the feedback process.

여기서, 상기 새로운 패리티 체크 행렬(New Parity check matrix)은 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에서 짝수 또는 홀수 개의 행(Row) 또는 컬럼(Column)의 선형연산(linera operation)으로 만들어진 새로운 짝수 또는 홀수 개의 행(Row) 또는 컬럼(Column)을 가지거나, 또는 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에서 짝수 또는 홀수 개의 행(Row) 및 컬럼(Column)의 선형연산(linera operation)으로 만들어진 새로운 짝수 또는 홀수 개의 행(Row) 및 컬럼(Column)을 가질 수 있다. 상기 새로운 패리티 체크 행렬(New Parity check matrix)에 대해서는 후술하는 도 3 및 도 4에서 상세히 설명하기로 한다.Here, the new parity check matrix may be a new even or odd number of rows or columns formed by a linere operation of an even or odd row or column in the parity check matrix of the LDPC codeword, A new even or odd number of rows or columns having a row or column or a linere operation of even or odd rows and columns in the parity check matrix of the LDPC codeword, And may have a row and a column. The new parity check matrix will be described later in detail with reference to FIG. 3 and FIG.

상기 제 2 LDPC 디코더(140)는 본 발명에서 제안한 방법으로 새롭게 생성된 패리티 체크 행렬을 기반으로 만들어진 것이다. 본 발명의 LDPC 부호 시스템은 추가적인 인코딩 과정이 없으므로 송신측의 복잡도는 그대로 유지하고 부호율(code rate) 역시 변함이 없는 장점을 가지고 있다. 그리고 수신측에서 디코딩을 할 때, 상기 제 2 LDPC 디코더(140)는 상기 제 1 LDPC 디코더(130)가 디코딩에 실패했을 때만 동작하도록 설계되어있기 때문에 추가 동작에 의한 속도 손실을 최소화 할 수 있다. 즉, 수신측에서 상기 제 1 LDPC 디코더(130)가 디코딩 실패시 상기 제 2 LDPC 디코더(140)가 동작하게 되는데, 상기 제 1 LDPC 디코더(130)에서 각 비트의 소프트 정보(soft-information)를 받아온다. 이때, 상기 제 2 LDPC 디코더(140)의 동작이 끝난 후에는 새롭게 생성된 소프트 정보(soft-information)를 상기 제 1 LDPC 디코더(130)에 넘겨주게 된다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 LDPC 디코더(130)(140)는 외부 정보(extrinsic information)를 주고 받는 피드백과정을 가진다.The second LDPC decoder 140 is based on a parity check matrix newly generated by the method proposed by the present invention. The LDPC code system of the present invention has an advantage that the complexity of the transmitter is maintained and the code rate is not changed since there is no additional encoding process. When decoding is performed on the receiving side, since the second LDPC decoder 140 is designed to operate only when the first LDPC decoder 130 fails to decode, the speed loss due to the additional operation can be minimized. That is, when the first LDPC decoder 130 fails to decode at the receiving end, the second LDPC decoder 140 operates. When the first LDPC decoder 130 receives soft-information of each bit, It comes. At this time, after the operation of the second LDPC decoder 140 is completed, the newly generated soft-information is passed to the first LDPC decoder 130. That is, the first and second LDPC decoders 130 and 140 have a feedback process for exchanging extrinsic information.

다음은, 상기 제 2 LDPC 디코더(140)를 설계하는 방법에 대해 설명한다. LDPC 부호의 디코더 구조는 패리티 체크 행렬(Parity check matrix)에 기반 하므로 추가적인 디코더를 설계하기 위해서는 추가적인 패리티 체크 행렬(Parity check matrix)이 필요하다. 본 발명에서 제안하는 추가적인 패리티 체크 행렬(Parity check matrix)은 기본 패리티 체크 행렬에서 짝수 또는 홀수 개의 행(Low) 또는 컬럼(Column) 또는 행(Low) 및 컬럼(Column)의 조합으로 새로운 행(Low) 또는 컬럼(Column) 또는 행(Low) 및 컬럼(Column)을 만드는 것이다. Next, a method of designing the second LDPC decoder 140 will be described. Since the decoder structure of the LDPC code is based on a parity check matrix, an additional parity check matrix is needed to design an additional decoder. The parity check matrix proposed in the present invention is a parity check matrix in which a new row (Low) or an odd number of rows (Low) or a combination of a column (Low) and a column ) Or a column or row (Low) and a column.

도 3은 패리티 체크 행렬의 행 2개를 이진합으로 결합해서 새로운 패리티 체크 행렬(New Parity check matrix)의 행을 생성하는 예를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing an example of generating a row of a new parity check matrix by combining two rows of the parity check matrix with a binary sum.

도 3과 같이 2개의 행(Low)을 이진합으로 더해서 새로운 패리티 체크 행렬(New Parity check matrix)을 만든다. 2개의 이진합으로 인한 체크노드 디그리(degree)(하나의 체크노드가 묶고 있는 비트노드의 수) 변화는 그대로 짝수이므로 짝수 패리티 조건을 그대로 만족한다. 즉, 새로 만들어진 패리티 체크 행렬(New Parity check matrix)을 이용해서 기존의 코드를 디코딩할 수 있다. 이때, 조합하는 행(Low)의 개수는 짝수라는 조건만 만족하면 새로 만들어진 행렬을 이용해 디코딩이 가능하므로 꼭 2개일 필요는 없다.(수많은 조합이 가능하다.) As shown in FIG. 3, a new parity check matrix is formed by adding two rows (Low) as a binary sum. The degree of check node degrade due to two binary sums (the number of bit nodes bounded by one check node) is still an even number, so even parity conditions are satisfied. That is, the existing code can be decoded using a new parity check matrix. At this time, if the condition that the number of rows to be combined is an even number is satisfied, decoding can be performed using a newly created matrix. Therefore, it is not necessary to have two (2) combinations.

이와 같은 방법으로, 짝수 또는 홀수 개의 컬럼(Column)을 이진합으로 더해서 새로운 패리티 체크 행렬(New Parity check matrix)을 만들 수도 있고, 짝수 또는 홀수 개의 행(Low) 및 컬럼(Column)을 이진합으로 더해서 새로운 패리티 체크 행렬(New Parity check matrix)을 만들 수도 있다.In this way, a new parity check matrix can be created by adding even or odd columns to the binary sum, or even or odd numbered rows and columns can be combined into a binary sum In addition, a new parity check matrix can be created.

한편, 임의의 패리티 체크 행렬(Parity check matrix)은 체크 노드(Check Node)와 변수 노드(Variable Node)로 구성된 이분 그래프(bipartite graph)로 표시될 수 있다. 도 4는 이분 그래프(bipartite graph)를 이용하여 두 개의 체크노드를 하나의 체크노드로 합치는 예를 나타낸 것이다.On the other hand, an arbitrary parity check matrix can be represented by a bipartite graph composed of a check node and a variable node. FIG. 4 shows an example of combining two check nodes into one check node using a bipartite graph.

도 4에서 두 개의 행을 합친다는 것은 이분 그래프(bipartite graph)로 봤을 때 두 개의 체크노드(Check Node)를 합치는 것을 의미한다. 이때 두 개의 체크노드(Check Node)가 묶고 있던 비트노드(Bit Node)는 합쳐진 체크노드(Check Node)에 묶이게 되고 중복된 비트노드(Bit Node)는 끊어지게 된다.(이진합의 특성)Combining two rows in FIG. 4 means combining two check nodes when viewed with a bipartite graph. At this time, the bit nodes to which the two check nodes are bound are tied to the combined check nodes, and the redundant bit nodes are disconnected.

도 5는 기본적인 LDPC 부호 시스템(Normal)과 본 발명에서 제안하는 LDPC 부호 시스템의 SNR(Signal to nosie ratio)에 따른 오류 정정 능력을 시뮬레이션으로 구현한 결과이다. 각 SNR에서는 같은 AWGN 데이터를 생성하였다. 여기서,

Figure 112012031293892-pat00001
는 각각 제 1 LDPC 디코더(130), 제 2 LDPC 디코더(140)의 최대 반복 횟수를 나타낸다.
Figure 112012031293892-pat00002
는 두 디코더의 피드백 횟수를 나타낸다. 즉, 도 5에서 기본적인 LDPC 부호 시스템(normal)은 제 1 LDPC 디코더(130)만 동작하고 최대 반복횟수가 250으로 고정된 시스템이다. 반면, 본 발명에서 제안하는 LDPC 부호 시스템은 제 1 LDPC 디코더(130)는 40, 제 2 LDPC 디코더(140)는 10 의 최대 반복횟수, 그리고 5번의 최대 피드백 횟수를 가진다. 결국 두 시스템 모두 250번의 최대 반복횟수로 고정되어 있는 것이다. 시뮬레이션 결과를 보면 높은 SNR 영역에서 제안된 시스템이 기존 시스템에 비해 좋은 오류 정정 능력을 보이는 것을 확인 할 수 있다.FIG. 5 is a simulation result of a basic LDPC code system (Normal) and an error correction capability according to the SNR (Signal to Noise Ratio) of the LDPC code system proposed in the present invention. The same AWGN data was generated at each SNR. here,
Figure 112012031293892-pat00001
Represent the maximum number of repetitions of the first LDPC decoder 130 and the second LDPC decoder 140, respectively.
Figure 112012031293892-pat00002
Represents the number of feedbacks of the two decoders. That is, in FIG. 5, the basic LDPC code system (normal) is a system in which only the first LDPC decoder 130 operates and the maximum number of repetitions is fixed at 250. On the other hand, in the LDPC coding system proposed in the present invention, the first LDPC decoder 130 has a maximum number of repetitions of 10, and the second LDPC decoder 140 has a maximum number of feedback times of 5 and 40, respectively. As a result, both systems are fixed at the maximum number of iterations of 250 times. Simulation results show that the proposed system shows better error correction performance than the existing system in the high SNR region.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 LDPC 부호의 복호 방법 및 이를 포함하는 LDPC 부호 시스템은 하나의 LDPC 패리티 체크 행렬을 이용해서 여러 개의 서로 다른 디코더(Decoder)를 만듬으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
The decoding method of the LDPC code according to the present invention and the LDPC code system including the LDPC code according to the present invention can solve the technical problem of the present invention by forming a plurality of different decoders using one LDPC parity check matrix .

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be appreciated that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the following claims.

110 : LDPC 인코더(Encoder)
120 : 채널(Channel)
130 : 제 1 LDPC 디코더(Decoder)
140 : 제 2 LDPC 디코더(Decoder)
110: LDPC Encoder
120: Channel
130: a first LDPC decoder;
140: a second LDPC decoder;

Claims (13)

(a) LDPC 인코더에서 LDPC 부호어를 채널을 통해 출력하는 단계;
(b) 상기 채널을 통해 출력된 상기 LDPC 부호어를 제 1 LDPC 디코더에서 디코딩하는 단계;
(c) 상기 제 1 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때, 적어도 하나의 제 2 LDPC 디코더에서 상기 제 1 LDPC로부터 각 비트의 소프트 정보(soft-information)를 수신받아 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬로부터 만들어진 새로운 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 단계;
(d) 상기 적어도 하나의 제 2 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때, 상기 제 1 LDPC 디코더에서 상기 적어도 하나의 제 2 LDPC로부터 디코딩 동작이 끝난 후 새롭게 생성된 소프트 정보를 수신받아 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 단계; 및
(e) 상기 LDPC 부호가 디코딩 될 때까지 또는 최대 반복 횟수에 도달할 때까지 상기 (c) 및 (d)단계를 반복 수행하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 LDPC 디코더와 적어도 하나의 제 2 LDPC 디코더는 직렬(serial), 병렬(parallel), 또는 직렬과 병렬의 조합으로 이루어진 디코딩 시스템을 이루며,
상기 새로운 패리티 체크 행렬은 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에서 짝수 또는 홀수 개의 행(Row)의 선형연산(linera operation)으로 만들어진 새로운 행(Row)과 컬럼(Column) 중 적어도 하나, 또는 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬과 다른 개수의 행(Row) 및 컬럼(Column)으로 이루어 질 수 있는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호의 복호 방법.
(a) outputting an LDPC codeword through a channel in an LDPC encoder;
(b) decoding the LDPC codeword output through the channel in a first LDPC decoder;
(c) when decoding in the first LDPC decoder fails, at least one second LDPC decoder receives soft-information of each bit from the first LDPC, and outputs soft-information of each bit from the parity check matrix of the LDPC codeword Decoding the LDPC codeword according to the generated new parity check matrix;
(d) when decoding is failed in the at least one second LDPC decoder, receiving the newly generated soft information after decoding from the at least one second LDPC in the first LDPC decoder, Decoding an LDPC codeword according to a parity check matrix; And
(e) repeating the steps (c) and (d) until the LDPC code is decoded or until a maximum number of iterations is reached,
The first LDPC decoder and the at least one second LDPC decoder form a decoding system composed of serial, parallel, or a combination of serial and parallel,
The new parity check matrix may include at least one of a new row and a column formed by a linereal operation of an even or odd number of rows in the parity check matrix of the LDPC codeword, And a number of rows and columns different from the parity check matrix of the parity check matrix.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 짝수 또는 홀수 개의 행(Row) 또는 컬럼(Column)을 이진합으로 합칠 때, 두 개의 체크노드가 묶고 있던 비트노드는 합쳐진 체크노드에 묶이게 되고, 중복된 비트노드는 끊어지는 LDPC 부호의 복호 방법.
The method according to claim 1,
When the even or odd rows or columns are combined into a binary sum, the bit nodes bounded by the two check nodes are bound to the combined check node, and the redundant bit node is decoded by the decoding method of the LDPC code .
제 1 항에 있어서,
상기 소프트 정보(soft-information)는 각 비트의 '1' 또는 '0'의 확률 정보인 LDPC 부호의 복호 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the soft-information is probability information of '1' or '0' of each bit.
LDPC 부호어를 채널을 통해 출력하는 LDPC 인코더;
상기 채널을 통해 수신된 LDPC 부호어를 디코딩하고, 적어도 하나의 제 2 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때 상기 적어도 하나의 제 2 LDPC 디코더에서 디코딩 동작이 끝난 후 새롭게 생성된 소프트 정보(soft-information)를 가지고 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 제 1 LDPC 디코더; 및
상기 제 1 LDPC 디코더에서 디코딩에 실패했을 때, 상기 제 1 LDPC로부터 각 비트의 소프트 정보를 수신받고, 수신받은 각 비트의 소프트 정보를 가지고 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬로부터 만들어진 새로운 패리티 체크 행렬에 맞게 LDPC 부호어를 디코딩하는 적어도 하나의 제 2 LDPC 디코더를 포함하고,
상기 제 1 LDPC 디코더와 적어도 하나의 제 2 LDPC 디코더는 직렬(serial), 병렬(parallel), 또는 직렬과 병렬의 조합으로 이루어진 디코딩 시스템을 이루며,
상기 새로운 패리티 체크 행렬은 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬에서 짝수 또는 홀수 개의 행(Row)의 선형연산(linera operation)으로 만들어진 새로운 행(Row)과 컬럼(Column) 중 적어도 하나, 또는 상기 LDPC 부호어의 패리티 체크 행렬과 다른 개수의 행(Row) 및 컬럼(Column)으로 이루어 질 수 있는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호 시스템.
An LDPC encoder for outputting an LDPC codeword through a channel;
Decoding the LDPC codeword received through the channel and generating soft-information newly generated after the decoding operation is completed in the at least one second LDPC decoder when decoding in the at least one second LDPC decoder fails, A first LDPC decoder for decoding an LDPC codeword according to a parity check matrix of the LDPC codeword; And
When decoding is failed in the first LDPC decoder, soft information of each bit is received from the first LDPC, and a new parity check matrix is generated from the parity check matrix of the LDPC codeword with soft information of each received bit And at least one second LDPC decoder for decoding an LDPC codeword,
The first LDPC decoder and the at least one second LDPC decoder form a decoding system composed of serial, parallel, or a combination of serial and parallel,
The new parity check matrix may include at least one of a new row and a column formed by a linereal operation of an even or odd number of rows in the parity check matrix of the LDPC codeword, Wherein the parity check matrix comprises a plurality of rows and columns different from the parity check matrix of the parity check matrix.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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