KR101685010B1

KR101685010B1 - 지상파 클라우드 방송을 위한 ldpc 부호

Info

Publication number: KR101685010B1
Application number: KR1020130055762A
Authority: KR
Inventors: 박성익; 김흥묵; 허남호
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2016-12-13
Also published as: US9831896B2; US10715179B2; KR20130135746A; US20170063396A1; KR20160088838A; US9225358B2; US20140157079A1; KR102052727B1; KR20190021287A; US9621190B2; KR101875841B1; US10236912B2; US20160072524A1; KR101952161B1; KR20180081019A; US20190158118A1; US20180048330A1

Abstract

지상파 클라우드 방송을 위한 LDPC(Low Density Parity Check) 부호를 제공한다. LDPC 부호화기가 입력 정보를 부호화하는 방법은 정보를 입력 받는 단계 및 패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix)을 이용하여 상기 입력 정보를 LDPC 부호어로 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 패리티 검사 행렬은 기준치 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬 및 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조일 수 있다.

Description

지상파 클라우드 방송을 위한 LDPC 부호{LOW DENSITY PARITY CHECK CODE FOR TERRESTRIAL CLOUD TRASMISSION}

본 발명의 실시예들은 단일주파수망(single frequency network)에서 동작하는 지상파 클라우드 방송 시스템에서, 무선 채널에서 발생하는 오류를 정정하기 위한 지상파 클라우드 방송 신호를 위한 LDPC(Low Density Parity Check) 부호에 관한 것이다.

현재의 지상파 TV 방송은 서비스 반경의 3 배에 달하는 동일채널간섭(co-channel interference)을 발생시키기 때문에, 서비스 반경의 3 배 이내 지역에서는 같은 주파수를 재사용할 수 없다. 이처럼 같은 주파수를 재사용할 수 없는 지역을 화이트 스페이스(white space)라고 하는데, 화이트 스페이스의 발생으로 인하여 스펙트럼 효율은 매우 낮은 상황이다. 따라서, 스펙트럼효율 향상 방안으로 전송용량 증대뿐만 아니라, 수신 강인성에 중점을 둔 화이트 스페이스 제거 및 주파수 재사용이 용이한 전송기술 개발의 필요성이 대두되었다.

이에 따라 2012년 9월 IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 58, no. 3을 통해 공개된 학술 문헌 "Cloud Transmission: A New Spectrum-Reuse Friendly Digital Terrestrial Broadcasting Transmission System"에서는 재사용이 용이하고 화이트 스페이스를 발생시키지 않으며, 단일주파수망 구축 및 운용이 용이한 지상파 클라우드 방송 기술이 제안되었다.

이러한 지상파 클라우드 방송 기술을 이용하면, 방송사는 하나의 방송채널을 통해 전국적으로 동일하거나 또는 각 지역별로 서로 다른 방송 콘텐츠를 전송할 수 있다. 그러나, 이를 위해서는 수신기가 단일주파수망에서 서로 다른 송신기로부터 송출된 신호가 겹치는 지역, 즉 중첩지역에서 하나 이상의 지상파 클라우드 방송 신호를 수신할 수 있어야 하며, 수신한 지상파 클라우드 방송 신호를 구분하여 복조할 수 있어야 한다. 즉, 동일채널간섭이 존재하고, 각 송신신호들의 타이밍 및 주파수 동기가 보장되지 않은 상황에서 수신기는 하나 이상의 클라우드 방송 신호를 복조할 수 있어야 한다.

이를 위해서 지상파 클라우드 방송 시스템은 잡음의 전력이 방송 신호의 전력보다 큰 환경, 즉, 네거티브(negative) SNR(Signal to Noise Ratio) 환경에서 작동해야만 한다. 따라서, 지상파 클라우드 방송을 위해 네거티브 SNR 환경에서도 작동하는 오류 정정 부호가 요구되고 있다.

본 발명의 기술적 과제는 LDPC(Low Density Parity Check)에 기반하여 입력 정보를 부호화하는 LDPC 부호화기 및 LDPC 부호화 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 지상파 클라우드 방송을 위해 네거티브 SNR(Signal to Noise Ratio) 환경에서도 작동하는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 기존의 LDPC 부호보다 우수한 성능과 낮은 복잡도를 가지는 LDPC 부호를 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, LDPC(Low Density Parity Check)에 기반하여 입력 정보를 부호화하는 방법은 정보를 입력 받는 단계 및 패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix)을 이용하여 상기 입력 정보를 LDPC 부호어로 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 패리티 검사 행렬은 기준치 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬 및 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 패리티 검사 행렬은 영행렬(Zero Matrix), 항등행렬(Identity Matrix) 및 이중 대각행렬(Dual Diagonal Matrix)을 포함할 수 있다.

다른 실시예로서, 상기 부호화된 LDPC 부호어는 상기 입력 정보에 대응하는 시스터매틱(systematic) 파트, 상기 이중 대각행렬에 대응하는 제1 패리티 파트 및 상기 항등행렬에 대응하는 제2 패리티 파트를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 상기 부호화하는 단계는 상기 입력 정보와 상기 제1 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1 패리티 파트를 계산하는 단계 및 상기 입력 정보와 상기 계산된 제1 패리티 파트를 기초로 상기 제2 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제2 패리티 파트를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 상기 이중 대각행렬은 이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 항등행렬이고 나머지 요소 행렬이 영행렬일 수 있다.

또 다른 실시예로서, 상기 이중 대각행렬은 이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 상기 항등행렬의 대각선을 구성하는 요소 행렬과 연속될 수 있다.

또 다른 실시예로서, 상기 부호화하는 단계 이전에 상기 LDPC 부호의 부효율을 결정하는 단계 및 상기 결정된 부효율에 따라 상기 이중 대각행렬의 크기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 상기 패리티 검사 행렬은 영행렬 및 순환 순열 행렬(Circulant Permutation Matrix)로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, LDPC 보호화기는 정보를 입력 받는 입력부 및 패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix)을 이용하여 상기 입력 정보를 LDPC(Low Density Parity Check) 부호어로 부호화하는 부호화부를 포함하고, 상기 패리티 검사 행렬은 기준치 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬 및 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, LDPC(Low Density Parity Check) 복호화기가 LDPC 부호를 복호화하는 방법은 패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix)에 의해 부호화된 LDPC 부호어를 수신하는 단계 및 상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신한 LDPC 부호어를 복호화하는 단계를 포함하고, 상기 패리티 검사 행렬은 기준치 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬 및 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, LDPC 복호화기는 패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix)에 의해 부호화된 LDPC(Low Density Parity Check) 부호어를 수신하는 수신부 및 상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신한 LDPC 부호어를 복호화하는 복호화부를 포함하고, 상기 패리티 검사 행렬은 기준치 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬 및 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조일 수 있다.

지상파 클라우드 방송 시스템에 있어서 네거티브 SNR(Signal to Noise Ratio) 환경에서 작동하는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호를 제공할 수 있다.

DVB-T2(Digital Video Broadcasting - Terrestrial version 2) 및 DVB-S2(Digital Video Broadcasting - Satellite - Second Generation) 시스템에서 사용되는 LDPC 부호보다 우수한 성능과 낮은 복잡도를 가지는 장점이 있다.

도 1은 DVB(Digital Video Broadcasting) 시스템에서 사용되는 QC-LDPC(Quasi-Cyclic Low Density Parity Check) 부호의 PCM(Parity Check Matrix) 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 입력 정보를 네거티브 SNR(Signal to Noise Ratio) 환경에서 작동하는 LDPC 부호어로 부호화하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 부호어의 길이가 8192인 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 도 4의 PCM 구조를 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 부호어의 길이가 16384인 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 부호어의 길이가 32768인 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 부호어의 길이가 65536인 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 부호율에 따른 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호어를 복호화하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12은 본 발명의 일실시예에 있어서, LDPC 부호화기 및 LDPC 복호화기를 나타내는 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "???quot; 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 DVB(Digital Video Broadcasting) 시스템에서 사용되는 QC-LDPC(Quasi-Cyclic Low Density Parity Check) 부호의 PCM(Parity Check Matrix) 구조를 나타내는 도면이다.

일반적으로, LDPC 부호는 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널에서 샤논 한계(Shannon limit)에 가장 근접하는 오류 정정 부호로 알려져 있으며, 터보(Turbo) 부호보다 근사적으로(asymptotically) 우수한 성능을 제공하고, 병렬 복호(parallelizable decoding)가 가능하다는 장점이 있다.

이러한 LDPC 부호는 일반적으로 랜덤(random)하게 생성된 낮은 밀도의 PCM(Parity Check Matrix)에 의해 정의된다. 하지만, 랜덤하게 생성된 LDPC 부호는 PCM을 저장하기 위해 많은 메모리(memory)를 필요로 할 뿐만 아니라, 메모리에 액세스(access)하는데 많은 시간이 소요된다.

이러한 메모리 문제를 해결하기 위해 QC-LDPC(Quasi-Cyclic LDPC) 부호가 제안되었으며, 영행렬(Zero matrix) 또는 CPM(Circulant Permutation Matrix)으로 구성된 QC-LDPC 부호는 다음의 수학식 1과 같은 PCM( H )에 의해 정의된다.

여기서, P 는 크기가 L×L 인 CPM이며 다음의 수학식 2와 같다.

또한, P ⁱ 는 크기가 L×L 인 항등행렬(Identity Matrix) I(

P ⁰ )를 오른쪽으로 i(0≤i<L) 번 이동시킨(shift) 것이며, P ^∞ 는 크기가 L×L 인 영행렬(zero matrix)이다. 따라서, QC-LDPC 부호의 경우 P ⁱ 를 저장하기 위해 지수(exponent) i 만 저장하면 되기 때문에, PCM를 저장하기 위해 요구되는 메모리가 1/L 로 줄어든다.

일 예로, DVB 시스템에서 사용되는 QC-LDPC 부호는 도 1에 도시된 것과 같이, I 행렬 및 P 행렬로 구성된다. I 행렬은 크기(Size)가 (N-K)×K 인 행렬이며, P 행렬은 크기(Size)가 (N-K)×(N-K) 인 이중 대각행렬이다. 여기서, N 은 부호어(codeword)의 길이, K 는 입력 정보(input information)의 길이를 각각 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서 입력 정보를 네거티브 SNR(Signal to Noise Ratio) 환경에서 작동하는 LDPC 부호어로 부호화하는 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 도면이다.

먼저 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 LDPC 부호화기는 부호화할 정보가 입력되고(210) 부호율(Code rate)이 결정되면(220), 결정된 부효율에 따라 가변적으로 패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix)에 포함되는 이중 대각행렬의 크기를 결정한다(230). 이 때, 도 2에는 부호율이 부호화할 정보가 입력된 후에 결정되는 것으로 도시되어 있지만, 부호율은 필요에 따라 정보가 입력되기 전에 미리 결정되거나 정보가 입력될 때 결정될 수도 있다.

이후, LDPC 부호화기는 도 3에 도시된 것과 같이, 입력 정보를, 결정된 패리티 검사 행렬을 이용하여 LDPC 부호어로 부호화할 수 있다. 여기서, 상기 패리티 검사 행렬은 기준치(예를 들어, 0.5) 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬(PCM[A B]) 및 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬(PCM[C D])이 결합된 구조일 수 있다.

일 예로, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 패리티 검사 행렬은 이중 대각행렬(Dual Diagonal Matrix) B, 항등행렬(Identity Matrix) D 및 영행렬(Zero Matrix) Z를 포함할 수 있다. 여기서, 이중 대각행렬 B 는 이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 항등행렬이고 나머지 요소 행렬은 영행렬일 수 있다. 그리고, 이중 대각행렬 B 의 이중 대각선을 구성하는 요소 행렬은 항등행렬 D 의 대각선을 구성하는 요소 행렬과 연속될 수 있다.

도 3에서, N 은 부호어(codeword)의 길이, K 는 정보(information)의 길이를 각각 나타내며, g는 부호율에 따라 변하는 값을 나타낸다. 행렬 A 와 C 의 크기는 각각 g×K 와 (N-K-g)×(K+g) 이며, 크기가 L×L 인 영행렬과 순환 순열 행렬(Circulant Permutation Matrix)로 구성될 수 있다. 또한, 행렬 Z 는 크기가 g×(N-K-g) 인 영행렬이고, 행렬 B는 크기가 g×g 인 이중 대각행렬이다. 상기 행렬 B 는 다음의 수학식 3과 같다.

여기서, I _L×L 는 요소 행렬로서, 크기가 L×L 인 항등행렬을 나타낸다.

도 3에 도시된 것과 같은 패리티 검사 행렬을 통해 부호화된 LDPC 부호어는 입력 정보에 대응하는 (N-K)×K의 시스터매틱(systematic) 파트, 이중 대각행렬 B 에 대응하는 제1 패리티 파트 및 항등행렬 D 에 대응하는 제2 패리티 파트를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 LDPC 부호화기는 입력 정보와 상기 제1 패리티 검사 행렬(PCM[A B])을 이용하여 제1 패리티 파트를 계산하는 한편, 상기 입력 정보와 상기 계산된 제1 패리티 파트를 기초로 제2 패리티 검사 행렬(PCM[C D])을 이용하여 제2 패리티 파트를 계산할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 LDPC 부호화기는 다음의 수학식 4를 이용하여 입력 정보를 부호화할 수 있다.

여기서, H 는 패리티 검사 행렬, c 는 LDPC 부호어를 각각 나타낸다.

한편, 수학식 4는 다음의 수학식 5와 같이 분리될 수 있다.

여기서, s 는 시스터매틱 파트, P₁ 은 제1 패리티 파트, P₂ 는 제2 패리티 파트를 각각 나타낸다.

B 는 이중 대각행렬이므로, 제1 패리티 파트 P₁ 을 계산하기 위한 인코딩 과정은 블록 타입의 누산기(accumulator)에 의해 수행될 수 있다. 또한, D 는 항등행렬이므로, 제2 패리티 파트 P₂ 는

에 의해 간단히 계산될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 LDPC 부호화기는 효율적인 선형 시간 부호화 알고리즘을 가지기 때문에 낮은 복잡도를 가진다.

일 예로, 본 발명에 따라 설계된 부호율이 0.25이며, 부호어의 길이가 각각 8192, 16384, 32768, 65536인 LDPC 부호의 N, K, g 값은 다음의 표 1과 같다.

N	K	g
8192	2048	160
16384	4096	320
32768	8192	640
65536	16384	1280

이하, 표 1과 같이 설계된 QC-LDPC 부호의 PCM를 표현하는 방법에 대해 예를 들어 설명한다.

부호율이 4/7이고 N=28, K=16 이며, 4×4 CPM로 구성되는 QC-LDPC 부호가 다음의 수학식 6과 같은 PCM을 가진다고 가정하면,

상기 PCM은 다음과 같이 표현될 수 있다.

이와 같은 방식으로 본 발명에 따른 지상파 클라우드 방송 시스템을 위한 네거티브 SNR 환경에서 작동하는 부호율이 0.25인 QC-LDPC 부호의 PCM을 표현하면 다음의 실시예들과 같다.

『

』

『

』

『

』

『

』

도 4 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 예시도이다.

일 예로, 도 4에는 부호어의 길이가 8192인 지상파 클라우드 방송을 위한 QC-LDPC 부호의 PCM 구조가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 PCM 구조를 확대한 도면이 도시되어 있다.

한편, 도 6에는 부호어의 길이가 16384인 지상파 클라우드 방송을 위한 QC-LDPC 부호의 PCM 구조가 도시되어 있고, 도 7에는 부호어의 길이가 32768인 지상파 클라우드 방송을 위한 QC-LDPC 부호의 PCM 구조가 도시되어 있으며, 도 8에는 부호어의 길이가 65536인 지상파 클라우드 방송을 위한 QC-LDPC 부호의 PCM 구조가 도시되어 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 부호율에 따른 LDPC 부호의 PCM 구조를 나타내는 예시도이다.

본 발명에 따른 LDPC 부호의 PCM은 다수의 단일 패리티 검사 코드로 구성되어 있기 때문에, 도 9에 도시된 것과 같이 서로 다른 부호율을 위하여 절단(truncate)될 수 있다. 예를 들어, 상기 PCM의 50%와 83.3%를 절단함으로써 쉽게 1/2 및 1/3의 부호율을 가지는 LDPC 부호를 생성할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 LDPC 부호가 높은 SNR 영역에서 전체 부호어 중 일부만을 복호화할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, LDPC 복호화기는 소비 전력을 절약할 수 있고, 대기 시간을 줄일 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호의 성능을 나타내는 그래프이다.

일 예로, 도 10에는 부호율이 0.25인 QC-LDPC 부호의 성능이 SNR에 대비하여 도시되어 있다. 전산실험을 위해 QPSK(Quadratic Phase Shift Keying) 변조와 50번의 반복 복호를 수행하는 LLR(Log-likelihood Ratio) 기반의 합곱(sum-product) 알고리즘이 가정되었다.

한편, 도 10에는 본 발명에 따라 새롭게 설계된 LDPC 부호의 성능 우수성을 보이기 위해, 부호어의 길이가 64800이고 부호율이 0.25인 DVB-T2/S2 시스템에서 사용되는 LDPC 부호가 함께 도시되어 있다. 또한, 아래의 표 2는 BER(Bit Error Probability) = 2×10^-6 에서 지상파 클라우드 방송을 위해 설계된 LDPC 부호의 샤논 한계로부터의 성능 갭(performance gap)을 나타내고, 표 3은 PCM의 "1"의 개수에 비례하는 LDPC 부호의 복잡도를 각각 나타낸다.

Length (N)	Shannon Limit [SNR, dB]	Gap from Limit [dB]
8192	-3.804	1.29
16384	-3.804	0.99
32768	-3.804	0.79
65536	-3.804	0.6
DVB (64800)	-3.804	1.29

Length (N)	Number of ones in PCM
8192	36,352
16384	72,736
32768	145,504
65536	291,040
DVB (64800)	194,399

도 10과 표 2 및 표 3을 참조하면, 본 발명에 따라 새롭게 설계된 LDPC 부호 중 부호어의 길이가 65536인 LDPC 부호는 부호어의 길이가 64800인 DVB-T2/S2 시스템의 LDPC 부호보다 약 0.69 dB 우수하지만 복잡도는 약 50% 정도 높다는 것을 알 수 있다. 그러나, 부호어의 길이가 16384 및 32768인 LDPC 부호는 부호어의 길이가 64800인 DVB-T2/S2 시스템의 LDPC 부호보다 각각 약 0.3 dB 및 0.5 dB 우수할 뿐만 아니라 복잡도도 각각 약 63% 및 25% 정도 낮음을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 새롭게 설계된 LDPC 부호는 부호어의 길이가 8192, 16384, 32768, 65536일 때, BER = 2×10^-6에서 샤논 한계로부터 각각 약 1.29 dB, 0.99 dB, 0.79 dB, 0.6 dB 떨어져 있음을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호어를 복호화하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 LDPC 복호화기는 LDPC 부호어가 수신되면(1110), 기준치(예를 들어, 0.5) 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬과 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신한 LDPC 부호어를 복호화한다(1120). 이 때, 상기 패리티 검사 행렬은 도 3에 도시된 것과 같이 영행렬 Z, 항등행렬 D 및 이중 대각행렬 B 를 포함할 수 있다. 상기 이중 대각행렬 B 는 이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 항등행렬이고 나머지 요소 행렬이 영행렬일 수 있다. 그리고, 이중 대각행렬 B 의 이중 대각선을 구성하는 요소 행렬은 항등행렬 D 의 대각선을 구성하는 요소 행렬과 연속될 수 있다.

도 12은 본 발명의 일실시예에 있어서, LDPC 부호화기 및 LDPC 복호화기를 나타내는 블록도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 LDPC 부호화기(1210)는 일 예로 입력부(1212), 결정부(1214) 및 부호화부(1216)를 포함할 수 있으며, LDPC 복호화기(1220)는 수신부(1222) 및 복호화부(1224)를 포함할 수 있다.

입력부(1212)는 부호화하고자 하는 정보를 입력 받는다.

결정부(1214)는 LDPC 부호의 부효율을 결정하고, 결정된 부효율에 따라 이중 대각행렬의 크기를 결정한다.

부호화부(1216)는 결정부(1214)에 의해 결정된 부효율의 패리티 검사 행렬을 이용하여 입력부(1212)를 통해 입력된 정보를 LDPC 부호어로 부호화한다. 여기서, 상기 패리티 검사 행렬은 영행렬 및 순환 순열 행렬(Circulant Permutation Matrix)로 구성될 수 있다.

한편, 상기 패리티 검사 행렬은 일 예로, 기준치 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬 및 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조일 수 있다. 여기서, 기준치는 일 예로 0.5일 수 있다. 그리고, 영행렬, 항등행렬 및 이중 대각행렬을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 패리티 검사 행렬은 도 3에 도시된 것과 같은 구조일 수 있으며, 이 경우 제1 패리티 검사 행렬은 이중 대각행렬 B 를 포함하고, 제2 패리티 검사 행렬은 항등행렬 D 를 포함할 수 있다. 이중 대각행렬 B 는 이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 항등행렬이고 나머지 요소 행렬은 영행렬일 수 있으며, 이중 대각선을 구성하는 요소 행렬은 항등행렬 D 의 대각선을 구성하는 요소 행렬과 연속될 수 있다.

부호화부(1216)는 일 예로, 입력부(1212)를 통해 입력 정보와 제1 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1 패리티 파트를 계산하고, 상기 입력 정보와 상기 계산된 제1 패리티 파트를 기초로 제2 패리티 검사 행렬을 이용하여 제2 패리티 파트를 계산함으로써 입력 정보를 LDPC 부호어로 부호화할 수 있다.

부호화부(1216)에 의해 부호화된 LDPC 부호어는 입력부(1212)를 통해 입력된 정보에 대응하는 시스터매틱(systematic) 파트, 이중 대각행렬에 대응하는 제1 패리티 파트 및 항등행렬에 대응하는 제2 패리티 파트를 포함할 수 있다.

한편, 복호화기(1220)의 수신부(1222)는 상술한 패리티 검사 행렬에 의해 부호화된 LDPC 부호어를 수신한다. 수신부(1222)가 수신한 LDPC 부호어는 시스터매틱 파트, 제1 패리티 파트 및 제2 패리티 파트로 구성될 수 있다.

복호화부(1224)는 도 3에 도시된 것과 같은 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신부(1222)가 수신한 LDPC 부호어를 복호화한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

LDPC(Low Density Parity Check)에 기반하여 입력 정보를 부호화하는 방법에 있어서,
정보를 입력 받는 단계; 및
패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix)을 이용하여 상기 입력 정보를 LDPC 부호어로 부호화하는 단계
를 포함하고,
상기 패리티 검사 행렬은,
기준치 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬 및 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조인 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 패리티 검사 행렬은,
영행렬(Zero Matrix), 항등행렬(Identity Matrix) 및 이중 대각행렬(Dual Diagonal Matrix)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화 방법.
제2항에 있어서,
상기 부호화된 LDPC 부호어는,
상기 입력 정보에 대응하는 시스터매틱(systematic) 파트, 상기 이중 대각행렬에 대응하는 제1 패리티 파트 및 상기 항등행렬에 대응하는 제2 패리티 파트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화 방법.
제3항에 있어서,
상기 부호화하는 단계는,
상기 입력 정보와 상기 제1 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1 패리티 파트를 계산하는 단계; 및
상기 입력 정보와 상기 계산된 제1 패리티 파트를 기초로 상기 제2 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제2 패리티 파트를 계산하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화 방법.
제2항에 있어서,
상기 이중 대각행렬은,
이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 항등행렬이고 나머지 요소 행렬이 영행렬인 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화 방법.
제2항에 있어서,
상기 이중 대각행렬은,
이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 상기 항등행렬의 대각선을 구성하는 요소 행렬과 연속되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화 방법.
제2항에 있어서,
상기 부호화하는 단계 이전에,
상기 LDPC 부호의 부효율을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 부효율에 따라 상기 이중 대각행렬의 크기를 결정하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 패리티 검사 행렬은,
영행렬 및 순환 순열 행렬(Circulant Permutation Matrix)로 구성되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화 방법.
정보를 입력 받는 입력부; 및
패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix)을 이용하여 상기 입력 정보를 LDPC(Low Density Parity Check) 부호어로 부호화하는 부호화부
를 포함하고,
상기 패리티 검사 행렬은,
기준치 보다 높은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제1 패리티 검사 행렬 및 상기 기준치 보다 낮은 부호율의 LDPC 부호를 위한 제2 패리티 검사 행렬이 결합된 구조인 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
제9항에 있어서,
상기 패리티 검사 행렬은,
영행렬(Zero Matrix), 항등행렬(Identity Matrix) 및 이중 대각행렬(Dual Diagonal Matrix)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
제10항에 있어서,
상기 부호화된 LDPC 부호어는,
상기 입력 정보에 대응하는 시스터매틱(systematic) 파트, 상기 이중 대각행렬에 대응하는 제1 패리티 파트 및 상기 항등행렬에 대응하는 제2 패리티 파트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
제11항에 있어서,
상기 부호화부는,
상기 입력 정보와 상기 제1 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1 패리티 파트를 계산하고, 상기 입력 정보와 상기 계산된 제1 패리티 파트를 기초로 상기 제2 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제2 패리티 파트를 계산함으로써 상기 입력 정보를 부호화하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
제10항에 있어서,
상기 이중 대각행렬은,
이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 항등행렬이고 나머지 요소 행렬이 영행렬인 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
제10항에 있어서,
상기 이중 대각행렬은,
이중 대각선을 구성하는 요소 행렬이 상기 항등행렬의 대각선을 구성하는 요소 행렬과 연속되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
제10항에 있어서,
상기 LDPC 부호의 부효율을 결정하고, 상기 결정된 부효율에 따라 상기 이중 대각행렬의 크기를 결정하는 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
제9항에 있어서,
상기 패리티 검사 행렬은,
영행렬 및 순환 순열 행렬(Circulant Permutation Matrix)로 구성되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
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