KR101753971B1 - 향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법, 이를 이용한 네트워크-채널 결합 코딩 장치 및 네트워크-채널 결합 코딩 시스템 - Google Patents

향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법, 이를 이용한 네트워크-채널 결합 코딩 장치 및 네트워크-채널 결합 코딩 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법, 네트워크-채널 결합 코딩 장치 및 네트워크 상기 방법은 송신 노드에서 복수의 패킷을 각각 기 설정된 개수의 서브-패킷으로 나누어 상기 서브-패킷 간에 결합하고 상기 결합된 서브- 패킷을 상기 기 설정된 개수만큼 결합한 패킷을 생성하는 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 단계, 상기 송신 노드에서 저밀도 패리티 체크(LDPC: Low Density Parity Check)를 통해 상기 결합한 패킷을 인코딩하는 LDPC 인코딩 단계, 수신 노드에서 수신된 패킷을 오류 정정하는 1차 LDPC 디코딩 단계, 상기 수신 노드에서 상기 오류 정정된 패킷에서 오류가 발생한 심벌 위치를 추정하는 오류 발생 위치 추정 단계 및 상기 수신 노드에서 상기 오류 발생 위치가 추정된 패킷에 대하여 추가적인 오류 정정을 하는 2차 LDPC 디코딩 단계를 포함한다.

Description

향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법, 이를 이용한 네트워크-채널 결합 코딩 장치 및 네트워크-채널 결합 코딩 시스템{NETWORK-CHANNEL CODING METHOD FOR PROVIDING IMPROVED ERROR CORRECTION FUNCTION, NETWORK-CHANNEL CODING DEVICE AND NETWORK-CHANNEL CODING SYSTEM USING THEREOF}
본 발명은 유/무선 통신에서의 오류 정정 기술에 관한 것이며, 구체적으로는 유/무선 통신에서의 오류 정정을 위한 네트워크 코딩 기술에 관한 것이다.
최근 스마트 기기들이 대중화됨에 따라, 유무선 네트워크상의 트래픽이 급증하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 네트워크 전송률을 증가시키기 위해 네트워크 코딩 기법을 사용하거나 중간 노드에서 패킷을 선행적으로 결합하여 전송하는 선형 네트워크 코딩 기법들이 등장하였다. 하지만, 이러한 선형 네트워크 코딩과 같은 결정적 코드 구성 알고리즘은 패킷의 선형 결합에 사용되는 계수를 특정한 값으로 사용할 시, 네트워크상의 중간 노드에 문제가 발생하여 동작하지 않거나 해당 링크에 손상이 있을 경우 적용될 수 없는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 특정 크기를 가진 유한 필드에서 무작위로 선택된 계수들을 선택하여 패킷을 결합하는 랜덤 선형 네트워크 코딩(Random Linear Network Coding: RLNC)기법이 제안되었다. RLNC는 패킷을 인코딩하는 모든 노드에서 무작위로 선택된 계수를 이용하여 패킷을 선형 결합하는 만큼, 분산 환경에서 구현이 가능하며 네트워크 상태가 가변적인 무선 네트워크에서도 사용될 수 있다. 하지만, 이러한 기법들도 채널에 오류가 발생할 경우 코딩 이득이 크게 감소한다. RLNC와 같은 네트워크 코딩 기법의 경우 디코딩에 필요한 충분한 개수의 패킷을 얻지 못했을 때 패킷 인코딩에 사용된 모든 데이터를 얻을 수 없기 때문에 이러한 오류에 대처하기 위한 연구 - 예를 들어, 계층적 네트워크 코딩(Hierarchical Network Coding: HNC), 심볼 단위 네트워크 코딩(Symbol-level Network Coding) 등 - 가 이루어지고 있다. 또한 오류 정정 부호를 사용하면 이러한 오류에 대처할 수 있다. 즉, 오류가 발생하지 않는 채널에서 패킷 전송 횟수 등의 감소를 통해 전송효율을 높이는 네트워크 코딩 기법과 전송 효율은 떨어지지만 추가적인 데이터 전송을 통해 오류를 줄일 수 있는 채널 코딩 기법을 같이 고려한 네트워크/채널 결합 코드를 사용함으로써, 네트워크 코딩 기법을 좀 더 실제적으로 다룰 수 있다.
네트워크/채널 결합 코드에는 크게 보내고자 하는 데이터에 FEC 코드를 더해 네트워크 코딩하는 방법과 보내고자 하는 데이터를 네트워크 코딩하여 생성된 각각의 패킷에 채널 코딩을 적용하여 전송하는 방법이 있다. 이러한 결합 코드에 대해 양방향 릴레이 채널에서의 터보 네트워크 부호화 다중 접속 채널에서 LDPC부호 콘볼루셔널 부호 등의 연구가 진행되었다. 또한 특정 네트워크 토폴로지에서 결합코드의 성능을 보여주는 연구도 진행되었다. 예를 들어, 양방향 릴레이 채널에서 사용자와 기지국이 릴레이를 통해 데이터를 주고 받을 때의 결합코드인 Joint Network Coding and Channel Coding(JNCC), 두 개의 송신지에서 서로 다른 패킷을 릴레이를 통해 하나의 목적지로 전달하고자 할 때의 결합코드 기법인 Joint Network and Fountain Coding(JNFC) 등이 제안되었다. 이러한 기법의 경우 목적지 노드에서 전송받은 각각의 패킷을 하나의 묶음으로 하여 오류 정정을 함으로써, 단일 패킷보다 큰 code rate와 code word를 생성하고 이를 한 번에 디코딩함으로써 오류 정정률을 높이고자 하였다. 하지만, 이러한 기법은 각각의 노드에서 서로 다른 패리티 검사 행렬을 사용하는데, 목적지 노드에서 모든 패리티 검사 행렬에 대한 정보를 가지고 있어야 하며, 네트워크 토폴로지의 변화에 대응하기 어려운 점이 있다.
본 발명은 업링크 또는 다운링크와 같은 방향이 서로 다른 다수의 단대단 통신, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 통신과 같은 일대다 통신, 네트워크 구성 및 관리를 위해 사용자 데이터뿐만 아니라 컨트롤 데이터가 필요한 통신 등 데이터 전송량이 많은 네트워크 환경에서 향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법, 이를 적용한 장치 또는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 송신 노드에서 복수의 패킷을 각각 기 설정된 개수의 서브-패킷으로 나누어 상기 서브-패킷 간에 결합하고 상기 결합된 서브- 패킷을 상기 기 설정된 개수만큼 결합한 패킷을 생성하는 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 단계와 상기 송신 노드에서 저밀도 패리티 체크(LDPC: Low Density Parity Check)를 통해 상기 결합한 패킷을 인코딩하는 LDPC 인코딩 단계를 포함한다.
상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 단계에서 상기 서브-패킷 간 결합은
Figure 112015076030365-pat00001
(여기서,
Figure 112015076030365-pat00002
는 k번째 결합 서브-패킷,
Figure 112015076030365-pat00003
i 번째 패킷의 j번째 서브-패킷,
Figure 112015076030365-pat00004
는 k번째 결합 서브-패킷을 구성하기 위한
Figure 112015076030365-pat00005
에 대한 가중치)에 의해 결합하는 것을 특징으로 할 수 있다.
향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법은 상기 송신 노드에서 복수의 패킷들을 전송할 네트워크의 채널 상태를 확인하는 네트워크 채널 상태 확인 단계와 상기 송신 노드에서 상기 결합한 패킷을 중간 노드 또는 수신 노드로 전송하는 데이터 송신 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법은 수신 노드에서 수신된 패킷을 오류 정정하는 1차 LDPC 디코딩 단계, 상기 수신 노드에서 상기 오류 정정된 패킷에서 오류가 발생한 심벌 위치를 추정하는 오류 발생 위치 추정 단계와 상기 수신 노드에서 상기 오류 발생 위치가 추정된 패킷에 대하여 추가적인 오류 정정을 하는 2차 LDPC 디코딩 단계를 포함한다.
상기 1차 LDPC 디코딩 단계는 오류가 정정된 패킷은 그대로 사용하되, 오류 정정에 실패한 패킷은 오류가 포함된 데이터 워드와 코드 워드의 LLR(log-likelihood ratios)를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 오류 발생 위치 추정 단계는 상기 수신 노드가 여분의 패킷을 확보하였을 때 수신된 패킷들 중 오류 없이 수신된 패킷을 제외한 패킷에서 오류 발생 패킷수 만큼을 조합 연산으로 선택하여 상기 선택된 패킷들의 디코딩을 통해 오류 발생 위치를 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 2차 LDPC 디코딩 단계는 인코딩된 데이터의 각 비트가 '1' 또는 '0' 값을 가질 확률 정보인 소프트 정보를 입력값으로 사용하며, 상기 오류 발생 위치 추정 단계에서 오류가 발생하지 않은 비트의 소프트 정보 값을 '1' 또는 '0'으로 수정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법은 상기 오류 발생 위치 추정 단계 및 상기 2차 LDPC 디코딩 단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법은 중간 노드에서 상기 송신 노드 또는 다른 중간 노드로부터 패킷을 수신하는 데이터 수신 단계, 상기 중간 노드에서 수신된 패킷에 대하여 네트워크 재인코딩하는 네트워크 재인코딩 단계와 상기 중간 노드에서 다른 중간 노드 또는 상기 수신 노드로 상기 재인코딩된 패킷을 송신하는 데이터 송신 단계를 포함한다.
상기 네트워크 재인코딩 단계는 네트워크 채널 상태를 고려하여 여분의 데이터를 추가적으로 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치를 제공한다. 상기 장치는 데이터 송신 장치에서 복수의 패킷을 각각 기 설정된 개수의 서브-패킷으로 나누어 상기 서브-패킷 간에 결합하고 상기 결합된 서브- 패킷을 상기 기 설정된 개수만큼 결합한 패킷을 생성하는 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부와 상기 데이터 송신 장치에서 저밀도 패리티 체크(LDPC: Low Density Parity Check)를 통해 상기 결합한 패킷을 인코딩하는 LDPC 인코딩부를 가지는 데이터 송신 장치를 포함한다.
상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부에서 상기 서브-패킷 간 결합은
Figure 112015076030365-pat00006
(여기서,
Figure 112015076030365-pat00007
는 k번째 결합 서브-패킷,
Figure 112015076030365-pat00008
i 번째 패킷의 j번째 서브-패킷,
Figure 112015076030365-pat00009
는 k번째 결합 서브-패킷을 구성하기 위한
Figure 112015076030365-pat00010
에 대한 가중치)에 의해 결합하는 것을 특징으로 할 수 있다.
향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치는 상기 데이터 송신 장치에서 상기 복수의 패킷들을 전송할 네트워크 채널 상태 확인부와 상기 데이터 송신 장치에서 상기 결합한 패킷을 중계 장치 또는 데이터 수신 장치로 전송하는 데이터 송신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치는 데이터 수신 장치에서 수신된 패킷을 오류 정정하는 1차 LDPC 디코딩부, 상기 데이터 수신 장치에서 상기 오류 정정된 패킷에서 오류가 발생한 심벌 위치를 추정하는 오류 발생 위치 추정부와 상기 오류 발생 위치가 추정된 패킷에 대하여 추가적인 오류 정정을 하는 2차 LDPC 디코딩부를 가지는 데이터 수신장치를 포함할 수 있다.
상기 1차 LDPC 디코딩부는 오류가 정정된 패킷은 그대로 사용하되, 오류 정정에 실패한 패킷은 오류가 포함된 데이터 워드와 코드 워드의 LLR(log-likelihood ratios)를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 오류 발생 위치 추정부는 상기 데이터 수신 장치가 여분의 패킷을 확보하였을 때 수신된 패킷들 중 오류 없이 수신된 패킷을 제외한 패킷에서 오류 발생 패킷수 만큼을 조합 연산으로 선택하여 상기 선택된 패킷들의 디코딩을 통해 오류 발생 위치를 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 2차 LDPC 디코딩부는 인코딩된 데이터의 각 비트가 '1' 또는 '0' 값을 가질 확률 정보인 소프트 정보를 입력값으로 사용하며, 상기 오류 발생 위치 추정 단계에서 오류가 발생하지 않은 비트의 소프트 정보 값을 '1' 또는 '0'으로 수정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치는 상기 오류 발생 위치 추정부 및 상기 2차 LDPC 디코딩부의 기능을 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치는 중계 장치에서 상기 데이터 송신 장치 또는 다른 중계 장치로부터 패킷을 수신하는 데이터 수신부, 상기 중계 장치에서 수신된 패킷에 대하여 네트워크 재인코딩하는 네트워크 재인코딩부와 상기 중계 장치에서 다른 중계 장치 또는 상기 수신 장치로 상기 재인코딩된 패킷을 송신하는 데이터 송신부를 가지는 중계 장치를 포함한다.
상기 네트워크 재인코딩부는 네트워크 채널 상태를 고려하여 여분의 데이터를 추가적으로 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 데이터 송신 장치에서 송신 노드에서 복수의 패킷을 각각 기 설정된 개수의 서브-패킷으로 나누어 상기 서브-패킷 간에 결합하고 상기 결합된 서브- 패킷을 상기 기 설정된 개수만큼 결합한 패킷을 생성하는 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 부 및 상기 데이터 송신 장치에서 저밀도 패리티 체크(LDPC: Low Density Parity Check)를 통해 상기 결합한 패킷을 인코딩하는 LDPC 인코딩부를 가지는 데이터 송신 장치와 데이터 수신 장치에서 수신된 패킷을 오류 정정하는 1차 LDPC 디코딩부, 상기 데이터 수신 장치에서 상기 오류 정정된 패킷에서 오류가 발생한 심벌 위치를 추정하는 오류 발생 위치 추정부 및 상기 오류 발생 위치가 추정된 패킷에 대하여 추가적인 오류 정정을 하는 2차 LDPC 디코딩부를 가지는 데이터 수신장치를 포함한다.
본 발명은 오류가 발생하는 네트워크 채널 환경에서 네트워크 코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check)를 활용한 결합 코드를 이용하여 여분의 패킷 전송 시 오류 정정 기능을 향상시킴으로써 데이터 전송 확률을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 가정한 일 대 일 노드 및 릴레이 네트워크 토폴로지를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 네트워크-채널 결합 코딩 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 3는 종래 RLNC 인코딩 과정의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 SPNC 인코딩 과정을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오류 추정을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 1차 LDPC 디코딩 과정, 오류 추정 과정 및 2차 LDPC 디코딩 과정을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 네트워크-채널 결합 코딩 장치의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 네트워크-채널 결합 코딩 시스템의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실험예에서 일대일 노드의 경우를 시뮬레이션한 결과 그래프이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실험예에서 릴레이 네트워크의 경우를 시뮬레이션한 결과 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 도시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 예에 불과하며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 단수의 표현은 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 “포함하다 또는 “가지다”등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명시할 뿐이고, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이 부가될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명은 네트워크 전송 확률을 높이기 위한 방법, 장치 또는 시스템에 관한 것으로 네트워크 코딩 및 LDPC를 활용한 결합코드를 이용한다. 상기 결합 코드를 이용하여 여분의 패킷 전송시 오류 정정 기능을 추가적으로 향상시킴으로써 데이터 전송확률을 높일 수 있다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 기술한다.
네트워크-채널 결합 코딩 방법
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에서 가정한 일 대 일 노드 및 릴레이 네트워크 토폴로지를 도시한 도면이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 도 1의 상단 부분은 일대일 노드간 전송의 경우로 전송하고자 하는 데이터를 송신 노드에서 네트워크 코딩 기법을 이용하여 결합하며, 도 1의 하단 부분은 릴레이 네트워크의 경우로 중간 노드에서 전송받은 패킷을 네트워크 코딩 기법을 이용해 결합하여 전송한다. 상기와 같은 일대일 노드간 전송의 경우 및 중간 노드를 가지는 릴레이 네트워크 환경을 가정하고 네트워크 코딩 및 LDPC를 활용한 결합코딩 방법에 대해 하기에 기술한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크-채널 결합 코딩 방법의 흐름도를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 네트워크-채널 결합 코딩 방법은 송신 노드에서 진행되는 네트워크 채널 상태 확인 단계(S11), 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 단계(S12), LDPC 인코딩 단계(S13), 데이터 송신 단계(S14)와 수신노드에서 진행되는 수신 데이터 수신 단계(S31), 1차 LDPC 디코딩 단계(S32), 오류 발생 위치 추정 단계(S33), 2차 LDPC 디코딩 단계(S34) 및 서브-패킷 단위 네트워크 디코딩 단계(S35)를 포함한다. 선택적으로 릴레이 네트워크 토폴로지의 경우-중간 노드가 존재하는 경우- 중간 노드에서 진행되는 데이터 수신 단계(S21), 네트워크 재 인코딩 단계(S22) 및 데이터 송신 단계(S23)를 더 포함할 수 있다.
상기 네트워크 채널 상태 확인 단계(S11)는 데이터를 전송할 네트워크의 채널 상태 정보(CSI:channel state information)를 확인하는 단계이다. 확인 후 채널 상태가 데이터를 전송할 수 있으면 네트워크 인코딩 단계로 진행되고 데이터를 전송할 수 있는 상태가 아니면 대기하며 주기적으로 채널 상태를 확인한다. 채널 상태가 좋을 경우 하기 디코딩시 오류 추정을 위한 추가적인 데이터(패킷)를 더 적게 인코딩하여 전송할 수 있고 채널 상태가 나쁠 경우 추가적인 데이터(패킷)를 더 많이 인코딩하여 전송할 수 있다.
도 3은 종래 RNLC 인코딩 과정의 한 예이다. 도 3을 참조하면, 해당 노드가 전달 받은 패킷 혹은 결합하고자 하는 패킷 M의 개수가 N일 때, 인코딩된 패킷
Figure 112015076030365-pat00011
의 결합 방식은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015076030365-pat00012
상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 단계(S12)는 이와 유사하게 구성된다. 도 4와 같이 결합하고자 하는 패킷이 있을 때, 해당 노드는 각각의 패킷을 서브-패킷 단위로 나누어 결합한다. 하나의 패킷이 s개의 서브-패킷으로 구성될 때, 패킷
Figure 112015076030365-pat00013
는 수학식 2와 같이 구성된다.
Figure 112015076030365-pat00014
서브-패킷 단위의 결합 구조식은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015076030365-pat00015
식 3과 같이 조합된 각각의 서브-패킷을 다시 s개 만큼 묶어 수학식 4와 같이 하나의 패킷으로 만들 수 있다. 이후 상기 LDPC 인코딩 단계(S13)에서는 상기 패킷을 저밀도 패리티 체크(LDPC: Low Density Parity Check)를 통해 인코딩할 수 있다. 상기 인코딩된 패킷은 중간 노드 또는 수신 노드로 송신될 수 있다.
Figure 112015076030365-pat00016
중간 노드에서는 데이터 수신 단계(S21), 네트워크 재인코딩(S22) 단계 및 데이터 송신 단계(S23)를 거친다.
상기 데이터 수신 단계(S21)는 송신 노드 또는 다른 중간 노드로부터 인코딩된 패킷을 수신하는 단계이다.
상기 네트워크 재인코딩하는 단계(S22)는 네트워크 채널 상태를 고려하여 여분의 패킷을 추가적으로 생성하고 상기 수신된 패킷과 상기 추가적으로 생성된 패킷을 상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 단계 및 LDPC 인코딩 단계와 동일한 단계를 거쳐 네트워크 재인코딩하는 단계이다.
상기 데이터 송신 단계(S23)는 상기 재인코딩된 패킷을 다른 중간 노드 또는 수신 노드로 전송하는 단계이다.
수신 노드에서의 상기 데이터 수신 단계는 송신 노드 또는 중간 노드에서 전송된 패킷을 수신하는 단계이다.
도 6에 도시된 바와 같이 상기 1차 LDPC 디코딩 단계는 상기 수신된 패킷을 오류 정정하는 단계로 오류가 정정된 패킷은 그대로 사용되며, 오류 정정에 실패한 패킷은 오류가 포함된 data word와 code word의 log-likelihood ratios(LLR)을 사용한다.
도 6에 도시된 바와 같이 상기 오류 발생 위치 추정 단계는 오류가 발생한 심벌 위치를 추정하는 단계이다. RLNC를 이용하여 N개의 패킷을 결합할 때, 수신 노드에서 이를 디코딩하기 위해서는 최소 N 개 이상의 인코딩된 패킷이 필요하다. 하지만 디코딩에 필요한 패킷 개수가 N보다 작다면 수신 노드는 인코딩에 사용된 모든 패킷을 잃는다. LDPC를 이용하여 채널에서 발생하는 오류를 정정하고자 할 때, 패킷에 발생한 오류를 정정하지 못할 때에는 송신 노드는 해당 패킷에 오류가 발생하였는지는 알 수 있지만 오류가 발생한 심벌 위치에 대해서는 알 수 없다. 그러나 본 발명의 오류 추정 기법은 수신 노드가 패킷 내 오류 발생 유무에 상관없이 여분의 패킷을 확보하였을 때 각 패킷 내 발생한 오류의 대략적인 위치를 추정할 수 있다. 더 구체적으로는, 수신 노드가 K개의 패킷을 전송받았을 때(K>N), RLNC 디코딩은 K개의 패킷 중 N개의 조합으로 이루어진다. 이때 오류없이 전송받은 패킷의 개수를 M개라 하면(K>N>M) 이에 대한 디코딩가능한 모든 조합의 수는 K-MCN-M 과 같다. 오류 추정 기법은 이러한 모든 경우의 수에 대해 RLNC 디코딩을 실행하고, 이에 대한 결과를 서로 비교함으로써 이루어진다. 인코딩 과정에 사용된 계수벡터가 패킷의 헤더에 포함되어 오류가 발생하지 않았다고 가정할 때, 오류 추정의 예는 도 5와 같다. 인코딩된 패킷의 특정 부분에 오류가 발생하였을 때, 이를 이용해 디코딩하는 경우, 해당 오류가 발생한 위치의 열의 모든 부분에 오류가 발생한다. 이러한 RLNC 디코딩 과정의 특성을 이용하여, 추가 패킷에 대한 모든 경우의 수에 대해 디코딩을 실행하고, 각 열에 대해 모든 디코딩 결과를 비교한다. 해당 비교 후 각 열에 대해 디코딩 결과가 같을 경우, 사용된 모든 패킷의 해당 위치의 심벌에는 오류가 발생하지 않았으며, 디코딩 결과가 다를 경우, 사용된 모든 패킷의 해당 위치의 심벌에 최소 하나 이상의 오류가 발생한 것으로 추정할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 상기 2차 LDPC 디코딩 단계는 추가적인 오류 정정이 이루어지는 단계이다. LDPC 디코딩에 사용되는 입력 값에는 인코딩된 패킷의 각 비트가 '1' 또는 '0' 값을 가질 확률 정보인 소프트 정보가 사용되며 이러한 소프트 정보는 수신 노드에서 수신된 신호로 정해진다. 상기 2차 LDPC 디코딩 단계에서는 상기 오류 추정 단계에서 패킷의 각 비트에 대해 오류가 발생하지 않은 것으로 추정되면, 해당 비트 값에 대한 소프트 정보를 '1' 또는 '0'에 가깝게 수정('1' 또는 '0'으로 수정 포함)하며, 각 비트에 대해 오류가 발생한 것으로 추정되면, 해당 비트에 대한 소프트정보를 확신할 수 없으므로 기존의 소프트 정보를 그대로 사용한다. 이렇게 생성된 새로운 소프트 정보를 상기 2차 디코딩 단계의 입력으로 하여 패킷들의 추가적인 오류 정정이 수행된다. 또한 상기 2차 LDPC 디코딩 단계를 통해 패킷들의 추가적인 오류 정정이 이루어지면 상기 오류 추정 단계 및 상기 2차 LDPC 디코딩 단계가 반복적으로 수행될 수 있다.
상기 서브-패킷 단위 디코딩 단계는 상기 단계들을 거쳐 오류가 정정된 최종 서브-패킷들을 결합하여 전송 데이터를 복원하는 단계이다.
이상, 본 발명의 일 측면에 따른 네트워크-채널 결합 코딩 방법에 대해 기술하였다.
이하 설명은 본 발명의 또 다른 측면인 네트워크-채널 결합 코딩 장치에 관한 것이다.
네트워크-채널 결합 코딩 장치
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크-채널 결합 코딩 장치(100)를 도시한다. 상기 네트워크-채널 결합 코딩 장치(100)는 모바일 스테이션(mobile station)같은 데이터 송신 장치(110)와 기지국(Base station)같은 데이터 수신 장치(130)로 구성된다. 선택적으로 중간에 중계기(Relay)같은 중계 장치(120)가 더 포함될 수 있다.
상기 데이터 송신 장치는 네트워크 채널 상태 확인부(111), 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부(112), LDPC 인코딩부(113) 및 데이터 송신부(114)를 포함한다.
상기 네트워크 채널 상태 확인부(111)는 데이터를 전송하고자 하는 채널 상태 정보(CSI:channel state information)을 확인한다. 채널 상태의 좋고 나쁨에 따라 추후 디코딩 시 오류 정정을 위해 보낼 수 있는 추가 데이터의 양이 제한될 수 있다.
상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부(112)는 전송하고자 하는 각각의 패킷을 서브-패킷단위로 나누어 결합한다. 이렇게 결합된 서브-패킷들을 다시 특정 개수만큼 묶어 하나의 패킷으로 만든다.
상기 LDPC 인코딩부(113)는 상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 부에서 만들어진 패킷들을 저밀도 패리티 체크(LDPC)를 통해 인코딩한다.
상기 데이터 송신부(114)는 상기 인코딩된 패킷들을 중계 장치 또는 수신 장치로 전송한다.
상기 중계 장치(120)는 데이터 수신부(121), 네트워크 재인코딩부(122) 및 데이터 송신부(123)를 포함한다.
상기 데이터 수신부(121)는 데이터 송신 장치(110) 또는 다른 중계 장치(120)로부터 전송된 패킷을 수신한다.
상기 네트워크 재인코딩부(122)는 네트워크 채널 상태를 고려하여 여분의 패킷을 추가적으로 생성하고 상기 수신된 패킷과 상기 추가적으로 생성된 패킷을 상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 및 LDPC 인코딩과 동일한 과정을 거쳐 네트워크 재인코딩한다.
상기 데이터 송신부(123)는 상기 재인코딩된 패킷을 다른 중계 장치(120) 또는 데이터 수신 장치(130)로 전송한다.
상기 데이터 수신 장치(130)는 데이터 수신부(131), 1차 LDPC 디코딩부(132), 오류 발생 위치 추정부(133), 2차 LDPC 디코딩부(134) 및 서브-패킷 단위 네트워크 디코딩부(135)를 포함한다.
상기 데이터 수신부(131)는 중계 장치(120) 또는 데이터 송신 장치(110)로부터 패킷을 수신한다.
상기 1차 LDPC 디코딩부(132)는 상기 수신된 패킷을 오류 정정한다. 오류가 정정된 패킷들은 그대로 사용되며, 오류 정정에 실패한 패킷은 오류가 포함된 data word 와 code word의 log-likelihood ratios(LLR)을 사용한다.
상기 오류 발생위치 추정부(133)는 오류가 발생한 심벌 위치를 추정한다.
상기 2차 LDPC 디코딩부(134)는 추가적인 오류 정정을 한다. 다시 말하면, 오류가 발생하지 않은 비트 값에 대한 소프트 정보를 수정하고, 오류가 발생한 비트 값에 대한 소프트 정보를 그대로 사용하는 입력으로 추가 오류 정정을 한다.
상기 서브-패킷 단위 네트워크 디코딩부(135)는 오류 정정이 완료된 패킷들을 연결하여 원 데이터를 복원한다.
이하 설명은 본 발명의 또 다른 측면인 네트워크-채널 결합 코딩 시스템에 관한 것이다.
네트워크-채널 결합 코딩 시스템
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크-채널 결합 코딩 시스템(200)을 도시한다. 상기 네트워크-채널 결합 코딩 시스템(200)은 데이터 송신 장치(210)과 데이터 수신 장치(230)로 구성된다. 선택적으로 중계 장치(220)가 더 포함될 수 있다.
상기 데이터 송신 장치(210)은 네트워크 채널 상태 확인부(211), 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부(212), LDPC 인코딩부(213) 및 데이터 송신부(214)를 포함한다.
상기 네트워크 채널 상태 확인부(211)는 데이터를 전송하고자 하는 채널 상태 정보(CSI:channel state information)을 확인한다. 채널 상태의 좋고 나쁨에 따라 추후 디코딩 시 오류 정정을 위해 보낼 수 있는 추가 데이터의 양이 제한될 수 있다.
상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부(212)는 전송하고자 하는 각각의 패킷을 서브-패킷단위로 나누어 결합한다. 이렇게 결합된 서브-패킷들을 다시 특정 개수만큼 묶어 하나의 패킷으로 만든다.
상기 LDPC 인코딩부(213)는 상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부(212)에서 만들어진 패킷들을 저밀도 패리티 체크(LDPC)를 통해 인코딩한다.
상기데이터 송신부(214)는 상기 인코딩된 패킷들을 중계 장치(220) 또는 데이터 수신 장치(230)으로 전송한다.
상기 중계 장치(220)는 데이터 수신부(221), 네트워크 재인코딩부(222) 및 데이터 송신부(223)를 포함한다.
상기 데이터 수신부(221)는 데이터 송신 장치(210) 또는 다른 중계 장치(220)로부터 전송된 패킷을 수신한다.
상기 네트워크 재인코딩부(222)는 네트워크 채널 상태를 고려하여 여분의 패킷을 추가적으로 생성하고 상기 수신된 패킷과 상기 추가적으로 생성된 패킷을 상기 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 및 LDPC 인코딩과 동일한 과정을 거쳐 네트워크 재인코딩한다.
상기 데이터 송신부(223)는 상기 재인코딩된 패킷을 다른 중계 장치(220) 또는 데이터 수신 장치(230)로 전송한다.
상기 데이터 수신 장치(230)는 데이터 수신부(231), 1차 LDPC 디코딩부(232), 오류 발생 위치 추정부(233), 2차 LDPC 디코딩부(234) 및 서브-패킷 단위 네트워크 디코딩부(235)를 포함한다.
상기 데이터 수신부(231)는 중계 장치(220) 또는 데이터 송신 장치(210)로부터 패킷을 수신한다.
상기 1차 LDPC 디코딩부(232)는 상기 수신된 패킷을 오류 정정한다. 오류가 정정된 패킷들은 그대로 사용되며, 오류 정정에 실패한 패킷은 오류가 포함된 data word 와 code word의 log-likelihood ratios(LLR)을 사용한다.
상기 오류 발생 위치 추정부(233)는 오류가 발생한 심벌 위치를 추정한다.
상기 2차 LDPC 디코딩부(234)는 추가적인 오류 정정을 한다. 다시 말하면, 오류가 발생하지 않은 비트 값에 대한 소프트 정보를 수정하고, 오류가 발생한 비트 값에 대한 소프트 정보를 그대로 사용하는 입력으로 추가 오류 정정을 한다.
상기 서브-패킷 단위 네트워크 디코딩부(235)는 오류 정정이 완료된 패킷들을 연결하여 원 데이터를 복원한다.
실험예
상기 기술된 네트워크-채널 코딩 방법의 성능을 확인하기 위해 시뮬레이션하였다. 송신 노드에서 전송하는 데이터를 수신 노드에서 오류없이 모두 수신할 확률인 디코딩 확률(Decoding Probability)를 통해 성능을 확인하였다. 실험 환경은 표 1과 같다.
파라미터 값
채널 AWGN(Additive White Gaussian Noise), Fading
채널 코딩 LDPC(528, 480)
변조 BPSK
패킷 크기 480 비트
일대일 노드간 전송의 경우, 송신 노드에서 전송하고자 하는 패킷의 수가 N일 때, 네트워크 코딩을 통해 인코딩된 패킷을 K개 생성하여 전송하였으며(K>N), 이를 RLNC와 LDPC를 사용한 Seperate Network and Channel Coding(SNCC) 및 Repetition code 와 LDPC를 사용한 Non-NC와 비교하였다. 그 시뮬레이션 결과 도 9에 도시된 바와 같이 약 0.8~1.7dB의 코딩이득을 보였다. 릴레이 네트워크의 경우 SNCC, SNFC 및 JNFC와 비교하였다. 송신 노드와 중간 노드간 링크 및 중간 노드와 수신 노드간 SNR은 송신 노드와 수신 노드간 SNR + 2dB 로 설정하였다. SNFC와 JNFC의 경우 송신 노드와 중간 노드 간 링크의 오류가 없다고 가정하였다. 중간 노드에서는 송신 노드로부터 전송받은 패킷만을 인코딩하여 전송하였다. 그 시뮬레이션 결과 도 10에 도시된 바와 같이 SNCC 및 SNFC와 비교하여 약 1~3dB의 코딩 이득을 보였다.
100: 네트워크-채널 코딩 장치
110: 데이터 송신 장치 111: 네트워크 채널 상태 확인부
112: 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부
113: LDPC 인코딩부 114: 데이터 송신부
120: 중계 장치 121: 데이터 수신부
122: 네트워크 재인코딩부 123: 데이터 송신부
130: 데이터 수신 장치 131: 데이터 수신부
132: 1차 LDPC 디코딩부 133: 오류 발생위치 추정부
134: 2차 LDPC 디코딩부 135: 서브-패킷 단위 네트워크 디코딩부
200: 네트워크-채널 코딩 시스템
210: 데이터 송신 장치 211: 네트워크 채널 확인부
212: 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩부
213: LDPC 인코딩부 214: 데이터 송신부
220: 중계 장치 221: 데이터 수신부
222: 네트워크 재인코딩부 223: 데이터 송신부
230: 데이터 수신 장치 231: 데이터 수신부
232: 1차 LDPC 디코딩부 233: 오류 발생위치 추정부
234: 2차 LDPC 디코딩부 235: 서브-패킷 단위 네트워크 디코딩부

Claims (21)

  1. 향상된 오류 정정 기능을 제공하는 네트워크-채널 결합 코딩 방법에 있어서, 상기 방법은
    송신 노드에서 복수의 패킷을 각각 기 설정된 개수의 서브-패킷들로 나누고 상기 서브-패킷들 각각에 해당 가중치를 곱한 후 합성하여 결합 서브-패킷들을 생성하고, 상기 결합 서브-패킷들을 상기 기 설정된 개수만큼 결합한 패킷을 생성하는 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 단계; 및
    상기 송신 노드에서 저밀도 패리티 체크(LDPC: Low Density Parity Check)를 통해 상기 결합한 패킷을 인코딩하는 LDPC 인코딩 단계를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합 서브-패킷들은 하기의 수학식
    Figure 112017002542993-pat00037

    (여기서,
    Figure 112017002542993-pat00038
    는 k번째 결합 서브-패킷,
    Figure 112017002542993-pat00039
    i 번째 패킷의 j번째 서브-패킷,
    Figure 112017002542993-pat00040
    는 k번째 결합 서브-패킷을 구성하기 위한
    Figure 112017002542993-pat00041
    에 대한 가중치)을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송신 노드에서 복수의 패킷들을 전송할 네트워크의 채널 상태를 확인하는 네트워크 채널 상태 확인 단계; 및
    상기 송신 노드에서 상기 결합한 패킷을 중간 노드 또는 수신 노드로 전송하는 데이터 송신 단계를 더 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  4. 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법에 있어서, 상기 방법은
    수신 노드에서 수신된 패킷을 오류 정정하는 1차 LDPC 디코딩 단계;
    상기 수신 노드에서 상기 오류 정정된 패킷에서 오류가 발생한 심벌 위치를 추정하는 오류 발생 위치 추정 단계 - 상기 오류 발생 위치 추정 단계는 상기 수신 노드가 여분의 패킷을 확보하였을 때 수신된 패킷들 중 오류 없이 수신된 패킷을 제외한 패킷에서 오류 발생 패킷수 만큼을 조합 연산으로 선택하여 상기 선택된 패킷들의 디코딩을 통해 오류 발생 위치를 추정함 -; 및
    상기 수신 노드에서 상기 오류 발생 위치가 추정된 패킷에 대하여 추가적인 오류 정정을 하는 2차 LDPC 디코딩 단계를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 1차 LDPC 디코딩 단계는 오류가 정정된 패킷은 그대로 사용하되, 오류 정정에 실패한 패킷은 오류가 포함된 데이터 워드와 코드 워드의 LLR(log-likelihood ratios)를 사용하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2차 LDPC 디코딩 단계는 인코딩된 패킷의 각 비트가 '1' 또는 '0' 값을 가질 확률 정보인 소프트 정보를 입력값으로 사용하며, 상기 오류 발생 위치 추정 단계에서 오류가 발생하지 않은 비트의 소프트 정보 값을 '1' 또는 '0'으로 수정하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오류 발생 위치 추정 단계 및 상기 2차 LDPC 디코딩 단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    중간 노드에서 상기 송신 노드 또는 다른 중간 노드로부터 패킷을 수신하는 데이터 수신 단계;
    상기 중간 노드에서 상기 수신된 패킷 및 추가로 생성된 패킷에 대하여 네트워크 재인코딩하는 네트워크 재인코딩 단계; 및
    상기 중간 노드에서 다른 중간 노드 또는 수신 노드로 상기 재인코딩된 패킷을 송신하는 데이터 송신 단계를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    중간 노드에서 송신 노드 또는 다른 중간 노드로부터 패킷을 수신하는 데이터 수신 단계;
    상기 중간 노드에서 상기 수신된 패킷 및 추가로 생성된 패킷에 대하여 네트워크 재인코딩하는 네트워크 재인코딩 단계; 및
    상기 중간 노드에서 다른 중간 노드 또는 상기 수신 노드로 상기 재인코딩된 패킷을 송신하는 데이터 송신 단계를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  10. 제8항 또는 9항에 있어서,
    상기 네트워크 재인코딩 단계는 네트워크 채널 상태를 고려하여 여분의 패킷을 추가적으로 생성하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 방법.
  11. 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치에 있어서, 상기 장치는
    데이터 송신 장치에서 복수의 패킷을 각각 기 설정된 개수의 서브-패킷들로 나누고 상기 서브-패킷들 각각에 해당 가중치를 곱한 후 합성하여 결합 서브-패킷들을 생성하고, 상기 결합 서브-패킷들을 상기 기 설정된 개수만큼 결합한 패킷을 생성하는 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 부; 및
    상기 데이터 송신 장치에서 저밀도 패리티 체크(LDPC: Low Density Parity Check)를 통해 상기 결합한 패킷을 인코딩하는 LDPC 인코딩부를 가지는 데이터 송신 장치를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 결합 서브-패킷들은 하기의 수학식
    Figure 112017002542993-pat00042

    (여기서,
    Figure 112017002542993-pat00043
    는 k번째 결합 서브-패킷,
    Figure 112017002542993-pat00044
    i 번째 패킷의 j번째 서브-패킷,
    Figure 112017002542993-pat00045
    는 k번째 결합 서브-패킷을 구성하기 위한
    Figure 112017002542993-pat00046
    에 대한 가중치)을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 송신 장치에서 상기 복수의 패킷들을 전송할 네트워크 채널 상태 확인부; 및
    상기 데이터 송신 장치에서 상기 결합한 패킷을 중계 장치 또는 데이터 수신 장치로 전송하는 데이터 송신부를 더 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  14. 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치에 있어서, 상기 장치는
    데이터 수신 장치에서 수신된 패킷을 오류 정정하는 1차 LDPC 디코딩부;
    상기 데이터 수신 장치에서 상기 오류 정정된 패킷에서 오류가 발생한 심벌 위치를 추정하는 오류 발생 위치 추정부 - 상기 오류 발생 위치 추정부는 상기 데이터 수신 장치가 여분의 패킷을 확보하였을 때 수신된 패킷들 중 오류 없이 수신된 패킷을 제외한 패킷에서 오류 발생 패킷수 만큼을 조합 연산으로 선택하여 상기 선택된 패킷들의 디코딩을 통해 오류 발생 위치를 추정함 -; 및
    상기 오류 발생 위치가 추정된 패킷에 대하여 추가적인 오류 정정을 하는 2차 LDPC 디코딩부를 가지는 데이터 수신장치를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 1차 LDPC 디코딩부는 오류가 정정된 패킷은 그대로 사용하되, 오류 정정에 실패한 패킷은 오류가 포함된 데이터 워드와 코드 워드의 LLR(log-likelihood ratios)를 사용하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 2차 LDPC 디코딩부는 인코딩된 패킷의 각 비트가 '1' 또는 '0' 값을 가질 확률 정보인 소프트 정보를 입력값으로 사용하며, 상기 오류 발생 위치 추정 단계에서 오류가 발생하지 않은 비트의 소프트 정보 값을 '1' 또는 '0'으로 수정하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 오류 발생 위치 추정부 및 상기 2차 LDPC 디코딩부의 기능을 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    중계 장치에서 상기 데이터 송신 장치 또는 다른 중계 장치로부터 패킷을 수신하는 데이터 수신부;
    상기 중계 장치에서 상기 수신된 패킷 및 추가로 생성된 패킷에 대하여 네트워크 재인코딩하는 네트워크 재인코딩부; 및
    상기 중계 장치에서 다른 중계 장치 또는 데이터 수신 장치로 상기 재인코딩된 패킷을 송신하는 데이터 송신부를 가지는 중계 장치를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    중계 장치에서 데이터 송신 장치 또는 다른 중계 장치로부터 패킷을 수신하는 데이터 수신부;
    상기 중계 장치에서 상기 수신된 패킷 및 추가로 생성된 패킷에 대하여 네트워크 재인코딩하는 네트워크 재인코딩부; 및
    상기 중계 장치에서 다른 중계 장치 또는 상기 데이터 수신 장치로 상기 재인코딩된 패킷을 송신하는 데이터 송신부를 가지는 중계 장치를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 네트워크 재인코딩부는 네트워크 채널 상태를 고려하여 여분의 패킷을 추가적으로 생성하는 것을 특징으로 하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 장치.
  21. 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 시스템에 있어서, 상기 시스템은
    데이터 송신 장치에서 복수의 패킷을 각각 기 설정된 개수의 서브-패킷들로 나누고 상기 서브-패킷들 각각에 해당 가중치를 주어 합성하여 결합 서브-패킷들을 생성하고, 상기 결합 서브- 패킷들을 상기 기 설정된 개수만큼 결합한 패킷을 생성하는 서브-패킷 단위 네트워크 인코딩 부; 및
    상기 데이터 송신 장치에서 저밀도 패리티 체크(LDPC: Low Density Parity Check)를 통해 상기 결합한 패킷을 인코딩하는 LDPC 인코딩부를 가지는 데이터 송신 장치; 그리고
    데이터 수신 장치에서 수신된 패킷을 오류 정정하는 1차 LDPC 디코딩부;
    상기 데이터 수신 장치에서 상기 오류 정정된 패킷에서 오류가 발생한 심벌 위치를 추정하는 오류 발생 위치 추정부 - 상기 오류 발생 위치 추정부는 상기 데이터 수신 장치가 여분의 패킷을 확보하였을 때 수신된 패킷들 중 오류 없이 수신된 패킷을 제외한 패킷에서 오류 발생 패킷수 만큼을 조합 연산으로 선택하여 상기 선택된 패킷들의 디코딩을 통해 오류 발생 위치를 추정함 -; 및
    상기 오류 발생 위치가 추정된 패킷에 대하여 추가적인 오류 정정을 하는 2차 LDPC 디코딩부를 가지는 데이터 수신장치를 포함하는 향상된 오류 정정 기능을 갖는 네트워크-채널 결합 코딩 시스템.
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Ahasanun Nessa외 2명, "Joint network channel fountain scheme for reliable communication in wireless networks" , IEEE Computing, Networking and Communications (ICNC), (2014.04.10)
Tracey Ho외 6명, "A Random Linear Network Coding Approach to Multicast", IEEE Transactions on Information Theory, October 2006

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