KR102455652B1 - 연판정을 이용한 복호 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 통신 시스템에서의 제1 통신 노드의 동작 방법은, 제2 통신 노드로부터 신호를 수신하는 단계, 상기 신호를 복조하여 LLR(log-likelihood ratio) 값들을 획득하는 단계, 상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하는 단계, 전체 에러 패턴들 중에서 해밍 가중치(hamming weight)에 기초하여 에러 패턴들을 선정하는 단계, 상기 선정된 에러 패턴들 각각에 상기 제1 코드워드를 적용하여 제2 코드워드들을 생성하는 단계 및 상기 제2 코드워드들 중 상기 제1 코드워드와의 유사도가 가장 높은 코드워드를 최적의 코드워드로 결정하는 단계를 포함한다. 따라서 통신 시스템의 성능이 향상될 수 있다.
Description
본 발명은 연판정을 이용한 복호 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통신 시스템에서 연판정을 이용하여 데이터를 복호하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 시스템에서 통신 노드가 무선 채널을 통해 다른 통신 노드로 데이터를 전송하는 경우, 무선 채널의 상태에 따라 데이터 정보에 에러가 발생할 수 있다. 따라서 통신 노드가 수신된 데이터 정보를 정확하게 검출하기 위해 고성능의 복호화 기법을 필요로 할 수 있다.
일반적으로 대용량 데이터 통신에서는 긴 코드블록에 최적화된 부호 및 복호 방법이 사용되고, 대규모 사물통신(massive Machine Type Communications)이나 초고신뢰/초저지연 통신(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)에서는 짧은 코드블록에 최적화된 부호 및 복호 방법이 사용될 수 있다. 통상적으로 코드블록의 길이가 짧아질수록 PPV 바운드(bound)에 의해 오류 정정 및 복구 성능이 더 악화될 수 있다.
LDPC(low density parity check code) 코드는 비교적 간단한 BP(Belief Propagation) 복호 방법을 이용하는데, 코드블록의 길이가 짧은 경우에는 성능이 뛰어나지 않을 수 있다. Polar 코드는 CA-SCL(CRC Aided-Successive Cancellation List) 복호 방법을 이용함으로써 코드블록의 길이가 짧은 경우에 대하여 향상된 성능을 보이나, 리스트(List)의 크기가 커질수록 복잡도가 증가하는 문제가 있다.
선형 블록 부호인 BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) 코드는 고차원 OSD(Ordered Statistics Decoding) 방법을 이용함으로써 기존의 LDPC 코드, Polar 코드에 비해 좋은 성능을 얻을 수 있으나, 차수가 높아질수록 복잡도가 현저히 증가하는 문제가 있다. 현재 짧은 길이의 코드블록에 대해 부호 및 복호를 수행함에 있어, 향상된 성능을 보이면서 낮은 복잡도를 가지는 부호 및 복호 방법이 요구되는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 에러 패턴을 효율적으로 선별하여, 짧은 코드블록에 대해 높은 신뢰도 및 낮은 복잡도를 갖는 복호 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 통신 시스템에서의 제1 통신 노드의 동작 방법은, 제2 통신 노드로부터 신호를 수신하는 단계, 상기 신호를 복조하여 LLR(log-likelihood ratio) 값들을 획득하는 단계, 상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하는 단계, 전체 에러 패턴들 중에서 해밍 가중치(hamming weight)에 기초하여 에러 패턴들을 선정하는 단계, 상기 선정된 에러 패턴들 각각에 상기 제1 코드워드를 적용하여 제2 코드워드들을 생성하는 단계 및 상기 제2 코드워드들 중 상기 제1 코드워드와의 유사도가 가장 높은 코드워드를 최적의 코드워드로 결정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하는 단계는, 상기 LLR 값들 중에서 임계값 이상인 LLR 값들을 선별하는 단계 및 상기 선별된 LLR 값들에 경판정(hard-decision)을 수행하여 제1 코드워드를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 해밍 가중치에 기초하여 에러 패턴들을 선정하는 단계는, 상기 선별된 LLR 값들을 Q개의 블록들로 분할하는 단계, 상기 Q개의 블록들 중 임의의 블록 #q마다 제1 해밍 가중치 #q 이하를 가지는 제1 에러 패턴들을 선정하는 단계 및 상기 블록 #q마다 선정된 상기 제1 에러 패턴들에 대해 합집합(union) 연산을 수행하여 제1 에러 패턴 집합을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 Q 및 상기 q는 1이상의 자연수인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 블록 #q에서의 제1 해밍 가중치 #q는 상기 블록 #q와 인접한 블록 #q+1에서의 제1 해밍 가중치 #q+1 보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 블록 #q를 포함하는 복수의 블록들에 공통으로 존재하는 제2 에러 패턴들을 선정하고, 상기 제2 에러 패턴들에 기초하여 제2 에러 패턴 집합을 생성하는 단계 및 상기 제1 에러 패턴 집합과 상기 제2 에러 패턴 집합에 합집합 연산을 수행하여 제3 에러 패턴 집합을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 에러 패턴들은 제2 해밍 가중치 #q를 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 블록 #q에서의 제2 해밍 가중치 #q는 상기 블록 #q와 인접한 블록 #q+1에서의 제2 해밍 가중치 #q+1 보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 최적의 코드워드로 결정하는 단계는, 상기 제2 코드워드들에 포함되는 코드워드 #k와 제1 코드워드의 유사도 #k를 계산하는 단계, 상기 제2 코드워드들에 포함되는 코드워드 #k+1와 제1 코드워드의 유사도 #k+1을 계산하는 단계 및 상기 유사도 #k와 상기 유사도 #k+1을 비교하여 유사도가 높은 코드워드를 최적의 코드워드로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 k는 자연수인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 코드워드의 유사도는 상기 코드워드 간의 불일치도(Discrepancy) 또는 상기 코드워드 간의 상관도(Correlation)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통신 시스템에서의 제1 통신 노드는, 프로세서(processor), 상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory) 및 상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며, 상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 제2 통신 노드로부터 신호를 수신하고, 상기 신호를 복조하여 LLR(log-likelihood ratio) 값들을 획득하고, 상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하고, 전체 에러 패턴들 중에서 해밍 가중치(hamming weight)에 기초하여 에러 패턴들을 선정하고, 상기 선정된 에러 패턴들 각각에 상기 제1 코드워드를 적용하여 제2 코드워드들을 생성하고, 그리고 상기 제2 코드워드들 중 상기 제1 코드워드와의 유사도가 가장 높은 코드워드를 최적의 코드워드로 결정하는 것을 야기하도록 동작한다.
상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하는 과정은, 상기 LLR 값들 중에서 임계값 이상인 LLR 값들을 선별하고, 그리고 상기 선별된 LLR 값들에 경판정(hard-decision)을 수행하여 제1 코드워드를 결정하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 해밍 가중치에 기초하여 에러 패턴들을 선정하는 과정은, 상기 선별된 LLR 값들을 q개의 블록들로 분할하고, 상기 Q개의 블록들 중 임의의 블록 #q마다 제1 해밍 가중치 #q 이하를 가지는 제1 에러 패턴들을 선정하고, 그리고 상기 블록 #q마다 선정된 상기 제1 에러 패턴들에 대해 합집합(union) 연산을 수행하여 제1 에러 패턴 집합을 생성하는 것을 더 야기하도록 동작하고, 상기 Q 및 상기 q는 1이상의 자연수인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 블록 #q에서의 제1 해밍 가중치 #q는 상기 블록 #q와 인접한 블록 #q+1에서의 제1 해밍 가중치 #q+1 보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 블록 #q를 포함하는 복수의 블록들에 공통으로 존재하는 제2 에러 패턴들을 선정하고, 상기 제2 에러 패턴들에 기초하여 제2 에러 패턴 집합을 생성하고, 그리고 상기 제1 에러 패턴 집합과 상기 제2 에러 패턴 집합에 합집합 연산을 수행하여 제3 에러 패턴 집합을 생성하는 것을 더 야기하도록 동작하고, 상기 제2 에러 패턴들은 제2 해밍 가중치 #q를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 통신 노드는 신호의 복호 과정에서 선별된 에러 패턴에 기초하여 복호를 수행함으로써 통신 오버헤드를 줄이고, 오류 극복을 효율적으로 수행할 수 있다. 또한 통신 노드는 초고신뢰도 성능 달성에 필요한 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 낮출 수 있고, 5G(5th Generation)에서 요구되는 대규모 사물통신이 또는 고신뢰/저지연 통신이 실현되도록 할 수 있다.
또한 통신 노드는 해밍 가중치(hamming weight)를 고려하여, 에러 패턴을 선별하여 복호를 수행하는바, 복잡도를 낮출 수 있다. 또한 통신 노드는 블록 간 동시에 발생할 수 있는 에러 패턴을 추가적으로 고려하여 복호를 수행하는바 복호 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 통신 네트워크를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 3은 송신 통신 노드 및 수신 통신 노드를 포함하는 통신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4는 수신 통신 노드의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 수신 통신 노드가 에러 패턴들을 선별하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 수신 통신 노드가 에러 패턴들을 선별하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 7은 수신 통신 노드가 최적의 코드워드를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8 및 도 9는 복호 방법에 따른 성능을 비교한 그래프이다.
도 10은 복호 방법에 따른 복잡도를 비교한 표이다.
도 1은 통신 네트워크를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 3은 송신 통신 노드 및 수신 통신 노드를 포함하는 통신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4는 수신 통신 노드의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 수신 통신 노드가 에러 패턴들을 선별하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 수신 통신 노드가 에러 패턴들을 선별하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 7은 수신 통신 노드가 최적의 코드워드를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8 및 도 9는 복호 방법에 따른 성능을 비교한 그래프이다.
도 10은 복호 방법에 따른 복잡도를 비교한 표이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(wireless fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.
명세서 전체에서 단말(terminal)은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.
명세서 전체에서 기지국(base station)은 접근점(access point), 무선 접근국(radio access station), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved nodeB), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크를 도시한 개념도이다. 도 1을 참조하면, 통신 네트워크(100)는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로 구성될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 노드를 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
도 3은 송신 통신 노드 및 수신 통신 노드를 포함하는 통신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 통신 시스템은 신호를 전송하는 송신 통신 노드(310), 송신 통신 노드(310)로부터 신호를 수신하는 수신 통신 노드(320) 및 송신 통신 노드(310)와 수신 통신 노드(320) 사이에서 신호가 전달될 수 있도록 하는 채널(330) 을 포함할 수 있다. 송신 통신 노드(310)는 인코더(encoder)(312) 및 변조기(modulator)(314)를 포함할 수 있고, 수신 통신 노드(320)는 복조기(demodulator)(322) 및 디코더(decoder)(324)를 포함할 수 있다.
송신 통신 노드(310)는 수신 통신 노드(320)로 정보 비트를 전송하기 전에 부호화 과정 및 변조 과정을 수행할 수 있다. 인코더(312)는 정보 비트에 대한 부호화 과정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 인코더(312)는 정보 비트를 다수의 코드블록들을 포함하는 코드워드로 부호화할 수 있다. 이 때, 인코더(312)는 정보 비트를 작은 블록들로 분할할 수 있다. 인코더(312)는 분할된 블록들을 임의의 개수로 묶어 블록집합을 구성할 수 있다. 블록의 개수는 통신망의 채널환경, 송신 통신 노드(310)와 수신 통신 노드(320)의 성능 정보 및 응용 프로그램의 요구사항 등에 의해 결정될 수 있다. 인코더(312)는 블록집합 단위로 부호화를 수행할 수 있다. 인코더(312)는 부호화된 코드워드를 변조기(314)로 전송할 수 있다.
변조기(314)는 코드워드를 변조하여 변조 심볼(symbol)을 생성할 수 있다. 변조기(314)는 다양한 변조방법을 이용하여 코드워드를 심볼들로 변조할 수 있다. 변조는 신호 정보를 전송매체의 채널 특성에 맞게 신호(정보)의 세기나 변위, 주파수 또는 위상 등을 적합한 형태로 변환하는 것을 의미할 수 있다. 변조는 데이터를 담은 신호를 전송되는 채널에 알맞은 파형으로 변환하는 과정일 수 있다.
송신 통신 노드(310)는 변조된 심볼들을 시간/주파수 자원들에 맵핑(mapping)하고, 맵핑된 심볼에 기초하여 생성된 신호를 송신 통신 노드(310)와 수신 통신 노드(320) 사이에 형성된 채널(330)을 통해 수신 통신 노드(320)로 전송할 수 있다. 구체적으로, 송신 통신 노드(310)의 안테나를 통해 전파된 신호들은 채널(330)을 통해 수신 통신 노드(320)의 안테나로 전송될 수 있다. 이때, 채널상에서 잡음(noise)이 발생할 수 있다.
수신 통신 노드(320)의 안테나를 통해 수신한 신호는 복조기(322)로 전달될 수 있다. 복조기(322)는 채널 환경에 따라 결정된 복조 방법에 따라 신호의 복조를 수행할 수 있다. 복조기(322)는 신호를 복조하여 코드워드를 생성할 수 있고, 복조된 코드워드를 디코더(324)로 전송할 수 있다. 복조된 코드워드를 전달받은 디코더(324)는 코드워드를 복호화하여 출력 정보 비트를 획득할 수 있다. 이하에서는 도 4 내지 도 7을 통하여 수신 통신 노드(320)의 동작을 상세히 설명한다.
도 4는 수신 통신 노드의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 수신 통신 노드(320)는 송신 통신 노드(310)로부터 신호를 수신할 수 있고, LLR 값(Log Likelihood Ratio)(
)을 획득할 수 있다(S410). 보다 구체적으로, 수신 통신 노드(320)는 송신 통신 노드(310)으로부터 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호를 복조하는 과정에서 LLR 값을 획득할 수 있다. LLR은 복조된 신호에 대한 소프트 비트 값(soft bit value)일 수 있다. 소프트 비트 값은 연판정 결과로 도출된 값일 수 있고, 연판정 결과는 심볼이 정확한 위치에서 어느 정도 떨어져 있는지를 나타내는 결정 척도로 사용될 수 있다. 여기서 연판정은 복조기(322) 출력의 양자화 레벨이 2 이상인 것을 의미할 수 있다. 한편, LLR의 크기는 성능과 복잡도를 고려하여 다양하게 구현될 수 있다.
수신 통신 노드(320)는 LLR 값에 기초하여 코드워드 예측값(
)인 제1 코드워드를 계산할 수 있다(S420). 수신 통신 노드(320)는 LLR 값이 정해진 임계값보다 높은 LLR 값들을 선별할 수 있다(즉, 수신 통신 노드(320)는 
개의 MRIP(Most Reliable Independent Position)를 선별할 수 있다). 수신 통신 노드(320)는 신뢰성(reliability)에 기반한 정렬(ordering)을 수행하여 수신된 전체 심볼에서 
개의 MRIP를 선별할 수 있다.
수신 통신 노드(320)는 선별된 
개의 MRIP에 경판정(hard decision)을 수행할 수 있다. 경판정은 복조기(322)의 출력이 0 또는 1 인 2 진수로 표현되는 것을 의미할 수 있다. 경판정은 수신된 심볼을 이진 신호인 비트로서 표현하기 위해 확실한 결정을 내리는 것을 의미할 수 있다. 수신 통신 노드(320)는 경판정을 수행하여 정보비트 예측값(
)을 결정할 수 있다. 수신 통신 노드(320)는 정보비트 예측값(
)을 인코딩하여 코드워드 예측값(
)인 제1 코드워드를 계산할 수 있다.
수신 통신 노드(320)는 전체 에러 패턴들 중에서 해밍 가중치(hamming weight)에 기초하여 에러 패턴들을 선정할 수 있다(S430). 수신 통신 노드(320)는 에러 패턴들과 코드워드들을 비교하여 가장 적은 에러를 가지는 최적의 코드워드를 결정할 수 있다. 도 5는 수신 통신 노드(320)가 에러 패턴들을 선별하는 방법을 도시한 흐름도이고, 도 6은 수신 통신 노드(320)가 에러 패턴들을 선별하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 수신 통신 노드(320)는 LLR 값이 정해진 임계값보다 높은 LLR 값들(즉, 
개의 MRIP)을 
개의 블록으로 분할할 수 있다(S510). 수신 통신 노드(320)는 
개의 블록을 구성하는 각 블록 #q에서 프로세싱할 에러 패턴들(
)을 선정할 수 있다. 수신 통신 노드(320)는 전체 에러 패턴들 중에서 해밍 가중치를 고려하여 에러 패턴들을 선별하는바 복잡도를 낮출 수 있다.
수신 통신 노드(320)는 길이가 
인 블록 q에서 order-
의 OSD를 수행할 수 있다. 이 때, 각 블록 #q에 존재하는 에러 패턴들(
)은 해밍 가중치가 
이하인 모든 에러 패턴들을 포함할 수 있다. 각 블록 #q에서 프로세싱할 에러 패턴들(
)은 하기 수학식 1 및 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
(수학식 1)
(수학식 2)
수신 통신 노드(320)는 각 블록 #q마다 선정된 에러 패턴들에 대해 합집합(union) 연산을 수행하여 제1 에러 패턴 집합을 생성할 수 있다(S530). 
개의 블록 중 하나인 블록 #q에서의 해밍 가중치(
)는 블록 #q와 인접한 블록 #q+1에서의 해밍 가중치(
)보다 작거나 같을 수 있다.
수신 통신 노드(320)는 블록 #q를 포함하는 복수의 블록들에 공통으로 존재하는 에러 패턴들을 선정할 수 있고, 이러한 에러 패턴들에 기초하여 제2 에러 패턴 집합을 생성할 수 있다(S540). 수신 통신 노드(320)는 각 블록 마다 해밍 가중치가 
인 에러가 동시에 발생하는 조인트(joint) 에러 패턴들(
)인 제2 에러 패턴들을 선정할 수 있고, 제2 에러 패턴 집합을 생성할 수 있다. 조인트 에러 패턴들(
)의 개수는 하기 수학식 3 및 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
(수학식 3)
(수학식 4)
한편, 블록 #q에서의 해밍 가중치(
)는 블록 #q와 인접한 블록 #q+1에서의 해밍 가중치(
) 보다 작거나 같을 수 있다. 이와 같이, 수신 통신 노드(320)는 신뢰도에 따라 해밍 가중치를 조정하여 에러 패턴의 개수가 최적화되도록 할 수 있다. 즉, 
일 수 있다. 여기서 
는 신뢰도 요구사항 또는 에러율 요구사항에 따라 정해질 수 있다. 따라서 종래의 방식보다 에러 패턴의 개수가 감소할 수 있다.
수신 통신 노드(320)는 제1 에러 패턴 집합과 제2 에러 패턴 집합에 합집합 연산을 수행하여 제3 에러 패턴 집합을 생성할 수 있고, 제3 에러 패턴 집합에 기초하여 프로세싱할 에러 패턴을 선정할 수 있다(S550). 프로세싱할 에러 패턴은 하기 수학식 5 및 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
(수학식 5)
(수학식 6)
여기서, 집합 
는 테스트에 포함될 에러 패턴의 해밍 가중치의 조합을 나타낼 수 있다. 따라서 프로세싱할 에러 패턴은 하기 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
(수학식 7)
수신 통신 노드(320)는 전체 에러 패턴들 중에서 상기와 같이 에러 패턴을 선정함으로써 낮은 복잡도와 높은 성능을 가지는 복호 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예로서, 
가 2인 경우, 프로세싱할 총 에러 패턴은 
와 같이 표현될 수 있다. 즉, 프로세싱할 총 에러 패턴은 첫번째 블록 #1에 존재하는 에러 패턴들(
), 두번째 블록 #2에 존재하는 에러 패턴들(
) 및 첫번째 블록 #1과 두번째 블록 #2에 공통으로 존재하는 에러 패턴들(
)에 합집합 연산을 수행한 결과와 같을 수 있다. 구체적으로 이는 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
(수학식 8)
다시 도 4를 참조하면, 수신 통신 노드(320)는 선정된 에러 패턴들 각각에 대한 제2 코드워드들을 생성할 수 있다(S440). 제2 코드워드들은 선정된 에러 패턴들 각각에 대응하는 코드워드일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 코드워드들은 선정된 에러 패턴들 각각에 대해 상술한 제1 코드워드를 적용하여 생성된 코드워드일 수 있다.
수신 통신 노드(320)는 각 에러패턴에 대해 계산된 코드워드인 제2 코드워드들(
)과 제1 코드워드(
)를 비교하여 에러가 가장 적게 나타나는 최적의 코드워드(
)를 결정할 수 있다(S450). 도 7은 수신 통신 노드(320)가 최적의 코드워드를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 수신 통신 노드(320)는 코드워드 간의 유사도를 비교하여 최적의 코드워드를 결정할 수 있다. 구체적으로, 수신 통신 노드(320)는 결정 메트릭(decision metric)에 따라 유사도를 판단하고, 이에 기초하여 최적의 코드워드를 결정할 수 있다. 수신 통신 노드(320)는 결정 메트릭으로서, 불일치도(discrepancy) 또는 상관도(correlation) 등을 사용할 수 있다.
수신 통신 노드(320)는 제2 코드워드들에 포함되는 임의의 코드워드 #k와 제1 코드워드의 유사도 #k를 계산할 수 있다(S710). 그리고 수신 통신 노드(320)는 제2 코드워드들에 포함되는 임의의 코드워드 #k+1과 제1 코드워드의 유사도 #k+1을 계산할 수 있다(S720). 수신 통신 노드(320)는 유사도 #k와 상기 유사도 #k+1을 비교하여 유사도가 높은 코드워드를 최적의 코드워드로 결정할 수 있다. 수신 통신 노드(320)는 제2 코드워드들에 포함되는 모든 코드워드들에 대해 상기와 같은 동작을 반복하여 유사도가 가장 높은 최적의 코드워드를 결정할 수 있다.
일 실시예로서, 수신 통신 노드(320)가 결정 메트릭으로 불일치도를 이용하는 경우, 제2 코드워드(
)(즉, 임의의 에러패턴을 가정한 코드워드)가 제1 코드워드(
)와 다른 정도를 측정할 수 있다. 이러한 과정은 하기 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
(수학식 9)
수신 통신 노드(320)는 제2 코드워드들에 포함되는 임의의 코드워드 #k+1과 제1 코드워드의 유사도를 비교한 결정 메트릭(
)이 제2 코드워드들에 포함되는 임의의 코드워드 #k과 제1 코드워드의 유사도를 비교한 결정 메트릭(
)보다 작으면 코드워드 #k+1을 최적의 코드워드로 갱신할 수 있다. 이러한 과정은 하기 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
(수학식 10)
다른 실시예로서, 수신 통신 노드(320)가 결정 메트릭으로 상관도를 이용하는 경우, 제2 코드워드(
)(즉, 임의의 에러패턴을 가정한 코드워드)가 제1 코드워드(
)와 동일한 정도를 측정할 수 있다. 이러한 과정은 하기 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
(수학식 11)
수신 통신 노드(320)는 제2 코드워드들에 포함되는 임의의 코드워드 #k+1과 제1 코드워드의 유사도를 비교한 결정 메트릭(
)이 제2 코드워드들에 포함되는 임의의 코드워드 #k과 제1 코드워드의 유사도를 비교한 결정 메트릭(
)보다 크면 코드워드 #k+1를 최적의 코드워드로 갱신할 수 있다. 이러한 과정은 하기 수학식 12과 같이 표현될 수 있다.
(수학식 12)
수신 통신 노드(320)는 최적의 코드워드에 기초하여 송신 통신 노드(310)로부터 전송된 정보 비트를 효과적으로 복호할 수 있다.
도 8 및 도 9는 복호 방법에 따른 성능을 비교한 그래프이고, 도 10은 복호 방법에 따른 복잡도를 비교한 표이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 복호 방법(JOSD(Joint OSD))과 종래의 복호 방법(OSD, SOSD(segmentation-based OSD))의 BLER(Block Error Rate)을 비교해보면, OSD 및 SOSD 방식 보다 복잡도는 낮고 성능은 향상된 것을 알 수 있다. 또한 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 복호 방법(JOSD)과 종래의 복호 방법(OSD, SOSD)을 비교해보면, 본 발명에 따른 복호 방법(JOSD)의 복잡도가 현저히 낮은 것을 알 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 (127, 50, 13) BCH 코드의 JOSD(1,2,1,1) 복호 성능이 OSD(2)의 성능보다 우수한 것을 알 수 있고, 도 10에서 JOSD(1,2,1,1)의 복잡도가 OSD(2)보다 낮은 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (13)
- 통신 시스템에서 제1 통신 노드의 동작 방법으로,
제2 통신 노드로부터 신호를 수신하는 단계;
상기 신호를 복조하여 LLR(log-likelihood ratio) 값들을 획득하는 단계;
상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하는 단계;
전체 에러 패턴들 중에서 해밍 가중치(hamming weight)에 기초하여 에러 패턴들을 선정하는 단계;
상기 선정된 에러 패턴들 각각에 상기 제1 코드워드를 적용하여 제2 코드워드들을 생성하는 단계; 및
상기 제2 코드워드들 중 상기 제1 코드워드와의 유사도가 가장 높은 코드워드를 최적의 코드워드로 결정하는 단계를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하는 단계는,
상기 LLR 값들 중에서 임계값 이상인 LLR 값들을 선별하는 단계; 및
상기 선별된 LLR 값들에 경판정(hard-decision)을 수행하여 제1 코드워드를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 해밍 가중치에 기초하여 에러 패턴들을 선정하는 단계는,
상기 선별된 LLR 값들을 Q개의 블록들로 분할하는 단계;
상기 Q개의 블록들 중 임의의 q 번째 블록에서의 q 번째 제1 해밍 가중치 이하를 가지는 제1 에러 패턴들을 선정하는 단계; 및
상기 q번째 블록에 대해 선정된 상기 제1 에러 패턴들의 합집합(union)인 제1 에러 패턴 집합을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 Q 및 상기 q는 1이상의 자연수인 것을 특징으로 하는,
제1 통신 노드의 동작 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 q 번째 블록에서의 q 번째 제1 해밍 가중치는 상기 q 번째 블록과 인접한 (q+1) 번째 블록에서의 (q+1) 번째 제1 해밍 가중치보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 q 번째 블록을 포함하는 복수의 블록들에 공통으로 존재하는 제2 에러 패턴들을 선정하고, 상기 제2 에러 패턴들에 기초하여 제2 에러 패턴 집합을 생성하는 단계; 및
상기 제1 에러 패턴 집합과 상기 제2 에러 패턴 집합의 합집합인 제3 에러 패턴 집합을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 에러 패턴들은 q 번째 제2 해밍 가중치를 갖는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 q 번째 블록에서의 q 번째 제2 해밍 가중치는 상기 q 번째 블록과 인접한 (q+1) 번째 블록에서의 (q+1) 번째 제2 해밍 가중치보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 최적의 코드워드로 결정하는 단계는,
상기 제2 코드워드들에 포함되는 k 번째 코드워드와 제1 코드워드 간의 유사도인 k 번째 유사도를 계산하는 단계;
상기 제2 코드워드들에 포함되는 (k+1) 번째 코드워드와 상기제1 코드워드 간의 유사도인 (k+1) 번째 유사도를 계산하는 단계; 및
상기 k 번째 유사도와 상기 (k+1) 번째 유사도를 비교하여 유사도가 높은 코드워드를 최적의 코드워드로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 k는 자연수인 것을 특징으로 하는,
제1 통신 노드의 동작 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 코드워드들 간의 유사도는 상기 코드워드들 간의 불일치도(Discrepancy) 또는 상기 코드워드들 간의 상관도(Correlation)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
제1 통신 노드의 동작 방법. - 통신 시스템에서 제1 통신 노드로서,
프로세서(processor);
상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 및
상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며,
상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
제2 통신 노드로부터 신호를 수신하고;
상기 신호를 복조하여 LLR(log-likelihood ratio) 값들을 획득하고;
상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하고;
전체 에러 패턴들 중에서 해밍 가중치(hamming weight)에 기초하여 에러 패턴들을 선정하고;
상기 선정된 에러 패턴들 각각에 상기 제1 코드워드를 적용하여 제2 코드워드들을 생성하고; 그리고
상기 제2 코드워드들 중 상기 제1 코드워드와의 유사도가 가장 높은 코드워드를 최적의 코드워드로 결정하는 것을 야기하도록 동작하는, 제1 통신 노드. - 청구항 9에 있어서,
상기 LLR 값들에 기초하여 제1 코드워드를 계산하는 과정은,
상기 LLR 값들 중에서 임계값 이상인 LLR 값들을 선별하고; 그리고
상기 선별된 LLR 값들에 경판정(hard-decision)을 수행하여 제1 코드워드를 결정하는 것을 더 야기하도록 동작하는, 제1 통신 노드. - 청구항 10에 있어서,
상기 해밍 가중치에 기초하여 에러 패턴들을 선정하는 과정은,
상기 선별된 LLR 값들을 Q개의 블록들로 분할하고;
상기 Q개의 블록들 중 임의의 q 번째 블록에서의 q 번째 제1 해밍 가중치 이하를 가지는 제1 에러 패턴들을 선정하고; 그리고
상기 q 번째 블록에 대해 선정된 상기 제1 에러 패턴들의 합집합(union)인 제1 에러 패턴 집합을 생성하는 것을 더 야기하도록 동작하고, 상기 Q 및 상기 q는 1이상의 자연수인 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드. - 청구항 11에 있어서,
상기 q 번째 블록에서의 q 번째 제1 해밍 가중치는 상기 q 번째 블록과 인접한 (q+1) 번째 블록에서의 (q+1) 번째 제1 해밍 가중치보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드. - 청구항 11에 있어서,
상기 q번째 블록을 포함하는 복수의 블록들에 공통으로 존재하는 제2 에러 패턴들을 선정하고, 상기 제2 에러 패턴들에 기초하여 제2 에러 패턴 집합을 생성하고; 그리고
상기 제1 에러 패턴 집합과 상기 제2 에러 패턴 집합의 합집합인 제3 에러 패턴 집합을 생성하는 것을 더 야기하도록 동작하고, 상기 제2 에러 패턴들은 q 번째 제2 해밍 가중치를 갖는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
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|---|---|---|---|
| KR1020200032837A KR102455652B1 (ko) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 연판정을 이용한 복호 방법 및 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200032837A KR102455652B1 (ko) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 연판정을 이용한 복호 방법 및 장치 |
Publications (2)
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| KR20210116104A KR20210116104A (ko) | 2021-09-27 |
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20220221 Patent event code: PE09021S01D |
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