KR102535853B1 - Apparatus and method for low-complexity ldpc decoding for ofdm index modulation - Google Patents

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KR102535853B1 KR1020210084483A KR20210084483A KR102535853B1 KR 102535853 B1 KR102535853 B1 KR 102535853B1 KR 1020210084483 A KR1020210084483 A KR 1020210084483A KR 20210084483 A KR20210084483 A KR 20210084483A KR 102535853 B1 KR102535853 B1 KR 102535853B1
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Abstract

OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치 및 방법이 개시되며, 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법은, 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check) 코딩이 적용된 OFDM-IM 기반의 송신 신호에 대응하는 수신 신호를 획득하는 단계, 상기 수신 신호에 기초하여 부반송파의 활성화 패턴을 선택하기 위한 인덱스 비트에 대한 제1사후 확률을 연산하는 단계 및 상기 수신 신호에 기초하여 활성 부반송파에 의해 전송되는 QAM 심볼을 선택하기 위한 데이터 비트에 대한 제2사후 확률을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.Disclosed is a low-complexity LDPC decoding apparatus and method for OFDM index modulation, and a low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention is an OFDM to which low density parity check coding is applied. - Obtaining a received signal corresponding to the IM-based transmission signal, calculating a first posterior probability for an index bit for selecting an activation pattern of a subcarrier based on the received signal, and activating the activation pattern based on the received signal and calculating a second posterior probability for data bits for selecting a QAM symbol transmitted by a subcarrier.

Description

OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LOW-COMPLEXITY LDPC DECODING FOR OFDM INDEX MODULATION}Low-complexity LDPC decoding apparatus and method for OFDM index modulation

본원은 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to a low complexity LDPC decoding apparatus and method for OFDM index modulation.

색인 변조(Index Modulation, IM)는 활성 자원의 인덱스를 사용해 추가적 데이터 속도를 얻을 수 있는, 5G 및 그 이상의 무선 네트워크를 위한 유망한 기술이다. 여기서 자원은 송신 안테나, 부반송파, 변조 유형, 프리코더, 시간 슬롯 및 채널 상태를 포함한 모든 송신 엔티티가 될 수 있다. 이러한 색인 변조(IM)와 관련하여, 부반송파 IM 방식(SIM)을 설계하기 위해 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템과 병합된바 있고, 이 기법은 OFDM-IM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Index Modulation)로 명명되었다.Index Modulation (IM) is a promising technology for 5G and beyond wireless networks that can use the index of active resources to achieve additional data rates. Here, the resource can be any transmitting entity including transmit antenna, subcarrier, modulation type, precoder, time slot and channel condition. Regarding this index modulation (IM), it has been merged with an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system to design a subcarrier IM method (SIM), and this technique is named OFDM-IM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Index Modulation). It became.

즉, OFDM-IM은 데이터 심볼에 의해 전송된 것 외에도 활성 부반송파의 인덱스를 통해 정보 비트를 전달함으로써 스펙트럼 효율성을 높일 수 있으며, 이와 관련하여 OFDM-IM의 수신 에러율을 크게 낮추기 위해 OFDM-IM 시스템에 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check, LDPC) 코딩을 적용하는 것이 제안된바 있다.That is, OFDM-IM can increase spectral efficiency by delivering information bits through the index of active subcarriers in addition to those transmitted by data symbols. It has been proposed to apply Low Density Parity Check (LDPC) coding.

한편, 저밀도 패리티 검사(LDPC) 코드는 OFDM-IM 기반 차량 내 전력선 통신 시스템에 적용되거나, MM-OFDM-IM 시스템에 적용될 수 있으며, 이를 위하여는 인덱스 및 데이터 비트의 사후 확률이 LDPC 디코더의 입력으로 제공되어야 하나 이러한 사후 확률을 계산하는 수식은 모든 서브 블록 크기 및 변조 차수에 적용할 수 있음에도 엄청난 계산 복잡도로 인하여 사후 확률을 계산하고 디코딩에 적용하는 것은 실질적으로 작은 서브 블록 크기 및 낮은 변조 차수의 경우로 제한되었다. 이에 따라, 계산 복잡도가 낮으면서도 성능의 손실을 야기하지 않는 OFDM-IM을 위한 보다 효율적인 LDPC 디코딩 접근 방식의 개발이 요구된다.On the other hand, the low density parity check (LDPC) code can be applied to an OFDM-IM based in-vehicle power line communication system or to an MM-OFDM-IM system. However, although the formula for calculating the posterior probability can be applied to all subblock sizes and modulation orders, it is difficult to calculate the posterior probability and apply it to decoding due to the enormous computational complexity in the case of practically small subblock sizes and low modulation orders. was limited to Accordingly, it is required to develop a more efficient LDPC decoding approach for OFDM-IM that has low computational complexity and does not cause performance loss.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-2231278호에 개시되어 있다.The background technology of the present application is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-2231278.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저밀도 패리티 검사(LDPC) 코딩 비트의 사후 확률을 OFDM-IM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Index Modulation) 시스템에 대해 유도하여 성능 손실없이 LDPC 디코딩의 구현 복잡성을 줄일 수 있는 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the prior art, and implements complexity of LDPC decoding without performance loss by deriving the posterior probability of low density parity check (LDPC) coded bits for an Orthogonal Frequency Division Multiplexing Index Modulation (OFDM-IM) system. An object of the present invention is to provide a low-complexity LDPC decoding apparatus and method for OFDM index modulation capable of reducing .

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems described above, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법은, 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check) 코딩이 적용된 OFDM-IM 기반의 송신 신호에 대응하는 수신 신호를 획득하는 단계, 상기 수신 신호에 기초하여 부반송파의 활성화 패턴을 선택하기 위한 인덱스 비트에 대한 제1사후 확률을 연산하는 단계 및 상기 수신 신호에 기초하여 활성 부반송파에 의해 전송되는 QAM 심볼을 선택하기 위한 데이터 비트에 대한 제2사후 확률을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, a low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention is OFDM-IM-based transmission with Low Density Parity Check coding applied Obtaining a received signal corresponding to the signal, calculating a first posterior probability for an index bit for selecting an activation pattern of a subcarrier based on the received signal, and transmitting by an active subcarrier based on the received signal and calculating a second posterior probability for data bits for selecting a QAM symbol.

또한, 상기 제1사후 확률을 연산하는 단계는, 상기 인덱스 비트에 대하여 미리 정의된 제1로그 우도 비율 함수에 기초하여 상기 제1사후 확률을 연산할 수 있다.In the calculating of the first posterior probability, the first posterior probability may be calculated based on a predefined first log likelihood ratio function with respect to the index bit.

또한, 상기 제2사후 확률을 연산하는 단계는, 상기 데이터 비트에 대하여 미리 정의된 제2로그 우도 비율 함수에 기초하여 상기 제2사후 확률을 연산할 수 있다.In the calculating of the second posterior probability, the second posterior probability may be calculated based on a predefined second log likelihood ratio function for the data bits.

또한, 상기 수신 신호는 복수의 서브블록으로 분할될 수 있다.Also, the received signal may be divided into a plurality of subblocks.

또한, 상기 제1로그 우도 비율 함수 및 상기 제2로그 우도 비율 함수는 상기 복수의 서브블록 각각에 포함되는 복수의 부반송파 각각에 대응하여 개별적으로 연산될 수 있다.Also, the first log-likelihood ratio function and the second log-likelihood ratio function may be individually calculated corresponding to each of a plurality of subcarriers included in each of the plurality of subblocks.

또한, 상기 제1로그 우도 비율 함수는, 복수 개의 활성화 패턴 중 상기 제1사후 확률을 연산하려는 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 기준 함수의 최소값과 상기 복수 개의 활성화 패턴 중 상기 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 상기 기준 함수의 최소값의 차이에 기초하여 연산될 수 있다.In addition, the first log likelihood ratio function is a minimum value of a reference function calculated based on activation patterns matched with a sequence in which the target index bit for calculating the first posterior probability is 0 among a plurality of activation patterns and the plurality of It may be calculated based on a difference between minimum values of the reference function calculated based on activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 1 among activation patterns.

또한, 상기 제1로그 비율 우도 함수는 하기 수학식 1로 정의될 수 있다.In addition, the first log ratio likelihood function may be defined by Equation 1 below.

또한, 상기 제2로그 비율 우도 함수는 하기 수학식 2로 정의될 수 있다.In addition, the second log ratio likelihood function may be defined by Equation 2 below.

또한, 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법은, 상기 제1사후 확률 및 상기 제2사후 확률에 기초하여 상기 수신 신호를 복호화하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention may include decoding the received signal based on the first posterior probability and the second posterior probability.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치는, 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check) 코딩이 적용된 OFDM-IM 기반의 송신 신호에 대응하는 수신 신호를 획득하는 수신부, 상기 수신 신호에 기초하여 부반송파의 활성화 패턴을 선택하기 위한 인덱스 비트에 대한 제1사후 확률을 연산하는 제1연산부 및 상기 수신 신호에 기초하여 활성 부반송파에 의해 전송되는 QAM 심볼을 선택하기 위한 데이터 비트에 대한 제2사후 확률을 연산하는 제2연산부를 포함할 수 있다.On the other hand, in the low complexity LDPC decoding apparatus for OFDM index modulation according to an embodiment of the present application, a receiving unit for obtaining a received signal corresponding to an OFDM-IM based transmission signal to which low density parity check coding is applied , a first operation unit for calculating a first posterior probability for an index bit for selecting an activation pattern of a subcarrier based on the received signal, and a data bit for selecting a QAM symbol transmitted by an active subcarrier based on the received signal It may include a second calculator for calculating a second posterior probability for .

또한, 상기 제1연산부는, 상기 인덱스 비트에 대하여 미리 정의된 제1로그 우도 비율 함수에 기초하여 상기 제1사후 확률을 연산할 수 있다.Also, the first operator may calculate the first posterior probability based on a predefined first log-likelihood ratio function with respect to the index bit.

또한, 상기 제2연산부는, 상기 데이터 비트에 대하여 미리 정의된 제2로그 우도 비율 함수에 기초하여 상기 제2사후 확률을 연산할 수 있다.Also, the second operator may calculate the second posterior probability based on a predefined second log-likelihood ratio function for the data bits.

또한, 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치는, 상기 제1사후 확률 및 상기 제2사후 확률에 기초하여 상기 수신 신호를 복호화하는 복호화부를 포함할 수 있다.In addition, the low-complexity LDPC decoding apparatus for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention may include a decoding unit that decodes the received signal based on the first posterior probability and the second posterior probability.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as intended to limit the present disclosure. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 저밀도 패리티 검사(LDPC) 코딩 비트의 사후 확률을 OFDM-IM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Index Modulation) 시스템에 대해 유도하여 성능 손실없이 LDPC 디코딩의 구현 복잡성을 줄일 수 있는 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, the posterior probability of low density parity check (LDPC) coded bits is derived for an Orthogonal Frequency Division Multiplexing Index Modulation (OFDM-IM) system to reduce the implementation complexity of LDPC decoding without performance loss A low-complexity LDPC decoding apparatus and method for OFDM index modulation can be provided.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, OFDM-IM 시스템의 수신단에서 사후 확률(posterior probability)을 구하는 파트를 모듈화함으로써, OFDM-IM과 연계된 사후 확률을 입력으로 하는 다양한 유형의 디코더에 대하여 확장성 있게 접목되어 디코더의 복잡도를 획기적으로 낮출 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, by modularizing the part for obtaining the posterior probability at the receiving end of the OFDM-IM system, scalability for various types of decoders that take the posterior probability associated with OFDM-IM as an input This can drastically reduce the complexity of the decoder.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 성능의 저하 없이 LDPC 디코더의 구현 복잡도를 낮춤으로써, LDPC 코드를 적용하는 시스템 구축 비용을 절약할 수 있다.According to the above-described means for solving the problems of the present application, it is possible to reduce the cost of constructing a system applying the LDPC code by reducing the implementation complexity of the LDPC decoder without deteriorating performance.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects obtainable herein are not limited to the effects described above, and other effects may exist.

도 1은 LDPC코드를 OFDM-IM 시스템에 적용한 송신기 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4는 OFDM-IM에 LDPC 코드를 적용했을 경우, 종래의 사후 확률 계산 기법과 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 기법의 복잡도를 CM(Complex Multiplication)의 수를 바탕으로 비교한 결과를 나타낸 도표이다.
도 5는 OFDM-IM에 LDPC 코드를 적용했을 경우, 종래의 사후 확률 계산 기법과 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 기법의 복잡도를 DCRR에 기반하여 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 OFDM-IM에 LDPC 코드를 적용했을 경우, 종래의 사후 확률 계산 기법과 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 기법과 종래의 접근 방식의 BER 성능을 코드율 0.5로 LDPC 코딩된 OFDM-IM 시스템에 대해 평가하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법에 대한 동작 흐름도이다.
1 is a diagram showing the structure of a transmitter applying an LDPC code to an OFDM-IM system by way of example.
2 is a conceptual diagram illustrating a low-complexity LDPC decoding apparatus for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic configuration diagram of a low complexity LDPC decoding apparatus for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention.
4 shows the complexity of the conventional posterior probability calculation technique and the low-complexity LDPC decoding technique for OFDM index modulation according to an embodiment of the present application when an LDPC code is applied to OFDM-IM by reducing the number of CM (Complex Multiplication) This is a chart showing the results of the comparison.
5 is a graph showing a comparison of the complexity of a conventional a posteriori probability calculation technique and a low-complexity LDPC decoding technique for OFDM index modulation according to an embodiment of the present application based on DCRR when an LDPC code is applied to OFDM-IM. am.
6a and 6b show BER performance of a conventional a posteriori probability calculation technique, a low-complexity LDPC decoding technique for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention, and a conventional approach when an LDPC code is applied to OFDM-IM. It is a graph showing the evaluation of the LDPC-coded OFDM-IM system with a code rate of 0.5.
7 is an operation flowchart of a low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present disclosure may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly describe the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout the present specification, when a part is said to be “connected” to another part, it is not only “directly connected”, but also “electrically connected” or “indirectly connected” with another element in between. "Including cases where

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is referred to as being “on,” “above,” “on top of,” “below,” “below,” or “below” another member, this means that a member is located in relation to another member. This includes not only the case of contact but also the case of another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the present specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본원은 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to a low complexity LDPC decoding apparatus and method for OFDM index modulation.

본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치(100)(이하, '디코딩 장치(100)'라 함.)는 저밀도 패리티 검사 (LDPC) 코딩 비트의 사후 확률을 OFDM-IM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Index Modulation) 시스템에 대해 유도하여 성능 손실없이 LDPC 디코딩의 구현 복잡성을 줄이기 위한 것으로서, LDPC 디코딩의 복잡성을 코딩이 된 비트의 사후 확률을 다수개의 가능성 확률들로 분해함으로써 LDPC 디코딩의 복잡도를 감소시키는 것을 특징으로 하며, 이 때, 분해된 각각의 가능성 확률은 대응되는 OFDM-IM 서브 블록 내 각 서브 캐리어에 대해 각각 구해질 수 있다.The low-complexity LDPC decoding apparatus 100 for OFDM index modulation according to an embodiment of the present application (hereinafter referred to as 'decoding apparatus 100') converts the posterior probability of low density parity check (LDPC) coding bits to OFDM- This is to reduce the implementation complexity of LDPC decoding without performance loss by inducing the IM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Index Modulation) system. LDPC decoding by decomposing the posterior probability of coded bits into a plurality of possible probabilities It is characterized in that the complexity of is reduced, and at this time, each decomposed possibility probability can be obtained for each subcarrier in the corresponding OFDM-IM subblock.

도 1은 LDPC코드를 OFDM-IM 시스템에 적용한 송신기 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the structure of a transmitter applying an LDPC code to an OFDM-IM system by way of example.

도 1을 참조하면,

Figure 112021074748793-pat00001
정보 비트들로 구성되는 메시지
Figure 112021074748793-pat00002
이 OFDM 색인 변조 시스템의 송신부(200)에 의해 LDPC 인코딩 되어,
Figure 112021074748793-pat00003
비트들로 구성된
Figure 112021074748793-pat00004
코드워드가 생성될 수 있다. 이 때 코드율은
Figure 112021074748793-pat00005
이이며, LDPC 인코딩은 하기 식 1과 같이 표현될 수 있다.Referring to Figure 1,
Figure 112021074748793-pat00001
A message made up of bits of information
Figure 112021074748793-pat00002
LDPC-encoded by the transmitter 200 of this OFDM index modulation system,
Figure 112021074748793-pat00003
made of bits
Figure 112021074748793-pat00004
Codewords can be generated. In this case, the code rate is
Figure 112021074748793-pat00005
In this case, LDPC encoding can be expressed as Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112021074748793-pat00006
Figure 112021074748793-pat00006

여기서,

Figure 112021074748793-pat00007
Figure 112021074748793-pat00008
크기를 갖는 코드 생성 행렬로서, sparse한 행렬인
Figure 112021074748793-pat00009
에 대하여, systematic LDPC generator matrix
Figure 112021074748793-pat00010
를 생성할 수 있다. 이와 관련하여, OFDM-IM 시스템의 수신단(수신기) 측인 디코딩 장치(100)에서는 추정한 코드워드
Figure 112021074748793-pat00011
에 대한 검증을
Figure 112021074748793-pat00012
임을 확인함으로써 수행할 수 있다. 또한,
Figure 112021074748793-pat00013
를 인터리빙(interleaving)하여
Figure 112021074748793-pat00014
를 얻을 수 있으며,
Figure 112021074748793-pat00015
Figure 112021074748793-pat00016
개 서브벡터로 나누어 하기 식 2와 같이 표현할 수 있다.here,
Figure 112021074748793-pat00007
Is
Figure 112021074748793-pat00008
A code generation matrix with size, which is a sparse matrix
Figure 112021074748793-pat00009
For , systematic LDPC generator matrix
Figure 112021074748793-pat00010
can create In this regard, the codeword estimated by the decoding apparatus 100, which is the receiving end (receiver) of the OFDM-IM system.
Figure 112021074748793-pat00011
verification for
Figure 112021074748793-pat00012
This can be done by confirming that also,
Figure 112021074748793-pat00013
by interleaving
Figure 112021074748793-pat00014
can be obtained,
Figure 112021074748793-pat00015
cast
Figure 112021074748793-pat00016
It can be divided into two subvectors and expressed as in Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

Figure 112021074748793-pat00017
Figure 112021074748793-pat00017

여기서, 각 서브 벡터는

Figure 112021074748793-pat00018
의 길이를 갖게 되며,
Figure 112021074748793-pat00019
개의 비트들 중 앞쪽
Figure 112021074748793-pat00020
개의 비트들은 인덱스 비트(index selecting bits, ISBs)로 지칭될 수 있으며, 이러한 복수의 인덱스 비트는 부반송파 활성화 패턴(subcarrier activation pattern, SAP)을 선택하는데 사용되는 비트일 수 있다.where each subvector is
Figure 112021074748793-pat00018
will have the length of
Figure 112021074748793-pat00019
the front of the bit
Figure 112021074748793-pat00020
N bits may be referred to as index selecting bits (ISBs), and the plurality of index bits may be bits used to select a subcarrier activation pattern (SAP).

한편, 본원의 실시예에 관한 설명에서

Figure 112021074748793-pat00021
개의 비트들을 포함하는 인덱스로 이루어진 시퀀스는 ISB 시퀀스(11)로 지칭될 수 있으며, 각각의 ISB 시퀀스(11)에 대하여 매핑되는 부반송파 활성화 패턴의 시퀀스는 SAP 시퀀스(12)로 지칭될 수 있다.On the other hand, in the description of the embodiment of the present application
Figure 112021074748793-pat00021
A sequence consisting of an index including N bits may be referred to as an ISB sequence 11, and a sequence of subcarrier activation patterns mapped to each ISB sequence 11 may be referred to as a SAP sequence 12.

또한,

Figure 112021074748793-pat00022
개의 비트들 중 나머지
Figure 112021074748793-pat00023
개의 비트들은 데이트 비트(symbol selecting bits)로 지칭될 수 있으며, 이러한 복수의 데이터 비트는
Figure 112021074748793-pat00024
개의 활성 부반송파 상으로 전송되는
Figure 112021074748793-pat00025
개의 M-ary QAM 심볼들을 선택하는데 사용되는 비트일 수 있다.also,
Figure 112021074748793-pat00022
remainder of bits
Figure 112021074748793-pat00023
The number of bits may be referred to as data bits (symbol selecting bits), and these plurality of data bits are
Figure 112021074748793-pat00024
transmitted on active subcarriers.
Figure 112021074748793-pat00025
It may be a bit used to select M-ary QAM symbols.

한편, 하나의 SAP 시퀀스(12)는

Figure 112021074748793-pat00026
개의 1과
Figure 112021074748793-pat00027
개의 0으로 나타낼 수 있으며, 1과 0은 각각 활성 부반송파와 불활성 부반송파를 나타낸다. 이에 따라, 가능한 모든 SAP 시퀀스(12)의 후보들은 모두
Figure 112021074748793-pat00028
개가 존재할 수 있는데, 여기서
Figure 112021074748793-pat00029
Figure 112021074748793-pat00030
개 요소로 된 집합에서 선택하는
Figure 112021074748793-pat00031
개 소소들에 대한 경우의 수를 나타낸다.On the other hand, one SAP sequence 12
Figure 112021074748793-pat00026
department 1 of the dog
Figure 112021074748793-pat00027
It can be represented by number of 0s, and 1 and 0 represent active subcarriers and inactive subcarriers, respectively. Accordingly, all candidates of all possible SAP sequences 12 are
Figure 112021074748793-pat00028
Dogs may exist, where
Figure 112021074748793-pat00029
Is
Figure 112021074748793-pat00030
to choose from a set of elements
Figure 112021074748793-pat00031
Indicates the number of cases for each location.

또한, 각 ISB 시퀀스(11)가 하나의 분리된 SAP 시퀀스(12)에 대응되기 때문에 인덱스 비트의 수(p1)를

Figure 112021074748793-pat00032
로 선택함으로써 주파수 효율을 극대화할 수 있다. 한편, 만일
Figure 112021074748793-pat00033
일 경우, ISB 시퀀스(11)와 SAP 시퀀스(12)의 일대일 매핑을 위해서,
Figure 112021074748793-pat00034
개의 가능한 SAP 시퀀스들 중에서
Figure 112021074748793-pat00035
를 선택해 사용해야 한다. 이해를 돕기 위해 예시하면, ISB 시퀀스(11)와 SAP 시퀀스(12)의 일대일 매핑 방법으로서 combinational mapping 등이 활용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In addition, since each ISB sequence 11 corresponds to one separate SAP sequence 12, the number of index bits (p 1 )
Figure 112021074748793-pat00032
By selecting , the frequency efficiency can be maximized. On the other hand, if
Figure 112021074748793-pat00033
In one case, for one-to-one mapping of the ISB sequence 11 and the SAP sequence 12,
Figure 112021074748793-pat00034
out of the possible SAP sequences.
Figure 112021074748793-pat00035
should be selected and used. For better understanding, combinational mapping may be used as a one-to-one mapping method of the ISB sequence 11 and the SAP sequence 12, but is not limited thereto.

이 때,

Figure 112021074748793-pat00036
번째 SAP 시퀀스(12)는
Figure 112021074748793-pat00037
와 같이 표현될 수 있으며, 여기서,
Figure 112021074748793-pat00038
에 대해
Figure 112021074748793-pat00039
라 가정할 수 있다.At this time,
Figure 112021074748793-pat00036
The second SAP sequence (12) is
Figure 112021074748793-pat00037
It can be expressed as, where,
Figure 112021074748793-pat00038
About
Figure 112021074748793-pat00039
can be assumed

또한,

Figure 112021074748793-pat00040
번째 SAP 시퀀스(12)의
Figure 112021074748793-pat00041
개 활성 부반송파 인덱스들은 하기 식 3과 같이 정의될 수 있다.also,
Figure 112021074748793-pat00040
of the th SAP sequence (12)
Figure 112021074748793-pat00041
The active subcarrier indices may be defined as in Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

Figure 112021074748793-pat00042
Figure 112021074748793-pat00042

여기서

Figure 112021074748793-pat00043
이며,
Figure 112021074748793-pat00044
Figure 112021074748793-pat00045
가 자연수 일 때
Figure 112021074748793-pat00046
로 주어지는 집합을 의미하며, 전술한 combinational mapping에 의해,
Figure 112021074748793-pat00047
Figure 112021074748793-pat00048
에 순서대로 매핑됨으로써 송신 신호(1)인 OFDM블록은 하기 식 4와 같이 정의될 수 있다.here
Figure 112021074748793-pat00043
is,
Figure 112021074748793-pat00044
Is
Figure 112021074748793-pat00045
when is a natural number
Figure 112021074748793-pat00046
It means a set given by , and by the above-described combinational mapping,
Figure 112021074748793-pat00047
this
Figure 112021074748793-pat00048
The OFDM block, which is the transmission signal 1, can be defined as shown in Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

Figure 112021074748793-pat00049
Figure 112021074748793-pat00049

여기서,

Figure 112021074748793-pat00050
는 송신 신호(1)의
Figure 112021074748793-pat00051
번째 서브블록을 나타내며, 이는 다시 하기 식 5로 표현될 수 있다.here,
Figure 112021074748793-pat00050
is the transmission signal (1)
Figure 112021074748793-pat00051
th subblock, which can be expressed by Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

Figure 112021074748793-pat00052
Figure 112021074748793-pat00052

여기서

Figure 112021074748793-pat00053
Figure 112021074748793-pat00054
번째 서브블록의
Figure 112021074748793-pat00055
번째 심볼을 의미한다. here
Figure 112021074748793-pat00053
Is
Figure 112021074748793-pat00054
of the second subblock
Figure 112021074748793-pat00055
means the second symbol.

또한, 부반송파 레벨의 인터리버에 의해 OFDM 블록인 송신 신호(

Figure 112021074748793-pat00056
, 1) 는 하기 식 6과 같이 뒤섞인 블록
Figure 112021074748793-pat00057
를 생성한다.In addition, a transmission signal (which is an OFDM block) by a subcarrier level interleaver
Figure 112021074748793-pat00056
, 1) is a scrambled block as shown in Equation 6 below
Figure 112021074748793-pat00057
generate

[식 6][Equation 6]

Figure 112021074748793-pat00058
Figure 112021074748793-pat00058

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치를 나타낸 개념도이고, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치의 개략적인 구성도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a low complexity LDPC decoding apparatus for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a low complexity LDPC decoding apparatus for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention. It is a composition diagram.

도 2 및 도 3을 참조하면, 디코딩 장치(100)는 수신부(110), 사후 확률 연산부(120) 및 복호화부(130)를 포함할 수 있다. 또한, 도 3을 참조하면, 사후 확률 연산부(120)는 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이 인덱스 비트(bi)에 대한 사후 확률을 도출(연산)하는 제1연산부(121) 및 데이터 비트(di)에 대한 사후 확률을 도출(연산)하는 제2연산부(122)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the decoding device 100 may include a receiving unit 110 , a posterior probability calculating unit 120 and a decoding unit 130 . In addition, referring to FIG. 3 , the posterior probability calculator 120 includes a first calculator 121 for deriving (calculating) a posterior probability for the index bit (b i ) and the data bit (d i ) as will be described in detail below. ) may include a second operator 122 that derives (calculates) the posterior probability.

도 2 및 도 3을 참조하면, OFDM 색인 변조 시스템의 송신부(200)에서 송신 신호(1)에 대응하는 블록은 IFFT되고 Cyclic Prefix가 붙여진 후, 송신기 안테나로부터 디코딩 장치(100)의 수신부(110)의 수신 측 안테나로 전파될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, in the transmission unit 200 of the OFDM index modulation system, a block corresponding to the transmission signal 1 is IFFTed and a Cyclic Prefix is attached, and then the receiver 110 of the decoding device 100 from the transmitter antenna can propagate to the receiving side antenna of

이와 관련하여, 디코딩 장치(100)의 수신부(110)에서는 Cyclic Prefix가 제거된 수신 신호(2)가 FFT된 후, 부반송파 레벨의 디인터리빙이 수행되면,

Figure 112021074748793-pat00059
번째 서브블록에 대하여 하기 식 7과 같은 수신 결과를 얻는다.In this regard, when the receiving unit 110 of the decoding apparatus 100 performs FFT on the received signal 2 from which the Cyclic Prefix has been removed, and then performs deinterleaving at the subcarrier level,
Figure 112021074748793-pat00059
For the th subblock, the reception result shown in Equation 7 below is obtained.

[식 7][Equation 7]

Figure 112021074748793-pat00060
Figure 112021074748793-pat00060

여기서,

Figure 112021074748793-pat00061
는 주파수 도메인 채널 벡터를 의미하고,
Figure 112021074748793-pat00062
는 잡음 벡터를 의미한다.here,
Figure 112021074748793-pat00061
denotes a frequency domain channel vector,
Figure 112021074748793-pat00062
denotes a noise vector.

또한,

Figure 112021074748793-pat00063
는 평균이 0이고 분산이
Figure 112021074748793-pat00064
인 가우시안 잡음을 의미한다. Signal-to-Noise ratio (SNR)은
Figure 112021074748793-pat00065
로 주어지는데, 여기서
Figure 112021074748793-pat00066
는 비트 당 평균 에너지를 의미한다.also,
Figure 112021074748793-pat00063
has a mean of 0 and a variance of
Figure 112021074748793-pat00064
means in Gaussian noise. Signal-to-Noise ratio (SNR) is
Figure 112021074748793-pat00065
is given, where
Figure 112021074748793-pat00066
is the average energy per beat.

즉, 수신부(110)는 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check) 코딩이 적용된 OFDM-IM 기반의 송신 신호(1)에 대응하는 수신 신호(2)인

Figure 112021074748793-pat00067
를 획득할 수 있다.That is, the receiving unit 110 receives a received signal 2 corresponding to an OFDM-IM based transmission signal 1 to which low density parity check coding is applied.
Figure 112021074748793-pat00067
can be obtained.

한편,

Figure 112021074748793-pat00068
를 M-ary QAM 상의 모든 심볼들을 포함하는 집합이라 가정하면,
Figure 112021074748793-pat00069
Figure 112021074748793-pat00070
번째 SAP 시퀀스에 따라 형성되었다면,
Figure 112021074748793-pat00071
Figure 112021074748793-pat00072
일 경우
Figure 112021074748793-pat00073
에 속하는 한 심볼이 될 것이고,
Figure 112021074748793-pat00074
일 경우 0이 될 수 있고, 이 때
Figure 112021074748793-pat00075
를 하기 식 8과 같이 표시할 수 있다. Meanwhile,
Figure 112021074748793-pat00068
Assuming that is a set containing all symbols on M-ary QAM,
Figure 112021074748793-pat00069
go
Figure 112021074748793-pat00070
If it is formed according to the second SAP sequence,
Figure 112021074748793-pat00071
Is
Figure 112021074748793-pat00072
case
Figure 112021074748793-pat00073
will be a symbol belonging to
Figure 112021074748793-pat00074
In case of 1, it can be 0, in which case
Figure 112021074748793-pat00075
can be expressed as in Equation 8 below.

[식 8][Equation 8]

Figure 112021074748793-pat00076
Figure 112021074748793-pat00076

여기서,

Figure 112021074748793-pat00077
일 수 있다.here,
Figure 112021074748793-pat00077
can be

또한, 도 2를 참조하면, 본원에서 개시하는 디코딩 장치(100)는 LDPC 디코더 블록 내부에서는 사후 확률 연산부(120)에 해당하는 사후 확률 추정기 블록을 복호화부(130)에 해당하는 LDPC decoder 블록과 분리함으로써 전체 LDPC 디코딩 프로세스를 모듈화한 것으로 이해될 수 있다.In addition, referring to FIG. 2, the decoding apparatus 100 disclosed herein separates the posterior probability estimator block corresponding to the posterior probability operator 120 from the LDPC decoder block corresponding to the decoding unit 130 inside the LDPC decoder block. By doing so, it can be understood as modularizing the entire LDPC decoding process.

또한, 이러한 디코딩 장치(100)의 모듈화 구조로 인해 도 2의 복호화부(130)에 해당하는 LDPC 디코더 블록은 디코더가 사후 확률을 입력으로 취한다는 조건하에서, LDPC 코드와 다른 코드들을 적용하기 위해 LDPC decoder 블록을 다양한 디코더 블록으로 대체될 수 있다.In addition, due to the modular structure of the decoding device 100, the LDPC decoder block corresponding to the decoding unit 130 of FIG. 2 uses the LDPC code to apply other codes than the LDPC code under the condition that the decoder takes the posterior probability as an input. The decoder block can be replaced with various decoder blocks.

한편, LDPC 디코더 블록 내의 사후 확률 연산부(120)에서는

Figure 112021074748793-pat00078
Figure 112021074748793-pat00079
정보를 사용해 인덱스 비트(bi) 및 데이터 비트(di)를 포함하는 LDPC 코딩된 비트들에 대한 사후 확률(posterior probability)들이 계산될 수 있으며, 이렇게 사후 확률 연산부(120)에 의해 계산된 사후 확률(posterior probability)들은 수신 신호(2)의 모든 블록에 대해 취합된 후 디인터리빙(deinterleaving)이 적용될 수 있다. 또한, 복호화부(130)는 디인터리빙(deinterleaving)이 적용된 사후 확률(posterior probability) 정보를 활용해 예시적으로 sum-product decoding algorithm(SPA) 등의 알고리즘을 기초로 하여 LDPC 코딩된 비트 벡터
Figure 112021074748793-pat00080
를 추정할 수 있다.On the other hand, in the posterior probability calculator 120 in the LDPC decoder block
Figure 112021074748793-pat00078
and
Figure 112021074748793-pat00079
Posterior probabilities for LDPC-coded bits including the index bit (b i ) and the data bit (d i ) may be calculated using the information, and the posterior probabilities calculated by the posterior probability calculator 120 in this way may be calculated. After the posterior probabilities are aggregated for all blocks of the received signal 2, deinterleaving may be applied. In addition, the decoder 130 utilizes posterior probability information to which deinterleaving is applied, illustratively based on an algorithm such as a sum-product decoding algorithm (SPA) to generate an LDPC-coded bit vector
Figure 112021074748793-pat00080
can be estimated.

여기서, 전술한 SPA 는 임시로 정해진

Figure 112021074748793-pat00081
를 반복적으로 수정하는 디코딩 루프를 수행하며, 디코딩 루프는
Figure 112021074748793-pat00082
라는 조건이 만족되면 종료되어 상기 조건을 만족하는
Figure 112021074748793-pat00083
가 LDPC 코딩된 비트 벡터로 추정된다. 만약 일정 회수의 디코딩 루프가 수행된 이후에도
Figure 112021074748793-pat00084
조건이 만족되지 않으면 디코딩 실패(decoding failure)가 선언되고 이터레이션(iteration)과정은 종결된다.Here, the aforementioned SPA is temporarily determined
Figure 112021074748793-pat00081
Performs a decoding loop that iteratively modifies , and the decoding loop is
Figure 112021074748793-pat00082
When the condition is satisfied, it terminates and satisfies the condition
Figure 112021074748793-pat00083
is estimated as an LDPC coded bit vector. Even after a certain number of decoding loops are performed,
Figure 112021074748793-pat00084
If the condition is not satisfied, decoding failure is declared and the iteration process is terminated.

반대로,

Figure 112021074748793-pat00085
의 조건이 만족되는 경우, 디코딩 장치(100)로 전송된 메시지는 하기 식 9와 같이 주어질 수 있다.on the other way,
Figure 112021074748793-pat00085
When the condition of is satisfied, the message transmitted to the decoding device 100 may be given as in Equation 9 below.

[식 9][Equation 9]

Figure 112021074748793-pat00086
Figure 112021074748793-pat00086

한편, 이와 같이

Figure 112021074748793-pat00087
로부터 메시지
Figure 112021074748793-pat00088
를 얻을 수 있는 이유는
Figure 112021074748793-pat00089
가 systematic LDPC generator matrix이기 때문이다.On the other hand, like this
Figure 112021074748793-pat00087
message from
Figure 112021074748793-pat00088
why you can get
Figure 112021074748793-pat00089
This is because is a systematic LDPC generator matrix.

이하에서는 본 발명과 대비하여 OFDM-IM 시스템에 LDPC 코드를 적용했을 때, 수신단에서 LDPC 코딩된 비트들에 대한 사후 확률(posterior probability)을 구하는 종래의 기법과 그 한계에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, when LDPC codes are applied to an OFDM-IM system in contrast to the present invention, a conventional technique for obtaining a posterior probability for LDPC-coded bits at a receiving end and its limitations will be described.

LDPC 코드를 OFDM-IM에 적용했을 때, LDPC 디코딩 블록의 핵심은 LDPC 코딩된 비크들에 대한 사후 확률(posterior probability)을 구하는 부분이며, OFDM-IM을 사용하면 각 서브 블록 내에서 서로 다른 부반송파를 통해 전달되는 심볼이 IM 때문에 함께 바인딩되는 효과를 가져오므로, LDPC 코딩된 비트들의 사후 확률을 구하기 위해서 이전에는 하나의 서브블록 내의 모든 수신 신호들을 모두 고려해야 하며, 사후 확률은 구체적으로 log likelihood ratio(LLR)에 대한 함수로부터 하기 식 10과 같이 연산될 수 있다.When the LDPC code is applied to OFDM-IM, the core of the LDPC decoding block is the part for obtaining the posterior probability for the LDPC-coded binks. Since the symbols transmitted through IM have the effect of being bound together, in order to obtain the posterior probability of LDPC coded bits, all received signals within one subblock must be considered beforehand, and the posterior probability is specifically log likelihood ratio ( LLR) can be calculated as shown in Equation 10 below.

[식 10][Equation 10]

Figure 112021074748793-pat00090
Figure 112021074748793-pat00090

Figure 112021074748793-pat00091
Figure 112021074748793-pat00091

따라서, LDPC 코딩된 비트들의 사후 확률을 구하기 위해 LLR을 먼저 계산하여야 하는데, 종래의 기법들은 하기 식 11을 기초로 LDPC 코딩된 OFDM-IM 인덱스 비트들에 대한 LLR을 계산하고, 하기 식 12를 기초로 LDPC 코딩된 OFDM-IM 데이터 비트들에 대한 LLR을 계산하였다.Therefore, in order to obtain the posterior probability of LDPC coded bits, the LLR must first be calculated. Conventional techniques calculate the LLR for the LDPC coded OFDM-IM index bits based on Equation 11 below, and based on Equation 12 below The LLR for the LDPC-coded OFDM-IM data bits was calculated with

[식 11][Equation 11]

Figure 112021074748793-pat00092
Figure 112021074748793-pat00092

[식 12][Equation 12]

Figure 112021074748793-pat00093
Figure 112021074748793-pat00093

그러나, 상기 식 11 및 식 12를 통해 이해될 수 있는 인덱스 비트와 데이테 비트에 대한 LLR을 계산하는 종래의 연산 방식은 하나의 서브블록 내의 모든 수신 신호들을 모두 고려하면서, 동시에 모든 가능한 SAP 시퀀스들과 모든 가능한 M-ary QAM 심볼들을 고려해 LLR을 계산해야 하기 때문에 구현 복잡도가 과도하게 커지는 단점이 있다.However, the conventional operation method of calculating the LLR for the index bit and the data bit, which can be understood through Equations 11 and 12, considers all received signals in one subblock, and at the same time all possible SAP sequences. There is a disadvantage in that the implementation complexity becomes excessively large because the LLR must be calculated considering all possible M-ary QAM symbols.

특히, 종래의 기법은 상대적으로 큰 M-ary QAM 차수(order)나 큰 서브블록 크기에 대해 구현 복잡도가 기하학적으로 커지는 문제를 야기하며, 그러한 경우에 구현 복잡도 및 프로세싱 딜레이 때문에 실질적으로 적용이 어려워지는 문제를 야기시킨다. 따라서, 전체 LDPC 디코딩 프로세스의 구현 복잡성을 줄이기 위해, OFDM-IM의 바인딩 효과를 고려하여 LDPC 코딩된 비트들의 사후 확률을 최대한 간단하게 유도할 필요가 있으며, 이것이 본원에서 개시하는 디코딩 장치(100)의 연산 방식과 종래의 기법 간의 가장 큰 차별점이라 할 수 있다.In particular, the conventional technique causes a problem that the implementation complexity increases geometrically for a relatively large M-ary QAM order or a large subblock size, and in such cases, it is difficult to apply it practically due to implementation complexity and processing delay. cause problems Therefore, in order to reduce the implementation complexity of the entire LDPC decoding process, it is necessary to derive the posterior probability of LDPC coded bits as simply as possible in consideration of the binding effect of OFDM-IM, which is the decoding device 100 disclosed herein. This can be said to be the biggest difference between the calculation method and the conventional technique.

이하에서는, 본원에서 개시하는 디코딩 장치(100)에 의해 수행되는 OFDM-IM 시스템에 LDPC 코드를 적용했을 때, 수신단에서 LDPC 코딩된 비트들에 대한 사후 확률(posterior probability)을 추론하는 구체적인 방식을 설명하도록 한다.Hereinafter, when the LDPC code is applied to the OFDM-IM system performed by the decoding apparatus 100 disclosed herein, a specific method of inferring a posterior probability for LDPC coded bits at the receiving end will be described. let it do

사후 확률 연산부(120)는 수신 신호(2)의 인덱스 비트(bi)에 대한 제1사후 확률 및 수신 신호(2)의 데이터 비트(di)에 대한 제2사후 확률을 연산할 수 있다.The posterior probability calculator 120 may calculate a first posterior probability for the index bit (b i ) of the received signal 2 and a second posterior probability for the data bit (d i ) of the received signal 2 .

구체적으로, 제1연산부(121)는 수신 신호(2)에 기초하여 부반송파의 활성화 패턴을 선택하기 위한 인덱스 비트(bi)에 대한 제1사후 확률을 연산할 수 있다. 또한, 제2연산부(122)는 수신 신호(2)에 기초하여 활성 부반송파에 의해 전송되는 QAM 심볼을 선택하기 위한 데이터 비트(di)에 대한 제2사후 확률을 연산할 수 있다.Specifically, the first operator 121 may calculate a first posterior probability for the index bit ( bi ) for selecting an activation pattern of a subcarrier based on the received signal 2 . Also, the second operator 122 may calculate a second posterior probability for the data bit di for selecting a QAM symbol transmitted by an active subcarrier based on the received signal 2 .

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 사후 확률 연산부(120)는 수신 신호(2) 중 암호화된 비트의 사후 확률을 복수 개의 가능성 확률로 분해하여 제1사후 확률 및 제2사후 확률을 추론하도록 동작할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the posterior probability calculator 120 decomposes the posterior probability of the encrypted bit in the received signal 2 into a plurality of probability probabilities to infer a first a posteriori probability and a second a posteriori probability. can do.

특히, 사후 확률 연산부(120)는 앞서 설명한 종래 기법 대비 LDPC 코딩된 비트들에 대한 사후 확률을 보다 쉽게 획득할 수 있는 단순화된 LLR 유도 공식을 보유하며, 이를 설명하기 위하여 이하에서는 4QAM을 예로 들어 설명하도록 한다. 다만, 디코딩 장치(100)는 이에만 한정되는 것은 아니고, 다양한 크기의 M-ary QAM에 대하여 쉽게 확대 적용될 수 있다.In particular, the posterior probability calculator 120 has a simplified LLR derivation formula that can more easily obtain the posterior probability for LDPC-coded bits compared to the conventional technique described above. In order to explain this, 4QAM will be described below as an example let it do However, the decoding apparatus 100 is not limited thereto and can be easily extended and applied to M-ary QAMs of various sizes.

먼저, Gray Mapping을 사용한 4QAM 심볼들의 집합을 하기 식 13과 같이 정의할 수 있다.First, a set of 4QAM symbols using gray mapping can be defined as shown in Equation 13 below.

[식 13][Equation 13]

Figure 112021074748793-pat00094
Figure 112021074748793-pat00094

또한

Figure 112021074748793-pat00095
개의
Figure 112021074748793-pat00096
의 부분집합을 하기 식 14와 같이 정의할 수 있다.also
Figure 112021074748793-pat00095
doggy
Figure 112021074748793-pat00096
A subset of can be defined as in Equation 14 below.

[식 14][Equation 14]

Figure 112021074748793-pat00097
Figure 112021074748793-pat00097

단, 여기서

Figure 112021074748793-pat00098
이고,
Figure 112021074748793-pat00099
이며,
Figure 112021074748793-pat00100
이고,
Figure 112021074748793-pat00101
는 한 M-ary 심볼을 통해 전송되는 데이터 비트수를 나타낸다. However, here
Figure 112021074748793-pat00098
ego,
Figure 112021074748793-pat00099
is,
Figure 112021074748793-pat00100
ego,
Figure 112021074748793-pat00101
represents the number of data bits transmitted through one M-ary symbol.

또한,

Figure 112021074748793-pat00102
Figure 112021074748793-pat00103
개의 활성 부반송파로 전송되는
Figure 112021074748793-pat00104
개의
Figure 112021074748793-pat00105
심볼들이라고 가정할 경우, 그러한 심볼들은 다음과 같이 결정된다고 가정할 수 있다(
Figure 112021074748793-pat00106
).also,
Figure 112021074748793-pat00102
cast
Figure 112021074748793-pat00103
transmitted on active subcarriers.
Figure 112021074748793-pat00104
doggy
Figure 112021074748793-pat00105
Assuming that they are symbols, it can be assumed that such symbols are determined as follows (
Figure 112021074748793-pat00106
).

단, 여기서

Figure 112021074748793-pat00107
이며, 만약
Figure 112021074748793-pat00108
일 경우,
Figure 112021074748793-pat00109
Figure 112021074748793-pat00110
로 선택될 수 있는 모든 심볼들의 집합이라 해석할 수 있다. However, here
Figure 112021074748793-pat00107
and if
Figure 112021074748793-pat00108
In case of
Figure 112021074748793-pat00109
Is
Figure 112021074748793-pat00110
It can be interpreted as a set of all symbols that can be selected as

또한,

Figure 112021074748793-pat00111
가 모든 SAP 시퀀스들 (즉,
Figure 112021074748793-pat00112
) 의 집합이라고 가정하면,
Figure 112021074748793-pat00113
Figure 112021074748793-pat00114
에 대해
Figure 112021074748793-pat00115
라는 조건을 만족하는 모든 SAP 시퀀스들의 집합이라고 가정한다.also,
Figure 112021074748793-pat00111
is all SAP sequences (i.e.
Figure 112021074748793-pat00112
) assuming that it is a set of
Figure 112021074748793-pat00113
go
Figure 112021074748793-pat00114
About
Figure 112021074748793-pat00115
It is assumed that it is a set of all SAP sequences that satisfy the condition

다음으로, 제1연산부(121)가 인덱스 비트(bi)에 대한 제1사후 확률을 연산(추론)하는 프로세스를 구체적인 수식을 통해 설명하도록 한다.Next, a process in which the first operator 121 calculates (infers) the first posterior probability for the index bit (bi ) will be described through a specific formula.

먼저, 수신 신호(2)의 β번째 서브 블록인

Figure 112021074748793-pat00116
가 주어질 경우, 해당 서브 블록의 i번째 인덱스 비트(bi)의
Figure 112021074748793-pat00117
에 대한 사후 확률은 하기 식 15와 같이 정의할 수 있다.First, the βth subblock of the received signal (2)
Figure 112021074748793-pat00116
When is given, the i th index bit (b i ) of the corresponding subblock
Figure 112021074748793-pat00117
The posterior probability for can be defined as in Equation 15 below.

[식 15][Equation 15]

Figure 112021074748793-pat00118
Figure 112021074748793-pat00118

또한, 베이스 법칙에 따라 상기 식 15의

Figure 112021074748793-pat00119
를 하기 식 16과 같이 변형할 수 있다.In addition, according to Bayes' law, Equation 15
Figure 112021074748793-pat00119
Can be transformed as shown in Equation 16 below.

[식 16][Equation 16]

Figure 112021074748793-pat00120
Figure 112021074748793-pat00120

여기서,

Figure 112021074748793-pat00121
이기 때문에
Figure 112021074748793-pat00122
이고,
Figure 112021074748793-pat00123
이고,
Figure 112021074748793-pat00124
이므로, 상기 식 15는 하기 식 17과 같이 변형될 수 있다.here,
Figure 112021074748793-pat00121
because it is
Figure 112021074748793-pat00122
ego,
Figure 112021074748793-pat00123
ego,
Figure 112021074748793-pat00124
Therefore, Equation 15 may be modified as shown in Equation 17 below.

[식 17][Equation 17]

Figure 112021074748793-pat00125
Figure 112021074748793-pat00125

또한,

Figure 112021074748793-pat00126
인 경우에 있어서,
Figure 112021074748793-pat00127
가 주어질 때
Figure 112021074748793-pat00128
의 요소들은 서로 독립이라 할 수 있으므로 상기 식 15는 하기 식 18과 같이 변형될 수 있다.also,
Figure 112021074748793-pat00126
In case of
Figure 112021074748793-pat00127
when given
Figure 112021074748793-pat00128
Since the elements of can be said to be independent of each other, Equation 15 can be modified as shown in Equation 18 below.

[식 18][Equation 18]

Figure 112021074748793-pat00129
Figure 112021074748793-pat00129

이와 관련하여,

Figure 112021074748793-pat00130
인 경우에 있어서, 상기 식 18의
Figure 112021074748793-pat00131
를 두 그룹으로 나눌 수 있으며, 첫 번째 그룹은
Figure 112021074748793-pat00132
이고
Figure 112021074748793-pat00133
인 경우,
Figure 112021074748793-pat00134
가 주어질 때
Figure 112021074748793-pat00135
에 대한 확률들의 집합이고, 두 번째 그룹은
Figure 112021074748793-pat00136
이고
Figure 112021074748793-pat00137
인 경우,
Figure 112021074748793-pat00138
가 주어질 때
Figure 112021074748793-pat00139
에 대한 확률들의 집합일 수 있다.In this regard,
Figure 112021074748793-pat00130
In the case of Equation 18
Figure 112021074748793-pat00131
can be divided into two groups, the first group is
Figure 112021074748793-pat00132
ego
Figure 112021074748793-pat00133
If
Figure 112021074748793-pat00134
when given
Figure 112021074748793-pat00135
is the set of probabilities for, and the second group is
Figure 112021074748793-pat00136
ego
Figure 112021074748793-pat00137
If
Figure 112021074748793-pat00138
when given
Figure 112021074748793-pat00139
It may be a set of probabilities for

이러한 그룹핑을 바탕으로 상기 식 18의

Figure 112021074748793-pat00140
를 하기 식 19와 같이 나눌 수 있다.Based on this grouping, Equation 18
Figure 112021074748793-pat00140
can be divided as shown in Equation 19 below.

[식 19][Equation 19]

Figure 112021074748793-pat00141
Figure 112021074748793-pat00141

달리 말해, 제1연산부(121)는 SAP 시퀀스(12)를 이루는 복수의 비트 중 활성화 비트(즉, 1에 해당하는 비트)에 대응하는 확률 집합과 SAP 시퀀스(12)를 이루는 복수의 비트 중 비활성 비트(즉, 0에 해당하는 비트)에 대응하는 확률 집합을 나누어 연산(독립 연산)하는 방식으로 제1사후 확률을 연산하는 프로세스를 간략화할 수 있다.In other words, the first operation unit 121 selects a probability set corresponding to an active bit (ie, a bit corresponding to 1) among a plurality of bits constituting the SAP sequence 12 and an inactive bit among a plurality of bits constituting the SAP sequence 12 The process of calculating the first posterior probability can be simplified by dividing a probability set corresponding to (that is, a bit corresponding to 0) and calculating (independent operation).

또한, 상기 식 19에서

Figure 112021074748793-pat00142
는 베이스 법칙을 적용함에 따라 하기 식 20으로 도출될 수 있다.In addition, in Equation 19 above
Figure 112021074748793-pat00142
Can be derived from Equation 20 below by applying Bayes' law.

[식 20][Equation 20]

Figure 112021074748793-pat00143
Figure 112021074748793-pat00143

상기 식 20을 유도하는데 있어서,

Figure 112021074748793-pat00144
이고
Figure 112021074748793-pat00145
에 대해
Figure 112021074748793-pat00146
이 성립함이 사용되었다.
Figure 112021074748793-pat00147
이고
Figure 112021074748793-pat00148
에 대해
Figure 112021074748793-pat00149
Figure 112021074748793-pat00150
이 주어진 경우
Figure 112021074748793-pat00151
에 대한 이벤트는 하기 식 21과 같이 가우시안 분포를 따른다.In deriving Equation 20,
Figure 112021074748793-pat00144
ego
Figure 112021074748793-pat00145
About
Figure 112021074748793-pat00146
This establishment was used.
Figure 112021074748793-pat00147
ego
Figure 112021074748793-pat00148
About
Figure 112021074748793-pat00149
and
Figure 112021074748793-pat00150
if given
Figure 112021074748793-pat00151
Events for follow a Gaussian distribution as shown in Equation 21 below.

[식 21][Equation 21]

Figure 112021074748793-pat00152
Figure 112021074748793-pat00152

결과적으로, 상기 식 20은 하기 식 22와 같이 변형될 수 있다.As a result, Equation 20 may be modified as shown in Equation 22 below.

[식 22][Equation 22]

Figure 112021074748793-pat00153
Figure 112021074748793-pat00153

이 때,

Figure 112021074748793-pat00154
일 경우
Figure 112021074748793-pat00155
이라 할 수 있으므로
Figure 112021074748793-pat00156
는 하기 식 23과 같이 도출될 수 있다.At this time,
Figure 112021074748793-pat00154
case
Figure 112021074748793-pat00155
so it can be
Figure 112021074748793-pat00156
Can be derived as shown in Equation 23 below.

[식 23][Equation 23]

Figure 112021074748793-pat00157
Figure 112021074748793-pat00157

또한, 상기 식 23에 베이스 법칙을 적용하고,

Figure 112021074748793-pat00158
일 때
Figure 112021074748793-pat00159
임을 이용하면, 하기 식 24가 도출될 수 있다.In addition, applying Bayes' law to Equation 23 above,
Figure 112021074748793-pat00158
when
Figure 112021074748793-pat00159
Using , Equation 24 below can be derived.

[식 24][Equation 24]

Figure 112021074748793-pat00160
Figure 112021074748793-pat00160

또한,

Figure 112021074748793-pat00161
에 대해
Figure 112021074748793-pat00162
Figure 112021074748793-pat00163
이 주어진 경우
Figure 112021074748793-pat00164
에 대한 이벤트는 하기 식 25와 같이 가우시안 분포를 따른다.also,
Figure 112021074748793-pat00161
About
Figure 112021074748793-pat00162
and
Figure 112021074748793-pat00163
if given
Figure 112021074748793-pat00164
Events for follow a Gaussian distribution as shown in Equation 25 below.

[식 25][Equation 25]

Figure 112021074748793-pat00165
Figure 112021074748793-pat00165

여기서,

Figure 112021074748793-pat00166
에 대해
Figure 112021074748793-pat00167
이기 때문에 상기 식 25는 하기 식 26으로 도출될 수 있다.here,
Figure 112021074748793-pat00166
About
Figure 112021074748793-pat00167
Since Equation 25 can be derived as Equation 26 below.

[식 26][Equation 26]

Figure 112021074748793-pat00168
Figure 112021074748793-pat00168

또한, 상기 식 26의 결과를 상기 식 24에 적용하면, 하기 식 27을 얻을 수 있다.In addition, when the result of Equation 26 is applied to Equation 24, the following Equation 27 can be obtained.

[식 27][Equation 27]

Figure 112021074748793-pat00169
Figure 112021074748793-pat00169

이에 따라, 제1사후 확률은 하기 식 28과 같이 유도될 수 있다.Accordingly, the first posterior probability can be derived as shown in Equation 28 below.

[식 28][Equation 28]

Figure 112021074748793-pat00170
Figure 112021074748793-pat00170

여기서,

Figure 112021074748793-pat00171
Figure 112021074748793-pat00172
을 만족하는 정규화(normalization) 상수이고,
Figure 112021074748793-pat00173
의 근사를 적용하면, 하기 식 29가 도출될 수 있다.here,
Figure 112021074748793-pat00171
silver
Figure 112021074748793-pat00172
is a normalization constant that satisfies
Figure 112021074748793-pat00173
Applying the approximation of , the following Equation 29 can be derived.

[식 29][Equation 29]

Figure 112021074748793-pat00174
Figure 112021074748793-pat00174

또한, 상기 식 29에 따라

Figure 112021074748793-pat00175
에 대해 인덱스 비트(bi)를 위한 제1로그 우도 비율 함수(LLR)가 하기 식 30과 같이 정의될 수 있다.Also, according to Equation 29 above
Figure 112021074748793-pat00175
The first log likelihood ratio function (LLR) for the index bit (b i ) may be defined as in Equation 30 below.

[식 30][Equation 30]

Figure 112021074748793-pat00176
Figure 112021074748793-pat00176

결론적으로, 인덱스 비트를 위한 LLR은 하기 식 31로 유도되고, 식 31의 LLR을 바탕으로 인덱스 비트에 대응하는 제1사후 확률을 최종적으로 하기 식 32와 같이 도출될 수 있다.In conclusion, the LLR for the index bit is derived by Equation 31 below, and based on the LLR of Equation 31, the first posterior probability corresponding to the index bit can be finally derived as shown in Equation 32 below.

달리 말해, 제1연산부(121)는 인덱스 비트에 대하여 미리 정의된 제1로그 우도 비율 함수에 기초하여 제1사후 확률을 연산하되, 제1로그 우도 비율 함수는 하기 식 31을 기초로 주어질 수 있다. 이와 관련하여, 본원의 실시예에 관한 설명에서 하기 식 31은 제1사후 확률 연산을 위한 제1로그 우도 비율 함수를 나타내는 '수학식 1'으로 지칭하도록 한다.In other words, the first operator 121 calculates a first posterior probability based on a predefined first log-likelihood ratio function for index bits, and the first log-likelihood ratio function may be given based on Equation 31 below. . In this regard, in the description of the embodiments of the present application, Equation 31 below will be referred to as 'Equation 1' representing a first log likelihood ratio function for a first posterior probability operation.

[식 31] [수학식 1][Equation 31] [Equation 1]

Figure 112021074748793-pat00177
Figure 112021074748793-pat00177

상기 수학식 1에서,

Figure 112021074748793-pat00178
는 각각에 대응하는 복수 개의 활성화 패턴(달리 말해, SAP 시퀀스(12) 등) 각각을 나타내고,
Figure 112021074748793-pat00179
는 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고,
Figure 112021074748793-pat00180
는 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고,
Figure 112021074748793-pat00181
은 각 부반송파를 나타내는 식별자이고,
Figure 112021074748793-pat00182
는 각 QAM 심볼을 나타내는 식별자이고,
Figure 112021074748793-pat00183
는 각 서브블록을 나타내는 식별자이고,
Figure 112021074748793-pat00184
는 활성화 패턴의
Figure 112021074748793-pat00185
번째 비트이고,
Figure 112021074748793-pat00186
는 채널 벡터이고,
Figure 112021074748793-pat00187
는 가우시안 잡음일 수 있다.In Equation 1 above,
Figure 112021074748793-pat00178
Represents each of a plurality of activation patterns (in other words, SAP sequences 12, etc.) corresponding to each,
Figure 112021074748793-pat00179
is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 0,
Figure 112021074748793-pat00180
Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 1,
Figure 112021074748793-pat00181
is an identifier representing each subcarrier,
Figure 112021074748793-pat00182
Is an identifier representing each QAM symbol,
Figure 112021074748793-pat00183
is an identifier representing each subblock,
Figure 112021074748793-pat00184
is the activation pattern
Figure 112021074748793-pat00185
is the second bit,
Figure 112021074748793-pat00186
is the channel vector,
Figure 112021074748793-pat00187
may be Gaussian noise.

또한, 상기 수학식 1을 참조하면, 제1연산부(121)는 구체적으로 복수 개의 활성화 패턴(즉, SAP 시퀀스(12)를 의미한다.) 중 제1사후 확률을 연산하려는 대상 인덱스 비트가 0인(즉, bi=0을 만족하는) ISB 시퀀스(11)와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 기준 함수의 최소값과 복수 개의 활성화 패턴 중 대상 인덱스 비트가 1인(즉, bi=1을 만족하는) ISB 시퀀스(11)와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 기준 함수의 최소값의 차이에 기초하여 제1로그 우도 비율 함수를 연산할 수 있다.In addition, referring to Equation 1, the first operator 121 specifically means that a target index bit for calculating the first posterior probability among a plurality of activation patterns (that is, the SAP sequence 12) is 0. If the minimum value of the reference function calculated based on the activation patterns matched with the ISB sequence 11 (ie, satisfying b i =0) and the target index bit among the plurality of activation patterns is 1 (ie, b i =1) A first log-likelihood ratio function may be calculated based on the difference between the minimum values of the reference functions calculated based on the activation patterns matched with the ISB sequence 11 that satisfies .

여기서, 기준 함수는, 상기 수학식 1의

Figure 112021074748793-pat00188
텀을 의미하는 것일 수 있다. 한편, 이러한 기준 함수의 경우, M-ary QAM과 연계된 M개의 심볼 각각을 대입(달리 말해, 4 QAM의 경우 4개의 심볼만을 대입)하기만 하면 결과값이 도출될 수 있어 제1로그 우도 비율 함수의 전체적인 연산이 간략화될 수 있다.Here, the reference function is
Figure 112021074748793-pat00188
It could mean a term. On the other hand, in the case of this reference function, the first log likelihood ratio can be obtained by simply substituting each of the M symbols associated with M-ary QAM (in other words, substituting only four symbols in the case of 4 QAM). The overall operation of the function can be simplified.

또한, 앞서 설명한 종래 기법에 의한 로그 우도 비율 함수(LLR)를 나타내는 식 11의 경우, 계산식 내의 파라미터들이 벡터 형태로 정의되어 고려될 수 있는 모든 SAP 시퀀스들과 모든 M-ary QAM 심볼들 간의 벡터 연산이 전체 서브블록에 대하여 수행되어야 하기 때문에 복잡도가 과도하게 높은 것과 대비하여, 본원에서 개시하는 디코딩 장치(100)의 제1연산부(121)는 상기 수학식 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 모든 서브블록 각각에 포함되는 복수의 부반송파 각각에 대응하여 개별적으로 연산되며, 스칼라 형태의 파라미터만을 입력하면 족한 기준 함수의 최소값을 기초로 제1로그 우도 비율 함수를 도출하므로 종래 기법 대비 복잡도가 획기적으로 감소될 수 있다.In addition, in the case of Equation 11 representing the log likelihood ratio function (LLR) according to the conventional technique described above, the parameters in the calculation formula are defined in a vector form and vector calculation between all SAP sequences and all M-ary QAM symbols that can be considered In contrast to the fact that the complexity is excessively high because it must be performed on the entire subblock, the first operation unit 121 of the decoding apparatus 100 disclosed in the present application, as can be seen in Equation 1 above, each of the subblocks It is individually calculated corresponding to each of a plurality of subcarriers included in, and the first log likelihood ratio function is derived based on the minimum value of the reference function sufficient by inputting only scalar-type parameters, so the complexity can be dramatically reduced compared to the conventional technique. .

[식 32][Equation 32]

Figure 112021074748793-pat00189
Figure 112021074748793-pat00189

다음으로, 제2연산부(122)가 제2사후 확률을 연산(추론)하는 프로세스를 설명한다.Next, a process in which the second calculator 122 calculates (infers) the second posterior probability will be described.

수신 신호(2)의 β번째 서브블록

Figure 112021074748793-pat00190
가 주어질 경우, 해당 서브 블록의 i번째 데이터 비트(di)의
Figure 112021074748793-pat00191
에 대한 사후 확률(제2사후 확률)은 하기 식 33으로 주어질 수 있다.βth subblock of received signal (2)
Figure 112021074748793-pat00190
If is given, the i th data bit (d i ) of the corresponding subblock
Figure 112021074748793-pat00191
The posterior probability (second posterior probability) for can be given by Equation 33 below.

[식 33][Equation 33]

Figure 112021074748793-pat00192
Figure 112021074748793-pat00192

또한, 상기 식 33에 대하여 베이스 법칙을 적용하고, 사후 확률

Figure 112021074748793-pat00193
를 likelihood 확률인
Figure 112021074748793-pat00194
의 함수로서 나타내면 하기 식 34가 도출될 수 있다.In addition, Bayes' law is applied to Equation 33 above, and the posterior probability
Figure 112021074748793-pat00193
where is the likelihood probability
Figure 112021074748793-pat00194
When expressed as a function of , the following Equation 34 can be derived.

[식 34][Equation 34]

Figure 112021074748793-pat00195
Figure 112021074748793-pat00195

여기서,

Figure 112021074748793-pat00196
이고
Figure 112021074748793-pat00197
이므로, 하기 식 35가 도출될 수 있다.here,
Figure 112021074748793-pat00196
ego
Figure 112021074748793-pat00197
Therefore, the following Equation 35 can be derived.

[식 35][Equation 35]

Figure 112021074748793-pat00198
Figure 112021074748793-pat00198

또한, 여기서,

Figure 112021074748793-pat00199
Figure 112021074748793-pat00200
가 주어질 때,
Figure 112021074748793-pat00201
의 요소들은 서로 독립이기 때문에 하기 식 36이 도출될 수 있다.Also, here
Figure 112021074748793-pat00199
and
Figure 112021074748793-pat00200
When is given,
Figure 112021074748793-pat00201
Since the elements of are independent of each other, the following Equation 36 can be derived.

[식 36][Equation 36]

Figure 112021074748793-pat00202
Figure 112021074748793-pat00202

또한,

Figure 112021074748793-pat00203
Figure 112021074748793-pat00204
가 주어질 때,
Figure 112021074748793-pat00205
에 대한 이벤트는 하기 식 37과 같이 가우시안 분포를 따른다.also,
Figure 112021074748793-pat00203
and
Figure 112021074748793-pat00204
When is given,
Figure 112021074748793-pat00205
Events for follow a Gaussian distribution as shown in Equation 37 below.

[식 37][Equation 37]

Figure 112021074748793-pat00206
Figure 112021074748793-pat00206

여기서,

Figure 112021074748793-pat00207
는 다음과 같이 정의된다.here,
Figure 112021074748793-pat00207
is defined as

[식 38][Equation 38]

Figure 112021074748793-pat00208
Figure 112021074748793-pat00208

이에 따라, 제2사후 확률에 대하여 최종적으로 하기 식 39가 도출될 수 있다.Accordingly, the following Equation 39 can be finally derived for the second posterior probability.

[식 39][Equation 39]

Figure 112021074748793-pat00209
Figure 112021074748793-pat00209

여기서,

Figure 112021074748793-pat00210
Figure 112021074748793-pat00211
를 만족하는 상수로서, 제1사후 확률의 연산 과정에서와 마찬가지로, 데이터 비트에 대한 사후 확률(제2사후 확률)을 LLR을 정의함으로써 도출할 수 있으며, 데이터 비트에 대한 LLR은 하기 식 40과 같이 정의될 수 있다.here,
Figure 112021074748793-pat00210
Is
Figure 112021074748793-pat00211
As a constant that satisfies , as in the calculation process of the first posterior probability, the posterior probability (second posterior probability) for the data bit can be derived by defining the LLR, and the LLR for the data bit is as shown in Equation 40 below. can be defined

[식 40][Equation 40]

Figure 112021074748793-pat00212
Figure 112021074748793-pat00212

전술한 유도 결과들을 바탕으로 데이터 비트

Figure 112021074748793-pat00213
에 대한 LLR은 하기 식 41으로 도출될 수 있으며, 이에 따라 수신 신호
Figure 112021074748793-pat00214
가 주어질 때의 데이터 비트
Figure 112021074748793-pat00215
에 대한 제2사후 확률은 하기 식 42와 같이 LLR로부터 계산될 수 있다.Based on the above derivation results, the data bit
Figure 112021074748793-pat00213
The LLR for can be derived by Equation 41 below, and thus the received signal
Figure 112021074748793-pat00214
Data bits when given
Figure 112021074748793-pat00215
The second posterior probability for can be calculated from the LLR as shown in Equation 42 below.

달리 말해, 제2연산부(122)는 데이터 비트에 대하여 미리 정의된 제2로그 우도 비율 함수에 기초하여 제2사후 확률을 연산하되, 제2로그 우도 비율 함수는 하기 식 41을 기초로 주어질 수 있다. 이와 관련하여, 본원의 실시예에 관한 설명에서 하기 식 41은 제2사후 확률 연산을 위한 제2로그 우도 비율 함수를 나타내는 '수학식 2'로 지칭하도록 한다.In other words, the second operator 122 calculates a second posterior probability based on a predefined second log likelihood ratio function for data bits, and the second log likelihood ratio function may be given based on Equation 41 below. . In this regard, in the description of the embodiments of the present application, Equation 41 below will be referred to as 'Equation 2' representing a second log likelihood ratio function for a second posterior probability operation.

[식 41] [수학식 2][Equation 41] [Equation 2]

Figure 112021074748793-pat00216
Figure 112021074748793-pat00216

상기 수학식 2에서, p1은 인덱스 비트(bi)의 비트 수이고, D는 QAM 심볼 각각에 포함되는 데이터 비트(di)의 수이고,

Figure 112021074748793-pat00217
는 활성화 패턴에 포함되는 활성 부반송파(달리 말해, 값이 1인 부반송파)에 대한 인덱스(색인)일 수 있다.In Equation 2, p 1 is the number of index bits (b i ), D is the number of data bits (d i ) included in each QAM symbol,
Figure 112021074748793-pat00217
may be an index (index) for an active subcarrier (in other words, a subcarrier having a value of 1) included in the activation pattern.

[식 42][Equation 42]

Figure 112021074748793-pat00218
Figure 112021074748793-pat00218

또한, 앞서 설명한 종래 기법에 의한 로그 우도 비율 함수(LLR)를 나타내는 식 12의 경우, 계산식 내의 파라미터들이 벡터 형태로 정의되어 고려될 수 있는 모든 SAP 시퀀스들과 모든 M-ary QAM 심볼들 간의 벡터 연산이 전체 서브블록에 대하여 수행되어야 하기 때문에 복잡도가 과도하게 높은 것과 대비하여, 본원에서 개시하는 디코딩 장치(100)의 제2연산부(122)는 상기 수학식 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 모든 서브블록 각각에 포함되는 복수의 부반송파 각각에 대응하여 개별적으로 연산되며, 스칼라 형태의 파라미터만을 입력으로 하여 제2로그 우도 비율 함수를 연산하므로 종래 기법 대비 복잡도가 획기적으로 감소될 수 있다.In addition, in the case of Equation 12 representing the log likelihood ratio function (LLR) according to the conventional technique described above, the parameters in the calculation formula are defined in a vector form and vector calculation between all SAP sequences and all M-ary QAM symbols that can be considered In contrast to the fact that the complexity is excessively high because it must be performed on the entire subblock, the second operation unit 122 of the decoding apparatus 100 disclosed in the present application, as can be seen in Equation 2 above, each of the subblocks It is individually calculated corresponding to each of a plurality of subcarriers included in , and since the second log-likelihood ratio function is calculated using only scalar-type parameters as inputs, complexity can be drastically reduced compared to the conventional technique.

또한, 복호화부(130)는 전술한 과정을 통해 수신 신호(2)로부터 도출되는 제1사후 확률 및 제2사후 확률에 기초하여 수신 신호(2)를 복호화(Decoding)할 수 있다. 예시적으로, 복호화부(130)는 LDPC 디코더일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 본원에서는 사후 확률을 입력으로 사용하는 모든 유형의 디코더 블록이 복호화부에 적용될 수 있다.Also, the decoder 130 may decode the received signal 2 based on the first posterior probability and the second posterior probability derived from the received signal 2 through the above-described process. Illustratively, the decoder 130 may be an LDPC decoder, but is not limited thereto, and in the present disclosure, all types of decoder blocks using posterior probabilities as inputs may be applied to the decoder.

이하에서는 도 4 내지 도 6b를 참조하여 디코딩 장치(100)와 종래 기법의 계산 복잡도 등의 성능 수준을 비교하도록 한다.Hereinafter, performance levels such as computational complexity of the decoding device 100 and the conventional technique will be compared with reference to FIGS. 4 to 6B.

도 4는 OFDM-IM에 LDPC 코드를 적용했을 경우, 종래의 사후 확률 계산 기법과 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 기법의 복잡도를 CM(Complex Multiplication)의 수를 바탕으로 비교한 결과를 나타낸 도표이다.4 shows the complexity of the conventional posterior probability calculation technique and the low-complexity LDPC decoding technique for OFDM index modulation according to an embodiment of the present application when an LDPC code is applied to OFDM-IM by reducing the number of CM (Complex Multiplication) This is a chart showing the results of the comparison.

도 4를 참조하면, 사후 확률의 연산을 위해 요구되는 CM(Complex Multiplication)의 수 측면에서 디코딩 장치(100)는 종래 기법 대비 상당히 낮은 계산 복잡도를 가지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4 , it can be seen that the decoding apparatus 100 has significantly lower computational complexity compared to the conventional technique in terms of the number of complex multiplications (CMs) required for calculating the posterior probability.

도 5는 OFDM-IM에 LDPC 코드를 적용했을 경우, 종래의 사후 확률 계산 기법과 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 기법의 복잡도를 DCRR에 기반하여 비교하여 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a comparison of the complexity of a conventional a posteriori probability calculation technique and a low-complexity LDPC decoding technique for OFDM index modulation according to an embodiment of the present application based on DCRR when an LDPC code is applied to OFDM-IM. am.

도 5는 구체적으로, 세 가지 서브 블록 크기 및 활성 부반송파 개수 쌍에 대한 DCRR(decoding complexity reduction ratio) 결과를 나타내며, 도 5를 참조하면, 세 경우의 모든 RM 기반 DCRR은 77.4%보다 크고 세 경우의 모든 RA 기반 DCRR은 79.6 %보다 큼을 알 수 있다. 또한, RM 기반 및 RA 기반 DCRR은 모두 M 값이 증가함에 따라 단조롭게 증가한다. 이는 고차 변조에서 디코딩 장치(100)의 사후 확률 연산 방식이 기존 접근 방식에 비해 LDPC 디코딩의 계산 복잡성을 더 많이 줄일 수 있음을 의미한다.5 specifically shows decoding complexity reduction ratio (DCRR) results for three sub-block size and active subcarrier number pairs. Referring to FIG. 5, all RM-based DCRR in the three cases are greater than 77.4% and in the three cases It can be seen that all RA-based DCRRs are greater than 79.6%. In addition, both the RM-based and RA-based DCRR monotonically increase as the value of M increases. This means that the posterior probability calculation method of the decoding device 100 in higher order modulation can reduce the computational complexity of LDPC decoding more than the conventional approach.

한편, 전술한 DCRR은 하기 식 43에 의해 정의될 수 있다.Meanwhile, the aforementioned DCRR may be defined by Equation 43 below.

[식 43][Equation 43]

Figure 112021074748793-pat00219
Figure 112021074748793-pat00219

도 6a 및 도 6b는 OFDM-IM에 LDPC 코드를 적용했을 경우, 종래의 사후 확률 계산 기법과 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 기법과 종래의 접근 방식의 BER 성능을 코드율 0.5로 LDPC 코딩된 OFDM-IM 시스템에 대해 평가하여 나타낸 그래프이다.6a and 6b show BER performance of a conventional a posteriori probability calculation technique, a low-complexity LDPC decoding technique for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention, and a conventional approach when an LDPC code is applied to OFDM-IM. It is a graph showing the evaluation of the LDPC-coded OFDM-IM system with a code rate of 0.5.

도 6a에서는

Figure 112021074748793-pat00220
Figure 112021074748793-pat00221
및 4QAM을 가정하였고, 도 6b에서는
Figure 112021074748793-pat00222
Figure 112021074748793-pat00223
및 16QAM을 가정하였으며, LDPC 디코딩에 대한 ISB와 SAP 시퀀스 간의 매핑 효과를 조사하기 위해 조합 매핑과 효율적인 인덱스 매핑을 교대로 적용하였다. 참고로, 도 6a 및 도 6b에는 대략적으로 계산된 LLR을 보완하기 위해 소정의 보정 함수를 사용하여 얻은 비트 에러율(bit error rate, BER) 곡선이 표시되어 있다.In Figure 6a
Figure 112021074748793-pat00220
Figure 112021074748793-pat00221
and 4QAM were assumed, and in FIG. 6B
Figure 112021074748793-pat00222
Figure 112021074748793-pat00223
and 16QAM were assumed, and combinatorial mapping and efficient index mapping were alternately applied to investigate the mapping effect between ISB and SAP sequences on LDPC decoding. For reference, FIGS. 6A and 6B show bit error rate (BER) curves obtained using a predetermined correction function to complement the roughly calculated LLR.

구체적으로, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 효율적인 인덱스 매핑은 조합 매핑에 비해 PROP 및 CONV의 성능을 동시에 향상시키는 반면, PROP는 ISB와 SAP 시퀀스 간의 매핑 유형에 관계없이 CONV와 동등한 수준의 비트 에러율(bit error rate, BER) 성능을 제공하는 것을 확인할 수 있고, 보정 기능은 PROP와 CONV의 성능을 동시에 향상시키는 반면, PROP는 보정 기능의 사용에 관계없이 CONV와 동일한 비트 에러율(bit error rate, BER) 성능을 제공하는 것을 확인할 수 있다.Specifically, referring to FIGS. 6A and 6B, efficient index mapping simultaneously improves the performance of PROP and CONV compared to combinatorial mapping, while PROP has a bit error rate equal to that of CONV regardless of the mapping type between ISB and SAP sequences. (bit error rate, BER) performance, and the correction function simultaneously improves the performance of PROP and CONV, while PROP has the same bit error rate (BER) as CONV regardless of the use of the correction function. ) performance can be seen.

결론적으로 도 4 내지 도 6b의 시뮬레이션 결과를 종합하면, 디코딩 장치(100)에 의한 기법이 적용될 경우 종래 기법 대비 성능 손실 없이 구현 복잡성을 크게 줄일 수 있다는 사실을 확인할 수 있다.In conclusion, when the simulation results of FIGS. 4 to 6B are combined, it can be confirmed that implementation complexity can be greatly reduced without performance loss compared to the conventional technique when the technique by the decoding device 100 is applied.

이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Hereinafter, based on the details described above, the operation flow of the present application will be briefly reviewed.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법에 대한 동작 흐름도이다.7 is an operation flowchart of a low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법은 앞서 설명된 디코딩 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 디코딩 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation shown in FIG. 7 can be performed by the decoding apparatus 100 described above. Therefore, even if omitted below, the description of the decoding device 100 can be equally applied to a description of a low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation.

도 7을 참조하면, 단계 S11에서 수신부(110)는 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check) 코딩이 적용된 OFDM-IM 기반의 송신 신호(1)에 대응하는 수신 신호(2)를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 7 , in step S11, the receiving unit 110 may obtain a received signal 2 corresponding to an OFDM-IM based transmission signal 1 to which low density parity check coding is applied.

다음으로, 단계 S12에서 제1연산부(121)는 획득한 수신 신호(2)에 기초하여 부반송파의 활성화 패턴을 선택하기 위한 인덱스 비트(bi)에 대한 제1사후 확률을 연산할 수 있다.Next, in step S12, the first calculator 121 may calculate a first posterior probability for the index bit (bi ) for selecting an activation pattern of a subcarrier based on the obtained received signal 2.

구체적으로, 단계 S12에서 제1연산부(121)는 인덱스 비트(bi)에 대하여 미리 정의된 제1로그 우도 비율 함수에 기초하여 제1사후 확률을 연산할 수 있다.Specifically, in step S12 , the first operator 121 may calculate a first posterior probability based on a predefined first log likelihood ratio function for the index bit b i .

본원의 일 실시예에 따르면, 단계 S12에서 제1연산부(121)는 복수 개의 활성화 패턴 중 제1사후 확률을 연산하려는 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 기준 함수의 최소값과 복수 개의 활성화 패턴 중 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 기준 함수의 최소값의 차이에 기초하여 제1로그 우도 비율 함수를 도출할 수 있다.According to an embodiment of the present application, in step S12, the first operator 121 performs a reference function that is calculated based on activation patterns matched with a sequence in which a target index bit to be calculated is 0, among a plurality of activation patterns. A first log-likelihood ratio function may be derived based on a difference between the minimum value of and the minimum value of a reference function calculated based on activation patterns matched with a sequence having a target index bit of 1 among a plurality of activation patterns.

다음으로, 단계 S13에서 제2연산부(122)는 수신 신호(2)에 기초하여 활성 부반송파에 의해 전송되는 QAM 심볼을 선택하기 위한 데이터 비트(di)에 대한 제2사후 확률을 연산할 수 있다.Next, in step S13, the second operation unit 122 may calculate a second posterior probability for the data bit (d i ) for selecting a QAM symbol transmitted by an active subcarrier based on the received signal (2). .

구체적으로, 단계 S13에서 제2연산부(122)는 데이터 비트(di)에 대하여 미리 정의된 제2로그 우도 비율 함수에 기초하여 제2사후 확률을 연산할 수 있다.Specifically, in step S13 , the second calculator 122 may calculate a second posterior probability based on a predefined second log likelihood ratio function for the data bit d i .

다음으로, 단계 S14에서 복호화부(130)는 단계 S12 및 단계 S13를 통해 각각 연산된 제1사후 확률 및 제2사후 확률에 기초하여 수신 신호(2)를 복호화할 수 있다.Next, in step S14, the decoder 130 may decode the received signal 2 based on the first and second posterior probabilities calculated through steps S12 and S13, respectively.

상술한 설명에서, 단계 S11 내지 S14는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the foregoing description, steps S11 to S14 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on an embodiment of the present invention. Also, some steps may be omitted if necessary, and the order of steps may be changed.

본원의 일 실시예에 따른 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation according to an embodiment of the present application may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the medium may be those specially designed and configured for the present invention or those known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware devices described above may be configured to act as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 전술한 OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.In addition, the low-complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation described above may be implemented in the form of a computer program or application stored in a recording medium and executed by a computer.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof should be construed as being included in the scope of the present application.

100: OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치
110: 수신부
120: 사후 확률 연산부
121: 제1연산부
122: 제2연산부
130: 복호화부
200: OFDM 색인 변조 시스템의 송신부
1: 송신 신호
2: 수신 신호
100: low complexity LDPC decoding device for OFDM index modulation
110: receiver
120: posterior probability calculator
121: first calculation unit
122: second calculation unit
130: decryption unit
200: transmitter of OFDM index modulation system
1: transmit signal
2: receive signal

Claims (15)

OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 방법에 있어서,
저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check) 코딩이 적용된 OFDM-IM 기반의 송신 신호에 대응하는 수신 신호를 획득하는 단계;
상기 수신 신호에 기초하여 부반송파의 활성화 패턴을 선택하기 위한 인덱스 비트에 대한 제1사후 확률을 연산하는 단계; 및
상기 수신 신호에 기초하여 활성 부반송파에 의해 전송되는 QAM 심볼을 선택하기 위한 데이터 비트에 대한 제2사후 확률을 연산하는 단계,
를 포함하고,
상기 제1사후 확률을 연산하는 단계는,
상기 인덱스 비트에 대하여 미리 정의된 제1로그 우도 비율 함수에 기초하여 상기 제1사후 확률을 연산하고,
상기 제2사후 확률을 연산하는 단계는,
상기 데이터 비트에 대하여 미리 정의된 제2로그 우도 비율 함수에 기초하여 상기 제2사후 확률을 연산하고,
상기 수신 신호는 복수의 서브블록으로 분할되고,
상기 제1로그 우도 비율 함수 및 상기 제2로그 우도 비율 함수는 상기 복수의 서브블록 각각에 포함되는 복수의 부반송파 각각에 대응하여 개별적으로 연산되는 것을 특징으로 하고,
상기 제1로그 우도 비율 함수는,
복수 개의 활성화 패턴 중 상기 제1사후 확률을 연산하려는 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 기준 함수의 최소값과 상기 복수 개의 활성화 패턴 중 상기 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 상기 기준 함수의 최소값의 차이에 기초하여 연산되는 것인, 디코딩 방법.
In the low complexity LDPC decoding method for OFDM index modulation,
obtaining a received signal corresponding to an OFDM-IM-based transmission signal to which low density parity check coding is applied;
calculating a first posterior probability for an index bit for selecting an activation pattern of a subcarrier based on the received signal; and
Calculating a second posterior probability for data bits for selecting a QAM symbol transmitted by an active subcarrier based on the received signal;
including,
In the step of calculating the first posterior probability,
Calculate the first posterior probability based on a predefined first log likelihood ratio function for the index bit;
In the step of calculating the second posterior probability,
Calculating the second posterior probability based on a predefined second log likelihood ratio function for the data bits;
The received signal is divided into a plurality of subblocks;
The first log-likelihood ratio function and the second log-likelihood ratio function are individually calculated in correspondence with each of a plurality of subcarriers included in each of the plurality of subblocks,
The first log likelihood ratio function,
The minimum value of the reference function calculated based on activation patterns matched with a sequence in which the target index bit for calculating the first posterior probability is 0 among a plurality of activation patterns and a sequence in which the target index bit is 1 among the plurality of activation patterns Decoding method that is calculated based on the difference between the minimum values of the criterion function calculated based on activation patterns matched with .
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1로그 우도 비율 함수는 하기 수학식 1로 정의되고,
[수학식 1]
Figure 112023013548910-pat00224

여기서,
Figure 112023013548910-pat00225
는 상기 복수 개의 활성화 패턴 각각을 나타내고,
Figure 112023013548910-pat00226
는 상기 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고,
Figure 112023013548910-pat00227
는 상기 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고,
Figure 112023013548910-pat00228
은 각 부반송파를 나타내는 식별자이고,
Figure 112023013548910-pat00229
는 각 QAM 심볼을 나타내는 식별자이고,
Figure 112023013548910-pat00230
는 각 서브블록을 나타내는 식별자이고,
Figure 112023013548910-pat00231
는 활성화 패턴의
Figure 112023013548910-pat00232
번째 비트이고,
Figure 112023013548910-pat00233
는 채널 벡터이고,
Figure 112023013548910-pat00234
는 가우시안 잡음인 것인, 디코딩 방법.
According to claim 1,
The first log likelihood ratio function is defined by Equation 1 below,
[Equation 1]
Figure 112023013548910-pat00224

here,
Figure 112023013548910-pat00225
represents each of the plurality of activation patterns,
Figure 112023013548910-pat00226
Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 0,
Figure 112023013548910-pat00227
Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 1,
Figure 112023013548910-pat00228
is an identifier representing each subcarrier,
Figure 112023013548910-pat00229
Is an identifier representing each QAM symbol,
Figure 112023013548910-pat00230
is an identifier representing each subblock,
Figure 112023013548910-pat00231
is the activation pattern
Figure 112023013548910-pat00232
is the second bit,
Figure 112023013548910-pat00233
is the channel vector,
Figure 112023013548910-pat00234
Is the Gaussian noise, the decoding method.
제5항에 있어서,
상기 제2로그 우도 비율 함수는 하기 수학식 2로 정의되고,
[수학식 2]
Figure 112023013548910-pat00235

여기서,
Figure 112023013548910-pat00236
은 상기 인덱스 비트의 비트 수이고,
Figure 112023013548910-pat00237
는 상기 QAM 심볼 각각에 포함되는 상기 데이터 비트의 수이고,
Figure 112023013548910-pat00238
는 상기 활성화 패턴에 포함되는 활성 부반송파에 대한 인덱스인 것인, 디코딩 방법.
According to claim 5,
The second log likelihood ratio function is defined by Equation 2 below,
[Equation 2]
Figure 112023013548910-pat00235

here,
Figure 112023013548910-pat00236
is the number of bits of the index bits,
Figure 112023013548910-pat00237
Is the number of data bits included in each of the QAM symbols,
Figure 112023013548910-pat00238
Is an index of an active subcarrier included in the activation pattern, the decoding method.
제1항에 있어서,
상기 제1사후 확률 및 상기 제2사후 확률에 기초하여 상기 수신 신호를 복호화하는 단계,
를 더 포함하는 것인, 디코딩 방법.
According to claim 1,
decoding the received signal based on the first a posteriori probability and the second a posteriori probability;
To further include, the decoding method.
OFDM 색인 변조를 위한 저복잡도의 LDPC 디코딩 장치에 있어서,
저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check) 코딩이 적용된 OFDM-IM 기반의 송신 신호에 대응하는 수신 신호를 획득하는 수신부;
상기 수신 신호에 기초하여 부반송파의 활성화 패턴을 선택하기 위한 인덱스 비트에 대한 제1사후 확률을 연산하는 제1연산부; 및
상기 수신 신호에 기초하여 활성 부반송파에 의해 전송되는 QAM 심볼을 선택하기 위한 데이터 비트에 대한 제2사후 확률을 연산하는 제2연산부,
를 포함하고,
상기 제1연산부는,
상기 인덱스 비트에 대하여 미리 정의된 제1로그 우도 비율 함수에 기초하여 상기 제1사후 확률을 연산하고,
상기 제2연산부는,
상기 데이터 비트에 대하여 미리 정의된 제2로그 우도 비율 함수에 기초하여 상기 제2사후 확률을 연산하고,
상기 수신 신호는 복수의 서브블록으로 분할되고,
상기 제1로그 우도 비율 함수 및 상기 제2로그 우도 비율 함수는 상기 복수의 서브블록 각각에 포함되는 복수의 부반송파 각각에 대응하여 개별적으로 연산되는 것을 특징으로 하고,
상기 제1로그 우도 비율 함수는,
복수 개의 활성화 패턴 중 상기 제1사후 확률을 연산하려는 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 기준 함수의 최소값과 상기 복수 개의 활성화 패턴 중 상기 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들에 기초하여 연산되는 상기 기준 함수의 최소값의 차이에 기초하여 연산되는 것인, 디코딩 장치.
In the low complexity LDPC decoding apparatus for OFDM index modulation,
a receiving unit for acquiring a received signal corresponding to an OFDM-IM-based transmission signal to which low density parity check coding is applied;
a first calculator configured to calculate a first posterior probability for an index bit for selecting an activation pattern of a subcarrier based on the received signal; and
a second calculator for calculating a second posterior probability for data bits for selecting a QAM symbol transmitted by an active subcarrier based on the received signal;
including,
The first operation unit,
Calculate the first posterior probability based on a predefined first log likelihood ratio function for the index bit;
The second operation unit,
Calculating the second posterior probability based on a predefined second log likelihood ratio function for the data bits;
The received signal is divided into a plurality of subblocks;
The first log-likelihood ratio function and the second log-likelihood ratio function are individually calculated in correspondence with each of a plurality of subcarriers included in each of the plurality of subblocks,
The first log likelihood ratio function,
The minimum value of the reference function calculated based on activation patterns matched with a sequence in which the target index bit for calculating the first posterior probability is 0 among a plurality of activation patterns and a sequence in which the target index bit is 1 among the plurality of activation patterns Which is calculated based on the difference between the minimum value of the reference function calculated based on the activation patterns matched with , the decoding device.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 제1로그 우도 비율 함수는 하기 수학식 1로 정의되고,
[수학식 1]
Figure 112023013548910-pat00239

여기서,
Figure 112023013548910-pat00240
는 상기 복수 개의 활성화 패턴 각각을 나타내고,
Figure 112023013548910-pat00241
는 상기 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고,
Figure 112023013548910-pat00242
는 상기 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고,
Figure 112023013548910-pat00243
은 각 부반송파를 나타내는 식별자이고,
Figure 112023013548910-pat00244
는 각 QAM 심볼을 나타내는 식별자이고,
Figure 112023013548910-pat00245
는 각 서브블록을 나타내는 식별자이고,
Figure 112023013548910-pat00246
는 활성화 패턴의
Figure 112023013548910-pat00247
번째 비트이고,
Figure 112023013548910-pat00248
는 채널 벡터이고,
Figure 112023013548910-pat00249
는 가우시안 잡음인 것인, 디코딩 장치.
According to claim 8,
The first log likelihood ratio function is defined by Equation 1 below,
[Equation 1]
Figure 112023013548910-pat00239

here,
Figure 112023013548910-pat00240
represents each of the plurality of activation patterns,
Figure 112023013548910-pat00241
Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 0,
Figure 112023013548910-pat00242
Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 1,
Figure 112023013548910-pat00243
is an identifier representing each subcarrier,
Figure 112023013548910-pat00244
Is an identifier representing each QAM symbol,
Figure 112023013548910-pat00245
is an identifier representing each subblock,
Figure 112023013548910-pat00246
is the activation pattern
Figure 112023013548910-pat00247
is the second bit,
Figure 112023013548910-pat00248
is the channel vector,
Figure 112023013548910-pat00249
is Gaussian noise, the decoding device.
제12항에 있어서,
상기 제2로그 우도 비율 함수는 하기 수학식 2로 정의되고,
[수학식 2]
Figure 112023013548910-pat00250

여기서,
Figure 112023013548910-pat00251
은 상기 인덱스 비트의 비트 수이고,
Figure 112023013548910-pat00252
는 상기 QAM 심볼 각각에 포함되는 상기 데이터 비트의 수이고,
Figure 112023013548910-pat00253
는 상기 활성화 패턴에 포함되는 활성 부반송파에 대한 인덱스인 것인, 디코딩 장치.
According to claim 12,
The second log likelihood ratio function is defined by Equation 2 below,
[Equation 2]
Figure 112023013548910-pat00250

here,
Figure 112023013548910-pat00251
is the number of bits of the index bits,
Figure 112023013548910-pat00252
Is the number of data bits included in each of the QAM symbols,
Figure 112023013548910-pat00253
Is an index of an active subcarrier included in the activation pattern, the decoding device.
제8항에 있어서,
상기 제1사후 확률 및 상기 제2사후 확률에 기초하여 상기 수신 신호를 복호화하는 복호화부,
를 더 포함하는 것인, 디코딩 장치.
According to claim 8,
a decoding unit to decode the received signal based on the first a posteriori probability and the second a posteriori probability;
Which further comprises a decoding device.
제1항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing the method of any one of claims 1, 5 to 7 on a computer.
KR1020210084483A 2021-05-28 2021-06-29 Apparatus and method for low-complexity ldpc decoding for ofdm index modulation KR102535853B1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Ahmet Kaplan, et. al.,"LDPC Coded OFDM-IM Performance Evaluation Under Jamming Attack", 2020 International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC) (2020.10.21.)*

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