KR102535853B1 - Apparatus and method for low-complexity ldpc decoding for ofdm index modulation - Google Patents
Apparatus and method for low-complexity ldpc decoding for ofdm index modulation Download PDFInfo
- Publication number
- KR102535853B1 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
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- equation
- posterior probability
- likelihood ratio
- received signal
- ofdm
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
- H04L1/0052—Realisations of complexity reduction techniques, e.g. pipelining or use of look-up tables
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
- H04L1/0057—Block codes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Error Detection And Correction (AREA)
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
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
또한, 상기 제2로그 비율 우도 함수는 하기 수학식 2로 정의될 수 있다.In addition, the second log ratio likelihood function may be defined by
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
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, 정보 비트들로 구성되는 메시지 이 OFDM 색인 변조 시스템의 송신부(200)에 의해 LDPC 인코딩 되어, 비트들로 구성된 코드워드가 생성될 수 있다. 이 때 코드율은 이이며, LDPC 인코딩은 하기 식 1과 같이 표현될 수 있다.Referring to Figure 1, A message made up of bits of information LDPC-encoded by the
[식 1][Equation 1]
여기서, 는 크기를 갖는 코드 생성 행렬로서, sparse한 행렬인 에 대하여, systematic LDPC generator matrix 를 생성할 수 있다. 이와 관련하여, OFDM-IM 시스템의 수신단(수신기) 측인 디코딩 장치(100)에서는 추정한 코드워드 에 대한 검증을 임을 확인함으로써 수행할 수 있다. 또한, 를 인터리빙(interleaving)하여 를 얻을 수 있으며, 를 개 서브벡터로 나누어 하기 식 2와 같이 표현할 수 있다.here, Is A code generation matrix with size, which is a sparse matrix For , systematic LDPC generator matrix can create In this regard, the codeword estimated by the
[식 2][Equation 2]
여기서, 각 서브 벡터는 의 길이를 갖게 되며, 개의 비트들 중 앞쪽 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 will have the length of the front of the bit 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 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 A sequence consisting of an index including N bits may be referred to as an
또한, 개의 비트들 중 나머지 개의 비트들은 데이트 비트(symbol selecting bits)로 지칭될 수 있으며, 이러한 복수의 데이터 비트는 개의 활성 부반송파 상으로 전송되는 개의 M-ary QAM 심볼들을 선택하는데 사용되는 비트일 수 있다.also, remainder of bits The number of bits may be referred to as data bits (symbol selecting bits), and these plurality of data bits are transmitted on active subcarriers. It may be a bit used to select M-ary QAM symbols.
한편, 하나의 SAP 시퀀스(12)는 개의 1과 개의 0으로 나타낼 수 있으며, 1과 0은 각각 활성 부반송파와 불활성 부반송파를 나타낸다. 이에 따라, 가능한 모든 SAP 시퀀스(12)의 후보들은 모두 개가 존재할 수 있는데, 여기서 는 개 요소로 된 집합에서 선택하는 개 소소들에 대한 경우의 수를 나타낸다.On the other hand, one
또한, 각 ISB 시퀀스(11)가 하나의 분리된 SAP 시퀀스(12)에 대응되기 때문에 인덱스 비트의 수(p1)를 로 선택함으로써 주파수 효율을 극대화할 수 있다. 한편, 만일 일 경우, ISB 시퀀스(11)와 SAP 시퀀스(12)의 일대일 매핑을 위해서,개의 가능한 SAP 시퀀스들 중에서 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
이 때, 번째 SAP 시퀀스(12)는 와 같이 표현될 수 있으며, 여기서, 에 대해 라 가정할 수 있다.At this time, The second SAP sequence (12) is It can be expressed as, where, About can be assumed
또한, 번째 SAP 시퀀스(12)의 개 활성 부반송파 인덱스들은 하기 식 3과 같이 정의될 수 있다.also, of the th SAP sequence (12) The active subcarrier indices may be defined as in
[식 3][Equation 3]
여기서 이며, 는 가 자연수 일 때 로 주어지는 집합을 의미하며, 전술한 combinational mapping에 의해, 이 에 순서대로 매핑됨으로써 송신 신호(1)인 OFDM블록은 하기 식 4와 같이 정의될 수 있다.here is, Is when is a natural number It means a set given by , and by the above-described combinational mapping, this The OFDM block, which is the
[식 4][Equation 4]
여기서, 는 송신 신호(1)의 번째 서브블록을 나타내며, 이는 다시 하기 식 5로 표현될 수 있다.here, is the transmission signal (1) th subblock, which can be expressed by
[식 5][Equation 5]
여기서 는 번째 서브블록의 번째 심볼을 의미한다. here Is of the second subblock means the second symbol.
또한, 부반송파 레벨의 인터리버에 의해 OFDM 블록인 송신 신호(, 1) 는 하기 식 6과 같이 뒤섞인 블록 를 생성한다.In addition, a transmission signal (which is an OFDM block) by a subcarrier level interleaver , 1) is a scrambled block as shown in Equation 6 below generate
[식 6][Equation 6]
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
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
이와 관련하여, 디코딩 장치(100)의 수신부(110)에서는 Cyclic Prefix가 제거된 수신 신호(2)가 FFT된 후, 부반송파 레벨의 디인터리빙이 수행되면, 번째 서브블록에 대하여 하기 식 7과 같은 수신 결과를 얻는다.In this regard, when the receiving
[식 7][Equation 7]
여기서, 는 주파수 도메인 채널 벡터를 의미하고, 는 잡음 벡터를 의미한다.here, denotes a frequency domain channel vector, denotes a noise vector.
또한, 는 평균이 0이고 분산이 인 가우시안 잡음을 의미한다. Signal-to-Noise ratio (SNR)은 로 주어지는데, 여기서 는 비트 당 평균 에너지를 의미한다.also, has a mean of 0 and a variance of means in Gaussian noise. Signal-to-Noise ratio (SNR) is is given, where 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 를 획득할 수 있다.That is, the receiving
한편, 를 M-ary QAM 상의 모든 심볼들을 포함하는 집합이라 가정하면, 가 번째 SAP 시퀀스에 따라 형성되었다면, 는 일 경우 에 속하는 한 심볼이 될 것이고, 일 경우 0이 될 수 있고, 이 때 를 하기 식 8과 같이 표시할 수 있다. Meanwhile, Assuming that is a set containing all symbols on M-ary QAM, go If it is formed according to the second SAP sequence, Is case will be a symbol belonging to In case of 1, it can be 0, in which case can be expressed as in
[식 8][Equation 8]
여기서, 일 수 있다.here, 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
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
한편, LDPC 디코더 블록 내의 사후 확률 연산부(120)에서는 및 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 를 추정할 수 있다.On the other hand, in the
여기서, 전술한 SPA 는 임시로 정해진 를 반복적으로 수정하는 디코딩 루프를 수행하며, 디코딩 루프는 라는 조건이 만족되면 종료되어 상기 조건을 만족하는 가 LDPC 코딩된 비트 벡터로 추정된다. 만약 일정 회수의 디코딩 루프가 수행된 이후에도 조건이 만족되지 않으면 디코딩 실패(decoding failure)가 선언되고 이터레이션(iteration)과정은 종결된다.Here, the aforementioned SPA is temporarily determined Performs a decoding loop that iteratively modifies , and the decoding loop is When the condition is satisfied, it terminates and satisfies the condition is estimated as an LDPC coded bit vector. Even after a certain number of decoding loops are performed, If the condition is not satisfied, decoding failure is declared and the iteration process is terminated.
반대로, 의 조건이 만족되는 경우, 디코딩 장치(100)로 전송된 메시지는 하기 식 9와 같이 주어질 수 있다.on the other way, When the condition of is satisfied, the message transmitted to the
[식 9][Equation 9]
한편, 이와 같이 로부터 메시지 를 얻을 수 있는 이유는 가 systematic LDPC generator matrix이기 때문이다.On the other hand, like this message from why you can get 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
[식 10][Equation 10]
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
[식 11][Equation 11]
[식 12][Equation 12]
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
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
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
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
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
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
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
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]
또한 개의 의 부분집합을 하기 식 14와 같이 정의할 수 있다.also doggy A subset of can be defined as in Equation 14 below.
[식 14][Equation 14]
단, 여기서 이고, 이며, 이고, 는 한 M-ary 심볼을 통해 전송되는 데이터 비트수를 나타낸다. However, here ego, is, ego, represents the number of data bits transmitted through one M-ary symbol.
또한, 를 개의 활성 부반송파로 전송되는 개의 심볼들이라고 가정할 경우, 그러한 심볼들은 다음과 같이 결정된다고 가정할 수 있다().also, cast transmitted on active subcarriers. doggy Assuming that they are symbols, it can be assumed that such symbols are determined as follows ( ).
단, 여기서 이며, 만약 일 경우, 는 로 선택될 수 있는 모든 심볼들의 집합이라 해석할 수 있다. However, here and if In case of Is It can be interpreted as a set of all symbols that can be selected as
또한, 가 모든 SAP 시퀀스들 (즉, ) 의 집합이라고 가정하면, 가 에 대해 라는 조건을 만족하는 모든 SAP 시퀀스들의 집합이라고 가정한다.also, is all SAP sequences (i.e. ) assuming that it is a set of go About 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
먼저, 수신 신호(2)의 β번째 서브 블록인 가 주어질 경우, 해당 서브 블록의 i번째 인덱스 비트(bi)의 에 대한 사후 확률은 하기 식 15와 같이 정의할 수 있다.First, the βth subblock of the received signal (2) When is given, the i th index bit (b i ) of the corresponding subblock The posterior probability for can be defined as in
[식 15][Equation 15]
또한, 베이스 법칙에 따라 상기 식 15의 를 하기 식 16과 같이 변형할 수 있다.In addition, according to Bayes' law,
[식 16][Equation 16]
여기서, 이기 때문에 이고, 이고, 이므로, 상기 식 15는 하기 식 17과 같이 변형될 수 있다.here, because it is ego, ego, Therefore,
[식 17][Equation 17]
또한, 인 경우에 있어서, 가 주어질 때 의 요소들은 서로 독립이라 할 수 있으므로 상기 식 15는 하기 식 18과 같이 변형될 수 있다.also, In case of when given Since the elements of can be said to be independent of each other,
[식 18][Equation 18]
이와 관련하여, 인 경우에 있어서, 상기 식 18의 를 두 그룹으로 나눌 수 있으며, 첫 번째 그룹은 이고 인 경우, 가 주어질 때 에 대한 확률들의 집합이고, 두 번째 그룹은이고 인 경우, 가 주어질 때 에 대한 확률들의 집합일 수 있다.In this regard, In the case of Equation 18 can be divided into two groups, the first group is ego If when given is the set of probabilities for, and the second group is ego If when given It may be a set of probabilities for
이러한 그룹핑을 바탕으로 상기 식 18의 를 하기 식 19와 같이 나눌 수 있다.Based on this grouping, Equation 18 can be divided as shown in Equation 19 below.
[식 19][Equation 19]
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
또한, 상기 식 19에서 는 베이스 법칙을 적용함에 따라 하기 식 20으로 도출될 수 있다.In addition, in Equation 19 above Can be derived from Equation 20 below by applying Bayes' law.
[식 20][Equation 20]
상기 식 20을 유도하는데 있어서, 이고 에 대해 이 성립함이 사용되었다. 이고 에 대해 와 이 주어진 경우 에 대한 이벤트는 하기 식 21과 같이 가우시안 분포를 따른다.In deriving Equation 20, ego About This establishment was used. ego About and if given Events for follow a Gaussian distribution as shown in Equation 21 below.
[식 21][Equation 21]
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]
이 때, 일 경우 이라 할 수 있으므로 는 하기 식 23과 같이 도출될 수 있다.At this time, case so it can be Can be derived as shown in Equation 23 below.
[식 23][Equation 23]
또한, 상기 식 23에 베이스 법칙을 적용하고, 일 때 임을 이용하면, 하기 식 24가 도출될 수 있다.In addition, applying Bayes' law to Equation 23 above, when Using , Equation 24 below can be derived.
[식 24][Equation 24]
또한, 에 대해 와 이 주어진 경우 에 대한 이벤트는 하기 식 25와 같이 가우시안 분포를 따른다.also, About and if given Events for follow a Gaussian distribution as shown in Equation 25 below.
[식 25][Equation 25]
여기서, 에 대해 이기 때문에 상기 식 25는 하기 식 26으로 도출될 수 있다.here, About Since Equation 25 can be derived as Equation 26 below.
[식 26][Equation 26]
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]
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]
여기서, 은 을 만족하는 정규화(normalization) 상수이고, 의 근사를 적용하면, 하기 식 29가 도출될 수 있다.here, silver is a normalization constant that satisfies Applying the approximation of , the following Equation 29 can be derived.
[식 29][Equation 29]
또한, 상기 식 29에 따라 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 The first log likelihood ratio function (LLR) for the index bit (b i ) may be defined as in
[식 30][Equation 30]
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
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
[식 31] [수학식 1][Equation 31] [Equation 1]
상기 수학식 1에서, 는 각각에 대응하는 복수 개의 활성화 패턴(달리 말해, SAP 시퀀스(12) 등) 각각을 나타내고, 는 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고, 는 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고, 은 각 부반송파를 나타내는 식별자이고, 는 각 QAM 심볼을 나타내는 식별자이고, 는 각 서브블록을 나타내는 식별자이고, 는 활성화 패턴의 번째 비트이고, 는 채널 벡터이고, 는 가우시안 잡음일 수 있다.In
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
여기서, 기준 함수는, 상기 수학식 1의 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 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
[식 32][Equation 32]
다음으로, 제2연산부(122)가 제2사후 확률을 연산(추론)하는 프로세스를 설명한다.Next, a process in which the
수신 신호(2)의 β번째 서브블록 가 주어질 경우, 해당 서브 블록의 i번째 데이터 비트(di)의 에 대한 사후 확률(제2사후 확률)은 하기 식 33으로 주어질 수 있다.βth subblock of received signal (2) If is given, the i th data bit (d i ) of the corresponding subblock The posterior probability (second posterior probability) for can be given by Equation 33 below.
[식 33][Equation 33]
또한, 상기 식 33에 대하여 베이스 법칙을 적용하고, 사후 확률 를 likelihood 확률인 의 함수로서 나타내면 하기 식 34가 도출될 수 있다.In addition, Bayes' law is applied to Equation 33 above, and the posterior probability where is the likelihood probability When expressed as a function of , the following Equation 34 can be derived.
[식 34][Equation 34]
여기서, 이고 이므로, 하기 식 35가 도출될 수 있다.here, ego Therefore, the following Equation 35 can be derived.
[식 35][Equation 35]
또한, 여기서, 와 가 주어질 때, 의 요소들은 서로 독립이기 때문에 하기 식 36이 도출될 수 있다.Also, here and When is given, Since the elements of are independent of each other, the following Equation 36 can be derived.
[식 36][Equation 36]
또한, 와 가 주어질 때, 에 대한 이벤트는 하기 식 37과 같이 가우시안 분포를 따른다.also, and When is given, Events for follow a Gaussian distribution as shown in Equation 37 below.
[식 37][Equation 37]
여기서, 는 다음과 같이 정의된다.here, is defined as
[식 38][Equation 38]
이에 따라, 제2사후 확률에 대하여 최종적으로 하기 식 39가 도출될 수 있다.Accordingly, the following
[식 39][Equation 39]
여기서, 는 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, Is 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]
전술한 유도 결과들을 바탕으로 데이터 비트 에 대한 LLR은 하기 식 41으로 도출될 수 있으며, 이에 따라 수신 신호 가 주어질 때의 데이터 비트 에 대한 제2사후 확률은 하기 식 42와 같이 LLR로부터 계산될 수 있다.Based on the above derivation results, the data bit The LLR for can be derived by Equation 41 below, and thus the received signal Data bits when given 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
[식 41] [수학식 2][Equation 41] [Equation 2]
상기 수학식 2에서, p1은 인덱스 비트(bi)의 비트 수이고, D는 QAM 심볼 각각에 포함되는 데이터 비트(di)의 수이고, 는 활성화 패턴에 포함되는 활성 부반송파(달리 말해, 값이 1인 부반송파)에 대한 인덱스(색인)일 수 있다.In
[식 42][Equation 42]
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
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
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
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
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
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]
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 및 4QAM을 가정하였고, 도 6b에서는 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 and 4QAM were assumed, and in FIG. 6B 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 신호100: 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)
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 .
상기 제1로그 우도 비율 함수는 하기 수학식 1로 정의되고,
[수학식 1]
여기서, 는 상기 복수 개의 활성화 패턴 각각을 나타내고, 는 상기 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고, 는 상기 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고, 은 각 부반송파를 나타내는 식별자이고, 는 각 QAM 심볼을 나타내는 식별자이고, 는 각 서브블록을 나타내는 식별자이고, 는 활성화 패턴의 번째 비트이고, 는 채널 벡터이고, 는 가우시안 잡음인 것인, 디코딩 방법.According to claim 1,
The first log likelihood ratio function is defined by Equation 1 below,
[Equation 1]
here, represents each of the plurality of activation patterns, Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 0, Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 1, is an identifier representing each subcarrier, Is an identifier representing each QAM symbol, is an identifier representing each subblock, is the activation pattern is the second bit, is the channel vector, Is the Gaussian noise, the decoding method.
상기 제2로그 우도 비율 함수는 하기 수학식 2로 정의되고,
[수학식 2]
여기서, 은 상기 인덱스 비트의 비트 수이고, 는 상기 QAM 심볼 각각에 포함되는 상기 데이터 비트의 수이고, 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]
here, is the number of bits of the index bits, Is the number of data bits included in each of the QAM symbols, Is an index of an active subcarrier included in the activation pattern, the decoding method.
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.
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.
상기 제1로그 우도 비율 함수는 하기 수학식 1로 정의되고,
[수학식 1]
여기서, 는 상기 복수 개의 활성화 패턴 각각을 나타내고, 는 상기 대상 인덱스 비트가 0인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고, 는 상기 대상 인덱스 비트가 1인 시퀀스와 매칭된 활성화 패턴들의 집합이고, 은 각 부반송파를 나타내는 식별자이고, 는 각 QAM 심볼을 나타내는 식별자이고, 는 각 서브블록을 나타내는 식별자이고, 는 활성화 패턴의 번째 비트이고, 는 채널 벡터이고, 는 가우시안 잡음인 것인, 디코딩 장치.According to claim 8,
The first log likelihood ratio function is defined by Equation 1 below,
[Equation 1]
here, represents each of the plurality of activation patterns, Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 0, Is a set of activation patterns matched with a sequence in which the target index bit is 1, is an identifier representing each subcarrier, Is an identifier representing each QAM symbol, is an identifier representing each subblock, is the activation pattern is the second bit, is the channel vector, is Gaussian noise, the decoding device.
상기 제2로그 우도 비율 함수는 하기 수학식 2로 정의되고,
[수학식 2]
여기서, 은 상기 인덱스 비트의 비트 수이고, 는 상기 QAM 심볼 각각에 포함되는 상기 데이터 비트의 수이고, 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]
here, is the number of bits of the index bits, Is the number of data bits included in each of the QAM symbols, Is an index of an active subcarrier included in the activation pattern, the decoding device.
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.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210069452 | 2021-05-28 | ||
KR20210069452 | 2021-05-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220161107A KR20220161107A (en) | 2022-12-06 |
KR102535853B1 true KR102535853B1 (en) | 2023-05-26 |
Family
ID=84407492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210084483A KR102535853B1 (en) | 2021-05-28 | 2021-06-29 | Apparatus and method for low-complexity ldpc decoding for ofdm index modulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102535853B1 (en) |
-
2021
- 2021-06-29 KR KR1020210084483A patent/KR102535853B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
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.)* |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220161107A (en) | 2022-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8369448B2 (en) | Bit mapping scheme for an LDPC coded 32APSK system | |
KR100574306B1 (en) | Method and system for decoding low density parity checkldpc codes | |
RU2450442C2 (en) | Method and apparatus for channel encoding and decoding in communication system using low-density parity-check codes | |
US20060171483A1 (en) | Decoder for a multiplexed transmission system | |
EP1334561A2 (en) | Stopping criteria for iterative decoding | |
WO2006075417A1 (en) | Encoding method, decoding method, and device thereof | |
KR20090086893A (en) | Apparatus and method for channel encoding and decoding in communication system using low-density parity-check codes | |
JP6817552B2 (en) | Communication method and device using Polar code | |
Trifonov | Randomized chained polar subcodes | |
CN107005251A (en) | The LDPC decodings of dynamic adjustment with finite accuracy and iterations | |
JP6530560B2 (en) | Receiver, a plurality of transmitters, a method of receiving user data from a plurality of transmitters and a method of transmitting user data | |
KR101327505B1 (en) | Transmitter and Receiver using successive cancellation decoding on binary discrete memoryless symmetric channel | |
JP2018529285A5 (en) | ||
JP2008526164A (en) | 3 stripe Gilbert low density parity check code | |
KR102535853B1 (en) | Apparatus and method for low-complexity ldpc decoding for ofdm index modulation | |
KR20090093778A (en) | Apparatus and method for channel encoding and decoding in communication system using low-density parity-check codes | |
Ghaddar et al. | Joint channel estimation and error correction for finite-state markov channels using polar codes | |
Wu et al. | A time sharing hybrid probabilistic shaping scheme for nonbinary LDPC codes | |
Liu et al. | A fast reconstruction of the parity-check matrices of LDPC codes in a noisy environment | |
Mishra et al. | Selectively precoded polar codes | |
Lin et al. | A low latency coding scheme: semi-random block oriented convolutional code | |
KR20090060106A (en) | Apparatus and method for encoding and decoding channel in communication system using low-density parity-check codes | |
KR101483228B1 (en) | Apparatus and method for encoding and decoding | |
Katsiotis et al. | Physical layer security via secret trellis pruning | |
CN117411563B (en) | Stepped decoding method, device and system based on hierarchical statistics assistance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |