KR20070068675A

KR20070068675A - 채널 코드를 이용한 복호화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070068675A
Application number: KR1020050130569A
Authority: KR
Inventors: 정지욱; 오민석; 조기형; 이영섭; 김소연
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-02
Also published as: CN101595644B; KR101147768B1; CN101595644A

Abstract

본 발명은 부호화(encoding) 및 복호화(decoding) 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 구현시 하드웨어의 복잡도를 감소시키고 부호화 및 복호화의 성능을 향상시키는 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 코드를 이용한 부호화, 복호화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, 송신 측으로부터 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화된 신호를 수신하는 단계; 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신 신호를 상기 그룹 단위로 반복 복호화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

부호화, 복호화, 패리티 검사 행렬, LDPC, 그룹화

Description

채널 코드를 이용한 복호화 방법 및 장치{Apparatus and method for decoding using channel code}

도 1은 패리티 검사 행렬 H를 이분법 그래프(Bipartite graph)를 통해 나타낸 도면이다.

도 2a는 본 발명의 기술적 특징이 무선 통신 시스템에 적용된 일례이다.

도 2b는 본 발명의 기술적 특징이 부호화 장치에 적용된 일례이다.

도 3은 기본 행렬이 z×z 차원의 다수의 퍼뮤테이션 행렬(permutation matrices) 또는 영 행렬(zero matrix)에 의해 이루어지는 것을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따라 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행(또는 열)을 일정 간격만큼 쉬프트(shift) 시키는 방법을 나타내는 도면이다.

도 5는 그룹 단위로 구분된 패리티 검사 행렬의 예를 나타내는 도면이다.

도 6은 일반적인 패리티 검사 행렬을 상기 기본 행렬을 이용하여 나타낸 일례이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 패리티 검사 행렬을 상기 기본 행렬을 이용하여 나타낸 일례이다.

도 8은 상기 기본 행렬을 이용하여 일반적인 패리티 검사 행렬을 나타낸 일례이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 4 개의 그룹으로 구분한 도면이다.

도 10은 일반적인 패리티 검사 행렬을 6 개의 그룹으로 구분한 도면이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 6 개의 그룹으로 구분한 도면이다.

도 12는 본 발명에 따른 LDPC 복호기의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예를 적용한 성능 향상을 나타내는 도면이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예를 적용한 성능 향상을 나타내는 또 다른 도면이다.

최근에 LDPC 코드를 이용한 부호화 방법이 부각되고 있다. LDPC 코드는 패리티 검사 행렬(parity check matrix) Η의 원소들의 대부분이 0이어서 저밀도(low density)인 선형 블록 부호(linear block code)로서 1962년 갤러거(Gallager)에 의해 제안되었다. LDPC 부호는 매우 복잡하여 제안 당시의 기술로는 구현이 불가능하 였기 때문에 잊혀져 있다가 1995년에 재발견되어 성능이 매우 우수함이 입증된 이래로 최근에 그에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다. (참고문헌: [1] Robert G. Gallager, "Low-Density Parity-Check Codes", The MIT Press, September 15, 1963. [2] D.J.C.Mackay, Good error-correcting codes based on very sparse matrices, IEEE Trans. Inform. Theory, IT-45, pp.399-431(1999))

LDPC 코드를 이용한 부호화 방법은 다음과 같다. 일반적인 LDPC 부호화(Encoding) 방법에서는 LDPC 패리티 검사 행렬(Parity Check Matrix) H로부터 생성 행렬(Generation Matrix) G를 유도해 내어 정보 비트(information bit)를 부호화한다. 상기 G 행렬을 유도하기 위해, H를 Gaussian Reduction 방법을 통해 [ P^T : I ]를 구성한다. 상기 정보 비트(Information bit)의 비트 수를 k라 하고, 코드워드(codeword)의 비트 크기를 n이라고 할 때, 상기 P 행렬은 행 크기가 k 열 크기가 n-k인 행렬이고, 상기 I는 행 크기가 k 열 크기가 k인 단위 행렬(Identity Matrix)이다. 상기 G 행렬은 H 행렬이 [ P^T : I ]와 같이 표현되었을 때, [ I : P ] 가 된다. 부호화되는 k bit의 상기 정보 비트를 나타내는 정보 행렬을 x(행 크기 1, 열 크기 k인 행렬)라 할 때, 부호화된 코드워드 c는 다음과 같다.

c = xG = [ x : xP ]

LDPC 코드를 이용한 복호화 방법은 다음과 같다. 수신단의 복호화 블록에서는 송신단의 복호화의 결과인 코드워드 c에서 정보 비트 x를 구해야 하는데, cH^T=0 인 성질을 이용하여 찾아낸다. 즉, 수신된 codeword를 c` 이라 할 때, c`H^T의 값을 계산하여 결과가 0 이면, c`의 처음 k개의 비트를 복호화된 정보비트로 결정한다. c`H^T의 값이 0이 아닌 경우, 그래프를 통한 합곱(sum-product) 알고리즘, 신뢰도 전파(Belief propagation) 알고리즘, 등을 사용하여, c`H^T의 값이 0을 만족하는 c`를 찾아 x를 복구한다

도 1은 패리티 검사 행렬 H를 이분법 그래프(Bipartite graph)를 통해 나타낸 도면이다. 도 1에서, CNU는 검사 노드 유닛(Check Node Unit)을 나타내고, VNU는 비트 노드 유닛(Variable Node Unit)을 나타낸다. 이분법 그래프 상에서 알고리즘을 적용하여 복호화하는 과정은 크게 3개의 과정으로 설명될 수 있다.

1. 검사 노드(check node)에서 비트 노드(variable node)로의 확률값 갱신

2. 비트 노드에서 검사 노드로의 확률값 갱신

3. 비트 노드의 확률을 통한 복호값 결정

우선 상기 제1 과정을 수행하기 위해서, 채널로부터 수신된 확률 값이 입력되는 초기화(initialization)단계를 거쳐, 상기 검사 노드(check node)의 갱신(update)을 수행하는 제1 과정이 수행된다. 상기 제1 과정 수행 이후, 상기 비트 노드(variable node)에서 검사 노드(check node)로의 확률 값이 갱신되면 제2 과정이 수행된다. 상기 제1, 제2 과정을 수행한 이후, 상기 채널로부터 수신된 확률 값과 상기 제1 및 제2 과정을 통해 갱신된 확률 값을 이용하여 복호 값을 결정한다.

복호화 과정은 제1, 2의 과정을 거친 후 제3 과정에서 상기 결정된 복호 값(c`)이 검사식 c`H^T=0 을 만족하는 경우, 상기 값(c`)을 정확히 수신된 복호값으로 결정하고, 그렇지 않을 경우 일정한 횟수만큼 상기 검사식을 만족할 때까지 상기 제1, 2의 과정을 반복(iteration)하게 된다. 상기 제1, 2의 과정에서 이루어지는 확률 값의 갱신 과정은 패리티 검사 행렬의 각 행 혹은 열에 속한 영이 아닌(nonzero) 성분의 개수, 즉 1의 개수만큼 각각의 갱신과정을 반복하게 된다. 즉, 상기 패리티 검사 행렬 H의 무게(weight)에 해당하는 위치에서 상기 제1 과정의 갱신(check to variable update)과 상기 제2 과정의 갱신(variable to check update)이 수행된다. 상기 제1, 2의 과정을 반복할수록 검사 노드와 비트 노드간의 확률값의 신뢰도가 높아지고, 결과적으로 구하고자하는 코드워드(codeword)의 참값에 근접하게 된다.

최근에는 LDPC 부호화에 있어서, 상기 생성 행렬 Ｇ에 의하지 않고 상기 패리티 검사 행렬 Η를 이용하여 입력 데이터를 부호화하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 따라서, 상기한 바와 같이, LDPC 코드를 이용한 부호화 방법에서는 상기 패리티 검사 행렬 Η가 가장 중요한 요소라 할 수 있다. 상기 패리티 검사 행렬 Η는 대략 1000×2000 이상의 크기를 갖기 때문에 부호화 및 복호화 과정에서 많은 연산이 요구되고, 구현이 매우 복잡하며, 많은 저장 공간을 요구하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 병렬처리 복호화가 용이한 패리티 검사행렬을 이용하여 LDPC 부호화와 복호화를 수행하는 LDPC 부호화, 복호화 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

발명의 개요

본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, 송신 측으로부터 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화된 신호를 수신하는 단계; 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신 신호를 상기 그룹 단위로 반복 복호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 데이터 송수신 장치는, 송신 측으로부터 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화된 신호를 수신하는 수신 모듈; 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 패리티 검사 행렬 생성 모듈; 및 상기 수신 신호를 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 그룹 단위로 반복 복호화하는 복호화 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 데이터 송수신 방법 및 장치는, 송신 신호의 LDPC 부호화 및 수신 신호의 LDPC 복호화를 위해 사용되는 패리티 검사 행렬에 있어서, 상기 패리티 검사 행렬은, 적어도 둘 이상의 열(column)로 이루어진 다수의 그룹으로 이루어지되, 기 설정된 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서가 조정되어 생성된 행렬이고, 적어도 하나 이상의 그룹은, 모든 원소가 0인 행(row)을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 단계; 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 전송할 데이터를 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화하는 단계; 및 상기 부호화된 신호를 수신 측으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 데이터 송수신 장치는, 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되, 상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 패리티 검사 행렬 생성 모듈; 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 전송할 데이터를 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화하는 부호화 모듈; 및 상기 부호화된 신호를 수신 측으로 전송하는 송신 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예

이하에서는 본 발명에 따른 LDPC(Low Density Parity Check) 코드를 이용한 부호화 방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 기술적 특징이 무선 통신 시스템에 적용된 일례이다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 특징을 설명하기 위한 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 기술적 특징은 부호화 또는 복호화가 필요한 모든 분야에 적용 가능함은 당업자에게 자명하다.

도 2a에서, 송신기(10)와 수신기(30)가 무선 채널(20)을 매개로 통신을 수행한다. 상기 송신기(10)에서는 데이터 소스(11)로부터 출력된 k 비트의 소스 데이터(u)가 LDPC 부호기(13)에서의 LDPC 부호화(encoding)에 의해 n 비트의 코드워드(c)가 된다. 코드워드(c)는 변조기(15)에 의해 무선 변조되어 안테나(17)를 통하여 송신되어 무선채널(20)을 통해 상기 수신기(30)의 안테나(31)로 수신된다. 상기 수신기(30)에서는 상기 송신기(10)에서 일어났던 과정의 역과정을 거친다. 즉, 수신된 데이터가 복조기(33)에 의해 복조되고, LDPC 복호기(35)에 의해 복호되어 최종적으로 소스 데이터(u)를 얻을 수 있다. 상술한 바와 같은 데이터 송수신 과정은 본 발명의 특징을 설명하기 위해 필요한 최소한의 범위 내에서 설명된 것으로 이외에도 데이터 전송을 위해 필요한 따른 많은 과정이 있음은 당업자에게 자명한 사항이다.

도 2b는 본 발명에서 사용되는 LDPC 부호화 모듈을 나타낸다. 상기 LDPC 부호화 모듈(13)에서 입력 소스 데이터를 부호화하기 위해 사용되는 상기 패리티 검사 행렬(parity check matrix) Η는 (n-k)×n 차원을 갖는다. 상기 k는 상기 LDPC 부호화 모듈(13)로 입력되는 소스 데이터의 길이(비트 단위)이고, 상기 n은 부호화된 코드워드(c)의 길이(비트 단위)를 의미한다. 상기 패리티 검사 행렬(parity check matrix) Η는, 도 3에 도시된 바와 같이, z×z 차원의 다수의 퍼뮤테이션 행렬(permutation matrices) 또는 영 행렬(zero matrix)에 의해 이루어질 수 있다. 도 3에서 P_i _,j는 z×z 차원의 퍼뮤테이션 행렬 또는 영 행렬을 의미한다.

상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬은 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix)로부터 일정한 규칙에 의해 변형되어 형성된 것들이다. 바람직하게는, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬은 단위 행렬(identity matrix)이다. 또한, 상기 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬을 포함한 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬은 행(row)과 열(column)의 무게(weight)가 1인 것이 바람직하다. 즉, 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행 및 모든 열의 원소(element) 중에서 하나의 원소만 1이고 나머지 원소들은 0인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬을 변형하여 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬을 형성하는 일정한 규칙으로, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행(또는 열)을 일정 간격만큼 쉬프트(shift)시키는 방법을 고려한다. 도 4는 그 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서, 도 4(a)의 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행을 아래 방향으로 5행 만큼(n_s=5)(또는 모든 열을 오른쪽으로 3열 만큼) 쉬프트시켜 도 4(b)의 퍼뮤테이션 행렬을 형성한 것이다. 이와 같은 방법에 의하면 z×z 차원의 기본 퍼뮤테이션 행렬에 대하여 쉬프트되는 행(또는 열)의 간격에 따라 (z-1) 개의 퍼뮤테이션 행렬을 형성할 수 있다(따라서, 기본 퍼뮤테이션 행렬을 포함하면 z 개의 퍼뮤테이션 행렬이 형성됨.). 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬이 주어지면 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬을 포함한 상기 z 개의 퍼뮤테이션 행렬은 각각 하나의 정수(integer)에 의해 표현될 수 있다. 예를 들면, 기본 퍼뮤테이션 행렬을 0으로 표현하고, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행을 1 행 만큼 쉬프트시킨 퍼뮤테이션 행렬을 1로 표현하며, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬의 모든 행을 2 행 만큼 쉬프트시킨 퍼뮤테이션 행렬을 2로 표현하는 등의 방법에 의해 모든 퍼뮤테이션 행렬을 하나의 정수로 표현하는 것이다.

전술한 바와 같이, 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬로부터 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬들의 타입(type)을 쉬프트시킨 행(또는 열)의 개수에 따라 하나의 정수에 의해 단순하게 표현할 수 있다. 상기 다수의 퍼뮤테이션 행렬들의 타입을 하나의 정수에 의해 표현하는 것은 예시적인 것에 불과한 것으로서 다른 방법에 의해서도 표현 가능함은 자명하다.

본 발명은 패리티 검사 행렬 Η를 이용하여 부호화 또는 복호화를 수행함에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬과 상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬의 각 행(또는 열)을 일정 간격만큼 쉬프트시켜 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬들의 타입(type)을 기본 행렬(base matrix) Η_b에 저장한 상태에서 상기 송신측 또는 수신측에서 부호화 또는 복호화가 필요할 때마다 상기 적어도 하나 이상의 기본 퍼뮤테이션 행렬 및 상기 기본 행렬 Η_b를 이용하여 패리티 검 사 행렬(parity check matrix) Η를 생성하고, 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화 또는 복호화를 수행하는 것이 가능하다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LDPC 부호화 장치의 일례는, 메모리 모듈(131)과, 패리티 검사행렬 생성 모듈(132) 및 부호화 모듈(134)을 포함하여 구성된다. 상기 메모리 모듈(131)은 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬 및 상기 기본 행렬을 저장한다. 상기 기본 행렬 생성 모듈(132)은 상기 메모리 모듈(131)에 저장되어 있는 상기 기본 퍼뮤테이션 행렬 및 상기 기본 행렬을 이용하여 상기 패리티 검사 행렬을 생성한다. 상기 부호화 모듈(134)은 상기 패리티 검사 행렬 생성 모듈(132)에 의해 생성된 상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 입력 소스 데이터를 부호화한다. 상기 패리티 검사 행렬 생성 모듈(132) 및 상기 부호화 모듈(134)은 각 기능에 따라 소프트웨어 또는 하드웨어에 의해 구현될 수 있음은 당업자에게 자명한 사항이다.

상기 기본 행렬 Η_b를 [Ｈ_d｜Ｈ_p]의 구조를 갖는 Η_d 및 Η_p 두 부분으로 분할하여 생각할 때, 상기 Η_p부분은 일반적으로 블록 이중 대각 행렬(block dual diagonal matrix)을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 블록 이중 대각 행렬은 주 대각(main diagonal) 및 상기 주 대각 바로 밑 또는 위쪽의 대각이 모두 단위 행렬이고 나머지가 모두 영 행렬인 것을 의미한다. 상기 Η_p부분을 블록 이중 대각 행렬로 할 경우 상기 Η_p부분에 열 무게가 1인 열이 발생하는데, 이를 피하기 위하여 하나 또는 두 개 정도의 영 행렬을 단위 행렬로 대체하는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같은 기본 행렬(Η_b)을 이용하여 LDPC 부호를 복호화하는 방법을 설명한다. 이하, 설명의 편의를 위하여 상기 기본 행렬을 기준으로 복호화 방법을 설명하나, 본 발명에 따른 복호화가 이러한 기본 행렬에 제한되는 것은 아니다. 즉, 패리티 검사 행렬은 상기 기본 행렬로부터 생성되지 않고 복호기 내부 또는 외부에 포함되는 특정한 장치 또는 알고리즘을 통해 획득될 수 있다. 따라서, 상기 패리티 검사 행렬이 생성되는 방법에는 제한이 없다.

종래의 LDPC 부호의 복호는 주로 패리티 검사 행렬의 다른 표현인 이분법 그래프 상에서 검사 노드와 비트 노드 사이의 확률 값의 갱신으로 신뢰도를 높이는 과정의 반복을 통해 이루어진다. 패리티 검사 행렬의 다른 표현인 이분법 그래프를 이용해 복호화하는 방법은, 갱신된 확률 값을 통해 코드워드(codeword)를 결정하게 되므로, 코드워드를 결정하게 되는 확률 값의 갱신 과정이 복호기(decoder)의 성능에 직접적인 영향을 미치게 된다.

신뢰도의 갱신 과정은 크게 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신 과정과 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신 과정으로 나누어 생각할 수 있다. 상기 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값을 갱신하거나, 상기 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값을 갱신하는 경우에는, 확률 값이 갱신되는 자신의 값을 제외한 같은 열(column)에 놓인 확률 값이나, 같은 행(row)에 놓인 확률 값을 사용하여 자신의 확률 값을 갱신한다. 이때, 사용하게 되는 확률 값은 얼마나 많이 갱신되었는가에 따라서 좀 더 신뢰도가 높은 결과, 즉 보다 긍정적인 영향을 복호기에 미치 게 된다.

이하, 복호화 방법에 좀더 긍정적인 영향을 미치게 하는 LDPC 복호화 방법을 설명한다. 본 발명의 일 실시예는, 복호화에 있어 긍정적인 영향을 미치는 복호화 방법을 사용하는바, LDPC 부호의 부호화 및 복호화에 사용하는 패리티 검사 행렬(H)의 열(column)을 여러 그룹(group) 단위로 나누어 반복 복호하는 shuffled decoding을 사용한다. 상기 Shuffled decoding 역시, 일반적인 LDPC 부호의 복호에서와 같이 이분법 그래프 상의 검사 노드(check node)와 비트 노드(variable node) 사이의 확률 값 갱신을 통해 복호화 단계를 수행할 수 있다. 그러나, 상기 shuffled decoding은 상기 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값을 갱신하는 과정에서, 상기 나누어진 그룹 단위로 확률 값의 갱신이 이루어지는 특징이 있다.

이미 하나의 그룹(group)에 대하여 연산을 수행하여 확률 값을 갱신하였고, 다음 그룹 대하여 확률 값 갱신을 위한 연산을 수행하는 경우에, 상기 하나의 그룹에서 연산된 확률 값을 이용하여, 상기 다음 그룹의 확률 값을 갱신함으로써, 좀 더 신뢰도가 높은 확률 값을 복호 과정 즉, 확률 값 갱신에 사용하게 된다. 즉, 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신 과정에서 이전에 갱신된 확률 값을 일률적으로 사용하는 것이 아니라, 각 그룹별로 나누어 갱신한다. 결국 이러한 확률 값 갱신이 반복되는 경우 좀 더 신뢰도가 높은 확률 값이 다음번 확률 값 갱신에 사용되어, 검사 노드와 비트 노드 간의 확률 값의 신뢰도가 높아져서, 복호기의 성능이 좋아지게 된다. 도 5는 그룹 단위로 구분된 패리티 검사 행렬의 예를 나타내는 도면이다. 도시된 행렬은 상기 shuffled decoding 방법을 설명하기 위한 기본 행렬의 일례로서, 도시된 숫자 중에서 -1은 영 행렬을 나타내고 0 이상의 정수는 상술한 쉬프트 수(shift number)를 나타낸다.

shuffled decoding은 상술한 바와 같은 장점을 같는 반면, 실제 구현에 있어서 종래의 알고리즘을 사용한 LDPC 복호기에 비해 계산량이 많을 수 있다. 알고리즘 상으로는 상기 종래의 LDPC 복호 알고리즘에 따른 복호기와 상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기의 계산량은 동일하다. 그러나, 상기 종래의 LDPC 복호기의 경우 계산량을 감소시킬 수 있는 형태로 알고리즘을 적용시킬 수 있는 반면, 상기 shuffled shuffled decoding을 사용하는 복호기는 그 특성상 계산량을 감소시킬 수 있는 형태로 알고리즘을 적용할 수 없어 계산량이 상대적으로 많아질 수 있다. LDPC 부호를 복호하는 알고리즘 중의 하나인 standard BP(Belief Propagation) 알고리즘은 다음과 같다.

상기 알고리즘은 반복 복호를 위한 변수 설정을 위한 초기화(initialization) 단계와, 검사 노드 갱신 단계(Horizontal Step)와 비트 노드 갱신 단계(Vertical Step)를 포함하는 확률 값 갱신 단계(Step 1)와, 상기 갱신된 확률 값을 기초로 경 판정을 수행하는 단계(Step 2)와, 상기 판정된 값을 출력하는 단계(Step 3)로 이루어진다. 상기 알고리즘에서 사용되는 수식은 다음과 같다.

H : 패리티 검사 행렬(Parity check matrix)

M(n) = {m | H_mn=1} : n 번째 비트 노드(variable node)에 연결된 검사 노드(check node)의 집합

N(m) = {n | H_mn=1} : m 번째 검사 노드에 연결된 비트 노드의 집합

: i번째 반복(iteration)에서 n번째 비트 노드에서 m번째 검사 노드로 연결된 LLR(Log Likelihood Ratio) 값

: i번째 반복에서 n번째 비트 노드의 사후 LLR 값 (a posterior LLR value)

: i번째 반복에서 m번째 검사 노드에서 n번째 비트 노드로 갱신되는 LLR 값

: i번째 반복에서 m번째 검사 노드에서 n번째 비트 노드로 갱신되는 LLR 값을 계산하기 위한 중간변수(dummy variable)

m : 상기 패리티 검사 행렬의 검사 노드의 인덱스(check node Index of Parity check matrix), 즉 m은 행(row)의 번호를 나타냄

n : 상기 패리티 검사 행렬의 비트 노드의 인덱스(variable node Index of Parity check matrix), 즉 j는 열(column)의 번호를 나타냄

위와 같은 LDPC 복호 알고리즘을 통해 수신 신호를 복호화하는 경우, 확률 값 갱신 단계(Step 1)의 검사 노드 갱신 단계(Horizontal Step)에서

을 구하기 위해서는,

와 같은 연산을 구해야 한다. 실제 복호기를 구현함에 있어, 상기

항은 검사 노드 갱신이 수행될 때마다 매번 계산되는 것은 아니며, 미리 계산해둔 값을 사용하여 계산량을 감소시킨다. 상기

항 같은 경우에는 확률 값 갱신을 위한 다른 연산에 비해 상대적으로 계산량이 많은 곱하기 연산과 지수 연산이 포함되어 있으므로, 상기와 같은

항을 미리 계산해둔 값을 이용하여 처리하면 계산량을 상당히 감소시킬 수 있다.

상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기 역시, 상술한 바와 같은 방법을 사용하여 계산량을 감소시킬 수 있지만, 상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기의 고유한 특징에 의하여 계산량이 상기 패리티 검사 행렬을 구분하는 그룹(group) 수에 비례하여 증가 될 수 있다. 상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기의 복호 복잡도(

), 즉 계산의 복잡도를 표현하면 다음과 같다.

X_BP <= X_SD <= g X_BP

즉, 상기 shuffled decoding을 사용하는 복호기의 복호 복잡도(

)는 종래의 복호 방법의 복호 복잡도(

)에 비해 더 복잡하게 되며, 최악의 경우에는 상기 그룹(group)의 개수(

)에 선형적으로 비례하여 증가하는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 상기 복호 복잡도를 감소시키는 패리티 검사 행렬의 설계 방법을 제시한다. 상기 shuffled decoding 방식은, 검사 노드 갱신(check node update)을 수행함에 있어서 신뢰성 있는 복호 메시지 값을 우선적으로 반복 복호하기 때문에 복호의 정확도는 우수하였으나, 연산의 복잡도 측면에서 복잡도가 증가하는 문제가 있었다. 본 발명의 일 실시예는, 이러한 연산의 복잡도를 감소시키는 패리티 검사 행렬과 상기 패리티 검사 행렬을 이용한 복호화 방법을 제공한다.

이하 도 6과 도 7을 참고하여, 일반적인 패리티 검사 행렬을 이용하여 shuffled decoding을 수행하는 경우와 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하여 shuffled decoding을 수행하는 경우를 비교하여 설명한다.

도 6은 일반적인 패리티 검사 행렬을 상기 기본 행렬을 이용하여 나타낸 일례이다. 도시된 숫자 중에서 -1은 영 행렬을 나타내고, 0 이상의 정수는 쉬프트 수(shift number)를 나타내며, 상기 기본 행렬의 각 열(column)은 0에서 23까지의 인덱스에 의하여 구분된다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 패리티 검사 행렬을 상기 기본 행렬을 이용하여 나타낸 일례이다. 도시된 숫자 중에서 -1은 영 행렬을 나타내고, 0 이상의 정수는 쉬프트 수(shift number)를 나타낸다. 도 7의 경우, 도시된 패리티 검사 행렬을 4 개의 그룹(group)으로 구분하는바, 본 실시예에 따른 복호기는 상기 4 개의 그룹 단위로 수신 신호를 순차적으로 반복 복호화된다. 도 7에서 음영으로 표시된 부분은 0 이상의 정수로 표시되는바 적어도 1 이상의 무게(행 또는 열의 무게)를 갖는 퍼뮤테이션 행렬을 나타내며, 음영이 없는 부분은 -1로서 영 행렬을 나타낸다. 따라서 음영이 없는 부분은 무게가 존재하지 않는 영역을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예는 도 7과 같은 형태로 패리티 검사 행렬을 사용하여 일반적인 shuffled decoding 방식에 상응하는 성능을 유지하면서도 계산량을 최소화하는 LDPC 복호화 방법을 제공한다. 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화를 수행하는 경우, 음영이 없는 부분의 개수가 도 6의 패리티 검사 행렬에 비해 크게 증가하여 계산의 복잡도가 감소한다.

상술한 바와 같이 Shuffled 복호기를 실제로 구현하는 경우, 상기

항과 같이 복잡한 계산을 요하는 계산식은 검사 노드 갱신이 수행될 때마다 매번 계산되는 것은 아니며, 미리 계산해둔 값을 사용하는 알고리즘을 사용한다. Shuffled 복호기가 상기와 같은 계산량을 감소시키는 알고리즘을 사용하는 경우에, 도 6에 도시된 일반적인 패리티 검사 행렬을 사용하여 수신 신호를 복호화하면 계산량이 증가한다. 가령 도 6의 패리티 검사 행렬을 4개의 그룹으로 구분하는 경우, 4 개의 그룹 내에 행(row) 방향으로 영 행렬만이 존재하는 부분이 거 의 존재하지 않는다. 따라서, 도 6의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신신호에 대한 확률 값을 갱신하는 경우 각 그룹에 대하여 검사 노드 갱신을 수행할 때마다, 상기

항을 새롭게 계산해야한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하면, 특정한 그룹 내에 행(row) 방향으로 영 행렬만이 존재하는 부분이 다수 존재하게 된다. 따라서, 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호에 대한 확률 값을 갱신하는 경우 행(row) 방향으로 영 행렬만이 존재하는 부분에 대해서는 무게(weight)가 존재하지 않으므로, 상기

항을 새롭게 계산할 필요가 없다.

도 7의 패리티 검사 행렬은, 행(row) 방향으로 일정한 개수만큼 영 행렬을 포함한다. 또한, 상기 행 방향으로 형성되는 영 행렬의 개수는, 상기 shuffled decoding을 위해 구분되는 그룹의 크기에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 7의 패리티 검사행렬은 동일한 크기의 4개의 그룹으로 구분되는바, 하나의 그룹은 6 만큼의 크기(다만, 도 7의 기본 행렬을 이루는 각각의 퍼뮤테이션 행렬의 크기에 따라 크기가 가변적이다.)를 갖는 행(row)으로 이루어진다. 따라서, 상기 행 방향으로 연속하여 형성되는 영 행렬의 개수는 6인 것이 바람직하다.

도 7과 같은 패리티 검사 행렬은 다양한 방법에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 복호기 내부 또는 외부에 구비된 저장 장치에 도 7과 같은 형태로 저장된 정보를 통해 본 실시예와 같은 패리티 검사 행렬을 생성하거나, 도 6의 일반적인 패 리티 검사 행렬을 이용하여 본 실시예와 같은 패리티 검사 행렬을 생성할 수 있다. 이하, 일반적인 패리티 검사 행렬을 이용하여 본 실시예의 패리티 검사 행렬을 생성하는 방법의 일례를 설명한다. 도 6의 패리티 검사 행렬의 열(column)의 인덱스를 0 -> 2 -> 4 -> 6 -> 8 -> 10 -> 1 -> 3 -> 5 -> 7 -> 9 -> 11 -> 12 -> 13 -> 14 -> 15 -> 16 -> 17 -> 18 -> 19 -> 20 -> 21 -> 22 -> 23의 순서로 조정하면 도 7의 패리티 검사 행렬을 얻을 수 있다. 따라서, 도 6의 패리티 검사 행렬을 이용하는 부호기에 생성된 신호를, 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하는 복호기를 이용하여 수신하는 것이 가능하다. 다만, 도 6을 이용하여 LDPC 부호화를 수행하는 경우에 생성되는 코드워드는, 도 7을 이용하여 생성되는 코드워드와 상이하다. 따라서, 도 6의 패리티 검사 행렬을 이용하는 부호기에 생성된 신호를 복호화하기 위해서는, 도 7의 패리티 검사 행렬을 이용하는 복호기를 이용하여 상기 신호를 복호화하되, 복호화된 결과를 상기 열(column)의 순서가 조정된 규칙에 따라 재조정하여야 한다.

도 8 내지 도 11은 일반적인 패리티 검사 행렬와 본 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하는 경우 계산의 복잡도의 차이를 설명하기 위한 도면이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬의 계산의 복잡도를 설명한다.

도 8은 일반적인 패리티 검사 행렬을 4 개의 그룹으로 구분한 도면이다. 도 8은 상기 기본 행렬을 이용하여 일반적인 패리티 검사 행렬을 나타낸 일례이다. 도 8에서 음영으로 표시된 부분은, 4 개로 구분된 각각의 그룹 내에서 행(row) 방향으 로 무게(weight)가 존재하는 성분이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 나타내는 것이고, 음영이 없는 부분은, 행(row) 방향으로 무게가 존재하지 않는 성분 즉, 영 행렬만으로 이루어지는 부분을 나타내는 것이다. 도 8의 패리티 검사 행렬을, 6개의 행 성분을 갖는 4 개의 그룹(group)으로 구분하는 경우, 각 그룹 내에서 행렬의 성분이 행 방향으로 모두 영 행렬인 부분은 1개 존재한다. 만약, 6개의 성분을 갖는 하나의 행을 하나의 세트(set)라 칭하는 경우, 상기 1 개의 그룹은 모두 8개의 세트로 이루어지며, 전체 패리티 검사 행렬은 32개의 세트로 이루어진다. 상술한 바와 같이, shuffled decoding은 그룹 단위로 검사 노드 갱신을 수행하므로, 도 8의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하는 경우에는, 전체 32개의 세트 중에서 31개의 세트에 대하여 상기

항과 같은 복잡한 수학 연산이 요구된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 4 개의 그룹으로 구분한 도면이다. 도 9에서 음영으로 표시된 부분은, 4 개로 구분된 각각의 그룹 내에서 행(row) 방향으로 무게(weight)가 존재하는 성분이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 나타내는 것이고, 음영이 없는 부분은, 행(row) 방향으로 무게가 존재하지 않는 성분 즉, 영 행렬만으로 이루어지는 부분을 나타내는 것이다. 도 9의 패리티 검사 행렬을, 6개의 행 성분을 갖는 4 개의 그룹(group)으로 구분하는 경우, 각 그룹 내에서 행렬의 성분이 행 방향으로 모두 영 행렬인 부분은 7개 존재한다. 따라서, 도 9의 패리티 검사 행렬을 이용하는 경우, 전체 32개의 세트 중에서 25개의 세트에 대해서만 상기

항과 같은 복잡한 수학 연산을 수행한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하는 것이 도 8의 일반적인 패리티 검사 행렬을 이용하는 경우에 비하여 유리하다.

도 10은 일반적인 패리티 검사 행렬을 6 개의 그룹으로 구분한 도면이다. 도 10에서 음영으로 표시된 부분은, 6 개로 구분된 각각의 그룹 내에서 행(row) 방향으로 무게(weight)가 존재하는 성분이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 나타내는 것이고, 음영이 없는 부분은, 행(row) 방향으로 무게가 존재하지 않는 성분 즉, 영 행렬만으로 이루어지는 부분을 나타내는 것이다. 도 8의 패리티 검사 행렬을, 4개의 행 성분을 갖는 6 개의 그룹(group)으로 구분하는 경우, 각 그룹 내에서 행렬의 성분이 행 방향으로 모두 영 행렬인 부분은 5개 존재한다. 만약, 4개의 성분을 갖는 하나의 행을 하나의 세트(set)라 칭하는 경우, 상기 1 개의 그룹은 모두 8개의 세트로 이루어지며, 전체 패리티 검사 행렬은 48개의 세트로 이루어진다. 상술한 바와 같이, shuffled decoding은 그룹 단위로 검사 노드 갱신을 수행하므로, 도 10의 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하는 경우에는, 전체 48개의 세트 중에서 43개의 세트에 대하여 상기

항과 같은 복잡한 수학 연산이 요구된다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 6 개의 그룹으로 구분한 도면이다. 도 11에서 음영으로 표시된 부분은, 6 개로 구분된 각각의 그룹 내에서 행(row) 방향으로 무게(weight)가 존재하는 성분이 적어도 하나 이상 존재하는 것을 나타내는 것이고, 음영이 없는 부분은, 행(row) 방향으로 무게가 존재하지 않는 성분 즉, 영 행렬만으로 이루어지는 부분을 나타내는 것이다. 도 11의 패리티 검사 행렬을, 4개의 행 성분을 갖는 6 개의 그룹(group)으로 구분하는 경우, 각 그룹 내에서 행렬의 성분이 행 방향으로 모두 영 행렬인 부분은 21개 존재한다. 따라서, 도 11의 패리티 검사 행렬을 이용하는 경우, 전체 48개의 세트 중에서 27개의 세트에 대해서만 상기

항과 같은 복잡한 수학 연산을 수행한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 이용하는 것이 도 10의 일반적인 패리티 검사 행렬을 이용하는 경우에 비하여 유리하다.

이하, 본 발명에서 제안한 다양한 기본 행렬들을 이용하여 LDPC 복호화 작업을 수행하는 LDPC 복호기를 설명한다. 도 12는 본 발명에 따른 LDPC 복호기의 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 상기 LDPC 복호기(1000)는 CNU(Check Node Update Unit) 블록(1100)과 제어 블록(1200)과 VNU(Variable Node Update Unit) 블록(1300)과 메모리 블록(1400)을 포함하여 이루어진다. 상기 CNU(Check Node Update Unit) 블록(1100)은 검사 노드의 확률 값 갱신(check node update)을 수행하며, 적어도 하나 이상의 CNU(Check Node Update Unit)(1110)를 구비한다. 상기 CNU(1110)는 상기 검사 노드의 확률 값 갱신을 수행하는 연산 유닛(processing unit)이다. 상기 제어 블록(1200)은, 상기 복호기(1000)의 각 유닛에 대한 동작을 제어하는 제어 유닛(1210)과, 패리티 검사 행렬의 구조에 따라 상기 CNU 블록(1100)과 상기 메모리 블록(1400)을 제어하는 CNU 라우팅 네트워크(1220)와, 상기 VNU 블록(1100)과 상기 메모리 블록(1400)을 제어하는 VNU 라우팅 네트워크(1230)와, 패리티 검사행렬의 구조에 관한 정보 등을 저장하는 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)와, 갱신된 확률 값을 이용하여 복호 값을 결정하고 결정된 복호 값을 검사하는 경판정부(Hard decision unit)(1250)를 포함한다. 상기 VNU(Variable Node Update Unit) 블록(1100)은 비트 노드의 확률 값 갱신(variable node update)을 수행하며, 적어도 하나 이상의 VNU(Variable Node Update Unit)(1310)를 구비한다. 상기 VNU(1310)는 상기 검사 노드의 확률 값 갱신을 수행하는 연산 유닛(processing unit)이다. 상기 제어블록(1200)에 의해 제어되는 CNU(1110)와 VNU(1310)는 상기 H 행렬의 0이 아닌 성분에 대하여 확률 값을 계산하여 갱신하는바, 상기 계산된 확률 값은 상기 메모리 부(1400)에 저장된다. 상기 메모리 부(1400)는, 검사 노드에서 비트 노드로의 확률 값 갱신을 위해 계산된 확률 값을 저장하는 R-메모리(1410)와, 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신을 위해 계산된 확률 값(예를 들어, 무선 채널로부터 수신되는 Log Likelihood Ratio 값)을 저장하는 수신 LLR 메모리(Received LLR memory)(1420) 및 비트 노드에서 검사 노드로의 확률 값 갱신을 위한 계산된 확률 값을 저장하는 Q-메모리(1430)를 포함한다.

상기 각각의 유닛을 설명하면 다음과 같다. 상기 수신 LLR 메모리(Received LLR memory)(1420)는 복호해야 하는 수신 신호에 대한 확률 값, 예를 들어 수신 신호의 코드워드(codeword)에 대한 LLR 값을 저장할 수 있는 메모리이다. 또한, 상기 R-메모리(1410)는 특정한 검사 노드에서의 확률 값 갱신(check node update)의 결과를 저장하며, 상기 Q-메모리(1430)는 특정한 비트 노드에서의 확률 값 갱신(variable node update)의 결과를 저장한다. 상기 제어유닛(1210)은 각 유닛의 동작 순서 및 각 유닛의 동작 타이밍을 제어하며, 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)는 상기 패리티 검사 행렬의 무게(weight)의 위치 등에 관한 정보를 저장한다. 또한, 상기 CNU 라우팅 네트워크(1220)는, 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)로부터 상기 패리티 검사 행렬에 관한 정보를 획득하여, 상기 CNU(1110)와 상기 메모리부(1400)의 메모리들을 적절히 연결한다. 또한, 상기 VNU 라우팅 네트워크(1230)는, 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)로부터 상기 패리티 검사 행렬에 관한 정보를 획득하여, 상기 VNU(1310)와 상기 메모리부(1400)의 메모리들을 적절히 연결한다. 상기 경판정부(1250)는, 상기 Q-메모리(1430)를 이용하여 복호 값을 결정하고, 상기 결정된 복호 값(c')을 검사하는 유닛으로, 상기 복호 값(c')이

의 검사식을 만족하는 경우 상기 복호 값(c')을 참값으로 출력하고, 만약 상기 검사식을 만족하지 못하는 경우 일정한 최대 반복 복호 횟수 이내에서 복호를 반복한다.

도 12의 복호기(1000)는 별도의 메모리(미도시) 또는 상기 패리티 검사 행렬 인덱스 저장부(1240)에 저장된 패리티 검사 행렬을 이용하여 수신 신호를 복호화하거나, 기본 행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 통해 생성된 패리티 검사 행렬 을 이용하여 수신 신호를 복호화할 수 있다. 상기 기본 행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 통 해 패리티 검사 행렬을 생성하는 경우, 상기 복호기(1000)는 상기 기본행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 저장하는 저장부(미도시)와 상기 기본행렬과 기본 퍼뮤테이션 행렬을 이용하여 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 패리티 검사 행렬 생성부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 도 12의 복호기(1000)는 패리티 검사 행렬의 행 또는 열의 순서를 조정하여, 새로운 패리티 검사 행렬을 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 복호기(1000)는 패리티 검사 행렬의 행 또는 열의 순서를 조정하는 패리티 검사 행렬 조정부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다.

도 13은 본 발명의 일 실시예를 적용한 성능 향상을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 LDPC 복호 알고리즘을 사용하는 경우에 비하여 6개의 그룹 단위로 패리티 검사 행렬을 구분하여 복호화를 수행하는 shuffled decoding 방법을 사용하는 경우에 더 우수한 성능 보임을 알 수 있다. 또한, shuffled decoding을 수행함에 있어서 행 방향으로 영 행렬이 포함되는 세트를 증가시켜 복호화를 수행하는 경우에도, 종래의 LDPC 복호 알고리즘을 사용하는 경우에 비하여 성능이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 행 방향으로 영 행렬이 포함되는 세트를 증가시켜 복호화를 수행하는 경우의 성능과, 영 행렬의 위치를 조정하지 않고 shuffled decoding 방법을 사용하는 경우의 성능 간에는 별다른 차이가 존재하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패리티 검사 행렬을 사용하여 복호화를 수행하는 경우에는 계산의 복잡도를 감소시키면서도 우수한 성능을 그대로 유지할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예를 적용한 성능 향상을 나타내는 또 다른 도면 이다. 도면에서 shuffled_group은 상기 패리티 검사 행렬을 구분하는 그룹의 개수를 나타내고, 반복 회수는 LDPC 복호를 위한 반복(iteration)의 회수를 나타낸다. 도시된 결과는 코드율(code rate)가 2/3인 경우의 결과를 나타내는 것이다. 본 실시예에 따르는 패리티 검사 행렬을 이용하여 shuffled decoding을 수행하는 경우, 도시된 바와 같이 shuffled_group의 개수를 증가시킴에 따라 성능을 개선할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명에 따른 LDPC 코드를 이용한 복호화 방법의 효과는 다음과 같다.

첫째, 기본의 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬에 비하여 복호 복잡도를 최대 40% 이상 감소시킬 수 있다.

둘째, 기존의 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬에 비하여 낮은 복잡도를 보이면서도 성능을 그래도 유지할 수 있다.

Claims

송신 측으로부터 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화된 신호를 수신하는 단계;

패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되,

상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 단계; 및

상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신 신호를 상기 그룹 단위로 반복 복호화하는 단계를

포함하여 이루어지는 채널 코드를 이용한 복호화 방법.
제1항에 있어서, 상기 반복 복호화하는 단계는,

상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신 신호에 대한 확률 값을 상기 그룹 단위로 산출하는 단계; 및

상기 산출된 확률 값을 이용하여 복호 값을 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을

특징으로 하는 채널 코드를 이용한 복호화 방법.
제2항에 있어서,

상기 결정된 복호 값이 정확하게 수신된 값인지 여부를 검사하는 단계를 더 포함하는 것을

특징으로 하는 채널 코드를 이용한 복호화 방법.
제1항에 있어서,

상기 패리티 검사 행렬은, 기 설정된 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix)의 적어도 하나의 행 또는 열로 이루어지는 행렬 블록을 특정 방향으로 일정 간격만큼 쉬프트(shift)시켜 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬 및 다수의 영 행렬로 이루어지는 것을

특징으로 하는 채널 코드를 이용한 복호화 방법.
송신 측으로부터 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화된 신호를 수신하는 수신 모듈;

패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되,

상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 패리티 검사 행렬 생성 모듈; 및

상기 수신 신호를 상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 그룹 단위 로 반복 복호화하는 복호화 모듈을

포함하여 이루어지는 채널 코드를 복호화 장치.
제5항에 있어서, 상기 복호화 모듈은,

상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 그룹 단위로 상기 수신 신호에 대한 검사 노드 갱신(check node update)을 수행하는 적어도 하나의 검사 노드 갱신 유닛;

상기 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 수신 신호에 대한 비트 노드 갱신(variable node update)을 수행하는 적어도 하나의 비트 노드 갱신 유닛; 및

상기 산출된 확률 값을 이용하여 복호 값을 결정하는 복호 값 결정부를 포함하여 이루어지는 것을

특징으로 하는 채널 코드를 이용한 복호화 장치.
제6항에 있어서,

상기 결정된 복호 값이 정확하게 수신된 값인지 여부를 검사하는 검사 모듈을 더 포함하는 것을

특징으로 하는 채널 코드를 이용한 복호화 장치.
제5항에 있어서,

상기 패리티 검사 행렬은, 기 설정된 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix)의 적어도 하나의 행 또는 열로 이루어지는 행렬 블록을 특정 방향으로 일정 간격만큼 쉬프트(shift)시켜 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬 및 다수의 영 행렬로 이루어지는 것을

특징으로 하는 채널 코드를 이용한 복호화 장치.
송신 신호의 LDPC 부호화 및 수신 신호의 LDPC 복호화를 위해 사용되는 패리티 검사 행렬에 있어서,

상기 패리티 검사 행렬은, 적어도 둘 이상의 열(column)로 이루어진 다수의 그룹으로 이루어지되, 기 설정된 패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서가 조정되어 생성된 행렬이고,

적어도 하나 이상의 그룹은, 모든 원소가 0인 행(row)을 적어도 하나 이상 포함하는 것을

특징으로 하는 채널 부호화 및 복호화를 위한 패리티 검사 행렬.
제9항에 있어서,

상기 패리티 검사 행렬은, 기 설정된 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix)의 적어도 하나의 행(row) 또는 열(column)로 이루어지는 행렬 블록을 특정 방향으로 일정 간격만큼 쉬프트(shift)시켜 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬 및 다수의 영 행렬로 이루어지는 것을

특징으로 하는 채널 부호화 및 복호화를 위한 패리티 검사 행렬.
제10항에 있어서,

상기 패리티 검사 행렬이 [H_d | H_p]로 이루어지고, 상기 H_p 부분이 블록 이중 대각 행렬인 경우에,

상기 H_d 부분은, 모든 원소가 0인 행(row)을 적어도 하나 이상 포함하는 적어도 하나의 그룹을 포함하는 것을

특징으로 하는 채널 부호화 및 복호화를 위한 패리티 검사 행렬.
패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되,

상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 단계;

상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 전송할 데이터를 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화하는 단계; 및

상기 부호화된 신호를 수신 측으로 전송하는 단계를

포함하여 이루어지는 채널 코드를 이용한 부호화 방법.
제12항에 있어서,

상기 패리티 검사 행렬은, 기 설정된 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix)의 적어도 하나의 행(row) 또는 열(column)로 이루어지는 행렬 블록을 특정 방향으로 일정 간격만큼 쉬프트(shift)시켜 형성된 다수의 퍼뮤테이션 행렬 및 다수의 영 행렬로 이루어지는 것을

특징으로 하는 채널 코드를 이용한 부호화 방법.
패리티 검사 행렬의 행(row) 또는 열(column)의 순서를 조정하여 패리티 검사 행렬을 생성하되,

상기 패리티 검사 행렬의 다수의 열로 이루어지는 그룹(group) 중 적어도 어느 하나는, 모든 원소가 0인 적어도 하나의 행을 포함하는 상기 패리티 검사 행렬을 생성하는 패리티 검사 행렬 생성 모듈;

상기 생성된 패리티 검사 행렬을 이용하여 전송할 데이터를 LDPC(Low Density Parity Check) 부호화하는 부호화 모듈; 및

상기 부호화된 신호를 수신 측으로 전송하는 송신 모듈을

포함하여 이루어지는 채널 코드를 이용한 부호화 장치.
제14항에 있어서,

상기 패리티 검사 행렬은, 기 설정된 기본 퍼뮤테이션 행렬(base permutation matrix)의 적어도 하나의 행(row) 또는 열(column)으로 이루어지는 행렬 블록을 특정 방향으로 일정 간격만큼 쉬프트(shift)시켜 형성된 다수의 퍼뮤테 이션 행렬 및 다수의 영 행렬로 이루어지는 것을

특징으로 하는 채널 코드를 이용한 부호화 장치.