KR20120025358A - Method and apparatus for transmitting and receiving data in a communication system using linear block code - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 선형 블록 부호를 사용하는 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for transmitting and receiving data in a communication system, and more particularly, to an apparatus and method for transmitting and receiving data in a communication system using a linear block code.
일반적으로 통신 시스템에서 데이터 송수신의 개략적인 과정은 다음과 같다. 즉, 송신측의 정보원(Source)에서 생성된 데이터는 원천 부호화(Source Coding)와 채널 부호화(Channel Coding), 인터리빙(Interleaving), 변조(Modulation)를 거쳐 채널(Channel)을 통해 무선 송신한다. 또한 수신측에서는 상기 무선 송신된 신호를 수신하여 복조(Demodulation), 디인터리빙(Deinterleaving), 채널 복호화(Channel Decoding), 원천 복호화(Source Decoding)를 수행하게 된다.In general, the general process of data transmission and reception in a communication system is as follows. That is, data generated from an information source of a transmitter is wirelessly transmitted through a channel through source coding, channel coding, interleaving, and modulation. In addition, the receiving side receives the radio-transmitted signal to perform demodulation, deinterleaving, channel decoding, and source decoding.
그런데 통신 시스템에서는 채널의 여러 가지 잡음(noise)과 페이딩(fading) 현상 및 심볼간 간섭(inter-symbol interference : ISI)에 의해 신호의 왜곡이 생기게 된다. 특히 차세대 이동 통신, 디지털 방송 및 휴대 인터넷과 같이 높은 데이터 처리량과 신뢰도를 요구하는 고속 디지털 통신 시스템에서는 잡음과 페이딩 및 ISI에 의한 신호 왜곡을 극복하기 위한 기술이 필수적이다. 상기 채널 부호화와 인터리빙이 그 대표적인 기술에 해당한다.However, in a communication system, signal distortion occurs due to various noise, fading, and inter-symbol interference (ISI) of a channel. In particular, high-speed digital communication systems that require high data throughput and reliability, such as next-generation mobile communication, digital broadcasting, and the portable Internet, are essential to overcome noise, fading, and signal distortion caused by ISI. The channel coding and interleaving correspond to the representative techniques.
인터리빙이란 전송하고자 하는 비트들의 손상되는 부분이 한곳에 집중되지 않고 여러 곳으로 분산되도록 함으로써, 페이딩 채널을 통과하면서 자주 발생하는 군집 오류(Burst Error)를 방지하여 데이터 전송 손실을 최소화하고 후술하는 채널 부호화의 효과를 상승시키기 위하여 사용된다.Interleaving means that damaged parts of bits to be transmitted are distributed to several places instead of being concentrated in one place, thereby minimizing data errors caused by passing through fading channels, minimizing data transmission loss, and It is used to increase the effect.
또한 채널 부호화는 잡음과 페이딩 및 ISI 등에 의한 신호의 왜곡을 수신측이 확인하고 이를 효율적으로 복원할 수 있도록 하여 통신의 신뢰도를 높이기 위한 하나의 방법으로 널리 사용되고 있다. 채널 부호화에 사용되는 부호(Code)들은 오류를 정정시킨다는 의미에서 오류정정부호(error-correcting code: ECC)로 불리며, 다양한 종류의 오류정정부호에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.In addition, channel coding is widely used as a method for improving communication reliability by allowing a receiver to identify and efficiently restore noise, fading, and signal distortion caused by ISI. Codes used for channel coding are called error-correcting codes (ECCs) in the sense of error correction, and various types of error correction codes have been actively studied.
일반적으로 알려져 있는 선형 블록 부호에는 저밀도 패리티 검사 코드(Low Density Parity Check code: LDPC code)가 있다. 후술되는 본 발명은 선형 블록 부호 중 LDPC 부호를 기반으로 후술 하도록 하며 이하에서 LDPC 부호에 대한 간략한 설명을 하기로 한다.A generally known linear block code is a low density parity check code (LDPC code). The present invention to be described later will be described later based on the LDPC code of the linear block code and a brief description of the LDPC code will be described below.
상기 LDPC 부호는 일반적으로 패리티 검사행렬(parity-check matrix)로 정의되며 Tanner 그래프로 통칭되는 이분(bipartite) 그래프를 이용하여 표현할 수 있다. 여기서 이분 그래프는 그래프를 구성하는 정점들이 서로 다른 2 종류로 나누어져 있음을 의미하며, 상기 LDPC 부호의 경우에는 변수 노드(variable node)와 검사 노드(check node)라 불리는 정점들로 이루어진 이분 그래프로 표현된다. 여기서 변수 노드는 부호화된 비트와 일대일 대응된다.The LDPC code is generally defined as a parity-check matrix and can be expressed by using a bipartite graph collectively referred to as a Tanner graph. Here, the bipartite graph means that the vertices constituting the graph are divided into two different types. In the case of the LDPC code, the bipartite graph is composed of vertices called variable nodes and check nodes. Is expressed. Here, the variable node corresponds one-to-one with the coded bits.
이하에서 도 1과 2를 참조하여 상기 LDPC 부호의 그래프 표현 방법에 대해 설명한다. 도 1은 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 의 예시도이다. 도 1에서는 4개의 행(row)과 8개의 열(column)로 구성된 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬을 가정한 것이다. 도 1의 행렬은 8개의 열을 가짐으로써 길이가 8인 부호어(codeword)를 생성하는 LDPC 부호를 나타낸다. 상기 패리티 검사 행렬 H1과 8개의 비트들로 구성된 부호어 은 아래와 같은 수학식 1의 관계를 가지고 있다.Hereinafter, a graph representation method of the LDPC code will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 is a parity check matrix of an LDPC code. An illustration of the. In FIG. 1, a parity check matrix of an LDPC code composed of four rows and eight columns is assumed. The matrix of FIG. 1 shows an LDPC code having 8 columns to generate a codeword of length 8. A codeword consisting of the parity check matrix H 1 and eight bits Has the relationship of
상기 는 패리티 검사 행렬 H의 열을 의미한다. 그러므로 패리티 검사 행렬의 각각의 열은 각각의 부호어 비트와 관계가 있다고 할 수 있다. 즉, 패리티 검사 행렬의 번째 열 은 부호어의 번째 비트 와 관계가 있다. 그러므로 각각의 열 의 0이 아닌 원소의 개수 및 위치는 부호 비트 의 성능과 관계가 있다. remind Denotes a column of the parity check matrix H. Therefore, it can be said that each column of the parity check matrix is related to each codeword bit. That is, the parity check matrix Th column Is a codeword Bit Has a relationship with Therefore each column The number and position of the nonzero elements of the sign bit Is related to performance.
도 2는 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H의 그래프 표현도이다. 즉, 도 1의 H에 대응하는 Tanner 그래프를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 LDPC 부호의 상기 Tanner 그래프는 8개의 변수 노드들 x1(202), x2(204), x3(206), x4(208), x5(210), x6(212), x7(214), x8(216)과 4개의 검사 노드(check node)(218, 220, 222, 224)들로 구성되어 있다. 여기서 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H의 i번째 열과 j번째 행은 각각 변수 노드 xi와 j 번째 검사 노드에 대응된다. 또한 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H의 i번째 열과 j번째 행이 교차하는 지점의 1의 값, 즉 0이 아닌 값의 의미는, 상기 도 2와 같이 상기 Tanner 그래프 상에서 상기 변수 노드 xi와 j번째 검사 노드 사이에 선분(edge)이 존재함을 의미한다.2 is a graphical representation of the parity check matrix H of the LDPC code. That is, it is a figure which shows the Tanner graph corresponding to H of FIG. Referring to FIG. 2, the Tanner graph of the LDPC code includes eight variable nodes x 1 (202), x 2 (204), x 3 (206), x 4 (208), x 5 (210), x 6 (212), x 7 (214), x 8 (216) and four check nodes (218, 220, 222, 224). Here, the i th column and the j th row of the parity check matrix H of the LDPC code correspond to the variable nodes x i and j th check nodes, respectively. In addition, a value of 1, i.e., a non-zero value of a point where the i-th column and the j-th row of the parity check matrix H of the LDPC code intersect, means that the variable nodes x i and j on the Tanner graph as shown in FIG. An edge exists between the first test node.
상기 LDPC 부호의 Tanner 그래프에서 변수 노드 및 검사 노드의 차수(degree)는 각 노드들에 연결되어 있는 선분의 개수를 의미하며, 이는 상기 LDPC 부호의 패리티 검사행렬에서 해당 노드에 대응되는 열 또는 행에서 0이 아닌 원소(entry)들의 개수와 동일하다. 예를 들어 상기 도 2에서 변수 노드들 x1(202), x2(204), x3(206), x4(208), x5(210), x6(212), x7(214), x8(216)의 차수는 각각 순서대로 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2가 되며, 검사 노드들(218, 220, 222, 224)의 차수는 각각 순서대로 6, 5, 5, 5가 된다. 또한 상기 도 2의 변수 노드들에 대응되는 상기 도 1의 패리티 검사 행렬 H1의 각각의 열에서 0이 아닌 원소들의 개수는 상기한 차수들 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2와 순서대로 일치하며, 상기 도 2의 검사 노드들에 대응되는 상기 도 1의 패리티 검사 행렬 H1의 각각의 행에서 0이 아닌 원소들의 개수는 상기한 차수들 6, 5, 5, 5와 순서대로 일치한다.In the Tanner graph of the LDPC code, the degree of the variable node and the check node means the number of line segments connected to each node, which is determined in the column or row corresponding to the node in the parity check matrix of the LDPC code. It is equal to the number of nonzero entries. For example, the variable nodes x 1 (202), x 2 (204), x 3 (206), x 4 (208), x 5 (210), x 6 (212), and x 7 (214 in FIG. 2 above. ), the order of x 8 (216) is 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2, respectively, in order, and the order of
상술한 것처럼 부호화된 각 비트는 패리티 검사 행렬의 열(column)과 관계가 있으며, Tanner 그래프상의 변수 노드와도 일대일로 대응된다. 또한 부호화된 비트와 일대일 대응 되는 변수 노드의 차수를 부호화 비트의 차수라고 한다.As described above, each coded bit has a relation with a column of a parity check matrix, and has a one-to-one correspondence with a variable node on a Tanner graph. In addition, the order of the variable node that has a one-to-one correspondence with the coded bit is referred to as the order of the coded bit.
또한 LDPC 부호는 높은 차수를 갖는 부호어 비트가 낮은 차수를 갖는 부호어 비트에 비하여 복호 성능이 우수한 특성이 있는 것으로 알려져 있다. 이는 높은 차수의 변수 노드가 낮은 차수의 변수 노드에 비하여 반복 복호를 통하여 많은 정보를 획득함에 따라 복호 성능이 우수해 질 수 있기 때문이다. 그러나 이것만으로는 정확히 부호어 비트의 성능을 판단 할 수가 없다. 각 부호어 비트들과 일대일로 매핑되는 Tanner 그래프상의 변수 노드의 사이클과 같은 다른 특성들을 살펴보아야 한다. In addition, LDPC codes are known to have better decoding performance than codeword bits having higher orders than codeword bits having lower orders. This is because the decoding performance can be improved as the higher order variable node acquires more information through iterative decoding than the low order variable node. However, this alone cannot accurately determine the performance of codeword bits. We need to look at other properties such as the cycle of the variable node on the Tanner graph that maps one-to-one with each codeword bit.
도 3은 상기 특정 구조를 가지는 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬의 예를 도시한 것이다. 이하 LDPC 부호는 유럽 방송 시스템인 DVB-S2, DVB-T2, DVB-NGH에서 사용하는 부호d이다. 부호어가 정보어를 포함하는 구조인 systematic 구조이다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 3의 패리티 검사 행렬을 기반으로 설명하고자 하나, 본 발명이 도 3의 패리티 검사 행렬에 국한 되는 것은 아니다. 또한 DVB-S2, DVB-T2, DVB-NGH에 국한 된 것은 아니다.3 shows an example of a parity check matrix of an LDPC code having the specific structure. The LDPC code hereinafter is code d used in DVB-S2, DVB-T2, and DVB-NGH which are European broadcasting systems. It is a systematic structure in which a codeword includes an information word. Hereinafter, for convenience of description, the present invention will be described based on the parity check matrix of FIG. 3, but the present invention is not limited to the parity check matrix of FIG. 3. It is also not limited to DVB-S2, DVB-T2, and DVB-NGH.
상기 도 3을 참조하면, 패리티 검사 행렬은 정보어 파트와 패리티 파트로 구성되며, 정보어 파트는 개의 column으로 구성되며, 패리티 파트는 개의 column으로 구성된다. 상기 패리티 검사 행렬의 row의 개수는 패리티 파트의 column의 개수와 동일한 로 구성된다. Referring to FIG. 3, the parity check matrix includes an information word part and a parity part, and the information word part is Consists of two columns, the parity part It consists of two columns. The number of rows of the parity check matrix is equal to the number of columns of the parity part. It consists of.
은 LDPC 부호어의 길이, 은 정보어의 길이, 은 패리티 파트의 길이를 의미한다. 상기 부호어의 길이라 함은 부호어를 구성하는 비트들의 개수를 의미한다. 또한 정보어의 길이라 함은 정보어를 구성하는 비트들의 길이를 의미한다. 그리고 이 성립하도록 정수 과 를 결정한다. 이때, 도 정수가 되도록 한다. Is the length of the LDPC codeword, Is the length of the information word, Means the length of the parity part. The length of the codeword means the number of bits constituting the codeword. In addition, the length of the information word means the length of the bits constituting the information word. And Integer to make and . At this time, Is also an integer.
상기 도 3의 패리티 검사 행렬에서 패리티 비트에 대응되는 부분인 번째 열(column)부터 번째 열까지의 무게 1의 위치는 이중 대각(dual diagonal) 구조를 가진다. 따라서, 상기 패리티 비트에 대응되는 열의 차수(degree)는 상기 번째 열을 제외하고 모두 2이며, 상기 번째 열의 차수는 1 임을 알 수 있다. The part corresponding to the parity bit in the parity check matrix of FIG. From the first column The position of
상기 도 3을 참조하면, 패리티 검사 행렬에서 정보어 부분에 해당하는 부분, 즉 0번째 열부터 번째 열까지의 구조를 이루는 규칙은 다음과 같다. Referring to FIG. 3, a part corresponding to the information word part in the parity check matrix, that is, from the 0th column The rules forming the structure up to the first column are as follows.
<규칙 1>: 패리티 검사 행렬에서 정보어에 해당하는 개의 열을 개씩 그룹화(grouping)하여, 총 개의 열 그룹(column group)을 생성한다. 각 열 그룹에 속해있는 각각의 열을 구성하는 방법은 하기 규칙 2를 따른다. <
<규칙 2>: 먼저 번째 열 그룹의 각 0 번째 열에서의 1의 위치를 결정한다. 여기서, 각 번째 열 그룹의 0 번째 열의 차수를 라 할 때, 1이 있는 각 행의 위치를 이라 가정하면, 번째 열 그룹 내의 번째 열에서 1이 있는 행의 위치 는 하기 수학식 2과 같이 정의된다. <Rule 2>: First th Determine the position of 1 in each 0th column of the row group. Where Order of the 0th column of the 1st column group Is the position of each row Assuming that Within the first column group Position of row with 1 in the first column Is defined as in Equation 2 below.
상기 규칙 1 및 규칙 2에 따르면 번째 열 그룹 내에 속하는 열들의 차수는 모두 로 일정함을 알 수 있다. 이하에서는 상기 규칙에 따라 패리티 검사 행렬에 대한 정보를 저장하고 있는 LDPC 부호의 구조를 쉽게 이해하기 위하여 구체적인 예를 살펴본다. According to
구체적인 예로서 이며, 3개의 열 그룹의 0 번째 열에 대한 1이 있는 행의 위치 정보는 다음과 같은 수열들로 나타낼 수 있다. 여기서 이 수열들을 "무게-1 위치 수열(weight-1 position sequence)"이라 부른다. As a specific example The positional information of a row having 1 for the 0th column of the 3 column group may be represented by the following sequences. These sequences are referred to herein as "weight-1 position sequences."
상기 각 열 그룹의 0 번째 열에 대한 1이 있는 행의 위치에 대한 무게-1 위치 수열은 편의상 다음과 같이 각 열 그룹 별로 해당 수열만 표기하기도 한다. The weight-1 position sequence for the position of the
1 2 8 10 1 2 8 10
0 9 13 0 9 13
0 14 0 14
즉, 상기 번째 무게-1 위치 수열은 번째 열 그룹에 대한 1이 있는 행의 위치 정보를 순차적으로 나타낸 것이다.
That is First weight-1 position sequence Positional information of a row with 1 for the first column group is sequentially displayed.
지금까지는 LDPC 부호에 대하여 살펴보았다. 이하에서는 통신 시스템에서 통상적으로 사용하는 고차 변조 방식인 QAM(Quardrature Amplitude Modulation) 방식을 적용할 경우의 신호 성좌(signal constellation)에 대해서 설명한다. QAM에서 변조된 심볼은 실수부와 허수부로 구성되며 각 실수부와 허수부의 크기와 부호를 다르게 하여 다양한 변조 심볼을 구성할 수 있다. QAM의 특성을 살펴보기 위하여 QPSK 변조 방식과 함께 설명하기로 한다.So far, we have discussed the LDPC code. Hereinafter, a signal constellation in the case of applying a quadrature amplitude modulation (QAM) method, which is a higher order modulation method commonly used in a communication system, will be described. The modulated symbol in QAM is composed of a real part and an imaginary part, and various modulation symbols may be configured by different sizes and codes of the real part and the imaginary part. In order to examine the characteristics of the QAM, it will be described together with the QPSK modulation scheme.
도 4a는 일반적인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식의 신호 성좌의 개략도이다. 4A is a schematic diagram of a signal constellation of a general Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) modulation scheme.
y0는 실수부의 부호를 결정하며 y1 은 허수부의 부호를 결정한다. 즉, y0가 0일 경우 실수부의 부호는 양(plus : +)이며, y0가 1일 경우 실수부의 부호는 음(minus : -)이다. 또한, y1이 0일 경우 허수부의 부호는 양(plus : +)이며, y1이 1일 경우 허수부의 부호는 음(minus : -)이다. y0, y1 각각이 실수부와 허수부의 부호를 표시하는 부호표시비트 이므로 y0, y1 의 오류 발생 확률은 같기 때문에, QPSK 변조 방식의 경우 하나의 변조 신호에 해당하는 (y0, y1) 각 비트의 신뢰도는 동일하다. 여기서 y0,q, y1,q 로 표기했을 때, 아래 첨자 두 번째 인덱스 q는 변조신호구성비트의 q번째 출력임을 의미한다.y 0 determines the sign of the real part and y 1 determines the sign of the imaginary part. That is, if y 0 is 0, the real part sign is positive (plus: +), and if y 0 is 1, the real part sign is negative (minus:-). In addition, if y 1 is 0, the sign of the imaginary part is positive (plus: +), and if y 1 is 1, the sign of the imaginary part is negative (minus:-). Since y 0 and y 1 are the sign bits representing the sign of the real part and the imaginary part, the probability of error occurrence of y 0 and y 1 is the same. Therefore, in the QPSK modulation method, (y 0 , y corresponding to one modulation signal) 1 ) The reliability of each bit is the same. Here, when y 0, q and y 1, q , the subscript second index q means the qth output of the modulation signal configuration bit.
도 4b는 일반적인 16-QAM 변조 방식의 신호 성좌의 개략도이다. 하나의 변조 신호 비트에 해당하는 (y0, y1, y2, y3)의 의미는 다음과 같다. 비트 y0와 y2는 각각 실수부의 부호와 크기를 결정하며, 비트 y1과 y3 각각은 허수부의 부호와 크기를 결정한다. 다시 말하면, y0와 y1은 신호의 실수부와 허수부의 부호를 결정하며, y2와 y3 는 신호의 실수부와 허수부의 크기를 결정한다. 변조된 신호의 크기를 판별하는 것보다 부호를 판별하는 것이 더 용이하기 때문에 y2와 y3에 대하여 오류가 발생할 확률이 y0와 y1 보다 높다. 따라서 비트들의 오류가 발생하지 않을 확률 또는 신뢰도(reliability)는 R(y0) = R(y1) > R(y2) = R(y3)의 순서가 된다. 여기서 R(y)는 비트 y에 대한 신뢰도를 나타낸다. QPSK와 달리 QAM의 변조신호구성 비트들 (y0, y1, y2, y3)는 각 비트의 신뢰도가 상이한 특성이 있다.4B is a schematic diagram of a signal constellation of a typical 16-QAM modulation scheme. The meaning of (y 0 , y 1 , y 2 , y 3 ) corresponding to one modulation signal bit is as follows. Bits y 0 and y 2 determine the sign and magnitude of the real part, respectively, and bits y 1 and y 3 each determine the sign and size of the imaginary part. In other words, y 0 and y 1 determine the sign of the real and imaginary parts of the signal, and y 2 and y 3 determine the magnitudes of the real and imaginary parts of the signal. Since it is easier to determine the sign than to determine the magnitude of the modulated signal, the probability of error for y 2 and y 3 is higher than y 0 and y 1 . Thus, the probability or reliability that the error of the bits will not occur is in the order of R (y 0 ) = R (y 1 )> R (y 2 ) = R (y 3 ). Where R (y) represents the reliability for bit y. Unlike QPSK, the modulation signal configuration bits (y 0 , y 1 , y 2 , y 3 ) of the QAM have different characteristics of reliability of each bit.
16-QAM 변조 방식은 신호를 구성하는 4비트 중 2개의 비트는 신호의 실수부와 허수부의 부호를 결정하며, 2개의 비트는 신호의 실수부와 허수부의 크기를 나타내면 되므로 (y0, y1, y2, y3)의 순서와 각 비트의 역할은 변할 수 있음은 당연하다.In the 16-QAM modulation method, two bits of the four bits constituting the signal determine the sign of the real part and the imaginary part of the signal, and two bits need to represent the magnitudes of the real part and the imaginary part of the signal (y 0 , y 1 , y 2 , y 3 ) and the role of each bit may vary.
도 4c는 일반적인 64-QAM 변조 방식의 신호 성좌의 개략도이다. 여기서, 하나의 변조 신호 비트에 해당하는 (y0, y1, y2, y3, y4, y5) 중 비트 y0, y2와 y4는 실수부의 부호와 크기를 결정하며, y1, y3와 y5는 허수부의 부호와 크기를 결정한다. 이때 y0와 y1는 각각 실수부와 허수부의 부호를 결정하며, y2, y3, y4, y5는 각각 실수부와 허수부의 크기를 결정한다. 변조된 심볼의 크기를 판별하는 것보다 부호를 판별하는 것이 더 용이하기 때문에 y0와 y1의 신뢰도는 y2, y3, y4, y5의 신뢰도에 비하여 높다. y2, y3는 변조된 심볼의 크기가 4보다 큰 값인지 작은 값인지에 따라 결정되며, y4, y5는 변조된 심볼의 크기가 2를 기준으로 4와 0에 가까운지 결정되거나, 6을 기준으로 4 또는 8에 가까운지에 따라 결정된다. 따라서 y2, y3의 결정 범위의 크기는 4가 되고, y4, y5 의 결정 범위는 2가 된다. 따라서 y2, y3의 신뢰도가 y4, y5에 비하여 높다. 이를 정리하면, 각 비트들의 오류가 발생하지 않을 확률 즉, 신뢰도는 R(y0) = R(y1) > R(y2) = R(y3) > R(y4) = R(y5)의 순서가 된다.4C is a schematic diagram of a signal constellation of a general 64-QAM modulation scheme. Here, bits y 0 , y 2 and y 4 of (y 0 , y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 ) corresponding to one modulation signal bit determine the sign and magnitude of the real part, and y 1 , y 3 and y 5 determine the sign and magnitude of the imaginary part. At this time, y 0 and y 1 determine the sign of the real part and the imaginary part, respectively, and y 2, y 3 , y 4, y 5 determine the size of the real part and the imaginary part, respectively. The reliability of y 0 and y 1 is higher than the reliability of y 2, y 3 , y 4, y 5 because it is easier to determine the sign than to determine the magnitude of the modulated symbol. y 2, y 3 is determined depending on whether the size of the modulated symbol is greater than or less than 4, y 4, y 5 is determined whether the size of the modulated symbol is close to 4 and 0 based on 2, or It depends on whether it is close to 4 or 8 based on 6. Therefore , the size of the crystal range of y 2, y 3 is 4, and the crystal range of y 4, y 5 is 2. Therefore , the reliability of y 2, y 3 is higher than that of y 4, y 5 . To sum it up, the probability that each bit of error does not occur, that is, the reliability is R (y 0 ) = R (y 1 )> R (y 2 ) = R (y 3 )> R (y 4 ) = R (y 5 ).
64-QAM 변조 방식은 신호를 구성하는 6비트 중 2개의 비트는 신호의 실수부와 허수부의 부호를 결정하며, 4개의 비트는 신호의 실수부와 허수부의 크기를 나타내기만 하면 된다. 따라서 (y0, y1, y2, y3, y4, y5)의 순서와 각 비트의 역할은 변할 수 있다. 또한 256-QAM 이상의 신호 성좌의 경우에도 앞서 설명된 것과 동일한 방식으로 변조 신호 구성 비트들의 역할과 신뢰도가 달라진다. 즉, 하나의 변조 신호 비트를 (y0, y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7)이라하면, R(y0) = R(y1) > R(y2) = R(y3) > R(y4) = R(y5) > R(y6) = R(y7)이 성립한다.In the 64-QAM modulation scheme, two bits of the six bits constituting the signal determine the sign of the real part and the imaginary part of the signal, and four bits need only indicate the magnitude of the real part and the imaginary part of the signal. Thus, the order of (y 0 , y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 ) and the role of each bit can change. In addition, in the case of signal constellations of 256-QAM or more, the role and reliability of the modulation signal configuration bits are changed in the same manner as described above. That is, if one modulation signal bit is (y 0 , y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 , y 6 , y 7 ), R (y 0 ) = R (y 1 )> R ( y 2 ) = R (y 3 )> R (y 4 ) = R (y 5 )> R (y 6 ) = R (y 7 )
그런데 종래에는 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 인터리빙/디인터리빙을 수행하는 경우 LDPC 부호나 고차 변조의 변조부호 구성 비트의 신뢰도 특성과 무관하게 임의의 인터리빙/디인터리빙 방식을 사용하거나, LDPC 부호의 변수 노드 또는 검사 노드의 차수만을 고려한 인터리빙/디인터리빙 및 신호 성좌 비트 매핑 방식을 사용함으로써 채널을 통해 전송되는 신호의 왜곡을 최소화하지 못하는 문제점이 있었다. However, conventionally, when performing interleaving / deinterleaving in a communication system using an LDPC code, an arbitrary interleaving / deinterleaving scheme is used or a variable of an LDPC code regardless of a reliability characteristic of an LDPC code or a modulation code component bit of a higher order modulation. By using the interleaving / deinterleaving and signal constellation bit mapping schemes considering only the order of nodes or check nodes, there is a problem in that distortion of a signal transmitted through a channel cannot be minimized.
또한 하나의 시스템에서, 다수의 부호율을 지원하기 위하여 다수의 패리티 검사 행렬을 사용한다. 이때 각 부호율별로 디그리(degree) 분포 특성이 달라지며, 분포 특성이 달라짐에 따라 신호 성좌 비트 매핑 방식을 달리 해야 한다. 그러나 너무 많은 비트 매핑 방식을 사용할 경우 시스템의 복잡도를 증가 하게 되므로 최대한 동일 비트 매핑 방식을 사용할 수 있는 방법이 필요하다.
Also, in one system, multiple parity check matrices are used to support multiple code rates. At this time, the degree distribution characteristic varies for each code rate, and the signal constellation bit mapping method must be changed according to the distribution characteristic. However, if too many bit mapping methods are used, the complexity of the system is increased. Therefore, there is a need for a method that can use the same bit mapping method as much as possible.
따라서 본 발명에서는 LDPC 부호어를 사용하는 통신시스템에서 신호 왜곡을 감소시키는 송수신 장치 및 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a transmission and reception apparatus and method for reducing signal distortion in a communication system using an LDPC codeword.
또한 본 발명에서는 LDPC 부호어를 사용하는 통신시스템에서 LDPC 부호어의 성능을 향상시키는 인터리빙 장치 및 방법을 제공한다.The present invention also provides an interleaving apparatus and method for improving the performance of the LDPC codeword in a communication system using the LDPC codeword.
또한 본 발명에서는 LDPC 부호어를 사용하는 통신시스템에서 LDPC 부호어의 성능을 향상시키는 신호 성좌 비트 매핑 장치 및 방법을 제공한다.
The present invention also provides a signal constellation bit mapping apparatus and method for improving the performance of an LDPC codeword in a communication system using the LDPC codeword.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check : LDPC) 행렬을 사용하는 통신 시스템의 데이터 송신 방법으로, 정보 데이터 비트들이 입력되면, 상기 정보 데이터 비트들을 부호화하여 LDPC 부호어를 생성하는 LDPC 부호화 과정과, 상기 LDPC 부호어를 인터리빙하는 과정과, 상기 인터리빙된 LDPC 부호어를 신호 성좌 비트 매핑(Mapping)하여 매핑 신호를 출력하는 신호 성좌 비트 매핑 과정과, 상기 매핑 신호를 고차 변조하여 변조 신호를 출력하는 변조 과정과, 상기 변조 신호를 RF 처리하여 송신 안테나를 통해 전송하는 RF 처리 과정을 포함한다.
The present invention for solving the above problems is a data transmission method of a communication system using a low density parity check (LDPC) matrix, when the information data bits are input, by encoding the information data bits to LDPC codeword An LDPC encoding process for generating a signal, an interleaving process for the LDPC codeword, a signal constellation bit mapping process for outputting a mapping signal by mapping the interleaved LDPC codeword with signal constellation bit mapping, and a high order And a modulating process of modulating and outputting a modulated signal, and an RF process of RF processing the modulated signal and transmitting the RF through a transmitting antenna.
본 발명에 따른 효과는 다음과 같다. Effects according to the present invention are as follows.
본 발명은 LDPC 부호어를 사용하는 통신시스템에서 LDPC 부호어의 성능을 최대화시킬 수 있다. The present invention can maximize the performance of the LDPC codeword in a communication system using the LDPC codeword.
또한 본 발명은 LDPC 부호의 복호 성능을 향상시킨다. 또한 본 발명은 LDPC 부호를 구성하는 비트들 중 오류 정정 능력이 낮은 비트들의 신뢰도를 향상시킨다. In addition, the present invention improves the decoding performance of the LDPC code. In addition, the present invention improves reliability of bits having low error correction capability among the bits constituting the LDPC code.
또한 본 발명은 잡음과 페이딩 현상 및 심볼간 간섭(ISI) 등에 의해 링크의 성능이 떨어질 확률이 높은 무선 채널 환경에서 특히 링크의 성능을 높여 데이터 송수신의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명은 신뢰성 있는 LDPC 부호의 송수신은 전체 통신 시스템에서 신호의 오류 확률을 감소시켜 고속의 통신을 가능하게 한다.
In addition, the present invention can improve the reliability of data transmission and reception by increasing the performance of the link, especially in a wireless channel environment where the link performance is likely to be degraded due to noise, fading, and inter-symbol interference (ISI). In addition, the present invention enables the high-speed communication by transmitting and receiving a reliable LDPC code by reducing the error probability of the signal in the entire communication system.
도 1은 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H1의 예시도,
도 2는 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H1의 그래프 표현도,
도 3는 특정 구조를 가지는 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬의 예시도,
도 4a는 일반적인 QPSK 변조 방식의 신호 성좌의 개략도,
도 4b는 일반적인 16-QAM 변조 방식의 신호 성좌의 개략도,
도 4c는 일반적인 64-QAM 변조 방식의 신호 성좌의 개략도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템의 구성도,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명 실시 예에 따른 인터리버와 신호 성좌 비트 매핑기의 구성도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 인터리버의 동작을 나타내는 예시도,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 인터리버와 비트 매핑 방법을 설명하는 예시도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 송수신기 블록 구성도,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 송수신기 블록 구성도.1 is an exemplary diagram of a parity check matrix H 1 of an LDPC code;
2 is a graph representation of a parity check matrix H 1 of an LDPC code;
3 is an exemplary diagram of a parity check matrix of an LDPC code having a specific structure;
4A is a schematic diagram of a signal constellation of a typical QPSK modulation scheme;
4b is a schematic diagram of a signal constellation of a typical 16-QAM modulation scheme;
4C is a schematic diagram of a signal constellation of a general 64-QAM modulation scheme;
5 is a configuration diagram of a communication system using an LDPC code according to an embodiment of the present invention;
6A through 6D are diagrams illustrating an interleaver and a signal constellation bit mapper according to an embodiment of the present invention;
7A and 7B are exemplary views illustrating an operation of an interleaver according to an embodiment of the present invention.
8A and 8B are exemplary diagrams illustrating an interleaver and a bit mapping method according to an embodiment of the present invention;
9 is a block diagram of a transceiver according to an embodiment of the present invention;
10 is a block diagram of a transceiver according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템의 구성도이다. 이하 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템의 구성에 대하여 살펴보기로 한다.5 is a configuration diagram of a communication system using an LDPC code according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a configuration of a communication system using an LDPC code according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.
본 발명의 송신기(500)는 부호기(encoder)(511)와, 인터리버(interleaver)(513)와, 신호 성좌 비트 매핑기(bit mapping into constellation or signal constellation bit mapping)(515)(이하 "비트 매핑기"로 약칭한다.), 변조기(modulator)(517)를 포함한다. 또한 본 발명의 수신기(550)는 복조기(de-modulator)(557)와, 신호 성좌 비트 디매핑기(signal constellation bit demapping)(555)(이하 "비트 디매핑기"로 약칭한다.), 디인터리버(deinterleaver)(553)와, 복호기(decoder)(551)를 포함한다.The
우선 도 5에서 본 발명의 송신기 및 수신기의 동작을 간략히 살펴보고 본 발명에서 제안하는 인터리버와 비트 매핑기 구성 및 동작은 도 6 이하에서 상세히 설명하기로 한다.First, the operation of the transmitter and the receiver of the present invention will be briefly described with reference to FIG. 5, and the configuration and operation of the interleaver and bit mapper proposed by the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6.
먼저 송신기(500)에 정보 데이터 비트열(information data bit stream)인 가 입력되면 는 부호기(511)로 전달되고, 부호기(511)는 상기 정보 데이터 비트들을 소정의 방식으로 부호화하여 부호어(codeword) 를 생성하고 이를 인터리버(513)로 출력한다. 상기 부호의 부호율은 이다.First, an information data bit stream is transmitted to the
인터리버(513)는 부호화기(511)에서 출력된 부호어를 소정 방식으로 인터리빙하여 신호 성좌 비트 매핑기(515)로 출력한다. 상기 인터리버(513)의 인터리빙 동작은 본 발명에서 제안하는 인터리빙 방식에 따라 수행된다. 상기 인터리빙 방식의 상세한 설명은 후술하기로 한다.The
비트 매핑기(515)는 인터리버(513)에서 출력된 비트들 즉, 인터리빙된 LDPC 부호어인 를 소정의 방식으로 신호 성좌 비트 매핑하여 변조기(517)로 출력한다. 상기 비트 매핑기(515)는 본 발명에서 제안하는 매핑 방식에 따라 매핑된다. 상기 매핑 방식은 상기 의 차수들의 분포 특성에 따라 변조 심볼을 구성하는 비트들에 매핑하는 것으로서 그 상세한 설명은 후술하기로 한다.The
변조기(517)는 상기 비트 매핑기(515)에서 출력된 신호를 소정의 방식으로 변조하여 송신 안테나(Tx. Ant)를 통해 송신한다. 본 발명의 상기 인터리버(513)와 비트 매핑기(515)는 변조기(517)가 상기 를 변조할 때 비트 오류율(bit error rate : BER) 또는 부호어 오류율(Frame error rate : FER)을 최소화할 수 있도록 인터리빙과 비트 매핑을 수행하여 성능을 높이게 된다.The
이하에서 상기 인터리버(513)와 비트 매핑기(515)는 인터리버의 입력 신호인 부호어 비트와 비트 매핑기의 출력 신호인 변조 신호 구성 비트과의 관계가 이하의 규칙을 만족하도록 설계한다. 부호어의 비트수는 n이며, 22m-QAM 변조 방식을 사용한다고 가정한다.Hereinafter, the
규칙 3) 낮은 차수의 비트를 구성하는 비율에 따라 다른 비트 매핑 방식을 사용하도록 한다. Rule 3) Different bit mapping methods should be used depending on the ratio of low order bits.
규칙 4) 낮은 차수의 비트를 구성하는 비율이 클 경우 가장 높은 차수의 비트들은 신뢰도가 낮은 변조 신호 비트로 구성한다.Rule 4) When the ratio of low order bits is large, the highest order bits are composed of low reliability modulation signal bits.
규칙 5) 동일 변조 신호를 구성하는 부호어 비트들 사이의 사이클이 최대한 클 수 있도록 한다.Rule 5) Ensure that the cycle between the codeword bits constituting the same modulated signal is as large as possible.
규칙 6) 다수의 패리티 검사 행렬을 사용 할 경우 최대한 동일한 비트 매핑 방법을 사용할 수 있도록 비트 매핑 방식 혹은 패리티 검사 행렬의 열의 위치를 변경 시키는 방법등을 고려한다.Rule 6) When using multiple parity check matrices, consider bit mapping or changing the position of the columns of the parity check matrix so that the same bit mapping method can be used as much as possible.
규칙 3)의 경우 각 부호율에 따라 최적의 매핑 방법을 사용해야 하는 단점이 발생할 수 있다. 그러므로 규칙 6에서와 같이 패리티 검사 행렬의 정보어 파트의 열의 위치를 변경 시키면서 동시에 매핑 방법을 최적화 할 수 있는 방법을 고려하여 최소개의 비트 매핑 방식을 사용하도록 한다. 상세한 설명은 이하에서 하도록 한다. In case of Rule 3), there is a disadvantage that an optimal mapping method should be used according to each code rate. Therefore, as in Rule 6, the minimum bit mapping method should be used considering the method of optimizing the mapping method while changing the position of the information word part of the parity check matrix. Detailed description will be made later.
규칙 5)의 경우 상기 도 6a 내지 도 6d의 DEMUX를 결정함에 있어서, DEMUX의 입력 비트들이 변조 신호의 신뢰도가 높은 MSB에 매핑 될지 LSB에 매핑 될지 우선적으로 결정하고, MSB를 구성하는 변조 신호의 다수의 비트들 중에서 선택을 할 때는 부호어 비트들 사이의 사이클을 고려하도록 한다.In case of rule 5), in determining the DEMUX of FIGS. 6A to 6D, the input bits of the DEMUX are first determined whether to be mapped to the MSB or the LSB of which the modulation signal has high reliability, and a plurality of modulation signals constituting the MSB. When selecting among the bits of, consider the cycle between the codeword bits.
상기와 같이 LDPC 부호어 비트들과 변조 신호 구성 비트들 사이의 관계를 구성하게 되면 LDPC 부호어의 복호 성능을 향상 시킬 수 있다. 상기 규칙의 가장 큰 특징은 기존의 방식과 달리 패리티 검사 행렬의 디그리 분포를 고려하도록 하며, 최적의 성능을 고려하면서 최소의 개수를 사용하는 매핑 방법을 사용하기 위하여 패리티 검사 행렬의 열의 위치를 변경 시키면서 매핑 방법을 동시에 고려하도록 하는 것이다. 상기 패리티 검사 행렬의 분포는 부호율과 부호의 길이에 따라 변경 될 수 있다. By configuring the relationship between the LDPC codeword bits and the modulation signal configuration bits as described above, the decoding performance of the LDPC codeword can be improved. The main feature of the rule is that unlike the conventional method, the degree distribution of the parity check matrix is considered, and the position of the columns of the parity check matrix is changed in order to use the mapping method using the minimum number while considering the optimal performance. Consider the mapping method at the same time. The distribution of the parity check matrix can be changed according to the code rate and the length of the code.
상기의 규칙을 적용한 매핑 방식이 우수한 성능을 얻을 수 있는 이유를 자세히 설명하면 다음과 같다.The reason why the mapping method to which the above rule is applied can obtain excellent performance is described in detail as follows.
LDPC 부호어에서 낮은 차수의 비트들은 복호 과정에서 오류를 정정하는 능력은 작지만 신뢰도가 높은 변조 신호 구성 비트에 매핑함으로써 성능을 개선할 수 있다. 하지만 낮은 차수의 비트들을 모두 높은 신뢰도의 변조 신호 구성 비트에 매핑하게 되면, 상대적으로 높은 차수의 비트들은 모두 낮은 신뢰도의 변조 신호 구성 비트에 매핑되기 때문에 낮은 신뢰도의 영향력이 커질 수 있다. 따라서 낮은 차수에 모두 높은 신뢰도를 가지는 변조 신호 구성 비트를 매핑하는 것보다 일부만 높은 신뢰도를 가지는 구성 비트에 매핑하는 것이 성능 개선을 가능하게 한다. 단, 낮은 차수의 비트들에 낮은 신뢰도를 갖는 변조 신호 구성 비트들만 매핑하게 되면, 낮은 차수의 비트들의 오류 정정 능력에 심각한 열화(degradation)를 초래하여 오류 마루(error floor)가 발생할 수 있음에 유의한다. 그러므로 낮은 차수의 비트들 중 낮은 신뢰도를 가지는 구성 비트에 매핑하는 비율을 신중히 선택해야 하는데 이는 패리티 검사 행렬의 차수 분포에 따라 다를 수 있다.The low order bits in the LDPC codeword can be improved by mapping them to a small but reliable modulation signal component bit in the decoding process. However, if all low order bits are mapped to high reliability modulated signal component bits, the relatively high order bits may be mapped to low reliability modulated signal component bits, which may increase the influence of low reliability. Therefore, it is possible to improve performance by mapping only a part of the configuration bits having high reliability to mapping the modulation signal component bits having high reliability in all the lower orders. However, only mapping modulation signal component bits having low reliability to low order bits may cause serious degradation in the error correction capability of the low order bits, resulting in an error floor. do. Therefore, the ratio of mapping to the low reliability component bits among the lower order bits should be carefully selected, which may vary depending on the order distribution of the parity check matrix.
한편 수신기(550)는 송신기(500)에서 송신된 신호를 수신하여 송신기(500)의 역의 과정을 거쳐 신호를 출력한다. 즉, 수신 안테나(Rx. Ant)를 통해서 수신기(550)로 입력된 신호는 복조기(557)로 전달된다. 복조기(557)는 상기 송신기(500)의 변조기(517)의 변조 방식에 대응하는 복조 방식으로 수신된 신호를 복조하여 비트 디매핑기(555)로 출력한다. 비트 디매핑기(555)는 상기 복조기(557)에서 출력한 신호를 송신기(500)의 비트 매핑기(515)에서 수행한 매핑 방식에 대응하여 비트 디매핑한 후 디인터리버(553)로 출력한다. 디인터리버(553)는 비트 디매핑기(555)에서 출력된 신호를 송신기(500)의 인터리버(513)에서 적용한 인터리빙 방식에 대응하도록 디인터리빙한 후 복호기(551)로 출력한다. 복호기(551)는 상기 디인터리빙된 신호를 상기 송신기(500)의 부호기(511)에서 적용한 방식에 대응하는 복호 방식으로 복호하여 최종 정보 데이터 비트로 복원한다.Meanwhile, the
한편, 상기 도 5에서는 상기 변조기(517)에서 출력된 신호는 별도의 무선 주파수(Radio Frequency : 이하 "RF"라 함) 신호 송신 처리를 위한 RF송신부(도 5에 도시하지 않음)에서 RF 처리되어 송신안테나를 통해 송신되고, 마찬가지로 수신 안테나에서 수신된 신호는 RF 신호 수신 처리를 위한 RF 수신부(도 5에 도시하지 않음)에서 RF 처리되어 상기 복조기(557)로 입력된다.Meanwhile, in FIG. 5, the signal output from the
본 발명의 송신기는 고차 변조 방식의 비균일(unequal) 신뢰도 특성을 이용한 인터리버(513)와 비트 매핑기(515)를 특징으로 하며, 본 발명의 수신기는 고차 변조 방식의 비균일(unequal) 신뢰도 특성을 이용한 디인터리버(553)와 비트 디매핑기(555)를 특징으로 한다. 이하의 도 5에서 본 발명에서 제안하는 인터리버와 신호 성좌 비트 매핑기의 동작을 상세히 설명하도록 한다.The transmitter of the present invention is characterized by an
도 6a 내지 도 6d는 본 발명 일 실시 예에 따른 인터리버와 신호 성좌 비트 매핑기의 구성도이다.6A to 6D are diagrams illustrating an interleaver and a signal constellation bit mapper according to an embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6d에 도시한 바와 같이 도 5의 비트 매핑기(415)는 역다중화부(DEMUX)로 구성됨을 볼 수 있다. 도 6a는 QPSK 변조 신호를 사용하는 방식이고, 도 6b는 16-QAM 변조 신호를 사용하는 방식이며, 도 6c는 64-QAM 변조 신호를 사용하는 방식이며, 도 6d는 임의의 변조 방식을 사용하는 방식을 각각 도시한 것이다. 그러면 이하에서는 4가지 방식들에 대하여 함께 살펴보기로 한다.6A through 6D, the bit mapper 415 of FIG. 5 may be configured as a demultiplexer DEMUX. FIG. 6A illustrates a method using a QPSK modulated signal, FIG. 6B illustrates a method using a 16-QAM modulated signal, FIG. 6C illustrates a method using a 64-QAM modulated signal, and FIG. 6D illustrates using an arbitrary modulation scheme. Each method is shown. Hereinafter, the four methods will be described together.
부호화된 신호 x가 각 변조 방식에 따라 해당하는 비트 인터리버(611, 631, 651, 681)(이하, "인터리버"라 칭함)입력되면 부호화된 신호를 인터리빙하여 인터리빙된 신호 를 출력한다. 그리고 인터리빙된 신호 는 각각 대응하는 역다중화부(621, 641, 661, 682)로 입력되어 다수의 스트림으로 분리된다. 즉, 도 6a는 QPSK의 경우이므로 4개의 스트림으로 분리되고, 도 6b는 16-QAM의 경우이므로 8개의 스트림으로 분리되고, 도 6c는 64-QAM의 경우이므로 12개의 스트림으로 분리된다. 즉, 상기 도 6의 구성을 통해 각각 입력된 신호들은 해당하는 방식에 따라 인터리빙된 후 변조 신호를 구성하는 비트의 두 배수의 스트림으로 분리되어 출력된다. 이는 변조 신호를 구성하는 비트의 수 만큼 스트림을 구성하는 방법에 비하여, 상기 방법이 부호어 비트들을 변조 신호를 구성 하는 비트들에 매핑 하는 방법을 다양하게 할 수 있으므로 성능의 향상을 가져 올 수 있다.When the coded signal x is input to the corresponding bit interleavers 611, 631, 651, and 681 (hereinafter referred to as "interleaver") according to each modulation scheme, the interleaved signal is interleaved to interleave the coded signal. . And interleaved signals Are respectively input to the
상기 각각의 역다중화부들(621, 641, 661, 682)은 하나의 스트림을 입력받아 다수의 스트림으로 분리하여 변조 신호의 비트들을 구성하게 되는데 본 발명에서는 인터리빙된 부호어들이 변조 신호의 비트들 중 어느 비트를 구성하게 되는지가 중요하다. 이하에서 각각의 역다중화부들(621, 641, 661, 682)의 동작 중 도 6b와 같이 16QAM 변조 신호를 사용하는 경우에 대하여 상세한 설명을 한다. 또한 도 6c와 같이 64QAM 변조 신호를 사용하는 경우에 대하여서도 상세한 설명을 한다. 그 외의 다른 변조 신호를 사용하는 경우는 16QAM 변조 신호를 사용하는 방식과 동일한 방식으로 적용이 가능하므로 설명을 생략하기로 한다. Each of the
먼저 LDPC 부호어 비트들 이 인터리버(631)에 입력된다. 인터리빙 방식은 각각의 변조 신호의 비트 매핑 방식과, LDPC 부호의 비트별 차수 분포 및 신호 성좌의 비트별 신뢰도를 동시에 고려하여 결정된다. 그러면 이에 대하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.LDPC codeword bits first This is input to the
인터리버(631)의 출력 비트들 은 역다중화부(641)로 입력되어 변조 신호를 구성하는 비트 수로 역다중화되어 출력된다. 즉, 16-QAM의 경우 변조 신호는 4개의 비트로 구성되므로 역다중화부(641)의 입력 비트들은 4*2=8개의 비트로 역다중화되어 출력된다. 이때 연속적으로 입력되는 8개의 비트들 과 신호를 구성하는 와의 매핑 관계에 따라 상기 비트 매핑 방법이 결정된다. 이하에서 본 발명에 따른 인터리빙 방식과 비트 매핑 방법을 상세한 설명한다. 또한 본 발명이 제안하는 인터리버와 비트 매핑기는 앞에서 언급한 규칙에 의하여 설계된 것이다. Output Bits of
도 6에서는 LDPC 부호어 비트의 개수가 에 대하여 는 도 4b의 16-QAM 변조 방식의 ()에 매핑 된다. 즉, 가 하나의 16-QAM 변조 신호를 구성하며 각각 () = () 매핑 되며, 가 하나의 16-QAM 변조 신호를 구성하며 각각 () = () 매핑 된다. 즉, 역다중화부(641)의 출력 비트 중 가 번째 변조 신호의 실수부를 구성하며 가 번째 변조 신호의 허수부를 구성함을 알 수 있다. 또한 중 가 번째 변조 신호의 실수부를 구성하며 가 번째 변조 신호의 허수부를 구성함을 알 수 있다. In Figure 6, the number of LDPC codeword bits about Is the 16-QAM modulation scheme of FIG. ). In other words, Constitute one 16-QAM modulated signal, each ( ) = ( ), And Constitute one 16-QAM modulated signal, each ( ) = ( ). That is, the output bit of the
64-QAM의 경우 변조 신호는 6개의 비트로 구성되므로 역다중화부(661)의 입력 비트들은 6*2=12개의 비트로 역다중화되어 출력된다. 이때 연속적으로 입력되는 12개의 비트들 과 신호를 구성하는 와의 매핑 관계에 따라 상기 비트 매핑 방법이 결정된다. 이하에서 본 발명에 따른 인터리빙 방식과 비트 매핑 방법을 상세한 설명한다. 또한 본 발명이 제안하는 인터리버와 비트 매핑기는 앞에서 언급한 규칙에 의하여 설계된 것이다.In the case of 64-QAM, since the modulation signal is composed of 6 bits, the input bits of the
도 6에서는 역다중화부(661)의 출력 비트 ,는 도 4c의 64-QAM 변조 방식의 ()에 매핑 된다. 즉, 가 하나의 64-QAM 변조 신호를 구성하며 각각 () = () 매핑 되며, 가 하나의 64-QAM 변조 신호를 구성하며 각각 () = () 매핑 된다. 가 번째 변조 신호의 실수부를 구성하며 가 번째 변조 신호의 허수부를 구성함을 알 수 있다. 또한 가 번째 변조 신호의 실수부를 구성하며 가 번째 변조 신호의 허수부를 구성함을 알 수 있다.
In Figure 6, the output bit of the
그러면 여기서 본 발명의 실시 예에 따른 인터리버의 설계 과정을 살펴보기로 한다. 본 발명에 따른 인터리버의 설계 과정은 다음의 단계를 따른다.Next, a design process of the interleaver according to an embodiment of the present invention will be described. The design process of the interleaver according to the present invention follows the following steps.
제 1 단계: 변조 심볼에서 사용하는 비트의 수 즉, 변조 신호 구성 비트의 수의 2배수와 동일하도록 인터리버의 열(column)의 개수를 결정한다. First step : The number of columns of the interleaver is determined to be equal to the number of bits used in the modulation symbol, that is, two times the number of modulation signal configuration bits.
제 2 단계: 제 1 단계에서 결정된 열의 수로 부호어의 길이를 나눈 값을 인터리버 행(interleave row)의 개수로 결정한다. Second step : The value obtained by dividing the length of the codeword by the number of columns determined in the first step is determined as the number of interleave rows.
제 3 단계: 크기가 결정된 인터리버에 LDPC 부호어 비트를 열의 순서로 입력(write)된다. Third step : LDPC codeword bits are written to the interleaver having the size determined in the order of the columns.
제 4 단계: 부호어 비트가 쓰여진 각각의 열에서 하나의 비트씩 출력(read)한다. Step 4: Read one bit in each column in which codeword bits are written.
상기 제 3 단계에서 하나의 비트씩 입력할 경우 행에 따라서는 시작하는 열의 위치가 바뀔 수 있다. When inputting one bit at the third step, the position of the starting column may change depending on the row.
하기 <표 1>에서 부호어의 길이가 16200과 4320인 경우를 예로 들어 각 변조 방식에 따른 인터리버의 행(row)과 열(column)의 크기를 표시하였다.In Table 1 below, the lengths of the codewords are 16200 and 4320, for example, and the sizes of the rows and columns of the interleaver according to each modulation scheme are shown.
그러면 이하에서 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명에서 상기 인터리버의 설계와 동작을 예를 들어 설명한다. Next, the design and operation of the interleaver will be described below with reference to FIGS. 7A and 7B.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터리버의 동작을 나타내는 예시도이다. 도 7a 및 도 7b의 인터리버는 16-QAM 변조 방식을 사용하고 LDPC 부호어의 길이가 4320인 경우를 가정하였다. 상술한 인터리버의 설계와 동작의 4단계에 따라서 설명한다. 7A and 7B are exemplary views illustrating an operation of an interleaver according to an embodiment of the present invention. It is assumed that the interleaver of FIGS. 7A and 7B uses 16-QAM modulation and has a length of 4320 for the LDPC codeword. The four steps of the design and operation of the interleaver described above will be described.
제 1 단계에서 16-QAM에서 사용하는 비트 수인 8개의 열이 구성되고, 제 2 단계에서 행의 비트 수는 4320/8 = 540으로 결정된다. 제 3 단계에서 LDPC 부호어 비트들이 순차적으로 각 열에 입력된다. 또한 각 열의 입력이 완료되면, 도시한 바와 같이 다음 열에 입력이 이루어지며, 이때 각 열에 입력되는 비트 수는 상기에서 계산된 행의 개수인 540이다. 그리고 제 4 단계에 따라 각 열에서 한 비트씩 순차적으로 출력하도록 한다. 이때 도 7a의 경우는 column 0의 첫 번째 비트부터 column 7의 첫 번째 비트까지 순차적으로 출력한 후 column 0의 두 번째 비트부터 column 7의 두 번째 비트까지 순차적으로 출력한다. 위의 과정을 행의 개수(540)만큼 반복한다. In the first step, eight columns, which are the number of bits used in the 16-QAM, are configured, and in the second step, the number of bits in the row is determined as 4320/8 = 540. In the third step, LDPC codeword bits are sequentially input to each column. In addition, when the input of each column is completed, an input is made to the next column as shown, wherein the number of bits input to each column is 540, which is the number of rows calculated above. Then, according to the fourth step, one bit in each column is sequentially output. In this case, in FIG. 7A, the first bit of
64-QAM 변조 방식에 대하여서는 12개의 열이 구성되고, 제 2단계에서의 행의 비트 수는 4320/12= 360으로 결정된다. 64-QAM 변조 방식를 사용하는 경우는 16QAM 변조 신호를 사용하는 방식과 동일한 방식으로 적용이 가능하므로 자세한 설명을 생략하기로 한다. Twelve columns are configured for the 64-QAM modulation scheme, and the number of bits of the row in the second stage is determined as 4320/12 = 360. In the case of using the 64-QAM modulation method, since the same method may be used as the method using the 16QAM modulation signal, a detailed description thereof will be omitted.
상기 과정을 거쳐 LDPC 부호어는 인터리빙 된다. 이에 부가하여 인터리빙의 성능을 추가적으로 높이기 위하여 각각의 열 내부에서도 임의의 인터리빙이 수행되도록 구성될 수도 있다. 만약 인접한 부호어 비트들 사이에 연관성이 있을 경우 인터리빙을 수행하여 연집 오류(burst error)에 더 강해질 수 있다. 가장 간단한 일예로 임의의 인터리빙은 cyclic shift를 할 수 있다. 이 경우, cyclic shift를 각각 수행하기 보다는 shift하려는 값을 시작점으로 입력 할 수 있다. 이를 도 7b에서 표현하였다.Through the above process, the LDPC codeword is interleaved. In addition, in order to further increase the performance of interleaving, any interleaving may be performed even inside each column. If there is an association between adjacent codeword bits, interleaving may be performed to be stronger in burst errors. In the simplest case, any interleaving may be a cyclic shift. In this case, rather than performing each cyclic shift, a value to be shifted can be input as a starting point. This is represented in Figure 7b.
지금까지 인터리빙 방식에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명이 제안하는 비트 매핑 방식에 대하여 설명한다. So far, the interleaving method has been described. Hereinafter, the bit mapping scheme proposed by the present invention will be described.
이하에서 설명되는 비트 매핑 방식은 LDPC 부호어의 인터리빙 출력 중 한 행의 출력을 기준으로 차수가 가장 높은 비트를 변조 신호를 구성하는 변조 신호 구성 비트들 중 신뢰도가 가장 낮은 비트 중에 하나에 매핑하고, 차수가 가장 낮은 비트중 일부를 변조 신호 구성 비트들 중 신뢰도가 가장 높은 비트 중에 하나에 매핑하고, 이때 차수가 가장 낮은 비트들의 비율에 따라 가장 높은 비트에 매핑하는 비율을 달리 한다. 그러나 다수의 DEMUX를 사용할 경우 시스템의 복잡도가 증가하므로 가장 낮은 비트들의 비율에 따라 모두 달리 하지 않고 최대한 동일한 DEMUX를 사용할 수 있도록 한다. 그러기 위해서 패리티 검사 행렬의 열의 위치를 변경 시키도록 한다. 혹은 정보어 파트에 대하여서만 인터리버를 사용하는 방식을 사용하도록 한다. 자세한 설명은 이하 도 9 내지 도 10을 이용 하도록 한다.The bit mapping scheme described below maps the highest order bits to one of the least reliable bits of the modulation signal configuration bits constituting the modulation signal based on the output of one row of the interleaving outputs of the LDPC codeword, Some of the lowest order bits are mapped to one of the most reliable bits of the modulation signal component bits, with the ratio of mapping the highest bits to the highest bits according to the ratio of the lowest order bits. However, when using multiple DEMUXs, the complexity of the system increases, so that the same DEMUX can be used as much as possible without varying all depending on the ratio of the lowest bits. To do this, change the position of the columns of the parity check matrix. Or use the interleaver only for information word parts. Detailed description will be made with reference to FIGS. 9 to 10.
이하에서는 도 6의 DEMUX에 대하여 상세하게 설명하도록 한다. DEMUX의 출력 스트림의 개수는 변조 방식에 따라 다르며 표 2와 같다.Hereinafter, the DEMUX of FIG. 6 will be described in detail. The number of output streams of DEMUX depends on the modulation method and is shown in Table 2.
Number of sub-streams,
도 6d의 DEMUX는 다음과 같이 비트 인터리빙된 를 입력 받아 를 출력 하도록 한다. The DEMUX of FIG. 6D is bit interleaved as follows. Take input To output
de-multiplexed된 값의 substream 값으로 이하 표 3 내지 표 10와 같이 정의 할 수 있다. The substream value of the de-multiplexed value may be defined as shown in Tables 3 to 10 below.
DEMUX(de-muliplxer)의 입력 Input of DEMUX (de-muliplxer)
입력 비트 number () (n은 부호어 길이) Input bit number ( (n is the codeword length)
DEMUX의 출력 Output of DEMUX
DEMUX의 출력 bit number () Output bit number of DEMUX ( )
이하에서는 16-QAM 변조 방식에 대한 도 6b의 DEMUX를 상세히 설명하고자 한다. 부호어 길이는 이다.Hereinafter, the DEMUX of FIG. 6B for the 16-QAM modulation scheme will be described in detail. Codeword length is to be.
Bit interleaver의 출력 비트들 인는 Demux에 입력되어 () 값이 출력 된다. 이하의 표 3 내지 표 6의 input bit number, mod는 입력 비트 의 인덱스값 에 대하여 값을 의미하며, output bit number, 는 출력 비트 의 인덱스 에서 값을 의미한다.The output bits of the bit interleaver Is entered in Demux ( ) Value is printed. Input bit numbers of Tables 3 to 6 below; mod Input bits Index value of about Value, output bit number, Output bit Index of in It means the value.
도 7a와 같이 column 0의 비트부터 column 7의 비트로 순차적으로 출력하는 인터리버를 가정할 때, 16QAM 변조 방식에 따라 인터리버의 출력 비트가 변조 신호 구성 비트에 할당되는 방식의 도 6b의 Demux의 실시 예를 하기 <표 3> 내지 <표 6>로 예시하였다.Assuming that the interleaver sequentially outputs the bits of the
표 3에 의하면, 는 와 매핑, 는 와 매핑, 는 와 매핑, 는 와 매핑, 는 와 매핑, 는 와 매핑, 는 와 매핑, 는 와 매핑하다. 상기 매핑 된다는 의미는 (, )임을 의미한다. According to Table 3, Is And mapping, Is And mapping, Is And mapping, Is And mapping, Is And mapping, Is And mapping, Is And mapping, Is Map with Means that the mapping ( , ).
mod
Input bit number
mod
Output bit number,
mod Input bit number
Output bit number
mod Input bit number
Output bit number
mod Input bit number
Output bit number
도 6에서 설명된 Demux의 출력 값들 중에 과 와 와 는 하나의 동일 변조 신호를 구성하며, 와 비트들은 상기 도 4b의 y0와 y1을 각각 구성하며, 변조 신호 구성 비트들 중 신뢰도가 가장 높은 비트에 할당되며, 와 비트들은 상기 도 4b의 y2와 y3을 각각 구성하며, 변조 신호 구성 비트들 중에서 신뢰도가 가장 낮은 비트에 할당된다. 또한, 도 6에서 설명된 Demux 출력 값들 중에 과 와 와 는 동일 변조 신호를 구성하며, 과 비트들은 상기 도 4b의 y0와 y1을 각각 구성하며, 변조 신호 구성 비트들 중 신뢰도가 가장 높은 비트에 할당되며, 와 는 비트들은 상기 도 4b의 y2와 y3을 각각 구성하며, 변조 신호 구성 비트들 중에서 신뢰도가 가장 낮은 비트에 할당된다. Among the output values of Demux described in FIG. 6 and Wow Wow Constitute one identical modulated signal, Wow Bits constitute y0 and y1 of FIG. 4B, respectively, and are assigned to the bits having the highest reliability among the modulation signal configuration bits. Wow The bits constitute y 2 and y 3 of FIG. 4B, respectively, and are assigned to the bits having the lowest reliability among the modulation signal configuration bits. Also, among the Demux output values described in FIG. and Wow Wow Constitute the same modulated signal, and Bits constitute y 0 and y 1 of FIG. 4B, respectively, and are assigned to bits having the highest reliability among modulated signal configuration bits. Wow Bits constitute y 2 and y 3 of FIG. 4B, respectively, and are assigned to bits having the lowest reliability among modulated signal component bits.
상기 <표 2>내지 <표 5>를 살펴보면, 인터리버 출력 신호들이 규칙 1), 2), 및 3)를 모두 만족함을 알 수 있다. Referring to Tables 2 to 5, it can be seen that the interleaver output signals satisfy all of the rules 1), 2), and 3).
이하에서는 64-QAM 변조 방식에 대한 도 6c의 DEMUX를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the DEMUX of FIG. 6C for the 64-QAM modulation scheme will be described in detail.
Bit interleaver의 출력 비트들 인 는 Demux에 입력되어 () 값이 출력 된다. 이하의 표 7 내지 표 10의 input bit number, mod 는 입력 비트 의 인덱스값 에 대하여 값을 의미하며, output bit number, 는 출력 비트 의 인덱스 에서 값을 의미한다. The output bits of the bit interleaver Is entered in Demux ( ) Value is printed. Input bit numbers of Tables 7 to 10 below, mod Input bits Index value of about Value, output bit number, Output bit Index of in It means the value.
64-QAM 변조 방식에 따라 인터리버의 출력 비트가 변조 신호 구성 비트에 할당되는 방식의 도 6의 Demux의 실시 예를 하기 <표 7> 내지 <표 10>로 예시하였다. An embodiment of Demux of FIG. 6 in which an output bit of an interleaver is allocated to a modulation signal component bit according to a 64-QAM modulation scheme is illustrated in Tables 7 to 10 below.
표 6에 의하면, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑, 는 에 매핑된다. 상기 매핑 된다는 의미는 임을 의미한다. (, )According to Table 6, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Mapping to, Is Is mapped to. Means that the mapping Means. ( , )
mod Input bit number
Output bit number
mod Input bit number
Output bit number
mod Input bit number
Output bit number
mod Input bit number
Output bit number
실시 예1)Example 1
이해를 돕기 위하여 지금까지 본 발명에서 제안한 인터리빙 및 비트 매핑 방식에 따라서 신호의 입출력을 이하의 도 8a를 참조하여 설명하기로 한다.For better understanding, the input / output of a signal according to the interleaving and bit mapping scheme proposed by the present invention will be described with reference to FIG. 8A.
변조 방식은 16-QAM이고 부호어의 길이를 24로 가정하면, 인터리버의 열의 크기는 8, 행의 크기는 3이 된다. 비트 매핑 방법은 상기 <표 3>의 <16 QAM - 방법 1>을 적용한다고 가정하자.Assuming that the modulation scheme is 16-QAM and the codeword length is 24, the interleaver has a size of 8 columns and a size of 3 rows. Assume that the bit mapping method applies <16 QAM-
LDPC 부호기에서 출력된 부호어를 X = [x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12, x13, x14, x15, x16, x17, x18, x19, x20, x21, x22, x23]라 하자. 인터리버(551)에 상기 부호어 비트를 열의 순서로 쓰면, 인터리버(551)의 column 1에는 {x0, x1, x2}, column 2에는 {x3, x4, x5}, column 3에는 {x6, x7, x8}, column 4에는 {x9, x10, x11}, column 5에는 {x12, x13, x14}, column 6에는 {x15, x16, x17}, column 7에는 {x18, x19, x20}, column 8에는 {x21, x22, x23}이 각각 입력된다. 입력된 각 열들에서 행의 순서로 출력되는 비트들 즉, 인터리빙되어 출력되는 신호인 v = [v0, v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7] = [x0, x3, x6, x9, x12, x15, x18, x21] 이 된다. The codewords output from the LDPC encoder are X = [x 0 , x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 , x 7 , x 8 , x 9 , x 10 , x 11 , x 12 , x 13 , x 14 , x 15 , x 16 , x 17 , x 18 , x 19 , x 20 , x 21 , x 22 , x 23 ]. When the codeword bits are written in the order of the columns in the
v가 역다중화부(551)로 입력되면 상기의 매핑 규칙에 따라 매핑되므로 y = {b0,0, b1,0, b2,0, b3,0, b4,0, b5,0, b6,0, b7,0} = {v2, v0, v5, v7, v4, v3, v6, v1} = {x6, x0, x15, x21, x12, x9, x18, x3}으로 대응된다. 즉, 첫 번째 변조 신호를 구성하는 b0,0 및 b1,0 및 b2,0, 및 b3,0 에 매핑되는 비트들을 살펴보면, 신뢰도가 가장 높은 부호 결정 비트인 b0,0 및 b1,0 에 매핑되는 부호어는 x6, x0 이다. 또한 신뢰도가 낮은 크기 결정 비트인 b2,0, b3,0 에 매핑되는 부호어는 x15와 x21이 된다. 또한, 즉, 두 번째 변조 신호를 구성하는 b4,0 및 b5,0 및 b6,0, 및 b7,0 에 매핑되는 비트들을 살펴보면, 신뢰도가 가장 높은 부호 결정 비트인 b4,0 및 b5,0 에 매핑되는 부호어는 x12, x9 이다. 또한 신뢰도가 낮은 크기 결정 비트인 b6,0, b37,0 에 매핑되는 부호어는 x18와 x3이 된다.If v is input to the
실시 예 2)Example 2)
이해를 돕기 위하여 지금까지 본 발명에서 제안한 인터리빙 및 비트 매핑 방식에 따라서 신호의 입출력을 이하의 도 8b를 참조하여 설명하기로 한다.For better understanding, the input / output of a signal according to the interleaving and bit mapping scheme proposed by the present invention will be described with reference to FIG. 8B below.
변조 방식은 16-QAM이고 부호어의 길이를 24로 가정하면, 인터리버의 열의 크기는 8, 행의 크기는 3이 된다. 비트 매핑 방법은 상기 <표 4>의 <16 QAM - 방법 2>을 적용한다고 가정하자.Assuming that the modulation scheme is 16-QAM and the codeword length is 24, the interleaver has a size of 8 columns and a size of 3 rows. Assume that the bit mapping method applies <16 QAM-Method 2> of Table 4 above.
LDPC 부호기에서 출력된 부호어를 X = [x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12, x13, x14, x15, x16, x17, x18, x19, x20, x21, x22, x23]라 하자. 인터리버(551)에 상기 부호어 비트를 열의 순서로 쓰면, 인터리버(551)의 column 1에는 {x0, x1, x2}, column 2에는 {x3, x4, x5}, column 3에는 {x6, x7, x8}, column 4에는 {x9, x10, x11}, column 5에는 {x12, x13, x14}, column 6에는 {x15, x16, x17}, column 7에는 {x18, x19, x20}, column 8에는 {x21, x22, x23}이 각각 입력된다. 입력된 각 열들에서 행의 순서로 출력되는 비트들 즉, 인터리빙되어 출력되는 신호인 v = [v0, v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7] = [x0, x3, x6, x9, x12, x15, x18, x21] 이 된다.The codewords output from the LDPC encoder are X = [x 0 , x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 , x 7 , x 8 , x 9 , x 10 , x 11 , x 12 , x 13 , x 14 , x 15 , x 16 , x 17 , x 18 , x 19 , x 20 , x 21 , x 22 , x 23 ]. When the codeword bits are written in the order of the columns in the
v가 역다중화부(551)로 입력되면 상기의 매핑 규칙에 따라 매핑되므로 y = {b0,0, b1,0, b2,0, b3,0, b4,0, b5,0, b6,0, b7,0} = {v5, v1, v2, v7, v4, v3, v6, v0} = {x15, x3, x6, x21, x12, x9, x18, x0}으로 대응된다. 즉, 첫 번째 변조 신호를 구성하는 b0,0 및 b1,0 및 b2,0, 및 b3,0 에 매핑되는 비트들을 살펴보면, 신뢰도가 가장 높은 부호 결정 비트인 b0,0 및 b1,0 에 매핑되는 부호어는 x15, x3 이다. 또한 신뢰도가 낮은 크기 결정 비트인 b2,0, b3,0 에 매핑되는 부호어는 x6와 x21이 된다. 또한, 즉, 두 번째 변조 신호를 구성하는 b4,0 및 b5,0 및 b6,0, 및 b7,0 에 매핑되는 비트들을 살펴보면, 신뢰도가 가장 높은 부호 결정 비트인 b4,0 및 b5,0 에 매핑되는 부호어는 x12, x9 이다. 또한 신뢰도가 낮은 크기 결정 비트인 b6,0, b37,0 에 매핑되는 부호어는 x18와 x0이 된다.If v is input to the
실시 예 3)Example 3
LDPC 부호의 예로서 상기 도 3의 패리티 검사 행렬의 구조를 갖는 LDPC 부호에 대하여 , , , , 이며, 20개의 열 그룹의 0 번째 열에 대한 1이 있는 행의 위치 정보는 다음과 같은 수열들로 나타낼 수 있다. 즉, 상기 번째 무게-1 위치 수열은 번째 열 그룹에 대한 1이 있는 행의 위치 정보를 순차적으로 나타낸 것이다. As an example of the LDPC code, an LDPC code having the structure of the parity check matrix of FIG. , , , , The position information of a row having 1 for the 0th column of the 20 column group may be represented by the following series. That is First weight-1 position sequence Positional information of a row with 1 for the first column group is sequentially displayed.
이 경우, 16-QAM 변조 방식에 대하여 표 3의 Demux 방식을 사용하고, 64-QAM 변조 방식에 대하여 표 7를 사용할 경우 우수한 성능을 얻을 수 있다.In this case, when the Demux method of Table 3 is used for the 16-QAM modulation method and Table 7 is used for the 64-QAM modulation method, excellent performance can be obtained.
22 451 529 665 1424 1566 1843 1897 1940 2069 2334 2760 2833 22 451 529 665 1424 1566 1843 1897 1940 2069 2334 2760 2833
287 303 321 644 874 1110 1132 1175 1266 1377 1610 1819 2517 287 303 321 644 874 1110 1132 1175 1266 1377 1610 1819 2517
58 183 247 821 965 1315 1558 1802 1969 2013 2095 2271 2627 58 183 247 821 965 1315 1558 1802 1969 2013 2095 2271 2627
181 285 1171 1208 1239 1468 1956 1992 2083 2253 2456 2664 2859 181 285 1171 1208 1239 1468 1956 1992 2083 2253 2456 2664 2859
209 1067 1240 2698 209 1067 1240 2698
970 1201 2099 2388 970 1201 2099 2388
211 1820 2602 2630 211 1820 2602 2630
471 1101 1972 2244 471 1101 1972 2244
254 793 2546 2680 254 793 2546 2680
147 761 1495 2794 147 761 1495 2794
75 1108 2256 2842 75 1108 2256 2842
178 796 1309 1763 178 796 1309 1763
1820 2157 2470 2686 1820 2157 2470 2686
998 1502 1728 2431 998 1502 1728 2431
1385 1432 1919 2730 1385 1432 1919 2730
244 972 1673 1902 244 972 1673 1902
583 1333 1645 2675 583 1333 1645 2675
316 664 1086 2854 316 664 1086 2854
776 997 2287 2825 776 997 2287 2825
537 1719 1746 2728
537 1719 1746 2728
실시 예4)Example 4
LDPC 부호의 예로서 상기 도 3의 패리티 검사 행렬의 구조를 갖는 LDPC 부호에 대하여 , , , , 이며, 25개의 열 그룹의 0 번째 열에 대한 1이 있는 행의 위치 정보는 다음과 같은 수열들로 나타낼 수 있다. 즉, 상기 번째 무게-1 위치 수열은 번째 열 그룹에 대한 1이 있는 행의 위치 정보를 순차적으로 나타낸 것이다. As an example of the LDPC code, an LDPC code having the structure of the parity check matrix of FIG. , , , , The positional information of a row having 1 for the 0th column of the 25 column group may be represented by the following sequences. That is First weight-1 position sequence Positional information of a row with 1 for the first column group is sequentially displayed.
이 경우, 16-QAM 변조 방식에 대하여 표 3의 Demux 방식을 사용하고, 64-QAM 변조 방식에 대하여 표 7를 사용하면 우수한 성능을 얻을 수 있다.In this case, excellent performance can be obtained by using the Demux method of Table 3 for the 16-QAM modulation method and using Table 7 for the 64-QAM modulation method.
103 134 272 282 763 1086 1107 1599 1797 1904 2047 2281 2398 103 134 272 282 763 1086 1107 1599 1797 1904 2047 2281 2398
8 232 419 579 676 1333 1486 1710 1777 2079 2193 2377 2415 8 232 419 579 676 1333 1486 1710 1777 2079 2193 2377 2415
147 268 335 726 1260 1536 1654 1879 1975 2086 2187 2314 2378 147 268 335 726 1260 1536 1654 1879 1975 2086 2187 2314 2378
5 450 726 833 860 1200 1425 1507 1512 1588 1921 2029 2504 5 450 726 833 860 1200 1425 1507 1512 1588 1921 2029 2504
841 1428 1909 2157 841 1428 1909 2157
1173 1467 1744 2137 1173 1467 1744 2137
253 618 2173 2309 253 618 2173 2309
1163 1518 1836 2425 1163 1518 1836 2425
1276 1563 1646 2320 1276 1563 1646 2320
140 799 847 1306 140 799 847 1306
49 1249 1364 1663 49 1249 1364 1663
38 509 517 1816 38 509 517 1816
677 761 1544 1842 677 761 1544 1842
798 1021 1728 1911 798 1021 1728 1911
160 772 1325 2465 160 772 1325 2465
146 1214 1241 1700 146 1214 1241 1700
608 672 2082 2506 608 672 2082 2506
648 1514 1777 2489 648 1514 1777 2489
82 415 1755 2196 82 415 1755 2196
1096 2140 2149 2475 1096 2140 2149 2475
278 1030 1051 2285 278 1030 1051 2285
66 1439 2345 2391 66 1439 2345 2391
251 1683 2252 2494 251 1683 2252 2494
130 260 428 1328 130 260 428 1328
767 1335 1374 2152
767 1335 1374 2152
실시 예 5)Example 5
LDPC 부호의 예로서 상기 도 3의 패리티 검사 행렬의 구조를 갖는 LDPC 부호에 대하여 , , , , 이며, 12개의 열 그룹의 0 번째 열에 대한 1이 있는 행의 위치 정보는 다음과 같은 수열들로 나타낼 수 있다. 즉, 상기 번째 무게-1 위치 수열은 번째 열 그룹에 대한 1이 있는 행의 위치 정보를 순차적으로 나타낸 것이다. As an example of the LDPC code, an LDPC code having the structure of the parity check matrix of FIG. , , , , The positional information of a row having 1 for the 0th column of the 12 column group may be represented by the following sequences. That is First weight-1 position sequence Positional information of a row with 1 for the first column group is sequentially displayed.
이 경우 16-QAM 변조 방식에 대하여 표 4의 Demux 방식을 사용하고, 64-QAM 변조 방식에 대하여 표 8 내지 표 10을 사용하면 우수한 성능을 얻을 수 있다.
In this case, excellent performance can be obtained by using the Demux method of Table 4 for the 16-QAM modulation method and using Tables 8 to 10 for the 64-QAM modulation method.
384 944 1269 2266 384 944 1269 2266
407 1907 2268 2594 407 1907 2268 2594
1047 1176 1742 1779 1047 1176 1742 1779
304 890 1817 2645 304 890 1817 2645
102 316 353 2250 102 316 353 2250
488 811 1662 2323 488 811 1662 2323
31 2397 2468 3321 31 2397 2468 3321
102 514 828 1010 1024 1663 1737 1870 2154 2390 2523 2759 3380 102 514 828 1010 1024 1663 1737 1870 2154 2390 2523 2759 3380
216 383 679 938 970 975 1668 2212 2300 2381 2413 2754 2997 216 383 679 938 970 975 1668 2212 2300 2381 2413 2754 2997
536 889 993 1395 1603 1691 2078 2344 2545 2741 3157 3334 3377 536 889 993 1395 1603 1691 2078 2344 2545 2741 3157 3334 3377
694 1115 1167 2548 694 1115 1167 2548
1266 1993 3229 3415
1266 1993 3229 3415
실시 예 6)Example 6
LDPC 부호의 예로서 상기 도 3의 패리티 검사 행렬의 구조를 갖는 LDPC 부호에 대하여 , , , , 이며, 15개의 열 그룹의 0 번째 열에 대한 1이 있는 행의 위치 정보는 다음과 같은 수열들로 나타낼 수 있다. 즉, 상기 번째 무게-1 위치 수열은 번째 열 그룹에 대한 1이 있는 행의 위치 정보를 순차적으로 나타낸 것이다.
As an example of the LDPC code, an LDPC code having the structure of the parity check matrix of FIG. , , , , The position information of a row having 1 for the 0th column of the 15 column group may be represented by the following series. That is First weight-1 position sequence Positional information of a row with 1 for the first column group is sequentially displayed.
이 경우 16-QAM 변조 방식에 대하여 표 4의 Demux 방식을 사용하고, 64-QAM 변조 방식에 대하여 표 9 내지 표 10를 사용하면 우수한 성능을 얻을 수 있다.In this case, excellent performance can be obtained by using the Demux method of Table 4 for the 16-QAM modulation method and using Tables 9 to 10 for the 64-QAM modulation method.
1343 1563 2745 3039 1343 1563 2745 3039
1020 1147 1792 2609 1020 1147 1792 2609
2273 2320 2774 2976 2273 2320 2774 2976
665 2539 2669 3010 665 2539 2669 3010
581 1178 1922 2998 581 1178 1922 2998
633 2559 2869 2907 633 2559 2869 2907
876 1213 2191 2261 876 1213 2191 2261
916 1217 1632 2798 916 1217 1632 2798
500 992 1230 2630 500 992 1230 2630
1842 2038 2169 2312 1842 2038 2169 2312
595 679 1206 1486 595 679 1206 1486
1087 2681 2894 3123 1087 2681 2894 3123
73 185 355 1381 1672 1998 2406 2577 2600 2834 3084 3115 3150 73 185 355 1381 1672 1998 2406 2577 2600 2834 3084 3115 3150
22 65 390 1022 1046 1465 1498 1682 1879 2108 2164 2203 3106 22 65 390 1022 1046 1465 1498 1682 1879 2108 2164 2203 3106
127 213 714 816 1031 1456 1815 2097 2183 2404 2934 2999 3153
127 213 714 816 1031 1456 1815 2097 2183 2404 2934 2999 3153
상기 실시 예 5)과 실시 예 6)의 패리티 검사 행렬를 기반으로 하는 LDPC 부호의 경우, 다른 디그리 분포를 갖고 있음에도 불구하고 최대 디그리를 갖는 열(column)의 위치를 조정하여 동일한 DEMUX를 사용할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 9내지 도 10을 이용하여 하도록 한다.In the case of the LDPC code based on the parity check matrices of the embodiments 5) and 6), the same DEMUX may be used by adjusting the position of the column having the maximum degree despite having a different degree distribution. Detailed description thereof will be made with reference to FIGS. 9 to 10.
이하에서는 본 발명에서 제안한 인터리빙 및 비트 매핑 방식을 상세히 설명하기 위하여 DVB-T2 시스템 및 DVB-NGH 시스템을 기반으로 설명하도록 한다. 그러나 이와 같은 시스템에 한정하지 않는다.Hereinafter, to describe in detail the interleaving and bit mapping scheme proposed by the present invention, it will be described based on the DVB-T2 system and the DVB-NGH system. However, it is not limited to such a system.
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신기 블록 구성도이다.9 is a block diagram of a transceiver according to an embodiment of the present invention.
도 9의 송신기(932)는 Encoder(900)과 패리티 인터리버(908), 정보어 인터리버(910), 블록 인터리버(912)로 구성된 패리티 인터리버(902)와 디먹스(904)와 Mapping Cell to Constellation(906)으로 구성된다. The transmitter 932 of FIG. 9 includes a
상기 Encoder(900)에서는 LDPC 부호화 하고 부호화 된 비트들은 비트 인터리버(902)에 입력된다. 상기 비트 인터리버(902)는 패리티 인터리버(908)과 정보어 인터리버(910)과 블록 인터리버(912)로 구성된다. 상기 패리티 인터리버(908)은 LDPC 부호어 중에서 패리티 비트들만을 방식으로 DVB-T2 시스템에서 사용하고 있다. 자세한 설명은 본 발명의 논지를 흐릴 수 있으므로 생략하도록 한다. 상기 정보어 인터리버(910)은 LDPC 부호어 중에서 정보어 비트들만을 인터리빙 하는 방식이다. 이는 상기에서 설명한 바와 같이, 최적의 성능을 얻기 위하여 각각의 부호율 별로 다른 Demux를 사용하지 않기 위하여 정보어 비트들만을 인터리빙하여 동일 demux를 사용할 수 있도록 한다. 상기 패리티 인터리버(908)과 상기 정보어 인터리버(910)은 순서가 변경되어도 동일한 효과를 얻을 수 있음은 당연하다. 상기 정보어 인터리버(910)의 출력 데이터는 상기 블록 인터리버(912)에 입력된다. 상기 블록 인터리버(912)는 상기 도 6에서 설명한 바와 동일한 동작을 한다. 상기 블록 인터리버(912)의 출력 데이터는 상기 demux(904)에 입력된다. 상기 demux(904)는 상기 표3 내지 표 10을 기반으로 구성되며, 상기 도 6 내지 도 8에서 상세히 설명한 demux의 동작을 수행하도록 한다. 상기 demux(904)의 출력 비트들은 mapping cell to constellation(906)에 입력된다. 상기 demux(904)는 상기 도 4의 신호 성좌 비트 매핑기(915)와 동일한 역할을 함은 당연하다. 또한 상기 송신기(932)에서 상기 패리티 인터리버(908)은 꼭 필요한 블록은 아님은 당연하다.In the
송신기(932)에서의 인터리빙 방식과 비트 매핑 방식에 대해 설명하였다. 이하에서 수신기(934)에서 사용되는 디인터리빙 및 비트 디매핑 방식에 대해서 설명한다. 수신기(934)는 송신기(932)에 대응하여 구성됨은 당업자에 자명하므로 간략히 설명한다. 즉, 수신기(934)의 Demapping Cell to Constellation(916)은 수신된 신호를 고차 복조하여 변조 신호 구성 비트를 출력하고, Mux(918)는 출력된 변조 신호 구성 비트를 비트 디매핑하여 디매핑 신호를 출력한다. 이때 사용되는 디매핑 방법은 송신기(904)의 비트 매핑 방식에 상응한다. Bit deinterleaver(920)는 출력된 디매핑 신호를 Bit deinterleaving하여 출력한다. 이때 디인터리버(920)의 크기는 상기 상술한 송신기의 인터리버(922)의 크기와 동일하다. 상기 디인터리버(920)는 블록 디인터리버(924), 정보어 디인터리버(926)과 패리티 디인터리버(928)로 구성된다. 상기 블록 디인터리버(924)은 상기 패리티 디인터리버된 신호를 행(row)으로 차례로 입력하고, 이를 열(column)의 순서로 출력하면 디인터리빙된 신호들이 출력된다. 출력된 디인터리빙된 신호들은 정보어 디인터리버(926)에 입력된다. 상기 정보어 디인터리버(926)은 상기 정보어 인터리버(910)의 인터리빙 방식에 상응한다. 출력된 정보어 디인터리빙 신호들은 패리티 디인터리버(928)에 입력된다. 상기 패리티 디인터리버(928)은 상기 패리티 인터리버(908)의 인터리빙 방식에 상응한다. 출력된 디인터리빙된 신호들은 복호기(922)에 입력된다. 상기 복호기(922)에서는 상기 부호기(900)의 상응하여 복호화된 신호들을 출력한다.
The interleaving scheme and the bit mapping scheme in the transmitter 932 have been described. Hereinafter, a deinterleaving and bit demapping scheme used in the receiver 934 will be described. Since the receiver 934 is configured to correspond to the transmitter 932, it will be apparent to those skilled in the art. That is, the Demapping Cell to
상기 도 9의 정보어 인터리버(910)를 사용하는 대신 패리티 검사행렬의 열(column)의 위치를 변경할 수 있다. 그러므로, 상기 도 9의 정보어 인터리버(910) 대신 상기 정보어 인터리버(910)에 상응하게 패리티 검사 행렬의 열(column)의 위치를 변경하여 사용하도록 한다. 상기 변경된 패리티 검사 행렬은 메모리에 저장하여 사용할 수 있음은 당연하다.Instead of using the information word interleaver 910 of FIG. 9, the position of a column of the parity check matrix may be changed. Therefore, instead of the information word interleaver 910 of FIG. 9, the position of the column of the parity check matrix is changed and used corresponding to the
도 10는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 송수신기 블록 구성도이다.10 is a block diagram of a transceiver according to another embodiment of the present invention.
도 10의 부호기(1000)는 LDPC 부호화하고 부호화 된 비트들은 비트 인터리버(1002)에 입력된다. 상기 비트 인터리버(1002)는 두 개의 블록으로 구성되며 패리티 인터리버(1008)과 블록 인터리버(1010)으로 구성된다. Controller(1012)에서는 상기 패리티 인터리버(1008)와 블록인터리버(1010)에 부호율에 맞도록 패리티 비트의 개수와 블록 인터리버(1010)에서 출력될 때 시작점의 위치 등을 알려주도록 한다. 상기 패리티 인터리버는 상기 부호어 비트들 중 패리티 비트들만 인터리빙하는 방식으로 DVB-T2 시스템에서 사용하고 있다. 상기 비트 인터리버(1002)의 출력 비트들은 demux(1004)에 입력된다. 상기 demux(1004)는 본 발명의 표3 내지 표 10을 기반으로 구성되며, 상기 도 6 내지 도 8에서 상세히 설명한 demux의 동작을 수행하도록 한다. 상기 demux(1004)의 출력 비트들은 mapping cell to constellation(1006)에 입력된다. 상기 demux(1004)는 상기 도 5의 신호 성좌 비트 매핑기(515)와 동일한 역할을 함은 당연하다. 또한 상기 송신기(1014)에서 상기 패리티 인터리버(1008)은 꼭 필요한 블록은 아님은 당연하다.The
송신기(1014)에서의 인터리빙 방식과 비트 매핑 방식에 대해 설명하였다. 이하에서 수신기(1016)에서 사용되는 디인터리빙 및 비트 디매핑 방식에 대해서 설명한다. 수신기(1016)는 송신기(1014)에 대응하여 구성됨은 당업자에 자명하므로 간략히 설명한다. 즉, 수신기(1016)의 Demapping Cell to Constellation(1018)은 수신된 신호를 고차 복조하여 변조 신호 구성 비트를 출력하고, Mux(1020)는 출력된 변조 신호 구성 비트를 비트 디매핑하여 디매핑 신호를 출력한다. 이때 사용되는 디매핑 방법은 송신기(1014)의 비트 매핑 방식에 상응한다. Bit deinterleaver(1022)는 출력된 디매핑 신호를 Bit deinterleaving하여 출력한다. 이때 디인터리버(1022)의 크기는 상기 상술한 송신기의 인터리버의 크기와 동일하다. 상기 디인터리버(1022)는 블록 디인터리버(1026)와 패리티 디인터리버(1028)로 구성된다. 상기 블록 디인터리버(1026)은 상기 패리티 디인터리버된 신호를 행(row)으로 차례로 입력하고, 이를 열(column)의 순서로 출력하면 디인터리빙된 신호들이 출력된다. 출력된 디인터리빙된 신호들은 패리티 디인터리버(1028)에 입력된다. 상기 패리티 디인터리버(1028)은 상기 패리티 인터리버(1008)의 인터리빙 방식에 상응한다. 출력된 디인터리빙된 신호들은 복호기(1024)에 입력된다. 상기 복호기(1024)에서는 상기 부호기(1000)의 상응하여 복호화된 신호들을 출력한다.
The interleaving method and the bit mapping method in the transmitter 1014 have been described. Hereinafter, the deinterleaving and bit demapping scheme used in the receiver 1016 will be described. Since the receiver 1016 is configured to correspond to the transmitter 1014, it will be apparent to those skilled in the art and will be described briefly. That is, the Demapping Cell to
송신기(500)에서의 인터리빙 방식과 비트 매핑 방식에 대해 설명하였다. 이하에서 수신기(550)에서 사용되는 디인터리빙 및 비트 디매핑 방식에 대해서 설명한다. 수신기(550)는 송신기(500)에 대응하여 구성됨은 당업자에 자명하므로 간략히 설명한다. 즉, 수신기(550)의 복조기(557)는 수신된 신호를 고차 복조하여 변조 신호 구성 비트를 출력하고, 신호 성좌 비트 디매핑기(555)는 출력된 변조 신호 구성 비트를 비트 디매핑하여 디매핑 신호를 출력한다. 이때 사용되는 디매핑 방법은 송신기(500)의 비트 매핑 방식에 상응한다. 또한 비트 디매핑기(555)는 송신기(500)의 비트 매핑기(515)에 대응하므로 다중화부(도면에 도시되지 않음)로 구성된다. The interleaving method and the bit mapping method in the
비트 디매핑되어 출력된 신호는 디인터리버(553)로 입력된다. 이때 디인터리버의 크기는 상기 상술한 송신기의 인터리버의 크기와 동일하다. 디인터리버에 상기 비트 디매핑된 신호를 행으로 차례로 입력하고, 이를 열의 순서로 순방향(row 1부터 출력함)으로 출력하면 디인터리빙된 LDPC 부호어 비트들이 출력된다. 출력된 디인터리빙된 LDPC 부호어들은 복호기(551)로 입력되어 복호되어 출력된다.The signal debit-mapped and output is input to the
Claims (1)
정보 데이터 비트들이 입력되면, 상기 정보 데이터 비트들을 부호화하여 LDPC 부호어를 생성하는 LDPC 부호화 과정과,
상기 LDPC 부호어를 인터리빙하는 과정과,
상기 인터리빙된 LDPC 부호어를 신호 성좌 비트 매핑(Mapping)하여 매핑 신호를 출력하는 신호 성좌 비트 매핑 과정과,
상기 매핑 신호를 고차 변조하여 변조 신호를 출력하는 변조 과정과,
상기 변조 신호를 RF 처리하여 송신 안테나를 통해 전송하는 RF 처리 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
In a data transmission method of a communication system using a low density parity check (LDPC) matrix,
An LDPC encoding process for generating an LDPC codeword by encoding the information data bits when the information data bits are input;
Interleaving the LDPC codeword;
A signal constellation bit mapping process of outputting a mapping signal by mapping the interleaved LDPC codewords to signal constellation bit mapping;
A modulation process of outputting a modulated signal by modulating the mapping signal higher order;
And RF processing the RF through the transmitting antenna by RF processing the modulated signal.
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