KR20120048363A - 로그우도비율을 이용한 복호화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로그우도비율을 이용한 복호화 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 방법은, 인터넷 프로토콜 패킷이 LDPC(Low-Density Parity-Check) 부호화된 신호를 수신하는 단계와, 수신된 LDPC 부호화된 신호를 LDPC 복호화하고, 복호결과 출력되는 로그우도비율의 값에 따라, 인터넷 프로토콜 패킷 내의 심볼 단위로 삭제여부를 판단하는 단계 및 심볼 단위로 삭제된 인터넷 프로토콜 패킷을 메모리에 저장하고, 오류정정 복호화를 수행하는 단계를 포함한다.

Description

로그우도비율을 이용한 복호화 방법{Upper Layer Decoding Method based on LLR(Log-Likelyhood Ratio}

본 발명은 복호화 방법에 관한 것으로, 특히 이동체에 대한 위성방송 및 인터넷 서비스를 지속적으로 제공하기 위한 기존의 DVB-S2 표준화에 DVB-H 와 DVB-T를 결합한 DVB-SSP에 적용가능한 복호화 방법에 관한 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 배경기술에 대해 설명한다.

도 1은 일반적인 DVB-SSP 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 상위 계층(110)과 물리 계층(130)의 두 단계로 부호화 및 복호화하는 방식을 적용하고 있으며, 물리 계층 복호기(130)에서 정정하지 못한 오류를 상위 계층 복호기(110)에서 정정함으로써 오류 정정 능력이 뛰어남을 알 수 있다. 이동중인 물체에 대해 인터넷 프로토콜 데이터를 전송하기 위한 DVB-SSP 시스템에서 적용되고 있는 부호화 방식은 물리 계층-순방향 오류 정정 부호로는 e-RS 부호와 가상 인터리버(120)를 결합한 DVB-H 의 오류 정정 기술 구조이며, 물리 계층-순방향 오류 정정 부호로는 부호어 길이가 16200인 LDPC(130)를 적용하고 있다. 전송하기 위한 물리 계층에서는 두 단계의 인터리버인 블록인터리버(140) 와 시간 인터리버(150)를 적용시키며, 이를 최종적으로 4상 위상변조방식(quadrature phase shift keying, QPSK)(160)을 적용하여 전송한다.

도 2는 오류 정정 기술 메모리 구조를 나타낸다. 오류 정정 기술 메모리는 DVB-H의 입력인 인터넷 프로토콜 데이터가 입력되는데 프레임(frame)을 구성하는 하나의 심볼(symbol)은 8 비트로 구성되며, 열(column)의 길이는 255 심볼로 고정되어 있고, 행(row)의 길이는 최고 1024 심볼까지 유동적으로 설정 가능하며 설정 가능한 행의 길이는 256, 512, 768, 1024 심볼이다. 따라서 총 프레임의 크기는 최대 약 2M 비트를 가질 수 있다. 191개의 심볼로 이루어진 프레임 왼쪽의 부분은 정보 비트 부분이고, 64개의 심볼로 이루어진 프레임 오른쪽 부분은 e-RS 부호화 과정으로 생겨난 패리티 부분이다.

도 3은 기존의 DVB-SSP 부호화 및 복호화 과정을 블록도로 나타낸 것이다. 기존의 방식 경우, 상위 계층-순방향 오류 정정 부호인 e-RS 부호화와 함께 순환 중복 검사 비트를 헤더(header)에 포함한 뒤(310) 가상 인터리버를 거친 후에, 물리 계층-순방향 오류 정정 부호인 LDPC 부호화되어(320) 각 인터리버를 거친 후 채널(channel)을 통과하여 전송된다. 수신단에서 각 디-인터리버(de-interleaver)를 통과한 후 물리 계층-순방향 오류 정정 부호인 LDPC 복호기에서 경판정된 복호 비트가 오류 정정 기술 메모리에 각 인터넷 프로토콜 패킷별로 저장이 되고 각 인터넷 프로토콜 패킷에서 순환 중복 검사를 사용하여 오류가 존재 한다고 판단되면 해당 패킷 전체를 삭제하게 된다. 그리고 모든 인터넷 프로토콜 패킷의 삭제 여부가 결정되면 상위 계층-순방향 오류 정정 부호의 e-RS 복호화를 하게 된다.

도 4는 이러한 순환 중복 검사 방식을 기반으로 하여 오류 정정 기술에서 오류가 발생했다고 판단되어 해당 인터넷 프로토콜 패킷을 삭제한 것을 나타낸 블록도로서 음영 표기 된 부분은 삭제된 인터넷 프로토콜 패킷을 나타낸다. 이것은 물리 계층-순방향 오류 정정 부호에서 복호화된 데이터에서, 각 인터넷 프로토콜 패킷 단위로 순환 중복 검사를 사용하여 해당 인터넷 프로토콜 패킷에서 오직 1 비트의 오류가 있다고 하더라도, 비록 나머지 데이터들은 오류가 없다 하더라도, 오류가 존재한다고 판단되어진 해당 인터넷 프로토콜 패킷 모두를 삭제한다. 예를 들어 인터넷 프로토콜 패킷이 512 심볼 일 때, 1 개의 심볼 오류가 발생하면 오류가 아닌 511 심볼을 포함한 인터넷 프로토콜 패킷 전체인 512 심볼을 삭제하게 됨으로 복호시 비효율성을 나타낼 수 있으며 따라서 성능의 저하를 가져오게 된다.

본 발명은 상기 과정에서 나타나는 순환 중복 검사 방식에 따른 비효율적인 인터넷 프로토콜 패킷의 삭제와 그에 따른 성능 저하의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 물리 계층-순방향 오류 정정 부호의 LDPC 복호기에서 출력되는 로그우도비율 값을 이용하여 인터넷 프로토콜 패킷의 전체를 삭제하는 것이 아니라 로그우도비율 값에 따라 오류 확률이 높은 심볼만을 선택적으로 삭제하는 로그우도비율 방식을 적용하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 복호화 방법은, 인터넷 프로토콜 패킷이 LDPC(Low-Density Parity-Check) 부호화된 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 LDPC 부호화된 신호를 LDPC 복호화하고, 상기 복호결과 출력되는 로그우도비율의 값에 따라, 상기 인터넷 프로토콜 패킷 내의 심볼 단위로 삭제여부를 판단하는 단계 및 상기 심볼 단위로 삭제된 인터넷 프로토콜 패킷을 메모리에 저장하고, 오류정정 부호화를 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 기존의 순환 중복 검사 방식에 있어서 오류가 존재한다고 판단되어지는 해당 인터넷 프로토콜 패킷 전체를 삭제하던 문제점을 해결함으로써, 뛰어난 성능을 가진 복호화를 수행할 수 있다.

도 1은 일반적인 DVB-SSP 블록도이다.
도 2는 오류 정정 기술 메모리 구조이다.
도 3은 기존의 DVB-SSP 부호화 및 복호화 과정이다.
도 4는 순환 중복 검사 방식 기반의 오류 정정 기술 메모리를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복호화 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 LDPC 복호화 후 로그우도비율 값의 분포도이다.
도 7은 δ 값에 따른 성능을 분석한 결과이다.
도 8은 δ 값이 4인 경우의 삭제된 로그우도비율 값의 분포도이다.
도 9은 순환 중복 검사 방식 기반의 성능과 본 발명의 실시예에 따른 복호화방법의 성능을 비교한 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 복호화 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복호화 방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 6은 LDPC 복호화 후 로그우도비율 값의 분포도이고, 도 7은 δ 값에 따른 성능을 분석한 결과이고, 도 8은 δ 값이 4인 경우의 삭제된 로그우도비율 값의 분포도이고, 도 9은 순환 중복 검사 방식 기반의 성능과 본 발명의 실시예에 따른 복호화방법의 성능을 비교한 그래프이다.

본 발명의 실시예에 따른 복호화 방법은, 기존의 순환 중복 검사를 수행하지 않고, 로그우도비율의 값에 따라 인터넷 프로토콜 패킷 내의 심볼 단위로 삭제 여부를 결정한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복호화 방법이 적용되면, 로그우도비율 기반의 오류 정정 기술 메모리(510)에는, 오류라 판단되어지는 심볼만 삭제되어 인터넷 프로토콜 패킷이 저장된다. 도 5에서 음영처리된 것이 삭제된 심볼을 나타낸다. 한 블록도이다. 따라서 본 실시예에 따르면, 송신기는 기존의 송신단 구조(도 3참조)에서 순환 중복 검사를 위한 CRC 삽입 유닛(310)을 제외한 구조를 사용하고, 수신기는 기존의 수신단의 구조(도 3참조)에서 순환 중복 검사 유닛(340)대신에 로그우도비율의 값에 따른 인터넷 프로토콜 패킷 내의 심볼 단위의 삭제를 적용한다.

물리 계층-순방향 오류 정정 부호의 LDPC 복호기에서의 출력인 로그우도비율 값(LLR)은 다음과 같이 구해진다.

은 0과 1의 사후확률,

은 0과 1의 채널 전송확률,

은 0과 1의 패리티 노드의 확률, Lf_n은 채널 전송 확률의 로그우도비율, Lr_{m ,n}은 패리티 노드 확률의 로그우도비율을 나타낸다. 결국 최종적으로 출력되는 로그우도비율 값(LLR)은 각각의 0과 1의 확률 값에 로그를 취한 비율에 의해 나타내어진다. 여기서 로그우도비율 값의 절대치가 작다는 의미는 0의 확률과 1의 확률이 비슷하단 뜻이며 또한 오류 확률이 높다는 뜻이다. 반대로 로그우도비율 값의 절대치가 크다는 의미는 0의 확률과 1의 확률이 차이가 많이 난다는 뜻이며 오류 확률이 낮다는 뜻이 된다. 이러한 점에서 물리 계층-순방향 오류 정정 부호의 LDPC 복호기에서 출력되는 로그우도비율 값의 삭제 여부를 판단하는 기준인 로그우도비율 임계치(threshold) δ는 다음과 같이 적용된다.

, not erased

, erased

r_s는 로그우도비율 값의 절대치이다. 여기서 δ값은 매우 중요한 역할을 한다. 만약 δ값이 너무 크게 되면 각 인터넷 프로토콜 패킷에서 삭제되는 심볼의 개수가 e-RS의 정정능력을 초과하게 되고 오류가 아닌 심볼을 삭제 할 수 있게 된다. 반대로 δ 값이 너무 작으면 e-RS 에서 오류정정에 실패하게 된다. 따라서 δ 값의 결정이 시스템의 성능에 매우 영향을 주는 것을 알 수 있다.

도 6은 LDPC 복호 후 로그우도비율 값의 분포도이다. 상위 계층-순방향 오류 정정 부호의 e-RS 복호를 위해 오류라 판단되는 심볼의 삭제를 위해서는 도 6의 로그우도비율 분포도에서 적절한 레벨에서의 로그우도비율 값의 범위를 정하는 것이 중요하다.

도 7은 본 발명에서 δ 값에 따른 성능을 분석한 결과를 나타내는 그래프이다. 여러 가지 δ 값에 대한 시뮬레이션 결과, 도 7과 같은 성능을 알 수 있으며 이는 δ 값이 4인 경우가 최적임을 알 수 있다.

도 8은 δ 값이 4인 경우의 삭제된 로그우도비율 값의 분포도이다.

도 9는 순환 부호 방식을 사용하여 시뮬레이션 한 결과와 본 발명에 따른 로그우도비율 방식을 사용한 성능을 비교 분석한 결과이다. 오류 정정 기술 메모리 크기를 열의 길이를 256 심볼, 행의 길이를 1024 심볼로 고정하여 상위 계층-순방향 오류 정정 부호인 e-RS(255,191,64)와 물리 계층-순방향 오류 정정 부호인 DVB-S2 규격의 LDPC(N=16200)를 사용하였다. 시뮬레이션 결과로부터, 순환 중복 검사 방식과 본 발명에 따른 방식을 비교한 결과 본 발명의 로그우도비율 값에 따른 방식을 사용할 경우 성능이 약 0.2 dB 개선됨을 알 수 있다. 이는 기존의 순환 중복 검사 방식에 있어서 오류가 존재한다고 판단되어지는 해당 인터넷 프로토콜 패킷 전체를 삭제하는 것이 오류가 아닌 데이터를 포함한 모든 데이터를 삭제하기 때문에 비효율성을 나타내기 때문이며 그에 따라 성능이 저하되었기 때문이다. 따라서 본 발명에 따른 방법으로 기존의 방법보다 뛰어난 성능을 가진 복호를 할 수 있다

이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (2)

1. 인터넷 프로토콜 패킷이 LDPC(Low-Density Parity-Check) 부호화된 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 LDPC 부호화된 신호를 LDPC 복호화하고, 상기 복호결과 출력되는 로그우도비율의 값에 따라, 상기 인터넷 프로토콜 패킷 내의 심볼 단위로 삭제여부를 판단하는 단계; 및
   상기 심볼 단위로 삭제된 인터넷 프로토콜 패킷을 메모리에 저장하고, 오류정정 복호화를 수행하는 단계
   를 포함하는 로그우도비율을 이용한 복호화 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 판단하는 단계는
   상기 로그우도비율의 값이 임계치 이하인 경우에 해당 심볼을 삭제하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것
   인 로그우도비율을 이용한 복호화 방법.
   
   

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