KR20130044255A - Apparatus and method for channel encoding and decoding in communication system using low-density parity-check codes - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A channel encoding/decoding method and a device thereof in a communication system using a LDPC code are provided to generate a LDPC code having different code word length using information of a given parity check matrix. CONSTITUTION: A demodulator(1230) demodulates a transmitted signal from a transmitter. A punch pattern determiner or estimator(1220) determines location information of a punched parity bit. An LDPC decoder(1240) decodes data using the location information of the punched parity bit. The location information of the punched parity bit determines the number of the punched parity bits and determines the number of punched parity bit groups based on the number of the punched parity bits. The location information of the punched parity bit is determined by an order of a predetermined punched parity bit groups. [Reference numerals] (1210) Control unit; (1220) Reduced/punched pattern determiner or estimator; (1230) Demodulator; (1240) LDPC decoder

Description

저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 통신 시스템에서 채널 부호/복호 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CHANNEL ENCODING AND DECODING IN COMMUNICATION SYSTEM USING LOW-DENSITY PARITY-CHECK CODES}{APPARATUS AND METHOD FOR CHANNEL ENCODING AND DECODING IN COMMUNICATION SYSTEM USING LOW-DENSITY PARITY-CHECK CODES}

본 발명은 저밀도 패리티 검사(low-density parity-check, 이하 LDPC) 부호를 사용하는 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 특정한 형태의 LDPC 부호를 생성하는 채널 부호화/복호화(channel encoding/decoding) 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a communication system using a low-density parity-check (LDPC) code, and more particularly, to a channel encoding / decoding method and apparatus for generating a specific type of LDPC code. It is about.

무선 통신 시스템에서는 채널의 여러 가지 잡음(noise)과 페이딩(fading) 현상 및 심볼간 간섭(inter-symbol interference, ISI)에 의해 링크(link)의 성능이 현저히 저하된다. 따라서, 차세대 이동 통신, 디지털 방송 및 휴대 인터넷과 같이 높은 데이터 처리량과 신뢰도를 요구하는 고속 디지털 통신 시스템들을 구현하기 위해서 잡음과 페이딩 및 ISI에 대한 극복 기술을 개발하는 것이 필수적이다. 최근에는 정보의 왜곡을 효율적으로 복원하여 통신의 신뢰도를 높이기 위한 방법으로서 오류정정부호(error-correcting code)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. In a wireless communication system, the performance of a link is significantly degraded due to various noises, fading and inter-symbol interference (ISI) of a channel. Therefore, it is essential to develop overcoming techniques for noise, fading and ISI in order to realize high-speed digital communication systems requiring high data throughput and reliability, such as next generation mobile communication, digital broadcasting, and portable Internet. In recent years, error-correcting codes have been actively studied as methods for efficiently restoring information distortion and improving communication reliability.

상기 LDPC 부호는 통상적으로 그래프 표현법을 이용하여 나타내며, 그래프 이론 및 대수학, 확률론에 기반한 방법들을 통해 많은 특성을 분석할 수 있다. 일반적으로 채널 부호의 그래프 모델은 부호의 묘사(descriptions)에 유용할 뿐만 아니라, 부호화된 비트에 대한 정보를 그래프 내의 정점(vertex)에 대응시키고 각 비트들의 관계를 그래프 내에서 선분(edges)으로 대응시키면, 각 정점들이 각 선분들을 통해서 정해진 메시지(messages)를 주고받는 통신 네트워크로 간주할 수 있기 때문에 자연스런 복호 알고리즘을 이끌어 낼 수 있다. 예를 들면, 그래프의 일종으로 볼 수 있는 트렐리스(trellis)에서 유도된 복호 알고리즘에는 잘 알려진 비터비(Viterbi) 알고리즘과 BCJR(Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv) 알고리즘이 있다.The LDPC codes are typically represented using graphical representations, and many features can be analyzed through graph theory, algebra, and probability-based methods. Generally, a graph model of a channel code is useful not only for describing codes but also to correspond information of encoded bits to a vertex in a graph and to correspond each bit relation to edges in a graph , It is possible to derive a natural decryption algorithm because each vertex can be regarded as a communication network for exchanging messages determined by each line. For example, the decoding algorithm derived from trellis, which is a kind of graph, includes the well-known Viterbi algorithm and BCJR (Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv) algorithm.

상기 LDPC 부호는 일반적으로 패리티 검사 행렬(parity-check matrix)로 정의되며 Tanner 그래프로 통칭되는 이분(bipartite) 그래프를 이용하여 표현될 수 있다. 상기 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. 상기 변수 노드는 부호화된 비트와 일대일 대응된다. The LDPC code is generally defined as a parity-check matrix and can be expressed using a bipartite graph collectively referred to as a Tanner graph. The bipartite graph indicates that the vertices constituting the graph are divided into two different types. In the case of the LDPC code, a binary graph composed of a variable node and a vertex called a check node Is expressed. The variable node corresponds one-to-one to the encoded bit.

도 1은 4 개의 행(row)과 8 개의 열(column)로 이루어진 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H1의 예를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 열이 8개 있기 때문에 길이가 8인 부호어(codeword)를 생성하는 LDPC 부호를 의미하며, 각 열은 부호화된 8 비트와 대응된다.
Figure 1 shows an example of the parity check matrix H 1 of the LDPC code consisting of four rows and eight columns. Referring to FIG. 1, since there are 8 columns, it means an LDPC code that generates a codeword having a length of 8, and each column corresponds to an encoded 8 bit.

도 2는 도 1의 H1에 대응하는 Tanner 그래프를 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a Tanner graph corresponding to H 1 of FIG. 1.

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 H1의 i번째 열과 j번째 행은 각각 변수 노드 xi와 j 번째 검사 노드에 대응된다. 또한, 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H1의 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.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 1 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 1 of the LDPC code intersect, refers to the variable node x i on the Tanner graph as shown in FIG. An edge exists between and the j th 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, in FIG. 2, 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, and the order of x 8 (216) is 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2, respectively, in order, and the order of test nodes 218, 220, 222, and 224, respectively, in order. 6, 5, 5, 5. In addition, the number of non-zero elements in each column of the parity check matrix H 1 of FIG. 1 corresponding to the variable nodes of FIG. 2 is equal to the above-described orders 4, 3, 3, 3, 2, 2, and 2. , The same as 2, and the number of nonzero elements in each row of the parity check matrix H 1 of FIG. 1 corresponding to the check nodes of FIG. 2 is the above-described orders 6, 5, 5, 5 In order.

LDPC 부호의 노드에 대한 차수 분포(degree distribution)를 표현하기 위하여 차수가 i인 변수 노드의 개수와 변수 노드 총 개수와의 비율을 fi라 하고, 차수가 j인 검사 노드의 개수와 검사 노드 총 개수와의 비율을 gj라 하자. 예를 들어 상기 도 1과 도 2에 해당하는 LDPC 부호의 경우에는 f2=4/8, f3=3/8, f4=1/8, i≠2, 3, 4 에 대해서 fi=0 이며, g5=3/4, g6=1/4이고, j≠5,6 에 대해서 gj=0 이다. LDPC 부호의 길이를 N, 즉 열의 개수를 N이라 하고, 행의 개수를 N/2이라 할 때, 상기 차수 분포를 가지는 패리티 검사 행렬 전체에서 0이 아닌 원소의 밀도는 하기의 <수학식 1>과 같이 계산된다. In order to express the degree distribution of the nodes of the LDPC code, the ratio of the number of variable nodes with order i to the total number of variable nodes is f i , and the number of check nodes with order j and the total number of check nodes is f i . Let g j be the ratio with the number. For example, for the LDPC code to the Figure correspond to the 1 and 2 is f 2 = 4/8, f 3 = 3/8, f 4 = 1/8, i ≠ 2, 3, about 4 f i = 0, g 5 = 3/4, g 6 = 1/4, and g j = 0 for j ≠ 5,6. When the length of the LDPC code is N, that is, the number of columns is N, and the number of rows is N / 2, the density of nonzero elements in the parity check matrix having the above degree distribution is expressed by Equation 1 below. Is calculated as

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 <수학식 1>에서 N이 증가하게 되면 패리티 검사 행렬 내에서 1의 밀도는 계속해서 감소하게 된다. 일반적으로 LDPC 부호는 부호 길이 N에 대하여 0이 아닌 원소의 밀도가 반비례하므로, N이 큰 경우에는 0이 아닌 원소는 매우 낮은 밀도를 가지게 된다. LDPC 부호의 명칭에서 저밀도(low-density)란 말은 이와 같은 이유로 유래되었다.When N increases in Equation 1, the density of 1 in the parity check matrix continues to decrease. In general, since the density of non-zero elements is inversely proportional to the code length N, the non-zero elements have a very low density. The term low-density in the name of the LDPC code is derived for this reason.

상기 도 3은 유럽 디지털 방송 표준(standard)의 하나인 DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satelliete transmission 2nd generation)에서 표준 기술로 채택된 LDPC 부호를 개략적으로 도시하였다. FIG. 3 schematically illustrates an LDPC code adopted as a standard technology in Digital Video Broadcasting-Satelliete transmission 2nd generation (DVB-S2), which is one of the European digital broadcasting standards.

도 3을 참조하면,

Figure pat00002
은 LDPC 부호어 길이고,
Figure pat00003
은 정보어의 길이이고,
Figure pat00004
은 패리티 길이를 의미한다. 그리고,
Figure pat00005
이 성립하도록 정수
Figure pat00006
Figure pat00007
를 결정한다. 이때,
Figure pat00008
도 정수가 되도록 한다. 편의상 도 3의 패리티 검사 행렬을 제 1 패리티 검사 행렬 H1이라 한다. Referring to Figure 3,
Figure pat00002
Is the LDPC codeword length,
Figure pat00003
Is the length of the information word,
Figure pat00004
Means parity length. And,
Figure pat00005
To establish this constant
Figure pat00006
and
Figure pat00007
. At this time,
Figure pat00008
Is also an integer. For convenience, the parity check matrix of FIG. 3 is referred to as a first parity check matrix H 1 .

도 3을 참조하면 패리티 검사 행렬에서 패리티 부분에 해당하는 부분, 즉,

Figure pat00009
번째 열(column)부터
Figure pat00010
번째 열까지의 구조는 이중 대각(dual diagonal) 형태이다. 따라서, 패리티 부분에 해당하는 열의 차수(degree) 분포는 그 값이 '1'인 마지막 열을 제외하고 모두 '2'를 가진다.Referring to FIG. 3, a part corresponding to a parity part in the parity check matrix, that is,
Figure pat00009
From the first column
Figure pat00010
The structure up to the second column is a dual diagonal form. Therefore, the degree distribution of the column corresponding to the parity part has '2' except for the last column in which the value is '1'.

패리티 검사 행렬에서 정보어 부분에 해당하는 부분, 즉 0번째 열부터

Figure pat00011
번째 열까지의 구조를 이루는 규칙은 다음과 같다. In the parity check matrix, the portion corresponding to the information word portion, i.e.,
Figure pat00011
The rules for the structure up to the first column are as follows.

<규칙 1> : 패리티 검사 행렬에서 정보어에 해당하는

Figure pat00012
개의 열을
Figure pat00013
개의 열들로 구성된 복수 개의 그룹으로 그룹화(grouping)하여, 총
Figure pat00014
개의 열 그룹(column group)을 생성한다. 각 열 그룹에 속해있는 각각의 열을 구성하는 방법은 하기 규칙 2에 따른다. Rule 1: Corresponding Information Words in the Parity Check Matrix
Figure pat00012
Columns
Figure pat00013
Grouping into multiple groups of columns
Figure pat00014
&Lt; / RTI > column groups. How to configure each column belonging to each column group follows the rule 2.

<규칙 2> : 먼저

Figure pat00015
번째
Figure pat00016
열 그룹의 각 0 번째 열에서의 1의 위치를 결정한다. 여기서, 각
Figure pat00017
번째 열 그룹의 0 번째 열의 차수를
Figure pat00018
라 할 때, 각 1이 있는 행의 위치를
Figure pat00019
이라 가정하면,
Figure pat00020
번째 열 그룹 내의
Figure pat00021
번째 열에서 1이 있는 행의 위치
Figure pat00022
는 하기 <수학식 2>와 같이 정의된다. Rule 2: First
Figure pat00015
th
Figure pat00016
Determine the position of 1 in each 0th column of the row group. Here,
Figure pat00017
Order of the 0th column of the 1st column group
Figure pat00018
Is the position of the row
Figure pat00019
Assuming that
Figure pat00020
Within the first column group
Figure pat00021
The position of the row with 1 in the third column
Figure pat00022
Is defined as in Equation 2 below.

Figure pat00023
Figure pat00023

상기 규칙에 따르면

Figure pat00024
번째
Figure pat00025
열 그룹 내에 속하는 열들의 차수는 모두
Figure pat00026
로 일정함을 알 수 있다. According to the rule above
Figure pat00024
th
Figure pat00025
The order of the columns belonging to the column group is
Figure pat00026
It can be seen that the constant.

구체적인 예로서

Figure pat00027
일때, 3개의 열 그룹의 0 번째 열에 대한 1을 가지는 행의 위치 정보에 대한 3개의 시퀀스는 다음과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 시퀀스는 무게 1 위치 시퀀스(weight-1 position sequence)라고 한다.As a specific example
Figure pat00027
In this case, three sequences of position information of a row having 1 for the 0th column of the 3 column group may be expressed as follows. Here, the sequence is called a weight-1 position sequence.

Figure pat00028
Figure pat00028

상기 각 열 그룹의 0 번째 1이 있는 행의 무게 1 위치 시퀀스는 다음과 같이 각 열 그룹 별로 무게 1이 위치하는 시퀀스만 표기하기도 한다.The weight 1 position sequence of the row with the 0 th 1 of each column group may indicate only the sequence where the weight 1 is positioned for each column group as follows.

0 1 2 0 1 2

0 11 13 0 11 13

0 10 14 0 10 14

즉, 상기

Figure pat00029
번째 열의
Figure pat00030
번째 무게 1 위치 시퀀스는
Figure pat00031
번째 열 그룹에서 1을 가지는 행의 위치 정보를 순차적으로 나타낸 것이다. That is,
Figure pat00029
Of the first column
Figure pat00030
The first weight 1 position sequence
Figure pat00031
Position information of a row having a 1 in the first column group is sequentially displayed.

상기 구체적인 예에 해당하는 정보와 <규칙 1> 및 <규칙 2>를 이용하여 패리티 검사 행렬을 구성하면 도 4와 같은 DVB-S2 LDPC 부호와 동일한 개념의 LDPC 부호를 생성할 수 있다. If the parity check matrix is configured using the information corresponding to the specific example and <Rule 1> and <Rule 2>, an LDPC code having the same concept as the DVB-S2 LDPC code shown in FIG. 4 may be generated.

상기 <규칙 1>과 <규칙 2>를 통해 설계된 DVB-S2 LDPC 부호는 구조적인 형태를 이용하여 효율적인 부호화가 가능함이 알려져 있다. 상기 DVB-S2의 패리티 검사 행렬을 이용하여 LDPC 부호화 과정의 각 단계들을 다음과 같은 예를 들어 설명한다. It is known that the DVB-S2 LDPC code designed through <Rule 1> and <Rule 2> can be efficiently encoded using a structural form. Each step of the LDPC encoding process using the parity check matrix of the DVB-S2 will be described with the following example.

하기에는 구체적인 예로서

Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
를 특징으로 하는 DVB-S2 LDPC 부호를 이용하는 부호화 과정을 설명하였다. 또한 설명의 편의를 위해 길이가
Figure pat00036
인 정보어 비트들을
Figure pat00037
로 나타내고, 길이가
Figure pat00038
인 패리티 비트들을
Figure pat00039
로 나타낸다. As a specific example below
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
The encoding process using the DVB-S2 LDPC code, which has been described above, has been described. Also for convenience of description the length
Figure pat00036
Information bits
Figure pat00037
And the length is
Figure pat00038
Parity bits
Figure pat00039
Respectively.

단계 1: LDPC 부호화기는 패리티 비트들을 다음과 같이 초기화 한다.

Figure pat00040
. Step 1 : The LDPC encoder initializes parity bits as follows.
Figure pat00040
.

단계 2: LDPC 부호화기는 저장되어 있는 패리티 검사 행렬을 나타내는 시퀀스들의 0번째 무게 1 위치 시퀀스로부터 열 그룹 내에서 1이 위치한 행의 정보를 호출(read)한다. Step 2 : The LDPC coder reads the information of the row 1 in the column group from the 0 th weight 1 position sequence of the sequences representing the stored parity check matrix.

0 2084 1613 1548 1286 1460 3196 4297 2481 3369 3451 4620 2622
0 2084 1613 1548 1286 1460 3196 4297 2481 3369 3451 4620 2622

Figure pat00041
Figure pat00041

상기 호출된 정보와 첫 번째 정보어 비트

Figure pat00042
를 이용하여 하기의 <수학식 3>과 같이 특정 패리티 비트
Figure pat00043
들을 업데이트한다. 여기서,
Figure pat00044
는 각각의
Figure pat00045
값을 의미한다. The called information and the first information word bit
Figure pat00042
As shown in Equation (3) below,
Figure pat00043
Lt; / RTI &gt; here,
Figure pat00044
Respectively,
Figure pat00045
Lt; / RTI >

Figure pat00046
Figure pat00046

상기 <수학식 3>에서

Figure pat00047
Figure pat00048
로 표기하기도 하며,
Figure pat00049
는 이진(binary) 덧셈을 의미한다. In Equation (3)
Figure pat00047
The
Figure pat00048
Sometimes referred to as
Figure pat00049
Means binary addition.

단계 3:

Figure pat00050
이후의 다음 359개의 정보어 비트
Figure pat00051
,
Figure pat00052
에 대해서 먼저 하기의 <수학식 4>에 대한 값을 구한다. Step 3 :
Figure pat00050
The following 359 information bits
Figure pat00051
,
Figure pat00052
First, the value for Equation 4 below is obtained.

Figure pat00053
Figure pat00053

상기 <수학식 4>에서

Figure pat00054
는 각각의
Figure pat00055
값을 의미한다. 상기 <수학식 4>는 <수학식 2>와 동일한 개념의 수학식임에 유의한다. In Equation (4)
Figure pat00054
Respectively,
Figure pat00055
Lt; / RTI &gt; It is noted that Equation 4 is a mathematical equation having the same concept as Equation 2.

다음으로 상기 <수학식 4>에서 구한 값을 이용하여 <수학식 3>과 유사한 작업을 수행한다. 즉,

Figure pat00056
에 대해서
Figure pat00057
을 업데이트한다. 예를 들어
Figure pat00058
, 즉,
Figure pat00059
에 대해서 하기의 <수학식 5>와 같이
Figure pat00060
들을 업데이트한다. Next, a similar operation to <Equation 3> is performed using the value obtained in Equation 4. In other words,
Figure pat00056
about
Figure pat00057
Update E.g
Figure pat00058
, In other words,
Figure pat00059
As shown below in Equation (5)
Figure pat00060
Lt; / RTI &gt;

Figure pat00061
Figure pat00061

상기 <수학식 5>의 경우에는

Figure pat00062
임에 유의한다. 위와 같은 과정을
Figure pat00063
에 대해서 마찬가지로 진행한다. In the case of Equation 5
Figure pat00062
. Same process as above
Figure pat00063
Proceed similarly for.

단계 4: 상기 단계 2와 마찬가지로 361번째 정보어 비트

Figure pat00064
에 대해서 첫 번째 무게 1 위치 시퀀스인
Figure pat00065
의 정보를 호출하고, 특정
Figure pat00066
을 업데이트한다. 여기서,
Figure pat00067
을 의미한다.
Figure pat00069
이후의 다음 359개의 정보어 비트
Figure pat00070
에 대해서 <수학식 4>를 유사하게 적용하여
Figure pat00071
를 업데이트한다. Step 4 : 361th information word bit as in Step 2 above
Figure pat00064
For the first weight 1 position sequence
Figure pat00065
Call information, and specific
Figure pat00066
Update here,
Figure pat00067
The .
Figure pat00069
The following 359 information bits
Figure pat00070
Equation 4 is similarly applied to
Figure pat00071
Lt; / RTI &gt;

단계 5: 모든 각각의 360개의 정보어 비트 그룹에 대해서 상기 단계 2, 3, 4의 과정을 반복한다. Step 5 : Repeat the steps 2, 3 and 4 for all 360 groups of information word bits.

단계 6: 최종적으로 <수학식 6>을 통해서 패리티 비트를 결정한다. Step 6: Finally, the parity bit is determined through Equation 6.

Figure pat00072
Figure pat00072

상기 <수학식 6>의

Figure pat00073
들이 LDPC 부호화가 완료된 패리티 비트들이다. In Equation (6)
Figure pat00073
These are parity bits for which LDPC encoding is completed.

이상에서 설명한 바와 같이 DVB-S2에서는 단계 1부터 단계 6까지의 과정을 거쳐 LDPC 부호화를 진행한다.As described above, in DVB-S2, LDPC encoding is performed through the steps 1 to 6.

LDPC 부호를 실제 통신 시스템에 적용하기 위해서는 상기 통신 시스템에서 요구되는 데이터 전송량(data rate)에 적합하도록 설계되어야 한다. 특히 복합 재전송(Hybrid Automatic Retransmission Request, HARQ) 방식과 적응형 변조 및 부호화(Adaptive Modulation and Coding, AMC) 방식 등을 적용하는 적응형 통신 시스템뿐만 아니라 다양한 방송 서비스를 지원하는 통신 시스템에서는 시스템의 요구에 따라 다양한 데이터 전송량을 지원하기 위해 다양한 부호어 길이를 가지는 LDPC 부호가 필요하다. In order to apply the LDPC code to the actual communication system, it must be designed to meet the data rate required in the communication system. Especially, the communication system supporting various broadcasting services as well as the adaptive communication system applying the Hybrid Automatic Retransmission Request (HARQ) method and the Adaptive Modulation and Coding (AMC) method can meet the requirements of the system. Accordingly, LDPC codes having various codeword lengths are required to support various data transmission amounts.

그런데, 상술한 바와 같이 DVB-S2 시스템에서 사용되는 LDPC 부호의 경우에는 제한적인 사용으로 인해 부호어 길이가 2 종류 밖에 없을 뿐만 아니라 각각 독립적인 패리티 검사 행렬을 필요로 한다. 이러한 이유로 시스템의 확장성 및 유연성을 증가시키기 위해서 다양한 부호어 길이를 지원하는 방법이 필요하다. 특히 DVB-S2 시스템에서는 시그널링(signaling) 정보의 전송을 위하여 수백에서 수천 비트의 데이터 전송이 필요한데 DVB-S2 LDPC 부호의 길이는 16200과 64800 두 개 밖에 없기 때문에 다양한 부호어 길이에 대한 지원이 필수적이다.However, as described above, the LDPC code used in the DVB-S2 system has only two types of codeword lengths due to its limited use, and requires an independent parity check matrix. For this reason, there is a need for a method that supports various codeword lengths to increase the scalability and flexibility of the system. In particular, in the DVB-S2 system, data transmission of hundreds to thousands of bits is required to transmit signaling information. Since only two DVB-S2 LDPC codes are 16200 and 64800, support for various codeword lengths is essential. .

또한, LDPC 부호의 각각의 부호어 길이에 대해 독립적인 패리티 검사 행렬을 저장하는 것은 메모리 효율성을 떨어뜨리기 때문에 새로운 패리티 검사 행렬을 설계하지 않고, 기존에 주어져 있는 패리티 검사 행렬로부터 다양한 부호어 길이를 효율적으로 지원하는 방안이 요망된다.In addition, storing an independent parity check matrix for each codeword length of an LDPC code reduces memory efficiency. Therefore, it is not necessary to design a new parity check matrix, and to efficiently convert various codeword lengths from a given parity check matrix. Support is needed.

상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 주어진 LDPC 부호로부터 천공(puncturing) 또는 단축(shortening)을 이용하여 다른 부호어 길이를 가지는 LDPC 부호를 생성하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 통신 시스템에서 채널 부호/복호 방법을 제공한다.The present invention for solving the problems of the prior art as described above is a communication using a low-density parity check code for generating LDPC code having a different codeword length by using puncturing or shortening from a given LDPC code The system provides a channel coding / decoding method.

또한 본 발명은 DVB-S2 구조를 고려하여 최적의 성능을 보장하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 통신 시스템에서 채널 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공한다. In addition, the present invention provides a channel encoding / decoding method and apparatus in a communication system using a low density parity check code that ensures optimal performance in consideration of the DVB-S2 structure.

본 발명의 실시 예에 따른 채널 복호화 방법은, 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 부호화 방법에 있어서, 천공할 패리티 비트의 개수를 결정하는 과정; 상기 천공할 패리티 비트의 개수를 근거로 하여 천공할 패리티 비트 그룹의 수를 결정하는 과정; 및 상기 결정된 천공할 패리티 비트 그룹의 수 및 미리 결정된 천공할 패리티 비트 그룹의 순서를 근거로 하여 패리티 비트를 천공하는 과정을 포함하고, 상기 패리티 비트 그룹은 하나의 패리티 비트 그룹내의 복수의 패리티 비트들이 일정한 간격을 가지도록 구성된다.In accordance with another aspect of the present invention, a channel decoding method includes: determining a number of parity bits to be punctured in a channel encoding method in a system using a low density parity check code; Determining the number of parity bit groups to be punctured based on the number of parity bits to be punctured; And puncturing the parity bits based on the determined number of parity bit groups to be punctured and a predetermined order of the parity bit groups to be punctured, wherein the parity bit group includes a plurality of parity bits in one parity bit group. It is configured to have a constant interval.

본 발명의 실시 예에 따른 채널 복호화 장치는, 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 부호화 장치에 있어서, 천공할 패리티 비트의 개수를 결정하고, 상기 천공할 패리티 비트의 개수를 근거로 하여 천공할 패리티 비트 그룹의 수를 결정하고, 상기 결정된 천공할 패리티 비트 그룹의 수 및 미리 결정된 천공할 패리티 비트 그룹의 순서를 근거로 하여 패리티 비트를 천공하는 천공 패턴 적용부를 포함하고, 상기 패리티 비트 그룹은 하나의 패리티 비트 그룹내의 복수의 패리티 비트들이 일정한 간격을 가지도록 구성된다.According to an embodiment of the present invention, in a channel encoding apparatus in a system using a low density parity check code, the channel decoding apparatus determines the number of parity bits to be punctured and performs puncturing based on the number of parity bits to be punctured. Determining a number of parity bit groups and puncturing a parity bit on the basis of the determined number of parity bit groups to be punctured and a predetermined order of parity bit groups to be punctured, wherein the parity bit group is one; The plurality of parity bits in the parity bit group of are configured to have a constant interval.

본 발명은 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 주어진 패리티 검사 행렬의 정보를 이용해서 부호어 길이가 다른 별도의 LDPC 부호를 생성할 수 있다. The present invention can generate a separate LDPC code having a different codeword length by using information of a given parity check matrix in a communication system using an LDPC code.

또한 본 발명은 천공을 적용하여 DVB-S2 LDPC 부호의 성능을 최적화한다. The present invention also applies perforation to optimize the performance of the DVB-S2 LDPC code.

도 1은 길이가 8인 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬의 예를 도시한 도면,
도 2는 길이가 8인 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬의 예의 Tanner 그래프를 도시한 도면,
도 3은 DVB-S2 LDPC 부호의 대략적인 구조도,
도 4는 DVB-S2 형태의 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬의 예,
도 5는 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템의 송수신기 블록 구성도,
도 6은 상기 도 4의 LDPC 부호에 불규칙한 천공을 적용한 첫 번째 예를 도시한 도면,
도 7은 상기 도 4의 LDPC 부호에 규칙적인 천공을 적용한 두 번째 예를 도시한 도면,
도 8은 상기 도 4의 LDPC 부호에 규칙적인 천공을 적용한 세 번째 예를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 저장되어 있는 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬로부터 다른 부호어 길이를 가지는 LDPC 부호를 생성하기 위한 흐름도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 천공 패턴을 적용할 경우 수신 장치에서 LDPC 복호 방법을 도시한 흐름도,
도 11은 본 발명에서 제안한 천공과 단축을 적용한 LDPC 부호를 사용하는 송신 장치 블록 구성도,
도 12는 본 발명에서 제안한 천공과 단축을 적용한 LDPC 부호를 사용하는 수신 장치 블록 구성도.
1 is a diagram showing an example of a parity check matrix of an LDPC code having a length of 8;
2 is a Tanner graph of an example of a parity check matrix of an LDPC code having a length of 8;
3 is a schematic structural diagram of a DVB-S2 LDPC code;
4 is an example of a parity check matrix of an LDPC code of DVB-S2 type;
5 is a block diagram of a transceiver of a communication system using an LDPC code;
FIG. 6 is a diagram illustrating a first example of applying irregular puncturing to the LDPC code of FIG. 4; FIG.
FIG. 7 illustrates a second example in which regular puncturing is applied to the LDPC code of FIG. 4;
FIG. 8 is a diagram illustrating a third example in which regular puncturing is applied to the LDPC code of FIG. 4. FIG.
9 is a flowchart for generating an LDPC code having a different codeword length from a parity check matrix of an stored LDPC code according to an embodiment of the present invention;
10 is a flowchart illustrating an LDPC decoding method in a receiving apparatus when a puncturing pattern is applied according to an embodiment of the present invention;
11 is a block diagram of a transmitter using an LDPC code to which puncturing and shortening proposed in the present invention are applied.
12 is a block diagram of a receiver using an LDPC code to which puncturing and shortening proposed in the present invention are applied.

본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. Preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.

본 발명의 실시 예는 특정 형태의 구조적인 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬을 이용하여 다양한 부호어 길이를 가지는 LDPC 부호를 지원하는 방법 및 장치를 제안한다. 또한, 본 발명의 실시 예는 특정 형태의 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 다양한 부호어 길이를 지원하는 장치 및 그 제어 방법을 제안한다. 특히 본 발명의 실시 예는 주어진 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬을 이용하여 그보다 작은 LDPC 부호를 생성하는 방법 및 장치를 제안한다. An embodiment of the present invention proposes a method and apparatus for supporting an LDPC code having various codeword lengths by using a parity check matrix of a structured LDPC code of a specific type. In addition, an embodiment of the present invention proposes an apparatus and a control method supporting various codeword lengths in a communication system using a specific type of LDPC code. In particular, an embodiment of the present invention proposes a method and apparatus for generating a smaller LDPC code using a parity check matrix of a given LDPC code.

도 5는 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템의 송수신기 블록 구성도이다.5 is a block diagram of a transceiver of a communication system using an LDPC code.

도 5를 참조하면, 메시지

Figure pat00074
는 수신기(530)로 전송되기 전에 송신기(510)의 LDPC 부호화기(encoder)(511)로 입력된다. 그러면 상기 LDPC 부호화기(encoder)(511)는 입력된 메시지
Figure pat00075
를 부호화하여 출력한 부호화 신호를 변조기(Modulator)(513)로 전송한다. 상기 변조기(513)는 상기 부호화된 신호를 변조한 후 무선 채널(520)을 통해 수신기(530)로 전송한다. 그러면, 수신기(530)의 복조기(Demodulator)(531)는 수신된 신호 r을 복조한 후, 복조된 신호 x를 LDPC 복호기(Decoder)(533)로 출력한다. 상기 LDPC 복호기(533)는 무선 채널(520)을 통해 받은 데이터를 통해 메시지의 추정치(estimatation value)
Figure pat00076
를 추정해낸다. 5, the message
Figure pat00074
Is input to the LDPC encoder 511 of the transmitter 510 before being transmitted to the receiver 530. The LDPC encoder 511 then inputs an input message.
Figure pat00075
Transmits the encoded signal output by encoding the to the modulator (513). The modulator 513 modulates the encoded signal and transmits the modulated signal to the receiver 530 through the wireless channel 520. The demodulator 531 of the receiver 530 demodulates the received signal r and then outputs the demodulated signal x to the LDPC decoder 533. The LDPC decoder 533 may estimate a message through data received through the wireless channel 520.
Figure pat00076
.

상기 LDPC 부호화기(511)는 미리 설정되어 있는 방식으로 통신 시스템에서 요구하는 부호어 길이에 맞게 패리티 검사 행렬을 생성한다. 특히, 본 발명의 실시 예에서 LDPC 부호화기(511)는 LDPC 부호를 이용하여 별도의 추가적인 저장 정보의 필요가 없으면서 다양한 부호어 길이를 지원할 수 있다. The LDPC encoder 511 generates a parity check matrix according to a codeword length required by the communication system in a preset manner. In particular, in the embodiment of the present invention, the LDPC encoder 511 may support various codeword lengths without the need for additional additional storage information by using the LDPC code.

본 발명의 실시 예에서 다양한 부호어 길이를 지원하는 방법은 천공법(puncturing) 또는 단축법(shortening)이라는 방법을 사용한다. 상기 천공법이라 함은, 주어진 특정 패리티 검사 행렬로부터 LDPC 부호화를 수행하여 LDPC 부호어를 생성한 다음에 상기 LDPC 부호어의 특정 부분을 실질적으로 전송하지 않는 방법을 의미한다. 따라서, 수신단에서는 전송되지 않은 부분은 소실(erasure)로 판단하게 된다. In the embodiment of the present invention, a method of supporting various codeword lengths uses a method called puncturing or shortening. The puncturing method refers to a method of generating LDPC codewords by performing LDPC encoding from a given specific parity check matrix and then substantially not transmitting a specific part of the LDPC codeword. Therefore, at the receiving end, the untransmitted portion is determined to be an erasure.

천공법에 대한 이해를 돕기 위해 도 3과 도 4의 DVB-S2 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬을 이용하여 자세히 설명한다. In order to understand the puncturing method, the parity check matrix of the DVB-S2 LDPC code of FIGS. 3 and 4 will be described in detail.

상기 도 3의 DVB-S2 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬은 전체 길이가

Figure pat00077
이고, 앞부분은 길이가
Figure pat00078
인 정보어 비트들
Figure pat00079
이 대응되고, 뒷부분은 길이가
Figure pat00080
인 패리티 비트들
Figure pat00081
이 대응된다. The parity check matrix of the DVB-S2 LDPC code of FIG.
Figure pat00077
The front part is
Figure pat00078
Information word bits
Figure pat00079
This corresponds, and the back part has a length
Figure pat00080
In parity bits
Figure pat00081
This corresponds.

상기 천공법은 일반적으로 정보어 비트와 패리티 비트에 모두 적용할 수 있다. 또한 천공법과 단축법은 부호의 부호어 길이를 작게 만든다는 공통점은 있지만, 천공법은 단축법과 달리 특정 비트의 값에 제한을 두는 개념이 아니다. 천공법은 특정 정보어 비트 또는 생성된 패리티 비트 중 특정 부분을 단지 전송하지 않음으로써 수신단에서 소실(erasure)로 처리하는 방법이다. 다시 말하면, 길이가

Figure pat00082
인 이미 생성된 LDPC 부호어 중에서
Figure pat00083
개의 약속된 위치에 있는 비트들을 단지 전송하지 않음으로써 길이가
Figure pat00084
인 LDPC 부호어를 전송하는 것과 동일한 효과를 얻는다. 패리티 검사 행렬에서 천공된 비트들에 해당하는 열들은 복호 과정에서 모두 그대로 사용되므로 단축법과는 차이가 있다. The above puncturing method is generally applicable to both information word bits and parity bits. In addition, although the puncturing and shortening methods have in common that the codeword length of a code is shortened, unlike the shortening method, the puncturing method is not a concept of limiting a value of a specific bit. The puncturing method is a method of treating the receiver with an erasure by not transmitting a specific information word bit or a specific part of the generated parity bit. In other words, the length
Figure pat00082
Of already generated LDPC codewords
Figure pat00083
By not transmitting the bits at the two promised positions,
Figure pat00084
The same effect as transmitting an LDPC codeword is obtained. The columns corresponding to bits punctured in the parity check matrix are used as they are in the decoding process, which is different from the shorthand method.

천공된 비트들에 대한 위치 정보는 시스템을 설정할 때 송신단과 수신단이 동일하게 공유하거나 추정할 수 있으므로 수신단에서는 해당 천공된 비트들은 단지 소실로 처리하여 복호를 수행하게 된다. Since the position information on the punctured bits can be shared or estimated by the transmitter and the receiver in the same time as the system is set, the receiver performs the decoding only by processing the punctured bits.

천공법은 송신단에서 실제로 전송하는 부호어 길이가

Figure pat00085
이고, 정보어의 길이는 변함없이
Figure pat00086
이므로 부호율이
Figure pat00087
이 되어 처음 주어진 부호율
Figure pat00088
보다 항상 크게 된다. The puncturing method uses the codeword length
Figure pat00085
The length of the information word
Figure pat00086
Since the code rate is
Figure pat00087
Is the first given code rate
Figure pat00088
Always bigger.

이제부터는 DVB-S2 LDPC 부호에 적합한 천공법과 단축법에 대해 설명한다. 상기 DVB-S2 LDPC 부호는 배경 기술에 언급한 바와 같이 특정 구조를 가지는 LDPC 부호의 일종이다. 따라서 일반적인 LDPC 부호의 경우와 달리 보다 효율적으로 단축과 천공을 적용할 수 있다. The following describes a puncturing method and a shortening method suitable for DVB-S2 LDPC codes. The DVB-S2 LDPC code is a kind of LDPC code having a specific structure as mentioned in the background art. Therefore, shortening and puncturing can be applied more efficiently than in the case of a general LDPC code.

설명의 편의를 위해서 부호어 길이와 정보어 길이가 각각

Figure pat00089
,
Figure pat00090
인 DVB-S2 LDPC 부호로부터 단축법과 천공법을 통하여 우리가 최종적으로 얻고자 하는 LDPC 부호의 부호어 길이와 정보어 길이를 각각
Figure pat00091
,
Figure pat00092
이라 하자. 만일 우리가
Figure pat00093
,
Figure pat00094
라고 정의하면, DVB-S2 LDPC 부호의 패리티 검사행렬에서
Figure pat00095
비트만큼 단축을 취하고,
Figure pat00096
비트만큼 천공을 취하면 부호어 길이와 정보어 길이를 각각
Figure pat00097
,
Figure pat00098
인 상기 LDPC 부호를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 상기 LDPC 부호는
Figure pat00099
또는
Figure pat00100
일 때, 부호율이
Figure pat00101
가 되어 일반적으로 DVB-S2 LDPC 부호의 부호율
Figure pat00102
와는 다르게 되므로 대수적 특성이 변하게 된다. 여기서
Figure pat00103
인 경우에는 단축이나 천공을 모두 적용하지 않거나 또는 단축만 취한 경우에 해당된다. For convenience of explanation, the codeword length and information word length
Figure pat00089
,
Figure pat00090
The codeword length and information word length of the LDPC code that we finally obtain from the DVB-S2 LDPC code
Figure pat00091
,
Figure pat00092
. If we
Figure pat00093
,
Figure pat00094
Is defined in the parity check matrix of the DVB-S2 LDPC code.
Figure pat00095
Taking the bit as short as possible,
Figure pat00096
When puncturing bit by bit, the codeword length and information word length
Figure pat00097
,
Figure pat00098
The LDPC code may be generated. The generated LDPC code is
Figure pat00099
or
Figure pat00100
, The code rate is
Figure pat00101
Code rate of DVB-S2 LDPC code
Figure pat00102
And the algebraic characteristic is changed. here
Figure pat00103
If is not applied to both shortening or drilling or if only shortening is taken.

상기 도 4를 이용하여 DVB-S2 LDPC 부호에 패리티 천공을 적용할 때의 특성을 구체적으로 살펴본다. 상기 도 4는

Figure pat00104
이며, 3개의 열 그룹의 0 번째 열에 대한 무게 1 위치 시퀀스가 아래와 같음에 유의한다.The characteristics of applying parity puncturing to the DVB-S2 LDPC code will be described in detail with reference to FIG. 4. 4 is
Figure pat00104
Note that the weight 1 position sequence for the 0th column of the 3 column group is as follows.

0 1 2 0 1 2

0 11 13 0 11 13

0 10 14 0 10 14

상기

Figure pat00105
번째 열의
Figure pat00106
번째 무게 1 위치 시퀀스는
Figure pat00107
번째 열 그룹에서 1을 가지는 행의 위치 정보를 순차적으로 나타낸 것이다. remind
Figure pat00105
Of the first column
Figure pat00106
The first weight 1 position sequence
Figure pat00107
Position information of a row having a 1 in the first column group is sequentially displayed.

도 6은 상기 도 4의 LDPC 부호에 불규칙한 천공을 적용한 예를 도시한 도면이다. 상기 도 6에서 천공된 패리티 비트들은 복호기에서 소실로 처리하기 때문에 소실되지 않은 다른 비트들에 비하여 LDPC 복호화(decoding) 과정에서 성능 개선 효과가 크지 않아 신뢰도(reliability)가 떨어지게 된다. 이로 인해 신뢰도가 떨어진 상기 천공된 패리티 비트와 직접 연결된 다른 비트들 또한 복호 과정에서 성능 개선 효과에 나쁜 영향을 받게 된다. 이러한 영향은 Tanner 그래프 상에서 천공된 비트들과 직접적으로 연결된 선분(edge)수가 많을수록 크게 된다. FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which irregular puncturing is applied to the LDPC code of FIG. 4. Since the parity bits punctured in FIG. 6 are lost by the decoder, the performance improvement effect is not significantly improved in the LDPC decoding process as compared to the other bits that are not lost, thereby reducing reliability. As a result, other bits directly connected to the punctured parity bits, which are less reliable, are also adversely affected by the performance improvement effect during the decoding process. This effect is amplified as the number of edges directly connected to the punched bits on the Tanner graph.

예를 들어 상기 도 6에서 0번째 열에 대응되는 0번째 정보어의 비트들은 천공된 패리티 비트와 2번 직접 연결되어 있으며, 3번째 열에 대응되는 3번째 정보어 비트는 천공된 패리티 비트와 1번 직접 연결되어 있고, 8번째 열에 대응되는 8번째 정보어 비트는 천공된 패리티 비트와 3번 연결되어 있다. 이 경우에 복호 과정에서 성능 개선 효과가 뛰어난 순서는 3, 0, 8번째 순서가 된다. 즉, 정보어 노드(varible node)의 차수(degree)가 같은 경우에 천공된 비트의 수가 증가할 수록 성능 개선 효과가 낮다.For example, in FIG. 6, the bits of the 0 th information word corresponding to the 0 th column are directly connected to the punctured parity bit twice, and the third information word bit corresponding to the third column is directly connected to the punctured parity bit 1 times. The eighth information word bit corresponding to the eighth column is connected to the punctured parity bit three times. In this case, the order in which the performance improvement effect is excellent in the decoding process is the 3, 0, 8th order. That is, when the degree of varieties of information nodes is the same, the performance improvement effect is lower as the number of punctured bits increases.

상기 도 6을 살펴보면 불규칙한 천공 패턴에 의해 각 정보어에 직접 연결되어 있는 천공된 패리티의 개수가 서로 불규칙함을 알 수 있다. 따라서 각 정보어 비트의 신뢰도 역시 불규칙하게 될 확률이 높다. 다시 말하면, 어떤 정보어 비트는 필요 이상으로 복호가 잘 되지만 어떤 정보어 비트는 심각한 성능 열화를 겪을 수 있다. 이와 같이 불규칙한 천공 패턴은 복호 과정에서 정보어 비트의 심각한 신뢰도의 비균일성(irregular)을 야기할 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the number of perforated parities directly connected to each information word is irregular by an irregular puncturing pattern. Therefore, the reliability of each information word bit is also likely to be irregular. In other words, some information word bits are decoded more than necessary, but some information word bits can suffer severe performance degradation. Such irregular puncturing patterns may cause irregularity of serious reliability of the information bits in the decoding process.

도 7은 상기 도 4의 LDPC 부호에 규칙적인 천공을 적용한 두 번째 예를 도시한 도면이다. 즉, 도 7은 특정한 형태의 비교적 규칙적인 천공 패턴을 적용한 예이다. FIG. 7 is a diagram illustrating a second example in which regular puncturing is applied to the LDPC code of FIG. 4. That is, Figure 7 is an example of applying a relatively regular puncturing pattern of a particular type.

비교적 규칙적인 천공 패턴을 적용하였어도 해당 천공 패턴에 따라 정보어 비트와의 연결 상태가 비균일해 질 수 있다. 상기 도 7의 경우에는 상기 도 6의 불규칙한 천공 패턴에 비하여 더욱 비균일해질 수 있다.Even if a relatively regular puncturing pattern is applied, the connection state with the information word bit may be non-uniform according to the puncturing pattern. In the case of FIG. 7, it may be more non-uniform than the irregular puncturing pattern of FIG. 6.

이와 같이 DVB-S2 LDPC 부호와 같이 특정한 구조를 가지는 패리티 검사 행렬을 가지는 LDPC 부호의 경우에는 천공 패턴에 따라 천공된 패리티 비트와 정보어 비트 사이의 연결 상태가 크게 달라질 수 있다. As described above, in the case of the LDPC code having a parity check matrix having a specific structure such as the DVB-S2 LDPC code, the connection state between the punctured parity bit and the information word bit may vary greatly according to the puncturing pattern.

본 발명에서는 이러한 DVB-S2 LDPC 부호의 구조적 특성을 이용하여 복호 과정에서 정보어 비트의 신뢰도의 비균일성을 최대한 억제하여 안정적인 복호 성능을 제공하는 천공 패턴을 제안한다. The present invention proposes a puncturing pattern that provides stable decoding performance by maximally suppressing nonuniformity of reliability of information word bits during decoding process using the structural characteristics of the DVB-S2 LDPC code.

도 8의 예에서 상기 도 4의 패리티 검사 행렬에 구성 변수 중에 하나가 q=3이기 때문에 천공된 패리티 비트의 간격을 3으로 일정하게 유지한 천공 패턴을 적용한 예이다. 상기 도 8에서 볼 수 있듯이 각 정보어 비트는 모두 동일하게 2개의 천공된 비트와 연결되어 있다. In the example of FIG. 8, since one of the configuration variables is q = 3 in the parity check matrix of FIG. 4, a puncturing pattern in which the spacing of the punctured parity bits is kept at 3 is applied. As shown in FIG. 8, each information word bit is equally connected to two punctured bits.

이와 같이 천공된 패리티 비트의 간격을

Figure pat00108
값에 따라 설정하면 천공된 비트와 정보어 비트 사이의 비균일성이 크게 감소 하는 이유는 DVB-S2 LDPC 부호의 구조에서부터 찾을 수 있다. 이를 설명하기 위하여 상기 도 3을 살펴본다.The interval of the perforated parity bits
Figure pat00108
The reason for the large decrease in nonuniformity between the punctured bits and the information word bits can be found in the structure of the DVB-S2 LDPC code. In order to explain this, look at Figure 3 above.

<규칙 1>, <규칙 2>와 상기 도 3을 살펴보면 각각의 열그룹은 해당 열그룹 내에서 첫 번째 열의 '1'의 위치가 나머지 열들에서 1의 위치를 결정하게 된다. 이때 상기 나머지 열들에서 1이 위치하는 행의 인덱스(index)는 첫 번째 열에서 1이 위치하는 행의 인덱스와 정확하게 모듈로(modulo)

Figure pat00109
에 대해
Figure pat00110
의 배수만큼 차이가 난다. 여기서
Figure pat00111
은 LDPC 부호어 길이고,
Figure pat00112
은 정보어의 길이를 의미한다. 더 구체적으로 말하면, 특정 열그룹 내에서 연속적인 두 개의 열에서 1이 위치한 행의 인덱스들은 정확하게 모듈로(modulo)
Figure pat00113
에 대해
Figure pat00114
만큼 차이가 난다. Referring to <Rule 1>, <Rule 2>, and FIG. 3, each column group determines the position of '1' of the first column within the corresponding column group. In this case, the index of the row where 1 is located in the remaining columns is exactly modulo with the index of the row where 1 is located in the first column.
Figure pat00109
About
Figure pat00110
It differs by a multiple of. here
Figure pat00111
Is the LDPC codeword length,
Figure pat00112
Is the length of the information word. More specifically, the indices of the rows where 1 is located in two consecutive columns within a particular column group are precisely modulo.
Figure pat00113
About
Figure pat00114
As far as the difference is.

또 다른 DVB-S2 LDPC 부호의 특징은 패리티 검사 행렬에서 패리티에 대응되는 부분 행렬이다. 상기 도 3을 살펴보면, 패리티 부분은 대각(diagonal) 부분에 모두 1이 있는 하삼각 행렬(lower triangular matrix) 구조로서

Figure pat00115
번째 패리티 비트는
Figure pat00116
번째 행에 위치한 1과 대응된다. Another feature of the DVB-S2 LDPC code is the partial matrix corresponding to parity in the parity check matrix. Referring to FIG. 3, the parity portion is a lower triangular matrix structure having all 1s in a diagonal portion.
Figure pat00115
Parity bit
Figure pat00116
Matches 1 in the first row.

이러한 DVB-S2 LDPC 부호의 구조적 특성으로부터 어떤 특정 패리티가 천공되었다고 할 때 정확히

Figure pat00117
간격만큼 패리티 천공이 반복되면, 특정 열그룹 내에서 천공된 패리티 비트와 연결되는 정보어 비트의 선분 수는 최대한 균일하게 된다. 예를 들어
Figure pat00118
에 대해서
Figure pat00119
번째 패리티 비트가 천공되고,
Figure pat00120
에 대해서
Figure pat00121
번째 패리티 비트가 반복적으로 천공되었다고 가정하자. 그럼 정보어 비트가
Figure pat00122
번째 패리티 비트와 연결되어 있다는 것은 해당 정보어 비트에 대응되는 열의
Figure pat00123
번째 행에 1이 있음을 의미한다. 따라서 <규칙 1>과 <규칙 2>에 따라 상기 정보어 비트와 같은 열그룹에 있는 열 중에서 상기 정보어 비트로부터
Figure pat00124
만큼 떨어져 있는 정보어 비트에 대응되는 열에는
Figure pat00125
번째 행에 1이 있음을 알 수 있다. 따라서, 천공된
Figure pat00126
번째 비트와 연결된다. From the structural characteristics of this DVB-S2 LDPC code, a certain parity is precisely punctured.
Figure pat00117
When the parity puncture is repeated by the interval, the number of segments of the information word bits connected to the parity bits punctured in the specific column group is as uniform as possible. E.g
Figure pat00118
about
Figure pat00119
The first parity bit is punctured,
Figure pat00120
about
Figure pat00121
Assume that the first parity bit has been repeatedly punctured. Then the information bit
Figure pat00122
Connected with the first parity bit means that the corresponding column of the information word bit
Figure pat00123
Means that there is 1 in the first row. Therefore, according to <Rule 1> and <Rule 2>, from the information word bit among the columns in the same column group as the information word bit
Figure pat00124
The columns corresponding to the information word bits that are separated by
Figure pat00125
Notice that there is 1 in the first row. Thus, perforated
Figure pat00126
Connected to the first bit.

DVB-S2 LDPC 부호는 하나의 열그룹 내에서는 모든 정보어에 대응되는 변수 노드의 차수가 동일하며 하나의 행에는 한 개 이하의 1이 분포하기 때문에 상기 천공 패턴을 적용하면, 하나의 열그룹에 대응되는 정보어 비트는 동일한 개수의 천공된 비트와 연결된다. 따라서 천공된 비트와 정보어 비트 간의 연결이 균일한(regular) 장점을 갖게 되어 복호 과정에서 안정된 복호를 기대할 수 있게 된다. 상기에서 설명한 천공 방식의 적용에 대한 일반적인 과정을 다음과 같이 정리할 수 있다. 설명의 편의를 위해서

Figure pat00127
은 LDPC 부호어 길이를 의미하며, 각 열그룹은
Figure pat00128
개의 열들로 이루어져 있으며
Figure pat00129
개의 패리티 비트를 천공하는 경우라고 가정하자. 또한 하기의 천공 과정은 도 9의 흐름도에 나타내었다.Since the DVB-S2 LDPC code has the same degree of variable node corresponding to all information words in one column group and one or less 1s are distributed in one row, the puncturing pattern is applied to one column group. Corresponding information word bits are concatenated with the same number of punctured bits. Therefore, the connection between the punctured bits and the information word bits has a regular advantage, and thus stable decoding can be expected in the decoding process. The general procedure for the application of the above-described puncturing method can be summarized as follows. For convenience of explanation
Figure pat00127
Means LDPC codeword length, and each column group
Figure pat00128
Consists of four rows
Figure pat00129
Assume a case of puncturing two parity bits. In addition, the following drilling process is shown in the flowchart of FIG. 9.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 저장되어 있는 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬로부터 다른 부호어 길이를 가지는 LDPC 부호를 생성하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart for generating an LDPC code having a different codeword length from a parity check matrix of a stored LDPC code according to an embodiment of the present invention.

천공 단계 1: 송신 장치에서는 901 단계에서 단축되거나 혹은 단축되지 않은 기존의 DVB-S2 LDPC 부호어를 생성한다. Drilling Step 1 : The transmitting device generates an existing DVB-S2 LDPC codeword, which is shortened or shortened in step 901.

천공 단계 2: 송신 장치에서는 903 단계, 905 단계에서 천공을 취할 개수(길이)

Figure pat00130
를 결정하고
Figure pat00131
를 구한다. 여기서
Figure pat00132
Figure pat00133
보다 같거나 작은 최대 정수를 의미한다. Drilling Step 2 : Number of Lengths to be Punched in Step 903 and Step 905 in the Transmission Device (Length)
Figure pat00130
And
Figure pat00131
. here
Figure pat00132
The
Figure pat00133
Means a maximum integer greater than or equal to

천공 단계 3: 송신 장치에서는 907 단계에서

Figure pat00134
,
Figure pat00135
에 대해서 천공될 패리티 비트들
Figure pat00136
,
Figure pat00137
, ...,
Figure pat00138
을 결정한다.
Figure pat00139
에 대해서
Figure pat00140
의 값들은 성능을 고려하여 사전에 미리 결정되어 있었다고 가정한다. (여기서
Figure pat00141
인 관계가 있음에 유의한다.) Drilling Step 3 : In the transmitting device, in step 907
Figure pat00134
,
Figure pat00135
Parity bits to be punctured for
Figure pat00136
,
Figure pat00137
, ...,
Figure pat00138
.
Figure pat00139
about
Figure pat00140
The values of are assumed to be predetermined in consideration of performance. (here
Figure pat00141
Note that there is a relationship.)

천공 단계 4: 송신 장치에서는 907 단계에서

Figure pat00142
,
Figure pat00143
에 대해서 패리티 비트
Figure pat00144
에 대해서 모두 천공을 적용한다. 여기서 상수 B는 사전이 미리 설정된 0이 아닌 정수이다. Drilling Step 4 : In the transmitting device, in step 907
Figure pat00142
,
Figure pat00143
About the parity bit
Figure pat00144
Apply all perforations. Where the constant B is a non-zero integer preset.

천공 단계 5:

Figure pat00145
에 대해서 패리티 비트
Figure pat00146
를 추가적으로 천공한다.(907 단계)
Drilling Step 5 :
Figure pat00145
About the parity bit
Figure pat00146
Drill additionally (step 907).

송신 장치에서는 909 단계에서 상기 천공된 비트를 제외한 비트를 전송한다.In step 909, the transmitter transmits bits other than the punctured bits.

상기 천공 과정을 살펴보면, 천공 단계 3과 천공 단계 4에서

Figure pat00147
개의 패리티가 천공되고, 천공 단계 5에 의해서
Figure pat00148
개의 패리티가 천공되어 총
Figure pat00149
개의 패리티가 천공되었음을 알 수 있다. 위와 같이 천공되어 전송된 DVB-S2 LDPC 부호어는 수신 장치에서 수신된 신호로부터 도 10을 참고하여 아래에서 상세히 설명될 복호 과정을 거쳐 원래의 신호로 복원한다.Looking at the drilling process, in the drilling step 3 and the drilling step 4
Figure pat00147
Parity is punctured, and by puncturing step 5
Figure pat00148
Parity perforated
Figure pat00149
It can be seen that the parity has been punctured. The above-described punctured and transmitted DVB-S2 LDPC codeword is restored to the original signal through a decoding process to be described in detail below with reference to FIG.

천공 과정에서 천공 단계 3부터 천공 단계 5까지의 과정을 보다 쉽게 이해하기 위해 다음과 같은 구체적인 예를 들어 설명한다. 여기서 사용된 DVB-S2 LDPC 부호는

Figure pat00150
,
Figure pat00151
,
Figure pat00152
,
Figure pat00153
의 특성을 가지는 부호이다.
In order to more easily understand the process from the drilling step 3 to the drilling step 5 in the drilling process, the following specific example will be described. The DVB-S2 LDPC code used here is
Figure pat00150
,
Figure pat00151
,
Figure pat00152
,
Figure pat00153
This code has the characteristic of.

천공 단계 1의 예: 송신 장치에서는 단축되거나 혹은 단축되지 않은 기존의 DVB-S2 LDPC 부호어를 생성한다. Example of puncturing step 1 : The transmitting device generates an existing DVB-S2 LDPC codeword that is shortened or not shortened.

천공 단계 2의 예: 송신 장치에서는 천공을 취할 길이

Figure pat00154
를 결정하고
Figure pat00155
를 구한다. 여기서
Figure pat00156
Figure pat00157
보다 같거나 작은 최대 정수를 의미한다. Example of drilling step 2 : length to take drilling in the transmitting device
Figure pat00154
And
Figure pat00155
. here
Figure pat00156
The
Figure pat00157
Means a maximum integer greater than or equal to

천공 단계 3의 예: 송신 장치에서는

Figure pat00158
,
Figure pat00159
에 대해서 천공될 패리티 비트들
Figure pat00160
,
Figure pat00161
, ...,
Figure pat00162
을 결정한다.
Figure pat00163
에 대해서
Figure pat00164
의 값들은 천공된 패리티 비트와 정보어 비트의 연결 관계 및 밀도 진화(density evolution) 분석 방법을 이용하여 점근적인(asymptotic) 성능이 우수한 경우를 고려하여 다음과 같이 선택하였다. Example of drilling step 3 : In the transmitting device
Figure pat00158
,
Figure pat00159
Parity bits to be punctured for
Figure pat00160
,
Figure pat00161
, ...,
Figure pat00162
.
Figure pat00163
about
Figure pat00164
The values of are selected as follows considering the case of excellent asymptotic performance using the connection relationship between the punctured parity bit and the information word bit and the density evolution analysis method.

27, 13, 29, 32, 5, 0, 11, 21, 33, 20, 25, 28, 18, 35, 8, 3, 9, 31, 22, 24, 7, 14, 17, 4, 2, 26, 16, 34, 19, 10, 12, 23, 1, 6, 30, 15 27, 13, 29, 32, 5, 0, 11, 21, 33, 20, 25, 28, 18, 35, 8, 3, 9, 31, 22, 24, 7, 14, 17, 4, 2, 26, 16, 34, 19, 10, 12, 23, 1, 6, 30, 15

상기 시퀀스에서

Figure pat00165
에 대해서
Figure pat00166
번째 무게 1 위치 시퀀스는
Figure pat00167
값에 대응된다.
In the sequence
Figure pat00165
about
Figure pat00166
The first weight 1 position sequence
Figure pat00167
Corresponds to the value.

천공 단계 4의 예: 송신 장치에서는

Figure pat00168
,
Figure pat00169
일 경우 패리티 비트
Figure pat00170
에 대해서 모두 천공을 적용한다. (여기서 B의 값은 1로 설정했다.) Example of drilling step 4 : In the transmitting device
Figure pat00168
,
Figure pat00169
Parity bit if
Figure pat00170
Apply all perforations. (Here we set the value of B to 1.)

천공 단계 5의 예: 송신 장치에서는

Figure pat00171
에 대해서 패리티 비트
Figure pat00172
를 추가적으로 천공한다. Example of drilling step 5 : In the transmitting device
Figure pat00171
About the parity bit
Figure pat00172
Drill additionally.

상기 천공 단계 1의 예부터 천공 단계 5의 예를 살펴보면 천공될 비트의 수

Figure pat00173
Figure pat00174
의 값들을 정의해 주는 수열 정보와
Figure pat00175
값을 알면 천공 패턴이 정확하게 정의됨을 알 수 있다. Looking at the example of the drilling step 1 to the drilling step 5, the number of bits to be drilled
Figure pat00173
Wow
Figure pat00174
Sequence information that defines the values of
Figure pat00175
Knowing the value, we can see that the perforation pattern is accurately defined.

상기 천공 단계 1의 예부터 천공 단계 5의 예에 적용된 DVB-S2 LDPC 부호의 패리티 비트 모두를 (

Figure pat00176
,
Figure pat00177
,
Figure pat00178
, ..., )와 같이 표기할 때, 상기 천공 단계의 예를 다음 <표 1>과 같이 더욱 간단하게 나타낼 수 있다. Parity bits of the DVB-S2 LDPC code applied to the example of puncturing step 5 from the example of puncturing step 1 are
Figure pat00176
,
Figure pat00177
,
Figure pat00178
, ..., In the following notation, an example of the perforation step may be more simply shown in Table 1 below.

Figure pat00180
Figure pat00180

상기 천공 단계의 또 다른 실시예로서

Figure pat00181
,
Figure pat00182
,
Figure pat00183
,
Figure pat00184
의 특성을 가지는 DVB-S2 LDPC 부호에 대해서 <표 2>와 같은 천공 패턴을 구할 수 있다. As another embodiment of the drilling step
Figure pat00181
,
Figure pat00182
,
Figure pat00183
,
Figure pat00184
The puncturing pattern shown in Table 2 can be obtained for the DVB-S2 LDPC code having the characteristic of.

Figure pat00185
Figure pat00185

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에서는 DVB-S2 LDPC 부호의 천공을 위해 통상적으로 사용하는 임의의 천공법이나 단순 균일 천공법과 달리 상기 DVB-S2 LDPC 부호의 구조적 특성을 이용하여 상기 DVB-S2 LDPC 부호의 성능을 안정시켜줄 수 있는 효율적인 천공법을 적용할 수 있다. As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, unlike the conventional puncturing method or the simple uniform puncturing method that is commonly used for puncturing the DVB-S2 LDPC code, the DVB-S2 is used by using the structural characteristics of the DVB-S2 LDPC code. An efficient puncturing method can be applied to stabilize the performance of the LDPC code.

상기 DVB-S2 LDPC 부호의 천공 과정의 단계 3에서 천공된 비트의 순서를 결정하는 방법에 대해 다시 설명하면, 밀도 진화 분석 방법과 Tanner 그래프 상의 사이클 분석법을 통하여 천공된 비트의 순서를 결정한다. Referring to the method of determining the order of bits punctured in step 3 of the puncturing process of the DVB-S2 LDPC code, the order of the punctured bits is determined through the density evolution analysis method and the cycle analysis method on the Tanner graph.

천공법은 LDPC 부호어 길이를 변화시킬 뿐만 아니라 정보어의 길이는 변화시키지 않고 부호어 길이를 짧게 하는 효과가 있기 때문에 부호율(code rate)을 높이는 영향을 가져온다. 따라서 시스템에서 필요한 부호율과 부호어 길이를 얻기 위해서는 천공법뿐만 아니라 단축법을 함께 적용하면 쉽게 해결할 수 있다. Since the puncturing method not only changes the length of the LDPC codeword, but also shortens the codeword length without changing the length of the information word, the puncturing method increases the code rate. Therefore, in order to obtain the code rate and codeword length required in the system, it is easy to apply the shortening method as well as the puncturing method.

앞서서 설명한 바와 같이 주어진 부호어 길이와 정보어 길이가 각각

Figure pat00186
,
Figure pat00187
인 LDPC 부호로부터 단축법과 천공법을 통하여 우리가 최종적으로 얻고자 하는 LDPC 부호의 부호어 길이와 정보어 길이를 각각
Figure pat00188
,
Figure pat00189
라 할 때,
Figure pat00190
,
Figure pat00191
라고 정의하면, LDPC 부호의 패리티 검사행렬에서
Figure pat00192
비트만큼 단축을 취하고,
Figure pat00193
비트만큼 천공을 취하면 부호어 길이와 정보어 길이를 각각
Figure pat00194
,
Figure pat00195
인 상기 LDPC 부호를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 상기 LDPC 부호는
Figure pat00196
또는
Figure pat00197
일 때, 부호율이
Figure pat00198
가 되므로
Figure pat00199
Figure pat00200
을 고려하여 천공 및 단축 길이를 설정하면 된다. As described above, the given codeword length and information word length
Figure pat00186
,
Figure pat00187
The codeword length and information word length of the LDPC code that we finally want to obtain from the LDPC code
Figure pat00188
,
Figure pat00189
When we say
Figure pat00190
,
Figure pat00191
Is defined as the parity check matrix of the LDPC code.
Figure pat00192
Taking the bit as short as possible,
Figure pat00193
When puncturing bit by bit, the codeword length and information word length
Figure pat00194
,
Figure pat00195
The LDPC code may be generated. The generated LDPC code is
Figure pat00196
or
Figure pat00197
, The code rate is
Figure pat00198
Becomes
Figure pat00199
Wow
Figure pat00200
In consideration of this, the perforation and shortening length may be set.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치에서의 수신 방법을 도시한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a receiving method in a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 수신 장치는 1001 단계에서 수신된 신호로부터 천공/단축 패턴을 판단 또는 추정한다. 이후, 수신 장치는 1003 단계에서 천공 또는 단축된 비트가 존재하는가를 판단한다.Referring to FIG. 10, the receiving apparatus determines or estimates a puncturing / shortening pattern from the signal received in step 1001. Thereafter, in step 1003, the receiving apparatus determines whether there is a bit punctured or shortened.

만약 천공 또는 단축된 비트가 존재하지 않은 경우, 수신 장치는 1009 단계에서 복호화를 수행한다. 그러나 단축 또는 천공된 비트가 존재한 경우, 수신 장치는 1005 단계에서 천공/단축 패턴을 LDPC 복호기(1260)로 전달한다.If the punctured or shortened bit does not exist, the receiving device performs decoding in step 1009. However, if there is a shortened or punctured bit, the receiving device transmits the puncturing / shortening pattern to the LDPC decoder 1260 in step 1005.

상기 LDPC 복호기(1260)는 1007 단계에서 상기 천공된 비트는 소실(erasure)로 설정하고, 단축된 비트의 값이 0일 확률이 1인 것으로 설정한 후, 1009 단계에서 복호화를 수행한다.The LDPC decoder 1260 sets the punctured bits to erasure in step 1007, sets the probability that the shortened bits have a value of 0 is 1, and then performs decoding in step 1009.

DVB-S2 LDPC 부호의 천공 과정을 실현하기 위한 송신 장치를 보다 구체적으로 보이기 위해 예를 도 11에 나타내었다. 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 천공/단축된 LDPC 부호를 사용하는 송신 장치 블록 구성도이다.An example is shown in FIG. 11 to show in more detail a transmission apparatus for realizing a puncturing process for a DVB-S2 LDPC code. 11 is a block diagram of a transmitter using a punctured / shortened LDPC code according to an embodiment of the present invention.

송신 장치는 제어부(1110), 단축 패턴 적용부(1120), LDPC 부호 패리티 검사 행렬 추출부(1140), LDPC 부호화기(1160)를 포함한다.The transmitting apparatus includes a controller 1110, a shortened pattern applying unit 1120, an LDPC code parity check matrix extractor 1140, and an LDPC encoder 1160.

상기 LDPC 부호 패리티 검사 행렬 추출부(1140)는 단축을 취한 LDPC 부호 패리티 검사 행렬을 추출한다. 상기 LDPC 부호 패리티 검사 행렬은 메모리를 이용하여 추출할 수도 있고, 송신 장치 내에서 주어질 수도 있고, 송신 장치에서 생성될 수도 있다.The LDPC code parity check matrix extractor 1140 extracts the shortened LDPC code parity check matrix. The LDPC code parity check matrix may be extracted using a memory, may be given in a transmitting device, or may be generated in a transmitting device.

상기 제어부(1110)는 단축 패턴 적용부(1120)에서 정보어의 길이에 따라 단축 패턴을 결정하도록 제어하고, 상기 단축 패턴 적용부(1120)는 단축된 비트에 해당되는 위치에 0 값을 가지는 비트를 삽입(insertion)하거나, 주어진 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬에서 단축된 비트에 해당되는 열을 제거하는 역할을 한다. 상기 단축 패턴을 결정하는 방법에는 메모리를 이용하여 저장된 단축 패턴을 사용하거나, 수열 생성기(도면에 도시하지 않음) 등을 이용하여 단축 패턴을 생성하거나, 패리티 검사 행렬과 주어진 정보어 길이에 대하여 밀도 진화 분석 알고리즘 등을 이용하여 얻을 수도 있다.The controller 1110 controls the shortened pattern applying unit 1120 to determine a shortened pattern according to the length of the information word, and the shortened pattern applying unit 1120 has a bit having a zero value at a position corresponding to the shortened bit. Or inserts a column corresponding to a shortened bit from a parity check matrix of a given LDPC code. In the method of determining the shortened pattern, a shortened pattern stored using a memory is used, a shortened pattern is generated using a sequence generator (not shown), or the density is evolved with respect to a parity check matrix and a given information word length. It can also be obtained using an analysis algorithm.

상기 LDPC 부호화기(1160)는 상기 제어부(1110)와 단축 패턴 적용부(1120)에 의해서 단축된 LDPC 부호를 기반으로 부호화를 수행한다.The LDPC encoder 1160 performs encoding based on the LDPC code shortened by the controller 1110 and the shortened pattern applying unit 1120.

상기 제어기는(1110)은 천공 패턴 적용부(1180)을 제어한다. 상기 천공 패턴 적용부(1180)는 천공할 패리티 비트의 개수를 결정하고, 패리티 비트들을 일정한 간격으로 구분(dividing)하여, 상기 일정한 간격 내에서 천공할 천공 비트 수를 결정하고, 상기 일정한 간격 내에서 결정된 천공할 천공 비트 수에 해당하는 천공 패리티 비트의 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에 해당되는 천공 패리티 비트에 대해 상기 일정한 간격으로 반복하여 천공을 수행한다.The controller 1110 controls the puncturing pattern applying unit 1180. The puncturing pattern applying unit 1180 determines the number of parity bits to be punctured, divides the parity bits at regular intervals, determines the number of puncturing bits to be punctured within the predetermined interval, and within the predetermined interval. The position of the puncturing parity bit corresponding to the determined number of puncturing bits to be punctured is determined, and puncturing is performed by repeating the puncturing parity bits corresponding to the determined position at the predetermined intervals.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치의 블록 구성도이다.12 is a block diagram of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 12에는 상기 천공 또는 단축된 DVB-S2 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 전송된 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호로부터 사용자가 원하는 데이터를 복원하는 수신 장치의 예를 나타내었다. FIG. 12 shows an example of a receiving apparatus for receiving a signal transmitted in a communication system using the punctured or shortened DVB-S2 LDPC code and restoring data desired by a user from the received signal.

도 12를 참조하면, 수신 장치는 제어부(1210), 단축, 천공 패턴 판단 또는 추정부(1220), 복조기(1230), LDPC 복호기(1240)를 포함한다.Referring to FIG. 12, the receiving apparatus includes a controller 1210, a shortening, a puncturing pattern determination or estimator 1220, a demodulator 1230, and an LDPC decoder 1240.

상기 복조기(1230)는 단축된 LDPC 부호를 수신하여 복조하고, 복조된 신호를 단축 패턴 판단 또는 추정부(1220)와 LDPC 복호기(1240)로 전달한다. The demodulator 1230 receives and demodulates the shortened LDPC code, and transmits the demodulated signal to the shortened pattern determination or estimator 1220 and the LDPC decoder 1240.

상기 단축, 천공 패턴 판단 또는 추정부(1220)는 상기 제어부(1210)의 제어 하에, 상기 복조된 신호로부터 LDPC 부호의 천공 또는 단축 패턴에 대한 정보를 추정 또는 판단하여, 천공 및 단축된 비트의 위치 정보를 상기 LDPC 복호기(1240)로 전달한다. 상기 단축, 천공 패턴 판단 또는 추정부(1220)에서 천공, 단축 패턴을 판단 또는 추정하는 방법에는 메모리를 이용하여 저장된 천공 및 단축 패턴을 사용하거나, 미리 구현되어 있는 생성 방법 등을 이용하여 천공 및 단축 패턴을 생성하거나, 패리티 검사 행렬과 주어진 정보어 길이에 대하여 밀도 진화 분석 알고리즘 등을 이용하여 얻을 수도 있다. 또한 LDPC 복호기(1240) 내에서 천공된 비트는 소실로 처리하여 복호를 수행한다.The shortening, puncturing pattern determination or estimator 1220 estimates or determines the information on the puncturing or shortening pattern of the LDPC code from the demodulated signal under the control of the control unit 1210, and thus positions the punctured and shortened bits. Information is transmitted to the LDPC decoder 1240. In the method of determining or estimating the puncturing and shortening pattern by the shortening and puncturing pattern determination or estimating unit 1220, puncturing and shortening using a puncturing and shortening pattern stored using a memory or a generation method that is implemented in advance. A pattern may be generated or obtained using a parity check matrix and a density evolution analysis algorithm for a given information word length. In addition, the bits punctured in the LDPC decoder 1240 are processed to be lost to perform decoding.

또한 상기 단축, 천공 패턴 판단 또는 추정부(1220)는 송신 장치에서 본 발명의 실시 예와 같이 단축과 천공을 모두 적용한 경우에 수신 장치에서 단축에 대한 패턴 판단 또는 추정을 먼저 진행할 수도 있고, 천공에 대한 패턴 판단 또는 추정을 먼저 진행할 수도 있고, 단축에 대한 패턴 판단 또는 추정과 천공에 대한 패턴 판단 또는 추정이 모두 일어날 수도 있다. In addition, the shortening, puncturing pattern determination or estimator 1220 may first perform the pattern determination or estimation of the shortening in the receiving apparatus when both the shortening and the puncturing are applied to the transmitting apparatus as in the embodiment of the present invention. The pattern determination or estimation may be performed first, or both the pattern determination or estimation of the shortening and the pattern determination or estimation of the perforation may occur.

상기 LDPC 복호기(1240)는 천공된 비트가 0일 확률과 1일 확률이 각각 1/2로 동일함을 가정하여 복호를 수행한다. 또한 단축된 비트의 값이 0일 확률은 1(즉, 100%)이기 때문에 복호기의 동작에 있어서 단축된 비트들을 복호기의 동작에 참여하지 않도록 하거나, 단축된 비트들의 0일 확률값 1을 이용하여 복호에 참여하게 할 것인가 결정한다.The LDPC decoder 1240 performs decoding on the assumption that the probability that the punctured bits are 0 and the probability that the 1 is 1 are equal to 1/2, respectively. In addition, since the probability that the value of the shortened bit is 0 is 1 (that is, 100%), the shortened bits in the operation of the decoder may not participate in the operation of the decoder, or the decoding may be performed by using the probability 1 of the shortened bits. Decide if you want to participate.

상기 LDPC 복호기(1240)는 상기 단축 패턴 판단 또는 추정부(1220)에 의해서 단축된 DVB-S2 LDPC 부호의 길이를 알게 되면, 상기 수신된 신호로부터 사용자가 원하는 데이터를 복원한다.When the LDPC decoder 1240 knows the length of the DVB-S2 LDPC code shortened by the shortened pattern determination or estimator 1220, the LDPC decoder 1240 restores data desired by the user from the received signal.

상기 도 11의 송신 장치를 살펴보면 단축은 LDPC 부호화기(1160)의 입력 전 단계에서, 천공은 LDPC 부호화기(1160)의 출력 단계에서 수행됨을 알 수 있다. 하지만 상기 도 12의 수신 장치를 살펴보면 상기 LDPC 복호기(1240)에서는 천공과 단축에 대한 정보를 복호기에서 동시에 알고 있어야 복호가 가능하다. 11, it can be seen that the shortening is performed before the input of the LDPC encoder 1160 and the puncturing is performed at the output stage of the LDPC encoder 1160. However, referring to the receiver of FIG. 12, the LDPC decoder 1240 needs to know information about puncturing and shortening simultaneously in the decoder so that decoding can be performed.

Claims (16)

저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법에 있어서,
송신기로부터 전송된 신호를 복조하는 과정;
천공된 패리티 비트의 위치 정보를 결정하는 과정; 및
상기 천공된 패리티 비트의 위치 정보를 이용하여 데이터를 복호하는 과정을 포함하고,
상기 천공된 패리티 비트의 위치 정보를 결정하는 과정은,
천공된 패리티 비트의 개수를 결정하는 과정;
상기 천공된 패리티 비트의 개수를 근거로 하여 천공된 패리티 비트 그룹의 수를 결정하는 과정; 및
미리 결정된 천공된 패리티 비트 그룹의 순서를 획득하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법.
In the channel decoding method in a system using a low density parity check code,
Demodulating a signal transmitted from a transmitter;
Determining position information of the punctured parity bits; And
Decoding data by using the location information of the punctured parity bits;
The determining of the position information of the punctured parity bit,
Determining the number of punctured parity bits;
Determining the number of punctured parity bit groups based on the number of punctured parity bits; And
And obtaining a sequence of a predetermined punctured parity bit group.
제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 천공된 패리티 비트 그룹의 순서는 부호어 길이가 16200일 때, 6, 4, 18, 9, 13, 8, 15, 20, 5, 17, 2, 24, 10, 22, 12, 3, 16, 23, 1, 14, 0, 21, 19, 7, 11인 것을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법.The method of claim 1, wherein the order of the predetermined punctured parity bit group is 6, 4, 18, 9, 13, 8, 15, 20, 5, 17, 2, 24, 10 when the codeword length is 16200. , 22, 12, 3, 16, 23, 1, 14, 0, 21, 19, 7, 11 channel decoding method in a system using a low density parity check code, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 천공된 패리티 비트 그룹의 순서는 부호어 길이가 16200일 때, 27, 13, 29, 32, 5, 0, 11, 21, 33, 20, 25, 28, 18, 35, 8, 3, 9, 31, 22, 24, 7, 14, 17, 4, 2, 26, 16, 34, 19, 10, 12, 23, 1, 6, 30, 15인 것을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법.The method of claim 1, wherein the order of the predetermined punctured parity bit group is 27, 13, 29, 32, 5, 0, 11, 21, 33, 20, 25, 28, 18 when the codeword length is 16200. , 35, 8, 3, 9, 31, 22, 24, 7, 14, 17, 4, 2, 26, 16, 34, 19, 10, 12, 23, 1, 6, 30, 15 A channel decoding method in a system using a low density parity check code. 제1항에 있어서, 상기 천공된 패리티 비트의 개수가 하나의 패리티 비트 그룹의 길이의 배수가 아닐 경우, 추가적으로 패리티 비트가 천공된 것으로 판단하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법.The low density parity check code of claim 1, further comprising determining that the parity bit is punctured if the number of the punctured parity bits is not a multiple of the length of one parity bit group. Channel decoding method in your system. 제1항에 있어서, 상기 천공된 비트를 제외한 나머지 비트들을 수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법.2. The method of claim 1, further comprising receiving the remaining bits except for the punctured bits. 제1항에 있어서, 상기 패리티 비트 그룹의 수는 하기 수학식에 의해 결정되고,
<수학식>
Figure pat00201

상기 A는 천공할 패리티 비트 그룹의 수를 나타내고, Np 는 천공할 패리티 비트의 수를 나타내고, M1은 하나의 패리티 비트 그룹의 길이를 나타냄을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법.
The method of claim 1, wherein the number of parity bit groups is determined by the following equation,
&Lt; Equation &
Figure pat00201

A denotes the number of parity bit groups to be punctured, Np denotes the number of parity bits to be punctured, and M 1 denotes the length of one parity bit group. Decryption method.
제6항에 있어서, 상기 패리티 비트 그룹은 하기 <수학식>에 의해 결정되고,
<수학식>
Figure pat00202

상기 Pj 는 j 번째 패리티 비트 그룹을 나타내고, N1 은 부호어의 길이, K1은 정보어 길이, M1은 하나의 패리티 비트 그룹의 길이, q 는 q = (N1/K1)/M1를 만족하고, K1/M1은 정수이고, 상기 수학식은 0 ≤ j < q를 만족함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법.
The method of claim 6, wherein the parity bit group is determined by the following formula:
&Lt; Equation &
Figure pat00202

P j represents the j th parity bit group, N 1 is the length of the codeword, K 1 is the length of the information word, M 1 is the length of one parity bit group, q is q = (N 1 / K 1 ) / M 1 is satisfied, K 1 / M 1 is an integer, and the equation satisfies 0 ≦ j <q in a channel decoding method in a system using a low density parity check code.
제7항에 있어서, 상기 천공된 패리티 비트의 위치 정보를 결정하는 과정은,
A개의 패리티 비트 그룹
Figure pat00203
내의 모든 패리티 비트가 천공된 것으로 결정하는 과정; 및
Figure pat00204
패리티 비트 그룹내의 패리티 비트들 중
Figure pat00205
개의 패리티 비트가 추가적으로 천공된 것으로 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 방법.
The method of claim 7, wherein determining the position information of the punctured parity bit,
A parity bit group
Figure pat00203
Determining that all parity bits within are punctured; And
Figure pat00204
Of the parity bits in the parity bit group
Figure pat00205
And determining that two parity bits are additionally punctured.
저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치에 있어서,
송신기로부터 전송된 신호를 복조하는 복조기;
천공된 패리티 비트의 위치 정보를 결정하는 천공 패턴 추정기; 및
상기 천공된 패리티 비트의 위치 정보를 이용하여 데이터를 복호하는 복호기를 포함하고,
상기 천공된 패리티 비트의 위치 정보는,
천공된 패리티 비트의 개수를 결정하고, 상기 천공된 패리티 비트의 개수를 근거로 하여 천공된 패리티 비트 그룹의 수를 결정하고, 미리 결정된 천공된 패리티 비트 그룹의 순서를 획득함에 의해 결정됨을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치.
A channel decoding apparatus in a system using a low density parity check code,
A demodulator for demodulating a signal transmitted from a transmitter;
A puncturing pattern estimator for determining position information of punctured parity bits; And
A decoder which decodes data by using the position information of the punctured parity bits,
Position information of the perforated parity bit,
Determining the number of punctured parity bits, determining the number of punctured parity bit groups based on the number of punctured parity bits, and obtaining an order of a predetermined punctured parity bit group. Channel decoding apparatus in a system using a low density parity check code.
제9항에 있어서, 상기 미리 결정된 천공된 패리티 비트 그룹의 순서는 부호어 길이가 16200일 때, 6, 4, 18, 9, 13, 8, 15, 20, 5, 17, 2, 24, 10, 22, 12, 3, 16, 23, 1, 14, 0, 21, 19, 7, 11인 것을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치.
The method of claim 9, wherein the order of the predetermined punctured parity bit group is 6, 4, 18, 9, 13, 8, 15, 20, 5, 17, 2, 24, 10 when the codeword length is 16200. , 22, 12, 3, 16, 23, 1, 14, 0, 21, 19, 7, 11 channel decoding apparatus in a system using a low density parity check code, characterized in that.
제9항에 있어서, 상기 미리 결정된 천공된 패리티 비트 그룹의 순서는 부호어 길이가 16200일 때, 27, 13, 29, 32, 5, 0, 11, 21, 33, 20, 25, 28, 18, 35, 8, 3, 9, 31, 22, 24, 7, 14, 17, 4, 2, 26, 16, 34, 19, 10, 12, 23, 1, 6, 30, 15인 것을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치.10. The method of claim 9, wherein the order of the predetermined punctured parity bit group is 27, 13, 29, 32, 5, 0, 11, 21, 33, 20, 25, 28, 18 when the codeword length is 16200. , 35, 8, 3, 9, 31, 22, 24, 7, 14, 17, 4, 2, 26, 16, 34, 19, 10, 12, 23, 1, 6, 30, 15 And a channel decoding apparatus in a system using a low density parity check code. 제9항에 있어서, 상기 천공된 패리티 비트의 개수가 하나의 패리티 비트 그룹의 길이의 배수가 아닐 경우, 상기 천공 패턴 추정기는 추가적으로 패리티 비트가 천공된 것으로 결정함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치.10. The method of claim 9, wherein if the number of punctured parity bits is not a multiple of the length of one parity bit group, the puncturing pattern estimator additionally determines that the parity bits are punctured. Channel decoding apparatus in the system used. 제9항에 있어서, 상기 천공된 비트를 제외한 나머지 비트들을 수신하는 수신부를 더 포함함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치.
10. The apparatus of claim 9, further comprising a receiver for receiving the bits other than the punctured bits.
제9항에 있어서, 상기 패리티 비트 그룹의 수는 하기 수학식에 의해 결정되고,
<수학식>
Figure pat00206

상기 A는 천공할 패리티 비트 그룹의 수를 나타내고, Np 는 천공할 패리티 비트의 수를 나타내고, M1은 하나의 패리티 비트 그룹의 길이를 나타냄을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치.
10. The method of claim 9, wherein the number of parity bit groups is determined by the following equation,
&Lt; Equation &
Figure pat00206

A denotes the number of parity bit groups to be punctured, Np denotes the number of parity bits to be punctured, and M 1 denotes the length of one parity bit group. Decryption device.
제14항에 있어서, 상기 패리티 비트 그룹은 하기 <수학식>에 의해 결정되고,
<수학식>
Figure pat00207

상기 Pj 는 j 번째 패리티 비트 그룹을 나타내고, N1 은 부호어의 길이, K1은 정보어 길이, M1은 하나의 패리티 비트 그룹의 길이, q 는 q = (N1/K1)/M1를 만족하고, K1/M1은 정수이고, 상기 수학식은 0 ≤ j < q를 만족함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치.
The method of claim 14, wherein the parity bit group is determined by the following equation:
&Lt; Equation &
Figure pat00207

P j represents the j th parity bit group, N 1 is the length of the codeword, K 1 is the length of the information word, M 1 is the length of one parity bit group, q is q = (N 1 / K 1 ) / The apparatus for decoding a channel in a system using a low density parity check code, wherein M 1 is satisfied, K 1 / M 1 is an integer, and the equation satisfies 0 ≦ j <q.
제15항에 있어서, 상기 천공된 패리티 비트의 위치 정보를 결정하는 것은,
A개의 패리티 비트 그룹
Figure pat00208
내의 모든 패리티 비트가 천공된 것으로 결정하고,
Figure pat00209
패리티 비트 그룹내의 패리티 비트들 중
Figure pat00210
개의 패리티 비트가 추가적으로 천공된 것으로 결정함을 특징으로 하는 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 시스템에서 채널 복호화 장치.
The method of claim 15, wherein determining the position information of the punctured parity bit,
A parity bit group
Figure pat00208
Determine that all parity bits within are punctured,
Figure pat00209
Of the parity bits in the parity bit group
Figure pat00210
And a parity bit is additionally punctured. Channel decoding apparatus in a system using a low density parity check code, characterized in that it is determined.
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