KR20230098536A - 통신 또는 방송 시스템에서 채널 부호화/복호화 방법및 장치 - Google Patents

통신 또는 방송 시스템에서 채널 부호화/복호화 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명은 통신 또는 방송 시스템에서 채널 부호화 및 복호화 방법에 있어서, 입력 비트 크기(CBS)를 결정하는 과정; 부호율(R)을 결정하는 과정; 블록의 크기(Z)를 결정하는 과정; 상기 결정된 CBS 및 부호율과 사전에 결정된 기준 값들과 비교하는 과정; 상기 비교 결과에 따라 LDPC 부호화를 수행할 LDPC 수열을 결정하는 과정; 상기 LDPC 수열과 블록 크기에 기반하여 LDPC 부호화 및 복호화 하는 과정; 을 포함함을 특징으로 한다.

Description

통신 또는 방송 시스템에서 채널 부호화/복호화 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CHANNEL ENCODING/DECODING IN COMMUNICATION OR BROADCASTING SYSTEM}
본 발명은 통신 또는 방송 시스템에서 채널 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후(Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
통신 또는 방송 시스템에서, 링크(link) 성능은 채널의 여러 가지 잡음(noise), 페이딩(fading) 현상 및 심벌 간 간섭(ISI: inter-symbol interference)에 의해 현저히 저하될 수 있다. 따라서 차세대 이동 통신, 디지털 방송 및 휴대 인터넷과 같이 높은 데이터 처리량과 신뢰도를 요구하는 고속 디지털 통신 또는 방송 시스템들을 구현하기 위해서, 잡음, 페이딩 및 심벌 간 간섭을 극복하기 위한 기술을 개발하는 것이 요구된다. 잡음 등을 극복하기 위한 연구의 일환으로서, 최근에는 정보의 왜곡을 효율적으로 복원하여 통신의 신뢰도를 높이기 위한 방법으로서 오류정정부호(error-correcting code)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
본 발명은 다양한 입력 길이와 부호율을 지원 할 수 있는 LDPC 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 100 비트 내외의 짧은 정보어 길이를 가지며, 부호율이 정해져 있는 경우에 적합한 LDPC 부호의 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 다양한 길이와 부호율이 지원 가능한 LDPC 부호의 설계에 있어서 리프팅 방법과 트랩핑 집합 특성을 동시에 고려하여 설계하는 방법을 제안한다.
본 발명은 정보 비트 수가 적고, 부호율이 고정되어 있는 경우에 적합한 전용(dedicated) LDPC 부호의 설계 방법을 제안한다.
본 발명은 가변 길이와 가변 레이트에 대하여 LDPC 부호를 지원할 수 있다.
도 1은 시스테메틱(systematic) LDPC 부호어 구조도이다.
도 2는 LDPC 부호의 그래프 표현 방법에 대해 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는 QC-LDPC 부호의 사이클 특성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치 블록 구성도이다.
도 6a, b는 LDPC 복호화를 위해 임의의 검사 노드와 변수 노드에서 메시지 패싱 동작을 나타낸 메시지 구조도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LDPC 부호화부의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LDPC 복호화부 구조도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전송 블록 구조도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호화 과정의 예시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 복호화 과정의 예시도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호화 과정의 다른 예시도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 복호화 과정의 다른 예시도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호화 과정의 다른 예시도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 복호화 과정의 다른 예시도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호화 과정의 또 다른 예시도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 복호화 과정의 또 다른 예시도이다.
도 19, 19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f, 19g, 19h 및 19i는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호 기본 행렬의 예시도이다.
도 20, 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h 및 20i는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호 기본 행렬의 예시도이다.
도 21은 송신기에서 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 예시도이다.
도 22는 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬이 할당되는 범위를 도시한 예시도이다.
도 23a 및 도 23b는 각각 송신기 및 수신기에서 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 예시도이다.
도 24a 및 도 24b는 각각 송신기 및 수신기에서 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 25a 및 도 25b는 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬이 할당되는 범위를 도시한 다른 예시도이다.
도 26a 및 도 26b는 각각 송신기 및 수신기에서 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 27a 및 도 27b는 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬이 할당되는 범위를 도시한 다른 예시도이다.
도 28a 및 도 28b는 각각 송신기 및 수신기에서 TBS 인덱스 및 자원블록 수에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 29는 주어진 트랜스포트 블록에 CRC 비트 덧붙임의 예시도이다.
도 30은 부호화에 적용할 LDPC 기본행렬에 따라 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트 수를 가변하는 실시 예에 따른 예시도이다.
도 31은 부호화에 적용할 LDPC 기본행렬에 따라 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트 수를 가변하는 다른 실시 예에 따른 예시도이다.
도 32는 수신기에서 LDPC 기본행렬에 따라 트랜스포트 블록에 덧붙여진 CRC 비트 수를 결정하고 그에 따라 CRC 검사를 하는 실시 예에 따른 예시도이다.
도 33은 도 19의 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화 성능을 표시한 예시도이다.
도 34은 도 20의 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화 성능을 표시한 예시도이다.
도 35는 부호화에 적용할 LDPC 기본행렬에 따라 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트 수를 가변하는 실시 예에 따른 또 다른 예시도이다.
도 36은 수신기에서 LDPC 기본행렬에 따라 트랜스포트 블록에 덧붙여진 CRC 비트 수를 결정하고 그에 따라 CRC 검사를 하는 실시 예에 따른 또 다른 예시도이다.
도 37은 트랜스포트 블록의 세그멘테이션 방법의 실시 예에 따른 예시도이다.
도 38은 TBS와 세그멘테이션 여부에 따라 트랜스포트 블록 CRC 및 코드 블록 CRC 비트 수를 결정하는 방법에 대한 실시 예에 따른 예시도이다.
도 39은 TBS와 세그멘테이션 여부에 따라 트랜스포트 블록 CRC 및 코드 블록 CRC 비트 수를 결정하는 방법에 대한 실시 예에 따른 다른 예시도이다.
도 40는 수신기에서 TBS와 세그멘테이션 여부에 따라 트랜스포트 블록 CRC 및 코드 블록 CRC 비트 수를 결정하고, 그에 따라 CRC 검사를 수행하는 실시 예에 따른 예시도이다.
도 41은 TBS 및 부호율에 따라 기본 행렬이 할당되는 범위를 도시한 다른 예시도이다.
도 42는 송신기에서 TBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 43은 수신기에서 TBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 44는 송신기에서 TBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 45는 수신기에서 TBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 46은 TBS 및 부호율에 따라 기본 행렬이 할당되는 범위를 도시한 다른 예시도이다. 도 47은 송신기에서 TBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 48은 수신기에서 TBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다. 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.
본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
1960년대에 Gallager에 의해서 처음 소개된 저밀도 패리티 체크(Low Density Parity Check, 이하 LDPC) 부호는 당시 기술 수준에서 구현하기 어려운 복잡도로 인해 오랫동안 잊혀져 왔다. 하지만, 1993년 Berrou와 Glavieux, Thitimajshima에 의해 제안된 터보(turbo) 부호가 셰논(Shannon)의 채널 용량에 근접하는 성능을 보임에 따라, 터보 부호의 성능과 특성에 대한 많은 해석이 이루어지면서 반복 복호(iterative decoding)와 그래프를 기반으로 하는 채널 부호화에 대한 많은 연구가 진행되었다. 이를 계기로 1990년대 후반에 LDPC 부호가 재연구되면서 LDPC 부호에 대응되는 태너 (Tanner) 그래프 상에서 합-곱(sum-product) 알고리즘에 기반한 반복 복호 (iterative decoding)를 적용하여 복호화를 수행하면 LDPC 부호 또한 셰논의 채널 용량에 근접하는 성능을 가지게 됨이 밝혀졌다.
LDPC 부호는 일반적으로 패리티 검사 행렬(parity-check matrix)로 정의되며 태너 그래프로 통칭되는 이분(bipartite) 그래프를 이용하여 표현될 수 있다.
도 1은 시스테메틱(systematic) LDPC 부호어 구조도를 도시한 도면이다.
도 1에 따르면, LDPC 부호는 Kldpc 개 비트 혹은 심볼로 구성되어 있는 정보어(102)를 입력받아 LDPC 부호화를 하여 Nldpc 개 비트 혹은 심볼로 구성되어 있는 부호어(100)(codeword)를 생성한다. 이하 설명의 편의를 위해, Kldpc 개 비트를 포함하는 정보어(102)를 입력받아 Nldpc 개 비트로 구성되는 부호어(100)가 생성되는 것으로 가정한다. 즉, Kldpc 개의 입력 비트인 정보어
Figure pat00001
(102)를 LDPC 부호화하면, 부호어
Figure pat00002
(100)가 생성된다. 즉, 정보어 및 부호어는 다수의 비트로 구성되어 있는 비트열이며, 정보어 비트 및 부호어 비트는 정보어 및 부호어를 구성하는 각각의 비트를 의미한다. 통상적으로 부호어가
Figure pat00003
와 같이 정보어를 포함하고 있을 경우 시스테메틱(systemetic) 부호라 한다. 여기에서,
Figure pat00004
는 패리티 비트(104)이고, 패리티 비트의 개수 Nparity는 Nparity = Nldpc- Kldpc로 나타낼 수 있다.
LDPC 부호는 선형 블록 부호(linear block code)의 일종으로 아래의 수학식 1과 같은 조건을 만족하는 부호어를 결정하는 과정을 포함한다.
[수학식 1]
Figure pat00005
여기에서,
Figure pat00006
이다.
수학식 1에서, H는 패리티 검사 행렬, C는 부호어, ci는 부호어의 i 번째 비트, Nldpc는 LDPC 부호어 길이를 의미한다. 여기서 hi는 패리티 검사 행렬(H)의 i번째 열(column)을 의미한다.
패리티 검사 행렬 H는 LDPC 부호어의 비트 개수와 동일한 Nldpc개의 열 (column)로 구성되어 있다. 수학식 1은 패리티 검사 행렬의 i 번째 열(hi)과 i 번째 부호어 비트 ci의 곱의 합이 '0'이 됨을 의미하므로, i 번째 열(hi)은 i 번째 부호어 비트 ci와 관계가 있음을 의미한다.
도 2를 참조하여 LDPC 부호의 그래프 표현 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 4 개의 행(row)와 8 개의 열(column)로 이루어진 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H1의 일 예와 이를 태너 그래프 (Tanner graph)로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 패리티 검사 행렬 H1은 열이 8개 있기 때문에 길이가 8인 부호어(codeword)를 생성하며, H1을 통해 생성된 부호는 LDPC 부호를 의미하며, 각 열은 부호화된 8 비트에 대응된다.
도 2를 참조하면, 패리티 검사 행렬 H1을 기반으로 부호화 및 복호화하는 LDPC 부호의 태너 그래프는 8 개의 변수 노드(variable node)들 즉, x1(202), x2(204), x3(206), x4(208), x5(210), x6(212), x7(214), x8(216)와 4 개의 검사 노드(check node)(218, 220, 222, 224)들로 구성되어 있다. 여기서, LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H1의 i 번째 열과 j 번째 행은 각각 변수 노드 xi와 j 번째 검사 노드에 대응된다. 또한, LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H1의 j 번째 열과 j 번째 행이 교차하는 지점의 1의 값, 즉 0이 아닌 값의 의미는, 도 2와 같이 태너 그래프 상에서 변수 노드 xi와 j 번째 검사 노드를 연결하는 선분(edge)이 존재함을 의미한다.
LDPC 부호의 태너 그래프에서 변수 노드와 검사 노드의 차수(degree)는 각 노드들에 연결되어 있는 선분의 개수를 의미하며, 이는 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬에서 해당 노드에 대응되는 열 또는 행에서 0이 아닌 원소(entry)들의 개수와 동일하다. 예를 들어, 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, 도 2의 변수 노드에 대응되는 도 2의 패리티 검사 행렬 H1의 각각의 열에서 0이 아닌 원소들의 개수는 상술한 차수들 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2와 순서대로 일치하며, 도 2의 검사 노드들에 대응되는 도 2의 패리티 검사 행렬 H1의 각각의 행에서 0이 아닌 원소들의 개수는 상술한 차수들 6, 5, 5, 5와 순서대로 일치한다.
LDPC 부호는 도 2에서 나열한 이분 (bipartite) 그래프 상에서 합곱 (sum-product) 알고리즘 (algorithm)에 기반한 반복 복호 알고리즘을 사용하여 복호 (iterative decoding)할 수 있다. 여기서, 합곱 알고리즘은 메시지 패싱 알고리즘(message passing algorithm)의 일종이며, 메시지 패싱 알고리즘이라 함은 이분 그래프 상에서 에지를 통해 메시지들을 교환하고, 변수 노드 혹은 검사 노드로 입력되는 메시지들로부터 출력 메시지를 계산하여 업데이트하는 알고리즘을 나타낸다.
여기에서, i 번째 변수 노드의 메시지를 기반으로 i 번째 부호화 비트의 값을 결정할 수 있다. i 번째 부호화 비트의 값은 경판정(hard decision)과 연판정(soft decision) 모두 가능하다. 그러므로, LDPC 부호어의 i 번째 비트인 ci의 성능은 태너 그래프의 i 번째 변수 노드의 성능에 대응되며, 이는 패리티 검사 행렬의 i 번째 열의 1의 위치 및 개수에 따라 결정될 수 있다. 다시 말해, 부호어의 Nldpc개의 부호어 비트들의 성능은 패리티 검사 행렬의 1의 위치 및 개수에 의해 성능이 좌우 될 수 있으며, 이는 LDPC 부호의 성능은 패리티 검사 행렬에 따라 많은 영향을 받음을 의미한다. 따라서 우수한 성능을 갖는 LDPC 부호를 설계 하기 위해서는 좋은 패리티 검사 행렬을 설계하는 방법이 필요하다.
통신 또는 방송 시스템에서 사용되는 패리티 검사 행렬은 구현의 용이성을 위해 통상적으로 준순환(quasi-cyclic) 형태의 패리티 검사 행렬을 사용하는 준순환 LDPC 부호 (또는 QC-LDPC 부호, 이하 QC-LDPC 부호)가 많이 사용된다.
QC-LDPC 부호는 작은 정사각 행렬의 형태를 가지는 0-행렬(zero matrix)이나 순환 순열 행렬(circulant permutation matrices)로 구성된 패리티 검사 행렬을 가짐을 특징으로 한다. 이 때, 순열 행렬이란 정사각 행렬의 모든 원소가 0 또는 1이고, 각 행이나 열이 오직 하나의 1만을 포함하는 행렬을 의미한다. 또한, 순환 순열 행렬이란, 항등 행렬의 각 원소들을 오른쪽으로 순환 이동 시킨 행렬을 의미한다.
이하에서는, QC-LDPC 부호에 대해서 구체적으로 설명한다.
먼저, 수학식 2와 같이
Figure pat00007
크기의 순환 순열 행렬
Figure pat00008
을 정의한다. 여기서,
Figure pat00009
는 상기 행렬 P에서의 i번째 행(row), j번째 열의 원소(entry)를 의미한다.(여기서, 0 ≤ i, j < L)
[수학식 2]
Figure pat00010
상기와 같이 정의된 순열 행렬 P에 대해서
Figure pat00011
(0 ≤ i < L)는
Figure pat00012
크기의 항등 행렬(identity matrix)의 각 원소들을 i 번 만큼 오른쪽 방향으로 순환 이동(circular shift) 시킨 형태의 순환 순열 행렬임을 알 수 있다.
가장 간단한 QC-LDPC 부호의 패리티 검사 행렬 H는 다음 수학식 3와 같은 형태로 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00013
만일
Figure pat00014
을
Figure pat00015
크기의 0-행렬이라 정의할 경우, 상기 수학식 3에서 순환 순열 행렬 또는 0-행렬의 각 지수
Figure pat00016
는 {-1, 0, 1, 2, ..., L-1} 값 중에 하나를 가지게 된다. 또한 상기 수학식 3의 패리티 검사 행렬 H는 열 블록(column block)이 n개, 행 블록이 m개이므로,
Figure pat00017
크기를 가지게 됨을 알 수 있다.
상기 수학식 3의 패리티 검사 행렬이 완전 계수(full rank)를 가진다면, 상기 패리티 검사 행렬에 대응되는 QC-LDPC 부호의 정보어 비트의 크기는 (n-m)L 이 됨은 자명하다. 편의상 정보어 비트에 대응되는 (n-m)개의 열 블록을 정보어 열 블록이라 부르고, 나머지 패리티 비트에 대응되는 m개의 열 블록을 패리티 열 블록이라 부른다. (이 때, L 값은 편의상 블록 크기라고도 한다.)
통상적으로 상기 수학식 3의 패리티 검사 행렬에서 각 순환 순열 행렬 및 0-행렬을 각각 1과 0으로 치환(replace)하여 얻은
Figure pat00018
크기의 이진(binary) 행렬을 패리티 검사 행렬 H의 모행렬(mother matrix) 또는 기본 행렬 (base matrix) M(H)라 하고, 각 순환 순열 행렬 또는 0-행렬의 지수를 선택하여 수학식 4와 같이 얻은
Figure pat00019
크기의 정수 행렬을 패리티 검사 행렬 H의 지수 행렬 E(H)라 한다.
[수학식 4]
Figure pat00020
결과적으로 지수 행렬에 포함되어 있는 정수 1개는 패리티 검사 행렬에서의 순환 순열 행렬에 대응되므로 상기 지수 행렬은 편의상 정수로 이루어진 수열들로 표현할 수도 있다. (상기 수열은 다른 수열과 구분하기 위하여 LDPC 수열 또는 LDPC 부호 수열이라고 부르기도 한다). 일반적으로 패리티 검사 행렬은 지수 행렬 뿐만 아니라 대수적으로 동일한 특성을 가지는 수열로도 표현 가능하다. 본 발명에서는 편의상 패리티 검사 행렬을 지수 행렬 또는 패리티 검사 행렬 내에 있는 1의 위치를 나타내는(indicate) 수열 등으로 표현하였으나, 패리티 검사 행렬에 포함되어 있는 1 또는 0의 위치를 구분할 수 있는 수열 표기 법은 다양하므로, 본 명세서에 표현한 방법에 국한되지 않고 대수적으로 동일한 효과를 나타내는 다양한 수열의 형태로 나타낼 수 있다.
또한 디바이스 상의 송수신 장치에서도 패리티 검사행렬을 직접 생성하여 LDPC 부호화 및 복호화를 수행할 수도 있지만, 구현 상의 특징에 따라 상기 패리티 검사행렬과 대수적으로 동일한 효과를 내는 지수 행렬이나 수열을 이용하여 LDPC 부호화 및 복호화를 수행할 수도 있다. 따라서 본 발명에서 편의상 패리티 검사 행렬을 이용한 부호화 및 복호화에 대해서 설명하고 있지만, 실제 디바이스 상에서는 상기 패리티 검사 행렬과 동일한 효과를 얻을 수 있는 다양한 방법을 통해 구현 가능함을 고려하고 있음을 밝혀둔다. 이러한 이유로 상기 지수 행렬이나 LDPC 수열을 편의상 패리티 검사행렬이라 명명할 수도 있다.
참고로 대수적으로 동일한 효과란, 서로 다른 두 개 이상의 표현에 대해서 논리적 또는 수학적으로 서로 간에 완벽하게 동일함을 설명 가능하거나 변환 가능함을 의미한다.
본 발명에서는 편의상 하나의 블록에 대응되는 순환 순열 행렬이 1 개인 경우만 설명하였으나, 이하 하나의 블록에 여러 개의 순환 순열 행렬이 포함된 경우에도 동일한 발명을 적용할 수 있다. 예를 들어 다음 수학식 5와 같이 하나의 i 번째 행 블록 및 j 번째 열 블록의 위치에 2 개의 순환 순열 행렬
Figure pat00021
의 합으로 포함되어 있을 때, 그 지수 행렬은 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. 상기 수학식 6을 살펴보면, 상기 복수 개의 순환 순열 행렬 합이 포함된 행 블록 및 열 블록에 대응되는 i 번째 행 및 j 번째 열에 2 개의 정수가 대응되는 행렬임을 알 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00022
[수학식 6]
Figure pat00023
상기 실시 예와 같이 일반적으로 QC-LDPC 부호는 패리티 검사행렬에서 하나의 행 블록 및 열 블록에 복수 개의 순환 순열 행렬이 대응될 수 있으나 본 발명에서는 편의상 하나의 블록에 하나의 순환 순열 행렬이 대응되는 경우에 대해서만 설명하지만, 발명의 요지는 그에 한정되지 않는다. 참고로 이와 같이 하나의 행 블록 및 열 블록에 복수 개의 순환 순열 행렬이 중복되어 있는
Figure pat00024
크기의 행렬을 순환 행렬(circulant matrix 또는 circulant)이라 한다.
한편, 상기 수학식 5 및 수학식 6의 패리티 검사 행렬 및 지수 행렬에 대한 모행렬 또는 기본행렬은 상기 수학식 3에서 사용된 정의와 유사하게 각 순환 순열 행렬 및 0-행렬을 각각 1과 0으로 치환(replace)하여 얻은 이진(binary) 행렬을 의미하는데, 하나의 블록에 포함된 복수 개의 순환 순열 행렬의 합 (즉, 순환 행렬) 또한 단순히 1로 치환한다.
LDPC 부호의 성능은 패리티 검사 행렬에 따라 결정되기 때문에 우수한 성능을 갖는 LDPC 부호를 위해 패리티 검사 행렬을 설계하는 것이 필요하다. 또한 다양한 입력 길이와 부호율을 지원할 수 있는 LDPC 부호화 또는 복호화 방법이 필요하다.
리프팅(Lifting)은 QC-LDPC 부호의 효율적인 설계를 위해서 사용될 뿐만 아니라, 주어진 지수 행렬로부터 다양한 길이의 패리티 검사 행렬을 생성하거나 LDPC 부호어를 생성하기 위해서 사용되는 방법을 의미한다. 즉, 상기 리프팅은 주어진 작은 모행렬로부터 순환 순열 행렬 또는 0-행렬의 크기를 결정하는 L 값을 특정한 규칙에 따라 설정함으로써 효율적으로 매우 큰 패리티 검사 행렬을 설계하는데 적용하거나, 주어진 지수 행렬 또는 그에 대응되는 수열에 적절한 L 값을 적용함으로써 다양한 길이의 패리티 검사 행렬을 생성하거나 LDPC 부호어를 생성하는 방법을 의미한다.
기존 리프팅 방법과 이렇게 리프팅을 통해 설계된 QC-LDPC 부호의 특징을 다음과 같은 참조문헌 [Myung2006]을 참고하여 간단히 설명한다.
Reference [Myung2006]
S. Myung, K. Yang, and Y. Kim, "Lifting Methods for Quasi-Cyclic LDPC Codes," IEEE Communications Letters. vol. 10, pp. 489-491, June 2006.
먼저 LDPC 부호 C0가 주어져 있을 때 리프팅 방법을 통해 설계될 S개의 QC-LDPC 부호를 C1, ..., CS라 하고, 상기 각 QC-LDPC 부호의 패리티 검사 행렬의 행 블록 및 열 블록의 크기에 해당하는 값은 Lk라 한다. 여기서 C0는 C1, ..., CS 부호의 모행렬을 패리티 검사 행렬로 가지는 가장 작은 LDPC 부호에 해당하며 행 블록 및 열 블록의 크기에 해당하는 L0 값은 1이다. 또, 편의상 각 부호 Ck의 패리티 검사 행렬
Figure pat00025
는
Figure pat00026
크기의 지수 행렬
Figure pat00027
을 가지며 각 지수
Figure pat00028
들은 {-1, 0, 1, 2, ..., Lk - 1} 값 중에 하나로 선택된다.
기존 리프팅 방법은 C0 -> C1 ->...-> CS와 같은 단계로 이루어지며 Lk +1 = qk+1Lk (qk +1은 양의 정수, k=0,1,..., S-1)와 같은 조건을 만족하는 특징을 가진다. 또한 리프팅 과정의 특성에 의해 Cs의 패리티 검사 행렬
Figure pat00029
만 저장하고 있으면 리프팅 방식에 따라 다음 수학식 7을 이용하여 상기 QC-LDPC 부호 C0, C1, ..., CS를 모두 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00030
또는
[수학식 8]
Figure pat00031
이와 같이 C0로부터 보다 큰 QC-LDPC 부호 C1, ..., CS 등을 설계하는 방법 뿐만 아니라 큰 부호 Ck로부터 수학식 7 또는 수학식 8과 같이 적절한 방법을 이용하여 작은 부호 Ci(i=k-1, k-2, … 1, 0)를 생성하는 방법을 리프팅이라 부른다.
상기 수학식 7 또는 수학식 8의 리프팅 방식은 각 QC-LDPC 부호 Ck의 패리티 검사 행렬에서 행 블록 또는 열 블록의 크기에 해당하는 Lk 들이 서로 배수(multiple) 관계를 가지게 되어, 지수 행렬 또한 특정 방식에 의해 선택된다. 이와 같은 기존 리프팅 방식은 리프팅을 통해 설계된 각 패리티 검사 행렬의 대수적 또는 그래프 특성을 좋게 하여 오류 마루(error floor) 특성을 개선한 QC-LDPC 부호를 쉽게 설계할 수 있게 돕는다.
하지만, 각 Lk 값들이 서로 배수 관계에 있기 때문에 각 부호의 길이가 크게 제한되는 단점이 있다. 예를 들어 각 Lk 값들에 대해 Lk +1 = 2*Lk와 같은 최소한의 리프팅 방식을 적용하였다고 가정시, 이 경우 각 QC-LDPC 부호의 패리티 검사 행렬의 크기는
Figure pat00032
을 가질 수 있다. 즉, 리프팅을 10 단계 적용할 경우(S=10) 패리티 검사 행렬의 크기는 총 10 가지를 생성할 수 있으며, 이는 곧 10 가지 종류의 길이를 가지는 QC-LDPC 부호를 지원할 수 있음을 의미한다.
이와 같은 이유로 다양한 길이를 지원하는 QC-LDPC 부호를 설계하는데 있어서 기존 리프팅 방식은 다소 불리한 특성을 가지고 있다. 하지만, 통상적으로 사용되는 통신 시스템에서는 다양한 형태의 데이터 전송을 고려하여 매우 높은 수준의 길이 호환성(length compatibility)을 요구하게 된다. 이러한 이유로 기존 리프팅 방식에 기반한 LDPC 부호화 기법은 통신 시스템에서 적용하기 어려운 문제점이 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 다음과 같은 리프팅 방법을 이용한다.
일반적으로 리프팅은 도 4의 지수 행렬을 다양한 L 값에 대해 그 원소들의 값들을 변경하여 LDPC 부호화 및 복호화에 사용하는 것으로 생각할 수도 있다. 예를 들어, 상기 도 4의 지수 행렬을
Figure pat00033
라 하고, L 값에 따라 변환된 지수 행렬을
Figure pat00034
이라 할 때 일반적으로 다음과 수학식 9와 같은 변환식을 적용할 수 있다.
[수학식 9]
Figure pat00035
상기 수학식 9에서
Figure pat00036
는 다양한 형태로 정의할 수 있는데 예를 들면 모듈로(modulo) 연산에 기반하여 간단히 f(x, L) = x (mod L)를 적용할 수도 있으며, 다음 수학식 10과 같은 다양한 함수를 정의하여 사용할 수도 있다.
[수학식 10]
Figure pat00037
상기 수학식 10에서 mod(a,b)는 a에 대한 모듈로-b 연산을 의미하며, D는 사전에 정의된 양의 정수인 상수를 의미한다.
참고로 상기 수학식 9의 변환식에서 변환식 f를 적용하는 기준을 편의상 0으로 나타내었으나 그 기준 값은 지원하고자 하는 블록 크기 L 값에 따라 다르게 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치 블록 구성도이다.
구체적으로, 도 4과 같이, 송신 장치(400)는 가변 길이 입력 비트들을 처리하기 위해, 세그멘터이션부(410), 제로 패딩부(420), LDPC 부호화부(430), 레이트 매칭부(440), 변조부(450) 등을 포함할 수 있다. 레이트 매칭부(440)은 인터리버(441) 및 천공/리피티션(repetition)/제로 제거부(442) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 도 4에 도시된 구성 요소는, 가변 길이 입력 비트들에 대한 부호화 및 변조를 수행하는 구성 요소로서, 이는 일 예일 뿐이며, 경우에 따라 도 4에 도시된 구성요소 중 일부는 생략 또는 변경될 수 있고, 다른 구성요소가 더 추가될 수도 있다.
한편, 송신 장치(400)는 필요한 파라미터(가령, 입력 비트 길이, ModCod(modulation and code rate), 제로 패딩 (또는 단축)을 위한 파라미터, LDPC 부호의 부호율/부호어 길이, 인터리빙(interleaving)을 위한 파라미터, 리피티션(repetition) 및 펑처링(puncturing) 등을 위한 파라미터 및 변조 방식 등)를 결정하고, 결정된 파라미터를 기초로 부호화하여 수신 장치(500)로 전송할 수 있다.
입력 비트들의 수가 가변적이라는 점에서, 입력 비트들의 수가 기설정된 값보다 큰 경우, 기설정된 값 이하의 길이를 갖도록 세그먼테이션 될 수 있다. 또한 세그먼트된 블록 각각은 하나의 LDPC 코딩된 블록에 대응될 수 있다. 다만, 입력 비트들의 수가 기 설정된 값보다 작거나 같은 경우, 세그먼테이션 되지 않는다. 입력 비트들은 하나의 LDPC 코딩된 블록에 대응될 수 있다.
한편, 송신 장치(400)는 부호화, 인터리빙 및 변조에 이용되는 각종 파라미터를 기저장하고 있을 수 있다. 여기에서, 부호화에 이용되는 파라미터는 LDPC 부호의 부호율, 부호어 길이, 패리티 검사 행렬에 대한 정보가 될 수 있다. 그리고, 인터리빙에 이용되는 파리미터는 인터리빙 룰에 대한 정보가 될 수 있으며, 변조에 이용되는 파리미터는 변조 방식에 대한 정보가 될 수 있다. 또한 펑처링에 관한 정보는 펑처링 길이가 될 수 있다. 또한 리피티션에 관한 정보는 리피티션 길이가 될 수 있다. 상기 패리티 검사 행렬에 대한 정보는 본 발명에서 제시하는 패리티 행렬을 사용할 경우 순환 행렬의 지수 값을 저장 할 수 있다.
이 경우, 송신 장치(400)를 구성하는 각 구성 요소를 이러한 파라미터를 이용하여 동작을 수행할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 경우에 따라 송신 장치(400)는 송신 장치(400)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 따라서, 상술한 송신 장치의 동작 및 본 발명에서 설명하는 송신 장치의 동작은 제어부에 의해 제어될 수 있으며, 본 발명의 제어부는 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치 블록 구성도이다.
구체적으로, 도 5와 같이, 수신 장치(500)는 가변 길이 정보들을 처리하기 위해, 복조부(510), 레이트 디매칭부(520), LDPC 복호화부(530), 제로 제거부(540) 및 디세그멘테이이션부(550) 등을 포함할 수 있다. 레이트 디매칭부(520)는 LLR(log likelihood ratio) 삽입부(522), LLR 컴바이너(523), 디인터리버(524) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 도 5에 도시된 구성요소는, 도 5에 도시된 구성요소에 대응되는 기능을 수행하는 구성요소로서, 이는 일 예일 뿐이고 경우에 따라 일부는 생략 또는 변경될 수 있고, 다른 구성요소가 더 추가될 수도 있다.
본 발명에서의 패리티 검사 행렬은 메모리를 이용하여 독출할 수도 있고, 송신 장치 또는 수신 장치에서 사전에 주어질 수도 있고, 송신 장치 또는 수신 장치에서 직접 생성될 수도 있다. 또한 송신 장치는 상기 패리티 검사 행렬에 대응되는 수열 또는 지수 행렬 등을 저장 또는 생성하여 부호화에 적용할 수 있다. 마찬가지로 수신 장치에서도 상기 패리티 검사 행렬에 대응되는 수열 또는 지수 행렬 등을 저장 또는 생성하여 복호화에 적용될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 도 5를 기반으로 수신기 동작에 대한 구체적인 설명을 하도록 한다.
복조부(510)는 송신 장치(400)로부터 수신된 신호를 복조한다.
구체적으로, 복조부(510)는 송신 장치(400)의 변조부(450)에 대응되는 구성요소로, 송신 장치(400)로부터 수신된 신호를 복조하여, 송신 장치(400)에서 전송한 비트들에 대응되는 값들을 생성할 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)에서 모드에 따라 변조한 변조 방식에 대한 정보를 기저장할 수 있다. 이에 따라, 복조부(510)는 모드에 따라 송신 장치(400)로부터 수신된 신호를 복조하여, LDPC 코드워드 비트들에 대응되는 값들을 생성할 수 있다.
한편, 송신 장치(400)에서 전송한 비트들에 대응되는 값은 LLR(Log Likelihood Ratio) 값일 수 있다.
구체적으로, LLR 값은 송신 장치(400)에서 전송한 비트가 0일 확률과 1일 확률의 비율에 Log를 취한 값으로 나타낼 수 있다. 또는, LLR 값은 비트 값 자체가 될 수 있으며, 또한, LLR 값은 송신 장치(400)에서 전송한 비트가 0 또는 1일 확률이 속하는 구간에 따라 결정된 대표 값이 될 수도 있다.
상기 복조부(510)는 LLR 값에 대한 멀티플렉싱(미도시)을 수행하는 과정을 포함한다. 구체적으로, 송신 장치(400)의 비트 디먹스(미도시)에 대응되는 구성요소로, 비트 디먹스(미도시)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)가 디멀티플렉싱 및 블록 인터리빙을 위해 이용하였던 파라미터에 대한 정보를 기저장하고 있을 수 있다. 이에 따라, 먹스(미도시)는 셀 워드에 대응되는 LLR 값에 대해 비트 디먹스(미도시)에서 수행된 디멀티플렉싱 및 블록 인터리빙 동작을 역으로 수행하여, 셀 워드에 대응되는 LLR 값을 비트 단위로 멀티플렉싱할 수 있다.
레이트 디매칭부(520)은 복조부(510)로부터 출력되는 LLR 값에 LLR 값을 삽입할 수 있다. 이 경우, 레이트 디매칭부(520)는 복조부(510)로부터 출력되는 LLR 값들의 사이에 미리 약속된 LLR 값들을 삽입할 수 있다.
구체적으로, 레이트 디매칭부(520)는 송신 장치(400)의 레이트 매칭부(440)에 대응되는 구성요소로, 인터리버(441), 제로 제거 및 펑처링/리피티션/제로 제거부(442)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
먼저, 레이트 디매칭부(520)는 상기 송신기의 인터리버(441)에 상응하도록 디인터리빙 하도록 한다. 디인터리버(524)의 출력 값들은 LLR 삽입부(522)에서 LDPC 코드워드에서 제로 비트들이 패딩되었던 위치에 제로 비트들에 대응되는 LLR 값을 삽입할 수 있다. 이 경우, 패딩되었던 제로 비트들 즉, 쇼트닝된 제로 비트들에 대응되는 LLR 값은 ∞ 또는 -∞가 될 수 있다. 하지만, ∞ 또는 -∞는 이론적인 값이며, 실질적으로는 수신 장치(500)에서 이용되는 LLR 값의 최대값 또는 최소값이 될 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)가 제로 비트들을 패딩하기 위해 이용하였던 파라미터에 대한 정보를 기저장하고 있을 수 있다. 이에 따라, 레이트 디매칭부(520)는 LDPC 코드워드에서 제로 비트들이 패딩되었던 위치를 판단하고, 해당 위치에 쇼트닝된 제로 비트들에 대응되는 LLR 값을 삽입할 수 있다.
또한, 레이트 디매칭부(520)의 LLR 삽입부(522)에서는 LDPC 코드워드에서 펑처링된 비트들의 위치에 펑처링된 비트들에 대응되는 LLR 값을 삽입할 수 있다. 이 경우, 펑처링된 비트들에 대응되는 LLR 값은 0이 될 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)에서 펑처링을 위해 이용한 파라미터에 대한 정보를 기저장할 수 있다. 이에 따라, LLR 삽입부(522)는 LDPC 패리티 비트들이 펑처링된 위치에 그에 대응되는 LLR 값을 삽입할 수 있다.
LLR 컴바이너(523)는 LLR 삽입부(522) 및 복조부(510)에서 출력되는 LLR 값을 컴바인 즉, 합산할 수 있다. 구체적으로, LLR 컴바이너(523)는 송신 장치(400)의 펑처링/리피티션/제로 제거부(442)에 대응되는 구성요소로, 리피티션부(442)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 먼저, LLR 컴바이너(523)는 리피티션된 비트들에 대응되는 LLR 값을 다른 LLR 값과 컴바인할 수 있다. 여기에서, 다른 LLR 값은 송신 장치(400)에서 리피티션된 비트들 생성에 기초가 된 비트들 즉, 리피티션 대상으로 선택되었던 LDPC 패리티 비트들에 대한 LLR 값일 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 송신 장치(400)는 LDPC 패리티 비트들에서 비트들을 선택하고, 이들을 LDPC 정보어 비트들 및 LDPC 패리티 비트들 사이에서 리피티션시켜 수신 장치(500)로 전송하게 된다.
이에 따라, LDPC 패리티 비트들에 대한 LLR 값은 리피티션된 LDPC 패리티 비트들에 대한 LLR 값 및 리피티션되지 않은 LDPC 패리티 비트들 즉, 부호화에 의해 생성된 LDPC 패리티 비트들에 대한 LLR 값으로 구성될 수 있다. 따라서, LLR 컴바이너(523)는 동일한 LDPC 패리티 비트들에 LLR 값들을 컴바인할 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)에서 리피티션을 위해 이용한 파라미터에 대한 정보를 기저장할 수 있다. 이에 따라, LLR 컴바이너(523)는 리피티션된 LDPC 패리티 비트들에 대한 LLR 값을 판단하고, 이를 리피티션의 기초가 된 LDPC 패리티 비트들에 대한 LLR 값과 컴바인할 수 있다.
또한, LLR 컴바이너(523)는 재전송 혹은 IR(Increment Redundancy)된 비트들에 대응되는 LLR 값을 다른 LLR 값과 컴바인할 수 있다. 여기에서, 다른 LLR 값은 송신 장치(400)에서 재전송 혹은 IR된 비트들 생성에 기초가 된 LDPC 부호어 비트들 생성을 위해 선택되었던 비트들에 대한 LLR 값일 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 송신 장치(400)는 HARQ를 위하여 NACK이 발생할 경우 부호어 비트들중 일부 비트들 혹은 모든 비트들을 수신 장치(500)로 전송할 수 있다.
이에 따라, LLR 컴바이너(523)는 재전송 혹은 IR을 통해 수신된 비트들에 대한 LLR 값을 이전 부호어 또는 프레임(frame)을 통해 수신되는 LDPC 코드워드 비트들에 대한 LLR 값과 컴바인할 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)에서 재전송 혹은 IR비트들 생성을 위해 이용한 파라미터에 대한 정보를 기저장할 수 있다. 이에 따라, LLR 컴바이너(523)는 재전송 혹은 IR비트들의 수에 대한 LLR 값을 판단하고, 이를 재전송 비트들의 생성에 기초가 된 LDPC 패리티 비트들에 대한 LLR 값과 컴바인할 수 있다.
디인터리버(524)는 LLR 컴바이너(523)에서 출력되는 LLR 값을 디인터리빙 할 수 있다.
구체적으로, 디인터리버부(524)는 송신 장치(400)의 인터리버(441)에 대응되는 구성요소로, 인터리버(441)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)가 인터리빙을 위해 이용하였던 파라미터에 대한 정보를 기저장하고 있을 수 있다. 이에 따라, 디인터리버(524)는 LDPC 코드워드 비트들에 대응되는 LLR 값에 대해 인터리버(441)에서 수행된 인터리빙 동작을 역으로 수행하여, LDPC 코드워드 비트들에 대응되는 LLR 값을 디인터리빙 할 수 있다.
LDPC 복호화부(530)는 레이트 디매칭부(520)에서 출력되는 LLR 값에 기초하여 LDPC 복호화를 수행할 수 있다.
구체적으로, LDPC 복호화부(530)는 송신 장치(400)의 LDPC 부호화부(430)에 대응되는 구성요소로, LDPC 부호화부(430)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)에서 모드에 따라 LDPC 부호화를 수행하기 위해 이용하였던 파라미터에 대한 정보를 기저장하고 있을 수 있다. 이에 따라, LDPC 복호화부(530)는 모드에 따라 레이트 디매칭부(520)에서 출력되는 LLR 값에 기초하여 LDPC 복호화를 수행할 수 있다.
예를 들어, LDPC 복호화부(530)는 합곱 알고리즘에 기반한 반복 복호 방식에 기초하여 레이트 디매칭부(520)에서 출력되는 LLR 값에 기초하여 LDPC 복호화를 수행하고, LDPC 복호화에 따라 에러가 정정된 비트들을 출력할 수 있다.
제로 제거부(540)는 LDPC 복호화부(530)에서 출력되는 비트들에서 제로 비트들을 제거할 수 있다.
구체적으로, 제로 제거부(540)는 송신 장치(400)의 제로 패딩부(420)에 대응되는 구성요소로, 제로 패딩부(420)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)에서 제로 비트들을 패딩하기 위해 이용하였던 파라미터에 대한 정보를 기저장하고 있을 수 있다. 이에 따라, 제로 제거부(540)는 LDPC 복호화부(530)에서 출력되는 비트들에서 제로 패딩부(420)에서 패딩되었던 제로 비트들을 제거할 수 있다.
디세그먼테이션부(550)는 송신 장치(400)의 세그먼테이션부(410)에 대응되는 구성요소로, 세그먼테이션부(410)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 수신 장치(500)는 송신 장치(400)가 세그먼테이션을 위해 이용하였던 파라미터에 대한 정보를 기저장하고 있을 수 있다. 이에 따라, 디세그먼테이션부(550)는 제로 제거부(540)에서 출력되는 비트들 즉, 가변 길이 입력 비트들에 대한 세그먼트들을 결합하여, 세그먼테이션 전의 비트들을 복원할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 경우에 따라 수신 장치(400)는 수신 장치(400)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 따라서, 상술한 송신 장치의 동작 및 본 발명에서 설명하는 수신 장치의 동작은 제어부에 의해 제어될 수 있으며, 본 발명의 제어부는 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.
한편, LDPC 부호는 도 2에서 나열한 이분 그래프 상에서 합곱 알고리즘에 기반한 반복 복호 알고리즘을 사용하여 복호할 수 있으며, 합곱 알고리즘은 메시지 패싱 알고리즘의 일종이다.
이하에서는, 도 6a, b를 참조하여 LDPC 복호화 시 일반적으로 사용되는 메시지 패싱 동작에 대해서 설명하기로 한다.
도 6a, 6b는 LDPC 복호화를 위해 임의의 검사 노드와 변수 노드에서 메시지 패싱 동작을 나타낸다.
도 6a에는 검사 노드 m(600)과 검사 노드 m(600)에 연결되는 다수의 변수 노드들(610, 620, 630, 640)이 도시되어 있다. 또한, 도시되어 있는 Tn',m은 변수 노드 n'(610)에서 검사 노드 m(600)으로 패싱되는 메시지를 나타내며, En,m은 검사 노드 m(600)에서 변수 노드 n(630)으로 패싱되는 메시지를 나타낸다. 여기서, 검사 노드 m(600)에 연결되어 있는 모든 변수 노드들의 집합을 N(m)이라고 정의하고, N(m)에서 변수 노드 n(630)을 제외한 집합을 N(m)＼n이라고 정의하기로 한다.
이 경우, 합곱 알고리즘에 기반한 메시지 업데이트(update) 규칙은 하기 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 11]
Figure pat00038
여기에서, Sign(En ,m)은 메시지 En ,m의 부호(sign)를 나타내고,
Figure pat00039
은 메시지 En ,m의 크기(magnitude)를 나타낸다. 한편, 함수
Figure pat00040
는 하기의 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 12]
Figure pat00041
한편, 도 6b에는 변수 노드 x(650)과 변수 노드 x(650)에 연결되는 다수의 검사 노드들(660, 670, 680, 690)이 도시되어 있다. 또한, 도시되어 있는 Ey' ,x은 검사 노드 y'(660)에서 변수 노드 x(650)로 패싱되는 메시지를 나타내며, Ty ,x은 변수 노드 x(650)에서 변수 노드 y(680)로 패싱되는 메시지를 나타낸다. 여기서, 변수 노드 x(650)에 연결되어 있는 모든 변수 노드들의 집합을 M(x)이라고 정의하고, M(x)에서 검사 노드 y(680)을 제외한 집합을 M(x)＼y라고 정의하기로 한다. 이 경우, 합곱 알고리즘에 기반한 메시지 업데이트(update) 규칙은 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 13]
Figure pat00042
여기에서, Ex는 변수 노드 x의 초기 메시지 값을 의미한다.
또한, 노드 x의 비트 값을 판정할 경우에는 하기 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 14]
Figure pat00043
이 경우, Px값에 따라 노드 x에 대응하는 부호화 비트를 판정할 수 있다.
도 6a 및 6b에서 상술한 방식은 일반적인 복호화 방법이라는 점에서 더 이상 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 다만, 도 6a, b에서 설명한 방법 외에도 변수 노드와 검사 노드에서의 패싱되는 메시지 값을 결정하는 데 있어 다른 방법이 적용될 수도 있고, 이와 관련된 상세한 설명은 『Frank R. Kschischang, Brendan J. Frey, and Hans-Andrea Loeliger, "Factor Graphs and the Sum-Product Algorithm," IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY, VOL. 47, NO. 2, FEBRUARY 2001, pp498-519)』를 참고하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LDPC 부호화부의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
Kldpc 개의 비트들은 LDPC 부호화부(700)를 위한 Kldpc 개의 LDPC 정보어 비트들 I=(i0,i1,...,
Figure pat00044
)을 구성할 수 있다. LDPC 부호화부(700)는 Kldpc 개의 LDPC 정보어 비트들을 시스테매틱하게 LDPC 부호화하여, Nldpc 개의 비트들로 구성된 LDPC 코드워드
Figure pat00045
=(c0,c1,..., cNldpc -1)=(i0,i1,..., iKldpc -1,p0,p1,...,pNldpc - Kldpc -1)를 생성할 수 있다.
상기 수학식 1에서 서술한 바와 같이 상기 LDPC 코드워드와 패리티 검사 행렬의 곱이 제로 벡터가 되도록 부호어를 결정하는 과정을 포함한다.
도 7에 따르면, 부호화 장치(700)는 LDPC 부호화부(710)를 포함한다. 이 때, 부호화 장치(700)는 도 4에서 설명한 송신 장치와 동일하게 구성될 수 있다. 또는, 부호화 장치(700)는 송신 장치의 구성 중 일부의 구성을 더 포함하거나 일부의 구성을 포함하지 않을 수 있다. LDPC 부호화부(710)는 패리티 검사 행렬 또는 그에 대응되는 지수행렬 또는 수열에 기초하여 입력 비트들에 대해 LDPC 부호화를 수행하여 LDPC 부호어를 생성할 수 있다. 이 경우, LDPC 부호화부(710)는 부호율(즉, LDPC 부호의 부호율)에 따라 서로 다르게 정의된 패리티 검사 행렬을 이용하여 LDPC 부호화를 수행할 수 있다.
한편, 부호화 장치(700)는 LDPC 부호의 부호율, 부호어 길이, 패리티 검사 행렬에 대한 정보를 기저장하기 위한 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있으며, LDPC 부호화부(710)는 이러한 정보를 이용하여 LDPC 부호화를 수행할 수 있다. 상기 패리티 검사 행렬에 대한 정보는 본 발명에서 제시하는 패리티 행렬을 사용할 경우 순환 행렬의 지수 값에 대한 정보를 저장 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8에 따르면, 복호화 장치(800)는 LDPC 복호화부(810)를 포함할 수 있다. 이 때, 복호화 장치(800)는 도 5에서 설명한 수신 장치와 동일하게 구성될 수 있다. 또는, 복호화 장치(800)는 송신 장치의 구성 중 일부의 구성을 더 포함하거나 일부의 구성을 포함하지 않을 수 있다.
LDPC 복호화부(810)는 패리티 검사 행렬 또는 그에 대응되는 지수 행렬 또는 수열 에 기초하여 LDPC 부호어에 대해LDPC 복호화를 수행한다.
예를 들어, LDPC 복호화부(810)는 반복 복호 알고리즘을 통해 LDPC 부호어 비트들에 대응되는 LLR(Log Likelihood Ratio) 값을 패싱하여 LDPC 복호화를 수행하여 정보어 비트들을 생성할 수 있다.
여기에서, LLR 값은 LDPC 부호어 비트들에 대응되는 채널 값으로, 다양한 방법으로 표현될 수 있다.
예를 들어, LLR 값은 송신 측에서 채널을 통해 전송한 비트가 0일 확률과 1일 확률의 비율에 Log를 취한 값으로 나타낼 수 있다. 또한, LLR 값은 경판정에 따라 결정된 비트 값 자체가 될 수 있으며, 송신 측에서 에서 전송한 비트가 0 또는 1일 확률이 속하는 구간에 따라 결정된 대표 값이 될 수도 있다.
이 경우, 송신 측은 도 7과 같은 LDPC 부호화부(710)를 이용하여 LDPC 부호어를 생성할 수 있다.
이 경우, LDPC 복호화부(810)는 부호율(즉, LDPC 부호의 부호율)에 따라 서로 다르게 정의된 패리티 검사 행렬을 이용하여 LDPC 복호화를 수행할 수 있다.
도 9은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LDPC 복호화부 구조도를 나타낸다.
한편, 상술한 바와 같이 LDPC 복호화부(810)는 반복 복호 알고리즘을 사용하여 LDPC 복호화를 수행할 수 있으며, 이 경우, LDPC 복호화부(810)는 도 9와 같은 구조로 구성될 수 있다. 다만, 반복 복호 알고리즘의 경우 이미 공지된 사항이라는 점에서, 도 9에 도시된 세부 구성 역시 일 예일 뿐이다.
도 9에 따르면, 복호화 장치(900)는 입력 처리기(901), 메모리(902), 변수노드 연산기(904), 제어기(906), 검사노드 연산기(908) 및 출력 처리기(910) 등을 포함한다.
입력 처리기(901)는 입력되는 값을 저장한다. 구체적으로, 입력 처리기(901)는 무선 채널을 통해 수신되는 수신 신호의 LLR 값을 저장할 수 있다.
제어기(904)는 무선 채널을 통해 수신되는 수신 신호의 블록의 크기(즉, 부호어의 길이), 부호율에 대응되는 패리티 검사 행렬을 기반으로 하여 변수 노드 연산기(904)에 입력되는 값의 개수 및 메모리(902)에서의 주소 값, 검사 노드 연산기(908)에 입력되는 값의 개수 및 메모리(902)에서의 주소 값 등을 결정한다.
메모리(902)는 변수 노드 연산기(904)와 검사 노드 연산기(908)의 입력 데이터 및 출력 데이터를 저장한다.
변수 노드 연산기(904)는 제어기(906)에서 입력받은 입력 데이터의 주소 정보 및 입력 데이터의 개수 정보에 따라 메모리(902)에서 데이터들을 입력 받아 변수 노드 연산을 한다. 이후, 변수 노드 연산기(904)는 제어기(906)에서 입력 받은 출력 데이터의 주소 정보 및 출력 데이터의 개수 정보에 기초하여 변수 노드 연산 결과들을 메모리(902)에 저장한다. 또한, 변수 노드 연산기(904)에서는 입력 처리기(901)와 메모리(902)에서 입력 받은 데이터를 기반으로 하여 변수 노드 연산 결과를 출력 처리기(910)에 입력한다. 여기에서, 변수 노드 연산은 도 6를 기반으로 상술한 바 있다.
검사 노드 연산기(908)는 제어기(906)에서 입력받은 입력 데이터의 주소 정보 및 입력 데이터의 개수 정보에 기초하여 메모리(902)에서 데이터들을 입력받아 검사 노드 연산을 한다. 이후, 검사 노드 연산기(908)는 제어기(906)에서 입력받은 출력 데이터의 주소 정보 및 출력 데이터의 개수 정보에 기초하여 변수 노드 연산 결과들을 메모리(902)에 저장한다. 여기에서, 검사 노드 연산은 도 6을 기반으로 상술한 바 있다.
출력 처리기(910)는 변수 노드 연산기(904)로부터 입력받은 데이터를 기반으로 하여 송신 측의 부호어의 정보어 비트들이 0이었는지 1이었는지 경판정한 후, 그 경판정 결과를 출력하게 되고, 출력 처리기(910)의 출력 값이 최종적으로 복호화된 값이 되는 것이다. 이 경우, 도 6에서 하나의 변수 노드로 입력되는 모든 메시지 값(초기 메시지 값과 검사 노드로부터 입력되는 모든 메시지 값들)을 더한 값을 기반으로 경판정 할 수 있다.
한편, 복호화 장치(900)는 LDPC 부호의 부호율, 부호어 길이, 패리티 검사 행렬에 대한 정보를 기저장하기 위한 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있으며, LDPC 복호화부(810)는 이러한 정보를 이용하여 LDPC 부호화를 수행할 수 있다. 하지만, 이는 일 예일 뿐, 해당 정보들은 송신 측으로부터 제공될 수도 있다.
도 10는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전송 블록 구조도이다.
도 10를 참조하면, <Null> bit들을 세그먼트된 길이가 동일하도록 하기 위해 추가할 수 도 있다.
또한 <Null> bit들을 LDPC 부호의 정보 길이를 맞추기 위해 추가할 수도 있다.
이상에서는 다양한 길이의 LDPC 부호를 지원하는 통신 및 방송 시스템에 있어서, QC-LDPC 부호에 기반하여 다양한 블록 크기를 적용하는 방법에 대해서 살펴보았다. 다음으로는 상기 제안된 방법에서 부호화 성능을 더 개선하는 방법에 대해서 제안한다.
일반적으로 만일 수학식 9 및 수학식 10에서 설명한 리프팅 방법처럼 하나의 LDPC 지수 행렬 또는 수열 등으로부터 매우 다양한 블록 크기 L에 대해 적절히 수열을 변환하여 사용할 경우에는 시스템 구현 시에 1개 또는 적은 개수의 수열에 대해서만 구현하면 되기 때문에 많은 이점이 있다. 하지만, 지원하고자 하는 블록 크기의 종류가 많아질수록 모든 블록 크기에 대해 성능이 좋은 LDPC 부호를 설계하는 것은 매우 어려운 문제이다.
본 발명에서는 정해진 2개의 기본 행렬 상에서 각각의 기본 행렬에 대응되는 복수개의 지수 행렬(또는 LDPC 수열)을 이용한 LDPC 부호화/복호화 방법 및 장치에 대해서 제안한다. 기본 행렬은 2개로 고정되어 있으며, 상기 기본 행렬 상에서 정의된 LDPC 부호의 지수 행렬 또는 수열로부터 각 블록 크기 그룹에 포함된 블록 크기에 맞게 리프팅을 적용함으로써 가변 길이의 LDPC 부호화 및 복호화를 수행한다. 이러한 방식은 복수개의 LDPC 부호의 지수 행렬 또는 LDPC 수열을 구성하는 원소 또는 숫자들은 서로 다른 값을 가질 수 있지만, 해당 원소 또는 숫자들의 위치는 정확히 기본 행렬들에 따라 한정되는 특징을 가진다.
이와 같이 지수 행렬 또는 LDPC 수열들은 각각 순환 순열 행렬의 지수, 즉, 비트들에 대한 일종의 순환 시프트(circular shift) 값을 의미하는데, 원소 또는 숫자들의 위치를 모두 동일하게 설정함으로써 해당 순환 순열 행렬에 대응되는 비트들의 위치를 파악하기가 용이하다. 참고로 본 발명에서 제안하는 지수 행렬 또는 LDPC 수열은 블록 크기(Z)에 대응되는 비트들의 순환 시프트 값에 대응되기 때문에 시프트 행렬 (shift matrix) 또는 시프트 값 행렬(shift value matrix) 또는 시프트 수열 (shift sequence) 또는 시프트 값 수열 (shift value sequence) 등과 같이 다양하게 명명할 수 있다.
또한 본 발명에서는 LDPC 부호의 정보어 길이 또는 부호율에 따라 상기 2개의 기본 행렬을 적절히 선택하여 시스템에 적용함으로써 성능을 개선 방법을 제안한다. 기본 행렬이 2개인 경우에는 시스템의 복잡도는 다소 높아지지만 부호화 성능을 크게 개선할 수 있는 장점이 있어 서로 상호 보완(trade-off) 관계에 있다.
통상적으로 LDPC 부호는 모든 길이 및 부호율에 대해 1개의 기본 행렬에 기반하여 최적화하는 것이 어렵기 때문에 다소 복잡도는 증가하더라도 2개 이상의 기본 행렬들과 그것들에 기반한 지수 행렬들을 이용하여 다양한 길이 및 부호율에 대해 안정적이고 좋은 성능을 지원하는 부호화 및 복호화 방법 및 장치를 구현할 수 있다.
보다 구체적인 설명을 위해 지원하고자 하는 블록 크기(Z)를 다음 수학식 15와 같이 복수 개의 블록 크기 그룹 (또는 집합)으로 구분할 수 있다. 상기 블록 크기(Z)는 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬에서 순환 순열 행렬 또는 순환 행렬의 크기 ZxZ에 대응되는 값을 의미할 수 있다.
[수학식 15]
Z1 = {2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256}
Z2 = {3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384}
Z3 = {5, 10, 20, 40, 80, 160, 320}
Z4 = {7, 14, 28, 56, 112, 224}
Z5 = {9, 18, 36, 72, 144, 288}
Z6 = {11, 22, 44, 88, 176, 352}
Z7 = {13, 26, 52, 104, 208}
Z8 = {15, 30, 60, 120, 240}
상술한 바와 같이 본 발명에서는 정해진 2개의 기본 행렬 상에서 각각의 기본 행렬에 대응되는 복수개의 지수 행렬(또는 LDPC 수열)을 이용한 LDPC 부호화/복호화 방법 및 장치에 대해서 제안한다.
상기 수학식 15는 일례일 뿐이며, 상기 수학식 15의 블록 크기 그룹에 포함된 모든 블록 크기(Z) 값을 사용할 수도 있으며, 다음 수학식 16과 같이 적절한 수학식 15의 블록 크기 그룹의 부분 집합에 포함되는 블록 크기 값을 사용할 수도 있으며, 상기 수학식 15 또는 수학식 16의 블록 크기 그룹(또는 집합)에 적절한 값들을 추가 또는 제외하여 사용할 수도 있다.
[수학식 16]
Z1'= {8, 16, 32, 64, 128, 256}
Z2'= {12, 24, 48, 96, 192, 384}
Z3'= {10, 20, 40, 80, 160, 320}
Z4'= {14, 28, 56, 112, 224}
Z5'= {9, 18, 36, 72, 144, 288}
Z6'= {11, 22, 44, 88, 176, 352}
Z7'= {13, 26, 52, 104, 208}
Z8'= {15, 30, 60, 120, 240}
상기 수학식 15 및 수학식 16의 블록 크기 그룹들의 특징은 서로 다른 입도(granularity)를 가질 뿐만 아니라 이웃한 블록 크기의 비율이 모두 동일한 정수인 특징을 가지고 있다. 즉 다시 말해 하나의 그룹에 포함되어 있는 블록 크기들은 서로 약수 또는 배수 관계에 있다. p (p = 1, 2, …, 8)번째 그룹에 대응되는 지수 행렬을 각각
Figure pat00046
라 하고, 상기 p번째 그룹에 포함된 Z 값에 대응되는 지수 행렬을
Figure pat00047
라 할 때, fp (x,Z) = x (mod Z)를 이용하여 수학식 9와 같은 수열의 변환 방법을 적용한다고 하자. 즉, 예를 들어 블록 크기 Z가 Z = 28와 같이 결정된 경우에는 Z = 28이 포함되어 있는 4번째 블록 크기 그룹에 대응되는 지수 행렬(또는 LDPC 수열)
Figure pat00048
에 대해서 Z = 28에 대한 지수 행렬(또는 LDPC 수열)
Figure pat00049
각 원소
Figure pat00050
를 다음 수학식 17과 같이 얻을 수 있다.
[수학식 17]
Figure pat00051
상기 수학식 17과 같은 변환은 간단히 다음 수학식 18과 같이 나타내기도 한다.
[수학식 18]
Figure pat00052
참고로, 이상에서는 수학식 9 또는 수학식 15 내지 수학식 18에서의 리프팅 또는 지수 행렬의 변환 방식에 대해 패리티 검사 행렬에 대응되는 지수 행렬 전체에 적용하는 것을 가정하여 설명하였지만, 상기 지수 행렬의 부분적으로도 적용 가능하다.
예를 들어 통상적으로 패리티 검사 행렬의 패리티 비트에 대응되는 부분 행렬은 효율적인 부호화를 위해서 특수한 구조를 가지는 경우가 많다. 이 경우에 리프팅에 의해 부호화 방법 또는 복잡도에 변화가 생길 수도 있다. 따라서 동일한 부호화 방법 또는 복잡도 유지를 위해서 패리티 검사 행렬에서 패리티에 대응되는 부분 행렬에 대한 지수 행렬의 일부에는 리프팅을 적용하지 않거나 정보어 비트에 대응되는 부분 행렬에 대한 지수 행렬에 적용하는 리프팅 방식과 서로 다른 리프팅을 적용할 수 있다. 다시 말하면, 지수 행렬 내에서 정보어 비트에 대응되는 수열에 적용하는 리프팅 방식과 패리티 비트에 대응되는 수열에 적용하는 리프팅 방식을 서로 다르게 설정할 수 있으며, 경우에 따라 패리티 비트에 대응되는 수열의 일부 또는 전체에는 리프팅을 적용하지 않아 수열 변환 없이 고정된 값을 사용할 수도 있다.
상기 수학식 15 내지 수학식 18을 고려하여 상기 설계 방법을 통해 설계된 LDPC 부호의 기본 행렬 및 지수 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화 과정의 실시 예에 대한 흐름도를 도 11 내지 도 18에 나타내었다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 LDPC 부호화 과정의 예시도이다.
부호화 장치 또는 송신 장치 (이하, 송신 장치)는 도 11의 (1110) 단계와 같이 정보어의 길이를 먼저 결정한다. 본 발명에서 정보어의 길이는 경우에 따라 CBS(code block size)라 표현하기도 한다.
그 다음으로는 송신 장치는 (1120) 단계와 같이 상기 결정된 CBS에 맞는 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 결정할 수 있다.
그리고, 송신 장치는 상기 지수 행렬 또는 수열을 기반으로 (1130)단계에서 LDPC 부호화를 수행한다.
LDPC 복호화 과정도 이와 유사하게 도 12와 같이 나타낼 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 LDPC 복호화 과정의 예시도이다.
(1210) 단계에서 CBS가 결정되면, 복호화 장치 또는 수신 장치 (이하, 수신 장치)는 (1220) 단계에서 적합한 지수 행렬 또는 수열을 결정할 수 있다.
그리고, 수신 장치는 (1230) 단계에서 상기 지수 행렬 또는 수열을 이용하여 LDPC 복호화를 수행할 수 있다.
설계된 기본 행렬 또는 지수 행렬에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화 과정의 또 다른 실시 예에 대한 흐름도를 도 13 및 도 14에 나타내었다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 LDPC 부호화 과정의 다른 예시도이다.
송신 장치는 도 13의 (1310) 단계와 같이 전송하고자 하는 트랜스포트 블록 크기인 TBS (Transport Block Size)의 크기를 결정한다.
만일, 시스템에서 주어진 채널 부호에서 한 번에 부호화를 적용할 수 있는 최대 정보어의 길이를 최대 CBS 크기 (이하, max-CBS)라 할 때, 상기 TBS의 크기가 max-CBS 보다 클 경우에는 상기 트랜스포트 블록을 복수 개의 정보어 블록 (또는 코드 블록)으로 세그멘테이션(segmentation)하여 부호화를 수행하여야 한다. 이 때, max-CBS는 시스템에 따라 미리 정해져 있을 수 있으며, 또는 채널 상황 또는 전송하고자 하는 데이터의 특성에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어 시스템에서 사용하고자 하는 LDPC 부호의 기본 행렬이 2 개이며, MCS에 따라 각 기본 행렬을 사용하는 규칙이 결정되어 있고 제 1 기본 행렬의 max-CBS가 제 2 기본 행렬의 max-CBS 보다 큰 경우를 가정 한다. 이 경우에 송수신기에서 적용하고자 하는 MCS가 결정이 될 경우에 LDPC 부호화에 사용될 기본 행렬이 결정되며, 상기 기본 행렬이 결정되면 적합한 max-CBS 값도 결정이 된다.또한, 채널 상황 또는 전송하고자 하는 데이터의 특성에 따라 변경되는 경우, max-CBS는 기지국에 의해 결정될 수 있으며, 단말은 상기 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다.
따라서, 송신 장치는 (1320) 단계에서 상기 TBS가 max-CBS 보다 큰지 작거나 같은지 판단할 수 있다.
그리고, TBS가 max-CBS보다 더 큰 경우에는 송신 장치는 (1330) 단계에서 상기 트랜스포트 블록을 세그멘테이션 하여 새롭게 CBS를 결정할 수 있다. 이 때, 송신 장치는 세그멘테이션 될 CBS의 크기를 결정하고 상기 크기에 따라 상기 트랜스포트 블록을 세그멘테이션할 수 있다. 그리고, 송신 장치는 (1340) 단계에서 LDCP 지수 행렬 또는 수열을 결정할 수 있다.
반면, TBS가 max-CBS보다 작거나 같은 경우에는 송신 장치는 세그멘테이션 동작을 생략하고 상기 TBS를 CBS로 결정한 다음, (1340) 단계에서 상기 TBS 또는 CBS 값에 따라 적절히 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 결정한다. 그 다음 송신 장치는(1350) 단계에서 상기 결정된 지수 행렬 또는 수열에 기반하여 LDPC 부호화를 수행할 수 있다.
구체적인 예로서 만일 (1310) 단계에서 TBS가 9216으로 결정되고 시스템에서 주어진 max-CBS = 8448라고 가정한다. 이와 같은 경우, 송신 장치는 (1320) 단계에서 TBS가 max-CBS 보다 크다고 판단할 수 있으며, (1330) 단계에서 적절히 세그멘테이션을 적용할 수 있다. 따라서, 상기 세그멘테이션 결과 CBS = 4608인 두 개의 정보어 블록 (또는 코드 블록)이 얻어진다. 따라서 송신 장치는 (1340) 단계에서 CBS = 4608에 적합한 지수 행렬 또는 수열을 결정하여 (1350) 단계에서 상기 결정된 지수 행렬 또는 수열을 이용하여 LDPC 부호화를 수행할 수 있다.
LDPC 복호화 과정도 이와 유사하게 도 14와 같이 나타낼 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 복호화 과정의 다른 예시도이다.
수신 장치는 (1410) 단계와 같이 전송하고자 하는 트랜스포트 블록 크기인 TBS (Transport Block Size)의 크기를 결정한다.
만일, 시스템에서 주어진 채널 부호에서 한 번에 부호화를 적용할 수 있는 최대 정보어의 길이를 최대 CBS 크기 (이하, max-CBS)라 할 때, 상기 TBS의 크기가 max-CBS 보다 클 경우에는 상기 트랜스포트 블록을 복수 개의 정보어 블록 (또는 코드 블록)으로 세그멘테이션(segmentation)하여 복호화를 수행하여야 한다. 이 때, max-CBS는 시스템에 따라 미리 정해져 있을 수 있으며, 또는 채널 상황에 따라 변경될 수 있다. 채널 상황에 따라 변경되는 경우, max-CBS는 기지국에 의해 결정될 수 있으며, 단말은 상기 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다.
따라서, 수신 장치는 (1420) 단계에서 상기 TBS가 max-CBS 보다 큰지 작거나 같은지 판단할 수 있다.
그리고, TBS가 max-CBS보다 더 큰 경우에는 수신 장치는 (1430) 단계에서 세그멘테이션이 적용된 CBS의 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 수신 장치는 (1440) 단계에서 CBS의 크기에 따라 적절히 LDCP 지수 행렬 또는 수열을 결정할 수 있다.
반면, TBS가 max-CBS보다 작거나 같은 경우에는 수신 장치는 상기 TBS를 CBS로 결정한 다음, (1440) 단계에서 상기 TBS 또는 CBS 값에 따라 적절히 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 결정한다. 그 다음 수신 장치는(1450) 단계에서 상기 결정된 지수 행렬 또는 수열에 기반하여 LDPC 복호화를 수행할 수 있다.
구체적인 예를 들어 설명하면, 만일 (1410) 단계에서 TBS가 9216으로 결정되고, 시스템에서 주어진 max-CBS = 8448이라고 가정한다. 따라서, 수신 장치는 (1420) 단계에서 TBS가 max-CBS 보다 크다고 판단하여 (1430) 단계에서 세그멘테이션이 적용된 CBS의 크기 4608을 결정할 수 있다.
만일 (1420) 단계에서 TBS가 max-CBS 보다 작거나 같다고 판단될 경우에는 TBS가 곧 CBS와 동일하게 결정된다. 이로부터 수신 장치는 (1440) 단계에서 LDPC 부호의 지수 행렬 또는 수열을 결정한 다음, (1450) 단계에서 상기 결정된 지수 행렬 또는 수열을 이용하여 LDPC 복호화를 수행할 수 있다.
설계된 기본 행렬 또는 지수 행렬에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화 과정의 또 다른 실시 예에 대한 흐름도를 도 15 및 도 16에 나타내었다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호화 과정의 다른 예시도이다.
송신 장치는 도 15의 (1510) 단계와 같이 전송하고자 하는 트랜스포트 블록 크기 TBS를 결정한다.
그리고, 송신 장치는 (1520) 단계에서 상기 TBS가 max-CBS 보다 큰지 작거나 같은지 판단할 수 있다.
그리고, TBS가 max-CBS 보다 더 큰 경우에는 송신 장치는 (1530) 단계에서 상기 트랜스포트 블록을 세그멘테이션 하여 새롭게 CBS를 결정할 수 있다.
반면, TBS가 max-CBS보다 작거나 같은 경우에는 세그멘테이션 동작을 생략하고 상기 TBS를 CBS로 결정할 수 있다.
그리고, 송신 장치는 (1540) 단계에서는 상기 CBS를 기반으로 LDPC 부호화에 적용할 블록 크기 (Z) 값을 결정할 수 있다.
다음 송신 장치는 (1550) 단계에서 상기 TBS 또는 CBS 또는 블록 크기 (Z) 값에 따라 적절히 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 결정한다.
그리고, 송신 장치는 (1560) 단계에서는 상기 결정된 블록 크기와 지수 행렬 또는 수열에 기반하여 LDPC 부호화를 수행한다. 참고로 상기 (1550) 단계에서는 경우에 따라서 상기 결정된 블록 크기에 기반하여 상기 결정된 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 변환 하는 과정이 포함될 수도 있다.
LDPC 복호화 과정도 이와 유사하게 도 16과 같이 나타낼 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 복호화 과정의 다른 예시도이다.
만일 (1610) 단계에서 TBS가 결정되었다면 수신 장치는 (1620) 단계에서 TBS가 max-CBS 보다 큰지 작거나 같은지 판단할 수 있다.
그리고, TBS가 max-CBS 보다 크다면 수신 장치는 (1630) 단계에서 세그멘테이션이 적용된 CBS의 크기를 결정한다.
만일 (1620) 단계에서 TBS가 max-CBS 보다 작거나 같다고 판단될 경우에는 TBS가 곧 CBS와 동일하게 결정된다.
그리고, 수신 장치는 (1640) 단계에서 LDPC 복호화에 적용할 블록 크기(Z) 값을 결정한 다음, (1650) 단계에서 상기 TBS 또는 CBS 또는 블록 크기(Z) 값에 적절히 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 결정한다.
그 다음에는 수신 장치는(1660) 단계에서 상기 결정된 블록 크기와 지수 행렬 또는 수열을 이용하여 LDPC 복호화를 수행할 수 있다. 참고로 상기 (1650) 단계에서는 경우에 따라서 상기 결정된 블록 크기에 기반하여 상기 결정된 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 변환 하는 과정이 포함될 수도 있다.
상기 실시 예에 따르면 도 11내지 도 16의 (1120), (1220), (1340), (1440), (1550), (1650) 단계에서 LDPC 부호의 지수 행렬 또는 수열을 결정하는 과정은 TBS 또는 CBS 또는 블록 크기(Z) 중에 하나에 의해 결정되는 경우에 대해서 기술하였으나, 다양한 다른 방법이 존재할 수도 있다.
설계된 기본 행렬 또는 지수 행렬에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화 과정의 또 다른 실시 예에 대한 흐름도를 도 17 및 도 18에 나타내었다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호화 과정의 또 다른 예시도이다.
송신 장치는 도 17의 (1710) 단계와 같이 전송하고자 하는 CBS 크기를 결정한다.
그리고, 송신 장치는 (1720) 단계에서 상기 CBS 크기에 따라 LDPC 지수 행렬에서 상기 CBS에 대응되는 열의 개수 Kb 값과 블록 크기(Z)를 결정한다. 통상적으로 LDPC 부호의 지수 행렬에서는 정보어 비트에 대응되는 열의 개수가 고정되어 있다. 하지만, 다양한 CBS나 최적화된 성능을 제공하기 위하여 상기 정보어 비트에 대응되는 모든 열을 사용하지 않고 CBS에 따라 적절히 단축(제로 패딩)하여 사용할 수도 있다. 상기 Kb 값은 이러한 단축을 고려하여 정해지는 값이다.
송신 장치는 (1730) 단계에서 상기 CBS 또는 CBS 대응 열블록 개수(Kb) 또는 블록 크기(Z) 값에 따라 적절히 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 결정한다.
그리고, 송신 장치는 (1740) 단계에서는 상기 결정된 블록 크기와 지수 행렬 또는 수열에 기반하여 상기 결정된 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 변환 하는 과정을 수행할 수도 있다. (1750) 단계에서는 상기 결정된 블록 크기와 지수 행렬 또는 수열에 기반하여 LDPC 부호화를 수행한다.
LDPC 복호화 과정도 이와 유사하게 도 18과 같이 나타낼 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 복호화 과정의 또 다른 예시도이다.
수신 장치는 도 18의 (1810) 단계와 같이 수신된 데이터의 CBS 크기를 결정한다.
그리고, 수신 장치는 (1820) 단계에서 상기 CBS 크기에 따라 LDPC 지수 행렬에서 상기 CBS에 대응되는 열의 개수 Kb 값과 블록 크기(Z)를 결정한다.
수신 장치는 (1830) 단계에서 상기 CBS 또는 CBS 대응 열블록 개수(Kb) 또는 블록 크기(Z) 값에 따라 적절히 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 결정한다.
그리고, 수신 장치는(1840) 단계에서는 상기 결정된 블록 크기와 지수 행렬 또는 수열에 기반하여 상기 결정된 LDPC 지수 행렬 또는 수열을 변환 하는 과정을 수행할 수도 있다. 수신 장치는 (1850) 단계에서는 상기 결정된 블록 크기와 지수 행렬 또는 수열에 기반하여 LDPC 복호화를 수행한다.
상기 도 11 내지 도 18의 LDPC 부호의 기본 행렬 및 지수 행렬(또는 LDPC 수열)에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화 과정의 실시 예에 있어서, 상기 LDPC 부호에 대해서 적절히 정보어 비트의 일부를 단축 (shortening) 하고 부호어 비트의 일부를 천공하여 다양한 부호율과 다양한 길이의 LDPC 부호화 및 복호화를 지원 가능하다. 예를 들어, 상기 도 11 내지 도 18에서 LDPC 부호화 및 복호화를 위해 결정된 기본 행렬 또는 지수 행렬에서 정보어 비트 일부에 단축을 적용한 다음, 처음 2 개의 열에 대응되는 정보어 비트를 항상 천공하고, 패리티 일부를 천공하면 다양한 정보어 길이(또는 코드 블록 길이)와 다양한 부호율을 지원할 수 있다.
뿐만 아니라 LDPC 부호의 단축 또는 제로 패딩 등을 이용하여 가변 정보어 길이나 가변 부호율을 지원할 때 단축 순서나 단축 방법에 따라 부호의 성능을 개선할 수 있다. 만일 단축 순서가 기 설정되어 있을 때, 이와 같이 주어진 기본 행렬의 일부 또는 전체를 적절히 순서를 재정렬함으로써 부호화 성능을 개선할 수 있다. 또한 특정 정보어 길이 (또는 코드 블록 길이 CBS)에 대해 블록 크기 또는 단축을 적용할 열 블록의 개수를 적절히 결정하여 성능을 개선할 수도 있다.
예를 들어, 주어진 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열에서 LDPC 부호화 및 복호화를 위해 필요한 열의 개수를 Kb라 할 때 단축을 위해서 다음과 같이 CBS 값에 따라 적절한 규칙을 적용하여 Kb와 그에 대응되는 블록 크기(Z) 값을 결정하면 보다 우수한 성능을 얻을 수 있다. (예: A = 640, B = 560, C = 192)
if(CBS > A)
Kb=10;
elseif(CBS > B)
Kb=9;
elseif(CBS > C)
Kb=8;
else
Kb=6;
end
상기 예의 경우에는 위에서 Kb 값이 결정되면 블록 크기(Z) 값을 Z×Kb >= CBS이 만족하는 최소 값으로 결정할 수 있다. Kb 값을 결정하는 자유도가 높을수록 성능 개선에는 유리하지만, 시스템 구현 복잡도 면에서는 나빠지기 때문에 적절한 수준의 규칙을 적용해야 성능과 시스템 구현 효율성을 동시에 좋게 할 수 있다. 상기 Kb와 블록 크기 값을 결정하는 방법은 일례일 뿐이며, 다양한 방법을 적용할 수 있다.
이하에서는 본 발명에서 제안하고자 하는 LDPC 부호의 정보어 길이 또는 부호율에 따라 2개의 기본 행렬을 적절히 선택하여 시스템에 적용함으로써 성능을 개선하는 방법에 대해 자세히 설명한다. 본 발명에서는 편의상 2개의 기본 행렬을 이용하여 설명하지만 일반적으로 3개 이상의 기본 행렬에 대해서도 비슷한 방법을 통해 확장 가능하다.
본 발명의 일 실시 예로서 도 19 및 도 20에 나타낸 서로 다른 기본 행렬에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화 시스템을 이용하여 발명의 주요 내용을 설명한다. 즉, 수학식 15 또는 수학식 16에 대응되는 블록 크기 집합에 대응되는 각각의 지수 행렬 또는 LDPC 수열들은 도 19 또는 도 20의 기본 행렬에 대응됨을 특징으로 한다.
도 19, 19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f, 19g, 19h 및 19i는 본 발명의 실시 예에 따른 LDPC 부호 기본 행렬의 예시도이다.
도 19a 내지 도 19i는 도 19의 기본 행렬을 구분하여, 각 부분을 확대하여 도시한 것이다. 도 19는 각 부분에 기재된 도면 번호에 해당하는 도면의 행렬에 대응된다. 따라서, 도 19a 내지 도 19i가 결합하여 하나의 기본 행렬을 구성할 수 있다. 20a 내지 도 20i는 도 20의 기본 행렬을 구분하여, 각 부분을 확대하여 도시한 것이다. 도 20는 각 부분에 기재된 도면 번호에 해당하는 도면의 행렬에 대응된다. 따라서, 도 20a 내지 도 20i가 결합하여 하나의 기본 행렬을 구성할 수 있다.
참고로 도 19 및 도 20에 나타낸 기본행렬은 다음 수학식 19 및 수학식 20과 같이 수열을 이용하여 각각 표현할 수도 있다. 수학식 19 및 수학식 20은 상기 기본행렬에서 원소 1의 위치를 각 행 별로 나타낸 것이다.
[ 수학식 19]
0, 1, 2, 3, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 23
0, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 19, 21, 22, 23, 24
0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 24, 25
0, 1, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 25
0, 1, 26
0, 1, 3, 12, 16, 21, 22, 27
0, 6, 10, 11, 13, 17, 18, 20, 28
0, 1, 4, 7, 8, 14, 29
0, 1, 3, 12, 16, 19, 21, 22, 24, 30
0, 1, 10, 11, 13, 17, 18, 20, 31
1, 2, 4, 7, 8, 14, 32
0, 1, 12, 16, 21, 22, 23, 33
0, 1, 10, 11, 13, 18, 34
0, 3, 7, 20, 23, 35
0, 12, 15, 16, 17, 21, 36
0, 1, 10, 13, 18, 25, 37
1, 3, 11, 20, 22, 38
0, 14, 16, 17, 21, 39
1, 12, 13, 18, 19, 40
0, 1, 7, 8, 10, 41
0, 3, 9, 11, 22, 42
1, 5, 16, 20, 21, 43
0, 12, 13, 17, 44
1, 2, 10, 18, 45
0, 3, 4, 11, 22, 46
1, 6, 7, 14, 47
0, 2, 4, 15, 48
1, 6, 8, 49
0, 4, 19, 21, 50
1, 14, 18, 25, 51
0, 10, 13, 24, 52
1, 7, 22, 25, 53
0, 12, 14, 24, 54
1, 2, 11, 21, 55
0, 7, 15, 17, 56
1, 6, 12, 22, 57
0, 14, 15, 18, 58
1, 13, 23, 59
0, 9, 10, 12, 60
1, 3, 7, 19, 61
0, 8, 17, 62
1, 3, 9, 18, 63
0, 4, 24, 64
1, 16, 18, 25, 65
0, 7, 9, 22, 66
1, 6, 10, 67
[ 수학식 20]
0, 1, 2, 3, 6, 9, 10, 11
0, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12
0, 1, 3, 4, 8, 10, 12, 13
1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13
0, 1, 11, 14
0, 1, 5, 7, 11, 15
0, 5, 7, 9, 11, 16
1, 5, 7, 11, 13, 17
0, 1, 12, 18
1, 8, 10, 11, 19
0, 1, 6, 7, 20
0, 7, 9, 13, 21
1, 3, 11, 22
0, 1, 8, 13, 23
1, 6, 11, 13, 24
0, 10, 11, 25
1, 9, 11, 12, 26
1, 5, 11, 12, 27
0, 6, 7, 28
0, 1, 10, 29
1, 4, 11, 30
0, 8, 13, 31
1, 2, 32
0, 3, 5, 33
1, 2, 9, 34
0, 5, 35
2, 7, 12, 13, 36
0, 6, 37
1, 2, 5, 38
0, 4, 39
2, 5, 7, 9, 40
1, 13, 41
0, 5, 12, 42
2, 7, 10, 43
0, 12, 13, 44
1, 5, 11, 45
0, 2, 7, 46
10, 13, 47
1, 5, 11, 48
0, 7, 12, 49
2, 10, 13, 50
1, 5, 11, 51
도 19의 기본 행렬과 도 20의 기본 행렬을 살펴보면 서로 무게 분포 (weigh distribution) 또는 차수 분포(degree distribution)가 서로 다름을 알 수 있다.
일반적으로 길이가 무한대를 가정한 이상적인(ideal) 조건을 가지는 LDPC 부호는 무게의 평균적인 밀도가 비교적 높을수록 좋은 성능을 가짐이 이론적으로 잘 알려져 있으나 길이가 유한하게 제한되어 있는 실제 시스템에서 사용되는 LDPC 부호의 경우에는 이론적인 분석과 서로 다른 결과를 가진다. 따라서 실제 통신 또는 방송 시스템에서 지원하고자 하는 길이의 범위가 서로 다를 경우에는 서로 다른 분포를 가지도록 기본 행렬을 설계하는 것이 좋은 성능을 지원하는데 유리하다.
뿐만 아니라 기본적으로 도 20의 기본 행렬이 도 19의 기본 행렬보다 단축 방법을 적용하지 않고 더 낮은 부호율을 지원할 수 있는데, 이는 상기 도 19 및 도 20의 기본 행렬이 지원하는 길이와 부호율의 범위가 서로 다르게 고려하여 설계하였음을 알 수 있다. 실제로 도 20의 기본 행렬의 무게 밀도가 도 19 보다 현저히 낮음을 알 수 있는데 이는 도 20의 경우 비교적 짧은 길이에 좋은 성능을 가지도록 설계되었기 때문이다.
이와 같이 서로 다른 2개 이상의 기본 행렬에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화 방법 및 장치에서 상기 기본 행렬 또는 그에 대응되는 지수 행렬들을 선택하는 방법을 설명하기 위해 먼저 도 21에서 나타낸 흐름도를 살펴보자.
도 21은 송신기에서 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 예시도이다.
먼저 시스템에서 전송을 위한 MCS(modulation and coding scheme)가 결정이 되면 그에 대응되는 (2110) 단계 및 (2120) 단계에서 각각 CBS와 초기 전송 부호율이 결정된다.
그 다음으로 송신기는 (2130) 단계에서 상기 결정된 CBS 값을 사전에 정해진 기준값 KTh와 비교하고 상기 결정된 부호율(R)과 사전에 정해진 기준값 RTh와 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다.
송신기는 CBS 값과 부호율이 특정 조건을 만족하는지 여부에 대한 판단 결과에 따라 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행할지 제2 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행할지 결정한다.
구체적으로, 상기 도 21의 예에서의 판단 조건은 CBS가 KTh 값보다 작고 부호율이 RTh 보다 작은 경우를 의미할 수 있다.
따라서, 송신기는 CBS가 KTh 값보다 작고 부호율이 RTh 보다 작은 경우에 (2150) 단계에서 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행하고, 그 외의 경우에는 (2140) 단계에서 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행할 수 있다. (본 발명에서는 편의상 부호율을 초기 전송 부호율로 간주하여 설명하지만, 일반적으로 부호율은 시스템에서 다양한 형태로 정의 가능하다.)
이 때, 본 발명의 KTh 값을 CBS 임계값이라 칭할 수 있으며, RTh를 부호율 임계값이라 칭할 수 있다. 상기 KTh 값과 RTh는 기지국에 의해 설정되거나 미리 설정되어 있을 수 있다. 이 때, 기지국은 RRC 시그널링 등을 이용해 상기 값을 단말에 알려줄 수 있다.
이와 같은 기본 행렬의 선택 방법을 적용할 경우에 기본행렬이 선택되는 경우를 간단히 설명하기 위해 도 22에 표현하였다.
도 22는 x축을 CBS, y축을 초기 전송 부호율이라 할 때 제 1 기본행렬과 제 2 기본행렬이 선택되는 범위를 도시한 도면이다. 이 때, 본 발명의 제1 기본 행렬은 도 19에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수 있고, 본 발명의 제2 기본 행렬을 도 20에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 기본 행렬이 도 20에서 설명한 기본 행렬에 대응되고 제2 기본 행렬이 도 19에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수도 있다. 또한, 본 발명의 제1 기본 행렬과 제2 기본 행렬은 별도로 설정된 서로 다른 두 개의 기본 행렬에 대응될 수도 있다.
상기 도 21과 도 22에 나타낸 방법을 이용하여 기본행렬을 선택하는 경우에는 그 선택 기준이 간단하여 시스템에서 효율적으로 구현 가능하다. 하지만 앞서 간단히 설명한 바와 같이, LDPC 부호는 길이에 따라 부호화 성능 측면에서 최적화된 무게 분포가 서로 많이 차이가 날 수 있는데 상기 도 21과 도 22에 나타낸 간단한 방법으로는 특정 길이와 부호율에서 좋은 성능을 지원하기가 쉽지 않다. 다시 말해, 상기 도 19 및 도 20의 기본행렬과 같이 2개의 기본행렬로부터 다양한 길이와 부호율을 지원하기 위해서는 단축과 천공을 필수적으로 적용해야 되는데 도 21과 도 22에 나타낸 방법으로는 좋은 무게 분포에 대응되는 단축과 천공 기법을 적용하기 어려울 수 있다.
특히 도 19의 기본행렬은 최대 초기 전송 부호율이 비교적 높고 CBS가 큰 경우를 고려하여 설계하였고, 도 20의 기본 행렬은 최대 초기 전송 부호율이 도 19의 최대 초기 전송 부호율 보다는 비교적 낮고 CBS가 상대적으로 작은 경우를 고려하여 설계하였기 때문에, 상기 도 21 및 도 22에 나타낸 방법으로는 CBS가 작고 부호율이 높을수록 좋은 성능을 지원하기 어렵다.
본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 도 23 내지 도 26에 나타낸 방법을 제안한다. 먼저 도 21의 흐름도와 본 발명에서 제안하는 도 23 및 도 24의 흐름도의 가장 큰 차이점은 CBS의 크기를 판단하는 기준이 부호율에 따라 가변일 수 있거나 부호율의 크기를 판단하는 기준이 CBS의 크기에 따라 가변일 수 있다는 점이다.
도 23a 및 도 23b는 각각 송신기 및 수신기에서 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 예시도이다.
도 23a에 나타낸 송신동작을 살펴보면, (2310) 단계 및 (2311) 단계에서 각각 CBS와 초기 전송 부호율이 결정된다.
그 다음으로는 송신기는 (2312) 단계에서 CBS 값이 특정 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 상기 결정된 CBS 값을 사전에 정해진 기준값과 비교할 수 있으며, 이때 상기 기준값은 부호율에 따라 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 상기 기준값은 일반적으로 KTh(R)와 같이 R에 관한 함수처럼 표현 가능하다.
이와 같이, 송신기는 (2312)단계에서 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단한 다음 그 판단 결과에 따라 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행할지 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행할지 결정할 수 있으며, 구체적인 내용은 도 21에서 설명한 내용과 유사하다.
수신기 동작은 도 23b 처럼 나타낼 수 있다. (2320) 단계 및 (2321) 단계에서 각각 CBS와 초기 전송 부호율이 결정된다.
그 다음으로는 수신기는 (2322) 단계에서 CBS 값이 특정 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 수신기는 상기 결정된 CBS 값을 사전에 정해진 상기 기준값 KTh(R)과 비교할 수 있으며, 이 때, 상기 기준 값은 부호율에 따라 다르게 설정될 수 있다. 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
따라서, 수신기는 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단한 다음 그 판단 결과에 따라 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행할지 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행할지 결정할 수 있으며, 구체적인 내용은 도 21에서 설명한 내용과 유사하다.
도 24a 및 도 24b는 각각 송신기 및 수신기에서 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 24a에 나타낸 송신동작을 살펴보면, (2410) 단계 및 (2411) 단계에서 각각 CBS와 전송 부호율이 결정된다.
그 다음으로는 송신기는 (2412) 단계에서 전송 부호율이 특정 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 상기 결정된 전송 부호율 값을 사전에 정해진 기준값과 비교할 수 있으며, 이때 상기 기준값은 CBS 값에 따라 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 일반적으로 RTh(K)와 같이 K에 관한 함수처럼 표현 가능하다.
이와 같이, 송신기는 (2412)단계에서 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단한 다음 그 판단 결과에 따라 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행할지 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행할지 결정할 수 있으며, 구체적인 내용은 도 21에서 설명한 내용과 유사하다.
수신기 동작은 도 24b 처럼 나타낼 수 있다. (2420) 단계 및 (2421) 단계에서 각각 CBS와 초기 전송 부호율이 결정된다.
그 다음으로는 수신기는 (2422) 단계에서 전송 부호율 값이 특정 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 수신기는 상기 결정된 전송 부호율 값을 사전에 정해진 상기 기준값 RTh(K)과 비교할 수 있으며, 이 때, 상기 기준값은 CBS 값에 따라 다르게 설정될 수 있다. 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
따라서, 수신기는 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단한 다음 그 판단 결과에 따라 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행할지 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행할지 결정할 수 있으며, 구체적인 내용은 도 21에서 설명한 내용과 유사하다.
상기 도 23 및 도 24에 나타낸 흐름도에서 적용된 CBS 또는 전송 부호율 값에 따라 기본 행렬을 적용하는 구체적인 예시를 도 25 및 도 26에 나타내었다.
이 때, 도 25는 KTh (R)이 R의 범위에 따른 상수 함수로 정의되거나 RTh (K) 값이 K 값에 따라 상수 함수로 정의되는 경우에 기본 행렬이 할당되는 범위를 도시한다.
예를 들어, CBS 임계 값 (KTh (R))은 0 < R < 제1 부호율 임계 값 (RTh1) 인 경우에 제1 CBS 임계 값 (KTh1) 값을 갖고, RTh1 < R < 제2 부호율 임계 값 (RTh2) 인 경우에 제2 CBS 임계 값 (KTh2)의 값을 가지며, R > RTh2 인 경우에 0의 값을 갖도록 설정될 수 있다.
따라서, 송신기 및 수신기는 도 23a 및 도 23b에 따라 CBS가 KTh (R) 보다 작은 범위에서 제2 기본 행렬을 사용할 수 있으며, 상기 제2 기본 행렬을 사용하는 범위는 도 25a에 도시된 바와 같다.
CBS가 KTh (R)보다 작은 범위는 구체적으로 R이 RTh1 보다 작은 경우에는 CBS의 크기가 KTh1보다 작은 범위 (2510)이고, R이 RTh1보다 크고 RTh2 보다 작은 경우에는 CBS 크기가 KTh2 보다 작은 범위일 수 있다.
혹은, 부호율 임계 값 (RTh (K))이 0 < K < KTh1 인 경우에 RTh1의 값을 갖고, KTh1 < K < KTh2 인 경우에 RTh2의 값을 가지며, K > KTh2 인 경우에 0의 값을 갖도록 설정될 수 있다.
이와 같은 경우, 송신기 및 수신기는 도 24a 및 도 24b에 따라 R이 RTh (K) 보다 작은 범위에서 제2 기본 행렬을 사용할 수 있으며, 상기 제2 기본 행렬을 사용하는 범위는 도 25a에 도시된 바와 같다.
또한, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, CBS 임계 값이 세 개의 부호율 임계 값에 따라 설정되거나 또는 부호율 임계 값이 세 개의 CBS 임계 값에 의해 결정될 수 있으며, 이와 같은 경우 도 25b에 도시된 범위에 따라 기본 행렬을 사용할 수 있다.
또한, CBS 임계 값은 부호율에 대한 선형 함수로 결정되거나 부호율 임계 값이 CBS에 대한 선형 함수로 결정될 수 있으며, 이와 같은 경우, 도 27a 또는 도 27b에 도시된 범위에 따라 기본 행렬을 사용할 수 있다. 구체적인 내용은 후술한다.
도 25a 및 도 25b는 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬이 할당되는 범위를 도시한 다른 예시도이다.
먼저 도 25a를 살펴보면, CBS에 대한 기준값은 KTh1 및 KTh2로 2개의 값을 가지며, 마찬가지로 상기 각 CBS의 기준값들에 대해 대응되는 부호율에 대한 기준값 RTh1 및 RTh2를 가진다.
상기 도 25a의 경우에 대해 도 26에 시스템 동작에 대한 흐름도의 다른 예를 도시하였다.
도 26a 및 도 26b는 각각 송신기 및 수신기에서 CBS 및 부호율에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
도 26a를 살펴보면, 송신기는 (2610)단계에서 CBS 및 부호율(R)을 결정할 수 있다.
그리고, 송신기는 (2611) 단계에서 상기 결정된 CBS 값과 제 1 CBS 기준값 KTh1와 비교할 수 있다.
만일 CBS 값이 KTh1 보다 큰 경우에는 송신기는 (2612) 단계에서 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행한다.
만일 CBS 값이 KTh1 보다 크지 않은 경우에 송신기는 (2613) 단계에서 다시 상기 CBS 값과 제 2 CBS 기준값 KTh2와 비교할 수 있다.
만일 CBS 값이 KTh2 보다 큰 경우에는 송신기는 (2614) 단계에서 (2610) 단계에서 결정된 부호율과 제 1 부호율 기준값 RTh1과 비교하여 만일 상기 부호율이 RTh1 보다 큰 경우에는 (2612) 단계에서 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화 수행할 수 있으며, 그렇지 않은 경우에는 (2615) 단계에서 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행할 수 있다.
만일 (2613) 단계에서 결정된 CBS 값이 만일 KTh2 보다 크지 않은 경우에는 송신기는 (2616) 단계에서 (2610) 단계에서 결정된 부호율과 제 2 부호율 기준값 RTh2와 비교하여 만일 상기 부호율이 RTh2 보다 큰 경우에는 (2612) 단계에서 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 (2615) 단계에서 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화를 수행한다.
수신기에서의 동작도 도 26b 처럼 도 26a와 유사하게 나타낼 수 있다.
수신기는 (2620)단계에서 CBS 및 부호율(R)을 결정할 수 있다.
그리고, 수신기는 (2621) 단계에서 상기 결정된 CBS 값과 제 1 CBS 기준값 KTh1와 비교한다.
만일 CBS 값이 KTh1 보다 큰 경우에는 수신기는 (2622) 단계에서 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행한다.
CBS 값이 KTh1 보다 크지 않은 경우에 수신기는 (2623) 단계에서 다시 상기 CBS 값과 제 2 CBS 기준값 KTh2와 비교할 수 있다.
만일 KTh2 보다 큰 경우에는 수신기는 (2624) 단계에서 (2620) 단계에서 결정된 부호율과 제 1 부호율 기준값 RTh1과 비교하여 만일 상기 부호율이 RTh1 보다 큰 경우에는 (2622) 단계에서 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 (2625) 단계에서 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행한다.
만일 (2623) 단계에서 결정된 CBS 값이 만일 KTh2 보다 크지 않은 경우에는 수신기는 (2626) 단계에서 (2620) 단계에서 결정된 부호율과 제 2 부호율 기준값 RTh2와 비교하여 만일 상기 부호율이 RTh2 보다 큰 경우에는 (2622) 단계에서 제 1 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 (2625) 단계에서 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 복호화를 수행한다.
상기 도 25 및 도 26의 예에서는 설명의 편의상 제 1 기본행렬과 제 2 기본행렬에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화에 대해서 설명하였으나 경우에 따라서 2 개 이상의 지수 행렬 또는 LDPC 수열 등을 이용하여 (2612) 단계 또는 (2615) 단계에서 LDPC 부호화를 적용할 수도 있으며, (2622) 단계 또는 (2625) 단계에서 LDPC 복호화에 적용할 수 있다. 뿐만 아니라 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열을 결정하는데 있어서 CBS를 이용할 수 있으나 경우에 따라서는 TBS 값을 이용하여 결정할 수도 있고, CBS와 TBS를 함께 고려하여 결정할 수도 있다.
도 25b는 CBS에 대한 기준값 및 부호율에 대한 기준값을 각각 3개로 설정한 예를 도시한 도면이다. 이와 같이 복수개의 기본 행렬 또는 그에 대응되는 LDPC 지수 행렬 또는 수열들에 기반하여 LDPC 부호화 및 복호화를 수행할 경우에는 일반적으로 기준값들을 많이 설정할수록 보다 최적화된 성능을 지원할 수 있으나 시스템의 복잡도가 높아지는 단점이 있다. 따라서 시스템의 요구 조건에 따라 적절히 기준값들을 설정하는 것이 필요하다.
도 25 및 도 26에 나타낸 LDPC 부호화 및 복호화 과정을 간단히 정리하면 다음과 같다.
먼저 송신기 또는 수신기는 시스템에서 CBS(K)를 결정하는 과정과 부호율(R)을 결정하는 과정을 수행한다. 또한 수학식 3 내지 수학식 6과 같은 형태의 패리티 검사행렬에 의해 정의할 수 있는 LDPC 부호의 부호화 및 복호화를 위해서는 블록 크기(Z)를 결정하는 과정도 반드시 필요하다.
그리고, 송신기 또는 수신기는 CBS 또는 부호율이 미리 정해진 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 제1 기본 행렬을 사용할지 제2 기본 행렬을 사용할 지 여부를 결정할 수 있다.
구체적으로, 송신기 또는 수신기는 상기 결정된 CBS와 사전에 결정된 제 1 CBS 기준값(KTh1) 또는 제 2 CBS 기준값(KTh2) 중 최소한 하나에 대해서 비교하는 과정을 수행한다.
다음으로는 상기 CBS(K)가 제 1 CBS 기준값(KTh1) 보다 크지 않은 경우에는 송신기 또는 수신기는 상기 결정된 부호율(R)과 사전에 결정된 제 1 부호율 기준값 (RTh1) 및 제 2 부호율 기준값(RTh2) 중 적어도 하나와 비교하는 과정을 수행할 수 있다.
그리고, 송신기 또는 수신기는 다음 상기 부호율(R)과 기준값의 비교 결과에 따라 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열을 결정하는 과정을 수행한다.
이와 같이 최종 결정된 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열과 블록 크기(Z)에 기반하여 LDPC 부호화 및 복호화를 수행하게 된다. 상기 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열을 결정하는 과정에서는 수학식 17 또는 수학식 18에 나타낸 것과 같은 리프팅을 추가로 적용할 수도 있다.
본 발명에서 제안하는 방법은 기준값을 특정한 값들로 사전에 정의할 수도 있으나 일반적으로 다양한 방법을 통해 정의 가능하다. 예를 들어 도 27a 및 도 27b처럼 CBS 및 부호율에 대한 범위를 다양한 형태로 설정함으로써 보다 우수한 성능을 지원할 수도 있다.
도 27a의 경우에는 CBS에 대한 기준값은 하나로 설정되어 있으나 부호율의 기준값은 수학식 21와 같이 CBS의 값 K에 대한 선형함수 형태를 가진다.
[수학식 21]
Figure pat00053
상기 수학식 21를 살펴보면, 부호율에 대한 기준값 RTh이 CBS의 값 K에 대해 감소함을 알 수 있다. 만일 도 27a와 같이 RTh2 가 사전에 결정되어 있고 선형 함수로 이루어진 경우에는 수학식 21에서 기울기 값에 해당하는 A는 다음 수학식 22과 같이 정의할 수 있다.
[수학식 22]
Figure pat00054
상기 수학식 22는 일례일 뿐이며 다양한 값들로 정의 가능하다.
도 27b의 경우에는 다음 수학식 23과 같이 선형 함수와 상수 함수를 적절히 결합한 방법이다.
[수학식 23]
Figure pat00055
도 21 내지 도 27에서 설명한 본 발명은 CBS 또는 TBS 또는 부호율 등으로부터 적절한 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열을 결정하는 방법을 제시하였다. 이때 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열을 결정하는 과정에서 수학식 21 내지 수학식 23에 나타낸 것처럼 사전에 결정된 기준값에 따라 상기 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열을 선택하는 방법을 적용하였다. 또한 상기 기준값은 CBS 또는 TBS에 따라 부호율 기준값이 가변될 수도 있고, 반대로 부호율에 따라 CBS (또는 TBS) 기준값이 가변될 수도 있다. 또한 상기 기준값들은 간단하게 CBS 또는 TBS 또는 부호율에 의해서 결정될 수도 있으며, 시스템의 요구 조건에 따라 다른 방식으로 결정될 수도 있다. 예를 들어 시스템에서 데이터가 전송되는 프레임에 적용되는 오버헤드(overhead)의 양에 따라 조절할 수도 있으며, 변조(modulation) 차수(order)에 따라 적절히 변경하여 성능을 더 개선할 수도 있다.
LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열을 선택하는 방법은 반드시 CBS 또는 TBS 또는 부호율 등을 이용하여 결정해야만 하는 것은 아니다. 예를 들어 LTE 표준과 같이 MCS 또는 그 인덱스(IMCS), TBS 또는 그 인덱스 (ITBS) 또는 물리계층 자원 블록 개수(physical resource block, NPRB)로부터 정의 되어 있는 TBS 테이블을 이용하여 동일한 효과를 가지는 LDPC 수열의 선택 방법을 지원할 수 있다. 실제로 LTE 표준에서 MCS 인덱스 또는 TBS 인덱스 또는 물리계층 자원 블록으로부터 정의 되어 있는 TBS 테이블로부터 정확한 또는 대략적인 부호율은 쉽게 판단할 수 있기 때문에 본 발명에서 제안하는 CBS 또는 TBS 또는 부호율에 대한 기준값들을 상기 TBS 테이블에서 사용된 MCS 인덱스 또는 TBS 인덱스 또는 물리계층 자원 블록 개수(physical resource block, NPRB)로 표현 가능하다.
MCS 또는 그 인덱스(IMCS), TBS 또는 인덱스(ITBS), 물리계층 자원 블록(physical resource block) 개수(NPRB)에 기반하여 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정하고 LDPC 부호화 및 복호화를 수행하는 방법에 대해 간단한 실시 예를 통해 살펴보자.
하나의 예로서 통신시스템에서 MCS가 결정되면, 부호화 장치는 채널 부호의 대략적인 부호율에 대한 정보를 결정할 수 있다. 또한 만일 기지국에서 적당한 물리계층 자원 블록을 할당하게 되면 TBS도 결정할 수 있게 된다. 상기 TBS가 결정이 되면 부호화 장치는 LDPC 부호화를 위한 블록 크기를 결정하게 되며, 따라서 상기 MCS 정보와 블록 크기를 통해 LDPC 부호화를 위한 LDPC 기본행렬 또는 수열 등을 결정할 수 있게 된다.
다른 예로서 통신시스템에서 MCS가 결정되면, 부호화 장치는 TBS 인덱스(ITBS)를 결정할 수 있다. 또한 만일 기지국에서 적당한 물리계층 자원블록 개수(NPRB)를 결정하게 되면, 부호화 장치는 상기 TBS 인덱스(ITBS)와 물리계층 자원블록 개수(NPRB)에 따라 TBS를 결정할 수 있다. 상기 TBS가 결정이 되면 부호화 장치는 LDPC 부호화를 위한 블록 크기를 결정하게 되며, 상기 TBS 인덱스와 물리계층 자원블록 개수, 블록 크기에 따라서 LDPC 부호화를 위한 LDPC 기본행렬 또는 수열 등을 결정할 수 있게 된다.
이와 같이 LDPC 기본행렬 또는 수열 등이 결정되면 부호화 장치는 상기 블록 크기에 기반하여 LDPC 부호화를 수행할 수 있게 된다. 여기서 LDPC 부호화를 위해 상기 블록 크기에 따라서 상기 LDPC 수열을 변환하는 과정이 포함될 수도 있다.
위에서 설명한 LDPC 부호화 방법은 LDPC 복호화 과정에서도 유사한 과정을 통해 적용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예를 도 28에 나타내었다.
도 28a 및 도 28b는 각각 송신기 및 수신기에서 TBS 인덱스 및 자원블록 수에 따라 기본 행렬을 결정하는 방법에 대한 다른 예시도이다.
먼저 도28a를 살펴보면, 송신기는 (2810) 단계에서 (ITBS, NPRB)를 결정할 수 있다. 이 때, (ITBS, NPRB)를 인덱스 정보라 칭할 수 있다.
그리고 송신기는 (2811) 단계에서 상기 결정된 (ITBS, NPRB)값이 사전에 정의된 집합 S에 포함되어 있는지 확인한다. 이때 상기 집합 S는 사전에 정해져 있는 (ITBS, NPRB)에 대한 인덱스 집합을 의미한다. 상기 (2811) 단계에서 (ITBS, NPRB) 값이 사전에 정의된 집합 S에 포함되어 있는지 판단하는 방법은 상기 (2810) 단계에서 결정된 값들과 상기 집합 S에 포함된 인덱스 또는 값들과 1:1 비교를 통해서 수행할 수도 있지만, ITBS나 NPRB 값에 대해 각각 사전에 결정된 기준값과 비교를 통하여 값의 범위를 판단하는 방법을 적용할 수도 있다.
송신기는 상기 (2810), (2811) 단계를 거쳐 인덱스 정보를 결정하고 상기 결정된 (ITBS, NPRB)에 따라 (2812) 또는 (2813) 단계에서 적절한 LDPC 기본 행렬 또는 LDPC 지수 행렬 또는 LDPC 수열을 결정하여 LDPC 부호화를 수행할 수 있다.
구체적으로, 송신기는 인덱스 정보가 인덱스 집합에 포함되는 경우, (2813) 단계에서 제2 기본 행렬에 기반하여 부호화를 수행할 수 있으며, 인덱스 정보가 인덱스 집합에 포함되지 않는 경우, (2812) 단계에서 제1 기본 행렬에 기반하여 부호화를 수행할 수 있다.
수신기 동작은 도 28b에 나타낸 것처럼 도 28a의 송신기 동작과 거의 유사하게 수행할 수 있다.
수신기는 수신신호로부터 (2820) 단계에서 (ITBS, NPRB)를 결정할 수 있다. 이 때, (ITBS, NPRB)를 인덱스 정보라 칭할 수 있다.
그리고 수신기는 (2821) 단계에서 상기 결정된 (ITBS, NPRB)값이 사전에 정의된 집합 S에 포함되어 있는지 확인한다. 이때 상기 집합 S는 사전에 정해져 있는 (ITBS, NPRB)에 대한 인덱스 집합을 의미한다. 상기 (2821) 단계에서 (ITBS, NPRB) 값이 사전에 정의된 집합 S에 포함되어 있는지 판단하는 방법은 상기 (2820) 단계에서 결정된 값들과 상기 집합 S에 포함된 인덱스 또는 값들과 1:1 비교를 통해서 수행할 수도 있지만, ITBS나 NPRB 값에 대해 각각 사전에 결정된 기준값과 비교를 통하여 값의 범위를 판단하는 방법을 적용할 수도 있다.
수신기는 상기 (2820), (282) 단계를 거쳐 인덱스 정보를 결정하고 상기 결정된 (ITBS, NPRB)에 따라 (2812) 또는 (2813) 단계에서 적절한 LDPC 기본 행렬 또는 LDPC 지수 행렬 또는 LDPC 수열을 결정하여 LDPC 복호화를 수행한다.
구체적으로, 수신기는 인덱스 정보가 인덱스 집합에 포함되는 경우, (2823) 단계에서 제2 기본 행렬에 기반하여 복호화를 수행할 수 있으며, 인덱스 정보가 인덱스 집합에 포함되지 않는 경우, (2822) 단계에서 제1 기본 행렬에 기반하여 복호화를 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서 결정된 LDPC 기본 행렬 또는 지수 행렬 또는 수열에 따라 트랜스포트 블록에 덧붙여지는 CRC (cyclic redundancy check) 비트의 길이를 가변하는 방법에 대해서 설명한다.
일반적으로 트랜스포트 블록에는 수신기에서 트랜스포트 블록의 데이터를 복호하였을 때 오류 발생 여부를 판단하기 위하여 도 29와 같이 CRC 비트를 덧붙인다.
도 29는 주어진 트랜스포트 블록에 CRC 비트 덧붙임의 예시도이다.
도 29를 참고하면, 송신기는 트랜스 포트 블록 (2910)에 NCRC 길이를 갖는 CRC(2920)를 추가할 수 있다. CRC 비트는 복원된 데이터의 오류 검출을 수행하는 중요한 역할을 하지만, 시스템 측면에서 오버헤드의 일종이기 때문에 적절한 비트 수를 결정하는 문제는 시스템 오버헤드의 감소를 위해 중요한 문제이다.
CRC 비트는 일반적으로 많은 비트를 붙일수록 FAR(false alarm rate)을 낮출 수 있게 된다. (FAR은 실제 복원된 데이터에 오류가 발생하였지만, 시스템에서 이를 인지하는 못하는 확률을 의미한다.) 따라서 시스템에서 요구되는 FAR 수준에 따라 적절한 CRC 비트 수를 결정해야 한다. 특히 LDPC 부호를 사용하는 시스템의 경우에는 LDPC 부호 자체에서 어느 정도 FAR을 낮추는 것이 가능하기 때문에 이러한 특성을 고려하여 CRC 비트를 결정해야 시스템 효율성을 극대화 할 수 있다.
LDPC 부호는 복호 과정의 특성상 패리티 검사 행렬에서 신드롬(syndrome) 검사를 통해 오류 발생 여부의 판단이 가능하다. 따라서 LDPC 부호를 적용하는 통신 시스템에서 사용되는 LDPC 부호의 FAR 특성을 고려하여 CRC 비트 수를 결정해야 한다.
예를 들어, 송신기는 TBS 또는 MCS 정보 또는 MCS 정보 일부 등을 기반으로 LDPC 부호화에 대응되는 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정한다. 그 다음으로 송신기는 어떤 LDPC 기본행렬 또는 수열 결정되었는지 판단한 다음, 만일 제 1 LDPC 기본행렬 또는 제 1 기본 행렬에 대응되는 LDPC 수열이 아닌 경우에는 송신기는 CRC 비트 수 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 X로 결정한다. 만일 제 1 LDPC 기본 행렬이 맞는 경우에는 송신기는 CRC 비트 수 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 Y로 결정할 수 있다.
그리고, 송신기는 NCRC를 결정한 뒤 트랜스포트 블록에 대해 CRC 부호화를 적용하여 NCRC개의 CRC 비트를 생성한다. 그리고 송신기는 상기 생성된 CRC 비트를 트랜스포트에 덧붙인 다음 적절히 LDPC 부호화를 수행한다. 상기 LDPC 부호화를 위해서는 블록 크기(Z) 값을 결정해야 되는데 상기 블록 크기 값은 상기 TBS 값 또는 결정된 LDPC 기본 행렬 또는 수열에 따라 가변적으로 결정할 수 있다. 이와 같이 LDPC 부호화에 대응되는 LDPC 기본 행렬 또는 수열에 따라 CRC 비트 수를 다르게 설정할 수 있다.
상기 부호화 과정에 대응되는 복호화 과정도 유사하게 나타낼 수 있다.
먼저 수신기는 LDPC 부호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대한 정보가 포함된 신호를 수신할 수 있다. 상기 수신된 신호로부터 수신기는 TBS 또는 MCS 정보 또는 MCS 정보 일부 등을 기반으로 LDPC 복호화에 대응되는 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정한다. 그 다음으로 수신기는 어떤 LDPC 기본행렬 또는 수열 결정되었는지 판단한 다음, 만일 제 1 LDPC 기본행렬 또는 제 1 기본 행렬에 대응되는 LDPC 수열이 아닌 경우에는 수신기는 CRC 비트 수 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 X로 결정한다. 만일 제 1 LDPC 기본 행렬이 맞는 경우에는 수신기는 CRC 비트 수 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 Y로 결정할 수 있다.
그리고 수신기는 상기 결정된 LDPC 기본행렬 또는 수열에 따라 수신된 LDPC 부호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대해 LDPC 복호를 수행한다. 상기 LDPC 복호화를 위해서는 블록 크기(Z) 값을 결정해야 되는데 수신기는 상기 블록 크기 값을 상기 TBS 값 또는 결정된 LDPC 기본 행렬 또는 수열에 따라 가변적으로 결정할 수 있다. 그 다음으로 수신기는 상기 LDPC 복호화된 트랜스포트 블록에 대해 NCRC CRC 비트가 덧붙여져 있음을 고려하여 CRC 검사를 수행하여 오류를 검출한다.
도 30은 이러한 LDPC 부호의 특성을 고려하여 송신기에서 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트의 수를 가변적으로 결정하는 방법에 대한 다른 실시 예에 대한 예시도이다.
(3010) 단계에서 TBS가 결정되고 송신기는 (3020) 단계에서 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정한다.
그리고, 송신기는 (3030) 단계에서 상기 (3020) 단계에서 어떤 LDPC 기본행렬 또는 수열이 결정되었는지 판단한다. 만일 제 1 LDPC 기본행렬 또는 수열 아닌 경우에는 송신기는 CRC 비트 수 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 X로 결정한다.
만일 제 1 LDPC 기본행렬 또는 수열인 경우에는 송신기는 CRC 비트 수를 TBS에 따라 적절한 값으로 결정한다.
구체적으로, 송신기는 (3050) 단계에서 만일 TBS가 사전에 결정되어 있는 기준값(KTh , CRC) 보다 큰지 여부를 판단한다. 상기 기준값 (KTh , CRC)은 CRC의 길이를 결정하기 위한 기준 값으로 CRC 관련 CBS 임계 값이라고 표현할 수 있다. TBS 가 KTh , CRC 보다 크지 않은 경우, 송신기는 (3060) 단계에서 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 Y1으로 결정할 수 있다. 그리고 TBS가 상기 기준값 보다 큰 경우에는 송신기는 (3070) 단계에서 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 Y2으로 결정한다. 여기서 Y1과 Y2는 서로 다른 정수값을 가진다.
그리고, 송신기는 NCRC를 결정한 뒤 (3080) 단계에서 상기 트랜스포트 블록에 대해 CRC 부호화를 적용하여 NCRC CRC 비트를 생성한다.
그리고 상기 생성된 CRC 비트를 트랜스포트에 덧붙인 다음 적절히 LDPC 부호화를 수행한다. 상기 LDPC 부호화를 위해서는 블록 크기(Z) 값을 결정해야 되는데 상기 블록 크기 값은 상기 TBS 값 또는 결정된 LDPC 기본 행렬 또는 수열에 따라 가변적으로 결정할 수 있다.
LDPC 부호의 특성을 고려하여 송신기에서 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트의 수를 가변적으로 결정하는 방법에 대한 다른 실시 예를 도 31에 나타내었다.
도 31은 부호화에 적용할 LDPC 기본행렬에 따라 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트 수를 가변하는 다른 실시 예에 따른 예시도이다.
(3100) 단계에서 MCS가 결정되면, 상기 MCS에 따라서 (3110) 및 (3120) 단계에서 TBS 및 부호율이 각각 결정될 수 있다.
송신기는 상기 TBS 및 부호율에 따라 (3130) 단계에서 부호화를 수행할 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정할 수 있다. 이때 상기 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정하는 방법은 도 21 내지 도 27에 나타낸 방법 중에 하나 또는 그 일부를 사용할 수도 있다. 상기 (3130) 단계에서 LDPC 기본행렬 또는 수열이 결정된 이후 CRC 비트 수를 결정하는 과정은 도 30의 (3030) 단계 이후와 동일하다.
송신기는 (3190) 단계에서 상기 트랜스포트 블록에 대해 CRC 부호화를 적용하여 NCRC CRC 비트를 생성하고, 상기 생성된 CRC 비트를 트랜스포트에 덧붙인 다음 적절히 LDPC 부호화를 수행한다. 상기 LDPC 부호화를 위해서는 블록 크기(Z) 값을 결정해야 되는데 상기 블록 크기 값은 상기 TBS 값 또는 결정된 LDPC 기본 행렬 또는 수열에 따라 가변적으로 결정할 수 있다.
도 32은 LDPC 부호의 특성을 고려하여 수신기에서 트랜스포트 블록에 덧붙여진 CRC 비트의 수를 결정하고 그에 따라 CRC 검사를 하는 방법에 대한 실시 예에 대한 예시도이다.
수신기는 LDPC 부호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대한 신호를 수신할 수 있다.
그 다음 (3210) 단계에서 TBS가 결정되고 (3220) 단계에서 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정한다. 수신기는 (3230) 단계에서는 어떤 LDPC 기본행렬 또는 수열이 결정되었는지 판단한다. 만일 제 1 LDPC 기본행렬 또는 수열 아닌 경우에는 수신기는 CRC 비트 수 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 X로 결정한다.
만일 제 1 LDPC 기본행렬 또는 수열인 경우에는 수신기는 CRC 비트 수를 TBS에 따라 적절한 값으로 결정한다.
구체적으로, 수신기는 (3250) 단계에서 만일 TBS가 사전에 결정되어 있는 기준값(KTh , CRC) 보다 큰지 여부를 판단한다. 상기 기준값 (KTh , CRC)은 CRC의 길이를 결정하기 위한 기준 값으로 CRC 관련 CBS 임계 값이라고 표현할 수 있다. TBS 가 KTh , CRC 보다 크지 않은 경우, 수신기는 (3260) 단계에서 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 Y1으로 결정할 수 있다. 그리고, TBS가 상기 기준값 보다 큰 경우에는 수신기는 (3270) 단계에서 NCRC를 사전에 정해져 있는 수 Y2으로 결정한다. 여기서 Y1과 Y2는 서로 다른 정수값을 가진다.
그리고 수신기는 (3220) 단계에서 결정된 LDPC 기본행렬 또는 수열에 따라 (3280) 단계에서 수신된 LDPC 부호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대해 LDPC 복호(3280)를 수행한 다음에는 마지막 (3290) 단계에서 상기 LDPC 복호화된 트랜스포트 블록에 대해 NCRC CRC 비트가 덧붙여져 있음을 고려하여 CRC 검사를 수행하여 오류를 검출한다.
상기 LDPC 복호화를 위해서는 블록 크기(Z) 값을 결정해야 되는데 상기 블록 크기 값은 상기 TBS 값 또는 결정된 LDPC 기본 행렬 또는 수열에 따라 가변적으로 결정할 수 있다.
도 33 및 도 34는 도 19 및 도 20의 기본 행렬 및 수학식 15 내지 수학식 18에 기반하여 LDPC 부호화 및 복호화를 적용하였을 때 FAR 성능을 각 부호율 및 CBS에 따라 나타낸 도면이다.
먼저 시스템에서 필요로 하는 FAR을 FART라 할 때, CRC만으로 FART를 달성하기 위해서는 최소
Figure pat00056
비트의 CRC 비트가 필요하다. 여기서
Figure pat00057
는 x 보다 같거나 큰 정수 중 가장 작은 정수를 의미한다.
하지만 도 33 및 도 34과 같이 LDPC 부호는 복호 과정에서 신드롬 검사 등과 같은 기능을 통해 자체적으로 어느 정도의 FAR을 극복할 수 있기 때문에 다소의 CRC 비트를 줄일 수 있는 장점이 있다. 이론적으로는 LDPC 부호가 극복 가능한 FAR에 대한 최대값을
Figure pat00058
이라 할 경우 최소한
Figure pat00059
비트의 CRC 비트를 줄일 수 있다. 즉, 도 19 및 도 20의 기본 행렬에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화 기법을 사용하는 시스템에서는 다음 수학식 24 또는 수학식 25와 같이 정의되는 NCRC개의 CRC 비트만으로 시스템에서 요구하는 FART를 달성할 수 있다.
[수학식 24]
Figure pat00060
[수학식 25]
Figure pat00061
구체적인 예로서 만일 시스템에서
Figure pat00062
로 설정되어 있다면,
Figure pat00063
이므로 총 20 비트의 CRC가 필요하다. 하지만, 도 33에서 128≤K≤192인 경우에 FAR 최대값이 0.026에 가깝기 때문에 수학식 24 또는 수학식 25에 기반하여 필요한 CRC 비트 수를 계산하면,
Figure pat00064
를 구할 수 있다. 결과적으로 만일 도 32에서 TBS에 대한 기준값 KTh를 192로 설정할 경우에는 Y1 값을
Figure pat00065
이하로 설정할 수 있음을 의미한다. 물론 이는 일례일 뿐 FART 또는 FARLDPC 또는 시스템의 다른 요구 사항에 따라 다양한 값을 적용할 수 있다. 도 33에서 TBS = 512인 경우에는 FAR이 대략적으로 0.0013 정도의 값을 갖는데 만일 TBS의 크기가 항상 512인 경우에는 NCRC=11개의 CRC 비트로도 충분히 시스템에서 원하는 FAR을 얻을 수 있다.
도 34에서도 마찬가지 방법으로 TBS에 따라 필요한 CRC 비트를 계산해보면 대략적으로 12 ~ 15비트 정도 필요함을 확인할 수 있다. 하지만, 통상적으로 TBS의 크기가 작고 부호율이 높은 경우에 FAR이 증가하는 경향을 고려할 때, 도 20의 기본 행렬에 기반한 LDPC 부호화 및 복호화에서는 비교적 작은 TBS를 지원하는데 적합하기 때문에 CRC 비트를 충분히 사용하면 오버헤드는 증가하는 대신 시스템의 안정성은 증가하기 때문에 적절한 CRC 비트 수를 결정해야 한다.
예를 들어 도 32에서 KTh를 512으로 설정한다면, X = 16, Y1= 16, Y2 = 12와 같이 설정하면 시스템에서 요구하는 FAR을 충분히 달성할 수 있을 뿐만 아니라 오버헤드도 줄일 수 있다. 또 다른 예로서 시스템의 다른 요구 사항에 의해 X = 24, Y1 = 24로 고정되어 있다 하여도, Y2 = 12와 같이 보다 낮은 값을 설정함으로써 오버헤드 감소 효과를 얻을 수 있다.
또한 도 33 및 도 34의 FAR 성능이 부호율에 따라서 다르게 나타나기 때문에 CRC 비트의 수를 가변적으로 결정하는 방법에 있어서 TBS 및 LDPC 기본 행렬 뿐만 아니라, 부호율에 따라서도 서로 다른 CRC 비트 수를 적용할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예로서 LDPC 부호의 특성을 고려하여 송신기에서 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트의 수를 가변적으로 결정하는 방법에 대한 다른 실시 예를 도 35에 나타내었다.
도 35는 부호화에 적용할 LDPC 기본행렬에 따라 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트 수를 가변하는 실시 예에 따른 또 다른 예시도이다.
송신기는 (3510) 단계에서 TBS를 결정한 후 (3511) 단계에서 부호화를 수행할 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정할 수 있다.
상기 (3511) 단계에서 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정하는 과정에서 TBS 뿐만 아니라 다른 추가 조건에 따라 결정될 수 있음은 자명하다. 또한 상기 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정하는 방법은 도 21 내지 도 27에 나타낸 방법 중에 하나 또는 그 일부를 사용할 수도 있다.
송신기는 (3512) 단계에서 상기 (3511) 단계에서 어떤 LDPC 기본행렬 또는 수열이 결정되었는지 판단한다.
만일 상기 (3511) 단계에서 결정된 LDPC 기본행렬 또는 수열이 제 1 LDPC 기본행렬 또는 수열이 아닌 경우에는 송신기는 (3513) 단계에서 사전에 결정된 제1 CBS의 기준값(KTh1, CRC)과 상기 TBS와 비교할 수 있다. 상기 제1 CBS 기준 값(KTh1 , CRC)은 CRC를 결정하기 위한 기준 값으로 CRC 관련 제1 임계 값이라고 표현할 수도 있다. 그리고, 송신기는 비교 결과에 따라 (3514), (3515) 단계에서 CRC 비트 수 NCRC를 결정한다. 여기서 X1과 X2는 서로 다른 정수이다.
구체적으로, 송신기는 TBS가 KTh1 , CRC 보다 큰 경우 (3514) 단계에서 CRC 비트 수를 X1으로 결정할 수 있으며, 송신기는 TBS가 KTh1 , CRC 보다 크지 않은 경우 (3515) 단계에서 CRC 비트 수를 X2로 결정할 수 있다.
만일 상기 (3511) 단계에서 결정된 LDPC 기본행렬 또는 수열이 제 1 LDPC 기본행렬 또는 수열인 경우에는 송신기는 (3516) 단계에서 사전에 결정된 제2 CBS의 기준값(KTh2, CRC)과 상기 TBS와 비교할 수 있다. 상기 제2 CBS 기준 값(KTh2 , CRC)은 CRC를 결정하기 위한 기준 값으로 CRC 관련 제2 임계 값이라고 표현할 수도 있다. 그리고, 송신기는 비교 결과에 따라 (3517), (3518) 단계에서 CRC 비트 수 NCRC를 결정한다. 여기서 Y1과 Y2는 서로 다른 정수이다.
구체적으로, 송신기는 TBS가 KTh2 , CRC 보다 큰 경우 (3517) 단계에서 CRC 비트 수를 Y1으로 결정할 수 있으며, 송신기는 TBS가 KTh2 , CRC 보다 크지 않은 경우 (3518) 단계에서 CRC 비트 수를 Y2로 결정할 수 있다.
그리고, 송신기는 (3519) 단계에서는 상기 트랜스포트 블록에 대해 CRC 부호화를 적용하여 NCRC CRC 비트를 생성한다. 그리고 상기 생성된 CRC 비트를 트랜스포트에 덧붙인 다음 적절히 LDPC 부호화를 수행한다. 상기 LDPC 부호화를 위해서는 블록 크기(Z) 값을 결정해야 되는데 상기 블록 크기 값은 상기 TBS 값에 따라 가변적으로 결정할 수 있다.
도 36은 LDPC 부호의 특성을 고려하여 수신기에서 트랜스포트 블록에 덧붙여진 CRC 비트의 수를 결정하는 방법에 대한 실시 예에 대한 또 다른 예시도이다.
수신기는 LDPC 부호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대한 신호를 수신할 수 있다.
(3610) 단계에서 TBS가 결정되고 수신기는 (3611) 단계에서 LDPC 기본행렬 또는 수열을 결정한다. 그리고, 수신기는 (3612) 단계에서 상기 (3611) 단계에서 어떤 LDPC 기본행렬 또는 수열이 결정되었는지 판단한다.
만일 상기 (3611) 단계에서 결정된 LDPC 기본행렬 또는 수열이 제 1 LDPC 기본행렬 또는 수열이 아닌 경우에는 수신기는 (3613) 단계에서 사전에 결정된 제1 CBS의 기준값(KTh1, CRC)과 상기 TBS와 비교할 수 있다. 상기 제1 CBS 기준 값(KTh1 , CRC)은 CRC를 결정하기 위한 기준 값으로 CRC 관련 제1 임계 값이라고 표현할 수도 있다.
그리고, 수신기는 비교 결과에 따라 (3614), (3615) 단계에서 CRC 비트 수 NCRC를 결정한다. 여기서 X1과 X2는 서로 다른 정수이다.
구체적으로, 수신기는 TBS가 KTh1 , CRC 보다 큰 경우 (3614) 단계에서 CRC 비트 수를 X1으로 결정할 수 있으며, TBS가 KTh1 , CRC 보다 크지 않은 경우 (3615) 단계에서 CRC 비트 수를 X2로 결정할 수 있다.
만일 상기 (3611) 단계에서 결정된 LDPC 기본행렬 또는 수열이 제 1 LDPC 기본행렬 또는 수열인 경우에는 수신기는 (3616) 단계에서 사전에 결정된 제2 CBS의 기준값(KTh2, CRC)과 상기 TBS와 비교할 수 있다. 상기 제2 CBS 기준 값(KTh2 , CRC)은 CRC를 결정하기 위한 기준 값으로 CRC 관련 제2 임계 값이라고 표현할 수도 있다. 그리고, 수신기는 비교 결과에 따라 (3617), (3618) 단계에서 CRC 비트 수 NCRC를 결정한다. 여기서 Y1과 Y2는 서로 다른 정수이다.
구체적으로, 수신기는 TBS가 KTh2 , CRC 보다 큰 경우 (3617) 단계에서 CRC 비트 수를 Y1으로 결정할 수 있으며, 수신기는 TBS가 KTh2 , CRC 보다 크지 않은 경우 (3618) 단계에서 CRC 비트 수를 Y2로 결정할 수 있다.
그리고, (3611) 단계에서 결정된 LDPC 기본행렬 또는 수열에 따라 (3620) 단계에서 수신된 LDPC 부호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대한 신호에 대해 LDPC 복호를 수행한 다음에는 마지막 (3619) 단계에서 상기 LDPC 복호화된 트랜스포트 블록에 대해 NCRC CRC 비트가 덧붙여져 있음을 고려하여 CRC 검사를 수행하여 오류를 검출한다.
참고로 상기 도 35 및 도 36에서 X1 = X2 또는 Y1 = Y2 중 둘 중에 하나가 성립할 수도 있으며, X1 = X2 및 Y1 = Y2이 동시에 성립할 수도 있다. 뿐만 아니라 경우에 따라 KTh1 , CRC = KTh2 , CRC가 만족하도록 설정할 수도 있다. 만일 KTh1 = KTh2, X1 = X2 및 Y1 = Y2이 모두 동시에 만족하도록 설정할 경우에는 (3520) 단계 또는 (3612) 단계 (3560) 내지 (3580) 단계 또는 (3616) 내지 (3618) 단계도 모두 생략될 수도 있다. 또한 상기 도 35 및 도 36에서 (3510) 및 (3610) 단계에서 TBS를 결정하는 경우에 대해서만 나타내었지만, TBS 대신 CBS를 결정하는 단계로 변경 가능하다.
도 29 내지 도 36에서는 트랜스포트 블록에 덧붙여지는 CRC에 대해서만 설명하였으나 일반적으로 유사한 방법을 적용하여 코드 블록에 덧붙여지는 CRC 비트의 결정할 수 있다.
도 37은 트랜스포트 블록의 세그멘테이션 방법의 실시 예에 따른 예시도이다.
예를 들어 도 37처럼 일반적으로 TBS가 큰 경우에는 복수 개의 코드 블록으로 나누어져 채널 부호화 및 복호화가 진행되는데, 이때 만일 트랜스포트 블록에 대해 세그멘테이션이 적용되어 복수 개의 코드 블록으로 나누어지는 경우에 상기 전체 코드 블록 각각 또는 일부 코드 블록 각각에 대해 코드 블록 CRC (CB-CRC) 비트를 덧붙여야 되는 시스템을 가정할 수 있다.
도 37을 살펴보면, 송신기는 트랜스포트 블록에 대해서 CRC 부호화를 수행한 다음에 얻어진 상기 트랜스포트 블록과 트랜스포트 CRC 비트의 길이가 특정 길이가 넘으면, 상기 트랜스포트 블록을 복수 개의 코드 블록으로 세그멘테이션 할 수 있다.
또한, 송신기는 트랜스포트 블록을 복수 개의 코드 블록으로 세그멘테이션 한 다음에 모든 각 코드 블록 또는 일부 각 코드 블록에 대해 CRC 부호화를 수행하여 상기 CRC 부호화를 수행한 코드 블록에 코드 블록 CRC 비트를 덧붙인다.
마찬가지로, 복호 과정에서도 수신기는 LDPC 부호화된 트랜스포트 블록 및 트랜스포트 블록 CRC 비트에 대한 신호를 수신한 다음에 먼저 각각의 코드 블록에 대해서 LDPC 복호를 수행하고, 그 다음 코드 블록 CRC에 대한 오류 검출을 수행한 다음 그 결과에 따라 트랜스포트 블록 CRC에 대한 오류 검출을 수행한다.
이 경우에 코드 블록 CRC가 덧붙여짐으로서 트랜스포트 블록의 FAR이 더욱 낮아지는 효과를 기대할 수 있기 때문에 트랜스포트 블록 CRC (TB-CRC) 비트 수를 줄일 수 있게 된다. 이하에서는 도 37과 같이 트랜스포트 블록 CRC 비트 수는 NTB , CRC로, 코드 블록 CRC 비트 수는 NCB , CRC로 나타낸다.
도 38은 TBS와 세그멘테이션 여부에 따라 트랜스포트 블록 CRC 및 코드 블록 CRC 비트 수를 결정하는 방법에 대한 실시 예에 따른 예시도이다.
도 38을 참고하면, (3810)단계에서 TBS가 결정된 다음 송신기는 (3820) 단계에서 TBS의 크기에 따라 트랜스포트 블록 세그멘테이션을 적용하여 복수 개의 코드 블록으로 나누어야 되는지 판단할 수 있다.
만일 세그멘테이션이 필요한 경우에는 송신기는 (3830) 단계에서 상기 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트 수 NTB , CRC를 X1으로 설정하고 상기 코드 블록에 덧붙일 CRC 비트 수 NCB , CRC를 Y 로 설정한다.
반면, (3820) 단계에서 세그멘테이션이 필요하지 않다고 판단한 경우에는 송신기는 (3840) 단계에서 NTB , CRC를 X2로 설정한다. 이때 X1은 X2 보다 항상 작거나 같을 수 있다.
상기 과정은 복호화 과정에도 적용될 수 있다.
상기 도 38의 부호화 과정을 정리하면 다음과 같다. 송신기는 트랜스포트 블록의 크기(TBS)를 결정하고, 상기 트랜스포트 블록에 세그멘테이션이 적용 여부를 판단한 다음에 상기 세그멘테이션 적용 여부에 따라 상기 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트 수(NTB , CRC)를 결정한다.
그리고, 상기 결정된 CRC 비트 수(NTB , CRC)에 따라 상기 트랜스포트 블록에 대한 CRC 부호화를 수행한 다음에는 상기 트랜스포트 블록과 CRC 비트에 대한 코드 블록에 대해 LDPC 부호화를 수행한다. 이때, 상기 세그멘테이션을 적용하는 경우에 상기 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트의 수는 세그멘테이션을 적용하지 않는 경우에 상기 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트의 수 보다 작거나 같음에 유의한다.
구체적인 예를 들어 설명하면, TBS 값에 따라 세그멘테이션이 필요 없는 경우에는 송신기는 항상 24 (= X2)개의 트랜스포트 블록 CRC 비트를 덧붙여 시스템에서 요구되는 FAR을 달성한다고 가정한다. 그리고 상기 TBS 값에 따라 세그멘테이션이 발생할 경우에 송신기는 16 (= Y) 개의 코드 블록 CRC 비트를 덧붙인다고 할 경우에는 트랜스포트 블록 CRC 비트 수를 8 (= X1)로 설정하면, 시스템의 수신기에서 요구되는 FAR을 만족시킬 수 있다. 이론적으로는 세그멘테이션 된 코드 블록의 개수가 Nseg(>1)개이고, 각각의 코드 블록에 NCB , CRC개의 CRC 비트가 덧붙여진 경우에는 다음 수학식 26을 만족하도록 CRC 비트 수들을 결정하면 시스템에서 요구되는 FAR을 달성할 수 있다.
[수학식 26]
Figure pat00066
상기 수학식 26에 따르면 만일 X2=24이고, Y=8로 되어 있을 때, X1=8로 설정할 경우에 Nseg(>1) 값에 무관하게 항상 성립한다. 또 다른 예로서 Y=8, X1=16, X2=24로 설정해도 항상 성립함을 알 수 있다.
이와 같이 X2 값, Y 값 등은 미리 설정되어 있을 수 있다. 반면, Y 값은 세그먼테이션의 수에 따라 결정될 수도 있다. 예를 들어, 세그먼테이션의 수가 커질수록 Y 값은 반비례하여 작아지도록 설정될 수 있다.
도 39은 TBS와 세그멘테이션 여부에 따라 트랜스포트 블록 CRC 및 코드 블록 CRC 비트 수를 결정하는 방법에 대한 실시 예에 따른 다른 예시도이다.
도 39를 참고하면, (3910) 단계 내지 (3930) 단계는 도 38의 (3810) 내지 (3830)에서 설명한 내용과 동일하며, 이하에서는 생략한다.
한편, 트랜스포트 블록이 세그먼테이션되지 않는 경우, CRC 비트를 X2로 결정하는 도 38에서와는 다르게, 송신기는 (3940) 단계에서 CRC 비트를 결정하는 과정에서 도 35의 (3500) 단계를 결합하여 보다 구체적으로 결정할 수도 있음은 자명하다.
복호화 과정은 상기 부호화 과정의 역과정으로서 매우 유사하게 동작한다. 간단히 복호화 과정을 정리하면 다음과 같다.
수신기는 LDPC 부호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대한 신호를 수신할 수 있다.
그리고, 수신기는 상기 수신 신호로부터 트랜스포트 블록의 크기(TBS)를 결정하고, 상기 트랜스포트 블록에 세그멘테이션 적용 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 수신기는 상기 세그멘테이션 적용 여부에 따라 상기 트랜스포트 블록에 덧붙여진 CRC 비트 수(NTB , CRC)를 결정한다.
그리고 상기 수신된 부호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대한 코드 블록에 대해 LDPC 복호화를 수행한다. LDPC 복호화가 완료된 다음에는 상기 LDPC 복호화된 트랜스포트 블록 및 CRC 비트에 대해 상기 결정된 CRC 비트 수(NTB , CRC)를 고려하여 CRC 오류 검출을 수행한다.
이때 만일 상기 트랜스포트 블록의 복수 개의 코드 블록으로 세그멘테이션 되었다면, 각각의 코드 블록에 대해 덧붙여진 CRC 비트 수(NCB , CRC)를 계산하는 과정과 상기 코드 블록에 대해 NCB , CRC개의 CRC 비트를 고려하여 오류 검출하는 과정을 더 포함한다.
여기서 마찬가지로 세그멘테이션이 적용된 경우에 상기 트랜스포트 블록에 덧붙여진 CRC 비트의 수는 세그멘테이션을 적용하지 않은 경우에 상기 트랜스포트 블록에 덧붙여진 CRC 비트의 수 보다 작거나 같을 수 있다.
상기 복호화 과정은 도 40에 간단히 나타내었다.
도 40는 수신기에서 TBS와 세그멘테이션 여부에 따라 트랜스포트 블록 CRC 및 코드 블록 CRC 비트 수를 결정하고, 그에 따라 CRC 검사를 수행하는 실시 예에 따른 예시도이다.
(4010)단계에서 TBS가 결정되고, 수신기는 (4020) 단계에서 TBS의 크기에 따라 트랜스포트 블록 세그멘테이션을 적용하여 복수 개의 코드 블록으로 나누어야 되는지 판단할 수 있다.
그리고, 세그멘테이션이 필요한 경우에는 수신기는 (4030) 단계에서 상기 트랜스포트 블록에 덧붙일 CRC 비트 수 NTB , CRC를 X1으로 설정하고 상기 코드 블록에 덧붙일 CRC 비트의 수 NCB , CRC를 Y 로 설정한다.
그리고 만일 (4020) 단계에서 세그멘테이션이 필요하지 않다고 판단한 경우에는 수신기는 (4040) 단계에서 NTB , CRC를 X2로 설정한다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 수신기는 도 35의 (3500)에 따라 NTB , CRC를 결정할 수 있다.
이때 X1은 X2 보다 항상 작거나 같아야 한다. 상기와 같이 CRC 비트의 수가 결정된 다음에는 수신기는 (4050) 및 (4060) 단계처럼 수신된 신호로부터 각 코드 블록에 대해 LDPC 복호화를 수행한다.
만일 상기 트랜스포트 블록에 대해 세그멘테이션이 적용되어 복수 개의 코드 블록으로 나누어졌을 경우에는 수신기는 (4070) 단계에서 LDPC 복호화된 코드 블록들에 대해 각각 NCB , CRC 비트의 CRC 비트를 고려하여 CRC 검출을 수행한다. 그리고 상기 코드 블록들이 모두 CRC 검출을 통과하였을 경우에 수신기는 각 코드 블록을 결합하여 (4071) 단계에서 상기 복원된 트랜스포트 블록에 대해 NTB , CRC 비트의 CRC 비트를 고려하여 CRC 검출을 수행한다.
만일 상기 트랜스포트 블록에 대해 세그멘테이션이 적용되지 않았을 경우에는 수신기는 LDPC 복호를 수행한 다음에 (4080) 단계처럼 상기 복원된 트랜스포트 블록에 대해서만 NTB , CRC 비트의 CRC 비트를 고려하여 CRC 검출을 수행한다.
이하에서는 CBS 또는 TBS 및 부호율에 따라 LDPC 부호화를 적용할 기본 행렬 또는 지수 행렬을 선택하는 방법에 대한 또 다른 실시 예를 설명한다. 먼저 제 1 기본 행렬과 제 2 기본 행렬을 선택하는 기준에 대해 간단히 설명하기 위해 도 41에 표현하였다.
상기 도 41을 살펴보면, TBS와 부호율에 따라 제 1 기본 행렬이 선택되는 범위와 제 2 기본 행렬이 선택되는 영역을 도시하였다. 이 때, 본 발명의 제1 기본 행렬은 도 19에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수 있고, 본 발명의 제2 기본 행렬을 도 20에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 기본 행렬이 도 20에서 설명한 기본 행렬에 대응되고 제2 기본 행렬이 도 19에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수도 있다. 또한, 본 발명의 제1 기본 행렬과 제2 기본 행렬은 별도로 설정된 서로 다른 두 개의 기본 행렬에 대응될 수도 있다.
도 41에 대응되는 송신기의 동작을 설명하기 도 42에 송신기의 흐름도에 대한 예시도를 나타내었다.
시스템에서 전송을 위한 MCS(modulation and coding scheme)가 결정이 되면 그에 대응되는 (4210) 단계 및 (4220) 단계에서 각각 TBS와 전송 부호율이 결정된다. 송신기는 (4230) 단계에서 상기 결정된 부호율(R) 값을 사전에 정해진 제1 부호율 기준값(RTh1)와 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 도 41에 따르면, 만일 상기 부호율(R) 값이 만일 제1 부호율 기준값(RTh1) 보다 작으면, 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4240) 단계에서 부호화를 수행함을 알 수 있다. 만일 상기 부호율(R) 값이 만일 제1 부호율 기준값(RTh1) 보다 큰 경우에는 상기 (4210) 단계에서 결정된 TBS 크기와 제1 TBS 기준값(KTh1)값을 (4250) 단계에서 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 상기 도 42의 경우에는 (4210) 단계에서 결정된 TBS 크기가 제1 TBS 기준값(KTh1)값 보다 큰 경우에는 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4290) 단계에서 부호화를 수행함을 알 수 있다. (4210) 단계에서 결정된 TBS 크기가 제1 TBS 기준값(KTh1)값 보다 작거나 같은 경우에는 다시 상기 결정된 부호율(R) 값을 사전에 정해진 제1 부호율 기준값(RTh1)와 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 만일 상기 결정된 부호율(R) 값이 제2 부호율 기준값(RTh2) 보다 작거나 같은 경우에는 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4240) 단계에서 부호화를 수행함을 알 수 있다. 만일 상기 결정된 부호율(R) 값이 제2 부호율 기준값(RTh2) 보다 큰 경우에는 다시 상기 (4210) 단계에서 결정된 TBS 크기와 제2 TBS 기준값(KTh2)값을 (4270) 단계에서 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 상기 TBS 크기가 제2 TBS 기준값(KTh2)값 보다 큰 경우에는 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4290) 단계에서 부호화를 수행함을 알 수 있다. 상기 TBS 크기가 제2 TBS 기준값(KTh2)값 보다 작거나 같은 경우에는 다시 상기 결정된 부호율(R) 값을 사전에 정해진 제3 부호율 기준값(RTh3)와 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 만일 상기 결정된 부호율(R) 값이 제3 부호율 기준값(RTh3) 보다 작거나 같은 경우에는 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4240) 단계에서 부호화를 수행함을 알 수 있다. 만일 상기 결정된 부호율(R) 값이 제3 부호율 기준값(RTh3) 보다 큰 경우에는 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4290) 단계에서 부호화를 수행함을 알 수 있다.
수신기는 송신기 동작과 유사한 과정을 거쳐서 LDPC 부호화에 사용될 기본 행렬 또는 LDPC 수열을 결정한다.
먼저 수신기는 수신된 신호로부터 MCS에 대한 정보나 TBS에 대한 정보를 획득 가능하므로, (4310) 단계 및 (4320) 단계에서 각각 TBS와 전송 부호율이 결정되었다고 하자. 수신기는 (4330) 단계에서 상기 결정된 부호율(R) 값을 사전에 정해진 제1 부호율 기준값(RTh1)와 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 도 41에 따르면, 만일 상기 부호율(R) 값이 만일 제1 부호율 기준값(RTh1) 보다 작으면, 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4340) 단계에서 복호화를 수행함을 알 수 있다. 만일 상기 부호율(R) 값이 만일 제1 부호율 기준값(RTh1) 보다 큰 경우에는 상기 (4310) 단계에서 결정된 TBS 크기와 제1 TBS 기준값(KTh1)값을 (4350) 단계에서 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 상기 도 43의 경우에는 (4310) 단계에서 결정된 TBS 크기가 제1 TBS 기준값(KTh1)값 보다 큰 경우에는 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4390) 단계에서 복호화를 수행함을 알 수 있다. (4310) 단계에서 결정된 TBS 크기가 제1 TBS 기준값(KTh1)값 보다 작거나 같은 경우에는 다시 상기 결정된 부호율(R) 값을 사전에 정해진 제1 부호율 기준값(RTh1)와 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 만일 상기 결정된 부호율(R) 값이 제2 부호율 기준값(RTh2) 보다 작거나 같은 경우에는 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4340) 단계에서 복호화를 수행함을 알 수 있다. 만일 상기 결정된 부호율(R) 값이 제2 부호율 기준값(RTh2) 보다 큰 경우에는 다시 상기 (4310) 단계에서 결정된 TBS 크기와 제2 TBS 기준값(KTh2)값을 (4370) 단계에서 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 상기 TBS 크기가 제2 TBS 기준값(KTh2)값 보다 큰 경우에는 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4390) 단계에서 복호화를 수행함을 알 수 있다. 상기 TBS 크기가 제2 TBS 기준값(KTh2)값 보다 작거나 같은 경우에는 다시 상기 결정된 부호율(R) 값을 사전에 정해진 제3 부호율 기준값(RTh3)와 비교하여 특정 조건을 만족하는 경우에 대해 판단할 수 있다. 만일 상기 결정된 부호율(R) 값이 제3 부호율 기준값(RTh3) 보다 작거나 같은 경우에는 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4340) 단계에서 부호화를 수행함을 알 수 있다. 만일 상기 결정된 부호율(R) 값이 제3 부호율 기준값(RTh3) 보다 큰 경우에는 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 LDPC 수열)에 기반하여 (4390) 단계에서 부호화를 수행함을 알 수 있다.
상기 도 42 및 도 43에 나타난 송신기 및 수신기의 동작은 TBS의 길이에 따라 TB 세그멘테이션 동작이 추가될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예로서 도 44를 참조하면, 도 42의 (4230) 단계에서 결정된 부호율(R) 값을 사전에 정해진 제1 부호율 기준값(RTh1)와 비교하여 작거나 같은 경우에는 (4410) 단계에서 상기 결정된 TBS가 제1 TBS 기준값(KTh1) 보다 작거나 같다고 판단한 경우에는 주어진 TB는 세그멘테이션 없이 제 2 LDPC 기본 행렬 또는 수열을 통해 LDPC 부호화를 수행한다. 하지만, (4410) 단계에서 상기 결정된 TBS가 제1 TBS 기준값(KTh1) 보다 크다고 판단한 경우에는 (4420) 단계에서 주어진 TB를 적절히 세그멘테이션 하여 복수개의 코드 블록을 생성하고, 상기 각각의 코드 블록에 대해 제 2 LDPC 기본 행렬 또는 수열을 통해 LDPC 부호화를 수행한다. 마찬가지로 도 42의 (4250) 단계에서 결정된 TBS 값을 사전에 정해진 제1 TBS 기준값(KTh1)와 비교하여 큰 경우에, (4430) 단계에서 상기 결정된 TBS가 제3 TBS 기준값(KTh3) 보다 작거나 같다고 판단한 경우에는 주어진 TB는 세그멘테이션 없이 제 1 LDPC 기본 행렬 또는 수열을 통해 LDPC 부호화를 수행한다. 하지만, (4430) 단계에서 상기 결정된 TBS가 제3 TBS 기준값(KTh3) 보다 크다고 판단한 경우에는 (4440) 단계에서 주어진 TB를 적절히 세그멘테이션 하여 복수 개의 코드 블록을 생성하고, 상기 각각의 코드 블록에 대해 제 1 LDPC 기본 행렬 또는 수열을 통해 LDPC 부호화를 수행한다.
도 45와 같이 수신기에서도 도 42의 (4230) 단계에서 결정된 부호율(R) 값을 사전에 정해진 제1 부호율 기준값(RTh1)와 비교하여 작은 경우에는 (4510) 단계에서 상기 결정된 TBS가 제1 TBS 기준값(KTh1) 보다 작거나 같다고 판단한 경우에는 수신된 TB 블록에 대해 세그멘테이션을 적용하지 않고 제 2 LDPC 기본 행렬 또는 수열을 통해 LDPC 복호화를 수행한다. 하지만, (4510) 단계에서 상기 결정된 TBS가 제1 TBS 기준값(KTh1) 보다 크다고 판단한 경우에는 (4520) 단계에서 수신된 TB를 적절히 세그멘테이션 하여 복수 개의 수신 코드 블록을 생성하고, 상기 각각의 수신 코드 블록에 대해 제 2 LDPC 기본 행렬 또는 수열을 통해 LDPC 복호화를 수행한다. 마찬가지로 도 43의 (4350) 단계에서 결정된 TBS 값을 사전에 정해진 제1 TBS 기준값(KTh1)와 비교하여 큰 경우에, (4530) 단계에서 상기 결정된 TBS가 제3 TBS 기준값(KTh3) 보다 작거나 같다고 판단한 경우에는 주어진 TB는 세그멘테이션 없이 제 1 LDPC 기본 행렬 또는 수열을 통해 LDPC 복호화를 수행한다. 하지만, (4530) 단계에서 상기 결정된 TBS가 제3 TBS 기준값(KTh3) 보다 크다고 판단한 경우에는 수신된 TB를 적절히 세그멘테이션 하여 복수 개의 수신 코드 블록을 생성하고, 상기 각각의 수신 코드 블록에 대해 제 1 LDPC 기본 행렬 또는 수열을 통해 LDPC 복호화를 수행한다.
참고로, 수신된 TB 및 수신 코드 블록은 전송된 TB 및 코드 블록에 대응되는 수신 신호를 의미할 수도 있으며, 상기 수신 신호로부터 수신기에서 복호화를 수행할 수 있도록 저장된 값(예: LLR 또는 수신신호의 양자화(quantized) 값)들을 의미할 수도 있다.
송신기의 동작을 간단히 정리하여 말하면, 먼저 송신기는 전송하고자 하는 TB의 크기 TBS와 전송 부호율(R)을 결정한다. 그 다음 상기 부호율(R)과 제1 부호율 기준값(RTh1), 제2 부호율 기준값(RTh2), 제3 부호율 기준값(RTh3) 중 적어도 하나 이상 비교 하는 과정을 포함하고, 상기 TBS와 제1 TBS 기준값(KTh1), 제2 TBS 기준값(KTh2), 제3 TBS 기준값(KTh)과 비교하는 과정을 포함하고, 상기 부호율(R)과 TBS의 크기에 따라 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 수열) 및 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 수열) 중 하나를 결정하여 LDPC 부호화 하는 과정을 수행한다.
수신기의 동작을 간단히 정리하여 말하면, 먼저 수신기는 수신된 신호로부터 전송된 TB의 크기 TBS와 전송 부호율(R)을 결정한다. 그 다음 상기 부호율(R)과 제1 부호율 기준값(RTh1), 제2 부호율 기준값(RTh2), 제3 부호율 기준값(RTh3) 중 적어도 하나 이상 비교 하는 과정을 포함하고, 상기 TBS와 제1 TBS 기준값(KTh1), 제2 TBS 기준값(KTh2), 제3 TBS 기준값(KTh)과 비교하는 과정을 포함하고, 상기 부호율(R)과 TBS의 크기에 따라 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 수열) 및 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 수열) 중 하나를 결정하여 LDPC 복호화 하는 과정을 수행한다.
도 41의 경우에 제1 LDPC 기본행렬 (또는 수열)과 제2 LDPC 기본행렬 (또는 수열) 중에서 제2 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반한 부호화 및 복호화가 수행되는 경우는 다음 수학식 27의 조건 중 하나를 만족하는 경우이다. 그리고 그 이외에는 제1 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반한 부호화 및 복호화가 수행된다.
[수학식 27]
조건 1) R≤RTh1
조건 2) R≤RTh2 및 TBS≤KTh1
조건 3) R≤RTh3 및 TBS≤KTh2
또한 TB 세그멘테이션을 추가로 적용한 다음 LDPC 부호화 및 복호화가 수행되는 경우는 다음 수학식 28의 조건 중 하나를 만족하는 경우이다.
[수학식 28]
조건 1) R≤RTh1 및 TBS > KTh1
조건 2) R > RTh1 및 TBS > KTh3
상기 수학식 28에서 조건 1)을 만족하는 경우에는 TB 세그멘테이션을 수행한 후 제2 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반하여 부호화 및 복호화가 수행되며, 조건 2)를 만족하는 경우는 제1 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반하여 부호화 및 복호화가 수행됨을 특징으로 한다.
참고로 상기 제1 부호율 기준값(RTh1), 제2 부호율 기준값(RTh2), 제3 부호율 기준값(RTh3), 제1 TBS 기준값(KTh1), 제2 TBS 기준값(KTh2), 제3 TBS 기준값(KTh3)과 같은 기준값들은 시스템에서 사전에 설정된 값을 사용할 수도 있고, 시스템의 조건에 따라 가변적인 값을 사용할 수도 있다. 예를 들면, KTh1 = 3824, KTh2 = 176, KTh3 = 8424, RTh1 = 0.25, RTh2 = 0.67, RTh3 = 5/6과 같이 고정된 값을 사용할 수도 있고, KTh1, KTh2, KTh3, RTh2, RTh3는 KTh1 = 3824, KTh2 = 176, KTh3 = 8424, RTh2 = 0.67, RTh3 = 5/6와 같이 고정된 값을 쓰고, RTh1 값은 시스템의 자원 할당량 또는 수신기의 제한된 버퍼 크기 (limited buffer size)과 같은 조건에 따라 가변적인 값을 적용할 수도 있다.
TBS 및 부호율에 따라 LDPC 부호화를 적용할 기본 행렬 또는 지수 행렬을 선택하는 방법에 대한 또 다른 실시 예를 설명하기 위해 도 46에 표현하였다.
상기 도 46을 살펴보면, TBS와 부호율에 따라 제 1 기본 행렬이 선택되는 범위와 제 2 기본 행렬이 선택되는 영역을 도시하였다. 이 때, 본 발명의 제1 기본 행렬은 도 19에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수 있고, 본 발명의 제2 기본 행렬을 도 20에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 기본 행렬이 도 20에서 설명한 기본 행렬에 대응되고 제2 기본 행렬이 도 19에서 설명한 기본 행렬에 대응될 수도 있다. 또한, 본 발명의 제1 기본 행렬과 제2 기본 행렬은 별도로 설정된 서로 다른 두 개의 기본 행렬에 대응될 수도 있다.
도 46는 특정한 TBS와 부호율(R)을 가지는 경우는 시스템에서 고려하지 않는 경우를 의미한다. 즉, 도 46에서 미정의 영역은 시스템에 따라 사용되지 않을 수도 있고, 표준(standard)와 무관하게 송신기 및 수신기에서 자유롭게 결정 가능함을 의미할 수도 있다.
도 46에 대한 일례로서 TBS와 부호율 범위에 대응되는 경우는 시스템에서 사용하지 않는 경우에는 도 42 내지 도 45에서 나타낸 송신기 및 수신기의 동작 흐름도와 다르게, 도 47 및 도 48과 같이 결정된 TBS 및 부호율(R)과 제3 TBS 기준값(KTh3) 및 제3 부호율 기준값(RTh3)과 비교하는 과정이 생략될 수 있다.
도 46의 경우에 제1 LDPC 기본행렬 (또는 수열)과 제2 LDPC 기본행렬 (또는 수열) 중에서 제2 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반한 부호화 및 복호화가 수행되는 경우는 다음 수학식 29의 조건 중 하나를 만족하는 경우이다.
[수학식 29]
조건 1) R≤RTh1
조건 2) R≤RTh2 및 TBS≤KTh1
그리고 제1 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반한 부호화 및 복호화가 수행되는 경우는 다음 수학식 30의 조건 중 하나를 만족하는 경우이다.
[수학식 30]
조건 1) R > RTh3
조건 2) R > RTh2 및 TBS > KTh3
조건 3) R > RTh1 및 TBS > KTh2
참고로 상기 수학식 29와 수학식 30에서 정의된 영역은 RTh2 < R≤RTh3 및 TBS≤KTh3인 영역을 포함하지 않음에 유의한다.
또한 TB 세그멘테이션을 추가로 적용한 다음 LDPC 부호화 및 복호화가 수행되는 경우는 상기 수학식 28의 조건 중 하나를 만족하는 경우이다. 상기 수학식 28에서 조건 1)을 만족하는 경우에는 TB 세그멘테이션을 수행한 후 제2 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반하여 부호화 및 복호화가 수행되며, 조건 2)를 만족하는 경우는 제1 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반하여 부호화 및 복호화가 수행됨을 특징으로 하는 것은 동일하다.
이상에서 설명한 LDPC 부호화 및 복호화 방법은 CBS 또는 TBS와 전송 부호율(R) 값에 따라 결정된 LDPC 기본 행렬(수열)에 기반함을 특징으로 하고 있다. 그런데 여기서 상기 전송 부호율은 다양한 방법으로 정의될 수 있기 때문에 이하에서는 그 방법에 대해서 설명한다. 참고로 본 발명에서는 편의상 상기 전송 부호율을 R로 표현하였지만, 시스템에 따라 다양한 방법으로 표기할 수 있음은 자명하다. (예: R_T, R_init 등)
이하에서는 LDPC 부호화 및 복호화를 위해 상기 전송 부호율을 결정하는 과정과 주요 LDPC 부호 관련 매개변수(parameter)를 결정하는 과정에 대해 설명한다.
먼저 아래 설명을 위한 각 매개변수의 정의를 다음에 간단히 나타내었다.
- Rnominal: MCS와 관련된 부호율로서 제어 정보(control information)에서 시그널링 되거나 또는 제어 정보에서 시그널링 되는 정보에 기반하여 결정 가능하다.
- Rlimit: UE (user equipment) 카테고리 정보에 기반하여 결정할 수 있는 부호율로서 통상적으로 레이트 매칭을 위한 버퍼 크기에 의해 결정되는 최소 부호율을 의미한다. 주어진 버퍼 크기에 의해 결정되는 것은 곧 부호어 비트의 반복(repetition)을 고려하지 않음을 의미할 수도 있다. (참고로 여기서 버퍼 크기는 수신된 TB에 대해 복호화를 수행할 수 있도록 수신 신호를 적절히 변환하여 저장할 수 있는 공간을 의미할 수 있다. )
- R_init: 본 발명에서 LDPC 기본 행렬을 결정하기 위해 정의된 부호율(R)을 의미하며, 이 값은 Rnominal 및 Rlimit에 기반하여 결정할 수 있다.
- BG Index: LDPC 기본 행렬을 나타내는 Index로서 다양하게 표현 가능하다. 예를 들어 제 1 기본행렬 (또는 수열)을 BG#1, 제 2 기본행렬 (또는 수열)을 BG#2로 나타낼 수 있다. TBS와 R_init에 기반하여 결정할 수 있다.
- Kcb: 선택된 기본 행렬 또는 BG Index에 따라 대응되는 최대 코드 블록 크기 (maximum code block size)
- C: TBS 및 Kcb에 의해 결정되는 코드 블록의 개수
- K': 코드 블록 당 정보어 비트(information bit) 수를 의미하며, TBS와 C 값에 기반하여 결정된다. 상기 정보어 비트는 CRC 비트를 포함하며, 첨가 비트(filler bit)는 포함하여 정의하거나 포함하지 않고 정의할 수도 있다.
- NTBCRC: TB에 덧붙이는 CRC 비트 수
- ZC, Kb: LDPC 부호화 및 복호화를 위한 변수로서 패리티 검사 행렬을 정의하는데 필수적인 값이다.
아래는 위에서 정의된 변수에 기반하여 LDPC 부호의 기본행렬을 선택하는 과정과 부호화 또는 복호화 과정의 일부를 표현한 일례이다.
프로세스 예 1:
단계 1) TBS and Rnominal are signaled in control information.
Rnominal is the nominal code rate, as signaled in control information to schedule the transmission of the transport block.
단계 2) Rlimit is determined by UE category.
Rlimit is lower limit of code rate based on limited circular buffer
단계 3) Rinit determination
Rinit = max(Rnominal, Rlimit)
단계 4) Base graph selection using TBS and Rinit.
BG#1 for (TBS<=3840, Rinit > 0.67) or (TBS>3840, Rinit > 0.25)
BG#2 for (TBS<=3840, Rinit <= 0.67) or (TBS>3840, Rinit <= 0.25)
단계 5) Determination of the maximum code block size Kcb based on BG index
Kcb = 8448 for BG#1
Kcb = 3840 for BG#2
단계 6) Calculation of the number of code blocks C using TBS and Kcb.
If TBS + NTBCRC < Kcb, C = 1; Otherwise, C = (TBS + NTBCRC)/(Kcb - 24)
N_TBCRC = 16 for TBS <= 3824 and 24 for otherwise.
단계 7) Calculation of the number of information bits for the code block (including CRC bits) K' using TBS and C
If C=1, K'= TBS + NTBCRC; Otherwise, K'= (TBS + NTBCRC) / C + 24
단계 8) Kb selection using K' and BG index.
단계 9) Zc selection using Kb and CBS.
단계 10) PCM selection using Zc and BG index
발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위하여 다음과 같이 추가적인 매개 변수를 정의한다.
- Nsoft: 수신기에서 사용 가능한 총 버퍼 사이즈를 의미하며, UE 카테고리 정보에 기반하여 결정 가능하다.
- KC: 최대 허용 CA (carrier aggregation) 관련 변수로서 Nsoft에 기반하여 결정할 수 있다.
- KMIMO: 전송 모드(transmission mode)에 의해 결정되는 전송 다이버시티(transmit diversity) 관련 변수
- MDL_ HARQ: 다운링크 HARQ (DL HARQ) 프로세스 개수의 최대 값
- Mlimit: 다운링크 HARQ (DL HARQ) 프로세스 개수와 관련된 값으로서 사전에 약속된 값이거나 제어 정보에서 시그널링 되거나 Nsoft 값에 기반하여 결정 가능하다. (LTE에서는 8)
- NIR: 수신기에서 TB 당 사용 가능한 버퍼 사이즈를 의미하며, Nsoft, KC, KMIMO, MDL_HARQ, Mlimit 값들 중 적어도 2 개 이상의 변수에 기반하여 결정할 수 있다.
- C1, C2: 각각 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 수열) 및 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 수열)을 사용할 때의 코드 블록의 개수를 의미하며, TBS와 NIR에 기반하여 결정할 수 있다.
- K1', K2': 각각 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 수열) 및 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 수열)을 사용할 때의 코드 블록에 대한 정보어 비트 수를 의미하며, TBS와 NIR에 기반하여 결정할 수 있다.
- Ncb1, Ncb2: 각각 제 1 LDPC 기본 행렬 (또는 수열) 및 제 2 LDPC 기본 행렬 (또는 수열)을 사용할 때, 코드 블록 하나에 대응되는 버퍼 사이즈를 의미하며, TBS와 NIR에 기반하여 결정할 수 있다. 만일 주어진 TB에 세그멘테이션이 적용되었을 경우에 상기 코드 블록은 세그멘테이션 이후의 코드 블록을 의미한다.
아래는 위에서 정의된 변수에 기반하여 LDPC 부호의 기본행렬을 선택하는 과정과 부호화 또는 복호화 과정의 일부를 표현한 일례이다.
프로세스 예 2:
단계 1) TBS and Rnominal are signaled in control information.
단계 2) Nsoft is determined by UE category.
단계 3) KC, KMIMO, MDL_ HARQ, and Mlimit determination by control information and Nsoft.
단계 4) Calculation of NIR using Nsoft, KC, KMIMO, MDL_ HARQ, and Mlimit.
NIR is the soft buffer size for the transport block
NIR = floor(Nsoft / (KC ·KMIMO ·min(MDL_ HARQ ·Mlimit)))
단계 5) Calculation of C1 and C2 using TBS
C1 and C2 is the number of code blocks based on BG#1 and BG#2 parameters, respectively.
If TBS < 8424, C1 = 1; Otherwise, C1 = (TBS + 24)/8424
If TBS < 3824, C2 = 1; Otherwise, C2 = (TBS + 24)/3816
단계 6) Calculation of Ncb1 and Ncb2 using NIR, C1 and C2
Ncb1 and Ncb2 is the soft buffer size for the code block based on BG#1 and BG#2 parameters, respectively.
Ncb1 = floor(NIR/C1)
Ncb2 = floor(NIR/C2)
단계 7) Calculation of the number of information bits for the code block (including CRC bits) K1' and K2' using TBS, C1 and C2
If C1 = 1, K1' = TBS + NTBCRC; Otherwise, K1' = (TBS + NTBCRC) / C2 + 24
If C2 = 1, K2' = TBS + NTBCRC; Otherwise, K2' = (TBS + NTBCRC) / C2 + 24
단계 8) Rlimit calculation using K2' and Ncb2
Rlimit is lower limit of code rate based on limited circular buffer using BG#2 parameters
Rlimit = K2'/Ncb2
단계 9) Rinit determination
Rinit = max(Rnominal, Rlimit)
단계 10) Base graph selection using TBS and Rinit.
BG#1 for (TBS<=3840, Rinit >0.67) or (TBS>3840, Rinit >0.25)
BG#2 for (TBS<=3840, Rinit <=0.67) or (TBS>3840, Rinit <=0.25)
단계 11) Determination of C and K' using base graph index
C = C1, K' = K1' for BG#1
C = C2, K' = K2' for BG#2
단계 12) The number of information bits for the code block (including CRC bits) K' calculation using TBS and C
If C=1, K' = TBS + NTBCRC
Otherwise, K' = (TBS + NTBCRC) / C + 24
NTBCRC = 16 for TBS <= 3824 and 24 for otherwise.
단계 13) Kb selection using K' and BG index.
단계 14) Zc selection using Kb and CBS.
단계 15) PCM selection using Zc and BG index
상기 프로세스 예1과 대비하여 프로세스 예2의 가장 큰 차이점은, Ncb2와 K2'에 기반하여 Rlimit을 결정할 수 있다는 점이다. 이와 같이 Ncb2와 K2'에 기반하여 Rlimit을 결정한 다음에는 Rnominal과 Rlimit을 이용하여 Rinit을 결정할 수 있으며, 결국 TBS와 상기 Rinit에 따라 BG Index 또는 LDPC 기본 행렬 (또는 수열)을 결정할 수 있다.
아래는 Rinit 값을 결정하는 보다 구체적인 방법에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것이다.
R init 결정방법 1.
- Rnominal is the nominal code rate, as signaled in control information to schedule the transmission of the transport block.
- Rlimit is lower limit of code rate based on limited circular buffer
- Rinit = max(Rnominal, Rlimit)
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit > 0.67
- TBS > 3840 and Rinit > 0.25
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit <= 0.67
- TBS > 3840 and Rinit <= 0.25
R init 결정방법 2.
- Rnominal is the nominal code rate, as signaled in control information to schedule the transmission of the transport block.
- Rlimit = K'/Ncb ,limit where
- K' is the number of input bits for the code block (including CRC bits, not including filler bits) and
- Ncb ,limit is the limited (or full) circular buffer size for the transmission of one code block calculated using BG#2 parameters
- Rinit = max(Rnominal, Rlimit)
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit > 0.67
- TBS > 3840 and Rinit > 0.25
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit <= 0.67
- TBS > 3840 and Rinit <= 0.25
R init 결정방법 3.
- Rnominal is the nominal code rate, as signaled in control information to schedule the transmission of the transport block.
- Rlimit = K'/Ncb ,limit where
- K' is the number of input bits for the code block (including CRC bits and filler bits) and
- Ncb ,limit is the limited (or full) circular buffer size for the transmission of one code block calculated using BG#2 parameters
- Rinit = max(Rnominal, Rlimit)
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit > 0.67
- TBS > 3840 and Rinit > 0.25
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit <= 0.67
- TBS > 3840 and Rinit <= 0.25
R init 결정방법 4.
- Rinit = Rnominal when TBS <= 3824
- Rnominal is the nominal code rate, as signaled in control information to schedule the transmission of the transport block.
- Rinit = max(Rnominal, Rlimit) when TBS > 3824
- Rlimit = K'/Ncb ,limit where
- K' is the number of input bits for the code block (including CRC bits, not including filler bits) and
- Ncb ,limit is the limited (or full) circular buffer size for the transmission of one code block calculated using BG#2 parameters
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit > 0.67
- TBS > 3840 and Rinit > 0.25
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit <= 0.67
- TBS > 3840 and Rinit <= 0.25
R init 결정방법 5.
- Rinit = Rnominal when TBS <= 3824
- Rnominal is the nominal code rate, as signaled in control information to schedule the transmission of the transport block.
- Rinit = max(Rnominal, Rlimit) when TBS > 3824
- Rlimit = K'/Ncb ,limit where
- K' is the number of input bits for the code block (including CRC bits and filler bits) and
- Ncb ,limit is the limited (or full) circular buffer size for the transmission of one code block calculated using BG#2 parameters
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit > 0.67
- TBS > 3840 and Rinit > 0.25
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when
- TBS <= 3840 and Rinit <= 0.67
- TBS > 3840 and Rinit <= 0.25
R init 결정방법 6.
- If TBS <=3824
- Rinit = Rnominal where Rnominal is the nominal code rate, as signaled in control information to schedule the transmission of the transport block.
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when Rinit > 0.67
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when Rinit <= 0.67
- If TBS > 3824
- Rinit = max(Rnominal, Rlimit) where
- Rlimit = K'/Ncb ,limit and
- K'is the number of input bits for the code block (including CRC bits, not including filler bits) and
- Ncb ,limit is the limited (or full) circular buffer size for the transmission of one code block calculated using BG#2 parameters
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when Rinit > 0.25
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when Rinit <= 0.25
R init 결정방법 7.
- If TBS <=3824
- Rinit = Rnominal where Rnominal is the nominal code rate, as signaled in control information to schedule the transmission of the transport block.
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when Rinit > 0.67
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when Rinit <= 0.67
- If TBS > 3824
- Rinit = max(Rnominal, Rlimit) where
- Rlimit = K'/Ncb ,limit and
- K'is the number of input bits for the code block (including CRC bits and filler bits) and
- Ncb ,limit is the limited (or full) circular buffer size for the transmission of one code block calculated using BG#2 parameters
- Base graph #1 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when Rinit > 0.25
- Base graph #2 is used for the initial transmission and subsequent re-transmissions of the same TB when Rinit <= 0.25
다음은 Rnominal 을 결정하는 다른 구체적인 실시 예를 설명한다. 먼저 다음 수학식 31을 살펴보자.
[수학식 31]
Figure pat00067
상기 수학식 31에서 #RB는 상기 TB가 전송되는 자원 블록(resource block, RB)의 개수로 제어 정보로 전송될 수 있다. RMCS는 MCS에 indicated 되는 부호율로 MCS 단계에 따라 결정 되는 값이다. #OFDM_symbol은 상기 TB가 전송 되는 OFDM 심볼의 개수로서 제어 정보로 전송 될 수 있다. #sub_carrier_RB는 자원 블록(RB) 당 할당되는 부반송파(sub carrier)의 개수이다. MOD는 변조 차수로서 QPSK의 경우 2, 16QAM의 경우 4, 64QAM의 경우 6, 256QAM의 경우 8이다. 상기 Rnominal 값은 레퍼런스 시그널링(reference signaling, RS)들을 추가로 고려하여 결정할 수도 있다.
상기 수학식 31에 대응되는 또 다른 실시 예로 상기 Rnominal을 결정할 때 사용했던 초기 전송의 #OFDM_symbol, #sub_carrier_RB, RMCS, #RB, MOD, TBS 중 적어도 하나 이상을 송신기와 수신기에서 저장하고 이를 기반으로 LDPC 기본행렬 (또는 수열)을 결정할 수 있다.
또 다른 실시 예로서 어떤 LDPC 기본행렬 (또는 수열)을 사용할지 사전에 모두 결정하여 테이블을 기반으로 결정할 수도 있다. 이 경우에 상기 테이블은 MCS와 #RB에 기반하여 구성 됨으로서, 상기 MCS와 #RB 조합에 의해 LDPC 기본행렬 (또는 수열)가 결정될 수 있다. 하지만, 상황에 따라 주어져 있는 테이블과 다르게 LDPC 기본행렬 (또는 수열)을 결정할 수 있다. 예를 들어 제한 버퍼(limited buffer)를 사용할 경우 이를 고려 하여 이하와 같은 조건을 만족하는 경우에 한해서 테이블과 무관하게 LDPC 기본행렬 (또는 수열)를 최종 결정하도록 제한할 수 있다:
- Rlimit > Rth 및 Rnominal < Rth 를 동시에 만족할 경우에는 항상 제 1 LDPC 기본행렬 (또는 수열)에 기반하여 부호화 및 복호를 수행한다.
상기 Rth 값은 사전에 결정된 값으로서 예를 들면 0.25와 같은 값을 사용할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로 설명하였지만, 다양한 변경 및 변형이 당업자에게 제시될 수도 있다. 이러한 변경 및 변형들은 첨부된 청구범위에 포함되는 것으로 의도하는 바이다.

Claims (20)

  1. 통신 시스템에서 장치에 의해 수행되는 LDPC (low density parity check) 부호화 방법에 있어서,
    부호율을 확인하는 단계;
    전송 블록의 크기를 확인하는 단계;
    상기 전송 블록의 크기와 상기 부호율에 기반하여 제1 기본 행렬 또는 제2 기본 행렬 중 하나를 기본 행렬로써 확인하는 단계;
    상기 기본 행렬에 기반하여 패리티 검사 행렬을 확인하는 단계; 및
    상기 패리티 검사 행렬에 기반하여, 상기 전송 블록에 기반하여 확인된 적어도 하나의 코드 블록의 LDPC 부호화를 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 부호율이 부호율 기준 값보다 작거나 같은 경우 상기 제2 기본 행렬이 상기 기본 행렬로써 확인되며,
    상기 전송 블록의 크기가 크기 임계 값 이하인 경우의 상기 부호율 기준 값은 상기 전송 블록의 크기가 상기 크기 임계 값 초과인 경우의 상기 부호율 기준 값보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패리티 검사 행렬을 확인하는 단계는,
    상기 전송 블록의 크기에 기반하여 리프팅을 위한 블록 크기 (Z)를 확인하는 단계; 및
    상기 기본 행렬 및 상기 블록 크기에 기반하여 상기 패리티 검사 행렬을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    블록 크기 그룹들 중 상기 블록 크기 (Z)를 포함하는 블록 크기 그룹 (Zi)를 확인하는 단계를 더 포함하며,
    상기 블록 크기 그룹들은 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256을 포함하는 제1 블록 크기 그룹 (Z1)을 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384을 포함하는 제2 블록 크기 그룹 (Z2)을 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320를 포함하는 제3 블록 크기 그룹 (Z3)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 7, 14, 28, 56, 112, 224를 포함하는 제4 블록 크기 그룹 (Z4)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 9, 18, 36, 72, 144, 288를 포함하는 제5 블록 크기 그룹 (Z5)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 11, 22, 44, 88, 176, 352를 포함하는 제6 블록 크기 그룹 (Z6)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 13, 26, 52, 104, 208를 포함하는 제7 블록 크기 그룹 (Z7)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 15, 30, 60, 120, 240를 포함하는 제8 블록 크기 그룹 (Z8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부호율이 상기 부호율 기준 값보다 큰 경우, 상기 제1 기본 행렬이 상기 기본 행렬로써 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    CRC (cyclic redundancy check) 비트들이 전송 블록에 부착되며,
    상기 전송 블록의 크기가 임계 값보다 큰 경우 상기 CRC 비트들의 크기는 제1 크기이고,
    상기 전송 블록의 크기가 상기 임계 값보다 큰 경우 상기 CRC 비트들의 크기는 제2 크기이고,
    상기 제1 값과 상기 제2 값은 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 통신 시스템에서 장치에 의해 수행되는 LDPC (low density parity check) 복호화 방법에 있어서,
    부호율을 확인하는 단계;
    전송 블록의 크기를 확인하는 단계;
    상기 전송 블록의 크기와 상기 부호율에 기반하여 제1 기본 행렬 또는 제2 기본 행렬 중 하나를 기본 행렬로써 확인하는 단계;
    상기 기본 행렬에 기반하여 패리티 검사 행렬을 확인하는 단계; 및
    상기 패리티 검사 행렬에 기반하여, 상기 전송 블록에 기반하여 확인된 적어도 하나의 코드 블록의 LDPC 복호화를 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 부호율이 부호율 기준 값보다 작거나 같은 경우 상기 제2 기본 행렬이 상기 기본 행렬로써 확인되며,
    상기 전송 블록의 크기가 크기 임계 값 이하인 경우의 상기 부호율 기준 값은 상기 전송 블록의 크기가 상기 크기 임계 값 초과인 경우의 상기 부호율 기준 값보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패리티 검사 행렬을 확인하는 단계는,
    상기 전송 블록의 크기에 기반하여 리프팅을 위한 블록 크기 (Z)를 확인하는 단계; 및
    상기 기본 행렬 및 상기 블록 크기에 기반하여 상기 패리티 검사 행렬을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    블록 크기 그룹들 중 상기 블록 크기 (Z)를 포함하는 블록 크기 그룹 (Zi)를 확인하는 단계를 더 포함하며,
    상기 블록 크기 그룹들은 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256을 포함하는 제1 블록 크기 그룹 (Z1)을 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384을 포함하는 제2 블록 크기 그룹 (Z2)을 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320를 포함하는 제3 블록 크기 그룹 (Z3)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 7, 14, 28, 56, 112, 224를 포함하는 제4 블록 크기 그룹 (Z4)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 9, 18, 36, 72, 144, 288를 포함하는 제5 블록 크기 그룹 (Z5)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 11, 22, 44, 88, 176, 352를 포함하는 제6 블록 크기 그룹 (Z6)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 13, 26, 52, 104, 208를 포함하는 제7 블록 크기 그룹 (Z7)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 15, 30, 60, 120, 240를 포함하는 제8 블록 크기 그룹 (Z8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 부호율이 상기 부호율 기준 값보다 큰 경우, 상기 제1 기본 행렬이 상기 기본 행렬로써 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    CRC (cyclic redundancy check) 비트들이 전송 블록에 부착되며,
    상기 전송 블록의 크기가 임계 값보다 큰 경우 상기 CRC 비트들의 크기는 제1 크기이고,
    상기 전송 블록의 크기가 상기 임계 값보다 큰 경우 상기 CRC 비트들의 크기는 제2 크기이고,
    상기 제1 값과 상기 제2 값은 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 통신 시스템에서 LDPC (low density parity check) 부호화를 위한 장치에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는:
    부호율을 확인하고,
    전송 블록의 크기를 확인하고,
    상기 전송 블록의 크기와 상기 부호율에 기반하여 제1 기본 행렬 또는 제2 기본 행렬 중 하나를 기본 행렬로써 확인하고,
    상기 기본 행렬에 기반하여 패리티 검사 행렬을 확인하고,
    상기 패리티 검사 행렬에 기반하여, 상기 전송 블록에 기반하여 확인된 적어도 하나의 코드 블록의 LDPC 부호화를 수행하며,
    상기 부호율이 부호율 기준 값보다 작거나 같은 경우 상기 제2 기본 행렬이 상기 기본 행렬로써 확인되며,
    상기 전송 블록의 크기가 크기 임계 값 이하인 경우의 상기 부호율 기준 값은 상기 전송 블록의 크기가 상기 크기 임계 값 초과인 경우의 상기 부호율 기준 값보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전송 블록의 크기에 기반하여 리프팅을 위한 블록 크기 (Z)를 확인하고,
    상기 기본 행렬 및 상기 블록 크기에 기반하여 상기 패리티 검사 행렬을 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    블록 크기 그룹들 중 상기 블록 크기 (Z)를 포함하는 블록 크기 그룹 (Zi)를 확인하며,
    상기 블록 크기 그룹들은 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256을 포함하는 제1 블록 크기 그룹 (Z1)을 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384을 포함하는 제2 블록 크기 그룹 (Z2)을 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320를 포함하는 제3 블록 크기 그룹 (Z3)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 7, 14, 28, 56, 112, 224를 포함하는 제4 블록 크기 그룹 (Z4)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 9, 18, 36, 72, 144, 288를 포함하는 제5 블록 크기 그룹 (Z5)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 11, 22, 44, 88, 176, 352를 포함하는 제6 블록 크기 그룹 (Z6)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 13, 26, 52, 104, 208를 포함하는 제7 블록 크기 그룹 (Z7)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 15, 30, 60, 120, 240를 포함하는 제8 블록 크기 그룹 (Z8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 부호율이 상기 부호율 기준 값보다 큰 경우, 상기 제1 기본 행렬이 상기 기본 행렬로써 확인되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    CRC (cyclic redundancy check) 비트들이 전송 블록에 부착되며,
    상기 전송 블록의 크기가 임계 값보다 큰 경우 상기 CRC 비트들의 크기는 제1 크기이고,
    상기 전송 블록의 크기가 상기 임계 값보다 큰 경우 상기 CRC 비트들의 크기는 제2 크기이고,
    상기 제1 값과 상기 제2 값은 상이한 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 통신 시스템에서 LDPC (low density parity check) 복호화를 위한 장치에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는:
    부호율을 확인하고,
    전송 블록의 크기를 확인하고,
    상기 전송 블록의 크기와 상기 부호율에 기반하여 제1 기본 행렬 또는 제2 기본 행렬 중 하나를 기본 행렬로써 확인하고,
    상기 기본 행렬에 기반하여 패리티 검사 행렬을 확인하고, 및
    상기 패리티 검사 행렬에 기반하여, 상기 전송 블록에 기반하여 확인된 적어도 하나의 코드 블록의 LDPC 복호화를 수행하며,
    상기 부호율이 부호율 기준 값보다 작거나 같은 경우 상기 제2 기본 행렬이 상기 기본 행렬로써 확인되며,
    상기 전송 블록의 크기가 크기 임계 값 이하인 경우의 상기 부호율 기준 값은 상기 전송 블록의 크기가 상기 크기 임계 값 초과인 경우의 상기 부호율 기준 값보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전송 블록의 크기에 기반하여 리프팅을 위한 블록 크기 (Z)를 확인하며,
    상기 기본 행렬 및 상기 블록 크기에 기반하여 상기 패리티 검사 행렬을 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는,
    블록 크기 그룹들 중 상기 블록 크기 (Z)를 포함하는 블록 크기 그룹 (Zi)를 확인하며,
    상기 블록 크기 그룹들은 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256을 포함하는 제1 블록 크기 그룹 (Z1)을 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384을 포함하는 제2 블록 크기 그룹 (Z2)을 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320를 포함하는 제3 블록 크기 그룹 (Z3)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 7, 14, 28, 56, 112, 224를 포함하는 제4 블록 크기 그룹 (Z4)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 9, 18, 36, 72, 144, 288를 포함하는 제5 블록 크기 그룹 (Z5)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 11, 22, 44, 88, 176, 352를 포함하는 제6 블록 크기 그룹 (Z6)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 13, 26, 52, 104, 208를 포함하는 제7 블록 크기 그룹 (Z7)를 포함하고,
    상기 블록 크기 그룹들은 15, 30, 60, 120, 240를 포함하는 제8 블록 크기 그룹 (Z8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 부호율이 상기 부호율 기준 값보다 큰 경우, 상기 제1 기본 행렬이 상기 기본 행렬로써 확인되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    CRC (cyclic redundancy check) 비트들이 전송 블록에 부착되며,
    상기 전송 블록의 크기가 임계 값보다 큰 경우 상기 CRC 비트들의 크기는 제1 크기이고,
    상기 전송 블록의 크기가 상기 임계 값보다 큰 경우 상기 CRC 비트들의 크기는 제2 크기이고,
    상기 제1 값과 상기 제2 값은 상이한 것을 특징으로 하는 장치.
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