Design and performance analysis of turbo codes employing the variable-sized interleaver

가변 크기 인터리버를 사용한 turbo 부호의 설계와 성능 해석

  • 이창우 (가톨릭대학교 컴퓨터전자공학부)
  • Published : 2003.02.01

Abstract

With the advent of future mobile communication systems, the wireless transmission of the huge amount of multimedia data over the error-prone multipath fading channel has to overcome the inherent sensitivity to channel errors. To alleviate the effect of the channel errors, hosts of techniques based on the forward error correction(FEC) has been proposed at the cost of overhead rate. Among the FEC techniques, turbo code, whose performance has been shown to be very close to the Shannon limit, can be classified as a block-based error correction code. In this paper, considering the variable packet size of the multimedia data, we analyzed turbo codes employing the variable-sized interleaver. The effect of the various parameters on the BER performance is analyzed. We show that the turbo codes can be used as efficient error correction codes of multimedia data.

이동 통신에 대한 수요가 크게 늘어나면서 멀티미디어 정보를 포함한 대용량의 정보를 이동 통신 채널 상으로 전송하기 위해서는 전송 오류에 대한 대책이 필수적이다. 전송 오류에 대한 대책 중에서 오류 정정 부호화 기법이 많이 사용되는데 turbo 부호는 이론적 한계치에 근접하는 우수한 성능을 보이는 오류 정정 부호화 기법이다. 본 논문에서는 멀티미디어 정보의 특성을 고려하여 입력되는 데이터의 크기가 가변인 경우 turbo 부호를 효율적으로 적용하기 위해서 3GPP 표준에서 사용되는 turbo 부호의 인터리버를 포함한 여러 가지 가변 크기 인터리버의 특성을 해석하고 AWGN 환경에서 그 성능을 분석하였다. 특히 인터리버의 불규칙도와 s-parameter가 성능에 미치는 영향을 분석하고 블록 크기와 오류 정정 부호화율이 변할 때 turbo 부호의 성능 변화를 해석함으로써 가변 크기 인터리버를 사용한 turbo 부호의 성능을 분석하고 멀티미디어 정보의 오류 정정 부호 기법으로 turbo 부호가 효율적으로 사용될 수 있음을 입증하였다.

Keywords

References

  1. E. Dahlman, B. Gudmundson, M Nils on and J. Skold, 'UMTS/IMT-2000 based on wideband CDMA,' IEEE Commun. Mag., vol. 36, pp. 70-80, Sep. 1998
  2. N. Farber, B. Girod and J. Villasenor, 'Extension of ITU-T recommendation H.324 for error-resilient video transmission,' IEEE Commun. Mag., vol. 36, PP. 120-128, June 1998 https://doi.org/10.1109/35.685375
  3. J. Hagenauer, 'Rate-compatible punctured convolutional codes and their applications,' IEEE Trans. Commun., vol. 36, pp. 389-400, Apr. 1988 https://doi.org/10.1109/26.2763
  4. ITU-T, 'Multiplexing protocol for low bitrate multimedia communication over highly error-prone channels, draft ITU-T recommendation H.223-Annex C,' Dec. 1998
  5. ITU-T, 'Optional multiplexing protocol for low bitrate multimedia communication over highly error-prone channel, draft ITU-T recommendation H.223-Annex D,' Dec. 1998
  6. C. Berrou, A. Glavieux and P. Thitimajshima, 'Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo codes,' IEEE Proc. ICC '93, Geneva, Switzerland, pp.1064-1070, May 1993
  7. C. Berrou and A. Glavieux, 'Near optimum error correcting coding and decoding: turbo-codes,' IEEE Trans. Commun., vol. 44, pp.1261-1271, Oct. 1996 https://doi.org/10.1109/26.539767
  8. C. Heegard and S. B. Wicker, Turbo coding, Boston: Kluwer Academic Publisher, 1999
  9. 3rd Generation Partnership Project, 'Multiplexing and channel coding (FDD),' 3GPP Technical Specification, TS 25.212 v4.2.0, Sep. 2001
  10. 3rd Generation Partnership Project2, 'Physical layer standard for cdma2000 spread spectrum system,' Release A, July 2001
  11. L. R. Bahl, J. Cocke, F. Jelinek, and J. Raviv, 'Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate,' IEEE Trans. on Information Theory, pp. 284-287, March 1974
  12. Warren J. Gross and P. Glenn Gulak, 'Simplified MAP algorithm suitable for implementation of turbo decoders,' Electronics Letters, vol. 34. no.16, PP. 1577-1578, Aug. 1998 https://doi.org/10.1049/el:19981120
  13. S. Benedetto, D. Divsalar, G. Montorsi and F. Pollara, 'Soft-output decoding algorithms in iterative decoding of turbo codes,' TDA Progress Rep. 42-124, JPL, pp. 63-87, Feb. 1996
  14. S. Dolinar and D. Divsalar, 'Weight distributions for turbo codes using random and nonrandom permutations, ' TDA Progress Rep. 42-122, JPL, Aug. 1995
  15. D. Garett, B. Xu and C. Nicol, 'Energy efficient turbo decoding for 3G mobile,' International Symposium on Low Power Electronics and Design, pp. 328-333, 2001