The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

UEP Effect Analysis of LDPC Codes for High-Quality Communication Systems

고품질 통신 시스템을 위한 LDPC 부호의 UEP 성능 분석

  • 유석근 (경북대학교 IT 대학 전자공학부) ;
  • 주언경 (경북대학교 IT 대학 전자공학부)
  • Received : 2013.01.18
  • Accepted : 2013.06.17
  • Published : 2013.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Powerful error control and increase in the number of bits per symbol should be provided for future high-quality communication systems. Each message bit may have different importance in multimedia data. Hence, UEP(unequal error protection) may be more efficient than EEP(equal error protection) in such cases. And the LDPC(low-density parity-check) code shows near Shannon limit error correcting performance. Therefore, the effect of UEP with LDPC codes is analyzed for high-quality message data in this paper. The relationship among MSE(mean square error), BER(bit error rate) and the number of bits per symbol is analyzed theoretically. Then, total message bits in a symbol are classified into two groups according to importance to prove the relationship by simulation. And the UEP performance is obtained by simulation according to the number of message bits in each group with the constraint of a fixed total code rate and codeword length. As results, the effect of UEP with the LDPC codes is analyzed by MSE according to the number of bits per symbol, the ratio of the message bits, and protection level of the classified groups.

미래의 고품질 통신 시스템을 위해서는 더욱 강력한 오류제어기법과 메시지 심볼 당 비트수의 증가가 요구되고 있다. 멀티미디어 데이터에서 메시지 비트들은 서로 다른 중요도를 가질 수 있다. 그러므로 이 경우, EEP(equal error protection) 보다는 UEP(unequal error protection)를 사용하는 것이 더 효과적일 수 있다. 그리고 LDPC(low-density parity check) 부호는 Shannon 한계에 근접하는 우수한 성능을 보인다. 따라서 본 논문에서는 고품질 메시지 데이터에 대한 LDPC 부호의 UEP 효과를 분석한다. MSE(mean square error)와 BER(bit error rate)과 심볼당 비트수의 관계를 이론적으로 분석하고 모의실험을 통하여 증명한다. 이를 위하여 전체 메시지비트를 중요도에 따라 두 그룹으로 나눈 후 전체 부호율과 부호어 길이를 고정시키고 각 그룹의 메시지 비트수를 변화시켜가며 모의실험을 통하여 UEP 성능을 나타내었다. 이 결과를 통하여 심볼당 비트수, 전체 메시지비트에서 각 그룹의 비율, 그리고 각 그룹의 보호정도에 따른 LDPC 부호의 UEP 성능을 분석하였다.

Keywords

References

  1. B. Masnick and J. Wolf, "On linear unequal error protection codes," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-3, no. 10, pp. 600-607, Oct. 1967.
  2. I. Bayarinoy and G. Katsman, "Linear unequal error protection code," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-27, no. 3, pp. 168-175, Mar. 1981.
  3. G. J. Sullivan, "Overview of known H.264 / MPEG-4 pt. 10 / AVC deployment plans and status," ISO/IEC JTC1/SC29/ WG11 and ITU-T SG16 Q.6, July 2004.
  4. R. G. Gallager, "Low-density parity-check code," IRE Trans. Inform. Theory, vol. 8, no. 1, pp. 21-28, Jan. 1962. https://doi.org/10.1109/TIT.1962.1057683
  5. ETSI, Digital Video Broadcasting (DVB); DVB-H Implementation Guidelines, ETSI TS 102 377 v1.1.1, Feb. 2005.
  6. S. K. Yu, S. G. Kang, and E. K. Joo, "A modified sum-product algorithm for error floor reduction in LDPC codes," J. KICS, vol. 35, no. 5. pp. 423-431, May 2010.
  7. J. Lin, Z. Wang, L. Li, J. Sha, and M. Gao, "Efficient shuffle network architecture and application for WiMAX LDPC decoders," IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp. Briefs, vol. 56, no. 3, pp. 215-219, Mar. 2009. https://doi.org/10.1109/TCSII.2009.2015353
  8. J. Ha, J. Kim, and S. W. McLaughlin, "Rate-compatible puncturing of low-density parity-check codes," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-50, no. 11, pp. 2824-2836, Nov. 2004.
  9. M. R. Yazdani and A. H. Banihashemi, "On construction of rate-compatible low-density parity-check codes," IEEE Commun. Lett., vol. 8, no. 3, pp. 159-161, Mar. 2004. https://doi.org/10.1109/LCOMM.2004.825728
  10. R. Nazanin, P. N. Hossein, and F. Faramarz, "Unequal error protection using partially regular LDPC codes," IEEE Trans. Commun. vol. 55, no. 3, pp. 387-391, Mar. 2007. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2007.892436
  11. X. Hu and D. M. Arnold, "Regular and irregular progressive edge-growth Tanner graphs," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 51, no. 1, pp.386-397, Jan. 2005. https://doi.org/10.1109/TIT.2004.839541