KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권8호
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pp.3749-3768
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2018
As one of the most potential types of low-density parity-check (LDPC) codes, CPM-QC-LDPC code has considerable advantages but there still exist some limitations in practical application, for example, the existing decoding algorithm has a low convergence rate and a high decoding complexity. According to the structural property of this code, we propose a new method based on a CPM-RID decoding algorithm that decodes block-by-block with weights, which are obtained by neural network training. From the simulation results, we can conclude that our proposed method not only improves the bit error rate and frame error rate performance but also increases the convergence rate, when compared with the original CPM-RID decoding algorithm and scaled MSA algorithm.
The use of serial concatenated codes is an effective technique for alleviating the error floor phenomenon of low-density parity-check (LDPC) codes. An enhanced sum-product algorithm (SPA) for LDPC codes, which is suitable for serial concatenated codes, is proposed in this paper. The proposed algorithm minimizes the number of errors by using the failed check nodes (FCNs) in LDPC decoding. Hence, the error-correcting capability of the serial concatenated code can be improved. The number of FCNs is simply obtained by the syndrome test, which is performed during the SPA. Hence, the decoding procedure of the proposed algorithm is similar to that of the conventional algorithm. The error performance of the proposed algorithm is analyzed and compared with that of the conventional algorithm. As a result, a gain of 1.4 dB can be obtained by the proposed algorithm at a bit error rate of $10^{-8}$. In addition, the error performance of the proposed algorithm with just 30 iterations is shown to be superior to that of the conventional algorithm with 100 iterations.
잡음이 존재하는 환경에서 채널로 정보를 전송하기 위해서는 정보를 부호화하는 기술이 필요하다. 오류 검출과 정정에 사용되는 여러 가지 부호화 기술 중 Shannon의 한계에 가장 근접한 부호화 기술이 LDPC 부호이다. LDPC 부호와 sum-product 알고리듬의 조합에 의해 얻어지는 복호 특성은 터보 부호, RA(Repeat Accumulate) 부호의 성능에 필적하며, 부호장이 매우 긴 경우에는 이들 성능을 추월한다. 본 논문에서는 영상 정보의 LDPC 부호화와 복호화 기술 원리에 관해 설명하고, Sum-product 알고리듬을 사용하는 LDPC 복호기를 FPGA로 구현한다.
Woncheol Cho;Chanho Yoon;Kapseok Chang;Young-Jo Ko
ETRI Journal
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제45권1호
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pp.7-17
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2023
The error-rate floor of low-density parity-check (LDPC) codes is attributed to the trapping sets of their Tanner graphs. Among them, fully absorbing sets dominantly affect the error-rate performance, especially for short blocklengths. Efficient methods to identify the dominant trapping sets of LDPC codes were thoroughly researched as exhaustively searching them is NP-hard. However, the existing methods are ineffective for Raptor-like LDPC codes, which have many types of trapping sets. An effective method to identify dominant fully absorbing sets of Raptor-like LDPC codes is proposed. The search space of the proposed algorithm is optimized into the Tanner subgraphs of the codes to afford time-efficiency and search-effectiveness. For 5G New Radio (NR) base graph (BG) 2 LDPC codes for short blocklengths, the proposed algorithm finds more dominant fully absorbing sets within one seventh of the computation time of the existing search algorithm, and its search-effectiveness is verified using importance sampling. The proposed method is also applied to 5G NR BG1 LDPC code and Advanced Television Systems Committee 3.0 type A LDPC code for large blocklengths.
본 논문은 위성 방송 시스템 표준안인 DVB-S3(Digital Video Broadcasting - Satellite)에서 전송률을 높이기 위해 제안되는 Nyquist rate 보다 빠르게 전송하는 FTN(Faster Than Nyquist) 기법과 LDPC(Low Density Parity Code) 부호간의 연접 부호기 구성 시, 인접 심볼간 간섭을 최소화하면서 전송률을 높이기 위한 효율적인 터보 등화 복호 방법을 제안한다. 본 논문에서는 기존의 FTN 복호 방식인 SIC(Successive Interference Cancellation) 기법을 이용한 복호 기법과 BCJR 등화기법에 관하여 소개하고, 두 기존 방식의 문제점을 해결하기 위한 새로운 기법을 제안한다. 본 논문에서는 FTN 신호를 복호하기 위해 LDPC 복호 신호를 분리된 외부 입력값을 BCJR 등화기와 연접하여 계산하여 반복 복호한다. 기존의 두 방식과 본 논문에서 제안하는 방식을 AWGN(Additive White Gausiian Noise) 채널 환경에서 시뮬레이션하여 성능을 비교한 결과, 기존의 방식과 비교하면 성능이 향상됨을 알 수 있다.
본 논문은 AWGN 채널상의 Single Parity Check(SPC) 다차원 product부호에서 LDPC(Low Density Parity Check)부호를 이용한 오류 정정의 성능을 제시한다. 기존 방법인 터보 부호 방식을 이용한 오류 정정과 비교하여 LDPC부호가 갖는 장점을 기술하고 실험을 통해 LDPC 부호를 이용한 오류 정정 성능도 터보부호와 대등함을 보인다.
본 논문에서 우리는 LDPC 부호의 부호화 문제를 고려한다. 특히 재킷 패턴과 순환 치환 행렬을 사용함으로써 리차드슨의 하삼각 행렬과 유사한 간단한 LDPC 부호를 제안한다. 이 부호화 기법은 다양한 부호율을 갖도록 확장할 수 있다. 또한 단순한 행렬 처리에 근거하여 다양한 부호율을 갖는 복잡도가 낮고 간단한 부호기를 설계할 수 있다.
본 논문에서는 LDPC에 근거한 semi-BICM 기법에 의해 다중 레벨 부호화(MLC)를 설계한다. 기존의 설계와는 다르게 그레이 매핑에 의해 MLC와 BICM을 결합함으로써 서로 다른 부호율(code rate)의 다수의 등가 채널상에서의 멀티미디어 데이터 전송이 가능하다. AWCN 채널용량에 매우 가까운 SNR에서 양호한 성능을 얻기 위해 랜덤 레귤러 LDPC 부호와 단순한 SA-LDPC 부호를 병렬 독립 복호가 가능한 MLC 부호로서 고찰하였다. 또한, 제안방식은 멀티미디어 통신시스템을 위한 전력 및 대역폭 효율을 얻을 수 있음을 수치해석 결과를 이용하여 나타내었다.
본 논문에서는 OFDM 시스템에서 고속 처리와 성능 향상을 위한 LDPC 코드 기반 결정 궤환 등화기(Decision Feedback Equalizer: DFE)를 제안한다. LDPC 코드는 우수한 오류 정정 능력과 Shannon의 채널 용량에 근접하는 성능을 갖는다. 그러나, 많은 parity 검사 행렬과 반복 횟수를 가진다는 단점이 있다. 제안된 시스템에서는 판정된 신호와 복호기 사이의 신호의 MSE(Mean Square Error)를 등화기로 피드백한다. 이러한 방법을 사용하면 추정된 채널 응답을 보정해 주기 때문에 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 동일한 성능에서 피드백이 포함되지 않은 시스템보다 낮은 반복 횟수를 갖기 때문에 시스템의 복잡도를 줄일 수 있다. 시뮬레이션을 통해 다중 경로 채널에서 CFO(Carrier Frequency Offset)와 위상 잡음이 고려된 OFDM 시스템의 성능을 평가하여 제안 시스템의 우수성을 보인다.
본 논문에서는 이진 대칭 소실 채널에서 RS 부호 터보부호 및 저밀도 패리티 검사부호의 성능을 비교 분석한다. RS 부호는 심벌 단위로 복호가 이루어지므로 평균 소실 길이가 짧아지면 소실 심벌 수가 증가하여 매우 심각한 성능열화를 보인다. 하지만 소실 길이가 길어지면 소실 심벌 수가 감소하여 오류 성능이 크게 개선된다. 이와는 달리 터보부호는 소실 길이가 증가하면 메시지와 연관된 정보를 가진 다수의 심벌들이 함께 소실되므로 반복 복호를 수행하더라도 성능이 개선되지 않는다. 저밀도 패리티 검사부호는 평균 소실 길이가 변하더라도 현격한 오류 성능의 차이가 없는 것으로 나타났다. 이는 저밀도 패리티 검사부호의 복호과정에서 발생하는 가상 인터리빙 효과에 의한 것으로 분석된다. 이로 인하여 이 부호는 RS 부호나 터보부호에 비하여 훨씬 우수한 소실 복호 성능을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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