TETRA (Terrestrial trunked radio) 표준은 제어정보의 오류정정을 위해 RM (Reed-Muller) 부호를 채택하고 있다. 본 논문에서는 BP (belief propagation), MJ (majority logic decoding) 등과 같이 잘 알려진 복호 알고리즘들을 적용하였을 경우 기대되는 비트 및 블록 오류율을 평가하고 복호 복잡도를 분석하고자 한다.
This paper proposes a new min-sum algorithm for low-density parity-check decoding. In this paper, we first define the negative and positive effects of the received signal-to-noise ratio (SNR) in the min-sum decoding algorithm. To improve the performance of error correction by considering the negative and positive effects of the received SNR, the proposed algorithm applies adaptive scaling factors not only to extrinsic information but also to a received log-likelihood ratio. We also propose a combined variable and check node architecture to realize the proposed algorithm with low complexity. The simulation results show that the proposed algorithm achieves up to 0.4 dB coding gain with low complexity compared to existing min-sum-based algorithms.
본 논문에서는 K-best 기법에서 심볼 검출 시 소요되는 불필요한 연산을 줄이고자 부분 유클리디언 거리(partial Euclidean distance)의 통계적 값으로서 수정된 Fano-like metric 바이어스를 할당하여 기존의 K-best 기법에 적용함으로써 평균 연산량을 감소시킨 KB-Fano 기법을 제안하였다. 또한 KB-Fano 기법에 K-reduction 기법을 연동한 KR-Fano 기법을 제안하여 모의 실험을 통해 K-reduction의 효과로 인한 비트 오차 확률 측면에서 높은 SNR 영역에서의 성능 개선과 함께 추가적인 평균 연산량 감소가 나타나는 것을 확인하였다.
본 레터는 Layered-Division-Multiplexing Multiple-Inputs-Multiple-Outputs ATSC 3.0 방송 시스템의 Core-Layer신호에 대한 저복잡도 Hybrid-Partial-Gaussian-Approximation(HPGA) 복호 기법들을 제안하고자 한다. 제안된 HPGA 기법들은 각 수신 안테나 신호의 Injection-Level 값에 따라 기존의 제안된 GA 및 PGA 기법들을 선택적으로 사용하여 기존의 PGA 기법에 비해 큰 성능 저하 없이 복호 복잡도를 크게 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권4호
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pp.1987-2001
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2017
Low-density parity-check (LDPC) codes have attracted a great attention because of their excellent error correction capability with reasonably low decoding complexity. Among decoding algorithms for LDPC codes, the min-sum (MS) algorithm and its modified versions have been widely adopted due to their high efficiency in hardware implementation. In this paper, a self-adaptive MS algorithm using the difference of the first two minima is proposed for faster decoding speed and lower power consumption. Finding the first two minima is an important operation when MS-based LDPC decoders are implemented in hardware, and the found minima are often compressed using the difference of the two values to reduce interconnection complexity and memory usage. It is found that, when these difference values are bounded, decoding is not successfully terminated. Thus, the proposed method dynamically decides whether the termination-checking step will be carried out based on the difference in the two found minima. The simulation results show that the decoding speed is improved by 7%, and the power consumption is reduced by 16.34% by skipping unnecessary steps in the unsuccessful iteration without any loss in error correction performance. In addition, the synthesis results show that the hardware overhead for the proposed method is negligible.
SD(Sphere Decoding)는 페이딩 환경에서 ML(Maximum Likelihood)성능을 만족하지만 채널환경이 나빠질수록 매우 복잡도가 증가하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 특징을 같은 기존 SD를 개선하고자 기존의 ML성능을 유지 시키면서 복잡도를 줄이기 위한 방안으로 부분적으로 OSIC(Ordered Successive Interference Cancellation)를 결합하는 시스템을 제안하다. 또한, SNR(신호 대 잡음비: Signal to Noise Ratio)에 따라서 복잡도 및 비트오류율(BER : Bit Error Rate)의 성능이 최적으로 동작하는 복호기를 적응적으로 사용 Adaptive OSIC-SD 알고리즘 제안한다. 모의실험 결과, 제안된 시스템의 비트오류율은 기존의 SD와 거의 비슷한 성능을 보이면서, 일정하고 더 낮은 복잡도를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
다중 안테나를 이용한 통신 시스템에서 반복 검출 및 복호 수신기 (iterative detction and decoding)는 비트 오류율은 상당히 줄일 수 있으나, 각 비트마다 연판정 값을 계산하여야 하므로 높은 계산 복잡도를 요구한다. 본 논문에서는 적은 계산 복잡도로 연판정 값을 얻을 수 있는 수신기 구조를 제안한다. 반복 검출 및 복호 수신기는 대부 복호기로 구 복호기 (sphere decoder)를 사용하고 외부 복호기로 저 밀도 패리티 부호 (low density parity check) 복호기를 사용한다. 연판정 값을 얻기 위한 구 복호기의 복잡도를 줄이기 위하여 트리 탐색을 레이어 별로 레이어 심볼 탐색 (Layer symbol search, LSS)를 제안한다. 그리고 채널과 잡음 상황에 따라 달라지는 구 복호기의 동작 시간을 제한하기 위하여 반복 복호 횟수를 줄이는 적응적 조기 종료를 제안한다. 제안한 알고리즘은 기존의 알고리즘 대비 20dB에서 70% 정도 낮은 계산 복잡도를 갖으며 유사한 성능을 얻을 수 있다.
논문에서는 부호화된 MIMO 시스템에서 연판정 반복 검출 방식과 결합하여 효율적으로 사용될 수 있는 복잡도가 감소된 리스트 구 복호 (list sphere decoding; LSD) 방식을 제안한다. 기존의 LSD 방식은 고정된 값의 반지름을 이용하여 후보 신호들을 검색하였다. 그러나, 정해진 수 만큼의 후보 리스트들이 모두 채워지면, 이들에 대한 최대 또는 평균 반지름은 줄어들 가능성이 매우 크다. 반지름을 줄이게 되면 복잡도 또한 줄일 수 있게 된다. 본 논문에서는 LSD 기반의 MIMO 검출 시스템에서 효율적으로 사용될 수 있는 매우 간단한 반지름 갱신 방식 및 이를 이용한 연판정 반복 MIMO 검출 기법을 제안한다. 또한 터보 부호를 이용하여, 연판정 입출력을 이용하는 반복 MIMO 검출 방식에 대한 성능 평가 결과를 제시한다. 본 논문에서 제시된 시뮬레이션 결과에 따르면, 제안된 방식은 기존의 LSD 방식을 사용하는 것에 비해 거의 유사한 비트오류율 성능을 유지하면서도 복잡도를 크게 감소시킬 수 있다.
본 연구에서는 DTV, HDTV 서비스를 동시에 제공하는 차세대 위성 방송시스템의 표준안인 DVB-S2에서 채널 부호화 알고리즘으로 채택한 LDPC 부호의 복호 알고리즘에 대해 연구를 하였다. 샤논의 한계에 근접하기 위해서는 큰 블록 사이즈의 LDPC 부호어 길이와 많은 반복 횟수를 요구한다. 이는 많은 계산량을 요구하며, 그리고 이에 따른 전력 소비량(power consumption)을 야기시키므로 본 논문에서는 세 가지 형태의 low complexity LDPC 복호 알고리즘을 제시한다. 첫째로 큰 블록 사이즈와 많은 반복 회수는 많은 계산량과 power 소모량을 요구하므로 성능 손실 없이 반복 횟수를 줄일 수 있는 SUBSET 방법을 이용한 복호 알고리즘, 둘째로 early stop 알고리즘에 대해 연구하였고, 셋째로 비트 노드 계산과 체크 노드 계산시 일정한 신뢰도 값보다 크면 다음 반복시 계산을 하지 않는 early detection 알고리즘에 대해 연구하였다.
It is well known that serial belief propagation (BP) decoding for low-density parity-check (LDPC) codes achieves faster convergence without any increase of decoding complexity per iteration and bit error rate (BER) performance loss than standard parallel BP (PBP) decoding. Serial BP (SBP) decoding, such as horizontal SBP (H-SBP) decoding or vertical SBP (V-SBP) decoding, updates check nodes or variable nodes faster than standard PBP decoding within a single iteration. In this paper, we propose combined horizontal-vertical SBP (CHV-SBP) decoding. By the same reasoning, CHV-SBP decoding updates check nodes or variable nodes faster than SBP decoding within a serialized step in an iteration. CHV-SBP decoding achieves faster convergence than H-SBP or V-SBP decoding. We compare these decoding schemes in details. We also show in simulations that the convergence rate, in iterations, for CHV-SBP decoding is about $\frac{1}{6}$ of that for standard PBP decoding, while the convergence rate for SBP decoding is about $\frac{1}{2}$ of that for standard PBP decoding. In simulations, we use recently proposed generalized LDPC (GLDPC) codes with binary cyclic codes (BCC).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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