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한국정보과학회 학술발표논문집

이차원 코드를 위한 개선된 LDPC 코드

김현경, 정철호, 한탁돈

Published Nov 1, 2005• 0 citations
OpenAlex

Abstract

디지털 신호 및 전송부호의 오류검출에는 예전부터 패리티 체크가 사용되어 왔다. 그러나 패리티 체크기법은 구현 및 알고리즘이 단순, 간결한 우수성이 있지만 특정 데이터 비트의 경우 오류 검출이 불가능하다는 문제점을 가지고 있다. 이후 패리티 체크 기법은 해밍 코드 및 채널 오류 정정을 위한 LDPC 코드와 같은 다양한 오류검출 및 정정 알고리즘에 적용되어 발전되어 왔으며, 그 중 LDPC 코드의 bit-flipping 알고리즘에서는 패리티 기법을 반복적으로 적용하는 방식을 택하고 있다. 본 논문에서는 이러한 채널 오류 정정을 위한 LDPC의 bit-flipping 알고리즘을 이차원 코드에 적용하고, 이 때 bit-flipping 알고리즘이 가지고 있는 문제점을 보완할 수 있는 개선된 LDPC 코드를 제안한다.

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가중치가 부과된 Bit-flipping 기법을 이용한 LDPC 코딩

조경현, 나극환

본 논문에서는 통신 시스템에서 채널 전송에 의한 데이터의 오류 체크와 정정문제에 대해서 제안하였다. 제안된 LDPC 코드는 VDSL 시스템에서의 AWGN 채널 모델링에 의해 최소화된 채널 에러를 위해 사용된다. LDPC 코드는 낮은 밀도 패리티 비트를 사용하기 때문에, 수학적인 복잡도가 낮고 처리 시간이 짧다. 또한 LDPC 코드의 성능은 반복 복호 알고리즘에서 긴 코드 워드에 대해 터보 코드보다 더 나은 성능을 가지고 있다 제안된 시스템의 송신기에서 발생 행렬에 의해서 부호어가 발생되고, 수신기에서 사용된 에러 정정 알고리즘은 가중치를 갖는 Bit-flipping 방식이다. 이 방식은 기존의 Bit-flipping 방식과 달리 더 정확한 에러를 검출하고, 정정하기 위해 발생된 패리티 비트에 대해서 가중치를 주어 에러 정정을 하는 방식이다. 제안된 가중치를 갖는 Bit-flipping 알고리즘은 기존의 Bit-flipping 알고리즘에 비해서 1 ㏈ 이상의 이득 개선을 확인할 수 있었다.

전자공학회논문지-IE•Dec 1, 2006•0 citations

적응형 강제 수렴 기법을 이용한 저전력 LDPC 복호기

최병준, 배정현, 선우명훈

LDPC 부호는 최근 Wi-Fi, WiGig, 10GBased-T Ethernet과 같은 최신 통신 표준들에서 순방향 오류 정정 부호로 적용되고 있다. 그러나 LDPC 부호는 우수한 성능을 위해 큰 블록 크기와 많은 반복 복호 횟수를 요구되어 많은 연산량을 필요로 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 오류 정정 성능을 크게 저하시키지 않고 연산량을 감소시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 본 논문에서는 특정 조건식을 만족하는 변수 노드나 체크 노드에 대하여 메시지 갱신 연산을 중지시켜 연산 복잡도를 감소시키는 AFC 알고리즘을 제안한다.

Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea•Dec 1, 2016•0 citations

저밀도 패리티 검사부호의 복호 알고리즘에 따른 성능 비교 분석

윤태현, 박진태, 주언경

LDPC(low density parity check)부호는 합-곱 알고리즘 기반의 반복복호를 통해 Shannon 한계에 근접하는 성능을 보인다. 합곱 알고리즘에서 체크노드와 비트노드의 확률 및 부가정보의 갱신 순서는 스케쥴링 방법에 따라 달라지며 그에 따라 오류정정능력이나 반복복호의 횟수가 달라진다. 기존에 제안된 순차 BP 알고리즘을 사용한 LDPC의 복호는 표준 BP 알고리즘을 바탕으로 복호를 수행했을 경우에 비해 적은 평균반복복호 횟수에도 불구하고 좋은 성능을 가진다고 알려져 있다. 하지만 기존의 연구들에서는 이러한 성능 차이의 원인에 대한 연구는 미비하다. 따라서 본 논문에서는 두 알고리즘의 적용에 따른 LDPC 복호의 성공 여부에 따라 4가지 경우로 분류하고 각 경우를 비교한다. 이를 통해 두 알고리즘의 성능 차이의 원인을 분석하고 그 결과로 성능 차이의 원인이 패리티 검사행렬 내부의 사이클을 구성하는 비트노드들의 확률 값을 갱신할 때 알고리즘에 따른 갱신 과정의 차이에 있음을 보인다.

한국통신학회논문지•Nov 1, 2012•6 citations

근사화된 체크노드함수를 이용한 LDPC 부호의 반복 복호 기법

정호영, 김신령

LDPC 부호에 대한 반복 복호 알고리즘의 복잡 도를 개선하기 위해 min-sum 알고리즘과 같은 여러 가지 종류의 복호 알고리즘들이 제시되어 왔다. 이들은 체크 노드 메시지 함수를 단순화하여 복잡 도를 줄이는 것으로 복잡 도는 감소되었지만 SPA 알고리즘에 비해 성능 차이가 약 0.5[㏈]의 값을 가지며 무시할 수 없는 성능 열화로 개선이 필요하다. 본 논문에서는 체크 노드 메시지 함수를 역함수 형태로 근사 화하여 복잡 도를 줄이는 복호 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션 결과 제안된 알고리즘은 min-sum 알고리즘이 가지고 있는 복잡도 개선 효과를 유지하면서도 sum-product 알고리즘의 성능과 약 0.1[㏈] 이내의 근접한 값을 보였다.

한국통신학회논문지•Dec 1, 2008•0 citations

비균일 양자화 방식 기반 HSS 방식의 LDPC 복호기 성능

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본 논문에서는 DVB-S2에 제시된 LDPC 복호기에 대하여 구현을 하기 위한 비균일 양자화 방식을 제시하였다. 고속 복호를 구현하기 위해서는 알고리즘과 구현 측면에서 여러 가지 문제점이 있다. 알고리즘 측면에서 LDPC 부호화 방식은 큰 블록 사이즈 및 많은 반복 횟수를 요구하므로 복호 속도를 높이기 위해서는 동일한 성능을 유지하면서 반복 횟수를 줄일 수 있는 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 이를 위해 체크노드를 기반으로 하여 복호화 과정을 거치는 Horizontal Shuffle Scheduling 알고리즘을 적용하여 기존의 반복횟수를 줄일 수 있는 방안을 연구하였다. 구현측면에서 복호 속도를 높이기 위해서는 여러 가지 알고리즘이 제시되지만 본 논문에서는 복호기에 입력되는 양자화 비트수를 비균일 양자화 방식을 적용하여 줄임으로써 복호속도를 개선하는 방식을 제시한다. 구현 결과 복호 속도가 약 12% 개선됨을 알 수 있다.

The Journal of the Korean Institute of Information and Communication Engineering•Sep 1, 2013•0 citations

무선 네트워크를 위한 분산형 비밀 키 추출 방식

임상훈, 전형석, 하정석

본 연구에서는 무선 네트워크를 위하여 키 분배 관리 기반구조에 의존하지 않으며 완전 자율적이고 분산 구조의 초경량 보안 키 분배 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 밥과 엘리스라 불리는 두 명의 적법한 사용자(legitimate users)들이 시분할 이중통신 (TDD, Time Division Duplex)방식으로 통신을 수행한다고 가정하며 채널의 쌍대성(reciprocity)에 의하여 상관성 (correlation)이 큰 무선 채널 이득을 가지는 것으로 가정하였다. 이러한 무선채널 이득을 두 적법한 사용자가 각자 독립적으로 양자화하여 얻은 무작위 비트 배열의 쌍을 생성하고 이를 보안 키로 사용하는 방식을 제안한다. 특히, 본 논문에서는 이러한 키 분배 프로토콜을 위한 적응형 양자화 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 채널의 변화에 따라 양자화 임계값을 조정함으로써 앨리스와 밥에 의해 생성된 비트배열 사이의 불일치 확률을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 BCH 부호와 같은 실용적인 저 복잡도 부호를 사용하여 비트 배열의 쌍 간의 불일치를 정정하고 앨리스와 밥이 공유하게 될 보안키를 생성한다. 비밀 키 추출효율을 최대화하기 위해 양자화 단계와 BCH 부호의 부호율을 최적화시켰으며, 제안된 보안키 추출 시스템을 802.11a 기반의 무선 네트워크 카드를 이용하여 구현하였다. 하드웨어 기반의 실험을 통해 실내 환경에서 초 당 1비트 이상의 보안 키를 획득하는 것이 가능함을 실험적으로 보였다.

한국통신학회논문지•Dec 1, 2014•0 citations
디지털 신호 및 전송부호의 오류검출에는 예전부터 패리티 체크가 사용되어 왔다. 그러나 패리티 체크기법은 구현 및 알고리즘이 단순, 간결한 우수성이 있지만 특정 데이터 비트의 경우 오류 검출이 불가능하다는 문제점을 가지고 있다. 이후 패리티 체크 기법은 해밍 코드 및 채널 오류 정정을 위한 LDPC 코드와 같은 다양한 오류검출 및 정정 알고리즘에 적용되어 발전되어 왔으며, 그 중 LDPC 코드의 bit-flipping 알고리즘에서는 패리티 기법을 반복적으로 적용하는 방식을 택하고 있다. 본 논문에서는 이러한 채널 오류 정정을 위한 LDPC의 bit-flipping 알고리즘을 이차원 코드에 적용하고, 이 때 bit-flipping 알고리즘이 가지고 있는 문제점을 보완할 수 있는 개선된 LDPC 코드를 제안한다.
본 논문에서는 통신 시스템에서 채널 전송에 의한 데이터의 오류 체크와 정정문제에 대해서 제안하였다. 제안된 LDPC 코드는 VDSL 시스템에서의 AWGN 채널 모델링에 의해 최소화된 채널 에러를 위해 사용된다. LDPC 코드는 낮은 밀도 패리티 비트를 사용하기 때문에, 수학적인 복잡도가 낮고 처리 시간이 짧다. 또한 LDPC 코드의 성능은 반복 복호 알고리즘에서 긴 코드 워드에 대해 터보 코드보다 더 나은 성능을 가지고 있다 제안된 시스템의 송신기에서 발생 행렬에 의해서 부호어가 발생되고, 수신기에서 사용된 에러 정정 알고리즘은 가중치를 갖는 Bit-flipping 방식이다. 이 방식은 기존의 Bit-flipping 방식과 달리 더 정확한 에러를 검출하고, 정정하기 위해 발생된 패리티 비트에 대해서 가중치를 주어 에러 정정을 하는 방식이다. 제안된 가중치를 갖는 Bit-flipping 알고리즘은 기존의 Bit-flipping 알고리즘에 비해서 1 ㏈ 이상의 이득 개선을 확인할 수 있었다.
LDPC 부호는 최근 Wi-Fi, WiGig, 10GBased-T Ethernet과 같은 최신 통신 표준들에서 순방향 오류 정정 부호로 적용되고 있다. 그러나 LDPC 부호는 우수한 성능을 위해 큰 블록 크기와 많은 반복 복호 횟수를 요구되어 많은 연산량을 필요로 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 오류 정정 성능을 크게 저하시키지 않고 연산량을 감소시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 본 논문에서는 특정 조건식을 만족하는 변수 노드나 체크 노드에 대하여 메시지 갱신 연산을 중지시켜 연산 복잡도를 감소시키는 AFC 알고리즘을 제안한다.
LDPC(low density parity check)부호는 합-곱 알고리즘 기반의 반복복호를 통해 Shannon 한계에 근접하는 성능을 보인다. 합곱 알고리즘에서 체크노드와 비트노드의 확률 및 부가정보의 갱신 순서는 스케쥴링 방법에 따라 달라지며 그에 따라 오류정정능력이나 반복복호의 횟수가 달라진다. 기존에 제안된 순차 BP 알고리즘을 사용한 LDPC의 복호는 표준 BP 알고리즘을 바탕으로 복호를 수행했을 경우에 비해 적은 평균반복복호 횟수에도 불구하고 좋은 성능을 가진다고 알려져 있다. 하지만 기존의 연구들에서는 이러한 성능 차이의 원인에 대한 연구는 미비하다. 따라서 본 논문에서는 두 알고리즘의 적용에 따른 LDPC 복호의 성공 여부에 따라 4가지 경우로 분류하고 각 경우를 비교한다. 이를 통해 두 알고리즘의 성능 차이의 원인을 분석하고 그 결과로 성능 차이의 원인이 패리티 검사행렬 내부의 사이클을 구성하는 비트노드들의 확률 값을 갱신할 때 알고리즘에 따른 갱신 과정의 차이에 있음을 보인다.
LDPC 부호에 대한 반복 복호 알고리즘의 복잡 도를 개선하기 위해 min-sum 알고리즘과 같은 여러 가지 종류의 복호 알고리즘들이 제시되어 왔다. 이들은 체크 노드 메시지 함수를 단순화하여 복잡 도를 줄이는 것으로 복잡 도는 감소되었지만 SPA 알고리즘에 비해 성능 차이가 약 0.5[㏈]의 값을 가지며 무시할 수 없는 성능 열화로 개선이 필요하다. 본 논문에서는 체크 노드 메시지 함수를 역함수 형태로 근사 화하여 복잡 도를 줄이는 복호 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션 결과 제안된 알고리즘은 min-sum 알고리즘이 가지고 있는 복잡도 개선 효과를 유지하면서도 sum-product 알고리즘의 성능과 약 0.1[㏈] 이내의 근접한 값을 보였다.
본 논문에서는 DVB-S2에 제시된 LDPC 복호기에 대하여 구현을 하기 위한 비균일 양자화 방식을 제시하였다. 고속 복호를 구현하기 위해서는 알고리즘과 구현 측면에서 여러 가지 문제점이 있다. 알고리즘 측면에서 LDPC 부호화 방식은 큰 블록 사이즈 및 많은 반복 횟수를 요구하므로 복호 속도를 높이기 위해서는 동일한 성능을 유지하면서 반복 횟수를 줄일 수 있는 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 이를 위해 체크노드를 기반으로 하여 복호화 과정을 거치는 Horizontal Shuffle Scheduling 알고리즘을 적용하여 기존의 반복횟수를 줄일 수 있는 방안을 연구하였다. 구현측면에서 복호 속도를 높이기 위해서는 여러 가지 알고리즘이 제시되지만 본 논문에서는 복호기에 입력되는 양자화 비트수를 비균일 양자화 방식을 적용하여 줄임으로써 복호속도를 개선하는 방식을 제시한다. 구현 결과 복호 속도가 약 12% 개선됨을 알 수 있다.
본 연구에서는 무선 네트워크를 위하여 키 분배 관리 기반구조에 의존하지 않으며 완전 자율적이고 분산 구조의 초경량 보안 키 분배 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 밥과 엘리스라 불리는 두 명의 적법한 사용자(legitimate users)들이 시분할 이중통신 (TDD, Time Division Duplex)방식으로 통신을 수행한다고 가정하며 채널의 쌍대성(reciprocity)에 의하여 상관성 (correlation)이 큰 무선 채널 이득을 가지는 것으로 가정하였다. 이러한 무선채널 이득을 두 적법한 사용자가 각자 독립적으로 양자화하여 얻은 무작위 비트 배열의 쌍을 생성하고 이를 보안 키로 사용하는 방식을 제안한다. 특히, 본 논문에서는 이러한 키 분배 프로토콜을 위한 적응형 양자화 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 채널의 변화에 따라 양자화 임계값을 조정함으로써 앨리스와 밥에 의해 생성된 비트배열 사이의 불일치 확률을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 BCH 부호와 같은 실용적인 저 복잡도 부호를 사용하여 비트 배열의 쌍 간의 불일치를 정정하고 앨리스와 밥이 공유하게 될 보안키를 생성한다. 비밀 키 추출효율을 최대화하기 위해 양자화 단계와 BCH 부호의 부호율을 최적화시켰으며, 제안된 보안키 추출 시스템을 802.11a 기반의 무선 네트워크 카드를 이용하여 구현하였다. 하드웨어 기반의 실험을 통해 실내 환경에서 초 당 1비트 이상의 보안 키를 획득하는 것이 가능함을 실험적으로 보였다.