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Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea

적응형 강제 수렴 기법을 이용한 저전력 LDPC 복호기

최병준, 배정현, 선우명훈

Published Dec 1, 2016• 0 citations
OpenAlex

Abstract

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.

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이차원 코드를 위한 개선된 LDPC 코드

김현경, 정철호, 한탁돈

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.

한국정보과학회 학술발표논문집•Nov 1, 2005•0 citations

비균일 양자화 방식 기반 HSS 방식의 LDPC 복호기 성능

김태훈, 권해찬, 정지원

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

체크 노드 분할에 의한 LDPC 부호의 새로운 메시지 전달 복호 알고리즘

김성환, 장민호, 노종선 +2 more

본 논문에서는 체크 노드 분할에 의한 low-density parity-check(LDPC) 부호의 새로운 직렬 메시지 전달 복호알고리즘을 제안한다. 이 새로운 복호 알고리즘은 특히 적은 반복 횟수에 대하여 기존의 메시지 전달 복호 알고리즘 [3],[7] 의 비트 오율(BER) 성능보다 더 우수한 성능을 보인다. 체크 노드의 분할된 부분 집합의 개수가 증가함에 따라 비트 오율 성능이 보다 좋아진다는 사실을 분석적 결과로 확인할 수 있다. 또한 가우시안 근사화를 이용한 밀도 진화를 이용하여 변수 노드에서 메시지들의 평균값에 대한 재귀 방정식을 유도하고, 모의 실험을 이용하여 분석적인 결과를 검증하였다.

한국통신학회논문지•Apr 1, 2006•0 citations

담금질 기법을 적용한 LDPC 부호의 기울기 강하 비트반전 복호 알고리즘

성범창, 양경철

LDPC 부호의 수많은 복호 방법 중 합곱 알고리즘은 연판정 방법으로 가산성 백색 가우시안 잡음 환경에서 낮은 비트 오율 성능을 가진다. 그러나 이는 반복 복호 과정에서 많은 복잡도를 요구하며 이를 개선하기 위해 비트반전 기반의 여러가지 복호 알고리즘들이 제안되었다. 담금질 기법을 적용한 기울기 강하 비트반전 복호 알고리즘은 반복복호 과정에서 확률적으로 목적함수의 변화를 수용하는 복호 방법으로 기울기 강하 비트반전 복호 알고리즘의 국소 최댓값 현상을 개선하여 비트 오율을 감소시킬 수 있다.

한국통신학회 학술대회논문집•Nov 1, 2016•0 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

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
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.
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 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 논문에서는 체크 노드 분할에 의한 low-density parity-check(LDPC) 부호의 새로운 직렬 메시지 전달 복호알고리즘을 제안한다. 이 새로운 복호 알고리즘은 특히 적은 반복 횟수에 대하여 기존의 메시지 전달 복호 알고리즘 [3],[7] 의 비트 오율(BER) 성능보다 더 우수한 성능을 보인다. 체크 노드의 분할된 부분 집합의 개수가 증가함에 따라 비트 오율 성능이 보다 좋아진다는 사실을 분석적 결과로 확인할 수 있다. 또한 가우시안 근사화를 이용한 밀도 진화를 이용하여 변수 노드에서 메시지들의 평균값에 대한 재귀 방정식을 유도하고, 모의 실험을 이용하여 분석적인 결과를 검증하였다.
LDPC 부호의 수많은 복호 방법 중 합곱 알고리즘은 연판정 방법으로 가산성 백색 가우시안 잡음 환경에서 낮은 비트 오율 성능을 가진다. 그러나 이는 반복 복호 과정에서 많은 복잡도를 요구하며 이를 개선하기 위해 비트반전 기반의 여러가지 복호 알고리즘들이 제안되었다. 담금질 기법을 적용한 기울기 강하 비트반전 복호 알고리즘은 반복복호 과정에서 확률적으로 목적함수의 변화를 수용하는 복호 방법으로 기울기 강하 비트반전 복호 알고리즘의 국소 최댓값 현상을 개선하여 비트 오율을 감소시킬 수 있다.
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.
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.