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한국통신학회논문지

Equivalence of Binary Perturbation and Afterburner LDPC Decoder

Hyunjae Lee, Eun Chong Baek, Sang‐Hyo Kim

Published Dec 31, 2016• 0 citations
Publisher

Abstract

본 논문은 짧은 길이의 LDPC 부호의 복호 성능을 위해 제안된 이진 섭동 복호기와 에프터버너 복호기가 동등함을 증명하였다. In this letter, we prove equivalence of the Binary perturbation and Afterburner LDPC decoder that are proposed for improving the decoding performance in short length LDPC codes.

DOI
10.7840/kics.2016.41.12.1742

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본 논문은 오류 마루 영역에서 우수한 성능을 가지는 비이진 LDPC (low-density parity-check) 부호의 설계 방법을 제안하고 성능을 검증한다. 제안된 설계 방법은 비이진 LDPC 부호의 이진 최소 거리(binary minimum distance)를 최대화하도록 패리티 검사 행렬의 비이진 원소 값들을 결정한다. BPSK (binary phase-shift keying) 변조 방식 하에서 제안된 방법으로 설계된 비이진 LDPC 부호가 오류 마루(error floor) 영역에서 우수한 성능을 가지는 것을 Monte Carlo 시뮬레이션과 중요도 표본 추출(importance sampling) 기법을 사용하여 검증한다. In this paper we propose a design algorithm for nonbinary LDPC (low-density parity-check) codes with low error-floors. The proposed algorithm determines the nonbinary values of the nonzero entries in the parity-check matrix in order to maximize the binary minimum distance of the designed nonbinary LDPC codes. We verify the performance of the designed nonbinary LDPC codes in the error-floor region by Monte Carlo simulation and importance sampling over BPSK (binary phase-shift keying) modulation.
본 논문에서는, LDPC 코드의 성능을 향상시키기 위해서, LDPC 코드의 에러 플로어(error floors)를 낮추어서 복호를 수행하는 효율 좋은 알고리듬을 제안한다. 이 방법은, 바람직하지 않은 구조 때문인데, Tanner 그래프의 트래핑 세트를 줄여서 복호를 하는 방법이다. 이 알고리듬은 트래핑 세트를 줄이는 방법으로 복호의 효율성을 얻는다. 모의시험을 통해서 이 알고리듬의 개선된 성능을 확인 할 수 있었다. In this paper, in order to improve performance of LDPC codes, we propose an effective algorithm with lowering error floor of LDPC codes. This method is done by breaking trapping sets, mostly caused by an undesirable structure. This algorithm is not need to observe all the errors, only need to break the trapping sets, to effect the effectiveness. Simulation results show that its performance can be significantly improved with this decoding algorithm.
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 (low density parity check) code shows near Shannon limit performance by iterative decoding based on sum-product algorithm (SPA). Message updating procedure between variable and check nodes in SPA is done by a scheduling method. LDPC code shows different performance according to scheduling schemes. The conventional researches have been shown that the shuffled BP (belief propagation) algorithm shows better performance than the standard BP algorithm although it needs less number of iterations. However the reason is not analyzed clearly. Therefore the reason of difference in performance according to LDPC decoding algorithms is analyzed in this paper. 4 cases according to satisfaction of parity check condition are considered and compared. As results, the difference in the updating procedure in a cycle in the parity check matrix is considered to be the main reason of performance difference.