KR102159242B1

KR102159242B1 - 송신 장치 및 그의 신호 처리 방법

Info

Publication number: KR102159242B1
Application number: KR1020140061075A
Authority: KR
Inventors: 명세호; 김경중; 정홍실; 양경철; 임승찬
Original assignee: 삼성전자주식회사; 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2020-09-24
Also published as: US9356734B2; KR20150134505A; US20150341144A1

Abstract

송신 장치가 개시된다. 본 송신 장치는 패리티 검사 행렬에 기초하여 정보어에 대해 비이진 부호화를 수행하여 부호어를 생성하는 인코더, 부호어를 인터리빙하는 인터리버 및, 인터리빙된 부호어를 변조하여 변조 심볼을 생성하는 변조부를 포함하며, 인터리버는 부호어를 구성하는 비이진 심볼들 중 기설정된 비이진 심볼이 변조 심볼 내의 기설정된 위치에 맵핑되도록 부호어를 인터리빙한다.

Description

송신 장치 및 그의 신호 처리 방법 { TRANSMITTER AND SIGNAL PROCESSING METHOD THEREOF }

본 발명은 송신 장치 및 그의 신호 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비이진 부호화를 수행하는 송신 장치 및 그의 신호 처리 방법에 관한 것이다.

고용량의 데이터 전송을 요구하는 차세대 통신 시스템에서는 주파수 효율이 높은 변조 방식으로써 QAM(quadrature-amplitude modulation) 변조 방식을 사용한다.

유한체 GF(q) 상에서 정의된 비이진 LDPC 부호는 통신 시스템에서 사용되는 QAM 변조 방식의 변조 차수(modulation order)가 커질수록 이진 LDPC 부호에 비해 가지는 성능 이득이 커지며 오류 마루(error floor) 현상에도 강인하다. 하지만, QAM 변조 방식의 변조 차수를 증가시킬 때 비이진 LDPC 부호의 유한체 크기 q를 동시에 증가시키면 비이진 LDPC 부호의 복잡도가 크게 증가될 수 있다. 따라서, 복호 복잡도를 고려하여 비이진 LDPC 부호의 유한체 크기 q와 QAM 변조 방식의 변조 차수를 적절히 선택해야 한다.

유한체 GF(q) 상에서 정의된 비이진 LDPC 부호와 q²-QAM 변조 방식을 결합하여 사용하는 경우, 전송 심볼을 구성하는 두 개의 부호어 심볼들은 서로 다른 신뢰도를 가지는 q 진 등가 채널(q-ary equivalent channel)을 통해 전송되는 것으로 볼 수 있다.

한편, 비이진 LDPC(low density parity check) 부호의 반복 복호 과정에서 변수 노드들은 차수에 따라 서로 다른 오류 정정 능력을 가지므로 부호어 심볼들을 조합하여 하나의 전송 심볼을 구성하는 방법에 따라 복호 성능이 달라질 수 있다는 점에서, 복호 성능을 위해 부호어 심볼들을 전송 심볼에 맵핑하는 방안의 모색이 요청된다.

본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 발명의 목적은 부호어를 구성하는 비이진 심볼들 중 기설정된 비이진 심볼을 변조 심볼 내의 기설정된 위치에 맵핑하는 송신 장치 및 그의 신호 처리 방법을 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치는 패리티 검사 행렬에 기초하여 정보어에 대해 비이진 부호화를 수행하여 부호어를 생성하는 인코더, 상기 부호어를 인터리빙하는 인터리버 및, 상기 인터리빙된 부호어를 변조하여 변조 심볼을 생성하는 변조부를 포함하며, 상기 인터리버는 상기 부호어를 구성하는 비이진 심볼들 중 기설정된 비이진 심볼이 상기 변조 심볼 내의 기설정된 위치에 맵핑되도록 상기 부호어를 인터리빙한다.

여기에서, 상기 인터리버는 상기 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼을 구성하는 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고 상기 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼을 구성하는 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 상기 부호어를 인터리빙할 수 있다.

또한, 상기 인터리버는 상기 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼을 구성하는 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고 상기 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼을 구성하는 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 상기 부호어를 인터리빙할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 신호 처리 방법은 0패리티 검사 행렬에 기초하여 정보어에 대해 비이진 부호화를 수행하여 부호어를 생성하는 단계, 상기 부호어를 인터리빙하는 단계 및, 상기 인터리빙된 부호어를 변조하여 변조 심볼을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 인터리빙하는 단계는 상기 부호어를 구성하는 비이진 심볼들 중 기설정된 비이진 심볼이 상기 변조 심볼 내의 기설정된 위치에 맵핑되도록 상기 부호어를 인터리빙할 수 있다.

여기에서, 상기 인터리빙하는 단계는 상기 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼을 구성하는 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고 상기 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼을 구성하는 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 상기 부호어를 인터리빙할 수 있다.

또한, 상기 인터리빙하는 단계는 상기 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼을 구성하는 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고 상기 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼을 구성하는 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 상기 부호어를 인터리빙할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 비이진 LDPC 부호의 오류 정정 능력과 변조 심볼의 신뢰도를 고려하여 비이진 심볼을 변조 심볼에 맵핑한다는 점에서 성능 열화를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터리빙 방식을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 5 내지 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SR 사상과 SRC 사상을 각각 이용하였을 때 비이진 패리티 검사 부호의 성능을 설명하기 위한 도면들, 그리고
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 신호 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1에 따르면, 송신 장치(100)는 인코더(110), 인터리버(120) 및 변조부(130)를 포함한다.

인코더(110)는 패리티 검사 행렬(parity check matrix)에 기초하여 정보어(information word)에 대해 비이진 부호화를 수행하여 부호어를 생성한다.

패리티 검사 부호는 통상적으로 패리티 검사 행렬에 의해 정의되는데, 비이진 부호 즉, 비이진 패리티 검사 부호(또는, 비이진 LDPC 부호)는 이진 패리티 검사 부호와 달리 패리티 검사 행렬을 구성하는 원소(entry)가 0, 1뿐만 아니라 비이진 심볼로 정의된다. 여기에서, 비이진 심볼은 유한체(Galois Field, GF) 상의 원소들로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 환(Ring) 또는 군(Group) 상의 원소들로도 표현될 수도 있다.

한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해 유한체 상에서 정의된 비이진 패리티 검사 부호에 대해서만 기술하지만, 본 발명은 유한체에 한정되지 않고 환 또는 그룹 상에서 정의된 비이진 패리티 검사 부호에도 적용될 수 있다.

비이진 패리티 검사 부호에 대한 구체적인 설명을 위해, 유한체 GF(4) 상의 원소들 (0, 1, α, α²)로 이루어진 패리티 검사 행렬 H의 일 예를 하기의 수학식 1에 나타내었다.

수학식 1에 의해 정의되는 비이진 패리티 검사 부호의 부호어를 편의상 c=(c₀,c₁,c₂,c₃,c₄,c₅,c₆)(단, c_n∈GF(4))라 하면, 비이진 부호화는 하기의 수학식 2을 만족하는 부호어를 생성하는 것으로 볼 수 있다.

여기에서, 모든 덧셈, 곱셈 연산 등은 GF(4) 상에서 정의되는 연산이다.

수학식 2를 살펴보면, 수학식 1의 패리티 검사 행렬 H의 각 행은 하나의 패리티 검사식(parity-check equation)과 대응된다. 뿐만 아니라, 부호어 c에 대한 각 패리티 검사식의 값은 항상 0이 된다.

일반적으로, GF(q) 상에서 정의되는 비이진 패리티 검사 부호에 대해 M×N 크기의 패리티 검사 행렬을 H라 하고, 길이가 N인 부호어를 c=(c₀,c₁,...,c_N _-1)라 할 경우, 하기의 수학식 3의 관계식을 만족한다.

여기에서, H_mn은 패리티 검사 행렬 H의 m 번째 행, n 번째 열의 원소를 의미하며, N(m)은 패리티 검사 행렬 H에서 m 번째 행에서 0이 아닌 원소에 대응되는 열의 위치를 나타내는 집합 N(m)={n:H_mn≠0}을 의미한다. 또한, 수학식 3에서, H_mn, 부호어 심볼 c_n은 GF(q)의 원소이며, 덧셈과 곱셈 연산 또한 모두 GF(q) 상에서 정의되는 연산이다.

한편, 수학식 3에서 정의된 비이진 패리티 검사 부호의 부호어는 비이진 심볼로 구성되어 있지만, 비이진 패리티 검사 부호에 대해 변조를 적용할 때 비이진 심볼을 비트 단위로 변환하여 성상도에 맵핑시킨 후 변조를 적용할 수도 있다. 이때, GF(q) 상에서 정의된 비이진 심볼은

비트로 변환될 수 있다. 예를 들어, 수학식 3에서 정의된 비이진 패리티 검사 부호는 부호어의 길이가 N이고, 부호어 심볼이 GF(q) 상에서 정의될 경우 비이진 부호의 부호어는 N×

개의 비트로 구성될 수 있다.

결국, 인코더(110)는 상술한 방식에 따라 비이진 LDPC 부호화를 수행하여 부호어를 생성할 수 있다. 즉, 인코더(110)는 입력되는 비트들을 비이진 심볼로 변환한 후 이를 기초로 비이진 심볼들로 구성된 부호어를 생성할 수 있다.

이와 같이, 비이진 LDPC 부호화는 GF(q) 상의 심볼 단위로 수행된다는 점에서, 비이진 LDPC 부호화에 따라 생성된 부호어는 복수의 비이진 심볼들로 구성될 수 있다.

예를 들어, 인코더(110)는 길이가 K인 q 진(q-ary) 정보어 벡터 z를 부호율 R=K/N로 비이진 LDPC 부호화하여 길이가 N인 q 진 부호어 벡터 c=(c₁,c₂,...,c_N)를 생성할 수 있다.

한편, 비이진 LDPC 부호화에 이용되는 패리티 검사 행렬에 대한 정보 즉, 패리티 검사 행렬을 구성하는 원소들의 값 및 각 원소들이 존재하는 행 및 열의 위치에 대한 정보는 송신 장치(100)에 기저장되어 있을 수 있다.

인터리버(120)는 부호어를 인터리빙한다. 여기에서, 인터리빙은 부호어를 구성하는 비이진 심볼들의 순서를 재정렬하는 것을 의미한다.

예를 들어, 길이가 N인 q 진 부호어 벡터 c=(c₁,c₂,...,c_N)는 인터리빙에 의해 부호어 벡터 c _Π =(c_π(1),c_π(2),...,c_π(N))와 같이 변환될 수 있다. 여기에서, π:{1,2,...,N}→{1,2,...,N}는 순열(permutation) 함수를 의미한다.

이와 같이, 인터리빙에 의해 부호어 벡터 c를 구성하는 비이진 심볼들의 순서가 변경되어 부호어 벡터 c가 부호어 벡터 c _Π 로 변환되는 과정을 사상(mapping)이라 정의할 수 있다.

변조부(130)는 인터리빙된 부호어를 변조하여 변조 심볼을 생성한다. 구체적으로, 변조부(130)는 인터리빙된 부호어를 구성하는 비이진 심볼들을 q²-QAM 변조 방식을 이용하여, 성상도(constellation)에 맵핑할 수 있다.

예를 들어, 인터리버(120)에서 출력되는 부호어 벡터 c _Π =(c_π(1),c_π(2),...,c_π(N))가 GF(4)의 원소로 이루진 경우, 변조부(130)는 16-QAM 변조 방식을 이용하여 부호어 벡터를 구성하는 비이진 심볼들 c_π(1), c_π(2),..., c_π(N)을 성상점(constellation point)에 맵핑하여 변조 심볼을 생성할 수 있다.

여기에서, 변조 심볼을 구성하는 두 개의 부호어 심볼들은 서로 다른 신뢰도를 가지는 q 진 등가 채널(q-ary equivalent channel)을 통해 전송되는 것으로 간주할 수 있다. 예를 들어, q²-QAM 변조 심볼을 전송하는 것을 두 개의 q 진 입력 채널을 사용하여 q²-QAM 변조 심볼을 구성하는 각 부호어 심볼들(즉, 비이진 심볼들)을 전송하는 것으로 볼 수 있다.

이하에서는, 하나의 q²-QAM 변조 심볼을 전송하기 위해 사용된 각각의 q 진 등가 채널을 부 채널(sub-channel)이라 칭하도록 한다. 예를 들어, GF(4) 상에서 정의된 비이진 LDPC 부호를 16-QAM 변조 방식을 시용하여 전송하는 경우, 첫 번째 부 채널은 변조 심볼의 MSS(most significant symbol)에 할당된 채널이며, 두 번째 부 채널은 LSS(least significant symbol)에 할당된 채널이 될 수 있다.

따라서, 변조부(130)는 16-QAM 변조 방식으로 변조를 수행하는 경우 변조 심볼(즉, 16-QAM 변조 심볼)은 두 개의 심볼(즉, MSS, LSS)로 구성되므로, 부호어 벡터를 구성하는 비이진 심볼들 c_π(1), c_π(2),..., c_π(N) 중에서 두 개의 비이진 심볼들을 순차적으로 16-QAM 변조 심볼에 맵핑할 수 있다.

이와 같이, 각 부호어 심볼들은 q²-QAM 변조 방식에 의해 두 개의 심볼 단위로 변조 심볼에 맵핑되으로, 비이진 LDPC 부호화하여 길이가 N인 q 진 부호어 벡터 c는 길이가 N/2인 송신 벡터 x로 구성되고, 채널(가령, 백색 가산 가우시안 잡은 채널(additive white Gaussian noise, AWGN))을 통해 수신 장치(도 4의 400)로 전송될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 비이진 LDPC 부호의 오류 정정 능력과 변조 심볼의 신뢰도를 고려하여, 비이진 LDPC 부호화에 의해 생성된 비이진 심볼들을 변조 심볼에 맵핑할 수 있다.

이를 위해, 인터리버(120)는 부호어를 구성하는 비이진 심볼들 중 기설정된 비이진 심볼이 변조 심볼 내의 기설정된 위치에 맵핑되도록, 부호어를 인터리빙할 수 있다.

구체적으로, 인터리버(120)는 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 MSS에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 LSS에 맵핑되도록, 부호어를 인터리빙할 수 있다.

즉, 인터리버(120)는 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들이 상대적으로 변조 심볼에서 신뢰도가 높은 MSS에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들이 변조 심볼에서 상대적으로 신뢰도가 낮은 LSS에 맵핑되도록, 부호어를 구성하는 비이진 심볼들의 순서를 재정렬할 수 있다.

다른 한편, 인터리버(120)는 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 MSS에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 LSS에 맵핑되도록, 부호어를 인터리빙할 수 있다.

즉, 인터리버(120)는 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들이 변조 심볼에서 상대적으로 신뢰도가 높은 MSS에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들이 변조 심볼에서 상대적으로 신뢰도가 낮은 LSS에 맵핑되도록, 부호어를 구성하는 비이진 심볼들의 순서를 재정렬할 수 있다.

예를 들어, 패리티 검사 행렬이 도 2와 같고, 16-QAM 변조 방식으로 변조가 수행되는 경우를 가정한다. 한편, 도 2의 패리티 검사 행렬 H_ex(200)에서 1, α, α²를 제외한 부분의 원소는 0이다.

도 2를 참조하면, 패리티 검사 행렬 H_ex(200)의 좌측 6 개의 열의 차수(degree)는 3이고, 우측 6 개의 열의 차수는 2이다.

따라서, 부호어 벡터 c=(c₁,c₂,...,c₁₂)를 구성하는 비이진 심볼들 중 c₁,c₂,...,c₆는 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되고, c₇,c₂,...,c₆는 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 것으로 볼 수 있다.

한편, 변조부(130)는 16-QAM 변조 방식으로 변조를 수행하는 경우, 인터리버(120)에서 출력되는 비이진 심볼들 중 두 개의 비이진 심볼들을 순차적으로 성상도에 맵핑하게 된다. 따라서, 변조부(130)로 입력되는 비이진 심볼들 중 홀수 인덱스를 가지는 비이진 심볼들은 16-QAM 변조 심볼의 MSS에 맵핑되고, 짝수 인덱스를 가지는 비이진 심볼들은 16-QAM 변조 심볼의 MSS에 맵핑될 수 있다.

따라서, 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들이 16-QAM 변조 심볼의 MSS에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들이 16-QAM 변조 심볼의 LSS에 맵핑되도록 하기 위해, 인터리버(120)는 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼과 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼이 교번적으로 배치되도록 인터리빙을 수행할 수 있다.

예를 들어, 인터리버(120)는 부호어 벡터 c=(c₁,c₂,...,c₁₂)를 인터리빙하여, c _Π =(c_π(1),c_π(2),...,c_π(12))=(c₁,c₇,c₂,c₈,c₃,c₉,c₄,c₁₀,c₅,c₁₁,c₆,c₁₂)와 같은 부호어 벡터를 생성할 수 있다.

이에 따라, 인터리버(120)에서 출력된 비이진 심볼들은 [c_π(1),c_π(2)]=[c₁,c₇], [c_π(3),c_π(4)]=[c₂,c₈], [c_π(5),c_π(6)]=[c₃,c₉], [c_π(7),c_π(8)]=[c₄,c₁₀], [c_π(9),c_π(10)]=[c₅,c₁₁], [c_π(11),c_π(12)]=[c₆,c₁₂] 순으로 16-QAM 변조 심볼에 맵핑되므로, 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼 c₁,c₂,...,c₆이 16-QAM 변조 심볼에서 MSS를 구성하고, 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼 c₇,c₈,...,c₁₂이 16-QAM 변조 심볼에서 LSS를 구성하게 된다.

이와 같이, 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼이 신뢰도가 높은 MSS가 할당된 부 채널을 통해 전송되는 방식을 SR(symbol-reliability) 사상이라 하도록 한다.

다른 한편, 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들이 16-QAM 변조 심볼의 MSS에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들이 16-QAM 변조 심볼의 LSS에 맵핑되도록 하기 위해, 인터리버(120)는 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼과 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼이 교번적으로 배치되도록 인터리빙을 수행할 수 있다.

예를 들어, 인터리버(120)는 부호어 벡터 c=(c₁,c₂,...,c₁₂)를 인터리빙하여, c _Π =(c_π(1),c_π(2),...,c_π(12))=(c₇,c₁,c₈,c₂,c₉,c₃,c₁₀,c₄,c₁₁,c₅,c₁₂,c₆)와 같은 부호어 벡터를 생성할 수 있다.

이에 따라, 인터리버(120)에서 출력된 비이진 심볼들은 [c_π(1),c_π(2)]=[c₇,c₁], [c_π(3),c_π(4)]=[c₈,c₂], [c_π(5),c_π(6)]=[c₉,c₃], [c_π(7),c_π(8)]=[c₁₀,c₄], [c_π(9),c_π(10)]=[c₁₁,c₅], [c_π(11),c_π(12)]=[c₁₂,c₆] 순으로 16-QAM 변조 심볼에 맵핑되므로, 상대적으로 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼 c₇,c₈,...,c₁₂이 16-QAM 변조 심볼에서 MSS를 구성하고, 상대적으로 차수가 낮은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼 c₁,c₂,...,c₆이 16-QAM 변조 심볼에서 LSS를 구성하게 된다.

이와 같이, 차수가 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼이 신뢰도가 낮은 LSS가 할당된 부 채널을 통해 전송되는 방식을 SRC(symbol-reliability compensation) 사상이라 하도록 한다.

한편, LDPC 부호의 경우, 차수가 상대적으로 높은 변수 노드들은 차수가 상대적으로 낮은 변수 노드들에 비하여 반복 복호 과정에서 오류가 정정될 확률이 높다. 따라서, SRC 사상과 같이 차수가 상대적으로 높은 변수 노드들에 대응되는 비이진 심볼들을 신뢰도가 낮은 부 채널로 전송하게 되면, 반복 복호 과정에서 손실된 신뢰도를 보상받게 되어 성능 열화를 줄일 수 있게 된다.

한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비이진 심볼이 변조 심볼에 맵핑되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에서는 비이진 LDPC 부호화에 의해 12 개의 비이진 심볼을 포함하는 부호어 벡터 c=(c₁,c₂,...,c₁₂)가 생성되는 경우를 일 예로 도시하였다.

도 3을 참조하면, 부호어 벡터 c는 인터리버(120)에 의해 인터리빙되며, 인터리빙 결과 생성된 부호어 벡터 c _Π =(c_π(1),c_π(2),...,c_π(12))을 구성하는 비이진 심볼들은 순차적으로 q²-QAM 변조 심볼에 맵핑되어 송신 벡터 x가 생성될 수 있다.

이 경우, 인터리버(120)는 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 MSS에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 LSS에 맵핑되도록, 부호어 벡터를 인터리빙할 수 있다.

또한, 인터리버(120)는 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 MSS에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 LSS에 맵핑되도록, 부호어 벡터를 인터리빙할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 4에 따르면, 수신 장치(400)는 복조부(410), 디인터리버(420) 및 디코더(430)를 포함한다.

복조부(410)는 채널로부터 수신된 신호에 대한 채널 값을 생성한다. 여기에서, 채널 값은 수신된 심볼 벡터에 기초하여 산출되는 각 부호어 심볼들에 대한 초기 신뢰도 벡터로 다양한 방법에 의해 결정될 수 있으며, 일 예로 심볼 단위의 LLR (log-likelihood ratio) 값이 될 수 있다.

디인터리버(420)는 복조부(410)의 출력 값에 대해 디인터리빙을 수행한다.

구체적으로, 디인터리버(420)는 송신 장치(100)의 인터리버(120)에 대응되는 구성요소로, 인터리버(120)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 즉, 디인터리버(420)는 인터리버(120)에서 수행된 인터리빙 동작을 역으로 수행하여 복조부(410)에서 출력되는 심볼 단위의 LLR 값의 순서를 재정렬할 수 있다.

한편, 송신 장치(100)에서 사용된 인터리빙 룰에 대한 정보는 수신 장치(400)에 기저장되어 있거나, 송신 장치(100)로부터 제공될 수 있다.

디코더(430)는 디인터리버(420)의 출력 값에 대해 복호화를 수행한다.

구체적으로, 디코더(430)는 송신 장치(100)의 인코더(110)에 대응되는 구성요소로, 인코더(110)에 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 즉, 디코더(430)는 디인터리버(420)에서 출력되는 심볼 단위의 LLR 값에 대해 q 진 합곱 알고리즘(q-ary sum-product algorithm, QSPA)을 이용하여 비이진 LDPC 복호화를 수행하여, 정보어를 복원할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도 5 내지 도 16을 참조하여 SR 사상과 SRC 사상을 각각 이용하였을 때 비이진 패리티 검사 부호의 성능에 대해 설명하도록 한다.

한편, 도 5 내지 도 16의 항등 사상(identity mapping)은 인터리버(120)에서 부호어 심볼들의 순서를 변경하지 않고 입력된 부호어 심볼 순으로 출력하는 경우를 나타내며, SR 사상 및 SRC 사상과의 비교를 위해 추가하였다.

각 사상에 대해 부호어 길이는 240, 480, 960, 1920이고 부호율은 1/3, 1/2, 2/3인 비이진 LDPC 부호를 설계하여 사용하였다. 설계된 각 부호들의 MCW(mean column weight)는 Monte Carlo 분석을 통해 최적의 값으로 선택되었다.

한편, 패리티 검사 행렬의 비이진 원소의 위치는 PEG(progressive edge-growth) 알고리즘으로 결정하였고, 비이진 원소의 값은 Poulliat 등이 제안한 설계 방법을 이용하여 결정하였다.

도 5 내지 도 8은 유한체 GF(4)에서 정의된 비이진 LDPC 부호를 16-QAM과 함께 사용하는 경우의 프레임 오율(frame error rate, FER)을 나타낸다. 서로 다른 부호어 길이와 부호율을 갖는 각각의 비이진 LDPC 부호에 대해 SRC 사상을 사용하였을 때가 다른 사상들을 이용하였을 때보다 더 우수한 프레임 오율 성능을 달성할 수 있다는 사실을 확인할 수 있다.

한편, 표 1 및 표 2는 프레임 오율 10^-3과 10^-4을 기준으로 SR 사상을 사용하였을 때보다 SRC 사상을 사용하였을 때 얻을 수 있는 부호화 이득(coding gain)[dB]을 나타낸다.

표 1 및 표 2를 참조하면, SR 사상을 사용하였을 때에 비하여 SRC 사상을 사용하였을 때 더 우수한 부호화 이득을 얻을 수 있다는 점을 확인할 수 있다.

도 9 내지 도 12는 유한체 GF(8)에서 정의된 비이진 LDPC 부호를 64-QAM과 함께 사용하는 경우의 프레임 오율을 나타낸다. 부호율이 2/3인 비이진 LDPC 부호의 경우 SCR 사상을 사용하였을 때의 프레임 오율이 다른 사항을 사용하였을 때보다 우수하다는 것을 알 수 있다. 하지만, 부호율이 1/3로 작아질수록 SRC 사상을 이용하여 얻어지는 부호화 이들이 줄어들어 결국 SR 사상을 사용하였을 때의 프레임 오율이 더 우수해지는 경향을 알 수 있다.

부호율이 작은 비이진 LDPC 부호는 정보어에 대응되는 변수 노드의 개수가 패리티에 대응되는 변수 노드의 개수보다 상대적으로 적다. 따라서, SRC 사상을 사용하였을 때 부호율이 작은 비이진 LDPC 부호는 LSS의 신뢰도가 반복 복호 과정에서 보상될 확률이 작아지게 된다.

한편, 표 3 및 표 4는 각각 프레임 오율 10^-3과 10^-4을 기준으로 SR 사상을 사용하였을 때보다 SRC 사상을 사용하였을 때 얻을 수 있는 부호화 이득을 나타낸다.

표 3 및 표 4를 참조하면, GF(8)에서 정의된 비이진 LDPC 부호는 작은 부호율을 가질 때 SR 사상을 사용하는 것이 SRC 사상을 사용하는 것보다 우수한 성능을 가진다는 점을 확인할 수 있다.

도 13 내지 도 16은 유한체 GF(16)에서 정의된 비이진 LDPC 부호를 256-QAM과 함께 사용하는 경우에 대한 프레임 오율을 나타낸다.

한편, 표 5 및 표 6은 각각 프레임 오율 10^-3과 10^-4을 기준으로 SR 사상을 사용하였을 때보다 SRC 사상을 사용하였을 때 얻을 수 있는 부호화 이득을 나타낸다.

표 5 및 표 6을 참조하면, 유한체 GF(16)에서 정의된 비이진 LDPC 부호는 작은 부호율을 갖는 경우 SRC 사상을 사용하는 경우보다 SR 사상을 사용하는 것이 더 낮은 프레임 오율을 얻을 수 있다는 점을 알 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 신호 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 패리티 검사 행렬에 기초하여 정보어에 대해 비이진 부호화를 수행하여 부호어를 생성한다(S1710).

이후, 부호어를 인터리빙하고(S1720), 인터리빙된 부호어를 변조하여 변조 심볼을 생성한다(S1730).

이 경우, S1710 단계는 부호어를 구성하는 비이진 심볼들 중 기설정된 비이진 심볼이 변조 심볼 내의 기설정된 위치에 맵핑되도록 부호어를 인터리빙한다.

구체적으로, 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 부호어를 인터리빙할 수 있다.

또한, 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 낮은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고 패리티 검사 행렬에서 상대적으로 높은 차수를 갖는 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼을 구성하는 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 부호어를 인터리빙할 수 있다.

한편, 인터리빙 방식과 도 2 및 도 3과 관련하여서는 상술한 바 있다.

한편, 본 발명에 따른 신호 처리 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 송신 장치 및 수신 장치에 대해 도시한 상술한 블록도에서는 버스(bus)를 미도시하였으나, 송신 장치 및 수신 장치에서 각 구성요소 간의 통신은 버스를 통해 이루어질 수도 있다. 또한, 각 장치에는 상술한 다양한 단계를 수행하는 CPU, 마이크로 프로세서 등과 같은 프로세서가 더 포함될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 송신 장치 110 : 인코더
120 : 인터리버 130 : 변조부

Claims

송신 장치에 있어서,
복수의 열을 포함하는 비이진 패리티 검사 행렬에 기초하여 정보어를 비이진 인코딩하여, q 진(q-ary) 비이진 심볼들을 포함하는 부호어를 생성하는 인코더;
상기 부호어를 인터리빙하는 인터리버; 및,
상기 인터리빙된 부호어를 q²-QAM 변조 방식을 이용하여 변조하여 복수의 변조 심볼들을 생성하는 변조부;를 포함하며,
상기 인터리버는,
상기 복수의 열 중 제1 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼의 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고, 상기 복수의 열 중 상기 제1 열보다 차수가 낮은 제2 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼의 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 상기 부호어를 인터리빙하며,
상기 차수는, 상기 비이진 패리티 검사 행렬의 복수의 열 각각에서 0을 제외한 원소의 개수를 나타내고,
상기 MSS는, 상기 q²-QAM 변조 방식에 대응되는 q 진 등가 채널 중 제1 채널에 대응되고,
상기 LSS는, 상기 q 진 등가 채널 중 상기 제1 채널보다 신뢰도가 낮은 제2 채널에 대응되는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
삭제
송신 장치에 있어서,
복수의 열을 포함하는 비이진 패리티 검사 행렬에 기초하여 정보어를 비이진 인코딩하여, q 진(q-ary) 비이진 심볼들을 포함하는 부호어를 생성하는 인코더;
상기 부호어를 인터리빙하는 인터리버; 및,
상기 인터리빙된 부호어를 q²-QAM 변조 방식을 이용하여 변조하여 복수의 변조 심볼들을 생성하는 변조부;를 포함하며,
상기 인터리버는,
상기 복수의 열 중 제1 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼의 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고, 상기 복수의 열 중 상기 제1 열보다 차수가 높은 제2 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼의 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 상기 부호어를 인터리빙하며,
상기 차수는, 상기 비이진 패리티 검사 행렬의 복수의 열 각각에서 0을 제외한 원소의 개수를 나타내고,
상기 MSS는, 상기 q²-QAM 변조 방식에 대응되는 q 진 등가 채널 중 제1 채널에 대응되고,
상기 LSS는, 상기 q 진 등가 채널 중 상기 제1 채널보다 신뢰도가 낮은 제2 채널에 대응되는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
삭제
송신 방법에 있어서,
복수의 열을 포함하는 비이진 패리티 검사 행렬에 기초하여 정보어를 비이진 인코딩하여, q 진(q-ary) 비이진 심볼들을 포함하는 부호어를 생성하는 단계;
상기 부호어를 인터리빙하는 단계; 및,
상기 인터리빙된 부호어를 q²-QAM 변조 방식을 이용하여 변조하여 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계;를 포함하며,
상기 인터리빙하는 단계는,
상기 복수의 열 중 제1 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼의 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고, 상기 복수의 열 중 상기 제1 열보다 차수가 낮은 제2 열에 대응되는 비이진 심볼이 상기 변조 심볼의 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 상기 부호어를 인터리빙하며,
상기 차수는, 상기 비이진 패리티 검사 행렬의 복수의 열 각각에서 0을 제외한 원소의 개수를 나타내고,
상기 MSS는, 상기 q²-QAM 변조 방식에 대응되는 q 진 등가 채널 중 제1 채널에 대응되고,
상기 LSS는, 상기 q 진 등가 채널 중 상기 제1 채널보다 신뢰도가 낮은 제2 채널에 대응되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
삭제
송신 방법에 있어서,
복수의 열을 포함하는 비이진 패리티 검사 행렬에 기초하여 정보어를 비이진 인코딩하여, q 진(q-ary) 비이진 심볼들을 포함하는 부호어를 생성하는 단계;
상기 부호어를 인터리빙하는 단계; 및,
상기 인터리빙된 부호어를 q²-QAM 변조 방식을 이용하여 변조하여 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계;를 포함하며,
상기 인터리빙하는 단계는,
상기 복수의 열 중 제1 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼의 MSS(most significant symbol)에 맵핑되고, 상기 복수의 열 중 상기 제1 열보다 차수가 높은 제2 열에 대응되는 비이진 심볼이 변조 심볼의 LSS(least significant symbol)에 맵핑되도록, 상기 부호어를 인터리빙하며,
상기 차수는, 상기 비이진 패리티 검사 행렬의 복수의 열 각각에서 0을 제외한 원소의 개수를 나타내고,
상기 MSS는, 상기 q²-QAM 변조 방식에 대응되는 q 진 등가 채널 중 제1 채널에 대응되고,
상기 LSS는, 상기 q 진 등가 채널 중 상기 제1 채널보다 신뢰도가 낮은 제2 채널에 대응되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
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