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dc 분리 기반의 고속 LDPC 복호 알고리즘에 관한 연구
권해찬,김태훈,정지원,Kwon, Hae-Chan,Kim, Tae-Hoon,Jung, Ji-Won 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.9
본 논문에서는 DVB-S2 기반 고속 LDPC 복호를 위한 알고리즘을 제안하였다. 체크 노드 연산중에 비트 노드 연산을 수행하여 기존의 LDPC 복호 알고리즘에 비해 반복횟수를 줄일 수 있는 horizontal shuffle scheduling 알고리즘을 기반으로 하여 복호 속도를 보다 고속화 할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 기존의 체크 노드 연산은 하나의 메모리에서 값을 가져오기 때문에 체크 노드 연산과정에서 많은 지연이 발생 하는데 이를 row weight의 개수인 dc개의 병렬구조로 설계함으로써 체크 노드 연산과정의 지연을 줄일 수 있고 따라서 고속 복호가 가능하다. 이를 DVB-S2에 제시되고 있는 다양한 부호화율에서 dc개의 분리 할 수 있는 최대의 메모리를 제시하고 전송률을 제시하였다. In this paper, we proposed high speed LDPC decoding algorithm based on DVB-S2 standard. For implementing the high speed LDPC decoder, HSS algorithm which reduce the iteration numbers without performance degradation is applied. In HSS algorithm, check node update units are update at the same time of bit node update. HSS can be accelerated to the decoding speed because it does not need to separate calculation of the bit nodes, However, check node calculation blocks need many clocks because of just one memory is used. Therefore, this paper proposed dc-split memory structure in order to reduced the delay and high speed decoder is possible. Finally, this paper presented maximum split memory and throughput for various coding rates in DVB-S2 standard.
수중통신에서 Zero Forcing기법을 이용한 최적의 시공간 부호화 알고리즘
권해찬(Hae-Chan Kwon),박태두(Tae-Doo Park),천승용(Seung-Yong Chun),이상국(Sang-Kook Lee),정지원(Ji-Won Jung) 한국항해항만학회 2014 한국항해항만학회지 Vol.38 No.4
수중통신에서는 다중경로로 인해 심벌간의 상호간섭이 발생하여 시스템의 성능을 저하시킨다. 최근 수중 통신시스템에서는 이러한 열악한 채널환경을 극복하고 전송률을 향상시키기 위하여 등화기 및 채널 부호화와 시공간 부호화 방식의 효율적인 연접 구조가 수중통신에서 MIMO시스템으로 응용되어 연구되고 있다. 수중 MIMO 환경에서 시공간 부호화 방식 중에서는 시공간 블록 부호화 방식과 시공간 격자 부호화 방식이 있으며, 시공간 격자 부호화 방식이 등화기 및 채널 부호화 방식에 최적이다. 따라서 본 논문에서는 다중경로 채널 환경에서 효율적인 전송을 위해 터보 Pi 부호화기를 외부부호로 사용하고, MIMO시스템에서 전송 다이버시티와 부호화이득을 동시에 가지는 시공간 격자부호를 내부부호로 구성한다. 그리고 심볼간 상호 간섭 제거를 위해 Zero Forcing 등화기법을 사용하여 수중채널에서의 시뮬레이션을 통해 성능을 확인하였다. In the underwater communication, the performance of system is reduced because of the inter-symbol interference occur by the multi-path. In the recent years, to deal with poor channel environment and improve the throughput, the efficient concatenated structure of equalization, channel codes and Space Time Codes has been studied as MIMO system in the underwater communication. Space Time Codes include Space Time Block Codes and Space Time Trellis Codes in underwater communication. Space Time Trellis Codes are optimum for equalization and channel codes among the Space Time Codes to apply in the MIMO environment. Therefore, in this paper, turbo pi codes are used for the outer code to efficiently transmit in the multi-path channel environment. The inner codes consist of Space Time Trellis Codes with transmission diversity and coding gain in the MIMO system. And Zero Forcing method is used to remove inter-symbol interference. Finally, the performance of this model is simulated in the underwater channel.
권해찬(Hae-Chan Kwon),정지원(Ji-Won Jung) 한국항해항만학회 2014 한국항해항만학회지 Vol.38 No.3
본 논문에서는 위성을 이용한 선박등의 이동중인 물체에 대해 광대역 서비스를 제공하기 위해 고전송율 전송 기법에 대해 연구하였다. 현재 위성 방송의 표준안은 DVB-S3에 근거를 두고 있으며, 항해 통신 등의 무선 장치를 이용하여 위성을 이용한 통신 서비스를 하기 위해서는 DVB-S3의 표준안에 근거를 두고 있다. 따라서 본 논문에서는 DVB-S3에서 제시되고 있는 반복 부호 알고리즘인 LDPC부호에 대해 8-PSK 변조 방식을 적용하고 전송률을 증가시키기 위해 FTN기법을 적용한 뒤, FTN으로 인해 열화된 성능을 반복 복호 기법을 통하여 성능을 향상시키는 방법에 대해 제시한다. 반복 복호 기법은 복호기의 출력값을 경판정하여 수신신호에 대한 새로운 LLR값을 다시 계산한뒤 반복복호를 함으로써 성능을 향상시키는 방식이다. 본 논문에서는 FTN기법과 8-PSK, 1+7PSK 변조방식이 적용된 DVB-S2 시스템에 BICM-ID기법을 적용하여 가우시안 채널에서 성능 향상을 확인 하였다. In this paper, high throughput method is studied to provide floating objects with broadband service as ship by using satellite. In recent, satellite broadcastings standard is based on DVB-S3 for communication service using wireless device on navigation communication by satellite. LDPC codes are iterative coding algorithm proposed in DVB-S3. In this paper, FTN technique is applied to LDPC codes with 8-PSK modulation and then present the method to alleviate performance degradation due to FTN through BICM-ID. BICM-ID is the method to improve performance by calculating a new LLR from hard-decision value of decoder output. DVB-S2 system with 8-PSK modulation and FTN technique based on iterative decoding had a better performance than DVB-S2 with 8-PSK modulation and FTN technique over Gaussian channels.
비균일 양자화 방식 기반 HSS 방식의 LDPC 복호기 성능
김태훈,권해찬,정지원,Kim, Tae-Hun,Kwon, Hae-Chan,Jung, Ji-Won 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.9
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. In this paper, we presented non-uniform quantization method for LDPC decoder specified in DVB-S2 standard. There are some problems in order to implement LDPC decoder in aspect to algorithm and implementation. In algorithm aspect, because of large number of iterations, LDPC decoding in general give rise to a large number of computation operations, mass power consumption, and decoding delay. Therefore, this paper studies Horizontal Shuffle Scheduling (HSS) algorithm which reduced iteration number without performance loss. In aspect of implementation, there are some solutions to improve the decoding speed, however this paper focused on non-uniform quantization which reduce the quantization bits of LDPC decoder. In simulation results, Decoding throughput of HSS LDPC decoder based on non-uniform quantization is 816Mbps and it improved 12% compared to conventional one.