KR101839749B1 - Method and apparatus for cooperation iterative decoding - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a cooperation iterative decoding method between a signal reception unit which comprises a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes, and an LDPC decoding unit which comprises a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes, and a device thereof. The cooperation iterative decoding method comprises: a first decoding step of generating, by a signal reception unit, a first decoding symbol likelihood message as the signal reception unit repeatedly exchanges and updates a symbol likelihood message, generated based on a received signal comprising a plurality of symbols, predetermined first decoding times, between the observation nodes and middle nodes; a first conversion step of converting, by a conversion unit, the first decoding symbol likelihood message into a first decoding log-likelihood ratio (LLR) message and transmitting the first decoding LLR message to the LDPC decoding unit; and a second decoding step of generating, by the LDPC decoding unit, a second decoding LLR message since the LDPC decoding unit repeatedly exchanges and updates an LLR message, exchanged between the variable nodes and check nodes, predetermined second decoding times based on the first LLR message.

Description

협력 반복 복호 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COOPERATION ITERATIVE DECODING}METHOD AND APPARATUS FOR COOPERATION ITERATIVE DECODING [0002]

본 발명은 통신 시스템의 수신단이 수신한 신호를 협력하여 반복 복호하기 위한, 협력 반복 복호 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooperative iterative decoding method and apparatus for cooperatively and repeatedly decoding signals received by a receiving end of a communication system.

5세대 통신 기술 중 하나인 대용량 미모(Massive MIMO)는 대용량의 데이터를 고속으로 전송하기 위하여 수십 개 이상의 안테나를 활용하는 다중 입출력 기술로, 이동통신 등 다양한 통신 분야에서 활용되는 기술이다.Massive MIMO (Massive MIMO), which is one of the 5th generation communication technologies, is a multi-input / output technology that utilizes dozens or more antennas to transmit a large amount of data at high speed, and is utilized in various communication fields such as mobile communication.

대용량 미모는 다수의 안테나를 활용하여 송신 및 수신을 진행하기 때문에, 수신단에서도 다수의 안테나를 채택하게 되어 수신단의 신호 검출기(MIMO Detector)에서의 복잡도가 크게 증가하는 문제가 있다.Since the large capacity mimo uses a plurality of antennas to perform transmission and reception, a plurality of antennas are adopted at the receiving end, which increases the complexity of the signal detector (MIMO detector) of the receiving end.

따라서, 대용량 미모 환경에서 종래의 신호 검출 알고리즘인, 사후확률 최대화 (Maximum A Posterior, MAP) 알고리즘, 최소 평균제곱오차 (Minimum Mean Squared Error, MMSE) 알고리즘, 제로 포싱(Zero Forcing, ZF) 알고리즘 등 각종 알고리즘을 적용하는 방법이 연구되었으나, 이들 알고리즘들은 복잡도가 매우 크므로, 대용량 미모에 적용하기 부적합하다는 문제가 있다.Therefore, it is possible to use various conventional algorithms such as a maximum a posterior (MAP) algorithm, a minimum mean squared error (MMSE) algorithm, a zero forcing (ZF) algorithm, Algorithms have been studied, but these algorithms are very complex and therefore have a problem of being inapplicable to large scale mimos.

한국 등록특허공보 제10-0690873호 (2007.02.27)Korean Patent Registration No. 10-0690873 (Feb. 27, 2007)

본 발명의 목적은, 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드를 포함하는 신호 수신부와 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드를 포함하는 LDPC 복호부가 서로 협력하여 수신신호를 복호하기 위함이다.An object of the present invention is to decode a received signal in cooperation with a signal receiving unit including a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes, and an LDPC decoding unit including a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법은, 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드를 포함하는 신호 수신부와 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드를 포함하는 LDPC 복호부 상호간의 협력 반복 복호 방법일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cooperative iterative decoding method including: a signal receiving unit including a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes; an LDPC decoding unit including a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes; It can be a collaborative iterative decoding method between parts.

예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법은, 신호 수신부가, 복수 개의 심볼을 포함하는 수신 신호에 기초하여 생성된 심볼 확률 메시지를 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드 상호 간에 기설정된 제1복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 제1 복호 단계, 변환부가, 제1복호 심볼 확률 메시지를 제1 복호 LLR(Log-Likelihood Ratio) 메시지로 변환하여 상기 LDPC 복호부에 전달하는 제1 변환 단계 및 LDPC 복호부가, 제1 복호 LLR 메시지에 기초하여 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드 상호 간에 교환하는 LLR 메시지를 기설정된 제2복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제2복호 LLR 메시지를 생성하는 제2 복호 단계를 포함한다.For example, a cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention is a cooperative iterative decoding method, in which a signal receiving unit receives a symbol probability message generated based on a received signal including a plurality of symbols from among a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes 1 decryption symbol probability message by repeatedly exchanging the first decoded symbol probability message with the first decoded symbol probability message to generate a first decoded symbol probability message, and the converting unit converts the first decoded symbol probability message into a first decoded LLR (Log-Likelihood Ratio) And an LDPC decoding unit repeatedly exchanges the LLR message exchanged between the plurality of variable nodes and the plurality of check nodes based on the first decoded LLR message, 2 < / RTI > decoded LLR message.

예를 들어, 제2 복호 단계 이후에, 변환부가, 제2복호 LLR 메시지를 제2복호 심볼 확률 메시지로 변환하여 신호 수신부에 전달하는 제2 변환 단계를 더 포함하며, 제1 복호 단계는 제2복호 심볼 확률 메시지를 더 이용하여 수행된다.For example, after the second decoding step, the converting unit further includes a second converting step of converting the second decoded LLR message into a second decoded symbol probability message and transmitting the second decoded symbol to the signal receiving unit, Decoded symbol probability message.

일 실시예에 따라, 제1 복호 단계, 상기 제1 변환 단계 및 상기 제2 복호 단계로 구성되는 복호 사이클이 기설정된 제3복호 횟수만큼 순차적으로 반복될 때까지, 제2 변환 단계가 반복 수행될 수 있다.According to an embodiment, the second conversion step is repeated until the decoding cycle consisting of the first decoding step, the first converting step and the second decoding step is sequentially repeated by a predetermined third decoding number .

예를 들어, 제1 복호 단계에서, i번째 관측 노드가 l번째 미들 노드에 전달하는 관측-미들 심볼 확률 메시지는 상기 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호(

), 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 (i, l)번째 원소인(

), 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼(

), 상기 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호(

) 중 검출 대상 심볼인 l번째 심볼을 제외한 심볼인 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)에 대한 평균(

) 및 분산(

)에 기초하여 산출된다.For example, in the first decoding step, the observation-middle symbol probability message transmitted by the i-th observation node to the 1 < th > middle node is the reception signal

), A matrix in which the channel matrix between the transmitting end and the receiving end is represented by a real value

Of the (i, l) -th element of (

), A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitting end (

), The reception signal received by the i < th > observation node

The sum of the noise to be detected and the symbol to be detected, which is a symbol excluding the l < th > symbol,

) For the average

) And dispersion (

).

예컨대, 관측-미들 심볼 확률 메시지는, 아래 수학식 9에 기초하여 산출된다.For example, the observation-middle symbol probability message is calculated based on Equation (9) below.

[수학식 9]&Quot; (9) "

이때,

는 제1복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 i번째 관측 노드가 l번째 미들 노드에게 전달하는 관측-미들 심볼 확률 메시지,

는 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 i번째 행 벡터,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 분산,

은 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 (i, l)번째 원소,

는 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 평균이다.At this time,

Is the current decoding number of the first decoding,

Is an observation-middle symbol probability message transmitted from the i-th observation node to the l-th middle node in the current decoding number,

Is the received signal received by the ith observing node,

Denotes a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end as a real number

I < th > row vector of &

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 >

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

Is the sum of the symbol to be detected and the noise

),

Is a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end expressed by a real number

Of the (i, l) th element,

Is the sum of the symbol to be detected and the noise

).

일 실시예에 따라, 제1 복호 단계에서, l번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에 전달하는 미들-관측 심볼 확률 메시지는 아래 수학식 10에 기초하여 산출된다.According to one embodiment, in the first decoding step, the middle-observation symbol probability message transmitted by the l < th > middle node to the i < th > observation node is calculated based on Equation (10) below.

[수학식 10]&Quot; (10) "

이때,

는 제1복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 l번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에 전달하는 미들-관측 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 i번째 행 벡터,

는 수신 신호 벡터,

는 i 번째 관측 노드가 수신한 수신 신호를 제외한 나머지 수신 신호 벡터, 2n_R은 관측 노드의 전체 개수,

은 i번째 관측 노드가 수신한 신호,

는 현재 복호 횟수에서 관측-미들 심볼 확률 메시지,

는 제2복호 심볼 확률 메시지를 의미한다.At this time,

Is the current decoding number of the first decoding,

Is a middle-observation symbol probability message transmitted from the l-th middle node to the i-th observation node in the current decoding number,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 >

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

Denotes a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end as a real number

I < th > row vector of &

A received signal vector,

Is the remaining received signal vector except for the received signal received by the i-th observation node, 2n _R is the total number of observation nodes,

Is the signal received by the ith observing node,

Is an observation-middle symbol probability message at the current decoding times,

Denotes a second decoded symbol probability message.

예컨대, 제1 변환 단계는, 복수의 관측 노드 각각에 대한 제1복호 심볼 확률 메시지를 모두 곱한 뒤, 정규화하여 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 단계 및 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지에 기초하여 제1복호 LLR 메시지를 생성하는 단계를 포함한다.For example, the first transforming step may include multiplying all of the first decoded symbol probability messages for each of the plurality of observation nodes, and then normalizing the normalized first decoded symbol probability message to generate a normalized first decoded symbol probability message, And generating a first decoded LLR message.

일 실시예에 따르면, 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지는, 아래 수학식 12에 기초하여 생성된다.According to one embodiment, the normalized first decoded symbol probability message is generated based on Equation (12) below.

[수학식 12]&Quot; (12) "

여기서,

는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬,

는 수신 신호 벡터, Z는 정규화 상수, 2n_R은 관측 노드의 전체 개수,

는 제1복호 심볼 확률 메시지,

는 변조 차수,

를 의미한다.here,

Normalized first decoded symbol probability message,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 >

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

A matrix in which a channel matrix between a transmitting end and a receiving end is expressed by a real number,

Is the received signal vector, Z is the normalization constant, 2n _R is the total number of observation nodes,

A first decoded symbol probability message,

Is the modulation order,

.

예를 들어, 제1복호 LLR 메시지는 아래 수학식 13에 기초하여 생성된다.For example, a first decoded LLR message is generated based on Equation (13) below.

[수학식 13]&Quot; (13) "

여기서,

는 제1복호 LLR 메시지,

는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬,

는 수신 신호 벡터,

는 심볼

를 구성하기 위한 t번째 비트가 0인 심볼의 집합,

는 심볼

를 구성하기 위한 t번째 비트가 1인 심볼의 집합을 의미한다.here,

A first decoded LLR message,

Normalized first decoded symbol probability message,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 >

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

A matrix in which a channel matrix between a transmitting end and a receiving end is expressed by a real number,

A received signal vector,

Symbol

Th bit is 0,

Symbol

And the t-th bit is 1 in order to construct the symbol.

일 실시예에 따라, 제2 복호 단계에서, n번째 변수 노드가 q번째 체크 노드에 전달하는 변수-체크 LLR 메시지는 아래 수학식 14에 기초하여 산출된다.According to one embodiment, in the second decoding step, the variable-check LLR message that the n-th variable node delivers to the q-th check node is calculated based on Equation (14) below.

[수학식 14]&Quot; (14) "

여기서,

는 제2복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 n번째 변수 노드가 q번째 체크 노드에게 전달하는 변수-체크 LLR 메시지,

는 제1복호 LLR 메시지,

는 n번째 변수 노드에 연결된 체크 노드 중 q번째 체크 노드를 제외한 나머지 체크 노드의 집합,

는

번째 복호 횟수에서 q번째 체크 노드를 제외한 다른 체크 노드가 n번째 변수 노드에 전달한 체크-변수 LLR 메시지를 의미한다.here,

Is the current decoding number of the second decoding,

Check LLR message transmitted from the n-th variable node to the q-th check node in the current decoding number,

A first decoded LLR message,

Is a set of check nodes other than the q-th check node among the check nodes connected to the n-th variable node,

The

Variable LLR message transmitted from the check node other than the q-th check node to the n-th variable node.

예를 들어, 제2 복호 단계에서, q번째 체크 노드가 n번째 변수 노드에 전달하는 체크-변수 LLR 메시지는 아래 수학식 15에 기초하여 산출된다.For example, in the second decoding step, the check-variable LLR message that the q-th check node delivers to the n-th variable node is calculated based on the following equation (15).

[수학식 15]&Quot; (15) "

여기서,

는 제2복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 q번째 체크 노드가 n번째 변수 노드에게 전달하는 체크-변수 LLR 메시지,

는 q번째 체크 노드에 연결된 변수 노드 중 n번째 변수 노드를 제외한 나머지 변수 노드의 집합,

는 현재 복호 횟수에서 n번째 변수 노드를 제외한 다른 변수 노드가 q번째 체크 노드에 전달한 변수-체크 LLR 메시지,

는

를 의미한다.here,

Is the current decoding number of the second decoding,

Variable LLR message transmitted from the q-th check node to the n-th variable node in the current decoding number,

Is a set of variable nodes other than the n-th variable node among the variable nodes connected to the q-th check node,

Checked LLR message transmitted from the variable node other than the n-th variable node to the q-th check node in the current decoding number,

The

.

예를 들어, 마지막으로 수행된 제2 복호 단계 이후에, 출력 비트 생성부가, 제1복호 LLR 메시지 및 제2복호 LLR 메시지에 기초하여 출력 비트를 생성하는 단계를 더 포함한다.For example, after the last performed second decoding step, the output bit generating step further comprises generating an output bit based on the first decoded LLR message and the second decoded LLR message.

일 실시예에 따르면, 출력 비트는 아래 수학식 17에 기초하여 산출된다.According to one embodiment, the output bits are computed based on Equation 17 below.

[수학식 17]&Quot; (17) "

는 출력 비트,

는 제1복호 LLR 메시지,

은 제2복호 LLR 메시지,

는 n번째 변수 노드에 연결된 체크 노드의 집합을 의미한다.

Is an output bit,

A first decoded LLR message,

A second decoded LLR message,

Is the set of check nodes connected to the nth variable node.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치는, 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드를 포함하는 신호 수신부와 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드를 포함하는 LDPC 복호부 상호간의 협력 반복 복호 장치일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cooperative iterative decoding apparatus including a signal receiving unit including a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes, an LDPC decoding unit including a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes, It may be a cooperative iterative decoding apparatus.

예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치는, 복수 개의 심볼을 포함하는 수신 신호에 기초하여 생성된 심볼 확률 메시지를 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드 상호 간에 기설정된 제1복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 신호 수신부, 제1복호 심볼 확률 메시지를 제1 복호 LLR(Log-Likelihood Ratio) 메시지로 변환하여 LDPC 복호부에 전달하는 변환부 및 제1 복호 LLR 메시지에 기초하여 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드 상호 간에 교환하는 LLR 메시지를 기설정된 제2복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제2복호 LLR 메시지를 생성하는 LDPC 복호부를 포함한다.For example, the cooperative iterative decoding apparatus according to an embodiment of the present invention may be configured so that a symbol probability message generated based on a received signal including a plurality of symbols is transmitted to a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes by a predetermined first decoding number A conversion unit for converting the first decoded symbol probability message into a first decoded LLR (Log-Likelihood Ratio) message and delivering the first decoded symbol probability message to an LDPC decoding unit, And an LDPC decoding unit for generating a second decoded LLR message by repeatedly exchanging the LLR message exchanged between the plurality of variable nodes and the plurality of check nodes based on the LLR message by a predetermined second decoding number.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명에 따르면, 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드를 포함하는 신호 수신부와 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드를 포함하는 LDPC 복호부가 서로 협력하여 수신신호를 복호하여, 복잡도를 높이지 않고도 복호 성능을 높이는 효과가 있다.According to the present invention, a signal receiving unit including a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes, an LDPC decoding unit including a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes cooperate with each other to decode a received signal, It has the effect of increasing the performance.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치가 적용되는 통신 시스템의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치가 적용되는 통신 시스템의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법에서 제1 변환 단계의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치에서 각각의 노드들 간 메시지의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치의 성능을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining an embodiment of a communication system to which a cooperative iterative decoding method and apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a diagram for explaining an embodiment of a communication system to which a cooperative iterative decoding method and apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a block diagram illustrating a cooperative iterative decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining an embodiment of a first conversion step in a cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining the flow of messages between respective nodes in the cooperative iterative decoding method and apparatus according to the embodiment of the present invention.
7 is a diagram for explaining the performance of the cooperative iterative decoding method and apparatus according to the embodiment of the present invention.
8 is a diagram for explaining the performance of the cooperative iterative decoding method and apparatus according to the embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining the performance of the cooperative iterative decoding method and apparatus according to the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. . In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법 및 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.Hereinafter, a cooperative iterative decoding method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치가 적용될 수 있는 통신 시스템의 실시예들에 대해 설명한다.First, referring to Figs. 1 and 2, embodiments of a communication system to which a cooperative iterative decoding apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치가 적용되는 통신 시스템의 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치가 적용되는 통신 시스템의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining an embodiment of a communication system to which a cooperative iterative decoding method and apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 2 is a diagram for explaining an embodiment of a communication system to which a cooperative iterative decoding method and apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(Joint detection and decoding)는 붉은색 점선으로 표시된 대용량 미모(Massive MIMO)기반의 통신 시스템에서의 수신단에 포함될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, Joint detection and decoding according to an embodiment of the present invention can be included in a receiving terminal in a massive MIMO-based communication system indicated by a red dotted line have.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(Joint detection and decoding)는 송신단 및 수신단이 모두 대용량 미모에 기반한 통신 시스템인 백홀(Backhaul)망에서 수신단에 적용될 수 있다.For example, as shown in FIG. 1, a joint decoding and decoding method according to an embodiment of the present invention can be applied to a receiving end in a backhaul network in which both a transmitting end and a receiving end are communication systems based on a large- have.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(Joint detection and decoding)는 업링크(Uplink) 상황에서 다수의 사용자가 동시에 기지국에 접속하는 경우에 기지국에서 적용될 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, Joint detection and decoding according to an embodiment of the present invention is a method in which when a plurality of users concurrently access a base station in an uplink state, Can be applied.

도 1을 예로 들어, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(Joint detection and decoding)가 n_T개의 송신 안테나를 가지는 송신단과 n_R개의 수신 안테나를 가지는 수신단을 이용한 대용량 미모 시스템의 수신단에서 동작하는 경우를 설명한다.For example, in FIG. 1, Joint detection and decoding according to an embodiment of the present invention is performed in a receiving terminal of a large capacity fine system using a transmitting terminal having n _T transmitting antennas and a receiving terminal having n _R receiving antennas Will be described.

이 경우, 송신단에서 K개의 비트를 LDPC 부호화기를 통해 부호화하여 N개의 비트를 생성한 경우, 부호율은 K/N으로 정의될 수 있으며, 송신단에서 LDPC 부호화기로 부호화된 비트 수열인

는 심볼로 맵핑된 뒤, n_T개의 심볼은 각각 n_T개의 송신 안테나를 통하여 공간 다중화(Spatial Multiplexing)된다.In this case, when the transmitting terminal encodes K bits through the LDPC encoder to generate N bits, the coding rate can be defined as K / N, and the transmitting sequence can be defined as an LDPC code-

Are mapped to symbols, and then n _T symbols are each subjected to spatial multiplexing through n _T transmit antennas.

여기서, 공간 다중화는 서로 다른 데이터를 공간적으로 떨어져있는 복수 개의 안테나로 송수신하는 방식을 의미할 수 있다.Here, the spatial multiplexing may mean a method of transmitting and receiving different data to and from a plurality of antennas spatially separated from each other.

즉, 상술한 예시의 경우 송신단은 K개의 비트를 LDPC 부호화하여 N개의 비트를 생성한 뒤, N개의 비트를 심볼로 맵핑하여 맵핑된 심볼 개수에 대응되는 개수의 복수의 안테나를 통해 신호를 송신할 수 있다.That is, in the above-described example, the transmitting end performs LDPC coding on K bits to generate N bits, maps N bits to symbols, and transmits a signal through a plurality of antennas corresponding to the number of mapped symbols .

여기서, 송신단이 LDPC 부호화된 N개의 비트를 모두 전송하기 위해 필요한 전송 횟수는 아래 수학식 1로 나타날 수 있다.Here, the number of transmissions required to transmit all the N bits of the LDPC-encoded N bits of the transmitting end may be expressed by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

여기서, Nch는 N개의 비트를 모두 전송하기 위한 전송 횟수, N은 비트의 개수, nT는 송신단에서 송신하는 심볼의 개수,

는 변조 차수를 의미한다.Here, Nch is the number of transmissions for transmitting all N bits, N is the number of bits, nT is the number of symbols transmitted from the transmitter,

Is the modulation order.

다시 말해, 송신단에서 송신하는 신호는 n_T개의 심볼을 포함하게 되며, 그 결과 수신단에서 수신하는 신호 또한 n_T개의 심볼을 포함하게 된다.In other words, the signal transmitted from the transmitting end includes n _T symbols, so that the signal received by the receiving end also includes n _T symbols.

여기서, 송신단의 1번째 안테나는 1번째 심볼을 송신하고, 2번째 안테나는 2번째 심볼을 송신하며, n_T번째 안테나는 n_T번째 심볼을 송신하도록 구성되나, 수신단의 n_R개의 안테나는 각각 1, 2, … n_T번째의 심볼들이 서로 섞인 상태에서 신호를 수신하게 된다.Here, the first antenna of the transmitting end transmits the first symbol, the second antenna 2 transmits a second symbol, n _T-th antenna is n _T, but configured to transmit the second symbol and n _R antennas at the receiver are each 1, , 2, … n _T th symbols are mixed with each other to receive a signal.

다시 말해, 수신단에 포함된 각각의 안테나들이 수신한 각각의 수신 신호들은 복수 개의 심볼들을 포함하게 된다.In other words, each received signal received by each antenna included in the receiving end includes a plurality of symbols.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(Joint detection and decoding)는 도 1 및 도 2에 도시된 대용량 미모 시스템의 수신단 뿐만 아니라, 대용량 미모 시스템이 적용된 각종 통신 시스템의 수신단에 적용될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(Joint detection and decoding)의 적용예는 도 1 및 도 2에 도시된 통신 시스템에 한정되지 않는다.Joint detection and decoding according to an embodiment of the present invention can be applied not only to the receiving end of the large capacity mimic system shown in FIGS. 1 and 2 but also to the receiving end of various communication systems to which the large capacity mimic system is applied , An application example of joint detection and decoding according to an embodiment of the present invention is not limited to the communication system shown in Figs.

이제 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 장치를 설명한다.Referring now to FIG. 3, a cooperative iterative decoding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 장치를 설명하기 위한 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a cooperative iterative decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 장치(300)는 신호 수신부(310), 변환부(320), LDPC 복호부(330) 및 출력 비트 생성부(340)를 포함한다.3, the cooperative iterative decoding apparatus 300 includes a signal receiving unit 310, a transform unit 320, an LDPC decoding unit 330, and an output bit generating unit 340 .

예컨대, 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 장치(300)는 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드를 포함하는 신호 수신부(310)와 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드를 포함하는 LDPC 복호부(330) 상호간의 협력 반복 복호를 수행하는 장치를 의미할 수 있다.For example, according to an embodiment of the present invention, the cooperative iterative decoding apparatus 300 includes a signal receiving unit 310 including a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes, an LDPC decoding unit 310 including a plurality of variable nodes, (330) to perform a cooperative iterative decoding.

신호 수신부(310)는 복수 개의 심볼을 포함하는 수신 신호에 기초하여 생성된 심볼 확률 메시지를 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드 상호 간에 기설정된 제1복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성한다.The signal receiving unit 310 repeatedly exchanges the symbol probability message generated based on the received signal including the plurality of symbols by a predetermined first decoding number between the plurality of observation nodes and the plurality of middle nodes, Generates a probability message.

즉, 신호 수신부(310)는 송신단에서 전송된 신호를 수신함과 동시에 수신된 신호에 포함된 심볼들에 대한 심볼 확률 메시지를 생성하여 제1복호를 수행하는 구성을 의미할 수 있다.That is, the signal receiving unit 310 may receive a signal transmitted from a transmitter and generate a symbol probability message for symbols included in the received signal, thereby performing a first decoding.

변환부(320)는 제1복호 심볼 확률 메시지를 제1 복호 LLR(Log-Likelihood Ratio) 메시지로 변환하여 LDPC 복호부(330)에 전달한다.The transforming unit 320 transforms the first decoded symbol probability message into a first decoded LLR (Log-Likelihood Ratio) message and transmits the message to the LDPC decoding unit 330.

LDPC 복호부(330)는 제1 복호 LLR 메시지에 기초하여 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드 상호 간에 교환하는 LLR 메시지를 기설정된 제2복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제2복호 LLR 메시지를 생성한다.The LDPC decoding unit 330 repeatedly exchanges LLR messages exchanged between a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes based on a first decoded LLR message for a predetermined second decryption number to generate a second decoded LLR message do.

한편, 변환부(320)는 LDPC 복호부(330)에 의해 제2복호 LLR 메시지가 생성된 이후에, 제2복호 LLR 메시지를 제2복호 심볼 확률 메시지로 변환하여 신호 수신부(310)에 전달하고, 신호 수신부(310)는 전달받은 제2복호 심볼 확률 메시지를 더 이용하여 수행 상술한 제1복호를 반복할 수 있다.After the second decoded LLR message is generated by the LDPC decoding unit 330, the converting unit 320 converts the second decoded LLR message into a second decoded symbol probability message and transmits the second decoded symbol to the signal receiving unit 310 , The signal receiving unit 310 may repeat the first decoding described above by further using the received second decoding symbol probability message.

출력 비트 생성부(340)는 제1복호 LLR 메시지 및 제2복호 LLR 메시지에 기초하여 출력 비트를 생성한다.The output bit generator 340 generates an output bit based on the first decoded LLR message and the second decoded LLR message.

다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(300)는 신호 수신부(310) 내부에서 제1복호 횟수만큼 제1복호가 수행된 뒤, LDPC 복호부(330) 내부에서 제2복호 횟수만큼 제2복호가 수행되고, 제2복호의 수행결과를 다시 신호 수신부(310)에게 피드백하는 과정을 제3복호 횟수 보다 1회 적은 횟수만큼 수행한 뒤, 최종적으로 신호 수신부(310)에 의한 제1복호와 LDPC 복호부(330)에 의한 제2복호가 한 번씩 더 수행되도록 하여, LDPC 복호부(330)에 포함된 복수의 변수 노드에서의 제1복호 LLR 메시지 및 제2복호 LLR 메시지를 통해 출력 비트를 생성하는 복호 장치를 의미할 수 있다.In other words, the cooperative iterative decoding apparatus 300 according to the embodiment of the present invention performs the first decoding for the first decoding times in the signal receiving unit 310, and then the second decoding number The second decoding is performed and the result of performing the second decoding is fed back to the signal receiving unit 310 a number of times smaller than the third decoding times by one time, 1 decoding and the second decoding by the LDPC decoding unit 330 are performed one more time, so that the first decoded LLR message and the second decoded LLR message at a plurality of variable nodes included in the LDPC decoding unit 330 And may be a decoding device for generating an output bit.

본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 장치(300)에 대한 보다 구체적인 설명은 이하 도 4 내지 도 6을 참조하여 후술하도록 하며, 중복되는 설명은 생략한다.A more detailed description of the cooperative iterative decoding apparatus 300 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 4 to 6, and redundant description will be omitted.

이제, 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법을 설명한다.Now, referring to FIG. 4, a cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법은 신호 수신부에 포함된 관측 노드 및 미들 노드 상호간에 심볼 확률 메시지를 제1 복호 횟수만큼 반복 교환하여 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 단계(S410), 제1복호 심볼 확률 메시지를 제1복호 LLR 메시지로 변환하는 단계(S430) 및 LDPC 복호부에 포함된 변수 노드 및 체크 노드 상호간에 LLR 메시지를 제2복호 횟수만큼 반복 교환하여 제2복호 LLR 메시지를 생성하는 단계(S450)를 포함한다.4, the cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention repeatedly exchanges a symbol probability message between an observation node and a middle node included in a signal receiving unit by a first decoding number to generate a first decoding symbol probability message (S410); converting the first decoded symbol probability message into a first decoded LLR message (S430); and repeating the LLR message between the variable nodes and the check nodes included in the LDPC decoding unit by a second decoding number And generating a second decoded LLR message by exchanging (S450).

예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법은 복호 사이클이 제3 복호 횟수만큼 반복되었는지 판단하는 단계(S470), 제2복호 LLR 메시지를 제2복호 심볼 확률 메시지로 변환하는 단계(S491) 및 제1복호 LLR 메시지 및 제2복호 LLR 메시지에 기초하여 출력 비트를 생성하는 단계(S493)를 더 포함할 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, a cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention includes a step of determining whether a decoding cycle is repeated by a third decoding number (S470), a second decoding LLR message as a second decoding symbol probability (S491) converting the message into a message and generating an output bit (S493) based on the first decoded LLR message and the second decoded LLR message.

예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법은, 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드를 포함하는 신호 수신부(310)와 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드를 포함하는 LDPC 복호부(330) 상호 간의 협력을 통해 수신 신호를 복호하는 협력 반복 복호 방법을 의미할 수 있다.For example, the cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention includes a signal receiving unit 310 including a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes, an LDPC decoding unit 330 including a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes ) May be a cooperative iterative decoding method for decoding a received signal through mutual cooperation.

S410 단계는, 신호 수신부(310)가, 복수 개의 심볼을 포함하는 수신 신호에 기초하여 생성된 심볼 확률 메시지를 복수의 관측 노드 및 상기 복수의 미들 노드 상호 간에 기설정된 제1복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 제1복호 단계를 의미할 수 있다.In step S410, the signal receiving unit 310 repeatedly exchanges the symbol probability messages generated based on the received signals including the plurality of symbols by a predetermined number of first decodings between the plurality of observation nodes and the plurality of middle nodes And generating a first decoded symbol probability message by updating the first decoded symbol probability message.

예컨대, 심볼 확률은 신호 수신부(310)가 수신한 수신 신호에 포함된 복수 개의 심볼 중 특정 심볼이 송신단에서 전송한 실제 심볼일 확률을 나타내는 확률값을 의미할 수 있다.For example, the symbol probability may refer to a probability value indicating a probability that a particular symbol among a plurality of symbols included in a received signal received by the signal receiving unit 310 is an actual symbol transmitted from the transmitting terminal.

예를 들어, 메시지는 신호 수신부(310) 내부의 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드 상호간에 전송하는 데이터 및 LDPC 복호부(330) 내부의 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드 상호간에 전송하는 데이터를 의미할 수 있다.For example, the message includes data to be transmitted between a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes in the signal receiving unit 310, data to be transmitted between a plurality of variable nodes in the LDPC decoding unit 330 and a plurality of check nodes . ≪ / RTI >

예컨대, 심볼 확률 메시지는 신호 수신부(310) 내부의 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드 상호간에 전송하는 심볼 확률을 의미할 수 있다.For example, the symbol probability message may mean a symbol probability transmitted between a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes in the signal receiving unit 310.

예를 들어, 심볼 확률 메시지는 제2복호 LLR 메시지를 변환부(320)가 변환한 제2복호 심볼 확률 메시지를 포함할 수 있다.For example, the symbol probability message may include a second decoded symbol probability message transformed by the transform unit 320 into a second decoded LLR message.

예를 들어, 심볼 확률 메시지는 복수의 관측 노드 중 특정 관측 노드가 복수의 미들 노드 중 특정 미들 노드에게 전달하는 메시지인 관측-미들 심볼 확률 메시지와 복수의 미들 노드 중 특정 미들 노드가 복수의 관측 노드 중 특정 관측 노드에게 전달하는 메시지인 미들-관측 심볼 확률 메시지를 포함할 수 있다.For example, the symbol probability message may include an observation-middle symbol probability message, which is a message that a particular observation node among a plurality of observation nodes delivers to a specific middle node among a plurality of middle nodes, and a specific middle node among a plurality of middle nodes, And a middle-observation symbol probability message, which is a message to be transmitted to a specific observation node among the plurality of observation nodes.

예컨대, 관측-미들 심볼 확률 메시지는 특정 관측 노드에서 수신한 수신 신호에 포함된 특정 심볼이 특정 변조 방식에 대한 컨스텔레이션 포인트(Constellation Point) 각각에 매핑될 확률을 의미할 수 있다.For example, the observation-middle symbol probability message may mean a probability that a specific symbol included in a received signal received at a specific observation node is mapped to each constellation point for a specific modulation scheme.

예를 들어, 미들-관측 심볼 확률 메시지는 관측-미들 심볼 확률 메시지에 기초하여 생성된 사후 확률(Posterior Probability)을 의미할 수 있다.For example, a middle-observed symbol probability message may mean a posterior probability generated based on an observed-middle symbol probability message.

예컨대, S410 단계에서, 신호 수신부(310)의 복수 개의 관측 노드가 복수 개의 심볼을 포함하는 신호를 수신하면, 복수 개의 관측 노드 각각은 관측-미들 심볼 확률 메시지를 생성하여 복수 개의 미들 노드에게 전달한다.For example, in step S410, when a plurality of observation nodes of the signal receiving unit 310 receives a signal including a plurality of symbols, each of the plurality of observation nodes generates an observation-middle symbol probability message and transmits the message to a plurality of middle nodes .

그 뒤, 복수 개의 미들 노드 각각은 수신한 관측-미들 심볼 확률 메시지에 기초하여 미들-관측 심볼 확률 메시지를 생성하여 다시 복수 개의 관측 노드 각각에게 전달한다.Then, each of the plurality of middle nodes generates a middle-observation symbol probability message based on the received observation-middle symbol probability message, and delivers the middle-observation symbol probability message to each of the plurality of observation nodes.

상술한 과정이, 기설정된 제1복호 횟수만큼 반복되어 S410 단계가 완료되었을 때, 복수 개의 미들 노드 각각이 최종적으로 수신한 관측-미들 심볼 확률 메시지는 S410 단계의 수행 결과 생성된 제1복호 심볼 확률 메시지로 정의될 수 있다.When the above-described process is repeated for the first predetermined number of times of decoding and step S410 is completed, the observation-middle symbol probability message finally received by each of the plurality of middle nodes is calculated by multiplying the first decoding symbol probability Message. ≪ / RTI >

S430 단계는, 변환부(320)가, 제1복호 심볼 확률 메시지를 제1 복호 LLR(Log-Likelihood Ratio) 메시지로 변환하여 LDPC 복호부(330)에 전달하는 제1 변환 단계이다.In operation S430, the transforming unit 320 transforms the first decoded symbol probability message into a first decoded LLR (Log-Likelihood Ratio) message and transmits the message to the LDPC decoding unit 330. [

예컨대, S430 단계에서, 변환부(320)가 제1복호 심볼 확률 메시지를 제1 복호 LLR(Log-Likelihood Ratio) 메시지로 변환하는 것은, 신호 수신부(310)는 심볼 확률에 기초하여 복호를 수행하는데 비해서, LDPC 복호부(330)는 LLR(Log-Likelihood Ratio)에 기초하여 복호를 수행하기 때문이다.For example, in step S430, the converting unit 320 converts the first decoded symbol probability message into a first decoded LLR (Log-Likelihood Ratio) message, the signal receiving unit 310 performs decoding based on the symbol probability This is because the LDPC decoding unit 330 performs decoding based on the LLR (Log-Likelihood Ratio).

일 실시예에 따라, 신호 수신부(310) 및 LDPC 복호부(330)가 모두 LLR에 기초하여 복호를 수행하는 경우에는 변환부(320)는 S410 단계에 앞서 미리 심볼 확률을 LLR로 변환하여, S410 단계가 LLR에 기초하여 수행되도록 할 수도 있다.According to one embodiment, when both the signal receiving unit 310 and the LDPC decoding unit 330 perform decoding based on the LLR, the converting unit 320 converts the symbol probability to the LLR in advance prior to step S410, Step may be performed based on the LLR.

S450 단계는 LDPC 복호부(330)가, 제1 복호 LLR 메시지에 기초하여 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드 상호 간에 교환하는 LLR 메시지를 기설정된 제2복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제2복호 LLR 메시지를 생성하는 제2 복호 단계를 의미할 수 있다.In step S450, the LDPC decoding unit 330 repeatedly exchanges the LLR message exchanged between the plurality of variable nodes and the plurality of check nodes based on the first decoded LLR message for a predetermined second decoding number, And a second decoding step of generating an LLR message.

예컨대, S450 단계에서 LDPC 복호부(330)의 복수 개의 변수 노드가 제1 복호 LLR(Log-Likelihood Ratio) 메시지를 수신하면, 복수 개의 변수 노드 각각은 변수 노드에서 체크 노드로 전달하는 메시지인 변수-체크 LLR 메시지를 생성하여 복수 개의 체크 노드에게 전달한다.For example, when a plurality of variable nodes of the LDPC decoding unit 330 receives the first decoded LLR (Log-Likelihood Ratio) message in step S450, each of the plurality of variable nodes transmits a variable- Generates a check LLR message and transmits it to a plurality of check nodes.

그 뒤, 복수 개의 체크 노드 각각은 수신한 변수-체크 LLR 메시지에 기초하여 체크 노드에서 변수 노드로 전달하는 메시지인 체크-변수 LLR 메시지를 생성하여 복수 개의 변수 노드에게 전달한다.Thereafter, each of the plurality of check nodes generates a check-variable LLR message, which is a message to be transmitted from the check node to the variable node, based on the received variable-check LLR message, and delivers the check-variable LLR message to the plurality of variable nodes.

상술한 과정이, 기설정된 제2복호 횟수만큼 반복되어 S450 단계가 완료되었을 때, 복수 개의 변수 노드 각각이 최종적으로 수신한 체크-변수 LLR 메시지는 S450 단계의 수행결과 생성된 제2복호 LLR 메시지로 정의될 수 있다.When the above-described process is repeated for the predetermined number of second decryption times and step S450 is completed, the check-variable LLR message finally received by each of the plurality of variable nodes is transmitted to the second decryption LLR message generated as a result of step S450 Can be defined.

예를 들어, S450 단계 이후에 S491 단계가 바로 이어질 수도 있으며, S491 단계는 변환부(320)가, 제2복호 LLR 메시지를 제2복호 심볼 확률 메시지로 변환하여 신호 수신부(310)에 전달하는 제2 변환 단계를 의미하며, S491 단계 이후에 신호 수신부(310)가 수행하는 S410 단계는 제2복호 심볼 확률 메시지를 더 이용하여 수행될 수도 있다.For example, after step S450, step S491 may be performed immediately. In step S491, the transforming unit 320 transforms the second decoded LLR message into a second decoded symbol probability message and transmits the second decoded symbol to the signal receiving unit 310 2 conversion step. In step S410 performed by the signal receiving unit 310 after step S491, the second decoding symbol probability message may be further used.

예컨대, S410 단계, S430 단계 및 S450 단계가 순차적으로 수행되는 것을 복호 사이클이라고 정의할 수 있다.For example, it is possible to define that a decoding cycle in which steps S410, S430, and S450 are sequentially performed.

예컨대, S470 단계에서, LDPC 복호부(330)는 제2복호 LLR 메시지를 생성한 뒤 상술한 복호 사이클이 기설정된 제3복호 횟수만큼 반복되었는지 여부를 판단하여, 기설정된 제3복호 횟수만큼 반복되지 않은 경우, 제2복호 LLR 메시지를 변환부(320)에 전달하고, 기설정된 제3복호 횟수만큼 반복된 경우, 제1복호 LLR 메시지 및 제2복호 LLR 메시지를 출력 비트 생성부(340)에게 전달할 수 있다.For example, in step S470, the LDPC decoding unit 330 generates a second decoded LLR message and determines whether or not the decryption cycle is repeated by a predetermined third decryption number. The decoded LLR message and the second decoded LLR message are transmitted to the transform unit 320. If the decoded LLR message is repeated a predetermined number of times, the first decoded LLR message and the second decoded LLR message are transmitted to the output bit generating unit 340 .

이 경우, 제2복호 LLR 메시지가 변환부(320)에 전달되면, S491 단계가 수행되어 상술한 복호 사이클이 1회 더 반복될 수 있으며, 제1복호 LLR 메시지 및 제2복호 LLR 메시지가 출력 비트 생성부(340)에게 전달되면 S493 단계가 수행될 수 있다.In this case, if the second decoded LLR message is transmitted to the converting unit 320, the decoding cycle may be repeated one more time by performing step S491, and if the first decoded LLR message and the second decoded LLR message are output bits If it is transmitted to the generating unit 340, step S493 may be performed.

다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법에서는, 제1 복호 단계(S410), 제1 변환 단계(S430) 및 제2 복호 단계(S450)로 구성되는 복호 사이클이 기설정된 제3복호 횟수만큼 순차적으로 반복될 때까지, 제2 변환 단계(S491)가 반복 수행될 수 있다.In other words, in the cooperative iterative decoding method according to the embodiment of the present invention, the decoding cycle constituted by the first decoding step (S410), the first converting step (S430) and the second decoding step (S450) The second conversion step (S491) may be repeatedly performed until the number of iterations is sequentially repeated.

예컨대, S493 단계는 상술한 복호 사이클이 기설정된 제3복호 횟수만큼 순차적으로 반복되어 마지막으로 수행된 S450 단계 이후에, 출력 비트 생성부(340)가, 제1복호 LLR 메시지 및 제2복호 LLR 메시지에 기초하여 출력 비트를 생성하는 단계를 의미할 수 있다.For example, in step S493, the output bit generating unit 340 generates a first decoded LLR message and a second decoded LLR message (step S449), after the decoding cycle is sequentially repeated by a third predetermined number of times, Lt; RTI ID = 0.0 > output bits. ≪ / RTI >

즉, S493 단계에서, 출력 비트 생성부(340)는 복호 사이클이 제3 복호 횟수만큼 반복된 이후에 생성된 제1복호 LLR 메시지 및 제2복호 LLR 메시지를 이용하여 출력 비트를 생성할 수 있는 것이다.That is, in step S493, the output bit generator 340 may generate an output bit using the first decoded LLR message and the second decoded LLR message generated after the decryption cycle is repeated by the third decryption number .

일 실시예에 따라, 기설정된 제1복호 횟수가 3회, 기설정된 제2복호 횟수가 4회, 기설정된 제3복호 횟수가 2회인 경우를 예로 들어, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법을 설명한다.According to an embodiment of the present invention, the case where the predetermined first decryption times are three, the predetermined second decryption times are four, and the predetermined third decryption times are two, for example, Explain the method.

이 경우, S410 단계에서 신호 수신부(310) 내부의 복수의 관측 노드 각각은 복수의 미들 노드 각각에게 제1 관측-미들 심볼 확률 메시지를 전송하고, 복수의 미들 노드 각각은 수신한 제1 관측-미들 심볼 확률 메시지에 기초하여 생성된 제1 미들-관측 심볼 확률 메시지를 복수의 관측 노드 각각에게 전송한다.In this case, in step S410, each of the plurality of observation nodes in the signal receiving unit 310 transmits a first observation-middle symbol probability message to each of the plurality of middle nodes, and each of the plurality of middle nodes transmits the received first observation- And transmits the first mid-observation symbol probability message generated based on the symbol probability message to each of the plurality of observation nodes.

그 뒤, 복수의 관측 노드 각각은 수신한 제1 미들-관측 심볼 확률 메시지에 기초하여 업데이트된 제2 관측-미들 심볼확률 메시지를 복수의 미들 노드 각각에게 전송하고, 복수의 미들 노드 각각은 업데이트된 제2 관측-미들 심볼확률 메시지에 기초하여 업데이트된 제2 미들-관측 심볼 확률 메시지를 복수의 관측 노드 각각에게 전송한다.Then, each of the plurality of observation nodes transmits an updated second observation-middle symbol probability message to each of the plurality of middle nodes based on the received first middle-observation symbol probability message, and each of the plurality of middle nodes is updated And transmits an updated second mid-observation symbol probability message to each of the plurality of observation nodes based on the second observation-middle symbol probability message.

마찬가지로, 제2 미들-관측 심볼 확률 메시지에 의해 업데이트된 제3 관측-미들 심볼 확률 메시지가 복수의 미들 노드 각각에게 전송되면 기설정된 3회의 복호 횟수가 종료되어 상술한 제3 관측-미들 심볼 확률 메시지가 제1복호 심볼 확률 메시지로 결정된다.Likewise, when the third observation-middle symbol probability message updated by the second middle-observation-symbol probability message is transmitted to each of the plurality of middle nodes, the predetermined number of times of decoding is terminated and the third observation-middle symbol probability message Is determined as the first decoded symbol probability message.

그 뒤, S450 단계에서도 상술한 과정과 마찬가지로 총 4회에 걸쳐 LDPC 복호부(330) 내부의 복수의 변수 노드 각각과 복수의 체크 노드 각각이 서로 LLR 메시지를 주고 받으며, 업데이트하여 최종적으로 제4 체크-변수 LLR 메시지가 복수의 변수 노드 각각에 전송되면 제4 체크-변수 LLR 메시지가 제2복호 LLR 메시지로 결정된다.Thereafter, in the same manner as the above-described process, in step S450, each of the plurality of variable nodes and the plurality of check nodes in the LDPC decoding unit 330 exchanges LLR messages with each other four times in total, updates them, If the variable LLR message is transmitted to each of the plurality of variable nodes, the fourth check-variable LLR message is determined as the second decoded LLR message.

그 뒤, 기설정된 제3복호 횟수가 2회이기 때문에, 제2복호 LLR 메시지는 다시 변환부(320)를 통해 신호 수신부(310)에게 입력되고, 상술한 복호 사이클이 1회 더 반복되며 업데이트되어 다시 생성된 제4 체크-변수 LLR 메시지가 새로운 제2복호 LLR 메시지로 다시 결정되게 된다.Thereafter, since the predetermined number of times of the third decoding is two, the second decoded LLR message is again inputted to the signal receiving unit 310 through the converting unit 320, and the above-described decoding cycle is repeated one more time and updated The re-generated fourth check-variable LLR message is determined again as a new second decoded LLR message.

다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 방법은 기설정된 제1복호 횟수, 제2복호 횟수 및 제3복호 횟수만큼 상술한 동작을 반복할 수 있다.In other words, the cooperative iterative decoding method according to the embodiment of the present invention can repeat the above-described operations by a predetermined number of first decodings, second decodings, and third decodings.

이제 도 5를 참조하여, S430 단계에 대해 설명한다.Referring now to FIG. 5, step S430 will be described.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법에서 제1 변환 단계의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining an embodiment of a first conversion step in a cooperative iterative decoding method according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, S430 단계는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 단계(S431) 및 제1복호 LLR 메시지를 생성하는 단계(S433)를 포함한다.As shown in FIG. 5, step S430 includes a step S431 of generating a normalized first decoded symbol probability message and a step S433 of generating a first decoded LLR message.

S431 단계에서, 변환부(320)는 복수의 관측 노드 각각에 대한 제1복호 심볼 확률 메시지를 모두 곱한 뒤, 정규화하여 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성한다.In step S431, the transforming unit 320 multiplies all of the first decoded symbol probability messages for each of the plurality of observation nodes, and then normalizes the normalized first decoded symbol probability message to generate a normalized first decoded symbol probability message.

S433 단계에서, 변환부(320)는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지에 기초하여 제1복호 LLR 메시지를 생성한다.In step S433, the transforming unit 320 generates a first decoded LLR message based on the normalized first decoded symbol probability message.

이제 도 6을 참조하여, 하기의 수학식들과 함께 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.Referring now to FIG. 6, a cooperative iterative decoding method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with the following equations.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치에서 각각의 노드들 간 메시지의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining the flow of messages between respective nodes in the cooperative iterative decoding method and apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치의 구성 중 신호 수신부(310)는 2n_R개의 관측 노드(Observation Node) 및 2n_T개의 미들 노드(Middle Node)를 포함할 수 있으며, 설명의 편의를 위하여 도 6에는 2n_T개의 미들 노드 중 l 번째 미들 노드만이 도시되었다.6, the signal receiving unit 310 of the cooperative iterative decoding apparatus according to the embodiment of the present invention includes 2n _R observation nodes and 2n _T middle nodes may be, only the l-th middle node of Figure 6 for the sake of convenience, the 2n _T of the middle node of a description is shown.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치의 구성 중 LDPC 복호부(330)는 N개의 변수 노드(Variable Node) 및 N-K개의 체크 노드(Check Node)를 포함할 수 있으며, 설명의 편의를 위하여 도 6에는 N개의 변수 노드 중 n 번째 변수 노드 만이 도시되었고 N-K개의 체크 노드 중 q 번째 체크 노드 만이 도시되었다.6, among the configurations of the cooperative iterative decoding apparatus according to the embodiment of the present invention, the LDPC decoding unit 330 may include N variable nodes and NK check nodes 6, only the n-th variable node among the N variable nodes is shown and only the q-th check node among the NK check nodes is shown.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치의 구성 중 변환부(320)는 “LLR <-> Probability”로 표시된 박스를 의미할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 6, the conversion unit 320 of the configuration of the cooperative iterative decoding apparatus according to the embodiment of the present invention may refer to a box indicated by "LLR <-> Probability".

예를 들어, 신호 수신부(310)가 수신하는 수신 신호(y(l_ch))는 아래 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.For example, the received signal y (l _ch ) received by the signal receiving unit 310 may be expressed by Equation 2 below.

다시 말해, l_ch 번째의 송신단과 수신단 사이의 관계는 나타내면 아래 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.In other words, the relationship between the transmitting terminal and the receiving terminal of the lch-th _channel can be expressed as Equation 2 below.

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

이 때,

는 수신단에서 수신한 신호의 벡터,

는 송신단에서 전송한 심볼 벡터,

는 잡음 벡터,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬이다.At this time,

Is the vector of the signal received at the receiving end,

A symbol vector transmitted from the transmitter,

Is a noise vector,

Is a channel matrix between the transmitting end and the receiving end.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(300)가 실수값 표시(Real-valued representation) 기반의 수신단에서 동작하는 경우를 가정한다면, 상기한 수학식 2의 수신한 신호의 벡터(

)는 아래 수학식 3과 같이 다시 표현될 수 있다.Assuming that the cooperative iterative decoding apparatus 300 according to the embodiment of the present invention operates in a receiving terminal based on a real-valued representation, the vector of the received signal of Equation (2)

Can be re-expressed as shown in Equation (3) below.

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

이때,

,

,

,

를 각각 나타내며,

는 실수 부분을 의미하고,

는 허수 부분을 의미한다.At this time,

,

,

,

Respectively,

Means the real part,

Means the imaginary part.

이하에서는, l_ch를 편의상 생략하여 표기하여,

는

로,

는

로,

는

로

는

로 각각 정의하여 설명하도록 한다.In the following, l _ch is omitted for convenience,

The

in,

The

in,

The

in

The

Respectively.

예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 협력 반복 복호 장치(300)에서 신호 수신부(310)는 검출하고자 하는 심볼을 제외한 나머지 심볼 및 잡음을 가우시안 잡음(Gaussian Approximation of Interference, GAI)으로 간주한 팩터 그래프(Factor Graph, FG) 기반의 신뢰 전파(Belief Propagation, BP) 알고리즘인 FG-GAI BP 알고리즘에 기초하여 제1복호를 수행한다고 가정한다.For example, in the cooperative iterative decoding apparatus 300 according to an exemplary embodiment of the present invention, the signal receiving unit 310 extracts a symbol and a noise excluding a symbol to be detected as a factor graph (Gaussian Approximation of Interference (GAI) It is assumed that the first decoding is performed based on the FG-GAI BP algorithm, which is a Belief Propagation (BP) algorithm based on a Factor Graph (FG).

예컨대, 신호 수신부(310)가 FG-GAI BP 알고리즘에 기초하는 경우, 검출하고자 하는 심볼을 제외한 나머지 심볼을 스칼라 가우시안 잡음으로 간주하므로 그 복잡도가 낮아질 수 있다.For example, when the signal receiving unit 310 is based on the FG-GAI BP algorithm, since the remaining symbols except the symbol to be detected are regarded as scalar Gaussian noise, the complexity may be lowered.

이때, 상기한 수학식 3을 단순하게 표기하기 위하여, l_ch를 생략하고 i 번째 관측 노드에서 수신되는 수신 신호를 다시 표현하면 아래 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.In order to simplify the expression (3), if _lch is omitted and the received signal received at the ith observation node is expressed again, it can be expressed as Equation (4) below.

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

이때,

는 상기 수학식 3의

의 i번째 인자,

는 상기 수학식 3의

의 j번째 인자,

는 상기 수학식 3의

의 i번째 인자,

는 상기 수학식 3의

의 (i, j)번째 인자, 2n_T는 미들 노드의 전체 개수, 2n_R은 관측 노드의 전체 개수를 의미한다.At this time,

(3)

I &lt; th &gt;

(3)

J &lt; / RTI &gt;

(3)

I &lt; th &gt;

(3)

(I, j) th factor, 2n _T is the total number of middle nodes, and 2n _R is the total number of observation nodes.

상기한 수학식 4에서 FG-GAI BP 알고리즘을 적용하기 위하여, 검출 대상 심볼인 l 번째 심볼을 제외한 심볼인 비검출 대상 심볼과 잡음을 아래 수학식 5와 같이 정의한다.In order to apply the FG-GAI BP algorithm in Equation (4), the non-detection object symbol and noise excluding the l-th symbol to be detected are defined as Equation (5) below.

[수학식 5]&Quot; (5) &quot;

Z_il은 비검출 대상 심볼과 잡음의 합,

는 상기 수학식 3의

의 (i, j)번째 인자,

는 상기 수학식 3의

의 j번째 인자,

는 상기 수학식 3의

의 i번째 인자, 2n_T는 미들 노드의 전체 개수를 의미한다.Z _il is the sum of noise and noise,

(3)

(I, j) &lt; th &gt;

(3)

J &lt; / RTI &gt;

(3)

, And 2n _T denotes the total number of middle nodes.

이때, 수학식 4 및 수학식 5를 활용하여, i 번째 관측 노드에서 수신되는 수신 신호(

)를 다시 표현하면 아래 수학식 6과 같이 나타난다.At this time, using Equation (4) and Equation (5), the reception signal

) Is expressed as Equation (6) below.

[수학식 6]&Quot; (6) &quot;

는 i 번째 관측 노드가 수신한 수신 신호,

는 상기 수학식 3의

의 (i, j)번째 인자,

는 상기 수학식 3의

의 j번째 인자,

은 비검출 대상 심볼과 잡음의 합을 의미한다.

Is the received signal received by the ith observing node,

(3)

(I, j) &lt; th &gt;

(3)

J &lt; / RTI &gt;

Denotes a sum of a symbol to be detected and a noise.

다시 말해, 수학식 6에서와 같이, i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호는, 검출 대상 심볼인 l 번째 송신 심볼과 관련된 변수들과 l 번째 송신 심볼을 제외한 나머지 송신 심볼인 비검출 대상 심볼과 잡음의 합으로 표현될 수 있다.In other words, as shown in Equation (6), the received signal received by the i-th observation node includes the symbols related to the l &lt; th &gt; transmission symbol which is the detection object symbol, As shown in FIG.

여기서, 수학식 6의 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)을 가우시안 랜덤 변수로 근사화하여 평균(

) 및 분산(

)을 산출하면 아래 수학식 7 및 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.Here, the sum of the noise to be detected and the noise of Equation (6)

) Are approximated to Gaussian random variables and the mean (

) And dispersion (

) Can be expressed as Equation (7) and Equation (8) below.

[수학식 7]&Quot; (7) &quot;

[수학식 8]&Quot; (8) &quot;

여기서,

는 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 평균,

는 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 분산,

는 상기 수학식 3의

의 (i, j)번째 인자,

는 상기 수학식 3의

의 j번째 인자,

는 변조 차수,

는 제1복호 단계의 현재 복호 횟수,

는 제1복호 단계의

번째 복호 횟수에서 j번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에게 전달한 미들-관측 심볼 확률 메시지, 2n_T는 미들 노드의 전체 개수,

는 잡음의 분산,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼을 의미한다.here,

Is the sum of the symbol to be detected and the noise

),

Is the sum of the symbol to be detected and the noise

),

(3)

(I, j) &lt; th &gt;

(3)

J &lt; / RTI &gt;

Is the modulation order,

Is the number of current decoding times in the first decoding step,

In the first decoding step

The middle-observation symbol probability message delivered by the j-th middle node to the i-th observation node in the number of decoding times, 2n _T is the total number of middle nodes,

Is the variance of noise,

Denotes a symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable by a transmitter.

여기서,

이고

일 수 있다.here,

ego

Lt; / RTI &gt;

상기한 수학식 7 및 수학식 8에서 미들-관측 심볼 확률 메시지인

는 제1복호 단계의

번째 복호 횟수에서 j번째 미들 노드가 i번째 관측 노드로 전송한 메시지로

가

가 될 확률을 의미할 수 있다.In Equation (7) and Equation (8), the mid-observation symbol probability message

In the first decoding step

Th message is transmitted to the i-th observation node by the j-th middle node

end

Can be defined as the probability of becoming.

예를 들어, 16-QAM 매핑에서

는 동일 위상(in-phase) 축의 -3, -1, 1, 3과 직각 위상(quadrature-phase) 축의 -3, -1, 1, 3 각각에 대응되는 매핑 지점을 의미할 수도 있다.For example, in 16-QAM mapping

May mean a mapping point corresponding to -3, -1, 1, 3 of the in-phase axis and -3, -1, 1, 3 of the quadrature-phase axis, respectively.

예컨대, QAM 변조에서 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase) 각각에 해당하는 심볼인

는 PAM 심볼을 의미할 수도 있다.For example, in a QAM modulation, a symbol corresponding to each in-phase or quadrature-phase

May refer to a PAM symbol.

예컨대, 16-QAM 변조에서 동일 위상(in-phase) 축은 4-PAM 심볼을 의미할 수 있으며, 직각 위상(quadrature-phase) 축 또한 4-PAM 심볼을 의미할 수 있다.For example, in 16-QAM modulation, an in-phase axis may refer to a 4-PAM symbol, and a quadrature-phase axis may also refer to a 4-PAM symbol.

이때, 상기한 수학식 7 및 수학식 8에서 산출된 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 평균인

와 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 분산인

를 이용하여, S410 단계에서 i번째 관측 노드가 l번째 미들 노드에게 전달하는 심볼 확률 메시지 중 하나인 관측-미들 심볼 확률 메시지를 산출하면 아래 수학식 9에 기초하여 산출될 수 있다.At this time, the sum of the noise to be detected and the symbol to be detected, which is calculated from Equations (7) and (8)

)

And the sum of the symbol to be detected and the noise (

) Dispersion

Which is one of the symbol probability messages transmitted by the i-th observation node to the 1 &lt; st &gt; middle node in step S410, can be calculated based on Equation (9) below.

[수학식 9]&Quot; (9) &quot;

이때,

는 제1복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 i번째 관측 노드가 l번째 미들 노드에게 전달하는 관측-미들 심볼 확률 메시지,

는 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 i번째 행 벡터,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 분산,

은 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 (i, l)번째 원소,

는 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 평균이다.At this time,

Is the current decoding number of the first decoding,

Is an observation-middle symbol probability message transmitted from the i-th observation node to the l-th middle node in the current decoding number,

Is the received signal received by the ith observing node,

Denotes a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end as a real number

I &lt; th &gt; row vector of &

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

Is the sum of the symbol to be detected and the noise

),

Is a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end expressed by a real number

Of the (i, l) th element,

Is the sum of the symbol to be detected and the noise

).

다시 말해, S410단계에서, i번째 관측 노드가 l번째 미들 노드에 전달하는 관측-미들 심볼 확률 메시지는 상기 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호(

), 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 (i, l)번째 원소인(

), 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼(

), 상기 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호(

) 중 검출 대상 심볼인 l번째 심볼을 제외한 심볼인 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)에 대한 평균() 및 분산(

)에 기초하여 산출될 수 있다.In other words, in step S410, the observation-middle symbol probability message transmitted by the i-th observation node to the 1 &lt; th &gt; middle node is the reception signal

), A matrix in which the channel matrix between the transmitting end and the receiving end is represented by a real value

Of the (i, l) -th element of (

), A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitting end (

), The reception signal received by the i &lt; th &gt; observation node

The sum of the noise to be detected and the symbol to be detected, which is a symbol excluding the l &lt; th &gt; symbol,

) For the average ) And dispersion (

). &Lt; / RTI &gt;

상술한 바와 같이, S410 단계에서 관측-미들 심볼 확률 메시지를 생성하기 위하여 활용되는,

의 분산인

와 평균인

는 각각 제1복호 단계의

번째 복호 횟수에서 j번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에게 전달한 미들-관측 심볼 확률 메시지인

에 기초하여 업데이트 되기 때문에, 현재 복호 횟수인

번째 복호 횟수에서 i번째 관측 노드가 l번째 미들 노드에게 전달하는 관측-미들 심볼 확률 메시지인

는 이전 복호 횟수인

번째 복호 횟수에서 미들-관측 심볼 확률 메시지인

에 기초하여 업데이트 될 수 있다.As described above, in step S410, the symbol-to-

Dispersion of

And average

Respectively, of the first decoding step

Th probability that the j-th middle node has transmitted the i-th observation node to the i-

, The number of decoding times

Th probability that the ith observing node delivers to the 1 &lt; th &gt; middle node in the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Lt; th &gt; decoding number,

Lt; / RTI &gt;

예컨대, 복수의 관측 노드 각각은 미들-관측 심볼 확률 메시지의 초기값을 저장할 수 있으며, 복수의 관측 노드 각각은 첫 번째 복호 횟수에서 미들-관측 심볼 확률 메시지의 초기값에 기초하여, 관측-미들 심볼 확률 메시지를 생성할 수도 있다.For example, each of the plurality of observation nodes may store an initial value of a middle-observation symbol probability message, and each of the plurality of observation nodes calculates an observation-middle symbol probability message based on the initial value of the middle- Probability messages may also be generated.

예컨대, S410 단계에서, 신호 수신부(310)에 포함된 각각의 관측 노드들은 상기한 수학식 9에 기초하여 관측-미들 심볼 확률 메시지를 각각 생성하여, 복수의 미들 노드 각각에게 전송할 수 있다.For example, in step S410, each observation node included in the signal receiving unit 310 may generate an observation-middle symbol probability message based on Equation (9), and transmit the message to each of the plurality of middle nodes.

한편, S410 단계에서, l번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에 전달하는 미들-관측 심볼 확률 메시지는 아래 수학식 10에 기초하여 산출될 수 있다.On the other hand, in step S410, the middle-observation symbol probability message transmitted by the 1 &lt; th &gt; middle node to the i &lt; th &gt; observation node may be calculated based on Equation (10) below.

[수학식 10]&Quot; (10) &quot;

이때,

는 제1복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 l번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에 전달하는 미들-관측 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 i번째 행 벡터,

는 수신 신호 벡터,

는 i 번째 관측 노드가 수신한 수신 신호를 제외한 나머지 수신 신호 벡터, 2n_R은 관측 노드의 전체 개수,

은 i번째 관측 노드가 수신한 신호,

는 현재 복호 횟수에서 관측-미들 심볼 확률 메시지,

는 제2복호 심볼 확률 메시지를 의미한다.At this time,

Is the current decoding number of the first decoding,

Is a middle-observation symbol probability message transmitted from the l-th middle node to the i-th observation node in the current decoding number,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

Denotes a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end as a real number

I &lt; th &gt; row vector of &

A received signal vector,

Is the remaining received signal vector except for the received signal received by the i-th observation node, 2n _R is the total number of observation nodes,

Is the signal received by the ith observing node,

Is an observation-middle symbol probability message at the current decoding times,

Denotes a second decoded symbol probability message.

상기한 수학식 10에서와 같이, S410 단계에서 복수의 미들 노드가 생성하는 미들-관측 심볼 확률 메시지인

는, 복수의 관측 노드로부터 전달받은 관측-미들 심볼 확률 메시지인

와 S491단계를 거쳐 변환부(330)로부터 전달받은 제2복호 심볼 확률 메시지인

에 기초하여 생성될 수 있다.As shown in Equation (10), in step S410, the mid-observation symbol probability message generated by the plurality of middle nodes

Is an observation-middle symbol probability message transmitted from a plurality of observation nodes

And the second decoded symbol probability message received from the transform unit 330 through step S491

. &Lt; / RTI &gt;

한편, S410 단계가 수행됨에 있어서, S491 단계가 아직 수행되지 않아 복수의 미들 노드가 제2복호 심볼 확률 메시지를 전달받지 못한 상황에서는, 복수의 미들 노드 각각은 미리 저장된 제2복호 심볼 확률 메시지의 초기값에 기초하여, 미들-관측 심볼 확률 메시지를 생성할 수도 있다.Meanwhile, in step S410, when a plurality of middle nodes have not received the second decoding symbol probability message because step S491 has not been performed yet, each of the plurality of middle nodes transmits an initial value of the pre-stored second decoding symbol probability message May generate a mid-observed symbol probability message.

일 실시예에 따르면, S410 단계에서 FG-GAI BP 알고리즘을 적용하는 경우, 미모 시스템과 같이 모두 연결된 형태의 그래프 모델을 가질 때 FG-GAI BP 알고리즘은 수렴하지 못하거나 한계(Marginal) 확률이 정확하게 계산되지 못하는 경우가 발생할 수 있으며, 이 경우에는 l번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에 전달하는 미들-관측 심볼 확률 메시지인

는 감쇠 계수(damping factor)

를 활용하여 아래 수학식 11과 같이 산출될 수도 있다.According to one embodiment, when the FG-GAI BP algorithm is applied in step S410, the FG-GAI BP algorithm does not converge or the marginal probability is accurately calculated In this case, the middle-observation symbol probability message transmitted from the l-th middle node to the i-th observation node

(Damping factor)

The following equation (11) may be used.

[수학식 11]&Quot; (11) &quot;

는 제1복호의 현재 복호 횟수,

는 l번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에 전달하는 미들-관측 심볼 확률 메시지,

는 감쇠 계수를 의미한다.

Is the current decoding number of the first decoding,

Is a mid-observation symbol probability message transmitted by the l-th middle node to the i-th observation node,

Is the damping coefficient.

이때, S410 단계에서, 복수의 관측 노드가 복수의 미들 노드에게 각각 관측-미들 심볼 확률 메시지인

를 전달하고, 복수의 미들 노드가 복수의 관측 노드 각각에게 미들-관측 심볼 확률 메시지인

를 전달하는 과정은 제1복호의 현재 복호 횟수인

가 기설정된 제1복호 횟수인

가 될 때까지 반복될 수 있으며,

가

가 된 경우에서 생성된 관측-미들 심볼 확률 메시지인

는 제1복호 심볼 확률 메시지로 설정될 수 있다.At this time, in step S410, the plurality of observation nodes send the observation-middle symbol probability message

And a plurality of middle nodes transmit to each of the plurality of observation nodes a mid-observation symbol probability message

Quot; is the number of current decoding times of the first decoding

Which is the first number of times of decoding

, &Lt; / RTI &gt;

end

The probability of occurrence of the observed-middle symbol probability message

May be set as a first decoded symbol probability message.

한편,

가

가 된 경우에서 생성된 관측-미들 심볼 확률 메시지인

는

의 형태로 다시 저장되어, S491 단계 이후 반복되는 S410 단계에서의 초기값으로 활용될 수 있다.Meanwhile,

end

The probability of occurrence of the observed-middle symbol probability message

The

And may be utilized as an initial value in step S410 which is repeated after step S491.

예컨대, S430 단계에서 변환부(320)는 복수의 관측 노드 각각에 대한 제1복호 심볼 확률 메시지를 모두 곱한 뒤, 정규화하여 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성할 수 있으며, 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지는, 아래 수학식 12에 기초하여 생성될 수 있다.For example, in step S430, the transforming unit 320 may multiply all the first decoded symbol probability messages for each of the plurality of observation nodes, normalize them, and generate a normalized first decoded symbol probability message. The normalized first decoded symbol probability The message may be generated based on Equation (12) below.

[수학식 12]&Quot; (12) &quot;

여기서,

는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬,

는 수신 신호 벡터, Z는 정규화 상수, 2n_R은 관측 노드의 전체 개수,

는 제1복호 심볼 확률 메시지,

는 변조 차수,

를 의미한다.here,

Normalized first decoded symbol probability message,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

A matrix in which a channel matrix between a transmitting end and a receiving end is expressed by a real number,

Is the received signal vector, Z is the normalization constant, 2n _R is the total number of observation nodes,

A first decoded symbol probability message,

Is the modulation order,

.

다시 말해, 변조 차수가 16인 16-QAM의 경우,

는

의 집합이며 동일 위상(in-phase) 축 또는 직각 위상(quadrature-phase) 축의 각 심볼인 {-3, -1, 1, 3}을 의미할 수 있다.In other words, for 16-QAM with a modulation order of 16,

The

-1, 1, 3}, which are symbols of the in-phase axis or the quadrature-phase axis, respectively.

그 뒤, S430 단계에서 변환부(320)는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지에 기초하여 제1복호 LLR 메시지를 산출할 수 있다.Thereafter, in step S430, the transforming unit 320 may calculate the first decoded LLR message based on the normalized first decoded symbol probability message.

예를 들어, S430 단계에서, 제1복호 LLR 메시지는 아래 수학식 13에 기초하여 산출될 수 있다.For example, in step S430, the first decoded LLR message may be calculated based on the following equation (13).

[수학식 13]&Quot; (13) &quot;

여기서,

는 제1복호 LLR 메시지,

는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬,

는 수신 신호 벡터,

는 심볼

를 구성하기 위한 t번째 비트가 0인 심볼의 집합,

는 심볼

를 구성하기 위한 t번째 비트가 1인 심볼의 집합을 의미한다.here,

A first decoded LLR message,

Normalized first decoded symbol probability message,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

A matrix in which a channel matrix between a transmitting end and a receiving end is expressed by a real number,

A received signal vector,

Symbol

Th bit is 0,

Symbol

And the t-th bit is 1 in order to construct the symbol.

다시 말해,

를 의미하고,

를 의미할 수 있다.In other words,

Lt; / RTI &gt;

. &Lt; / RTI &gt;

S430 단계에서 산출된, 제1복호 LLR 메시지인

는 LDPC 복호부(330)에 전달될 수 있으며, LDPC 복호부(330)는 제1복호 LLR 메시지인

에 기초하여 S450 단계를 수행할 수 있다.The first decoded LLR message calculated in step S430

May be transmitted to the LDPC decoding unit 330, and the LDPC decoding unit 330 may decode the first decoded LLR message

Step S450 may be performed.

예컨대, S450 단계에서 n번째 변수 노드가 q번째 체크 노드에 전달하는 변수-체크 LLR 메시지는 아래 수학식 14에 기초하여 산출될 수 있다.For example, the variable-check LLR message transmitted by the n-th variable node to the q-th check node in step S450 may be calculated based on the following equation (14).

[수학식 14]&Quot; (14) &quot;

여기서,

는 제2복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 n번째 변수 노드가 q번째 체크 노드에게 전달하는 변수-체크 LLR 메시지,

는 제1복호 LLR 메시지,

는 n번째 변수 노드에 연결된 체크 노드 중 q번째 체크 노드를 제외한 나머지 체크 노드의 집합,

는

번째 복호 횟수에서 q번째 체크 노드를 제외한 다른 체크 노드가 n번째 변수 노드에 전달한 체크-변수 LLR 메시지를 의미한다.here,

Is the current decoding number of the second decoding,

Check LLR message transmitted from the n-th variable node to the q-th check node in the current decoding number,

A first decoded LLR message,

Is a set of check nodes other than the q-th check node among the check nodes connected to the n-th variable node,

The

Variable LLR message transmitted from the check node other than the q-th check node to the n-th variable node.

예컨대, S450 단계에서 q번째 체크 노드가 n번째 변수 노드에 전달하는 체크-변수 LLR 메시지는 아래 수학식 15에 기초하여 산출될 수 있다.For example, in step S450, the check-variable LLR message transmitted from the q-th check node to the n-th variable node may be calculated based on Equation (15) below.

[수학식 15]&Quot; (15) &quot;

여기서,

는 제2복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 q번째 체크 노드가 n번째 변수 노드에게 전달하는 체크-변수 LLR 메시지,

는 q번째 체크 노드에 연결된 변수 노드 중 n번째 변수 노드를 제외한 나머지 변수 노드의 집합,

는 현재 복호 횟수에서 n번째 변수 노드를 제외한 다른 변수 노드가 q번째 체크 노드에 전달한 변수-체크 LLR 메시지,

는

를 의미한다.here,

Is the current decoding number of the second decoding,

Variable LLR message transmitted from the q-th check node to the n-th variable node in the current decoding number,

Is a set of variable nodes other than the n-th variable node among the variable nodes connected to the q-th check node,

Checked LLR message transmitted from the variable node other than the n-th variable node to the q-th check node in the current decoding number,

The

.

예컨대, S450 단계를 위하여, LDPC 복호부(330)는 q번째 체크 노드가 n번째 변수 노드에게 전달한 체크-변수 LLR 메시지의 초기값인

은 0으로 미리 저장해 놓을 수 있다.For example, in step S450, the LDPC decoding unit 330 calculates an initial value of the check-variable LLR message transmitted from the q-th check node to the n-th variable node

Can be stored in advance as 0.

이때, S450 단계에서 복수의 변수 노드가 복수의 체크 노드에게 각각 변수-체크 LLR 메시지인

를 전달하고, 복수의 체크 노드가 복수의 변수 노드에게 각각 체크-변수 LLR 메시지인

를 전달하는 과정은 제2복호의 현재 복호 횟수인

가 기설정된 제2복호 횟수인

가 될 때까지 반복될 수 있으며,

가

가 된 경우에서 생성된 체크-변수 LLR 메시지인

는 제2복호 LLR 메시지로 설정될 수 있다.At this time, in step S450, the plurality of variable nodes send a variable-check LLR message

, And a plurality of check nodes send a check-variable LLR message

Is the number of times the current decoding is performed in the second decoding

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

, &Lt; / RTI &gt;

end

The check-variable LLR message

May be set to a second decoded LLR message.

한편,

가

가 된 경우에서 생성된 체크-변수 LLR 메시지인

는 의 형태로 다시 저장되어, S491 단계 이후 반복되는 S450 단계에서의 초기값으로 활용될 수 있다.Meanwhile,

end

The check-variable LLR message

The And may be used as an initial value in step S450 repeated after step S491.

예컨대, S491 단계에서, 변환부(320)가 제2복호 LLR 메시지를 제2복호 심볼 확률 메시지로 변환하는 것은 아래 수학식 16에 기초하여 수행될 수 있다.For example, in step S491, the transforming unit 320 may convert the second decoded LLR message into the second decoded symbol probability message based on Equation (16) below.

[수학식 16]&Quot; (16) &quot;

여기서,

는 제2복호 심볼 확률 메시지,

은

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 변조 차수,

는 심볼

를 구성하기 위한 t번째 비트, M_l(t)는 1번째 미들 노드에 연결된 변수 노드들 중 t번째 변수 노드,

는 변수 노드 M_l(t)에 연결된 체크 노드,

는

번째 복호 횟수에서 q번째 체크노드가 변수 노드 M_l(t)에에 전달한 체크-변수 LLR 메시지이다.here,

A second decoded symbol probability message,

silver

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

Is the modulation order,

Symbol

For configuring the t-th bit, M _l (t) is a first variable nodes connected to the middle nodes of the t-th variable node,

Is a check node connected to the variable node M _l (t)

The

Variable LLR message transmitted from the q-th check node to the variable node M _l (t) at the number of the first decryption.

이때,

는

번째 복호 횟수에서의 체크-변수 LLR 메시지 이기 때문에, 상술한 바와 같이 제2복호 LLR 메시지를 의미할 수 있다.At this time,

The

Since the check-variable LLR message at the number of times of decoding is the second decoded LLR message as described above.

예컨대, S493 단계에서 출력 비트 생성부(340)는 상술한 복호 과정들이 모두 종료된 이후에, 복수의 변수 노드 각각에서의 제1복호 LLR 메시지인

와 제2복호 LLR 메시지인

에 기초하여 출력 비트를 산출할 수 있다.For example, in step S493, after the above-described decoding processes are completed, the output bit generator 340 generates a first decoded LLR message

And the second decoded LLR message

Lt; / RTI &gt; can be calculated on the basis of &lt; RTI ID =

예컨대, S493 단계에서의 출력 비트는 아래 수학식 17에 기초하여 산출될 수 있다.For example, the output bit in step S493 can be calculated based on the following equation (17).

[수학식 17]&Quot; (17) &quot;

는 출력 비트,

는 제1복호 LLR 메시지,

은 제2복호 LLR 메시지,

는 n번째 변수 노드에 연결된 체크 노드의 집합을 의미한다.

Is an output bit,

A first decoded LLR message,

A second decoded LLR message,

Is the set of check nodes connected to the nth variable node.

이제 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치의 성능과 종래 기술의 성능을 비교한다.7 to 9, the performance of the cooperative iterative decoding method and apparatus and the performance of the prior art are compared according to an embodiment of the present invention.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치의 성능을 설명하기 위한 도면이다.7 to 9 are views for explaining the performance of the cooperative iterative decoding method and apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 7은 LDPC 부호의 부호율이 0.5이고 송수신단의 안테나 수가 64개 또는 16개 일 때의, Bit Error Rate(BER) 성능을 나타내며, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치는 종래의 기술에 비해 BER 성능이 향상되었음을 확인할 수 있다.FIG. 7 shows bit error rate (BER) performance when the code rate of the LDPC code is 0.5 and the number of antennas in the transmission / reception end is 64 or 16, and as shown in FIG. 7, It is confirmed that the cooperative iterative decoding method and apparatus have improved BER performance compared to the conventional technique.

도 8은 LDPC 부호의 부호율이 0.75이고 송수신단의 안테나 수가 256개 또는 16개 일 때의, Bit Error Rate(BER) 성능을 나타내며, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른, 협력 반복 복호 방법 및 장치는 종래의 기술에 비해 BER 성능이 향상되었음을 확인할 수 있다.8 shows bit error rate (BER) performance when the code rate of the LDPC code is 0.75 and the number of antennas in the transmission / reception end is 256 or 16, and as shown in FIG. 8, It is confirmed that the cooperative iterative decoding method and apparatus have improved BER performance compared to the conventional technique.

도 9는 기설정된 제1복호 횟수(

)가 1회, 기설정된 제2복호 횟수(

)가 1회 또는 5회일때, 기설정된 제3복호 횟수(

)가 5회 또는 3회인 경우, 기설정된 제3복호 횟수(

)가 10회 또는 6회인 경우, 기설정된 제3복호 횟수(

)가 15회 또는 9회인 경우를 각각 비교하기 위한 그래프이며, 제1복호 횟수, 제2 복호 횟수 및 제3 복호 횟수 각각이 늘어날수록 성능이 향상됨을 확인할 수 있다.FIG. 9 is a diagram illustrating a first predetermined number of decoding times (

) Once, and a predetermined second decoding number (

) Is once or five times, the predetermined number of times of the third decryption (

) Is 5 times or 3 times, the predetermined third decoding number (

) Is 10 times or 6 times, the predetermined third decoding number (

) Is 15 times or 9 times, respectively. It can be seen that the performance increases as the number of first decoding, the number of second decoding, and the number of third decoding increase.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It will be understood that the invention may be practiced.

300: 협력 반복 복호 장치
310: 신호 수신부
320: 변환부
330: LDPC 복호부
340: 출력 비트 생성부300: cooperative iterative decoding device
310:
320:
330: LDPC decoding unit
340: Output bit generating unit

Claims (14)

복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드를 포함하는 신호 수신부와 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드를 포함하는 LDPC 복호부 상호간의 협력 반복 복호 방법에 있어서,
상기 신호 수신부가, 복수 개의 심볼을 포함하는 수신 신호에 기초하여 생성된 심볼 확률 메시지를 상기 복수의 관측 노드 및 상기 복수의 미들 노드 상호 간에 기설정된 제1복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 제1 복호 단계;
변환부가, 상기 제1복호 심볼 확률 메시지를 제1 복호 LLR(Log-Likelihood Ratio) 메시지로 변환하여 상기 LDPC 복호부에 전달하는 제1 변환 단계; 및
상기 LDPC 복호부가, 상기 제1 복호 LLR 메시지에 기초하여 상기 복수의 변수 노드 및 상기 복수의 체크 노드 상호 간에 교환하는 LLR 메시지를 기설정된 제2복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제2복호 LLR 메시지를 생성하는 제2 복호 단계를 포함하며,
상기 제1 변환 단계는,
상기 복수의 관측 노드 각각에 대한 상기 제1복호 심볼 확률 메시지를 모두 곱한 뒤, 정규화하여 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 단계; 및
상기 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지에 기초하여 상기 제1복호 LLR 메시지를 생성하는 단계를 포함하는, 협력 반복 복호 방법.A cooperative iterative decoding method between a signal receiving unit including a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes, and an LDPC decoding unit including a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes,
Wherein the signal receiving unit repeatedly exchanges a symbol probability message generated based on a received signal including a plurality of symbols by a predetermined first number of times of decoding between the plurality of observation nodes and the plurality of middle nodes, A first decoding step of generating a symbol probability message;
A first transforming step of transforming the first decoded symbol probability message into a first decoded LLR (Log-Likelihood Ratio) message and transmitting the first decoded symbol to a LDPC decoding unit; And
The LDPC decoding unit repeatedly exchanges LLR messages exchanged between the plurality of variable nodes and the plurality of check nodes based on the first decoded LLR message for a second predetermined number of times to decode the second decoded LLR message And a second decoding step of generating,
Wherein the first conversion step comprises:
Multiplying all of the first decoded symbol probability messages for each of the plurality of observation nodes, and then normalizing the normalized first decoded symbol probability message to generate a normalized first decoded symbol probability message; And
And generating the first decoded LLR message based on the normalized first decoded symbol probability message. 제1항에 있어서,
상기 제2 복호 단계 이후에,
상기 변환부가, 상기 제2복호 LLR 메시지를 제2복호 심볼 확률 메시지로 변환하여 상기 신호 수신부에 전달하는 제2 변환 단계를 더 포함하며,
상기 제1 복호 단계는 상기 제2복호 심볼 확률 메시지를 더 이용하여 수행되는, 협력 반복 복호 방법.The method according to claim 1,
After the second decoding step,
Further comprising a second conversion step of converting the second decoded LLR message into a second decoded symbol probability message and transmitting the second decoded symbol probability message to the signal receiving unit,
Wherein the first decoding step is performed by further using the second decoded symbol probability message. 제2항에 있어서,
상기 제1 복호 단계, 상기 제1 변환 단계 및 상기 제2 복호 단계로 구성되는 복호 사이클이 기설정된 제3복호 횟수만큼 순차적으로 반복될 때까지,
상기 제2 변환 단계가 반복 수행되는, 협력 반복 복호 방법.3. The method of claim 2,
Until the decoding cycle consisting of the first decoding step, the first converting step, and the second decoding step is sequentially repeated by a predetermined third decoding number,
And the second conversion step is repeatedly performed. 제1항에 있어서,
상기 제1 복호 단계에서,
i번째 관측 노드가 l번째 미들 노드에 전달하는 관측-미들 심볼 확률 메시지는 상기 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호(

), 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 (i, l)번째 원소인(

), 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼(

), 상기 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호(

) 중 검출 대상 심볼인 l번째 심볼을 제외한 심볼인 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)에 대한 평균(

) 및 분산(

)에 기초하여 산출되는, 협력 반복 복호 방법.The method according to claim 1,
In the first decoding step,
The observation-middle symbol probability message transmitted by the i-th observation node to the 1 &lt; th &gt; middle node is the reception signal

), A matrix in which the channel matrix between the transmitting end and the receiving end is represented by a real value

Of the (i, l) -th element of (

), A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitting end (

), The reception signal received by the i &lt; th &gt; observation node

The sum of the noise to be detected and the symbol to be detected, which is a symbol excluding the l &lt; th &gt; symbol,

) For the average

) And dispersion (

). &Lt; / RTI &gt; 제4항에 있어서,
상기 관측-미들 심볼 확률 메시지는, 아래 수학식 9에 기초하여 산출되는, 협력 반복 복호 방법.
[수학식 9]

이때,

는 제1복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 i번째 관측 노드가 l번째 미들 노드에게 전달하는 관측-미들 심볼 확률 메시지,

는 i번째 관측 노드가 수신한 수신 신호,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 i번째 행 벡터,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 분산,

은 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 (i, l)번째 원소,

는 비검출 대상 심볼과 잡음의 합(

)의 평균임.5. The method of claim 4,
Wherein the observation-middle symbol probability message is calculated based on Equation (9) below.
&Quot; (9) &quot;

At this time,

Is the current decoding number of the first decoding,

Is an observation-middle symbol probability message transmitted from the i-th observation node to the l-th middle node in the current decoding number,

Is the received signal received by the ith observing node,

Denotes a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end as a real number

I &lt; th &gt; row vector of &

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

Is the sum of the symbol to be detected and the noise

),

Is a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end expressed by a real number

Of the (i, l) th element,

Is the sum of the symbol to be detected and the noise

). 제1항에 있어서,
상기 제1 복호 단계에서,
l번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에 전달하는 미들-관측 심볼 확률 메시지는 아래 수학식 10에 기초하여 산출되는, 협력 반복 복호 방법.
[수학식 10]

이때,

는 제1복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 l번째 미들 노드가 i번째 관측 노드에 전달하는 미들-관측 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬인

의 i번째 행 벡터,

는 수신 신호 벡터,

는 i 번째 관측 노드가 수신한 수신 신호를 제외한 나머지 수신 신호 벡터, 2n_R은 관측 노드의 전체 개수,

은 i번째 관측 노드가 수신한 신호,

는 현재 복호 횟수에서 관측-미들 심볼 확률 메시지,

는 제2복호 심볼 확률 메시지를 의미함.The method according to claim 1,
In the first decoding step,
and the middle-observed symbol probability message transmitted by the i-th middle node to the i-th observation node is calculated based on Equation (10) below.
&Quot; (10) &quot;

At this time,

Is the current decoding number of the first decoding,

Is a middle-observation symbol probability message transmitted from the l-th middle node to the i-th observation node in the current decoding number,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

Denotes a matrix representing a channel matrix between a transmitting end and a receiving end as a real number

I &lt; th &gt; row vector of &

A received signal vector,

Is the remaining received signal vector except for the received signal received by the i-th observation node, 2n _R is the total number of observation nodes,

Is the signal received by the ith observing node,

Is an observation-middle symbol probability message at the current decoding times,

Denotes a second decoded symbol probability message. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지는, 아래 수학식 12에 기초하여 생성되는, 협력 반복 복호 방법.
[수학식 12]

여기서,

는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬,

는 수신 신호 벡터, Z는 정규화 상수, 2n_R은 관측 노드의 전체 개수,

는 제1복호 심볼 확률 메시지,

는 변조 차수,

를 의미함.The method according to claim 1,
Wherein the normalized first decoded symbol probability message is generated based on Equation (12) below.
&Quot; (12) &quot;

here,

Normalized first decoded symbol probability message,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

A matrix in which a channel matrix between a transmitting end and a receiving end is expressed by a real number,

Is the received signal vector, Z is the normalization constant, 2n _R is the total number of observation nodes,

A first decoded symbol probability message,

Is the modulation order,

. 제1항에 있어서,
상기 제1복호 LLR 메시지는 아래 수학식 13에 기초하여 생성되는, 협력 반복 복호 방법.
[수학식 13]

여기서,

는 제1복호 LLR 메시지,

는 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지,

은 송신단에서 전송한 심볼 벡터를 실수값으로 표시한 행렬인

의 l번째 원소,

는 송신단에서 전송 가능한 심볼과 동일 위상(in-phase) 또는 직각 위상(quadrature-phase)에 대응되는 심볼,

는 송신단과 수신단 사이의 채널 행렬을 실수값으로 표시한 행렬,

는 수신 신호 벡터,

는 심볼

를 구성하기 위한 t번째 비트가 0인 심볼의 집합,

는 심볼

를 구성하기 위한 t번째 비트가 1인 심볼의 집합을 의미함.The method according to claim 1,
Wherein the first decoded LLR message is generated based on Equation (13) below.
&Quot; (13) &quot;

here,

A first decoded LLR message,

Normalized first decoded symbol probability message,

Is a matrix representing a symbol vector transmitted from a transmitter and expressed by a real value

Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

A symbol corresponding to an in-phase or a quadrature-phase with a symbol transmittable at a transmitter,

A matrix in which a channel matrix between a transmitting end and a receiving end is expressed by a real number,

A received signal vector,

Symbol

Th bit is 0,

Symbol

And the t-th bit is 1 in order to constitute a set of symbols. 제1항에 있어서,
상기 제2 복호 단계에서,
n번째 변수 노드가 q번째 체크 노드에 전달하는 변수-체크 LLR 메시지는 아래 수학식 14에 기초하여 산출되는, 협력 반복 복호 방법.
[수학식 14]

여기서,

는 제2복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 n번째 변수 노드가 q번째 체크 노드에게 전달하는 변수-체크 LLR 메시지,

는 제1복호 LLR 메시지,

는 n번째 변수 노드에 연결된 체크 노드 중 q번째 체크 노드를 제외한 나머지 체크 노드의 집합,

는

번째 복호 횟수에서 q번째 체크 노드를 제외한 다른 체크 노드가 n번째 변수 노드에 전달한 체크-변수 LLR 메시지를 의미함.The method according to claim 1,
In the second decoding step,
and the variable-check LLR message that the n-th variable node delivers to the q-th check node is calculated based on Equation (14) below.
&Quot; (14) &quot;

here,

Is the current decoding number of the second decoding,

Check LLR message transmitted from the n-th variable node to the q-th check node in the current decoding number,

A first decoded LLR message,

Is a set of check nodes other than the q-th check node among the check nodes connected to the n-th variable node,

The

Variable LLR message transmitted from the other check node to the n-th variable node except for the q-th check node. 제1항에 있어서,
상기 제2 복호 단계에서,
q번째 체크 노드가 n번째 변수 노드에 전달하는 체크-변수 LLR 메시지는 아래 수학식 15에 기초하여 산출되는, 협력 반복 복호 방법.
[수학식 15]

여기서,

는 제2복호의 현재 복호 횟수,

는 현재 복호 횟수에서 q번째 체크 노드가 n번째 변수 노드에게 전달하는 체크-변수 LLR 메시지,

는 q번째 체크 노드에 연결된 변수 노드 중 n번째 변수 노드를 제외한 나머지 변수 노드의 집합,

는 현재 복호 횟수에서 n번째 변수 노드를 제외한 다른 변수 노드가 q번째 체크 노드에 전달한 변수-체크 LLR 메시지,

는

를 의미함.The method according to claim 1,
In the second decoding step,
and the check-variable LLR message transmitted by the q-th check node to the n-th variable node is calculated based on Equation (15) below.
&Quot; (15) &quot;

here,

Is the current decoding number of the second decoding,

Variable LLR message transmitted from the q-th check node to the n-th variable node in the current decoding number,

Is a set of variable nodes other than the n-th variable node among the variable nodes connected to the q-th check node,

Checked LLR message transmitted from the variable node other than the n-th variable node to the q-th check node in the current decoding number,

The

. 제1항 또는 제3항에 있어서,
마지막으로 수행된 제2 복호 단계 이후에,
출력 비트 생성부가, 상기 제1복호 LLR 메시지 및 상기 제2복호 LLR 메시지에 기초하여 출력 비트를 생성하는 단계를 더 포함하는, 협력 반복 복호 방법.The method according to claim 1 or 3,
After the last performed second decoding step,
Output bit generating unit further comprises generating an output bit based on the first decoded LLR message and the second decoded LLR message. 제12항에 있어서,
상기 출력 비트는 아래 수학식 17에 기초하여 산출되는, 협력 반복 복호 방법.
[수학식 17]

는 출력 비트,

는 제1복호 LLR 메시지,

은 제2복호 LLR 메시지,

는 n번째 변수 노드에 연결된 체크 노드의 집합을 의미함.13. The method of claim 12,
And the output bit is calculated based on Equation (17) below.
&Quot; (17) &quot;

Is an output bit,

A first decoded LLR message,

A second decoded LLR message,

Is the set of check nodes connected to the nth variable node. 복수의 관측 노드 및 복수의 미들 노드를 포함하는 신호 수신부와 복수의 변수 노드 및 복수의 체크 노드를 포함하는 LDPC 복호부 상호간의 협력 반복 복호 장치에 있어서,
복수 개의 심볼을 포함하는 수신 신호에 기초하여 생성된 심볼 확률 메시지를 상기 복수의 관측 노드 및 상기 복수의 미들 노드 상호 간에 기설정된 제1복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하는 신호 수신부;
상기 제1복호 심볼 확률 메시지를 제1 복호 LLR(Log-Likelihood Ratio) 메시지로 변환하여 상기 LDPC 복호부에 전달하는 변환부; 및
상기 제1 복호 LLR 메시지에 기초하여 상기 복수의 변수 노드 및 상기 복수의 체크 노드 상호 간에 교환하는 LLR 메시지를 기설정된 제2복호 횟수만큼 반복 교환하여 업데이트함으로써 제2복호 LLR 메시지를 생성하는 LDPC 복호부를 포함하며,
상기 변환부는,
상기 복수의 관측 노드 각각에 대한 상기 제1복호 심볼 확률 메시지를 모두 곱한 뒤, 정규화하여 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지를 생성하고, 상기 정규화 제1복호 심볼 확률 메시지에 기초하여 상기 제1복호 LLR 메시지를 생성하는, 협력 반복 복호 장치.A cooperative iterative decoding apparatus between a signal receiving unit including a plurality of observation nodes and a plurality of middle nodes, and an LDPC decoding unit including a plurality of variable nodes and a plurality of check nodes,
A symbol probability message generated based on a received signal including a plurality of symbols is repeatedly exchanged between the plurality of observation nodes and the plurality of middle nodes for a predetermined first decoding number to generate a first decoding symbol probability message ;
A transform unit for transforming the first decoded symbol probability message into a first decoded LLR (Log-Likelihood Ratio) message and delivering the message to the LDPC decoding unit; And
An LDPC decoding unit for generating a second decoded LLR message by repeatedly exchanging an LLR message exchanged between the plurality of variable nodes and the plurality of check nodes based on the first decoded LLR message by a predetermined second decryption number, &Lt; / RTI &
Wherein,
Multiply all of the first decoded symbol probability messages for each of the plurality of observation nodes, normalize the first decoded symbol probability message to generate a normalized first decoded symbol probability message, and generate the first decoded symbol probability message based on the normalized first decoded symbol probability message, To generate the cooperative iterative decoding result.

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