KR20080084401A - Apparatus and method for transmitting/receiving signal in a communication system using a block low density parity check code - Google Patents

Apparatus and method for transmitting/receiving signal in a communication system using a block low density parity check code Download PDF

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KR20080084401A
KR20080084401A KR1020070026099A KR20070026099A KR20080084401A KR 20080084401 A KR20080084401 A KR 20080084401A KR 1020070026099 A KR1020070026099 A KR 1020070026099A KR 20070026099 A KR20070026099 A KR 20070026099A KR 20080084401 A KR20080084401 A KR 20080084401A
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Abstract

An apparatus and a method for transmitting/receiving a signal in a communication system using a block low density parity check code are provided to improve a performance by providing an optimum punctured pattern for transmitting/receiving a signal. An apparatus for transmitting/receiving a signal in a communication system using a block low density parity check code includes an encoder(411), a puncher(413), and a transmitter(419). The encoder generates a low density parity check code from information vector based on a parity check matrix. The puncher generates a final code word by puncturing the low density parity check code to be corresponding to a punctured pattern. The transmitter transmits the final code word. The punctured pattern is generated based on a degree distribution and a minimum cycle of a factor graph of the final code word vector.

Description

블록 저밀도 패리티 검사 부호를 사용하는 통신 시스템에서 신호 송수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM USING A BLOCK LOW DENSITY PARITY CHECK CODE}Signal transceiving apparatus and method in a communication system using a block low density parity check code {APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING / RECEIVING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM USING A BLOCK LOW DENSITY PARITY CHECK CODE}

도 1은 일반적인 블록 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬을 도시한 도면1 is a diagram illustrating a parity check matrix of a general block LDPC code.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모 factor 그래프와 자 factor 그래프를 도시한 도면2 is a diagram illustrating a mother factor graph and a child factor graph according to an embodiment of the present invention.

도 3은 블록 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬이 포함하는 순열 행렬들의 크기가

Figure 112007021404451-PAT00001
일 경우의 factor 그래프를 도시한 도면3 shows that the size of the permutation matrices included in the parity check matrix of the block LDPC code is
Figure 112007021404451-PAT00001
Drawing showing factor graph in case of

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 구조를 도시한 도면4 is a diagram illustrating a structure of a signal transmission apparatus in a communication system according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 신호 수신 장치 구조를 도시한 도면5 is a diagram illustrating a signal receiving device structure of a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 블록(block) 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check, 이하 'LDPC'라 칭하기로 한다) 부호를 사용하는 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for transmitting and receiving signals in a communication system using a block low density parity check (LDPC) code.

차세대 통신 시스템은 패킷 서비스 통신 시스템(packet service communication system) 형태로 발전되어 왔으며, 패킷 서비스 통신 시스템은 버스트(burst)한 패킷 데이터(packet data)를 다수의 이동 단말기(MS: Mobile Station)들로 송신하는 시스템으로서, 고속 대용량 데이터 송수신에 적합하도록 설계되어 왔다. 특히, 차세대 통신 시스템에서는 고속 대용량 데이터 송수신 지원을 위해 하이브리드 자동 반복 요구(HARQ: Hybrid Automatic Repeat reQuest, 이하 'HARQ'라 칭하기로 한다) 방식과 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식 등과 같은 다양한 방식들이 제안된 바 있으며, 상기 HARQ 방식 및 AMC 방식 등과 같은 방식들을 사용하기 위해서는 다양한 부호화율(coding rate)들을 지원해야만 한다.The next generation communication system has been developed in the form of a packet service communication system, and the packet service communication system transmits bursted packet data to a plurality of mobile stations (MSs). The system has been designed to be suitable for high-speed mass data transmission and reception. In particular, in next-generation communication systems, a hybrid automatic repeat request (HARQ) scheme and an adaptive modulation and coding (AMC) scheme are used to support high-speed large data transmission and reception. Various schemes, such as the "AMC" scheme, have been proposed. In order to use the schemes such as the HARQ scheme and the AMC scheme, various coding rates must be supported.

또한, 차세대 통신 시스템에서는 터보 부호(turbo code)와 함께 고속 데이터 송신시에 그 성능 이득이 우수한 것으로 알려져 있으며, 송신 채널에서 발생하는 잡음에 의한 오류를 효과적으로 정정하여 데이터 송신의 신뢰도를 높일 수 있는 장점을 가지는 블록 LDPC 부호를 사용하는 것을 적극적으로 고려하고 있다. 그런데, 상기 블록 LDPC 부호는 부호화율면에 있어서 단점을 가진다. 즉, 상기 블록 LDPC 부호는 상기 블록 LDPC 부호의 특성상 그 생성되는 부호어 벡터(codeword vector)가 비교적 높은 부호화율을 가지기 때문에 부호화율면에서 자유롭지 못하다는 단점 을 가진다. 현재 제안되어 있는 블록 LDPC 부호의 경우 대부분이 1/2의 부호화율을 가지고, 일부만 1/3의 부호화율을 가진다. 이렇게, 상기 블록 LDPC 부호의 경우 그 부호화율면에서 제한이 존재하여, 고속 데이터 송신에 부적합하게 된다.In addition, in the next-generation communication system, it is known that the performance gain is excellent in high-speed data transmission together with a turbo code, and it is possible to effectively correct errors caused by noise generated in a transmission channel to increase the reliability of data transmission. The use of a block LDPC code with However, the block LDPC code has a disadvantage in terms of coding rate. That is, the block LDPC code has a disadvantage in that it is not free in terms of coding rate because the generated codeword vector has a relatively high coding rate due to the characteristics of the block LDPC code. Most of the block LDPC codes currently proposed have a code rate of 1/2, and only a part has a code rate of 1/3. Thus, in the case of the block LDPC code, there is a limitation in terms of the coding rate, which makes it unsuitable for high speed data transmission.

물론, 비교적 낮은 부호화율을 구현하기 위해서 밀도 진화(density evolution) 방식 등을 사용하여 최적의 성능을 나타내는 디그리 분포를 구할 수는 있지만, 상기 최적의 성능을 나타내는 디그리 분포를 가지는 블록 LDPC 부호를 구현하는 것은 팩터(factor, 이하 'factor'라 칭하기로 한다) 그래프 상의 사이클(cycle) 구조와 하드웨어 구현(implementation) 등의 여러 가지 제약 조건들로 인해서 난이하다.Of course, in order to achieve a relatively low coding rate, a density distribution indicating optimal performance may be obtained using a density evolution scheme, but a block LDPC code having a degree distribution showing optimal performance may be obtained. This is difficult due to various constraints such as cycle structure and hardware implementation on a factor (hereinafter referred to as 'factor') graph.

상기에서 설명한 바와 같이 블록 LDPC 부호의 경우 그 특성상 부호화율면에서 제한이 존재하므로, 상기 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 낮은 부호화율부터 높은 부호화율까지 다양한 부호화율들을 지원하여 신호를 송수신하는 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.As described above, in the case of a block LDPC code, there is a limitation in terms of coding rate. Therefore, in a communication system using the block LDPC code, a method for transmitting and receiving signals by supporting various code rates from low to high code rates is provided. There is a need for it.

따라서, 본 발명의 목적은 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for transmitting and receiving signals in a communication system using a block LDPC code.

본 발명의 다른 목적은 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 다양한 부호화율들을 지원하여 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for transmitting and receiving signals by supporting various coding rates in a communication system using a block LDPC code.

본 발명의 또 다른 목적은 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 다양 한 부호화율들을 지원하기 위한 천공 패턴을 생성하는 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for generating a puncturing pattern for supporting various coding rates in a communication system using a block LDPC code.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 통신 시스템의 신호 송신 장치에 있어서, 정보 벡터를 패리티 검사 행렬을 사용하여 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 부호로 생성하는 부호화기와, 상기 LDPC 부호를 천공 패턴에 상응하게 천공하여 최종 부호어 벡터로 생성하는 천공기와, 상기 최종 부호어 벡터를 송신하는 송신기를 포함하며, 상기 천공 패턴은 상기 최종 부호어 벡터의 팩터(factor) 그래프상의 최소 사이클과 디그리 분포를 고려하여 생성된 패턴임을 특징으로 한다.The apparatus of the present invention for achieving the above objects; A signal transmission apparatus of a communication system, comprising: an encoder for generating an information vector as a low density parity check (LDPC) code using a parity check matrix, and a final codeword by puncturing the LDPC code according to a puncturing pattern. And a puncturer for generating a vector and a transmitter for transmitting the final codeword vector, wherein the puncturing pattern is a pattern generated in consideration of a minimum cycle and a degree distribution on a factor graph of the final codeword vector. do.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는; 통신 시스템의 신호 수신 장치에 있어서, 신호를 수신하는 수신기와, 상기 수신 신호에 상기 신호 수신 장치에 대응하는 신호 송신 장치에서 사용한 천공 패턴에 상응하게 0을 삽입하는 0 삽입기와, 상기 0을 삽입한 신호를 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 부호의 패리티 검사 행렬을 사용하여 복호하는 복호기를 포함하며, 상기 천공 패턴은 상기 신호 송신 장치가 송신하는 최종 부호어 벡터의 팩터(factor) 그래프상의 최소 사이클과 디그리 분포를 고려하여 생성된 패턴임을 특징으로 한다.Another apparatus of the present invention for achieving the above objects; A signal receiving apparatus of a communication system, comprising: a receiver for receiving a signal, a zero inserter for inserting zero into the received signal corresponding to a puncturing pattern used in a signal transmitting apparatus corresponding to the signal receiving apparatus, and inserting the zero. A decoder that decodes a signal using a parity check matrix of a Low Density Parity Check (LDPC) code, wherein the puncturing pattern is on a factor graph of a final codeword vector transmitted by the signal transmission apparatus. The pattern is generated considering the minimum cycle and degree distribution.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 통신 시스템의 신호 송신 장치에서 신호 송신 방법에 있어서, 정보 벡터를 패리티 검사 행렬을 사용하여 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 부호로 생성하는 과정과, 상기 LDPC 부호를 천공 패턴에 상응하게 천공하여 최종 부호어 벡터로 생성하는 과정과, 상기 최종 부호어 벡터를 송신하는 과정을 포함하며, 상기 천공 패턴은 상기 최종 부호어 벡터의 팩터(factor) 그래프상의 최소 사이클과 디그리 분포를 고려하여 생성된 패턴임을 특징으로 한다. The method of the present invention for achieving the above objects; A signal transmission method in a signal transmission apparatus of a communication system, comprising: generating an information vector as a low density parity check (LDPC) code using a parity check matrix, and puncturing the LDPC code according to a puncturing pattern And generating a final codeword vector, and transmitting the final codeword vector, wherein the puncturing pattern is generated in consideration of the minimum cycle and degree distribution on a factor graph of the final codeword vector. Characterized in that the pattern.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 통신 시스템의 신호 수신 장치에서 신호 수신 방법에 있어서, 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신 신호에 상기 신호 수신 장치에 대응하는 신호 송신 장치에서 사용한 천공 패턴에 상응하게 0을 삽입하는 과정과, 상기 0을 삽입한 신호를 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 부호의 패리티 검사 행렬을 사용하여 복호하는 과정을 포함하며, 상기 천공 패턴은 상기 신호 송신 장치가 송신하는 최종 부호어 벡터의 팩터(factor) 그래프상의 최소 사이클과 디그리 분포를 고려하여 생성된 패턴임을 특징으로 한다. Another method of the present invention for achieving the above objects is; A signal receiving method in a signal receiving apparatus of a communication system, the method comprising: receiving a signal, inserting 0 into the received signal corresponding to a puncturing pattern used in the signal transmitting apparatus corresponding to the signal receiving apparatus, and the 0 Decoding the inserted signal using a parity check matrix of a Low Density Parity Check (LDPC) code, wherein the puncturing pattern is a factor of a final codeword vector transmitted by the signal transmission apparatus. ) The pattern is generated considering the minimum cycle and degree distribution on the graph.

이하, 본 발명에 따른 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in accordance with the present invention will be described in detail. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

먼저, 차세대 통신 시스템에서는 고속 대용량 데이터 송수신을 지원하기 위해 다양한 방식들, 일 예로 하이브리드 자동 반복 요구(HARQ: Hybrid Automatic Repaet reQuest, 이하 'HARQ'라 칭하기로 한다) 방식과 적응적 변조 및 부호 화(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식 등과 같은 다양한 방식들이 제안되었으며, 상기 HARQ 방식 및 AMC 방식 등을 사용하기 위해서는 다양한 부호화율들을 지원해야만 한다. 그런데, 종래 기술 부분에서도 설명한 바와 같이 차세대 통신 시스템에서 적극적으로 사용을 고려하고 있는 블록(block) 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check, 이하 'LDPC'라 칭하기로 한다) 부호는 그 특성상 부호화율면에서 제한이 존재한다. 따라서, 본 발명에서는 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 다양한 부호화율(coding rate)들을 지원하는 신호 송수신 장치 및 방법을 제안한다. 특히, 본 발명에서는 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 다양한 부호화율들을 지원하기 위해서 천공 패턴(puncturing pattern)을 생성하는 장치 및 방법을 제안한다.First, in the next generation communication system, various methods such as Hybrid Automatic Repaet reQuest (HARQ) method and adaptive modulation and coding (HARQ) method are used to support high-speed large data transmission and reception. Various schemes have been proposed, such as AMC: Adaptive Modulation and Coding (hereinafter, referred to as 'AMC') scheme, and various coding rates must be supported in order to use the HARQ scheme and the AMC scheme. However, as described in the related art, a block low density parity check (LDPC) code, which is actively considered for use in a next-generation communication system, is referred to as an encoding rate in view of its characteristics. There is a limitation in. Accordingly, the present invention proposes a signal transmission and reception apparatus and method for supporting various coding rates in a communication system using a block LDPC code. In particular, the present invention proposes an apparatus and method for generating a puncturing pattern to support various coding rates in a communication system using a block LDPC code.

도 1은 일반적인 블록 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬(parity check matrix)을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a parity check matrix of a general block LDPC code.

상기 도 1을 참조하면, 먼저 상기 패리티 검사 행렬은 정보 벡터(information vector)에 매핑되는 정보 파트(information part)와, 패리티 벡터(parity vector)에 매핑되는 패리티 파트(parity part)를 포함한다. 여기서, 상기 정보 벡터는 적어도 1개의 정보 비트(information bit)를 포함하며, 상기 패리티 벡터는 적어도 1개의 패리티 비트(parity bit)를 포함한다. 또한, 상기 패리티 검사 행렬은 다수의 부분 블록(partial block)들을 포함하며, 상기 다수의 부분 블록들은 상기 정보 파트가 포함하는 부분 블록들과 상기 패리티 파트가 포함하는 부분 블록들로 구분된다. 또한, 상기 부분 블록들 각각에 대응되는 행렬을 부분 행 렬(partial matrix)라 칭하기로 하며, 상기 부분 행렬은 순열 행렬(permutation matrix), 혹은 영 행렬(zero matrix)이다. 여기서, 상기 순열 행렬은 각 행(row)과 열(column)의 웨이트(weight)가 1인 행렬을 나타내며, 상기 웨이트는 0이 아닌 값을 가지는(non-zero) 엘리먼트들의 개수를 나타낸다. 상기 도 1에서 P는

Figure 112007021404451-PAT00002
크기를 가지는 순열 행렬을 나타낸다. 또한, 상기 도 1에서 정보 파트가 포함하는 순열 행렬 P는 그 지수를 amn으로, 패리티 파트가 포함하는 순열 행렬 P는 그 지수를 ap, x, y로 나타낸다. 상기 도 7에서
Figure 112007021404451-PAT00003
내지 는 상기 패리티 파트에서 블록 단위의 대각(diagonal)에 위치하는 순열 행렬을 나타낸다. 또한, 상기 도 1에서 순열 행렬중 항등 행렬(identity matrix)를 'I'로 도시하였으며, '0'으로 도시하였다.Referring to FIG. 1, first, the parity check matrix includes an information part mapped to an information vector and a parity part mapped to a parity vector. Here, the information vector includes at least one information bit, and the parity vector includes at least one parity bit. The parity check matrix may include a plurality of partial blocks, and the plurality of partial blocks are divided into partial blocks included in the information part and partial blocks included in the parity part. In addition, a matrix corresponding to each of the partial blocks will be referred to as a partial matrix, and the partial matrix is a permutation matrix or a zero matrix. Here, the permutation matrix represents a matrix having a weight of 1 for each row and column, and the weight represents the number of non-zero elements. P in FIG.
Figure 112007021404451-PAT00002
Represents a permutation matrix with size. In addition, in FIG. 1, the permutation matrix P included in the information part denotes an exponent thereof as a mn , and the permutation matrix P included in the parity part denotes the exponent represented by a p , x, and y. In FIG. 7 above
Figure 112007021404451-PAT00003
To Denotes a permutation matrix positioned diagonally on a block basis in the parity part. In addition, in FIG. 1, an identity matrix of the permutation matrix is illustrated as 'I' and illustrated as '0'.

한편, 블록 LDPC 부호의 설계는 패리티 검사 행렬의 설계를 통해 구현된다. 그런데, 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 1개의 코덱(CODEC)을 사용하여 다양한 부호화율들을 지원하기 위해서는 1개의 패리티 검사 행렬이 다양한 부호화율들을 지원할 수 있도록 설계되어야만 한다. 이렇게, 1개의 패리티 검사 행렬을 사용하여 2개 이상의 부호화율들을 지원하도록 하는 대표적인 방식이 천공(puncturing) 방식이다.On the other hand, the design of the block LDPC code is implemented through the design of the parity check matrix. However, in order to support various code rates using one codec in a communication system using a block LDPC code, one parity check matrix must be designed to support various code rates. As such, a representative method for supporting two or more code rates using one parity check matrix is a puncturing method.

그런데, 상기 도 1에 도시한 바와 같이 패리티 검사 행렬의 패리티 파트가 이중 대각(dual diagonal) 구조 혹은 축적기(accumulator) 구조를 가질 경우, 상기 패리티 검사 행렬을 사용하여 생성된 부호어 벡터, 즉 블록 LDPC 부호를 천공 방식을 사용하여 천공하면 팩터(factor, 이하 'factor'라 칭하기로 한다) 그래프 특성으로 인해 복호 동작이 간단해진다. 이를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.However, as shown in FIG. 1, when the parity part of the parity check matrix has a dual diagonal structure or an accumulator structure, a codeword vector generated using the parity check matrix, that is, a block When the LDPC code is punctured using the puncturing method, the decoding operation is simplified due to the characteristic of a factor (hereinafter, referred to as a 'factor') graph. This will be described in detail with reference to FIG. 2 as follows.

상기 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모(parent) factor 그래프와 자(child) factor 그래프를 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a parent factor graph and a child factor graph according to an embodiment of the present invention.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 모 factor 그래프는 패리티 검사 행렬에 대응하는 factor 그래프를 나타낸다. 상기 모 factor 그래프는 부호어 벡터중 패리티 벡터가 포함하는 패리티 비트들 1,2,3,4,5,6,7,8에 대응하는 변수 노드(variable node)들(211,213,215,217,219,221,223,225)과, 검사 노드(check node)들(227,229,231,233,235,237,239,241)과, 부호어 벡터가 포함하는 정보 비트들 a,b,c,d,e에 대응하는 변수 노드들(243,245,247,249,251)을 포함한다. 그리고, 상기 패리티 벡터에서 패리티 비트들 2,3,5,6,7,8이 천공된다고 가정하기로 하며, 따라서 상기 도 2에서 천공될 패리티 비트들에 대응하는 변수 노드들은 변수 노드들(213,215,219,221,223,225)이 된다. 여기서, 검사 노드의 개수 D(

Figure 112007021404451-PAT00005
)는 8이 되는 것이며, 천공될 패리티 비트의 개수 E(
Figure 112007021404451-PAT00006
)는 6이 되는 것이다.Referring to FIG. 2, a mother factor graph first shows a factor graph corresponding to a parity check matrix. The mother factor graph includes variable nodes 211, 213, 215, 217, 219, 221, 223, and 225 corresponding to parity bits 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8 included in the parity vector of the codeword vector. check nodes) 227, 229, 231, 233, 235, 237, 239 and 241 and variable nodes 243, 245, 247, 249 and 251 corresponding to the information bits a, b, c, d and e included in the codeword vector. Further, it is assumed that parity bits 2, 3, 5, 6, 7, and 8 are punctured in the parity vector, so that variable nodes corresponding to parity bits to be punctured in FIG. 2 are variable nodes 213, 215, 219, 221, 223, 225, Becomes Where D is the number of test nodes
Figure 112007021404451-PAT00005
) Is 8, and the number of parity bits to be punctured E (
Figure 112007021404451-PAT00006
) Is 6.

또한, 패리티 파트가 축적기 구조 혹은 이중 대각 구조를 가지는 패리티 검사 행렬을 사용하여 생성된 부호어 벡터가 천공될 경우, 즉 디그리(degree, 이하 'degree'라 칭하기로 한다)가 2인 변수 노드가 존재하는 부호어 벡터가 천공될 경우 검사 노드의 특성에 상응하게 상기 모 factor 그래프는 자 factor 그래프로 간략화시켜 표현 가능하다. 이하, 설명의 편의상 천공되기 이전의 부호어 벡터를 '모 부호어 벡터'라 칭하기로 한다. In addition, when a parity check codeword vector generated using a parity check matrix having an accumulator structure or a double diagonal structure is punctured, that is, a variable node having a degree (hereinafter, referred to as 'degree') of 2 When the existing codeword vector is punctured, the mother factor graph can be simplified and expressed as a child factor graph according to the characteristics of the test node. Hereinafter, for convenience of description, the codeword vector before being punctured will be referred to as a 'parent codeword vector'.

상기에서 degree가 2인 변수 노드가 존재하는 구조가 패리티 파트에 축적기 혹은 이중 대각선 구조를 갖는 패리티 검사 행렬에 국한된 것이 아님은 물론이다. 상기 degree가 2인 변수 노드에 해당하는 부호어 비트가 천공될 경우 천공된 변수 노드는 채널로부터 정보를 받아들일 수 없다. 복호할 때 천공된 변수 노드에 연결된 두개의 에지(edge)를 x,y라고 할 경우 x로 입력된 정보는 y로 그대로 전달되며 y로 입력된 정보는 x로 그대로 전달된다. 그러므로 두 에지로 연결된 검사 노드를 하나의 검사 노드로 병합할 수 있다. 상기 자 factor 그래프는 모 부호어 벡터가 포함하는 패리티 비트들 1,2,3,4,5,6,7,8 중 천공된 패리티 비트들 2,3,5,6,7,8을 제외한 패리티 비트들 1,4에 대응하는 변수 노드들(261,263)과, 검사 노드들(265,267)과, 모 부호어 벡터가 포함하는 정보 비트들 a,b,c,d,e에 대응하는 변수 노드들(269,271,273,275,277)을 포함한다. It goes without saying that the structure in which the variable node with degree 2 exists is not limited to the parity check matrix having an accumulator in the parity part or a double diagonal structure. When the codeword bit corresponding to the variable node having degree 2 is punctured, the punctured variable node cannot receive information from the channel. When decoding, if two edges connected to the punctured variable node are x and y, the information input as x is transferred as y and the information input as y is transferred as x. Therefore, inspection nodes connected by two edges can be merged into one inspection node. The child factor graph is a parity except for parity bits 2,3,5,6,7,8 of the parity bits 1,2,3,4,5,6,7,8 included in the mother codeword vector. Variable nodes 261 and 263 corresponding to bits 1 and 4, check nodes 265 and 267, and variable nodes corresponding to information bits a, b, c, d and e included in the mother codeword vector ( 269,271,273,275,277.

따라서, 신호 송신 장치에서 패리티 검사 행렬에 상응하게 모 부호어 벡터를 생성한 후, 상기 모 부호어 벡터에서 패리티 비트들을 천공하여 송신하였을 경우, 신호 수신 장치측에서 모 factor 그래프가 아닌 자 factor 그래프를 사용하여 수신 신호를 복호하게 되면 복호의 수렴 속도가 빨라질 뿐만 아니라 연산 횟수 역시 감소시켜 신호 수신 장치의 전체 복호 복잡도를 감소시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 상기 도 2에서 신호 송신 장치가 {a,b,c,d,e,1,4}를 송신할 경우, 신호 수신 장치는 상기 자 factor 그래프에 상응하게 수신 신호, 즉 {a,b,c,d,e,1,4}를 복호하게 되는 것이다. Therefore, when a mother codeword vector is generated in the signal transmission apparatus corresponding to the parity check matrix, and the parity bits are punctured and transmitted in the mother codeword vector, the signal receiving apparatus generates a child factor graph instead of a mother factor graph. Decoding the received signal by using this method not only increases the convergence speed of the decoding but also reduces the number of operations, thereby reducing the overall decoding complexity of the signal receiving apparatus. That is, when the signal transmission device transmits {a, b, c, d, e, 1,4} in FIG. 2, the signal reception device corresponds to the received factor, that is, {a, b, c, d, e, 1, 4}.

한편, 블록 LDPC 부호의 성능은 낮은 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다) 채널 환경에서는 상기 블록 LDPC 부호의 degree 분포(degree distribution)에 의해 결정되고, 높은 SNR 채널 환경에서는 상기 블록 LDPC 부호의 사이클(cycle) 분포에 의해 결정된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 degree 분포와 사이클 분포 모두를 고려하여 다양한 부호화율들을 지원하는 것이 가능하도록 천공 패턴을 생성하고, 상기 천공 패턴에 상응하게 모 부호어 벡터를 천공하여 다양한 부호화율들을 지원하도록 하는 방안을 제안하며, 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the performance of a block LDPC code is determined by the degree distribution of the block LDPC code in a low signal-to-noise ratio (SNR) channel environment, and is a high SNR channel. In the environment, it is determined by the cycle distribution of the block LDPC code. Accordingly, in the present invention, a puncturing pattern is generated to support various coding rates in consideration of both the degree distribution and the cycle distribution, and a variety of coding rates are supported by puncturing a mother codeword vector corresponding to the puncturing pattern. A proposal is made, and the details thereof are as follows.

(1) 부호화율 R1에 해당하는 블록 LDPC 부호의 최적화된 degree 분포를 검출한다. (1) The optimized degree distribution of the block LDPC code corresponding to the coding rate R 1 is detected.

여기서, 본 발명에서 지원하는 다양한 부호화율들을 R1<R2<·<Rmax라고 가정하기로 하며, 따라서 상기 부호화율 R1은 최소 부호화율을 나타낸다. Here, it is assumed that various coding rates supported by the present invention are R 1 <R 2 <· <R max , and therefore, the coding rate R 1 represents a minimum coding rate.

(2) degree 분포를 고려하여 최적화된 천공 패턴을 하기와 같이 생성한다. (2) In consideration of the degree distribution, an optimized perforation pattern is generated as follows.

첫 번째로, 부호화율 R2를 만족시키는 천공 패턴을 하기와 같이 생성한다.First, a puncturing pattern satisfying the coding rate R 2 is generated as follows.

먼저, 모 부호어 벡터와 상기 모 부호어 벡터가 천공되어 생성된 벡터, 즉 자 부호어 벡터 각각의 부호화율을 Rm과 Rp라고 가정하기로 한다. 여기서, 상기 모 부호어 벡터에서 천공되는 패리티 비트들의 개수를 np라고 가정하기로 하면, 상기 np는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.First, it is assumed that the coding rates of the vector generated by puncturing the mother codeword vector and the mother codeword vector, that is, the child codeword vectors, are R m and R p . Herein, if it is assumed that the number of parity bits punctured in the mother codeword vector is n p , the n p may be represented by Equation 1 below.

Figure 112007021404451-PAT00007
Figure 112007021404451-PAT00007

상기 수학식 1에서 k는 정보 벡터가 포함하는 정보 비트들의 개수를 나타낸다. In Equation 1, k represents the number of information bits included in the information vector.

또한, 상기 패리티 검사 행렬이 포함하는 순열 행렬들의 크기가

Figure 112007021404451-PAT00008
일 경우, 상기 모 부호어 벡터가 포함하는 패리티 비트들은 z개의 부분 집합들로 구분될 수 있으며, 이를 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.In addition, the size of the permutation matrices included in the parity check matrix
Figure 112007021404451-PAT00008
In this case, parity bits included in the mother codeword vector may be divided into z subsets, which will be described with reference to FIG. 3.

상기 도 3은 블록 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬이 포함하는 순열 행렬들의 크기가

Figure 112007021404451-PAT00009
일 경우의 factor 그래프를 도시한 도면이다.3 shows that the size of the permutation matrices included in the parity check matrix of the block LDPC code
Figure 112007021404451-PAT00009
FIG. 1 shows a factor graph in one case. FIG.

상기 도 3을 참조하면, 상기 패리티 검사 행렬이 포함하는 순열 행렬들의 크기가

Figure 112007021404451-PAT00010
일 경우, 상기 모 부호어 벡터가 포함하는 패리티 비트들은 z개의 부분 집합들로 구분된다. 즉, 상기 모 부호어 벡터가 포함하는 패리티 비트들의 개수가 mbz개라고 가정하면, 상기 mbz개의 패리티 비트들은 하기 수학식 2와 같이 구분된다.Referring to FIG. 3, the size of the permutation matrices included in the parity check matrix is
Figure 112007021404451-PAT00010
In this case, parity bits included in the mother codeword vector are divided into z subsets. That is, assuming that the number of parity bits included in the mother codeword vector is m b z, the m b z parity bits are classified as in Equation 2 below.

Figure 112007021404451-PAT00011
Figure 112007021404451-PAT00011

상기 수학식 2에서 Si는 i번째 부분 집합을 나타낸다. In Equation 2, S i represents the i-th subset.

<단계 1><Step 1>

만약, 부분 집합 Si가 포함하는 패리티 비트들중 mi개의 패리티 비트들이 천공되면, 상기 부분 집합 Si는 타입-i부분 집합이라고 정의하기로 한다. 또한, 상기 타입-i 부분 집합의 개수를 ni라고 정의하기로 한다. 그러면, 각 부분 집합에서 천공되는 패리티 비트의 개수는 다음과 같이 정의된다. If m i parity bits of the parity bits included in the subset S i are punctured, the subset S i will be defined as a type-i subset. In addition, the number of the type-i subset is defined as n i . Then, the number of parity bits punctured in each subset is defined as follows.

<제1경우> <First case>

Figure 112007021404451-PAT00012
: 모든 부분 집합에서 m1개의 패리티 비트들이 천공된다.
Figure 112007021404451-PAT00012
M 1 parity bits are punctured in all subsets.

<제2경우> <Second case>

Figure 112007021404451-PAT00013
가 정수가 아닌 경우: m'을
Figure 112007021404451-PAT00014
에 가장 가까운 정수라고 가정하기로 하며, 각 경우 하기와 같은 관계를 나타낸다.
Figure 112007021404451-PAT00013
Is not an integer: m '
Figure 112007021404451-PAT00014
Assume that it is an integer closest to, and in each case, the following relationship is shown.

Figure 112007021404451-PAT00015
Figure 112007021404451-PAT00015

하기 수학식 3 및 수학식 4를 만족시키면서, t가 가장 작은 값인 정수 ni와 mi를 검출한다. 여기서, i를 imin이라 칭하기로 한다.While satisfying the following expressions (3) and (4), the integers n i and m i , where t is the smallest value, are detected. Here, i will be referred to as i min .

Figure 112007021404451-PAT00016
Figure 112007021404451-PAT00016

Figure 112007021404451-PAT00017
Figure 112007021404451-PAT00017

<단계 2><Step 2>

ni개의 타입-i부분 집합에 대해서(단,

Figure 112007021404451-PAT00018
) 천공 패턴
Figure 112007021404451-PAT00019
를 다음과 같이 결정한다. 여기서, li ,j는 천공되지 않는 패리티 비트들간의 거리를 나타내며,
Figure 112007021404451-PAT00020
이고,
Figure 112007021404451-PAT00021
이다. 또한, mb는 블록 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬의 행(row)의 개수를 나타낸다. 일 예로 상기 도 2에서 모 factor 그래프의 천공 패턴은 (3,5)이다. for n i -type subsets,
Figure 112007021404451-PAT00018
A) perforation pattern
Figure 112007021404451-PAT00019
Determine as follows. Where l i , j represents the distance between parity bits that are not punctured,
Figure 112007021404451-PAT00020
ego,
Figure 112007021404451-PAT00021
to be. M b represents the number of rows of the parity check matrix of the block LDPC code. As an example, the puncturing pattern of the mother factor graph in FIG. 2 is (3,5).

<제1경우> <First case>

Figure 112007021404451-PAT00022
(단, P는 정수): 천공 패턴은 하기 수학식 5와 같이 pi개의 P를 포함한다.
Figure 112007021404451-PAT00022
(Wherein P is an integer): The puncturing pattern includes pi P as shown in Equation 5 below.

Figure 112007021404451-PAT00023
Figure 112007021404451-PAT00023

<제2경우><Second case>

Figure 112007021404451-PAT00024
가 정수가 아닌 경우:
Figure 112007021404451-PAT00025
.
Figure 112007021404451-PAT00024
Is not an integer:
Figure 112007021404451-PAT00025
.

천공 패턴은 하기와 같이 a1개의 P와, a2개의 P+1과, P''을 포함하며, 하기 수학식 6과 같이 구성된다.The perforation pattern includes a 1 P, a 2 P + 1, and P ″ as follows, and is configured as shown in Equation 6 below.

Figure 112007021404451-PAT00026
Figure 112007021404451-PAT00026

또한, a1,a2, P''은 하기 수학식 7을 사용하여 검출된다. In addition, a 1 , a 2 , P ″ is detected using the following equation (7).

Figure 112007021404451-PAT00027
Figure 112007021404451-PAT00027

상기 수학식 7을 만족하는 (a2, P'') 중에서 P''이 최소가 되는 a2를 선택한다. 여기서, a1은 하기 수학식 8에 의해 검출된다.The mathematics and satisfying the equation 7, select (a 2, P '') in P '' a 2 is minimized. Here, a 1 is detected by the following formula (8).

Figure 112007021404451-PAT00028
Figure 112007021404451-PAT00028

<단계 3><Step 3>

천공 패턴 Pi는 타입-i 부분 집합(단,

Figure 112007021404451-PAT00029
)에 적용된다.Perforation pattern P i is a subset of type-i,
Figure 112007021404451-PAT00029
Applies to).

두 번째로, 부호율 R3, ... , Rmax를 만족시키는 천공 패턴을 하기와 같이 생성한다.Second, a puncturing pattern satisfying the code rates R 3 , ..., R max is generated as follows.

먼저, 부호화율 R1에 해당하는 블록 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬이 포함하 는 순열 행렬의 지수를 factor 그래프 상에서 짧은 사이클이 생성되지 않도록 생성한다. 여기서, factor 그래프 상에서 짧은 사이클이 생성되지 않도록 순열 행렬의 지수를 생성하기 위해서는 하기 수학식 9 및 수학식 10의 조건을 만족해야만 한다. 즉, 임의의 블록 LDPC 부호에 대해서 최소 사이클(minimum cycle)의 길이를 '거스(girth)'라고 정의하면, 천공 패턴 (l1, l2, ... ,lp)에 의해 천공된 블록 LDPC 부호에 대해서 거스가 2(ㅣ+1) 이상일 필요 충분 조건은 하기 수학식 9 및 수학식 10과 같다. First, an index of a permutation matrix included in a parity check matrix of a block LDPC code corresponding to a coding rate R 1 is generated so that a short cycle is not generated on a factor graph. Here, in order to generate an index of the permutation matrix so that a short cycle is not generated on the factor graph, the conditions of Equations 9 and 10 must be satisfied. That is, if the length of the minimum cycle is defined as 'girth' for any block LDPC code, the block LDPC punctured by the puncturing pattern (l 1 , l 2 , ..., l p ) The sufficient condition that Gus needs to be 2 (| +1) or more with respect to the sign is shown in Equations 9 and 10 below.

Figure 112007021404451-PAT00030
Figure 112007021404451-PAT00030

Figure 112007021404451-PAT00031
Figure 112007021404451-PAT00031

상기 수학식 9 및 수학식 10에서 i는 상기 블록 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬이 총 i개의 블록 행들과 총 j개의 블록 열들을 포함할 경우, 그 블록 행 인덱스(index)를 나타내며, j는 그 블록 열 인덱스를 나타낸다. In Equations 9 and 10, i represents a block row index when the parity check matrix of the block LDPC code includes a total of i block rows and a total of j block columns, and j represents the block. Represents a column index.

한편, 천공된 LDPC 부호에서 길이 2l의 사이클은 하기 수학식 11과 같은 블록 시퀀스(block sequence)로 나타낼 수 있다.Meanwhile, a cycle of length 2l in the punctured LDPC code may be represented by a block sequence as shown in Equation 11 below.

Figure 112007021404451-PAT00032
Figure 112007021404451-PAT00032

상기 수학식 11에서,

Figure 112007021404451-PAT00033
는 패리티 검사 행렬에서 a번째 행과 b번째 열에 해당하는 블록을 나타낸다. In Equation 11,
Figure 112007021404451-PAT00033
Denotes a block corresponding to a row and b column in the parity check matrix.

도 11에서 알 수 있듯이 블록 LDPC 부호에서 패리티 비트를 천공하는 것은 검사 노드를 합치는 것과 동일하다. 즉, 천공은 검사행렬에서 해당하는 행을 컴바이닝 하는 것이다. As can be seen in Figure 11 puncturing the parity bits in the block LDPC code is the same as the sum of the check nodes. In other words, puncturing combines the corresponding rows in the check matrix.

한편, 모 부호어 벡터가 임의의 천공 패턴에 의해 천공됨에 따라 생성되는 새로운 factor 그래프, 즉 자 factor 그래프에 대응하는 패리티 검사 행렬의 행은 하기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.Meanwhile, a new factor graph generated as the mother codeword vector is punctured by an arbitrary puncturing pattern, that is, a row of the parity check matrix corresponding to the child factor graph may be represented by Equation 12 below.

Figure 112007021404451-PAT00034
Figure 112007021404451-PAT00034

상기 수학식 12에서,

Figure 112007021404451-PAT00035
는 모 부호어 벡터의 패리티 검사 행렬에서 천공 후 I번째 행을 구성하는 천공 이전의 패리티 검사 행렬의 행들을 포함한다. 즉, 상기
Figure 112007021404451-PAT00036
는 자 factor 그래프에 상응하게 생성된 패리티 검사 행렬의 i번째 행을 나 타낸다. In Equation 12,
Figure 112007021404451-PAT00035
Includes rows of the parity check matrix before puncturing constituting the I-th row after puncturing in the parity check matrix of the mother codeword vector. That is
Figure 112007021404451-PAT00036
Is the i th row of the parity check matrix generated corresponding to the child factor graph.

일 예로, 크기가

Figure 112007021404451-PAT00037
인 패리티 검사 행렬에 대해서 천공 패턴 (2,3,4,3)이 사용되었다고 가정하기로 한다. 그러면, 상기 수학식 11에 의해서
Figure 112007021404451-PAT00038
이고,
Figure 112007021404451-PAT00039
이다. For example, the size
Figure 112007021404451-PAT00037
It is assumed that a puncturing pattern (2, 3, 4, 3) is used for the in-parity check matrix. Then, according to Equation 11
Figure 112007021404451-PAT00038
ego,
Figure 112007021404451-PAT00039
to be.

또한, 상기 수학식 12를 사용하여 상기 천공된 블록 LDPC 부호의 사이클 특징을 나타내는 상기 수학식 9 및 수학식 10을 검출할 수 있는 것이다. In addition, Equation 9 and Equation 10 representing the cycle characteristics of the punctured block LDPC code may be detected using Equation 12.

다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 구조에 대해서 설명하기로 한다.Next, a structure of a signal transmission apparatus in a communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 구조를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a structure of a signal transmission apparatus in a communication system according to an embodiment of the present invention.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 상기 신호 송신 장치는 부호화기(encoder)(411)와, 천공기(413)와, 제어기(415)와, 변조기(modulator)(417)와, 송신기(419)를 포함한다. 먼저, 상기 신호 송신 장치에서 송신하고자 하는 정보 벡터가 발생되면, 상기 정보 벡터는 상기 부호화기(411)로 전달된다. 상기 부호화기(411)는 상기 제어기(415)의 제어에 따라 상기 정보 벡터를 미리 설정되어 있는 부호화 방식으로 부호화하여 부호어 벡터로 생성한 후 상기 천공기(413)로 출력한다. 상기 천공 기(413)는 상기 제어기(415)의 제어에 따라 상기 부호화기(411)에서 출력하는 부호어 벡터를 천공하여 최종 부호어 벡터로 생성한 후 상기 변조기(417)로 출력한다. 여기서, 상기 제어기(415)는 상기 신호 송신 장치에서 지원하는 부호화율에 상응하게 상기 천공기(413)의 천공 동작을 제어하며, 상기 천공기(413)는 상기에서 설명한 바와 같은 천공 패턴을 사용하여 천공 동작을 수행한다. 상기 변조기(417)는 상기 천공기(413)에서 출력한 최종 부호어 벡터를 미리 설정되어 있는 변조 방식으로 변조하여 변조 벡터로 생성한 후 상기 송신기(419)로 출력한다. 상기 송신기(419)는 상기 변조기(417)에서 출력한 변조 벡터를 입력하여 송신 신호 처리한 후 안테나를 통해 신호 수신 장치로 송신한다. Referring to FIG. 4, first, the signal transmission apparatus includes an encoder 411, a perforator 413, a controller 415, a modulator 417, and a transmitter 419. . First, when an information vector to be transmitted is generated by the signal transmission device, the information vector is transmitted to the encoder 411. The encoder 411 encodes the information vector using a predetermined encoding scheme under the control of the controller 415, generates a codeword vector, and outputs the coded vector to the puncturer 413. The puncturer 413 punctures the codeword vector output from the encoder 411 under the control of the controller 415 to generate the final codeword vector, and outputs the final codeword vector to the modulator 417. Here, the controller 415 controls the puncturing operation of the puncturer 413 corresponding to the coding rate supported by the signal transmission apparatus, and the puncturer 413 punctures using the puncturing pattern as described above. Do this. The modulator 417 modulates the final codeword vector output from the puncturer 413 in a predetermined modulation scheme to generate a modulated vector, and outputs the modulated vector to the transmitter 419. The transmitter 419 inputs a modulation vector output from the modulator 417, processes a transmission signal, and transmits the signal to a signal receiving apparatus through an antenna.

다음으로 도 5를 참조하여본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 신호 수신 장치 구조에 대해서 설명하기로 한다.Next, a structure of a signal receiving apparatus of a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 신호 수신 장치 구조를 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a signal receiving device structure of a communication system according to an embodiment of the present invention.

상기 도 5를 참조하면, 상기 신호 수신 장치는 수신기(511)와, 복조기(de-modulator)(513)와, 0 삽입기(515)와, 복호기(decoder)(517)와, 제어기(519)를 포함한다. 먼저, 신호 송신 장치에서 송신한 신호는 상기 신호 수신 장치의 안테나를 통해 수신되고, 상기 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 수신기(511)로 전달된다. 상기 수신기(511)는 상기 수신 신호를 수신 신호 처리한 후 그 수신 신호 처리된 수신 벡터를 상기 복조기(513)로 출력한다. 상기 복조기(513)는 상기 수신기(511)에서 출력한 수신 벡터를 입력하여 상기 신호 송신 장치의 변조기, 즉 변조기(517) 에서 적용한 변조 방식에 상응하는 복조 방식으로 복조한 후 그 복조한 복조 벡터를 상기 0 삽입기(515)로 출력한다. 상기 0 삽입기(515)는 상기 복조기(513)에서 출력한 복조 벡터를 입력하여 상기 제어기(519)의 제어에 따라 0을 삽입한 후 상기 복호기(417)로 출력한다. 여기서, 상기 제어기(419)는 상기 신호 송신 장치의 천공기(413)가 천공한 비트들의 위치를 미리 알고 있으며, 따라서 상기 천공된 비트들의 위치에 상응하게 상기 0 삽입기(515)가 0을 삽입하도록 제어하는 것이다. 상기 복호기(517)는 상기 제어기(519)의 제어에 따라 상기 0 삽입기(515)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 신호 송신 장치의 부호화기(411)에서 사용한 부호화 방식에 대응하는 복호 방식으로 복호한다. 여기서, 상기 제어기(519)는 상기 부호화기(411)에서 사용한 부호화 방식을 미리 알고 있으며, 따라서 상기 부호화기(411)에서 사용한 부호화 방식에 상응하게 상기 복호기(517)가 복호 동작을 수행하도록 제어하는 것이다. Referring to FIG. 5, the signal receiving apparatus includes a receiver 511, a demodulator 513, a zero inserter 515, a decoder 517, and a controller 519. It includes. First, a signal transmitted from a signal transmission device is received through an antenna of the signal reception device, and a signal received through the antenna is transmitted to the receiver 511. The receiver 511 processes the received signal and then outputs the received signal processed reception vector to the demodulator 513. The demodulator 513 inputs a reception vector output from the receiver 511 to demodulate a demodulation method corresponding to a modulation scheme applied to a modulator of the signal transmission apparatus, that is, a modulator 517, and then demodulates the demodulated vector. Output to the zero inserter 515. The zero inserter 515 inputs a demodulation vector output from the demodulator 513, inserts zeros under the control of the controller 519, and outputs the zero to the decoder 417. Here, the controller 419 knows in advance the positions of the bits punctured by the puncturer 413 of the signal transmission apparatus, so that the 0 inserter 515 inserts 0 corresponding to the positions of the punctured bits. To control. The decoder 517 inputs a signal output from the 0 inserter 515 under the control of the controller 519 and decodes the decoding method corresponding to the encoding method used by the encoder 411 of the signal transmission apparatus. . In this case, the controller 519 knows in advance the encoding scheme used by the encoder 411, and thus controls the decoder 517 to perform a decoding operation corresponding to the encoding scheme used by the encoder 411.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같은 본 발명은, 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 다양한 부호화율들을 지원하여 신호를 송수신하는 것을 가능하게 한다는 이점을 가진다. 특히, 본 발명은 블록 LDPC 부호를 사용하는 통신 시스템에서 다양한 부호화율들을 지원하여 신호를 송수신함에 있어 최적화된 천공 패턴을 제공함으로써 그 성능을 향상시킨다는 이점을 가진다.The present invention as described above has the advantage that it is possible to transmit and receive signals by supporting various coding rates in a communication system using a block LDPC code. In particular, the present invention has an advantage of improving performance by providing an optimized puncturing pattern in transmitting and receiving signals by supporting various coding rates in a communication system using a block LDPC code.

Claims (8)

통신 시스템의 신호 송신 장치에서 신호 송신 방법에 있어서,A signal transmission method in a signal transmission apparatus of a communication system, 정보 벡터를 패리티 검사 행렬을 사용하여 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 부호로 생성하는 과정과,Generating an information vector using a low density parity check (LDPC) code using a parity check matrix; 상기 LDPC 부호를 천공 패턴에 상응하게 천공하여 최종 부호어 벡터로 생성하는 과정과,Generating the final codeword vector by puncturing the LDPC code corresponding to the puncturing pattern; 상기 최종 부호어 벡터를 송신하는 과정을 포함하며,Transmitting the final codeword vector; 상기 천공 패턴은 상기 최종 부호어 벡터의 팩터(factor) 그래프상의 최소 사이클과 디그리 분포를 고려하여 생성된 패턴임을 특징으로 하는 신호 송신 방법. The puncturing pattern is a signal transmission method characterized in that the pattern is generated in consideration of the minimum cycle and the degree distribution on the factor (factor) graph of the final codeword vector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 천공 패턴이 (l1, l2, ... ,lp)일 경우, 상기 최종 부호어 벡터의 거스는 2(ㅣ+1) 이상이어야만 하며, 이는 하기 수학식 13 및 수학식 14의 조건을 만족함을 특징으로 하는 신호 송신 방법. When the puncturing pattern is (l 1 , l 2 , ..., l p ), the gauze of the final codeword vector should be 2 (ㅣ +1) or more, which is a condition of Equations 13 and 14 below. The signal transmission method characterized in that it satisfies.
Figure 112007021404451-PAT00040
Figure 112007021404451-PAT00040
Figure 112007021404451-PAT00041
Figure 112007021404451-PAT00041
 상기 수학식 13 및 수학식 14에서 i는 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬이 총 i개의 블록 행들과 총 j개의 블록 열들을 포함할 경우, 그 블록 행 인덱스를 나타내며, j는 그 블록 열 인덱스를 나타내며, 상기 최종 부호어 벡터에서 길이 2l의 사이클은 하기 수학식 15와 같은 블록 시퀀스로 표현됨. In Equations 13 and 14, i represents a block row index when the parity check matrix of the LDPC code includes a total of i block rows and j block columns, and j represents the block column index. The cycle of length 2l in the final codeword vector is represented by a block sequence as shown in Equation 15 below.
Figure 112007021404451-PAT00042
Figure 112007021404451-PAT00042
 상기 수학식 15에서,
Figure 112007021404451-PAT00043
는 상기 최종 뷰호어 벡터의 패리티 검사 행렬에서 a번째 행과 b번째 열에 해당하는 블록을 나타냄.In Equation 15,
Figure 112007021404451-PAT00043
Denotes a block corresponding to a-th row and b-th column of the parity check matrix of the final viewhor vector. 통신 시스템의 신호 송신 장치에 있어서, In the signal transmission apparatus of the communication system, 정보 벡터를 패리티 검사 행렬을 사용하여 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 부호로 생성하는 부호화기와, An encoder for generating an information vector with a low density parity check (LDPC) code using a parity check matrix; 상기 LDPC 부호를 천공 패턴에 상응하게 천공하여 최종 부호어 벡터로 생성하는 천공기와,A perforator for perforating the LDPC code corresponding to the perforation pattern and generating a final codeword vector; 상기 최종 부호어 벡터를 송신하는 송신기를 포함하며, A transmitter for transmitting the final codeword vector, 상기 천공 패턴은 상기 최종 부호어 벡터의 팩터(factor) 그래프상의 최소 사이클과 디그리 분포를 고려하여 생성된 패턴임을 특징으로 하는 신호 송신 장치.The puncturing pattern is a signal transmission device, characterized in that generated in consideration of the minimum cycle and the degree distribution on the factor (factor) graph of the final codeword vector. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 천공 패턴이 (l1, l2, ... ,lp)일 경우, 상기 최종 부호어 벡터의 거스는 2(ㅣ+1) 이상이어야만 하며, 이는 하기 수학식 16 및 수학식 17의 조건을 만족함을 특징으로 하는 신호 송신 장치. When the puncturing pattern is (l 1 , l 2 , ..., l p ), the gauze of the final codeword vector should be 2 (ㅣ +1) or more, which is the condition of Equations 16 and 17 below. Signal transmission apparatus characterized in that the satisfactory.
Figure 112007021404451-PAT00044
Figure 112007021404451-PAT00044
Figure 112007021404451-PAT00045
Figure 112007021404451-PAT00045
 상기 수학식 16 및 수학식 17에서 i는 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬이 총 i개의 블록 행들과 총 j개의 블록 열들을 포함할 경우, 그 블록 행 인덱스를 나타내며, j는 그 블록 열 인덱스를 나타내며, 상기 최종 부호어 벡터에서 길이 2l의 사이클은 하기 수학식 18과 같은 블록 시퀀스로 표현됨. In Equations 16 and 17, i represents the block row index when the parity check matrix of the LDPC code includes a total of i block rows and j block columns, and j represents the block column index. The cycle of length 2l in the final codeword vector is represented by a block sequence as shown in Equation 18.
Figure 112007021404451-PAT00046
Figure 112007021404451-PAT00046
 상기 수학식 18에서,
Figure 112007021404451-PAT00047
는 상기 최종 뷰호어 벡터의 패리티 검사 행렬에서 a번째 행과 b번째 열에 해당하는 블록을 나타냄.In Equation 18,
Figure 112007021404451-PAT00047
Denotes a block corresponding to a-th row and b-th column of the parity check matrix of the final viewhor vector. 통신 시스템의 신호 수신 장치에서 신호 수신 방법에 있어서,A signal receiving method in a signal receiving apparatus of a communication system, 신호를 수신하는 과정과,Receiving a signal, 상기 수신 신호에 상기 신호 수신 장치에 대응하는 신호 송신 장치에서 사용한 천공 패턴에 상응하게 0을 삽입하는 과정과,Inserting 0 into the received signal corresponding to the puncturing pattern used in the signal transmitting apparatus corresponding to the signal receiving apparatus; 상기 0을 삽입한 신호를 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 부호의 패리티 검사 행렬을 사용하여 복호하는 과정을 포함하며, And decoding the zero-inserted signal using a parity check matrix of a low density parity check (LDPC) code. 상기 천공 패턴은 상기 신호 송신 장치가 송신하는 최종 부호어 벡터의 팩터(factor) 그래프상의 최소 사이클과 디그리 분포를 고려하여 생성된 패턴임을 특징으로 하는 신호 수신 방법. The puncturing pattern is a signal receiving method, characterized in that the pattern is generated in consideration of the minimum cycle and the degree distribution on the factor (factor) of the final codeword vector transmitted by the signal transmission device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 천공 패턴이 (l1, l2, ... ,lp)일 경우, 상기 최종 부호어 벡터의 거스는 2(ㅣ+1) 이상이어야만 하며, 이는 하기 수학식 19 및 수학식 20의 조건을 만족함을 특징으로 하는 신호 수신 방법. When the puncturing pattern is (l 1 , l 2 , ..., l p ), the Gus of the final codeword vector should be 2 (ㅣ +1) or more, which is the condition of Equation 19 and Equation 20 below. Signal receiving method characterized in that the.
Figure 112007021404451-PAT00048
Figure 112007021404451-PAT00048
Figure 112007021404451-PAT00049
Figure 112007021404451-PAT00049
 상기 수학식 19 및 수학식 20에서 i는 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬이 총 i개의 블록 행들과 총 j개의 블록 열들을 포함할 경우, 그 블록 행 인덱스를 나타내며, j는 그 블록 열 인덱스를 나타내며, 상기 최종 부호어 벡터에서 길이 2l의 사이클은 하기 수학식 21과 같은 블록 시퀀스로 표현됨. In Equation 19 and Equation 20, i represents a block row index when the parity check matrix of the LDPC code includes a total of i block rows and j block columns, and j represents the block column index. The cycle of length 2l in the final codeword vector is represented by a block sequence as shown in Equation 21.
Figure 112007021404451-PAT00050
Figure 112007021404451-PAT00050
 상기 수학식 21에서,
Figure 112007021404451-PAT00051
는 상기 최종 뷰호어 벡터의 패리티 검사 행렬에서 a번째 행과 b번째 열에 해당하는 블록을 나타냄.In Equation 21,
Figure 112007021404451-PAT00051
Denotes a block corresponding to a-th row and b-th column of the parity check matrix of the final viewhor vector. 통신 시스템의 신호 수신 장치에 있어서, In the signal receiving apparatus of the communication system, 신호를 수신하는 수신기와,A receiver receiving the signal, 상기 수신 신호에 상기 신호 수신 장치에 대응하는 신호 송신 장치에서 사용한 천공 패턴에 상응하게 0을 삽입하는 0 삽입기와, A zero inserter for inserting zero into the received signal corresponding to the puncturing pattern used in the signal transmitting apparatus corresponding to the signal receiving apparatus; 상기 0을 삽입한 신호를 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check) 부호의 패리티 검사 행렬을 사용하여 복호하는 복호기를 포함하며, A decoder that decodes the zero-inserted signal using a parity check matrix having a low density parity check (LDPC) code, 상기 천공 패턴은 상기 신호 송신 장치가 송신하는 최종 부호어 벡터의 팩터(factor) 그래프상의 최소 사이클과 디그리 분포를 고려하여 생성된 패턴임을 특징으로 하는 신호 수신 장치.The puncturing pattern is a signal receiving device, characterized in that generated in consideration of the minimum cycle and the degree distribution on the factor (factor) graph of the final codeword vector transmitted by the signal transmission device. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 천공 패턴이 (l1, l2, ... ,lp)일 경우, 상기 최종 부호어 벡터의 거스는 2(ㅣ+1) 이상이어야만 하며, 이는 하기 수학식 22 및 수학식 23의 조건을 만족함을 특징으로 하는 신호 송신 장치. When the puncturing pattern is (l 1 , l 2 , ..., l p ), the gauze of the final codeword vector should be 2 (ㅣ +1) or more, which is a condition of Equation 22 and Equation 23 below. Signal transmission apparatus characterized in that the satisfactory.
Figure 112007021404451-PAT00052
Figure 112007021404451-PAT00052
Figure 112007021404451-PAT00053
Figure 112007021404451-PAT00053
 상기 수학식 22 및 수학식 23에서 i는 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬이 총 i개의 블록 행들과 총 j개의 블록 열들을 포함할 경우, 그 블록 행 인덱스를 나타내며, j는 그 블록 열 인덱스를 나타내며, 상기 최종 부호어 벡터에서 길이 2l의 사이클은 하기 수학식 24과 같은 블록 시퀀스로 표현됨. In Equation 22 and Equation 23, i represents a block row index when the parity check matrix of the LDPC code includes a total of i block rows and j block columns, and j represents the block column index. The cycle of length 2l in the final codeword vector is represented by a block sequence as shown in Equation (24).
Figure 112007021404451-PAT00054
Figure 112007021404451-PAT00054
 상기 수학식 24에서,
Figure 112007021404451-PAT00055
는 상기 최종 뷰호어 벡터의 패리티 검사 행렬에서 a번째 행과 b번째 열에 해당하는 블록을 나타냄. In Equation 24,
Figure 112007021404451-PAT00055
Denotes a block corresponding to a-th row and b-th column of the parity check matrix of the final viewhor vector.
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KR101125100B1 (en) * 2010-12-03 2012-03-21 한국과학기술원 Design method of reed-solomon-based quasi-cyclic ldpc codes by puncturing, encoding/decoding method and storage device using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101125100B1 (en) * 2010-12-03 2012-03-21 한국과학기술원 Design method of reed-solomon-based quasi-cyclic ldpc codes by puncturing, encoding/decoding method and storage device using the same

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