The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Turbo Perallel Space-Time Processing System with LDPC Code in MIMO Channel for High-Speed Wireless Communications

MIMO 채널에서 고속 무선 통신을 위한 LDPC 부호를 갖는 터보 병렬 시공간 처리 시스템

  • 조동균 (연세대학교 전기전자공학과 통신시스템연구실) ;
  • 박주남 (연세대학교 전기전자공학과 통신시스템연구실) ;
  • 황금찬 (연세대학교 전기전자공학과 통신시스템연구실)
  • Published : 2003.10.01
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Abstract

Turbo processing have been known as methods close to Shannon limit in the aspect of wireless multi-input multi-output (MIMO) communications similarly to wireless single antenna communication. The iterative processing can maximize the mutual effect of coding and interference cancellation, but LDPC coding has not been used for turbo processing because of the inherent decoding process delay. This paper suggests a LDPC coded MIMO system with turbo parallel space-time (Turbo-PAST) processing for high-speed wireless communications and proposes a average soft-output syndrome (ASS) check scheme at low signal to noise ratio (SNR) for the Turbo-PAST system to decide the reliability of decoded frame. Simulation results show that the suggested system outperforms conventional system and the proposed ASS scheme effectively reduces the amount of turbo processing iterations without performance degradation from the point of average number of iterations.

터보 처리는 무선 단일 입출력 통신 시스템과 마찬가지로 무선 다중 입출력 (MIMO: multi-input multi-output)통신 시스템에서도 재귀 처리를 통하여 Shannon Limit 근접하는 방법으로 알려져 왔다. 재귀 처리는 복호와 간섭 제거의 상호 영향을 극대화시킬 수 있으나 LDPC (Low Density Parity Check) 부호는 내부의 복호 처리의 지연으로 인해 터보 처리에 사용되지 않고 있다. 본 논문에서는 고속 무선 통신을 위한 터보 병렬 시공간 처리를 갖는 LDPC 부호화된 다중 입출력 시스템을 제시하고 낮은 신호 대 잡음 비 (SNR: Signal to Noise Ratio) 에서 복호된 프레임의 신뢰도를 판정하기 위한 평균 연출력 신드롬 (ASS: Average Soft-Output Syndrom) 기법을 제안한다. 모의 실험 결과는 제시된 시스템이 기존 시스템보다 성능이 뛰어나고 제안된 ASS 기법은 낮은 SNR에서 성능저하 없이 터보 처리의 평균 재귀 횟수를 효과적으로 줄이는 것을 보여준다.

Keywords

References

  1. G. J. Foschmi, 'Layered space-time fading environment when using multiple antennas,' Bell Labs Tech. J., vol. 1, no. 2, PP. 41-59, Autumn 1996 https://doi.org/10.1002/bltj.2015
  2. G. J. Foschini and M. J. Gans, 'On limits of wireless communication in a fading environment when using multiple antenna s,' Wireless Pers. Commun., vol. 6, no. 3, pp. 311-335, Mar. 1998 https://doi.org/10.1023/A:1008889222784
  3. G. J. Foschini, G. D. Golden, R. A. Valenzuela, and P. W. Wolaniansky, 'Simplified processing for high spectral efficiency wireless communication employing multi-element arrays,' IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 17, PP. 1841-1852, Nov. 1999 https://doi.org/10.1109/49.806815
  4. G. D. Golden, G. D. Foschmi, R. A. Valenzuela and P. W. Wolmansky, 'Detection algorithm and initial laboratory results using the VBLAST space-time communication architecture,' Electronic Letters, vol. 35, no. 1, PP. 14-15, Jan. 1999 https://doi.org/10.1049/el:19990058
  5. 조동균, 김상준, 박주남, 황금찬, '고속 무선통신을 위한 적응형 터보 시공간 처리를 갖는 터보 부호화된 다중 입출력 시스템', 한국통신학회지 제 28권 9호, 2003
  6. C. Berrou, and A. Glavieux, and P. Thitimajshima, 'Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo-codes,' in Proc. ICC' 93, pp. 1064-1070, May 1993
  7. R. G. Gallager, 'Low-density parity-codes,'IRE Trans. Inform. Theory, vol. IT-8, PP. 21-28, Jan. 1962
  8. D. J. C. MacKay and R. M. Neal, 'Near Shannon limit performance of low-density parity-check codes,' Electronics Letters, vol. 32, PP. 1645-1646, Aug. 1996 https://doi.org/10.1049/el:19961141
  9. D. J. C. MacKay, 'Good error-correcting codes based on very sparse matrices, IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 45, PP. 399-431, Mar. 1999 https://doi.org/10.1109/18.748992
  10. Sae-Young Chung; Fomey, G.D., Jr.; Richardson, T.J.; Urbanke, R. 'On the design of low-density parity-check codes within 0.0045 dB of the Shaimon limit,' IEEE Communications Letters, vol. 5 pp. 58 ?60, Feb. 2001 https://doi.org/10.1109/4234.905935
  11. Jilei Hou, Paul H. Siegel and Laurence B. Milstein, 'Performance Analysis and Code Optimization of Low Density Parity-Check Codes on Rayleigh Fading Channels', IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 19, no. 5, May, 2001
  12. M. Sellathurai and S. Haykin, 'Jont Beamformer Estimation and Co-Antenna Interference Cancellation for TURBO-BLAST,' ASSP 2001, vol. 4, PP. 2453-2456, 2001