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

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Effective Decoding Algorithm of Three dimensional Product Code Decoding Scheme with Single Parity Check Code

Single Parity Check 부호를 적용한 3차원 Turbo Product 부호의 효율적인 복호 알고리즘

  • Received : 2016.04.30
  • Accepted : 2016.08.04
  • Published : 2016.09.30
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Abstract

In this paper, we propose a decoding scheme that can apply to a three dimensional turbo product code(TPC) with a single parity check code(SPC). In general, SPC is used an axis with shortest code length in order to maximize a code rate of the TPC. However, SPC does not have any error correcting capability, therefore, the error correcting capability of the three-dimensional TPC results in little improvement in comparison with the two-dimensional TPC. We propose two schemes to improve performance of three dimensional TPC decoder. One is $min^*$-sum algorithm that has advantages for low complexity implementation compared to Chase-Pyndiah algorithm. The other is a modified serial iterative decoding scheme for high performance. In addition, the simulation results for the proposed scheme are shown and compared with the conventional scheme. Finally, we introduce some practical considerations for hardware implementation.

본 논문에서는 single parity check 부호(SPC)를 포함하는 3차원 turbo product 부호(TPC)의 효율적인 복호 기법을 제안한다. 일반적으로 TPC의 부호율을 극대화하기 위한 목적으로 부호 길이가 짧은 축에서 SPC 부호를 적용한다. 그러나 SPC 부호가 오류 정정 능력이 없는 부호이기 때문에 3차원 TPC를 Chase-Pyndiah 복호 알고리즘만으로 복호할 경우, 2차원 TPC에 비하여 성능 개선이 거의 발생하지 않는다. 본 논문에서는 이를 개선하기 위해 다음의 2가지 기법을 복호 과정에 적용하였다. 우선 SPC 부호로 이루어진 축에서는 구현 복잡도를 낮추기 위하여 $min^*$-sum 알고리즘을 복호 방법으로 적용하였으며, 반복 복호 방식으로는 성능 개선을 위해 직렬 복호 방식을 변형한 방식을 이용하였다. 마지막으로 이를 적용한 TPC 시뮬레이터의 성능을 비교 분석하고, 실제 하드웨어 구현과정에서 고려해야 할 부분을 소개한 후, VHDL을 이용하여 3차원 TPC를 설계하였다.

Keywords

References

  1. R. M. Pyndiah, "Near-optimum decoding of product codes: Block turbo codes," IEEE Trans. Commun., vol. 46, no. 8, pp. 1003-1010, Aug. 1998. https://doi.org/10.1109/26.705396
  2. D. Chase, "A class of algorithms for decoding block codes with channel measurement information," IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 18, no. 1, pp. 170-182, Jan. 1972. https://doi.org/10.1109/TIT.1972.1054746
  3. S. C. Ha, B. K. Ahn, and J. Heo, "Iterative decoding scheme considering the implementation of three dimensional turbo product codes with parity check code," in Proc. KICS Int. Conf. Commun. 2016, pp. 147-148, Jung sun, Korea, Jan. 2016.
  4. X. Wu, Y. He, and G. Zhu, "Performance of improved three-dimensional turbo code decoder," IEEE Int. Conf. Integration Technol., pp. 564-567, Shenzhen, China, Mar. 2007.
  5. K. W. Kim, T. H. Yoon, and E. K. Joo, "Erasure decoding by parity check equations of hamming codes," in Proc. KICS Int. Conf. Commun. 2014, pp. 852-853, Pyeongchang, Korea, Jan. 2014.
  6. J. R. Barry, "Low-density parity-check codes," course notes, Georgia Institute of Technology, Oct. 2001.
  7. H. H. Back, J. W. Kang, K. S. Kim, and H. N. Lee, "Introduction and performance analysis of approximate message passing(AMP) for compressed sensing signal recovery," J. KICS, vol. 38, no. 11, pp. 1029-1043, Nov. 2013.
  8. D. G. Choi, I. K. Lee, and J. W. Jung, "High speed turbo product code decoding algorithm," J. KICS, vol. 30 no. 6C, pp. 442-449, Jun. 2005.