This paper estimates belief-propagation (BP) decoding performance of moderate-length irregular low-density parity-check (LDPC) codes with sphere bounds. We note that for moderate-length($10^3{\leq}N{\leq}4\times10^3$) irregular LDPC codes, BP decoding performance, which is much worse than maximum likelihood (ML) decoding performance, is well matched with one of loose upper bounds, i.e., sphere bounds. We introduce the sphere bounding technique for particular codes, not average bounds. The sphere bounding estimation technique is validated by simulation results. It is also shown that sphere bounds and BP decoding performance of irregular LDPC codes are very close at bit-error-rates (BERs) $P_b$ of practical importance($10^{-5}{\leq}P_b{\leq}10^{-4}$).
This paper presents methods to the construction of regular and irregular low-density parity-check (LDPC) codes based on Euclidean geometries over the Galois field. Codes constructed by these methods have quasi-cyclic (QC) structure and large girth. By decomposing hyperplanes in Euclidean geometry, the proposed irregular LDPC codes have flexible column/row weights. Therefore, the degree distributions of proposed irregular LDPC codes can be optimized by technologies like the curve fitting in the extrinsic information transfer (EXIT) charts. Simulation results show that the proposed codes perform very well with an iterative decoding over the AWGN channel.
본 논문에서는 extrinsic information transfer (EXIT) chart를 이용하여 다중 안테나 시스템에서 irregular low-density parity-check (LDPC) code를 설계하는 방법을 기술한다. 다중 안테나 기반의 Irregular LDPC code 설계를 위하여 maximum a posteriori probability (MAP) 방식의 다중 안테나 검출 방식이 사용되었으며 수신기는 다중 안테나 검출기와 LDPC 복호기 사이에서 복호된 soft 정보를 주고 받는 turbo iterative 구조를 가정하였다. 다중 안테나 기반의 irregular LDPC code의 edge degree 분포는 EXIT chart와 linear optimization programming 기법을 사용하여 얻을 수 있으며 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안된 방법으로 설계된 irregular LDPC code의 성능을 다양한 환경에서 검증하였다.
This paper presents the design of block lengths for irregular low-density parity-check (LDPC) codes based on the maximum variable degree $d_{{\upsilon},max}$. To design a block length, the performance degradation of belief-propagation (BP) decoding performance from upper bounds on the maximum likelihood (ML) decoding performance is used as an important factor. Since for large block lengths, the performance of irregular LDPC codes is very close to the Shannon limit, we focus on moderate block lengths ($5{\times}10^2\;{\leq}\;N\;{\leq}\;4{\times}10^3$). Given degree distributions, the purpose of our paper is to find proper block lengths based on the maximum variable degree $d_{{\upsilon},max}$. We also present some simulation results which show how a block length can be optimized.
In this paper, we propose a puncturing scheme to design low-density parity-matrix (LDPC) codes for unequal error protection (UEP). Two different puncturing schemes are compared. Simulation results show that proposed puncturing scheme outperforms regular puncturing scheme for more important bits. Future work is to find an optimized puncturing patten for UEP irregular LDPC codes.
본 논문에서는 기존의 단순 한계와 Maximum Likelihood (ML) 추정 입력 출력 무게 분포를 사용하여 몇 개의 불규칙한 LDPC 부호의 ML 복호에 대한 성능의 상향 한계를 구하고 부호의 길이가 길어지면 Belief-Propagation (BP) 복호의 성능이 ML 복호 성능에 단순하게 근접해 간다는 일반적인 견해와는 상반되게 정점 성능 감쇠(Peak Degradation)에 다다르기 이전에는 부호의 길이가 길어지면 오히려 BP 복호의 성능이 ML 복호 성능으로부터 성능 감쇠 폭이 증가하고 정점 성능 감쇠를 지난 후에 일반적인 견해가 적용되는 것을 보인다.
본 논문에서는 cycle-4를 쉽게 피하고 가변 부호율과 길이로 접근할 수 있게 하는 순환 치환 행렬(CPM; circulant permutation matrix)을 토대로 한 간단한 패리티 검사 행렬의 구성 방법을 제안한다. 결과적으로 부행렬 연산은 여러 CPM들의 곱셈으로 처리될 수 있으며 LDPC 부호화 계산은 매우 간단하게 수행된다. 또한 LDPC 부호의 고속 부호화 문제를 고려한다. 제안한 설계는 정규, 비정규 LDPC 부호 둘 다를 위한 간단한 행렬 연산에 근거한 고속 부호화를 가능하게 한다.
In this paper we design an irregular low-density parity-check (LDPC) code for a multi-input multi-output (MIMO) system. The considered MIMO system is minimum mean square error soft-interference cancellation (MMSE-SIC) detector. The MMSE-SIC detector and the LDPC decoder exchange soft information and consist a turbo iterative detection and decoding receiver. Extrinsic information transfer (EXIT) charts are used to obtain the edge degree distribution of the irregular LDPC code which is optimized for the input-output transfer chart of the MMSE-SIC detector. It is shown that the performance of the designed LDPC code is much better than that of conventional LDPC code optimized for the AWGN channel.
LDPC 부호의 검사행렬은 비트노드와 검사노드간의 이분 그래프로 표현된다. Tanner는 그래프상의 인접 행렬 (adjacency matrix) 고유값을 이용하여, 균일 LDPC 부호의 최소 거리 하한식(minimum 야stance bound)을 유도하였다. 본 논문에서는 Tanner의 결과를 일반화하여, 균일 및 블록 구조를 갖는 비균일 LDPC부호에 적용 가능한 두개의 최소 거리 하한식을 유도한다. 첫 번째는 최소 거리 부호어에 인접한 비트노드들의 관계를 통하여 유도되는 비트노드 기반 하한식이고, 두 번째는 최소 거리 부호어와 연접한 검사노드들의 관계에서 얻어지는 검사노드기반 하한식이다. 론 논문에서 유도한 하한식을 통하여 블록 구조를 갖는 비균일 LDPC부호의 거리 특성을 그래프의 고유값들과의 관계로 나타낼 수 있다.
현재 및 미래의 이동 멀티미디어 통신시스템들은 전송 고도화를 위한 강력한 오류정정 성능뿐만 아니라 다양한 서비스를 위하여 쉽게 부호어 길이와 부호율을 가변 할 수 있는 오류정정 부호들을 요구한다. 또한 소형의 이동 단말기를 위하여 가능한 한 낮은 복잡도를 가지는 것이 바람직하다. 일반적으로 여러 저밀도패리티검사(low-density parity-check; LDPC) 부호 중에서 비균일 랜덤 LDPC 부호가 가장 우수한 오류성능을 가지는 것으로 알려져 있다. 하지만 비균일 랜덤 LDPC 부호는 부복호를 위해 여러 서비스에 해당하는 모든 패리티검사행렬을 저장해야하는 비효율성을 가진다. 최근 효율적으로 가변 부호율 및 길이를 가지는 구조적인 LDPC 부호들이 많이 연구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 여러 구조적인 LDPC 부호들의 가변성, 메모리 크기 그리고 오류성능을 비교 및 분석한다. 그리고 이 중 이동 멀티미디어 통신시스템에 가장 적합한 구조적인 LDPC 부호를 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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