This this paper, we propose vertical Bell laboratories layered space time (V-BLAST) system based on variable rate Low-Density Parity Check (LDPC) codes to improve performance of receiver when QR decomposition interference suppression combined with interference cancellation is used over independent Rayleigh fading channel. The different rate LDPC codes can be made by puncturing some rows of a given parity check matrix. This allows to implement a single encoder and decoder for different rate LDPC codes. The performance can be improved by assigning stronger LDPC codes in lower layer than upper layer because the poor SNR of first detected data streams makes error propagation. Keeping the same overall code rates, the V-BLAST system with different rate LDPC codes has the better performance (in terms of Bit Error Rate) than with constant rate LDPC code in fast fading channel.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권4호
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pp.1987-2001
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2017
Low-density parity-check (LDPC) codes have attracted a great attention because of their excellent error correction capability with reasonably low decoding complexity. Among decoding algorithms for LDPC codes, the min-sum (MS) algorithm and its modified versions have been widely adopted due to their high efficiency in hardware implementation. In this paper, a self-adaptive MS algorithm using the difference of the first two minima is proposed for faster decoding speed and lower power consumption. Finding the first two minima is an important operation when MS-based LDPC decoders are implemented in hardware, and the found minima are often compressed using the difference of the two values to reduce interconnection complexity and memory usage. It is found that, when these difference values are bounded, decoding is not successfully terminated. Thus, the proposed method dynamically decides whether the termination-checking step will be carried out based on the difference in the two found minima. The simulation results show that the decoding speed is improved by 7%, and the power consumption is reduced by 16.34% by skipping unnecessary steps in the unsuccessful iteration without any loss in error correction performance. In addition, the synthesis results show that the hardware overhead for the proposed method is negligible.
본 논문에서는 직렬 연접 길쌈 부호와 LDPC 부호를 이용하여 수직자기기록 채널에서의 성능을 조사하였다. 실험과정에서 기록 밀도는 1.7, 2.0, 2.4, 2.8 일 때를 각각 실험하였다. 직렬 연접 길쌈 부호는 LDPC 부호보다 복호기의 구현 복잡도가 더 낮다. 직렬 연접 부호는 순환 구조적 길쌈 부호의 부호기와 복호기, 그리고 프리코더와 인터리버로 이루어져 있다. 본 실험에서 직렬 연접 길쌈 부호의 복호 알고리즘은 메시지 전달 알고리즘을 이용하였으며, LDPC 부호의 복호 알고리즘은 Sum Product 알고리즘을 이용하였다. 신호 검출기와 오류정정부호 사이에 반복 복호 기법을 적용한 터보등화기 기법을 적용하였고, 기록 밀도가 높아짐에 따라 직렬 연접 길쌈 부호가 LDPC 부호 보다 더 효율 적인 것을 보였다.
Wibro를 포함한 많은 시스템에서 순환 치환 행렬(circulant)로 구성된 준 순환 LDPC(low-density parity-check) 부호를 사용하고 있다. 하지만 준 순환 부호의 기저 행렬 크기의 제약으로 인해 계층 복호(layered decoding)가 가능하고 일정 값 이상의 거스(girth)를 만족하면서 동시에 최적의 차수 분포를 갖도록 하는 것은 매우 힘들다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 중첩 행렬(superposition matrix) 구조를 가지는 준 순환 LDPC 부호를 제안한다. 중첩 행렬을 이용할 경우에 특화된 거스 점검 조건들을 유도하고, 기존 행렬 구조와 중첩 행렬 구조 두 가지 모두에 대해 계층 복호를 수행할 수 있는 새로운 LDPC 복호기 구조를 제안한다. 모의실험을 통하여 중첩 행렬 구조를 가지는 LDPC 부호는 복호 시 수렴 속도가 개선되고 오류 정정율이 향상됨을 보인다.
A serial concatenated decoding algorithm with dynamic threshold is proposed for low-density parity-check codes with short and medium code lengths. The proposed approach uses a dynamic threshold to select a decoding result from belief propagation decoding and order statistic decoding, which improves the performance of the decoder at a negligible cost. Simulation results show that, under a high SNR region, the proposed concatenated decoder performs better than a serial concatenated decoder without threshold with an Eb/N0 gain of above 0.1 dB.
As 4G mobile communication systems require high transmission rates with reliability, the need for efficient error correcting code is increasing. In this paper, a novel LDPC (Low Density Parity Check) decoder is introduced. The LDPC code is one of the most popular error correcting codes. In order to improve performance of the LDPC decoder, we use SNR (Signal-to-Noise Ratio) estimation results to adjust coefficients of modified UMP-BP (Uniformly Most Probable Belief Propagation) algorithm which is one of widely-used LDPC decoding algorithms. An advantage of Modified UMP-BP is that it is amenable to implement in hardware. We generate the optimal values by simulation for various SNRs and coefficients, and the values are stored in a look-up table. The proposed decoder decides coefficients of the modified UMP-BP based on SNR information. The simulation results show that the BER (Bit Error Rate) performance of the proposed LDPC decoder is better than an LDPC decoder using a conventional modified UMP-BP.
다중 안테나를 이용한 통신 시스템에서 반복 검출 및 복호 수신기 (iterative detction and decoding)는 비트 오류율은 상당히 줄일 수 있으나, 각 비트마다 연판정 값을 계산하여야 하므로 높은 계산 복잡도를 요구한다. 본 논문에서는 적은 계산 복잡도로 연판정 값을 얻을 수 있는 수신기 구조를 제안한다. 반복 검출 및 복호 수신기는 대부 복호기로 구 복호기 (sphere decoder)를 사용하고 외부 복호기로 저 밀도 패리티 부호 (low density parity check) 복호기를 사용한다. 연판정 값을 얻기 위한 구 복호기의 복잡도를 줄이기 위하여 트리 탐색을 레이어 별로 레이어 심볼 탐색 (Layer symbol search, LSS)를 제안한다. 그리고 채널과 잡음 상황에 따라 달라지는 구 복호기의 동작 시간을 제한하기 위하여 반복 복호 횟수를 줄이는 적응적 조기 종료를 제안한다. 제안한 알고리즘은 기존의 알고리즘 대비 20dB에서 70% 정도 낮은 계산 복잡도를 갖으며 유사한 성능을 얻을 수 있다.
This paper proposes two kinds of complexity-reduced algorithms for a low density parity check (LDPC) decoder. First, sequential decoding using a partial group is proposed. It has the same hardware complexity and requires a fewer number of iterations with little performance loss. The amount of performance loss can be determined by the designer, based on a tradeoff with the desired reduction in complexity. Second, an early detection method for reducing the computational complexity is proposed. Using a confidence criterion, some bit nodes and check node edges are detected early on during decoding. Once the edges are detected, no further iteration is required; thus early detection reduces the computational complexity.
본 논문에서는 IEEE 802.11n 무선 랜 표준용 LDPC 복호기 프로세서를 설계하였다. 설계된 프로세서는 IEEE 802.11n 표준의 블록길이 1,944와 부호화율 1/2의 패리티 검사 행렬을 지원하며, 하드웨어 감소를 위해 최소합 알고리듬과 layered 구조를 적용하였다. 최소합 알고리듬의 특징을 이용한 검사노드 메모리 최소화 방법을 고안하여 적용하였으며, 이를 통해 기존방법의 메모리 크기의 25%만을 사용하여 구현하였다. 설계된 프로세서를 $0.35-{\mu}m$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과, 200,400 게이트와 19,400 비트의 메모리로 구현되었으며, 80 MHz@2.5V로 동작하여 약 135 Mbps의 성능을 갖는다. 설계된 회로는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작 검증과 복호성능을 분석하였으며, 이를 통해 설계된 LDPC 복호기의 유용성을 입증하였다.
수직자기기록 채널에서는 PRML(Partial-Response Maximum Likelihood) 검출방법이나 NPML(Noise-Predictive Maximum Likelihood) 검출방법을 이용한 방식으로 더 이상의 성능 향상을 기대하기 힘들게 되었다. 따라서 LDPCO(Low-Density Parity-Check) 부호를 이용한 성능의 향상을 기대하게 되었는데, 본 논문에서는 메시지 전달 방식을 이용한 채널 검출기와 LDPC 부호를 결합시켜 병렬적으로 채널 반복복호를 수행하여 수직자기기록 채널에서의 성능을 보았다. 또한 메시지 전달 방식의 채널 검출기의 구현 복잡도를 근사화 방식을 이용하여 간단히 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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