KR20160024711A - Low density parity check encoder and method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 채널에서 발생하는 오류를 정정하기 위한 LDPC(Low Density Parity Check) 부호에 관한 것으로, 특히 디지털 방송 시스템에 적용 가능한 LDPC 부호에 관한 것이다.The present invention relates to an LDPC (Low Density Parity Check) code for correcting an error occurring in a wireless channel, and more particularly to an LDPC code applicable to a digital broadcasting system.
현재의 지상파 TV 방송은 서비스 변경의 3배에 해당하는 동일채널간섭(co-channel interference)을 발생시키기 때문에, 서비스 반경의 3배 이내 지역에서는 같은 주파수를 재사용할 수 없다. 이처럼, 같은 주파수를 재사용할 수 없는 지역을 화이트 스페이스(white space)라고 하는데, 화이트 스페이스의 발생으로 인하여 스펙트럼 효율이 매우 낮아진다.Current terrestrial TV broadcasting generates co-channel interference equivalent to three times the service change, so the same frequency can not be reused within three times the service radius. In this way, a region where the same frequency can not be reused is called a white space, and the occurrence of white space causes a very low spectral efficiency.
따라서, 스펙트럼 효율 향상을 위해 수신 강인성에 중점을 둔 화이트 스페이스 제거 및 주파수 재사용이 용이한 전송기술 개발의 필요성이 대두되었다.Therefore, in order to improve spectral efficiency, there has been a need to develop a transmission technique which is easy to remove white space and to reuse frequency, which focuses on receiving robustness.
이에 따라 2012년 9월 IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 58, no.3을 통해 공개된 학술 문헌 "Cloud Transmission: A New Spectrum-Reuse Friendly Digital Terrestrial Broadcasting Transmission System"에서는 재사용이 용이하고 화이트 스페이스를 발생시키지 않으며, 단일 주파수망 구축 및 운용이 용이한 지상파 클라우드 방송 기술이 제안되었다.Accordingly, IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 58, No. 3, "Cloud Transmission: A New Spectrum-Reuse Friendly Digital Terrestrial Broadcasting Transmission System", which is easy to reuse and does not generate whitespace, is a terrestrial cloud Broadcasting technology was proposed.
이러한 지상파 클라우드 방송 기술을 이용하면, 방송사는 하나의 방송채널을 통해 전국적으로 동일하거나 또는 각 지역별로 서로 다른 방송 콘텐츠를 전송할 수 있다. 그러나, 이를 위해서는 수신기가 단일 주파수망에서 서로 다른 송신기로부터 송출된 신호가 겹치는 지역, 즉 중첩지역에서 하나 이상의 지상파 클라우드 방송 신호를 수신할 수 있어야 하며, 수신한 지상파 클라우드 방송 신호를 구분하여 복조할 수 있어야 한다. 즉, 동일채널간섭이 존재하고, 각 송신신호들의 타이밍 및 주파수 동기가 보장되지 않은 상황에서 수신기는 하나 이상의 클라우드 방송 신호를 복조할 수 있어야 한다.With the terrestrial cloud broadcasting technology, broadcasters can transmit different broadcasting contents to one another nationwide through the same broadcasting channel. However, in order to achieve this, the receiver must be able to receive one or more terrestrial cloud broadcast signals in a region where signals transmitted from different transmitters overlap in a single frequency network, that is, in an overlapped region, and demodulate the received terrestrial cloud broadcast signals . That is, in a situation where co-channel interference exists and the timing and frequency synchronization of each transmission signal is not guaranteed, the receiver must be able to demodulate one or more cloud broadcast signals.
한편, 한국공개특허 2013-0135746호의 "지상파 클라우드 방송을 위한 LDPC 부호"는 지상파 클라우드 방송에 최적화되어, 낮은 부호율(<0.5)에서 우수한 성능을 보이는 LDPC 부호를 개시하고 있다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0135746, entitled "LDPC Code for Terrestrial Cloud Broadcasting" discloses an LDPC code that is optimized for terrestrial cloud broadcasting and exhibits excellent performance at a low code rate (< 0.5).
그러나, 한국공개특허 2013-0135746호는 DVB 방송 표준 등에서 사용되는 LDPC 부호 길이와 전혀 상이한 부호 길이에 관한 것이고, 구체적인 LDPC 부호 방법에 대해서는 침묵하고 있다.However, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0135746 relates to a code length which is completely different from the LDPC code length used in the DVB broadcasting standard or the like, and the specific LDPC code method is silent.
본 발명의 목적은 부호어 길이 64800이나 16200과 같이 범용적으로 사용될 수 있는 새로운 LDPC 부호어를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a new LDPC codeword which can be used in a general manner such as 64800 or 16200 codeword lengths.
또한, 본 발명의 목적은 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용한 누적(accumulation)을 이용하여 LDPC 부호어의 패러티 비트들을 생성함에 있어, 효율적으로 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)을 갱신하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for efficiently generating parity bit addresses in generating parity bits of an LDPC codeword using accumulation using a sequence corresponding to a parity check matrix, Lt; / RTI >
또한, 본 발명의 목적은 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용한 누적(accumulation)을 이용하여 LDPC 부호어의 패러티 비트들을 생성함에 있어, 이전 패러티 비트 주소와 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 패러티 파트의 사이즈를 비교한 결과에 기반하여 패러티 비트 주소들을 갱신함으로써 LDPC 부호화의 효율성을 향상시키는 것이다.It is another object of the present invention to provide a parity check matrix generating method and apparatus for generating parity bits of an LDPC codeword using accumulation using a sequence corresponding to a parity check matrix, The parity bit addresses are updated based on the comparison result of the size of the parity part corresponding to the diagonal diagonal matrix, thereby improving the efficiency of the LDPC encoding.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LDPC 부호화기는, LDPC 부호어를 저장하기 위한 제1 메모리; 0으로 초기화되는 제2 메모리; 및 정보 비트들(information bits)을 이용하여 상기 제2 메모리에 대한 누적(accumulation)을 수행하여 상기 LDPC 부호어를 생성하는 프로세서를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an LDPC encoder comprising: a first memory for storing an LDPC codeword; A second memory initialized to zero; And a processor for performing accumulation on the second memory using information bits to generate the LDPC codeword.
이 때, 누적은 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용하여 갱신되는 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)에서 수행될 수 있다.At this time, the accumulation may be performed at parity bit addresses updated using a sequence corresponding to a parity check matrix.
이 때, LDPC 부호어는 상기 정보 비트들에 상응하는 시스터매틱(systematic) 파트, 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 제1 패러티 파트 및 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 항등행렬에 상응하는 제2 패러티 파트를 포함할 수 있다.In this case, the LDPC codeword includes a systematic part corresponding to the information bits, a first parity part corresponding to the diagonal diagonal matrix included in the parity check matrix, and a second parity part corresponding to the identity matrix included in the parity check matrix And may include a second parity part.
이 때, 제2 메모리는 상기 제1 패러티 파트의 사이즈 및 상기 제2 패러티 파트의 사이즈의 합에 상응하는 사이즈를 가질 수 있다.In this case, the second memory may have a size corresponding to a sum of the size of the first parity part and the size of the second parity part.
이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수열의 각각의 행에 나타내진 이전 패러티 비트 주소들 각각과 상기 제1 패러티 파트의 사이즈를 비교한 결과에 기반하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses may be updated based on the result of comparing the size of the first parity part with each of the previous parity bit addresses indicated in each row of the series.
이 때, 패러티 비트 주소들은 하기 수학식에 의하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses can be updated by the following equation.
[수학식][Mathematical Expression]
(x는 이전 패러티 비트 주소, m은 정보 비트 인덱스로 0보다 크고 L보다 작은 정수, L은 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈, Q1은 M1/L, M1은 상기 제1 패러티 파트의 사이즈, Q2는 M2/L, M2는 상기 제2 패러티 파트의 사이즈)(where x is the previous parity bit address, m is an information bit index greater than 0 and less than L, L is the CPM size of the parity check matrix, Q 1 is M 1 / L, M 1 is the size of the first parity part Q 2 is M 2 / L, and M 2 is the size of the second parity part)
이 때, 누적은 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈(L) 단위로 상기 수열의 행을 바꿔가면서 수행될 수 있다.In this case, the accumulation may be performed while changing the row of the sequence in units of the CPM size (L) of the parity check matrix.
이 때, 제1 패러티 파트는 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리를 이용한, 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.In this case, the first parity part may be generated by performing parity interleaving using the first memory and the second memory.
이 때, 제2 패러티 파트는 상기 제1 패러티 파트의 생성이 완료된 후 상기 제1 패러티 파트와 상기 수열을 이용하여 수행되는 상기 누적이 완료된 후, 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리를 이용한 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.In this case, the second parity part may be configured to perform parity interleaving using the first memory and the second memory after completion of the accumulation performed using the first parity part and the sequence after the generation of the first parity part is completed, (parity interleaving).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호화 방법은, LDPC 부호어를 저장하기 위한 제1 메모리, 및 제2 메모리를 초기화하는 단계; 및 정보 비트들(information bits)을 이용하여 상기 제2 메모리에 대한 누적(accumulation)을 수행하여 상기 LDPC 부호어를 생성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an LDPC encoding method including: initializing a first memory and a second memory for storing an LDPC codeword; And performing accumulation on the second memory using information bits to generate the LDPC codeword.
이 때, 상기 누적은 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용하여 갱신되는 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)에서 수행될 수 있다.At this time, the accumulation may be performed at parity bit addresses updated using a sequence corresponding to a parity check matrix.
이 때, LDPC 부호어는 상기 정보 비트들에 상응하는 시스터매틱(systematic) 파트, 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 제1 패러티 파트 및 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 항등행렬에 상응하는 제2 패러티 파트를 포함할 수 있다.In this case, the LDPC codeword includes a systematic part corresponding to the information bits, a first parity part corresponding to the diagonal diagonal matrix included in the parity check matrix, and a second parity part corresponding to the identity matrix included in the parity check matrix And may include a second parity part.
이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수열의 각각의 행에 나타내진 이전 패러티 비트 주소들 각각과 상기 제1 패러티 파트의 사이즈를 비교한 결과에 기반하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses may be updated based on the result of comparing the size of the first parity part with each of the previous parity bit addresses indicated in each row of the series.
이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수학식에 의하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses can be updated by the above equation.
이 때, 누적은 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈(L) 단위로 상기 수열의 행을 바꿔가면서 수행될 수 있다.In this case, the accumulation may be performed while changing the row of the sequence in units of the CPM size (L) of the parity check matrix.
이 때, 제1 패러티 파트는 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리를 이용한, 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.In this case, the first parity part may be generated by performing parity interleaving using the first memory and the second memory.
이 때, 제2 패러티 파트는 상기 제1 패러티 파트의 생성이 완료된 후 상기 제1 패러티 파트와 상기 수열을 이용하여 수행되는 상기 누적이 완료된 후, 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리를 이용한 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.In this case, the second parity part may be configured to perform parity interleaving using the first memory and the second memory after completion of the accumulation performed using the first parity part and the sequence after the generation of the first parity part is completed, (parity interleaving).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 복호화기는, 패러티 검사 행렬에 상응하는 수열을 이용하여 부호화된, LDPC(Low Density Parity Check) 부호어(codeword)를 수신하는 수신부; 및 상기 패러티 검사 행렬에 상응하는 복호화를 수행하여 수신된 상기 LDPC 부호어에서 정보 비트들(information bits)을 복원하는 복호화부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an LDPC decoder comprising: a receiver for receiving a Low Density Parity Check (LDPC) codeword encoded using a sequence corresponding to a parity check matrix; And a decoding unit which performs decoding corresponding to the parity check matrix and restores information bits in the received LDPC codeword.
이 때, 수열은 메모리의 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)을 갱신하는데 사용되고, 상기 패러티 비트 주소들은 상기 LDPC 부호어에 상응하는 패러티 비트들을 생성하기 위한 누적(accumulation)에 사용될 수 있다.At this time, the sequence is used to update the parity bit addresses of the memory, and the parity bit addresses may be used for accumulation to generate the parity bits corresponding to the LDPC codeword.
이 때, LDPC 부호어는 상기 정보 비트들에 상응하는 시스터매틱(systematic) 파트, 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 제1 패러티 파트 및 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 항등행렬에 상응하는 제2 패러티 파트를 포함할 수 있다.In this case, the LDPC codeword includes a systematic part corresponding to the information bits, a first parity part corresponding to the diagonal diagonal matrix included in the parity check matrix, and a second parity part corresponding to the identity matrix included in the parity check matrix And may include a second parity part.
이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수열의 각각의 행에 나타내진 이전 패러티 비트 주소들 각각과 상기 제1 패러티 파트의 사이즈를 비교한 결과에 기반하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses may be updated based on the result of comparing the size of the first parity part with each of the previous parity bit addresses indicated in each row of the series.
이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수학식에 의하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses can be updated by the above equation.
본 발명에 따르면, 부호어 길이 64800이나 16200과 같이 차세대 지상파 방송(next generation terrestrial broadcasting)에 범용적으로 사용될 수 있는 새로운 LDPC 부호어가 제공된다.According to the present invention, a new LDPC codeword is provided that can be used in general for next generation terrestrial broadcasting, such as 64800 or 16200 codeword lengths.
또한, 본 발명은 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용한 누적(accumulation)을 이용하여 LDPC 부호어의 패러티 비트들을 생성함에 있어, 효율적으로 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)을 갱신할 수 있다.The present invention also provides a method and system for efficiently updating parity bit addresses in generating parity bits of an LDPC codeword using accumulation using a sequence corresponding to a parity check matrix. can do.
또한, 본 발명은 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용한 누적(accumulation)을 이용하여 LDPC 부호어의 패러티 비트들을 생성함에 있어, 이전 패러티 비트 주소와 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 패러티 파트의 사이즈를 비교한 결과에 기반하여 패러티 비트 주소들을 갱신함으로써 LDPC 부호화의 효율성을 향상시킬 수 있다.The present invention also provides a method of generating parity bits of an LDPC codeword using accumulation using a sequence corresponding to a parity check matrix, The efficiency of the LDPC coding can be improved by updating the parity bit addresses based on the comparison result of the size of the parity part corresponding to the matrix.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호에 상응하는 패러티 검사 행렬의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호화기를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 복호화기를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호화 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 길이가 64800, 부호율이 3/15인 QC-LDPC 부호의 성능을 Eb/No에 대비하여 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a system for transmitting / receiving a broadcast signal according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of transmitting / receiving a broadcast signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a structure of a parity check matrix corresponding to an LDPC code according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating an LDPC encoder according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating an LDPC decoder according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an LDPC encoding method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating the performance of a QC-LDPC code having a length of 64800 and a code rate of 3/15 according to an exemplary embodiment of the present invention, in comparison with E b / N o .
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a system for transmitting / receiving a broadcast signal according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 송신기(10)와 수신기(30)가 무선 채널(20)을 매개로 통신을 수행하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that the
송신기(10)는 k비트의 정보 비트들(information bits; 11)을 LDPC 부호화기(13)에서 부호화(encoding)하여 n비트의 코드워드(codeword)를 생성한다. 코드워드는 변조기(15)에 의해 변조되어 안테나(17)를 통해 전송된다. 무선 채널(20)을 통해 전송된 신호는 수신기(30)의 안테나(31)를 통해 수신되고, 수신기(30)에서는 송신기(10)에서 일어났던 과정의 역과정을 거친다. 즉, 수신된 데이터가 복조기(33)에 의해 복조되고, LDPC 복호화기(35)에 의해 복호되어 최종적으로 정보 비트들을 복원할 수 있다.The
전술한 바와 같은 송/수신 과정은 본 발명의 특징을 설명하기 위해 필요한 최소한의 범위 내에서 설명된 것으로 이외에도 데이터 전송을 위해 필요한 많은 과정이 추가될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the above-described transmission / reception process is described within the minimum range necessary to explain the features of the present invention, and that many other processes necessary for data transmission can be added.
이하에서, LDPC 부호화기(13) 또는 LDPC 복호화기(35)에서의 LDPC 코드를 통한 부호화 또는 복호화의 구체적인 과정 및 LDPC 부호화기(13) 또는 LDPC 복호화기(35)와 같은 부호화 또는 복호화 장치의 구체적인 구성에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 LDPC 부호화기(13)는 도 4에 도시된 구조를 가질 수 있고, LDPC 복호화기(35)는 도 5에 도시된 구조를 가질 수 있다.
Hereinafter, the concrete procedure of encoding or decoding through the LDPC code in the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of transmitting / receiving a broadcast signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 방법은 먼저 입력 비트들(information bits)을 LDPC 부호화한다(S210).Referring to FIG. 2, a method for transmitting / receiving a broadcast signal according to an exemplary embodiment of the present invention first LDPC-codes input information bits (S210).
즉, 단계(S210)는 k비트의 정보 비트들(information bits)을 LDPC 부호화기에서 부호화하여 n비트의 코드워드(codeword)를 생성한다.That is, in step S210, k bits of information bits are encoded by the LDPC encoder to generate n-bit codewords.
이 때, 단계(S210)는 도 6에 도시된 LDPC 부호화 방법과 같이 수행될 수 있다.In this case, step S210 may be performed in the same manner as the LDPC coding method shown in FIG.
또한, 방송 신호 송/수신 방법은 부호화된 데이터를 변조한다(S220).Also, the broadcasting signal transmitting / receiving method modulates the encoded data (S220).
즉, 단계(S220)는 부호화된 n비트의 코드워드를 변조기에 의해 변조한다.That is, step S220 modulates the encoded n-bit code word by the modulator.
또한, 방송 신호 송/수신 방법은 변조된 데이터를 송신한다(S230).Also, the broadcasting signal transmitting / receiving method transmits the modulated data (S230).
즉, 단계(S230)는 변조된 코드워드를 안테나를 통해 무선 채널로 전송한다.That is, the step S230 transmits the modulated codeword to the radio channel through the antenna.
또한, 방송 신호 송/수신 방법은 수신된 데이터를 복조(demodulation)한다(S240).In addition, the broadcasting signal transmitting / receiving method demodulates the received data (S240).
즉, 단계(S240)는 수신기의 안테나를 통해 무선 채널을 통해 전송된 신호를 수신하고 수신된 데이터를 복조기에 의하여 복조한다.That is, the step S240 receives the signal transmitted through the radio channel through the antenna of the receiver and demodulates the received data by the demodulator.
또한, 방송 신호 송/수신 방법은 복조된 데이터를 LDPC 복호화한다(S250).Also, the broadcasting signal transmitting / receiving method performs LDPC decoding on the demodulated data (S250).
즉, 단계(S250)는 수신기의 복조기를 통해 LDPC 복호화를 수행하여 최종적으로 정보 비트들을 복원한다.That is, in step S250, LDPC decoding is performed through the demodulator of the receiver to finally recover the information bits.
이 때, 단계(S250)는 도 6에 도시된 LDPC 부호화 방법의 역과정에 해당하는 것으로 도 5의 LDPC 복호화기에 상응하는 것일 수 있다.In this case, step S250 corresponds to the inverse process of the LDPC encoding method shown in FIG. 6, and may correspond to the LDPC decoder of FIG.
LDPC(Low Density Parity Check) 부호는 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널에서 쉐넌(Shannon) 한계에 근접하는 부호로 알려져 있으며, 터보부호보다 근사적으로(asymptotically) 우수한 성능, 병렬복호(parallelizable decoding) 등의 장점이 있다.The LDPC (Low Density Parity Check) code is known as a code close to the Shannon limit in an AWGN (Additive White Gaussian Noise) channel. The LDPC code is asymptotically superior to the turbo code, .
일반적으로, LDPC 부호는 랜덤하게 생성된 낮은 밀도의 PCM(Parity Check Matrix)에 의해 정의된다. 그러나, 랜덤하게 생성된 LDPC 부호는 PCM을 저장하기 위해 많은 메모리가 필요할 뿐만 아니라, 메모리를 액세스하는데 많은 시간이 소요된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 쿼시-사이클릭(Quasi-cyclic) LDPC(QC-LDPC) 부호가 제안되었으며, 제로 메트릭스(zero matrix) 또는 CPM(Circulant Permutation Matrix)으로 구성된 QC-LDPC 부호는 하기 수학식 1에 의해 표현되는 PCM에 의해 정의된다.Generally, an LDPC code is defined by a randomly generated low density PCM (Parity Check Matrix). However, a randomly generated LDPC code not only requires a large amount of memory to store the PCM, but also takes a long time to access the memory. In order to solve such a problem, a quasi-cyclic LDPC (QC-LDPC) code has been proposed, and a QC-LDPC code composed of a zero matrix or a CPM (Circulant Permutation Matrix) Lt; RTI ID = 0.0 > PCM. ≪ / RTI >
[수학식 1][Equation 1]
여기서, J는 크기가 L x L인 CPM이며 하기 수학식 2와 같이 주어진다. 이하에서, L은 360일 수 있다.Here, J is a CPM whose size is L x L and is given by the following equation (2). In the following, L may be 360.
[수학식 2]&Quot; (2) "
또한, Ji는 L x L 항등행렬(identity matrix) I(=J0)를 오른쪽으로 i(0=i<L)번 이동시킨 것이며, J∞는 L x L 영행렬(zero matrix)이다. 따라서, QC-LDPC 부호에서는 Ji를 저장하기 위해 지수(exponent) i만 저장하면 되기 때문에, PCM를 저장하기 위해 요구되는 메모리가 크게 줄어든다.In addition, J i is the L x L identity matrix I (= J 0 ) shifted to the right i (0 = i L) times, and J ∞ is the L x L zero matrix. Therefore, in the QC-LDPC code, only the exponent i needs to be stored in order to store J i , so that the memory required to store the PCM is greatly reduced.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호에 상응하는 패러티 검사 행렬의 구조를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of a parity check matrix corresponding to an LDPC code according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 행렬 A와 C의 크기는 각각 g x K와 (N-K-g) x (K+g)이며, 크기가 L x L인 영행렬과 CPM으로 구성된다. 또한, 행렬 z는 크기가 g x (N-K-g)인 영행렬이고, 행렬 D는 크기가 (N-K-g) x (N-K-g)인 항등행렬(identity matrix)이며, 행렬 B는 크기가 g x g인 이중 대각행렬(dual diagonal matrix)이다. 이 때, 행렬 B는 대각선의 원소와 대각선의 아래쪽에 이웃하는 원소들 이외의 모든 원소들이 모두 0인 행렬일 수도 있고, 하기 수학식 3과 같이 정의될 수도 있다.Referring to FIG. 3, the sizes of the matrices A and C are g x K and (N-K-g) x (K + g), respectively. The matrix Z is a zero matrix whose magnitude is gx (NKg), the matrix D is an identity matrix whose magnitude is (NKg) x (NKg), the matrix B is a dual diagonal matrix of size gxg matrix. In this case, the matrix B may be a matrix in which all elements other than the diagonal elements and the elements neighboring the lower diagonal are 0, and may be defined as Equation (3).
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, ILxL는 크기가 L x L인 항등행렬이다. Where I LxL is an identity matrix of size L x L.
즉, 행렬 B는 일반적인(bit-wise) 이중 대각행렬일 수도 있고, 상기 수학식 3에 표기된 바와 같이 항등행렬을 블록으로 하는 블럭와이즈(block-wise) 이중 대각행렬일 수도 있다. 일반적인(bit-wise) 이중 대각행렬에 대해서는 한국공개특허 2007-0058438호 등에 상세히 개시되어 있다.That is, the matrix B may be a general (bit-wise) diagonal diagonal matrix or a block-wise diagonal matrix as shown in Equation (3). A bit-wise double diagonal matrix is disclosed in detail in Korean Patent Publication No. 2007-0058438.
특히, 행렬 B가 일반적인(bit-wise) 이중 대각행렬인 경우, 이러한 행렬 B를 포함하는 도 3에 도시된 구조의 PCM에 행 퍼뮤테이션(row permutation) 또는 열 퍼뮤테이션(column permutation)을 적용하여 쿼시 사이클릭으로 변환할 수 있음은 당업자에게 자명하다. Particularly, when the matrix B is a bit-wise diagonal matrix, row permutation or column permutation is applied to the PCM of the structure shown in FIG. 3 including the matrix B It will be apparent to those skilled in the art that it may be converted to quasi-cyclic.
이 때, N은 부호어(codeword)의 길이이며, K는 정보(information)의 길이를 각각 나타낸다.In this case, N is the length of the codeword, and K is the length of the information.
본 발명에서는 아래 표 1과 같이 부호율(code rate)이 1/15, 2/15, 3/15, 4/15, 5/15, 6/15, 7/15이며, 부호어의 길이가 16200 및 64800인 새롭게 설계된 QC-LDPC 부호를 제안한다. In the present invention, as shown in Table 1 below, the code rates are 1/15, 2/15, 3/15, 4/15, 5/15, 6/15, 7/15, and the codeword length is 16200 And a newly designed QC-LDPC code of 64800.
표 1은 본 발명의 QC-LDPC 부호의 A, B, C, D, Z 행렬의 크기를 나타낸다.Table 1 shows the sizes of the A, B, C, D, and Z matrices of the QC-LDPC code of the present invention.
[표 1][Table 1]
새롭게 설계된 LDPC 부호는 수열 형태로 표시될 수 있으며, 수열과 행렬(패러티 비트 체크 행렬)은 등가(equivalent) 관계가 성립하고, 하기 15개 실시예와 같이 표현될 수 있다.
The newly designed LDPC code can be displayed in a sequence, and an equivalent relation between the sequence and the matrix (parity bit check matrix) is established and can be expressed as in the following 15 embodiments.
[실시예 1][Example 1]
부호율(R)=1/15, 길이(N)=16200, L=360Code rate R = 1/15, length N = 16200, L = 360
398 1743 2278 2651 2787 6779 9430 11470 11569 13047 398 1743 2278 2651 2787 6779 9430 11470 11569 13047
212 462 508 3160 5813 6802 7847 9610 13671 14504 212 462 508 3160 5813 6802 7847 9610 13671 14504
187 1198 1502 3605 5601 7425 11206 11274 11894 14186 187 1198 1502 3605 5601 7425 11206 11274 11894 14186
5574 8577 9343 11146 12403 12876 13435 5574 8577 9343 11146 12403 12876 13435
3348 4033 4302 5214 5233 5652 10703 3348 4033 4302 5214 5233 5652 10703
3001 3697 6920 9835 10610 11272 12752 3001 3697 6920 9835 10610 11272 12752
7730 7964 9943 11101 11323 14469 14874 7730 7964 9943 11101 11323 14469 14874
3136 6453 8777 10808 11579 12598 12644 3136 6453 8777 10808 11579 12598 12644
2613 4826 5305 12146 12996 14961 14995 2613 4826 5305 12146 12996 14961 14995
5890 8404 10962 11313 12687 13577 15004
5890 8404 10962 11313 12687 13577 15004
[실시예 2][Example 2]
부호율(R)=1/15, 길이(N)=64800, L=360Code rate R = 1/15, length N = 64800, L = 360
245 687 1000 2777 3315 4095 5501 5872 7390 9149 9539 9617 13754 14644 14799 23086 25387 27239 29801 32373 35886 38167 39216 39340 44336 45731 46204 47334 52372 52383 53521 57355 57604 57815 245 687 1000 2777 3315 4095 5501 5872 7390 9149 9539 9617 13754 14644 14799 23086 25387 27239 29801 32373 35886 38167 39216 39340 44336 45731 46204 47334 52372 52383 53521 57355 57604 57815
380 408 952 3613 3632 4473 7159 7826 8897 12245 14877 21670 24074 24383 25152 25803 25806 29008 29960 29997 31728 32613 36117 37517 40313 47030 47509 48092 48176 50979 52971 55604 56048 59940 380 408 952 3613 3632 4473 7159 7826 8897 12245 14877 21670 24074 24383 25152 25803 25806 29008 29960 29997 31728 32613 36117 37517 40313 47030 47509 48092 48176 50979 52971 55604 56048 59940
151 369 998 1681 3441 6066 7231 9000 9490 13805 16955 18705 20711 27048 31198 31690 32218 35780 36357 37947 38088 38778 38962 42119 43177 44182 46117 47222 53828 54044 56646 56772 57500 59682 151 369 998 1681 3441 6066 7231 9000 9490 13805 16955 18705 20711 27048 31198 31690 32218 35780 36357 37947 38088 38778 38962 42119 43177 44182 46117 47222 53828 54044 56646 56772 57500 59682
117 220 551 3631 6692 7498 7597 7735 8183 10260 11342 12890 13254 16859 17101 18517 19846 22984 25173 28702 39028 44262 44873 45392 46991 47603 50086 51519 53701 53724 54239 55933 56760 58185 117 220 551 3631 6692 7498 7597 7735 8183 10260 11342 12890 13254 16859 17101 18517 19846 22984 25173 28702 39028 44262 44873 45392 46991 47603 50086 51519 53701 53724 54239 55933 56760 58185
330 472 653 1262 6955 7354 8273 8524 9969 9975 10018 13645 17053 17281 18293 19156 19341 22543 22761 26276 31555 32698 34092 34810 39519 40328 40669 43594 43871 46020 48023 48300 51504 57140 330 472 653 1262 6955 7354 8273 8524 9969 9975 10018 13645 17053 17281 18293 19156 19341 22543 22761 26276 31555 32698 34092 34810 39519 40328 40669 43594 43871 46020 48023 48300 51504 57140
134 199 684 3969 7160 12364 14983 15102 15382 15484 19988 20240 21579 21884 22382 22593 29532 30400 33618 34911 37742 38116 43069 46088 47625 48356 49033 50752 53550 57936 59968 60238 60380 60431 134 199 684 3969 7160 12364 14983 15102 15382 15484 19988 20240 21579 21884 22382 22593 29532 30400 33618 34911 37742 38116 43069 46088 47625 48356 49033 50752 53550 57936 59968 60238 60380 60431
307 374 495 1921 7797 7868 8394 9640 10529 11942 14233 16246 19334 24441 28034 29394 32571 34516 35327 36056 37096 37972 38526 39824 42198 42234 42662 49933 51012 51033 53049 53217 53443 59284 307 374 495 1921 7797 7868 8394 9640 10529 11942 14233 16246 19334 24441 28034 29394 32571 34516 35327 36056 37096 37972 38526 39824 42198 42234 42662 49933 51012 51033 53049 53217 53443 59284
191 714 805 1652 2340 2530 2544 2646 4365 5938 6415 7068 9641 9958 13660 15296 23328 24610 24848 28622 29458 30121 32614 37246 38547 42095 42575 43668 43851 46329 49556 52958 56939 58244 191 714 805 1652 2340 2530 2544 2646 4365 5938 6415 7068 9641 9958 13660 15296 23328 24610 24848 28622 29458 30121 32614 37246 38547 42095 42575 43668 43851 46329 49556 52958 56939 58244
118 320 519 1388 1517 3274 5115 5592 6219 8864 10154 10275 11759 18515 19027 19032 20044 20445 24390 27710 36234 40833 41737 43983 47149 47680 51801 52861 55096 55514 56456 57878 58834 59269 118 320 519 1388 1517 3274 5115 5592 6219 8864 10154 10275 11759 18515 19027 19032 20044 20445 24390 27710 36234 40833 41737 43983 47149 47680 51801 52861 55096 55514 56456 57878 58834 59269
356 592 948 2329 4537 6280 6321 9025 9950 10994 13155 13508 15291 15821 17501 19872 20139 21465 26116 26934 27932 31317 31676 32302 32517 34746 36501 38051 38182 41697 47661 49307 50272 53270 356 592 948 2329 4537 6280 6321 9025 9950 10994 13155 13508 15291 15821 17501 19872 20139 21465 26116 26934 27932 31317 31676 32302 32517 34746 36501 38051 38182 41697 47661 49307 50272 53270
146 148 186 1503 1634 3365 4277 5215 6143 6378 13591 13655 23776 24624 24922 26155 29919 31249 33503 34070 35433 36498 37089 39883 40025 40098 41557 43641 45862 45870 46001 51732 57338 59955 146 148 186 1503 1634 3365 4277 5215 6143 6378 13591 13655 23776 24624 24922 26155 29919 31249 33503 34070 35433 36498 37089 39883 40025 40098 41557 43641 45862 45870 46001 51732 57338 59955
503 802 879 1915 3959 5795 6715 8288 8411 9222 12074 12087 15215 15484 17902 19019 19745 21957 22756 22990 26541 26766 28912 30744 34092 35350 42413 43692 43719 47790 48478 53011 55626 60172 503 802 879 1915 3959 5795 6715 8288 8411 9222 12074 12087 15215 15484 17902 19019 19745 21957 22756 22990 26541 26766 28912 30744 34092 35350 42413 43692 43719 47790 48478 53011 55626 60172
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2012 2133 2173 5371 6085 6679 9267 9697 11447 12471 14590 16406 17634 18469 21328 21810 23554 30923 32684 37256 38240 40199 43255 45922 48017 49442 53595 55011 57300 57737 58165
[실시예 3][Example 3]
부호율(R)=2/15, 길이(N)=16200, L=360Code rate R = 2/15, length N = 16200, L = 360
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281 923 1077 5252 6099 10309 11114 281 923 1077 5252 6099 10309 11114
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2252 2322 3093 3329 8443 12170 13748 2252 2322 3093 3329 8443 12170 13748
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4210 10132 13375 13377
[실시예 4][Example 4]
부호율(R)=2/15, 길이(N)=64800, L=360Code rate R = 2/15, length N = 64800, L = 360
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5884 8910 10123 11311 13654 14207 16122 18113 23100 23784 24825 39629 46372 52454 52799 55039 55973
[실시예 5][Example 5]
부호율(R)=3/15, 길이(N)=16200, L=360Code rate R = 3/15, length N = 16200, L = 360
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80 255 667 1511 3549 5239 5422 5497 7157 7854 11267 80 255 667 1511 3549 5239 5422 5497 7157 7854 11267
257 406 792 2916 3072 3214 3638 4090 8175 8892 9003 257 406 792 2916 3072 3214 3638 4090 8175 8892 9003
80 150 346 1883 6838 7818 9482 10366 10514 11468 12341 80 150 346 1883 6838 7818 9482 10366 10514 11468 12341
32 100 978 3493 6751 7787 8496 10170 10318 10451 12561 32 100 978 3493 6751 7787 8496 10170 10318 10451 12561
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2045 2499 7197 8887 9420 9922 10132 10540 10816 11876 2045 2499 7197 8887 9420 9922 10132 10540 10816 11876
2932 6241 7136 7835 8541 9403 9817 11679 12377 12810 2932 6241 7136 7835 8541 9403 9817 11679 12377 12810
2211 2288 3937 4310 5952 6597 9692 10445 11064 11272
2211 2288 3937 4310 5952 6597 9692 10445 11064 11272
[실시예 6][Example 6]
부호율(R)=3/15, 길이(N)=64800, L=360Code rate R = 3/15, length N = 64800, L = 360
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297 736 744 5951 8438 9881 15522 16462 23036 25071 34915 41193 42975 43412 49612 297 736 744 5951 8438 9881 15522 16462 23036 25071 34915 41193 42975 43412 49612
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2191 3431 6288 6430 9908 13069 23014 24822 29818 39914 46010 47246
[실시예 7][Example 7]
부호율(R)=4/15, 길이(N)=16200, L=360Code rate R = 4/15, length N = 16200, L = 360
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[실시예 8][Example 8]
부호율(R)=4/15, 길이(N)=64800, L=360Code rate R = 4/15, length N = 64800, L = 360
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[실시예 9][Example 9]
부호율(R)=5/15, 길이(N)=16200, L=360Code rate R = 5/15, length N = 16200, L = 360
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[실시예 10][Example 10]
부호율(R)=5/15, 길이(N)=64800, L=360Code rate R = 5/15, length N = 64800, L = 360
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[실시예 11][Example 11]
부호율(R)=6/15, 길이(N)=16200, L=360Code rate R = 6/15, length N = 16200, L = 360
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1117 1203 6031 7193 7320
1117 1203 6031 7193 7320
[실시예 12][Example 12]
부호율(R)=6/15, 길이(N)=64800, L=360Code rate R = 6/15, length N = 64800, L = 360
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[실시예 13][Example 13]
부호율(R)=7/15, 길이(N)=16200, L=360Code rate R = 7/15, length N = 16200, L = 360
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16 558 923 2455 4076 6294 7507 8475 16 558 923 2455 4076 6294 7507 8475
37 197 384 2184 2223 6347 6525 7258 37 197 384 2184 2223 6347 6525 7258
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374 588 1069 3093 4484 5868 7320 374 588 1069 3093 4484 5868 7320
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148 327 431 2291 3847 5133 7977 148 327 431 2291 3847 5133 7977
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85 981 989 2893 2951 4457 4685 85 981 989 2893 2951 4457 4685
5091 5244 5293 5404 6009 5091 5244 5293 5404 6009
2171 2203 2344 3255 6338 2171 2203 2344 3255 6338
3072 4338 6965 7045 8061
3072 4338 6965 7045 8061
[실시예 14][Example 14]
부호율(R)=7/15, 길이(N)=64800, L=360Code rate R = 7/15, length N = 64800, L = 360
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35 472 1056 7154 12700 13326 13414 16828 19102 35 472 1056 7154 12700 13326 13414 16828 19102
45 440 772 4854 7863 26945 27684 28651 31875 45 440 772 4854 7863 26945 27684 28651 31875
744 812 892 1509 9018 12925 14140 21357 25106 744 812 892 1509 9018 12925 14140 21357 25106
271 474 761 4268 6706 9609 19701 19707 24870 271 474 761 4268 6706 9609 19701 19707 24870
223 477 662 1987 9247 18376 22148 24948 27694 223 477 662 1987 9247 18376 22148 24948 27694
44 379 786 8823 12322 14666 16377 28688 29924 44 379 786 8823 12322 14666 16377 28688 29924
104 219 562 5832 19665 20615 21043 22759 32180 104 219 562 5832 19665 20615 21043 22759 32180
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2466 8241 12424 13376 24837 32711
2466 8241 12424 13376 24837 32711
[실시예 15][Example 15]
부호율(R)=5/15, 길이(N)=16200, L=360Code rate R = 5/15, length N = 16200, L = 360
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100 303 342 3133 3952 4226 4713 5053 5717 9931 100 303 342 3133 3952 4226 4713 5053 5717 9931
83 87 374 828 2460 4943 6311 8657 9272 9571 83 87 374 828 2460 4943 6311 8657 9272 9571
114 166 325 2680 4698 7703 7886 8791 9978 10684 114 166 325 2680 4698 7703 7886 8791 9978 10684
281 542 549 1671 3178 3955 7153 7432 9052 10219 281 542 549 1671 3178 3955 7153 7432 9052 10219
202 271 608 3860 4173 4203 5169 6871 8113 9757 202 271 608 3860 4173 4203 5169 6871 8113 9757
16 359 419 3333 4198 4737 6170 7987 9573 10095 16 359 419 3333 4198 4737 6170 7987 9573 10095
235 244 584 4640 5007 5563 6029 6816 7678 9968 235 244 584 4640 5007 5563 6029 6816 7678 9968
123 449 646 2460 3845 4161 6610 7245 7686 8651 123 449 646 2460 3845 4161 6610 7245 7686 8651
136 231 468 835 2622 3292 5158 5294 6584 9926 136 231 468 835 2622 3292 5158 5294 6584 9926
3085 4683 8191 9027 9922 9928 10550 3085 4683 8191 9027 9922 9928 10550
2462 3185 3976 4091 8089 8772 9342
2462 3185 3976 4091 8089 8772 9342
상기 실시예들에서 수열의 한 행은 들여쓰기 단위로 구분된다. 즉, 수열의 각각의 행은 상기 실시예들에서 들여쓰기하여 시작된다.In the above embodiments, a row of the sequence is divided into indent units. That is, each row of the sequence is started by indenting in the above embodiments.
수열형태로 표기된 LDPC 부호는 DVB 표준에서 널리 사용되고 있다.The LDPC codes in the form of a sequence are widely used in the DVB standard.
본 발명의 일실시예에 따르면, 수열형태로 표기된 LDPC 부호는 다음과 같이 부호화(encoding)된다. 정보크기(information size)가 K인 정보블록(information block) S=(s0, s1, ..., sK -1)를 가정하자. LDPC 부호화기(encoder)는 크기가 K인 정보블록 S를 이용하여 크기가 N=K+M1+M2인 부호어(codeword) 를 생성한다. 여기서, M1=g, M2=N-K-g이다. 또한, M1은 이중 대각행렬(dual diagonal matrix) B에 대응하는 패러티(parity)의 크기이며, M2는 항등행렬 D에 대응하는 패러티의 크기이다. 부호화 과정은 다음과 같다.According to an embodiment of the present invention, an LDPC code denoted by a sequence is encoded as follows. Assume an information block S = (s 0 , s 1 , ..., s K -1 ) with an information size K. An LDPC encoder uses an information block S having a size K to generate a codeword having a size of N = K + M 1 + M 2 , . Here, M 1 = g and M 2 = NKg. Also, M 1 is the parity size corresponding to the dual diagonal matrix B, and M 2 is the parity size corresponding to the identity matrix D. The encoding process is as follows.
-초기화(initialization):- initialization:
[수학식 4]&Quot; (4) "
-첫 번째 를 상기 실시예들 각각에 해당하는 수열의 제1행에 명시된 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)에서 누적(accumulate)한다. 예를 들어, 길이가 64800이며, 부호율이 3/15인 LDPC 부호에서의 누적 과정은 다음과 같다.-first At the parity bit addresses specified in the first row of the sequence corresponding to each of the above embodiments. For example, the accumulation process for an LDPC code with a length of 64800 and a code rate of 3/15 is as follows.
여기서 덧셈()은 GF(2)에서 일어난다.Here, add ( ) Occurs in GF (2).
-다음 L-1개의 정보비트, 즉 들에 대해서는, 하기 수학식 5에서 계산된 패러티 비트 주소들에서 누적한다.- the next L-1 information bits, i. Are accumulated at the parity bit addresses calculated in Equation (5) below.
[수학식 5]&Quot; (5) "
여기서, x는 첫 번째 비트 에 대응되는 패러티 비트 주소들, 즉 상기 기재된 수열들의 제1행에 표기된 패러티 비트 주소들을 나타내며, Q1 = M1/L, Q2 = M2/L, L = 360이다. 또한, Q1과 Q2는 하기 표 2에 정의된다. 예를 들어, 길이가 64800이며, 부호율이 3/15인 LDPC 부호는 M1 = 1800, Q1 = 5, M2 = 50040, Q2 = 139, L = 360이므로, 두 번째 비트 에 대해서는 상기 수학식 5를 이용하면 다음과 같은 연산이 수행된다.Where x is the first bit Q 1 = M 1 / L, Q 2 = M 2 / L, and L = 360, which are the parity bit addresses corresponding to the parity bit addresses corresponding to the parity bit addresses corresponding to the parity bits. Q 1 and Q 2 are defined in Table 2 below. For example, an LDPC code having a length of 64,800 and a coding rate of 3/15 is M 1 = 1800, Q 1 = 5, M 2 = 50040, Q 2 = 139 and L = Using Equation (5), the following operation is performed.
표 2는 설계된 QC-LDPC 부호의 M1, M2, Q1, Q2의 크기를 나타낸다.Table 2 shows the sizes of M 1 , M 2 , Q 1 and Q 2 of the designed QC-LDPC code.
[표 2][Table 2]
-다음의 부터 까지의 새로운 360개의 정보비트들은 상기 수열의 제2행을 이용하여, 상기 수학식 5로부터 패러티 비트 누적기들의 주소를 계산하고, 누적한다.-the next from The new 360 information bits up to < RTI ID = 0.0 > Eq. 5 < / RTI > calculate and accumulate the addresses of the parity bit accumulators from Equation 5 using the second row of the sequence.
-비슷한 방법으로, 새로운 L개의 정보비트들로 구성된 모든 그룹(group)들에 대해서, 상기 수열들의 새로운 행을 이용하여, 상기 수학식 5로부터 패러티 비트 누적기들의 주소를 계산하고, 누적한다.Similarly, for all groups of new L information bits, the address of the parity bit accumulators from Equation (5) is calculated and accumulated using a new row of the sequences.
-에서 까지의 모든 정보비트들이 사용된 후, i = 1부터 시작하여 하기 수학식 6의 연산을 순차적으로 수행한다.- in All the information bits up to i = 1 are used, and then the operation of Equation (6) is sequentially performed starting from i = 1.
[수학식 6]&Quot; (6) "
-다음으로, 하기 수학식 7과 같은 패러티 인터리빙(interleaving)을 수행하면, 이중 대각행렬 B에 대응하는 패러티 생성이 완료된다.Next, when parity interleaving is performed as shown in Equation (7), parity generation corresponding to the diagonal diagonal matrix B is completed.
[수학식 7]&Quot; (7) "
K개의 정보비트()를 이용하여 이중 대각행렬 B에 대응하는 패러티 생성이 완료되면, M1개의 생성된 패러티()을 이용하여, 항등행렬 D에 대응하는 패러티를 생성한다.K information bits ( ), When parity generation corresponding to the diagonal diagonal matrix B is completed, M 1 generated parity ( ), And generates a parity corresponding to the identity matrix D.
-에서 까지의 L개의 비트들로 구성된 모든 그룹(group)들에 대해서, 상기 수열들의 새로운 행(이중 대각행렬 B에 대응하는 패러티를 생성할 때 이용한 마지막 행의 바로 다음 행부터 시작)과 상기 수학식 5를 이용하여 패러티 비트 누적기들의 주소를 계산하고, 관련 연산을 수행한다.- in For each group consisting of L bits from the first diagonal matrix B to the new row of the series (starting from the immediately following row of the last row used to generate the parity corresponding to the diagonal diagonal matrix B) To calculate the addresses of the parity bit accumulators, and to perform related calculations.
-에서 까지의 모든 비트들이 사용된 후, 하기 수학식 8과 같은 패러티 인터리빙을 수행하면, 항등행렬 D에 대응하는 패러티 생성이 완료된다.- in And parity interleaving as shown in Equation (8) below is performed, parity generation corresponding to the identity matrix D is completed.
[수학식 8]&Quot; (8) "
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호화기를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an LDPC encoder according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호화기는 메모리들(310, 320) 및 프로세서(330)를 포함한다.Referring to FIG. 4, an LDPC encoder according to an embodiment of the present invention includes
메모리(310)는 LDPC 부호어(codeword)를 저장하기 위한 메모리이다.The
메모리(320)는 0으로 초기화되는 메모리이다.The
메모리(310) 및 메모리(320)는 각각 λi(i=0, 1, ..., N-1) 및 Pj(j=0, 1, ..., M1+M2-1)에 상응하는 것일 수 있다.
메모리(310) 및 메모리(320)는 비트들의 집합을 저장하기 위한 다양한 하드웨어에 상응하는 것일 수도 있고, 어레이(array), 리스트(list), 스택(stack), 큐(queue) 등의 자료구조(data structure)에 상응하는 것일 수도 있다.The
프로세서(330)는 정보 비트들(information bits)을 이용하여 메모리(320)에 대한 누적(accumulation)을 수행하여 상기 LDPC 부호어를 생성한다.The
이 때, 누적은 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용하여 갱신되는 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)에서 수행될 수 있다.At this time, the accumulation may be performed at parity bit addresses updated using a sequence corresponding to a parity check matrix.
이 때, LDPC 부호어는 상기 정보 비트들에 상응하는 시스터매틱(systematic) 파트(λ0, λ1, ..., λK-1), 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+ M1 -1) 및 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 항등행렬에 상응하는 제2 패러티 파트(λK+ M1, λK+ M1 +1, ..., λK+ M1 + M2 -1)를 포함할 수 있다.At this time, the LDPC codeword includes a systematic part (? 0 ,? 1 , ...,? K-1 ) corresponding to the information bits, a first part corresponding to the double diagonal matrix included in the parity check matrix parity part (K λ, λ K + 1, ..., λ M1 + K -1) and a second parity part (M1 + K λ, λ K + M1 +1 corresponding to the identity matrix included in the parity check matrix. .., K + M1 + M2 - 1 ).
이 때, 메모리(320)는 제1 패러티 파트의 길이(M1) 및 제2 패러티 파트의 길이(M2)의 합(M1+M2)에 상응하는 사이즈를 가질 수 있다.At this time, the
이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수열의 각각의 행에 나타내진 이전 패러티 비트 주소들 각각(x)과 제1 패러티 파트의 길이(M1)를 비교한 결과에 기반하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses may be updated based on the result of comparing each of the previous parity bit addresses (x) shown in each row of the series with the length (M 1 ) of the first parity part.
즉, 패러티 비트 주소들은 상기 수학식 5에 의하여 갱신될 수 있다. 이 때, x는 이전 패러티 비트 주소, m은 정보 비트 인덱스로 0보다 크고 L보다 작은 정수, L은 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈, Q1은 M1/L, M1은 상기 제1 패러티 파트의 사이즈, Q2는 M2/L, M2는 상기 제2 패러티 파트의 사이즈일 수 있다.That is, the parity bit addresses can be updated by Equation (5). Where m is an integer greater than 0 and less than L, and L is the CPM size of the parity check matrix, Q 1 is M 1 / L, and M 1 is the first parity part Q 2 may be M 2 / L, and M 2 may be the size of the second parity part.
이 때, 상기 누적은 전술한 바와 같이 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈 L=360 단위로 수열의 행을 바꿔가면서 수행될 수 있다.At this time, the accumulation may be performed while changing the rows of the sequence with the CPM size L = 360 units of the parity check matrix as described above.
이 때, 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)는 상기 수학식 7을 통하여 설명한 바와 같이, 메모리(310) 및 메모리(320)를 이용한, 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.In this case, the first parity part (? K ,? K + 1 , ...,? K + M1-1 ) uses the
이 때, 제2 패러티 파트(λK+ M1, λK+ M1 +1, ..., λK+ M1 + M2 -1)는 상기 수학식 8을 통하여 설명한 바와 같이 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)의 생성이 완료된 후 상기 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)와 상기 수열을 이용하여 수행되는 상기 누적이 완료된 후, 메모리(310) 및 메모리(320)를 이용한 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.
At this time, the second parity part (M1 + K λ, λ K + M1 +1, ..., λ K + M1 + M2 -1) of the first parity part (λ, as described by Equation 8 K, λ K +1, ..., after the generation of λ K + M1-1) is completed by using the random number sequence and the first parity part (λ K, K + 1, λ, ..., λ K + M1-1) And performing parity interleaving using the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 복호화기를 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an LDPC decoder according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 복호화기는 수신부(410) 및 복호화부(420)를 포함한다.Referring to FIG. 5, an LDPC decoder according to an embodiment of the present invention includes a
수신부(410)는 패러티 검사 행렬에 상응하는 수열을 이용하여 부호화된, LDPC(Low Density Parity Check) 부호어(codeword)를 수신한다.The receiving
복호화부(420)는 상기 패러티 검사 행렬에 상응하는 복호화를 수행하여 수신된 상기 LDPC 부호어에서 정보 비트들(information bits)을 복원한다.The
이 때, 상기 수열은 메모리의 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)을 갱신하는데 사용되고, 상기 패러티 비트 주소들은 상기 LDPC 부호어에 상응하는 패러티 비트들을 생성하기 위한 누적(accumulation)에 사용될 수 있다.At this time, the sequence is used to update parity bit addresses of the memory, and the parity bit addresses can be used for accumulation to generate parity bits corresponding to the LDPC codeword.
이 때, LDPC 부호어는 상기 정보 비트들에 상응하는 시스터매틱(systematic) 파트(λ0, λ1, ..., λK-1), 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+ M1 -1) 및 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 항등행렬에 상응하는 제2 패러티 파트(λK+ M1, λK+ M1 +1, ..., λK+ M1 + M2 -1)를 포함할 수 있다.In this case, the LDPC codeword includes a systematic part (? 0 ,? 1 , ...,? K-1 ) corresponding to the information bits, a first part corresponding to the double diagonal matrix included in the parity check matrix parity part (K λ, λ K + 1, ..., λ M1 + K -1) and a second parity part (M1 + K λ, λ K + M1 +1 corresponding to the identity matrix included in the parity check matrix. .., K + M1 + M2 - 1 ).
이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수열의 각각의 행에 나타내진 이전 패러티 비트 주소들 각각(x)과 제1 패러티 파트의 길이(M1)를 비교한 결과에 기반하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses may be updated based on the result of comparing each of the previous parity bit addresses (x) shown in each row of the series with the length (M 1 ) of the first parity part.
즉, 패러티 비트 주소들은 상기 수학식 5에 의하여 갱신될 수 있다. 이 때, x는 이전 패러티 비트 주소, m은 정보 비트 인덱스로 0보다 크고 L보다 작은 정수, L은 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈, Q1은 M1/L, M1은 상기 제1 패러티 파트의 사이즈, Q2는 M2/L, M2는 상기 제2 패러티 파트의 사이즈일 수 있다.
That is, the parity bit addresses can be updated by Equation (5). Where m is an integer greater than 0 and less than L, and L is the CPM size of the parity check matrix, Q 1 is M 1 / L, and M 1 is the first parity part Q 2 may be M 2 / L, and M 2 may be the size of the second parity part.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호화 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an LDPC encoding method according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호화 방법은 LDPC 부호어를 저장하기 위한 제1 메모리, 및 제2 메모리를 초기화한다(S510).Referring to FIG. 6, an LDPC encoding method according to an embodiment of the present invention initializes a first memory and a second memory for storing an LDPC codeword (S510).
이 때, 단계(S510)는 상기 수학식 4에 의하여 수행될 수 있다.In this case, step S510 may be performed according to Equation (4).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호화 방법은 정보 비트들(information bits)을 이용하여 상기 제2 메모리에 대한 누적(accumulation)을 수행하여 상기 LDPC 부호어를 생성한다(S520).In addition, the LDPC encoding method according to an embodiment of the present invention performs accumulation on the second memory using information bits to generate the LDPC codeword (S520).
이 때, 상기 누적은 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용하여 갱신되는 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)에서 수행될 수 있다.At this time, the accumulation may be performed at parity bit addresses updated using a sequence corresponding to a parity check matrix.
이 때, LDPC 부호어는 상기 정보 비트들에 상응하는 시스터매틱(systematic) 파트(λ0, λ1, ..., λK-1), 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+ M1 -1) 및 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 항등행렬에 상응하는 제2 패러티 파트(λK+ M1, λK+ M1 +1, ..., λK+ M1 + M2 -1)를 포함할 수 있다.In this case, the LDPC codeword includes a systematic part (? 0 ,? 1 , ...,? K-1 ) corresponding to the information bits, a first part corresponding to the double diagonal matrix included in the parity check matrix parity part (K λ, λ K + 1, ..., λ M1 + K -1) and a second parity part (M1 + K λ, λ K + M1 +1 corresponding to the identity matrix included in the parity check matrix. .., K + M1 + M2 - 1 ).
이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수열의 각각의 행에 나타내진 이전 패러티 비트 주소들 각각(x)과 제1 패러티 파트의 길이(M1)를 비교한 결과에 기반하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses may be updated based on the result of comparing each of the previous parity bit addresses (x) shown in each row of the series with the length (M 1 ) of the first parity part.
즉, 패러티 비트 주소들은 상기 수학식 5에 의하여 갱신될 수 있다. 이 때, x는 이전 패러티 비트 주소, m은 정보 비트 인덱스로 0보다 크고 L보다 작은 정수, L은 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈, Q1은 M1/L, M1은 상기 제1 패러티 파트의 사이즈, Q2는 M2/L, M2는 상기 제2 패러티 파트의 사이즈일 수 있다.That is, the parity bit addresses can be updated by Equation (5). Where m is an integer greater than 0 and less than L, and L is the CPM size of the parity check matrix, Q 1 is M 1 / L, and M 1 is the first parity part Q 2 may be M 2 / L, and M 2 may be the size of the second parity part.
이 때, 상기 누적은 전술한 바와 같이 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈 L=360 단위로 수열의 행을 바꿔가면서 수행될 수 있다.At this time, the accumulation may be performed while changing the rows of the sequence with the CPM size L = 360 units of the parity check matrix as described above.
이 때, 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)는 상기 수학식 7을 통하여 설명한 바와 같이, 제1 메모리 및 제2 메모리를 이용한, 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.In this case, the first parity part (? K ,? K + 1 , ...,? K + M1-1 ) has parity interleaving using the first memory and the second memory, (parity interleaving).
이 때, 제2 패러티 파트(λK+ M1, λK+ M1 +1, ..., λK+ M1 + M2 -1)는 상기 수학식 8을 통하여 설명한 바와 같이 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)의 생성이 완료된 후 상기 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)와 상기 수열을 이용하여 수행되는 상기 누적이 완료된 후, 제1 메모리(310) 및 제2 메모리(320)를 이용한 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.
At this time, the second parity part (M1 + K λ, λ K + M1 +1, ..., λ K + M1 + M2 -1) of the first parity part (λ, as described by Equation 8 K, λ K +1, ..., after the generation of λ K + M1-1) is completed by using the random number sequence and the first parity part (λ K, K + 1, λ, ..., λ K + M1-1) And performing parity interleaving using the
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 길이가 64800, 부호율이 3/15인 QC-LDPC 부호의 성능을 Eb/No에 대비하여 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating the performance of a QC-LDPC code having a length of 64800 and a code rate of 3/15 according to an exemplary embodiment of the present invention, in comparison with E b / N o .
도 7에 도시된 그래프는 전산실험을 위해 BPSK (Binary Phase Shift Keying) 변조와 50번의 반복복호를 수행하는 LLR(Log-likelihood Ratio) 기반의 합곱(sum-product) 알고리즘을 가정한 결과이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 설계된 부호는 BER=10-6에서 쉐넌(Shannon) 한계로부터 약 0.6 dB 떨어져 있는 것을 알 수 있다.The graph shown in FIG. 7 is a result of assuming a log-likelihood ratio (LLR) -based sum-product algorithm for BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation and 50 iterative decoding for computational experiments. As shown in FIG. 7, the designed code is found to be about 0.6 dB away from the Shannon limit at BER = 10 -6 .
이상에서와 같이 본 발명에 따른 LDPC 부호화기, 복호화기 및 LDPC 부호화 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the LDPC encoder, the decoder, and the LDPC encoding method according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be modified in various ways, All or some of the embodiments may be selectively combined.
310, 320:
메모리
330:
프로세서310, 320: memory
330: Processor
Claims (8)
0으로 초기화되는 제2 메모리; 및
정보 비트들(information bits)을 이용하여 상기 제2 메모리에 대한 누적(accumulation)을 수행하여 상기 LDPC 부호어를 생성하는 프로세서
를 포함하고,
상기 누적은,
패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용하여 갱신되는 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.A first memory for storing an LDPC codeword;
A second memory initialized to zero; And
A processor for generating the LDPC codeword by performing accumulation on the second memory using information bits,
Lt; / RTI >
The accumulation,
Wherein the parity check matrix is performed at parity bit addresses updated using a sequence corresponding to a parity check matrix.
상기 LDPC 부호어는
상기 정보 비트들에 상응하는 시스터매틱(systematic) 파트, 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하는 제1 패러티 파트 및 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 항등행렬에 상응하는 제2 패러티 파트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.The method according to claim 1,
The LDPC codeword
A systematic part corresponding to the information bits, a first parity part corresponding to a diagonal diagonal matrix included in the parity check matrix, and a second parity part corresponding to an identity matrix included in the parity check matrix The LDPC encoder comprising:
상기 제2 메모리는
상기 제1 패러티 파트의 사이즈 및 상기 제2 패러티 파트의 사이즈의 합에 상응하는 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.The method of claim 2,
The second memory
And a size corresponding to a sum of a size of the first parity part and a size of the second parity part.
상기 패러티 비트 주소들은
상기 수열의 각각의 행에 나타내진 이전 패러티 비트 주소들 각각과 상기 제1 패러티 파트의 사이즈를 비교한 결과에 기반하여 갱신되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.The method of claim 3,
The parity bit addresses
Wherein the LDPC encoder is updated based on a result of comparing each of the previous parity bit addresses indicated in each row of the sequence with the size of the first parity part.
상기 패러티 비트 주소들은
하기 수학식에 의하여 갱신되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.
[수학식]
(x는 이전 패러티 비트 주소, m은 정보 비트 인덱스로 0보다 크고 L보다 작은 정수, L은 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈, Q1은 M1/L, M1은 상기 제1 패러티 파트의 사이즈, Q2는 M2/L, M2는 상기 제2 패러티 파트의 사이즈)The method of claim 4,
The parity bit addresses
And is updated by the following equation.
[Mathematical Expression]
(where x is the previous parity bit address, m is an information bit index greater than 0 and less than L, L is the CPM size of the parity check matrix, Q 1 is M 1 / L, M 1 is the size of the first parity part Q 2 is M 2 / L, and M 2 is the size of the second parity part)
상기 누적은
상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈(L) 단위로 상기 수열의 행을 바꿔가면서 수행되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.The method of claim 5,
The accumulation
Wherein the parity check matrix is performed while changing the row of the sequence in units of CPM size (L) of the parity check matrix.
상기 제1 패러티 파트는 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리를 이용한, 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.The method of claim 6,
Wherein the first parity part is generated by performing parity interleaving using the first memory and the second memory.
상기 제2 패러티 파트는
상기 제1 패러티 파트의 생성이 완료된 후 상기 제1 패러티 파트와 상기 수열을 이용하여 수행되는 상기 누적이 완료된 후, 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리를 이용한 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는 LDPC 부호화기.The method of claim 7,
The second parity part
After the generation of the first parity part is completed, parity interleaving using the first memory and the second memory is performed after completion of the accumulation performed using the first parity part and the sequence, Wherein the LDPC encoder comprises:
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