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5G를 위한 채널 코드 후보 기술과 연구 동향 원문보기

電磁波技術 : 韓國電磁波學會誌 = The Proceedings of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.27 no.6, 2016년, pp.20 - 28  

박진수 (연세대학교) ,  김인선 (연세대학교) ,  김강산 (연세대학교) ,  송홍엽 (연세대학교)

초록이 없습니다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 고에서는 5G 시스템에 사용될 수 있는 채널 코드 후보인 turbo 코드, LDPC 코드, polar 코드와 연구 추세를 소개하고자 한다.
  • 본 고에서는 5G 시스템을 위한 채널 코드의 후보로 거론되는 turbo, LDPC, polar 코드에 대하여 살펴보았다. Turbo 코드는 좋은 성능과 간단한 encoder 구조를 가지지만, decoder의 병렬화가 어려운 문제점을 가진다.
  • BCJR decoding은 convolutional 코드의 maximum a posteriori(MAP) decoder임이 잘 알려져 있으며, turbo 코드의 확률적 반복 decoding을 위한 soft-input soft-output(SISO) decoding이 가능하다. 본 절에서는 log domain에서의 BCJR decoding을 소개한다.

가설 설정

  • [그림 2]는 메모리가 2개인 convolutional encoder와 그에 따른 trellis diagram을 보여준다. 하나의 codeword를 만들 때 T회의 state transition이 발생한다고 가정하자.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
5G 기술의 핵심 요구사항은? 4G 기술이 확립된 이후, 폭발적으로 증가하는 데이터 요구량을 충족시키면서도 더 많은 기기에 더 고품질의 서비스를 제공할 수 있는 차세대 5G 기술을 개발하기 위해 다양한 연구들이 활발히 진행되어왔다. 이러한 5G 기술의 핵심 요구사항은 초고속(high data rate), 저지연(low latency), 저비용(ultra low cost), 고신뢰도(high reliability), 초다수 디바이스 연결(massive connectivity) 등이다[1]~[3].
채널 코드의 역할은? 채널 코드는 통신 채널에서 발생할 수 있는 에러를 수정하기 위해 꼭 필요한 기술이다. 1990년대에 들어 Shannon limit에 근접한 성능을 보이는 turbo 코드가 발견된 이후[4], lowdensity parity-check(LDPC) 코드[5]와 polar 코드[6] 등의 코드들이 최근까지 활발하게 연구되고 있다.
block 코드중 LDPC코드의 단점은? LDPC 코드는 block 코드로서, H에 해당하는 생성 행렬 G를 메시지 벡터에 곱하여 encoding이 가능하다. 하지만, 매우 큰 N을 사용하는 LDPC 코드의 특성상, K×N 크기의 G 또한 매우 크며, 단순 행렬과 벡터의 곱으로 encoding하게 되면 encoder 구조가 복잡해지며, 시간이 오래 걸리게 된다는 단점이 있다. 그에 따라 encoding을 쉽게 할 수 있으며, encoder 구조를 간단하게 할 수 있는 quasi-cyclic LDPC(QC-LDPC) 코드가 주로 사용된다.
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참고문헌 (29)

  1. Nokia, "5G use cases and requirements", White Paper, 2014. 

  2. http://www.huawei.com/5gwhitepaper/ 

  3. 박옥선, 황현용, 이창희, 신재승, "5G Massive IoT 기술 및 표준화 동향", 전자통신동향분석, 31(1), pp. 68-77, 2016. 

  4. C. Berrou, A. Glavieux, "Near optimum error correcting coding and decoding: Turbo-codes", IEEE Transactions on Communications, vol. 44, no. 10, Oct. 1996. 

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  5. D. J. C. MacKay, R. M. Neal, "Near shannon limit performance of low density parity check codes", Electronics Letters, vol. 33, no. 6, Mar. 1997. 

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  6. E. Arikan, "Channel polarization: A method for constructing capacity-achieving codes for symmetric binar-input memoryless channels", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 7, Jul. 2009. 

  7. http://www.3gpp.org/ftp/Specs/2011-03/Rel-10/36_series/36212-a10.zip 

  8. L. R. Bahl, J. Cocke, F. Jelinke, and J. Raviv, "Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate", IEEE Transactions on Information Theory, Mar. 1974. 

  9. R. G. Gallager, "Low-density parity-check codes", IRE Transactions on Information Theory, vol. 8, issue 1, Jan. 1962. 

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  10. S. J. Johnson, Iterative Error Correction, Cambridge University Press, 2010. 

  11. http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber1603394 

  12. 김준성, 배슬기, 정비웅, 송홍엽, "IEEE 802.16e의 LDPC 부호화 기술 분석", 텔레콤, 20(2), pp. 27-33, 2004년 12월. 

  13. Z. Cai, J. Hao, P. H. Tan, S. Sun, and P. S. Chin, "Efficient encoding of IEEE 802.11n LDPC codes", Electronics Letters, vol. 42, no. 25, Dec. 2006. 

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  14. M. C. Davey, D. MacKay, "Low-density parity check codes over GF(q)", IEEE Communications Letters, vol. 2, no. 6, Jun. 1998. 

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  15. D. Declercq, M. Fossorier, "Decoding algorithms for nonbinary LDPC codes over GF(q)", IEEE Transactions on Communications, vol. 55, no. 4, Apr. 2007. 

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  16. A. Voicila, D. Declercq, F. Verdier, M. Fossorier, and P. Urard, "Low-complexity decoding for non-binary LDPC codes in high order fields", IEEE Transactions on Communications, vol. 58, no. 5, May 2010. 

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  17. X. Chen, C.-L. Wang, "High-throughput efficient nonbinary LDPC decoder based on simplified min-sum algorithm", IEEE Transactions on Circuits and Systems-I: Regular Papers, vol. 59, no. 11, Nov. 2012. 

  18. C.-L. Wang, X. Chen, Z. Li, and S. Yang, "A simplified min-sum decoding algorithm for non-binary LDPC codes", IEEE Transactions on Communications, vol. 61, no. 1, Jan. 2013. 

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  19. E. Li, D. Declercq, and K. Gunnam, "Trellis-based extended min-sum algorithm for non-binary LDPC codes and its hardware structure", IEEE Transactions on Communications, vol. 61, no. 7, Jul. 2013. 

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  20. J. O. Lacruz, F. G.-Herrero, J. Valls, and D. Declercq, "One minimum only trellis decoder for non-binary low-density parity-check codes", IEEE Transactions on Circuits and Systems-I: Regular Papers, vol. 62, no. 1, Jan. 2015. 

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  21. M. Lentmaier, A. Sridharan, D. J. Costello, Jr., and K. S. Zigangirov, "Iterative decoding threshold analysis for LDPC convolutional codes", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 56, no. 10, Oct. 2010. 

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  22. S. Kudekar, T. J. Richardson, and R. L. Rubanke, "Threshold saturation via spatial coupling: Why convolutional LDPC ensembles perform so well over the BEC", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 57, no. 2, Feb. 2011. 

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  23. D. J. Costello, Jr., L. Dolecek, T. E. Fuja, J. Kliewer, D. G. M. Mitchell, and R. Smarandache, "Spatially coupled sparse codes on graphs: Theory and practice", IEEE Communications Magazine, Jul. 2014. 

  24. L. Schmale, K. Mahdaviani, "Laterally connected spatially coupled code chains for transmission over unstable parallel channels", in Proc. of 8th International Symposium on Turbo Codes and Iterative Information Processing (ISTC), 2014. 

  25. Md. N.-A-Rahim, K. D. Nguyen, and G. Lechner, "Anytime reliability of spatially coupled codes", IEEE Transactions on Communications, vol. 63, no. 4, Apr. 2015. 

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  26. K. Niu, K. Chen, J. Lin, and Q. T. Zhang, "Polar codes: Primary concepts and practical decoding algorithms", IEEE Communications Magazine, Jul. 2014. 

  27. I. Tai, A. Vardy, "List decoding of polar codes", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 61, no. 5, May 2015. 

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  28. K. Niu, K. Chen, "Stack decoding of polar codes", Electronics Letters, vol. 48, no. 12, 2012. 

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  29. K. Niu, K. Chen, "CRC-aided decoding of polar codes", IEEE Communications Letters, vol. 16, no. 10, Oct. 2012. 

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