비균일 레일리 페이딩 채널에서 PEXIT 분석을 활용한 LDPC 부호 설계

Abstract

본 논문에서는 비균일 레일리 페이딩 채널에서의 저밀도 패리티 검사(low-density parity-check, LDPC) 부호 설계 알고리즘을 제안한다. 구체적으로, 프로토그래프 외부 정보 전송(protograph extrinsic information transfer, PEXIT) 분석과 차등 진화(differential evolution, DE) 알고리즘을 활용하여 복호 임계값(decoding threshold)이 우수한 프로토그래프(protograph)를 설계한다. 일반적으로 페이딩 채널의 페이딩 계수(fading factor)가 고정되면 신호의 크기가 변형된 가산성 가우시안 백색 잡음(additive white Gaussian noise, AWGN) 채널과 같아진다. 고정되지않는다면 레일리 페이딩 분포에 따른 다수의 페이딩 계수의 수만큼 PEXIT 분석의 중간 계산을 수행하고 평균을내어 복호 임계값을 계산할 수 있다. 하지만 다수의 페이딩 계수를 활용하면 복잡도 측면에서 차등 진화 알고리즘을 사용하는 것이 불가능하다. 이에 본 논문에서는 차등 진화 알고리즘에서 적은 수의 페이딩 계수를 활용하여 알고리즘을 경량화하고 마지막 단계에서 다수의 페이딩 계수를 활용하여 복호 임계값이 정확하고 우수한 프로토그래프를 설계한다. 제안하는 부호 설계 알고리즘이 효과적임을 다양한 부호율(code rate)에서 복호 임계값과 프레임오류율(frame error rate, FER)을 통해 확인한다.