In this thesis, we consider the power reallocation problem in regular low-density parity-check (LDPC) codes. In general, certain number of errors that are within the correction capability of a code can be corrected regardless of the received signal-to-noise ratio (SNR) for those erroneous symbols. This motivates to redistribute the power resource among the code symbols in such a way to minimize the post-decoding error probability. We allocate no power to the symbols experiencing a less favorable channel (e.g. low channel gain) and allocate more power to the remaining symbols to make them received with a higher reliability.
We consider three conventional power reallocation schemes such as truncated fixed transmission, truncated channel inversion, and water-pouring. For each three schemes, we find the optimal cut-off threshold that minimizes the required ${\bar E}_b/N_0$ for error-free communications for rate-1/2 and rate-1/4 regular LDPC codes. Both analytical and simulation results show that the truncated channel inversion provides the best performance and the water-pouring provides the worst performance among the three schemes.
Then, we propose a generalized power reallocation scheme where the previous three conventional schemes can be considered as a special case. The analytical and simulation results show that the generalized power reallocation provides a power gain of 0.2 dB over the truncated channel inversion and 1.8 dB over the equal power allocation.
본 논문에서는 정규 LDPC 부호에서 전력 재할당에 관한 문제를 다루고 있다. 일반적으로, 채널 부호가 정정할 수 있는 능력 안에서 발생하는 오류들은 채널로부터 받은 신호 대 잡음 비에 관계없이 정정된다. 따라서, 채널 복호 후의 오류 확률을 최소화하는 관점에서 부호 심볼들 간에 전력을 재분배하는 문제를 고려해 볼 수 있다. 본 논문에서는 채널 이득이 작은 채널, 즉 바람직하지 않은 채널을 겪게 될 부호 심볼들에 대해서는 전력을 할당하지 않고, 전력 이득이 큰 채널을 겪게 될 나머지 부호 심볼들에 보다 많은 전력을 할당함으로써, 그 심볼들에 대한 수신단에서의 신뢰도를 향상시키는 방식을 고려하였다.
우선 고려하는 세 가지 기본적인 방식은 전력 차단 고정 전송과 전력 차단 채널 반전, 그리고 워터 필링 방식이다. 본 논문에서는 각각의 방식에 대해 부호율 1/2과 1/4인 정규 LDPC 부호에서 오류없이 통신하는데 필요한 ${\bar E}_b/N_0$를 최소화하는 관점에서 최적의 전력 차단 임계값을 구하였다. 모의 실험과 분석을 통해 세 가지 방식 중, 전력 차단 채널 반전 방식이 가장 좋은 성능을 보이고, 워터 필링이 가장 안 좋은 성능을 보임을 확인할 수 있었다.
또한, 본 논문에서는 앞서의 세 가지 기본적인 방식을 포함하는 보다 일반화된 전력 재할당 방식을 제안하였다. 모의 실험과 분석을 통해 제안된 방식이 전력 차단 채널 반전 방식에 비해 0.2 dB 정도의 전력 이득을 가지며, 재할당을 하지 않은 경우에 비해서는 1.8 dB 정도의 전력 이득을 가짐을 확인할 수 있었다.
