KR101152482B1 - Methods of encoding and decoding using fast ldpca code and apparatuses using the same - Google Patents
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Abstract
고속 부호율-적응 저밀도 패리티 코드를 이용한 복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 부/복호화 장치가 개시되어 있다. LDPCA(Low Density Parity Check Accumulate) 코드를 이용한 고속 복호화 방법은 보조정보 및 라플라시안 계수를 기초로 비트플레인을 예측하는 제1 예측 계수를 산출하는 단계와 제1 예측 계수를 기초로 비트플레인을 복원하는데 필요한 정보량을 나타내는 제2 예측 계수를 산출하고, 제2 예측 계수를 기초로 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, RD 성능의 열화를 방지하면서도 디코딩 처리 시간에 있어서도 개선을 가지고 올 수 있다.Disclosed are a decoding method using a fast code rate-adaptive low density parity code, and an encoding / decoding device using the method. A fast decoding method using a Low Density Parity Check Accumulate (LDPCA) code calculates a first prediction coefficient for predicting a bitplane based on auxiliary information and a Laplacian coefficient, and recovers a bitplane based on the first prediction coefficient. Calculating a second prediction coefficient indicating the amount of information, and calculating the number of first parity bit transmissions based on the second prediction coefficient. Therefore, it is possible to bring improvement in decoding processing time while preventing degradation of RD performance.
Description
본 발명은 고속 부호율-적응 저밀도 패리티 코드를 이용한 복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 부/복호화 장치에 관한 것으로 LDPCA 코드를 부/복호화하는 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a decoding method using a fast code rate-adaptive low density parity code, and to a decoding / decoding device using the same, and a method for encoding / decoding an LDPCA code and an apparatus using the method.
H.264와 같은 전통적인 비디오 코딩 방법에서 사용되는 부호화기는 움직임 예측 및 움직임 보상과 같이 계산량이 많고 복잡한 처리 절차를 거치기 때문에 상대적으로 부호화기의 복잡도가 복호화기의 복잡도보다 높아진다. 부호화기의 복잡도가 높은 코딩 구조는 부호화기에 많은 양의 계산량을 요구하는 브로드캐스팅 환경에 적합하다. 전통적인 브로스캐스팅 환경과 달리 현재에는 모바일 폰에서의 무선 비디오 카메라, 센서 네트워크 감시 시스템과 같은 분산 브로드캐스팅-커뮤니케이션 융합 환경(Broadcasting-communication convergence environment)과 새로운 타입의 비디오 어플리케이션이 나타난다. 보통 이러한 어플리케이션들에서 사용되는 부호화기는 계산량에 제한이 있기 때문에 낮은 복잡도의 부호화기가 요구된다. 따라서 전통적인 비디오 코딩 방법은 새롭게 등장한 어플리케이션들에서는 적합하지 못하다.Coders used in traditional video coding methods such as H.264 require a lot of computational and complex processing such as motion prediction and motion compensation, so that the complexity of the encoder is relatively higher than that of the decoder. The high complexity coding structure of the encoder is suitable for broadcasting environments that require a large amount of computation in the encoder. Unlike traditional brocasting environments, new types of video applications are now appearing in distributed broadcasting-communication convergence environments, such as wireless video cameras and sensor network surveillance systems in mobile phones. In general, the encoders used in these applications are limited in computational complexity, and therefore low complexity encoders are required. Thus, traditional video coding methods are not suitable for emerging applications.
분산 비디오 코딩(Distributed Video Coding, DVC)은 이러한 어플리케이션의 요구사항을 해결하기 위한 대표적인 기술이다. DVC는 이론적으로 1970년대에 발표된 슬레피안-울프 이론(Slepian-Wolf theory) 및 와이너-지브 이론(Wyner-Ziv theory)에 기초한다. 슬레피안-울프 이론은 수학적으로 예측 정보(Y)가 복호화기에만 주어진 경우에도, 원래의 정보(X)를 손실없이 복원하기 위한 최소의 정보는 H(X|Y)라는 것을 증명했다.Distributed Video Coding (DVC) is a representative technique for solving the requirements of such applications. DVC is theoretically based on the Slepian-Wolf theory and the Wyner-Ziv theory published in the 1970s. The Slepian-Wolf theory mathematically proved that even if the prediction information Y is given only to the decoder, the minimum information for losslessly restoring the original information X is H (X | Y).
손실 압축을 하는 와이너-지브 이론의 경우, 예측 인코딩 기술과 비교하여 동일한 RD(Rate-Distortion) 성능을 가질 수 있다는 것이 증명되었다. 그러므로 낮은 부호화기 복잡도를 가지기 위해 소스가 움직임 예측 및 움직임 보상이 없이 독립적으로 인코딩되는 경우에도 복호화기에서 소스의 연관성을 이용하여 복호화된다면 전통적인 비디오 코딩과 비교하여 동일한 RD 성능을 얻을 수 있다. For the Wiener-Jib theory with lossy compression, it has been demonstrated that it can have the same rate-distortion (RD) performance compared to predictive encoding techniques. Therefore, even if a source is encoded independently without motion prediction and motion compensation to have a low encoder complexity, the same RD performance can be obtained compared to conventional video coding if it is decoded using the source association.
스탠포드 대학에서 제안된 와이너-지브 비디오 코딩 구조는 DVC의 대표적인 구조이다. WZ 부호화기는 입력 이미지를 두 개의 그룹(키 프레임, WZ 프레임)으로 나눈다. 키 프레임은 기존의 H.26X 인트라 코딩을 사용하여 인코딩되고 WZ 프레임은 터보 코드 및 LDPC 코드와 같은 기존의 채널 코드를 이용하여 인코딩된다. 디코딩 프로세스에서 WZ 복호화기는 전송된 두 개의 인코딩된 키 프레임으로부터 두 개의 키프레임을 복원하고, MCTI(Motion Compensated Temporal Interpolation)를 사용하여 복원된 두 개의 키 프레임으로부터 보조 정보(Side Information, SI)를 생성한다. 보조 정보는 가상 채널 잡음을 포함한 복원된 WZ 프레임으로 간주된다. 가상 채널 잡음은 보조 정보와 원본 WZ 프레임 사이에 차이를 말한다. WZ 복호화기는 채널 노이즈 모델을 사용하여 노이즈를 예측하고 채널 디코딩 프로세스로부터 노이즈를 제거한다. The Wiener-Jib video coding structure proposed at Stanford University is a representative structure of DVC. The WZ encoder divides the input image into two groups (key frames, WZ frames). Key frames are encoded using existing H.26X intra coding and WZ frames are encoded using existing channel codes such as turbo codes and LDPC codes. In the decoding process, the WZ decoder recovers two keyframes from the two encoded keyframes transmitted and generates side information (SI) from the two keyframes recovered using Motion Compensated Temporal Interpolation (MCTI). do. The auxiliary information is regarded as a reconstructed WZ frame including virtual channel noise. Virtual channel noise refers to the difference between auxiliary information and the original WZ frame. The WZ decoder uses a channel noise model to predict noise and remove noise from the channel decoding process.
존재하는 채널 코드중에서 터보 코드와 LDPC 코드는 셰논 한계에 근접하는 강력한 에러 정정 성능을 가진다. 이 채널 코드는 통계적으로 반복적인 계산을 사용하는 디코딩 프로세스에 기초한다. 반복적인 디코딩 프로세스는 많은 시간이 소비되기 때문에 LDPC 코드와 터보 코드를 적용한 WZ 복호화기의 복잡도는 상대적으로 증가된다. 현재 LDPCA(Low Density Parity Check Accumulate) 채널 코드는 LDPC 코드 부호율 적응을 위해 LDPC 코드 대신에 사용된다. LDPCA 코드를 복호하기 위한 계산 복잡도는 전체 WZ 복호화기의 복잡도에서 70%를 차지한다. 그래서 RD(Rate Distortion) 성능에 영향을 끼치지 않으면서 복호화기의 복잡도를 감소시킬 수 있는 알고리즘이 요구된다.Among the existing channel codes, the turbo code and LDPC code have strong error correction performance near the Shannon limit. This channel code is based on a decoding process that uses statistically iterative computations. Since the iterative decoding process is time consuming, the complexity of the WZ decoder using LDPC code and turbo code is relatively increased. Currently, Low Density Parity Check Accumulate (LDPCA) channel codes are used in place of LDPC codes for LDPC code rate adaptation. The computational complexity for decoding the LDPCA code accounts for 70% of the complexity of the entire WZ decoder. Therefore, there is a need for an algorithm that can reduce the complexity of the decoder without affecting RD (Rate Distortion) performance.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 복호화기의 계산 복잡도를 낮추어 영상 복호화 속도를 향상 시키기 위한 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a fast decoding method using an LDPCA code for lowering the computational complexity of a decoder to improve an image decoding speed.
또한, 본 발명의 제2 목적은 복호화기의 계산 복잡도를 낮추어 영상 복호화 속도를 향상 시키기 위한 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법을 수행하는 복호화 장치를 제공하는 것이다.In addition, a second object of the present invention is to provide a decoding apparatus for performing a fast decoding method using an LDPCA code for improving the decoding speed by reducing the computational complexity of the decoder.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 LDPCA(Low Density Parity Check Accumulate) 코드를 이용한 고속 복호화 방법은 보조정보 및 라플라시안 계수를 기초로 비트플레인을 예측하는 제1 예측 계수를 산출하는 단계와 상기 제1 예측 계수를 기초로 상기 비트플레인을 복원하는데 필요한 정보량을 나타내는 제2 예측 계수를 산출하고, 상기 제2 예측 계수를 기초로 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법은 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수를 기초로 제1 전송 패리티 비트를 산출한 후, 부호화부에 상기 제1 전송 패리티 비트를 요청하고 상기 전송된 제1 전송 패리티 비트를 기초로 상기 비트플레인에 존재하는 오류를 정정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법은 상기 전송된 제1 전송 패리티 비트를 이용하여 상기 비트플레인에 존재하는 오류를 정정하지 못한 경우, 추가의 패리티 비트를 부호화부에 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법은 상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제1 비트인 경우, 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 제2 패리티 전송 횟수를 산출하고 상기 제2 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제2 패리티 비트를 부호화부에 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 패리티 비트 전송 횟수는 아래의 식1A fast decoding method using a Low Density Parity Check Accumulate (LDPCA) code according to an aspect of the present invention for achieving the first object of the present invention includes a first prediction that predicts a bitplane based on auxiliary information and a Laplacian coefficient. Calculating a coefficient, calculating a second prediction coefficient representing an amount of information required to restore the bitplane based on the first prediction coefficient, and calculating a number of first parity bit transmissions based on the second prediction coefficient. It may include. In the fast decoding method using the LDPCA code, after calculating a first transmission parity bit based on the number of first parity bit transmissions, the encoder requests the first transmission parity bit to the encoder and sends the first transmission parity bit to the encoder. The method may further include correcting an error present in the bitplane on the basis. The fast decoding method using the LDPCA code may further include requesting an additional parity bit to an encoder if an error existing in the bitplane is not corrected using the transmitted first transmission parity bit. . In the fast decoding method using the LDPCA code, when a bit included in the bit plane is a first bit, a second parity transmission count is calculated based on the first parity bit transmission count and is based on the second parity bit transmission count. The method may further include requesting a second parity bit from the encoder. The second parity bit transmission frequency is expressed by
(식 1)(Equation 1)
(여기서, 은 제1 패리티 전송 횟수임)에 기초하여 산출될 수 있다. 상기 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법은 상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제2 비트이고 산출된 이전 패리티 비트 전송 횟수가 상기 제1 패리티 전송 횟수보다 클 경우, 상기 이전 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 제3 패리티 비트 전송 횟수를 산출하고 상기 제3 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제3 패리티 비트를 부호화부에 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 패리티 비트 전송 횟수는 아래의 식 2(here, Is the number of first parity transmissions). In the fast decoding method using the LDPCA code, when a bit included in the bit plane is a second bit and the calculated previous parity bit transmission count is greater than the first parity transmission count, a third parity bit transmission is performed based on the previous parity bit transmission count. The method may further include calculating a number of parity bit transmissions and requesting the encoder for a third parity bit based on the number of transmissions of the third parity bits. The third parity bit transmission frequency is expressed by
(식 2)(Equation 2)
(여기서, 는 이전 패리티 비트 전송 횟수임) (here, Is the number of previous parity bit transfers)
에 기초하여 산출될 수 있다. 상기 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법은, 상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제2 비트이고 산출된 이전 패리티 비트 전송 횟수가 상기 제1 패리티 전송 횟수보다 작거나 같을 경우, 상기 이전 패리티 비트 전송 횟수 및 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 제4 패리티 비트 전송 횟수을 산출하고 상기 제4 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제4 패리티 비트를 부호화부에 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제4 패리티 비트 전송 횟수는,It can be calculated based on. In the fast decoding method using the LDPCA code, when the bit included in the bit plane is the second bit and the calculated previous parity bit transmission count is less than or equal to the first parity transmission count, the previous parity bit transmission count and the The method may further include calculating a fourth parity bit transmission number based on the first parity bit transmission number and requesting the encoder for a fourth parity bit based on the fourth parity bit transmission number. The fourth parity bit transmission number is
아래의 식 3
(식 3)(Equation 3)
(여기서, 은 제1 패리티 전송 횟수, 는 이전 패리티 비트 전송 횟수임)에 기초하여 산출될 수 있다. 상기 제1 예측 계수는, 아래의 식 4(here, Is the number of first parity transmissions, May be calculated based on the number of previous parity bit transmissions. The first prediction coefficient is expressed by the following
(식 4)(Equation 4)
(여기서, 는 소정의 보조정보가 일 경우, 비트플레인의 비트값이 0으로 결정될 확률, 는 보조정보가 일 경우, 비트플레인의 비트값이 1로 결정될 확률을 의미함)에 의해 산출될 수 있다. 상기 제2 예측 계수는 아래의 식 5(here, Has some auxiliary information , The probability that the bit value of the bitplane is determined to be 0, Has ancillary information In this case, it means the probability that the bit value of the bit plane is determined to be 1). The second prediction coefficient is expressed by
(식 5)(Eq. 5)
(여기서, 는 상기 제1 예측 계수를 기초로 산출한 값으로써, 를 의미함)(here, Is a value calculated based on the first prediction coefficient, Means)
에 의해 산출될 수 있다. 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수는 아래의 식 6Can be calculated by The first parity bit transmission number is expressed by
(식 6)(Equation 6)
(여기서, 는 제2 예측 계수를 의미함)(here, Means the second prediction coefficient)
에 의해 산출될 수 있다. Can be calculated by
또한 상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치는 비트플레인에 오류가 존재할 경우 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하고 부호화부로부터 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제1 전송 패리티 비트를 요청하여 상기 비트플레인을 복원하는 채널코드 복호화부와 상기 채널코드 복호화부로부터 전송된 비트플레인을 기초로 역양자화를 수행하여 영상을 복원하는 영상복원부를 포함할 수 있다. 상기 채널코드 복호화부는 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하고 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 상기 비트플레인의 복호화에 필요한 제1 전송 패리티 비트를 예측하는 패리티 비트 예측부를 포함할 수 있다. 상기 채널코드 복호화부는 상기 부호화부로부터 상기 제1 전송 패리티 비트를 전송받고 HDA(Hard Decision Aided)방법에 의해 상기 비트플레인의 오류 여부를 판별한 후, 상기 비트플레인에 오류가 존재할 경우, 추가의 패리티 비트를 요청할 수 있다. 상기 패리티 비트 예측부는 보조정보 및 라플라시안 계수를 기초로 비트플레인의 비트값을 예측하는 제1 예측 계수를 산출하는 제1 예측 계수 산출부, 상기 산출된 제1 예측 계수를 기초로 비트플레인의 비트값을 복원하는데 필요한 정보량을 나타내는 제2 예측 계수 산출부와 상기 제2 예측 계수 산출부를 기초로 상기 비트플레인을 복원하는데 필요한 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 제1 패리티 비트 전송 횟수 산출부를 포함할 수 있다. 상기 패리티 비트 예측부는 이전 패리티 비트 전송 횟수를 기초로 상기 비트플레인을 복원하는데 필요한 제2 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 제2 패리티 비트 전송 횟수 산출부를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 패리티 비트 전송 횟수 산출부는 상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제1 비트인 경우, 제1 패리티 비트 전송 횟수 산출부에 의해 산출된 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제2 패리티 비트 전송 횟수를 산출할 수 있다. 상기 제2 패리티 비트 전송횟수 산출부는 상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제2 비트이고 산출된 이전 패리티 비트 전송 횟수가 상기 제1 패리티 전송 횟수보다 클 경우, 상기 이전 패리티 비트 전송횟수에 기초하여 제3 패리티 비트 전송 횟수을 산출할 수 있다. 상기 제2 패리티 비트 전송횟수 산출부는 상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제2 비트이고 산출된 이전 패리티 비트 전송 횟수가 상기 제1 패리티 전송 횟수보다 작거나 같을 경우, 상기 이전 패리티 비트 전송 횟수 및 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 제4 패리티 비트 전송 횟수를 산출할 수 있다. In addition, the fast decoding apparatus using the LDPCA code according to an aspect of the present invention for achieving the second object of the present invention calculates the first number of parity bit transmission when there is an error in the bitplane and the first encoding from the encoder A channel code decoding unit for restoring the bit plane by requesting a first transmission parity bit based on the number of parity bit transmissions, and an image restoring unit for restoring an image by performing inverse quantization on the basis of the bit plane transmitted from the channel code decoding unit. It may include. The channel code decoder may include a parity bit predictor that calculates the number of first parity bit transmissions and predicts a first transmission parity bit necessary for decoding the bitplane based on the number of first parity bit transmissions. The channel code decoder receives the first transmission parity bit from the encoder and determines whether the bit plane is errored by a hard decision aided (HDA) method. You can request a bit. The parity bit predictor may include a first prediction coefficient calculator configured to calculate a first prediction coefficient for predicting a bit value of the bitplane based on the auxiliary information and the Laplacian coefficient, and the bit value of the bitplane based on the calculated first prediction coefficient. And a first parity bit transmission count calculating unit for calculating a first parity bit transmission count required for restoring the bitplane based on the second prediction coefficient calculating unit indicating the amount of information required to restore the PPC. have. The parity bit predictor may further include a second parity bit transmission count calculator configured to calculate a second parity bit transmission count required to restore the bitplane based on a previous parity bit transmission count. When the bit included in the bit plane is a first bit, the second parity bit transmission number calculating unit calculates a second parity bit transmission number based on the first parity bit transmission number calculated by the first parity bit transmission number calculating unit. Can be calculated. The second parity bit transmission count calculating unit, based on the previous parity bit transmission count, when the bit included in the bit plane is the second bit and the calculated previous parity bit transmission count is greater than the first parity transmission count, The number of parity bit transmissions can be calculated. The second parity bit transmission count calculating unit, when the bit included in the bit plane is a second bit and the calculated previous parity bit transmission count is less than or equal to the first parity transmission count, the previous parity bit transmission count and the first parity bit transmission count calculation unit are used. The fourth parity bit transmission count may be calculated based on the number of one parity bit transmission.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 고속 부호율-적응 저밀도 패리티 코드를 이용한 복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 부/복호화 장치에 따르면, 복호화기에서 필요한 패리티 비트의 양을 예측해서 예측된 패리티 비트의 양을 전송하는 방법을 사용함으로써 LDPCA 코드를 디코딩하기 위한 반복 과정을 줄여 복호화기의 복잡도를 줄여 영상 복호화 속도를 증가시킬 수 있다. As described above, according to the decoding method using the fast code rate-adaptive low density parity code and the encoding / decoding apparatus using the method, the parity predicted by predicting the amount of parity bits required by the decoder is described. By using the method of transmitting the amount of bits, it is possible to reduce the complexity of the decoder by reducing the iteration process for decoding the LDPCA code, thereby increasing the image decoding speed.
도 1은 LDPC 부호화기에 입력되기 위해 생성된 비트플레인을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LDPCA 코드의 에러 여부 판별시 반복 횟수를 줄이기 위한 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법을 수행한 결과를 기초로 예상한 패리티 비트 전송 횟수와 실제의 패리티 비트 전송횟수를 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법에서 비트플레인에 포함되는 비트값의 위치에 따라 요구되는 패리티 전송 횟수 요구량, 즉, 패리티양이 다른 것을 나타내는 그래프이다.
도 7은 MSB 또는 MSB-1을 예측할 경우 요구되는 패리티 비트 전송 횟수와 실제의 패리티 비트 전송회수를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이전 비트 프레임을 기초로 제2 비트의 최소 패리티 비트 전송 횟수를 예측한 것을 그래프이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이전 비트 프레임을 기초로 제2 비트의 최소 패리티 비트 전송 횟수를 예측한 것을 그래프이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분산 비디오 부호화 및 복호화 장치를 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패리티 비트 예측부를 나타낸 개념도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패리티 비트 예측부를 나타낸 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a bitplane generated to be input to an LDPC encoder.
2 is a conceptual diagram illustrating a method for reducing the number of repetitions in determining whether an LDPCA code is error according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a fast LDPCA code decoding method according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph comparing parity bit transmission times expected and actual parity bit transmission times based on a result of performing a fast LDPCA code decoding method according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a fast LDPCA code decoding method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing that a required number of parity transmissions, that is, a parity amount, differs depending on a position of a bit value included in a bit plane in a fast LDPCA code decoding method according to another embodiment of the present invention.
7 shows the number of parity bit transmissions required and the actual number of parity bit transmissions required when predicting MSB or MSB-1.
8 is a graph illustrating a prediction of the minimum number of parity bit transmissions of a second bit based on a previous bit frame according to another embodiment of the present invention.
9 and 10 are graphs for predicting the minimum number of parity bit transmissions of a second bit based on a previous bit frame according to another embodiment of the present invention.
11 is a conceptual diagram illustrating a distributed video encoding and decoding apparatus according to another embodiment of the present invention.
12 is a conceptual diagram illustrating a parity bit predictor according to another embodiment of the present invention.
13 is a conceptual diagram illustrating a parity bit predictor according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.
도 1은 LDPC 부호화기에 입력되기 위해 생성된 비트플레인을 나타낸 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a bitplane generated to be input to an LDPC encoder.
도 1을 참조하면, WZ 프레임에 포함된 사이즈 블록(100)에 각각 포함된 DCT 도메인의 블록(110)에 포함된 DC 성분(120)이 비트플레인으로 생성되는 것을 나타낸다. Referring to Figure 1, included in the WZ frame Of the DCT domain included in the size block 100, respectively.
WZ(Wyner-Ziv) 프레임에 포함된 사이즈 블록(100)이 블록(110)으로 나뉘고 각 블록은 DCT(Discrete Cosine Transform)에 의해 주파수 도메인으로 전환될 수 있다. 같은 주파수 영역에 위치한 블록의 DCT 계수는 양자화 매트릭스에 의해 그룹화되고 양자화된다.Included in the WZ (Wyner-Ziv) frame Size block 100 Divided into
QCIF(Quater Common Intermediate Format)사이즈의 영상은 의 해상도를 가지고 있으므로 하나의 WZ 프레임에서는 1584 개의 블록이 생성될 수 있다.QCIF (Quater Common Intermediate Format) size video Has a resolution of 1584 in one WZ frame Blocks can be generated.
양자화 매트릭스(Quantize Matrix, QM) 레벨에 따라서 블록에 포함된 DCT 계수들의 양자화 레벨은 달라질 수 있다. 예를 들어, 양자화 메트릭스는 1에서 8 레벨까지 8 개의 레벨을 가질 수 있고, 양자화 레벨이 8 레벨일 경우, 작은 간격으로 양자화가 진행되기 때문에 고화질의 영상으로 복원될 수 있다. 양자화 레벨이 8인 경우, 도 1에 도시된 양자화 프레임(110)과 같이 DC 영역의 DCT 계수는 7 비트로 양자화되고 AC 영역의 DCT 계수는 DC 영역과 가까운 AC 영역에 포함된 DCT 계수일수록 더 큰 비트로 양자화될 수 있다.The quantization level of the DCT coefficients included in the block may vary according to the quantization matrix (QM) level. For example, the quantization matrix may have eight levels, ranging from 1 to 8 levels. When the quantization level is 8 levels, the quantization matrix may be restored to a high quality image because quantization is performed at a small interval. If the quantization level is 8, as in the
QCIF(Quater Common Intermediate Format)사이즈의 영상에 포함된 1584개의 블록(110)에 포함된 DC 주파수 성분의 DCT 계수들은 도 1의 하단과 같이 나열될 수 있다. 아래에서 블록의 나열 순서에 붙인 서수는 설명의 편의상 붙인 것으로 WZ 프레임에 포함되는 블록을 일정한 순서대로 나열하였다고 가정한다.1584 images included in QCIF (Quater Common Intermediate Format) The DCT coefficients of the DC frequency components included in
좌측부터 제1 블록의 DC 주파수 성분의 DCT 계수값 7 비트, 제2 블록의 DC 주파수 성분의 DCT 계수값 7 비트, 제3 블록의 DCT 계수값 7 비트로 마지막에는 1584번째 블록의 DC 주파수 성분의 DCT 계수값 7 비트가 나열될 수 있다. 각 블록의 DC 주파수 성분인 7 비트는 MSB(Most Significant Bit), MSB-1, MSB-2...LSB(Least Significant Bit)를 가질 수 있고 동일한 위치에 존재하는 비트들은 하나의 비트 플레인으로 생성될 수 있다.
QCIF 사이즈 시퀀스에서 하나의 비트플레인에서 LDPCA 코딩을 통해 총 1584개의 패리티 비트가 포함될 수 있다. 패리티 비트는 부호화기의 버퍼에 저장되고 복호화기의 요청에 의해 적응적으로 전송된다.A total of 1584 parity bits may be included through LDPCA coding in one bitplane in a QCIF size sequence. Parity bits are stored in the encoder's buffer and adaptively transmitted at the request of the decoder.
복호화기는 H.264/AVC 표준에 의해 인트라 코딩된 키프레임을 복원할 수 있고, MCTI(Motion Compensated Temporal Interpolation)를 이용하여 복원된 키프레임에 기초한 보조 정보(Side Information, SI)가 생성될 수 있다. 보조 정보(Side Information, SI)는 WZ 프레임에 채널 노이즈가 더해진 형태로 가정할 수 있다. 채널 노이즈는 라플라시안 분포(Laplacian Distribution)를 가질 수 있고, 채널 노이즈에 따라 라플라시안 계수값 가 산출될 수 있다.The decoder may reconstruct the keyframes intra-coded by the H.264 / AVC standard, and side information (SI) based on the reconstructed keyframes may be generated using Motion Compensated Temporal Interpolation (MCTI). . Side information (SI) may be assumed to be a form in which channel noise is added to a WZ frame. The channel noise may have a Laplacian Distribution, and the Laplacian coefficient value depends on the channel noise. Can be calculated.
본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법에 따르면 보조 정보를 생성하는 방법 및 채널 노이즈를 산출하는 방법은 다양한 방법이 존재한다. 즉, 보조 정보는 산출 방법에 따라 달라질 수 있고, 채널 노이즈를 구하기 위한 라플라시안 계수값 도 다양한 방법으로 산출될 수 있고 이러한 다양한 방법들은 본 발명의 본질에서 벋어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 속한다.According to the fast LDPCA code decoding method according to an embodiment of the present invention, various methods exist for generating auxiliary information and calculating channel noise. That is, the auxiliary information may vary depending on the calculation method, and a Laplacian coefficient value for obtaining channel noise. It can also be calculated in various ways and these various methods fall within the scope of the present invention unless they depart from the spirit of the invention.
LDPCA 복호화기는 산출된 보조 정보와 라플라시안 계수를 이용해 Intrinsic LLR(Log Likelihood Ratio)을 계산할 수 있다. Intrinsic LLR은 복원된 비트가 0이 될 것인지 아니면 1이 될 것인지에 관한 가능성의 비(Logscale probability ratio)로써 로그스케일로 나타낼 수 있다. Intrinsic LLR은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The LDPCA decoder can calculate the Intrinsic Log Likelihood Ratio (LLR) using the calculated auxiliary information and the Laplacian coefficient. Intrinsic LLRs can be expressed in logscale as the Logscale probability ratio of whether the recovered bit is going to be zero or one. Intrinsic LLR may be expressed as
수학식 1에서 는 보조정보 가 주어진 경우, 복호화기에서 복원된 비트()가 0이 될 조건부 확률값을 의미하고 는 보조정보 가 주어진 경우, 복호화기에서 복원된 비트()가 1이 될 조건부 확률값을 의미한다. LDPCA 복호화기는 LLR Intrinsic과 전송된 패리티 비트를 사용하여 디코딩 프로세스를 수행할 수 있다. In
와 는 보조정보와 라플라시안 계수 값에 기초하여 산출될 수 있다. LLR Intrinsic 값이 양수일 경우, 복원될 비트플레인의 비트값을 0으로 결정하고, LLR Intrinsic 값이 음수일 경우, 비트플레인의 비트값을 1로 결정할 수 있다. Wow Is ancillary information and Laplacian coefficient It can be calculated based on the value. If the LLR Intrinsic value is positive, the bit value of the bitplane to be restored may be determined as 0. If the LLR Intrinsic value is negative, the bit value of the bitplane may be determined to be 1.
복호화기에서 LLR Intrinsic 값을 기초로 복원된 비트플레인은 부호화기에서 전송된 CRC(Cyclic Redundancy Check) 비트를 기초로 비트플레인에 에러가 존재하는지 여부를 판별할 수 있다.The bitplane reconstructed based on the LLR Intrinsic value in the decoder may determine whether an error exists in the bitplane based on the cyclic redundancy check (CRC) bit transmitted from the encoder.
만약 복호화기에서 생성된 비트플레인에 에러가 없는 경우, 복호화기는 부호화기에 에러 정정을 위한 추가의 패리티 비트를 요구하지 않고 디코딩 프로세스를 종료할 수 있다. 하지만 복호화기에서 생성된 비트플레인에 에러가 있는 경우, 복호화기는 에러를 정정하기 위해 부호화기에 추가의 패리티 비트를 요구한다. 복호화기는 부호화기에서 전송된 CRC 비트값을 기초로 에러 여부를 산출할 수 있다.If there is no error in the bitplane generated at the decoder, the decoder can terminate the decoding process without requiring the encoder additional parity bits for error correction. However, if there is an error in the bitplane generated by the decoder, the decoder requires additional parity bits in the encoder to correct the error. The decoder may calculate whether an error is based on the CRC bit value transmitted from the encoder.
QCIF 사이즈의 프레임에서는 하나의 비트플레인에 1584개의 패리티 비트가 포함될 수 있고, 생성된 패리티 비트는 부호화기의 버퍼에 저장되고 복호화기의 요청에 따라 한번의 요청에 24 비트씩 전송하여 복호화기에서 복원된 비트플레인의 에러를 검출하고 정정할 수 있다.In a QCIF sized frame, 1584 parity bits can be included in one bitplane, and the generated parity bits are stored in the encoder's buffer and transmitted by 24 bits in one request according to the decoder's request. Bitplane errors can be detected and corrected.
1회의 패리티 전송이 있을 경우, 오류가 있는 비트플레인 복원을 위해서 50회의 반복 계산이 수행될 수 있다. 최악의 경우 24 비트씩 전송되는 패리티 비트를 기초로 비트플레인을 복원하기 위해 66회의 패리티 비트 전송이 이루어져야 하고 전송될 때마다 50회의 반복 계산이 수행된다면 총 3300번의 반복 계산이 이루어져야 한다.
If there is one parity transmission, 50 iterations can be performed to recover the faulty bitplane. In the worst case, 66 parity bit transmissions must be performed to recover the bitplane based on parity bits transmitted by 24 bits. If 50 repeat calculations are performed each time, a total of 3300 repeat calculations must be performed.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LDPCA 코드의 에러 여부 판별시 반복 횟수를 줄이기 위한 방법을 나타낸 개념도이다. 2 is a conceptual diagram illustrating a method for reducing the number of repetitions in determining whether an LDPCA code is error according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, LDPCA 코드의 디코딩을 수행함에 있어 HDA(Hard Decision Aided)를 사용하여 반복 계산 횟수를 다 채우기 전에 복호화 성공 여부를 판별하여 미리 부호화기에 추가의 패리티 비트를 요구하는 것을 나타낸다.Referring to FIG. 2, the decoding of the LDPCA code is performed to determine whether the decoding is successful before using the Hard Decision Aided (HDA) to complete the number of iteration calculations and to request an additional parity bit to the encoder in advance.
변수 노드(200)는 1584개의 값으로 이루어질 수 있고 변수 노드의 값은 LLR Intrinsic 값이나 LLR Intrinsic의 값이 부호화기에서 제공된 패리티 비트값에 의해 변화된 값인 수정된 LLR 값으로 이루어질 수 있다.The
LLR값을 기초로 경판정(Hard Decision)방법에 의해 새로운 변수 노드는 비트플레인으로 생성될 수 있고, 추정 BER값이 계산될 수 있다. 추정된 BER 값이 목표 BER 값보다 작은 경우는 LDPC 반복 디코딩 프로세스가 종료되고, 디코딩을 성공적으로 마칠 수 있다. 추정된 BER 값이 목표 BER 값보다 큰 경우와 도 2에 나타난 바와 같이 생성된 비트플레인 값(210)이 동일한 값으로 반복될 경우, 동일한 값이 몇 번 반복되었는지 여부를 판단하는 조기 종료 변수(230)를 증가시킨다. 조기 종료 변수(230)가 미리 설정된 반복 종료 변수(240)보다 커질 경우, 디코딩이 불가능하다고 판정하고 반복을 종료한 후 부호화기에 추가의 패리티 비트를 요청할 수 있다. 즉, 추가의 반복 계산을 수행하지 않고 복호 성공 여부를 판단해 바로 부호화기에 패리티 비트를 요청함으로써 빠르게 복호화 단계를 진행할 수 있다.Based on the LLR value, a new variable node may be generated in the bitplane by a hard decision method, and an estimated BER value may be calculated. If the estimated BER value is smaller than the target BER value, the LDPC iterative decoding process is terminated, and decoding can be completed successfully. When the estimated BER value is larger than the target BER value and when the generated
하지만, HDA 방법을 사용할 경우에도 부호화기에서 복호화기에 한번에 24 비트씩 추가의 패리티 비트를 전송하는 방법을 사용하기 때문에 많은 횟수의 반복계산을 수행해야 하고 복호화기의 복잡도가 증가하게 된다. However, even when using the HDA method, since the encoder transmits an additional parity bit 24 bits at a time to the decoder, a large number of iterations must be performed and the complexity of the decoder increases.
본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법에 따르면 수학식 1에 개시된 LLR-Intrinsic을 이용하여 복호화기에서 필요한 패리티 비트의 전송 횟수를 예측하여 예측된 횟수에 해당하는 크기의 패리티 비트만큼 부호화기에서 복호화기로 한번에 전송하는 방법을 개시한다.
According to the fast LDPCA code decoding method according to an embodiment of the present invention, by using the LLR-Intrinsic disclosed in
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법을 나타낸 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a fast LDPCA code decoding method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, LLR Intrinsic 값을 산출한다(단계 S300).Referring to FIG. 3, an LLR intrinsic value is calculated (step S300).
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고속 부호율-적응 저밀도 패리티 코드를 이용한 복호화 방법에서는 LLR Intrinsic 값과 제1 예측 계수 값은 동일한 의미로 사용될 수 있다. Hereinafter, in the decoding method using a fast code rate-adaptive low density parity code according to an embodiment of the present invention, the LLR Intrinsic value and the first prediction coefficient value may be used as the same meaning.
LLR Intrinsic 값은 복호화기에서 생성된 보조 정보와 라플라시안 계수값 을 기초로 산출될 수 있다. 아래의 수학식 2는 LLR Intrinsic 값을 산출하는 식을 나타낸 것이다. The LLR Intrinsic value is the auxiliary information generated by the decoder and the Laplacian coefficient value. It can be calculated based on.
수학식 2의 상단은 값(하나의 비트플레인에 포함된 비트(QCIF 영상인 경우 1584개의 비트)를 가리키는 인덱스값.)에 따라 LLR Intrinsic 값을 산출하는 것을 나타낸 것이다. The top of
LLR Intrinsic은 복원된 비트플레인에 포함된 비트가 0이 될 것인지 아니면 1이 될 것인지에 관한 것을 로그스케일로 표현된 가능성의 비(Logscale probability ratio)를 나타낸다. 수학식 2에서 는 소정의 보조 정보가 일 경우, 생성된 비트플레인이 0으로 결정될 확률값으로 크로스오버 확률값()이라는 용어로 정의할 수 있다. 수학식 2의 하단에 나타난 것과 같이 크로스오버 확률값()은 LLR Intrinsic값을 기초로 산출될 수 있다. The LLR Intrinsic represents the Logscale probability ratio, expressed in logscale, as to whether the bits contained in the recovered bitplane will be zero or one. In
아래의 수학식 3은 크로스오버 확률값()을 기초로 엔트로피값()을 산출하는 식을 나타낸 것이다.
산출된 LLR Intrinsic 값을 기초로 엔트로피를 산출한다(단계 S310).An entropy is calculated based on the calculated LLR intrinsic value (step S310).
엔트로피()는 값을 인덱스로 가지는 가지는 소정의 비트플레인에 포함된 비트를 성공적으로 디코딩하기 위해 필요한 정보량을 나타낸다. Entropy ( ) It indicates the amount of information necessary to successfully decode bits included in a given bitplane having a value as an index.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고속 부호율-적응 저밀도 패리티 코드를 이용한 복호화 방법에서는 엔트로피()과 제2 예측 계수 값은 동일한 의미로 사용될 수 있다. Hereinafter, in a decoding method using a fast code rate-adaptive low density parity code according to an embodiment of the present invention, entropy ( ) And the second prediction coefficient may have the same meaning.
산출된 엔트로피를 기초로 패리티 비트 전송 횟수를 산출한다(단계 S320).The number of parity bit transmissions is calculated based on the calculated entropy (step S320).
엔트로피()를 알 경우, 아래의 수학식 4를 통해 제1 패리티 비트 전송 횟수()를 산출할 수 있다. Entropy ( ), The number of times of first parity bit transmission ( ) Can be calculated.
필요에 따라 최소가 아닌 다른 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 것도 가능하나 설명의 편의상 복호화에 필요한 제1 패리티 비트 전송 횟수를 최소의 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 것으로 가정한다. It is also possible to calculate the number of times other than the minimum parity bit transmission if necessary, but for convenience of description, it is assumed that the first number of parity bit transmissions required for decoding calculates the minimum number of parity bit transmissions.
LLR-Intrinsic 값(제1 예측 계수), 엔트로피(제2 예측 계수), 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하기 위한 전술한 수학식 2 내지 수학식 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 부호화 방법에서 설명의 편의상 위의 값들을 산출하기 위한 하나의 예시적인 수식으로써 본 발명의 본질을 벋어나지 않는 한 다른 수식적인 해법으로 최소 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 것도 가능하다.
제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하기 위한 제1 예측 계수 및 제2 예측 계수는 다양한 방법으로 산출되어 사용될 수 있다.The first prediction coefficient and the second prediction coefficient for calculating the number of first parity bit transmissions may be calculated and used in various ways.
산출된 제1 패리티 비트 전송 횟수를 기초로 한 패리티 비트를 전송하고 전송된 패리티 비트를 기초로 비트플레인을 복원한다(단계 S330).The parity bit is transmitted based on the calculated number of first parity bit transmissions, and the bitplane is restored based on the transmitted parity bit (step S330).
수학식 4에 의해 산출된 산출된 제1 패리티 비트 전송 횟수를 기초로 최소 패리티 비트를 전송할 수 있다. 최소 패리티 비트를 기초로 복원이 될 경우, 추가의 패리티 비트를 부호화기에 요구하지 않고 비트플레인을 복원할 수 있다. 하지만, 최소의 패리티 비트를 기초로 복원이 되지 않을 경우, 복호화기에서 24 비트씩의 추가 패리티 비트를 부호화기에 요구하는 방법을 사용하여 비트플레인을 복원할 수 있다. The minimum parity bit may be transmitted based on the calculated number of first parity bit transmissions calculated by
비트플레인을 복원하기 위해 도 2에 개시된 HDA(Hard Decision Aided) 방법을 사용할 수 있다. HDA(Hard Decision Aided) 방법을 사용할 경우, 복호화기에서 비트플레인 복원을 위해 반복 계산을 모두 마치기 전에 복호화 실패 여부를 알 수 있기 때문에 보다 빠르게 비트플레인을 복원할 수 있다.
The Hard Decision Aided (HDA) method disclosed in FIG. 2 may be used to recover the bitplane. When using the Hard Decision Aided (HDA) method, it is possible to recover the bitplane faster because the decoder knows whether or not the decoding has failed before completing the iteration for bitplane recovery.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법을 수행한 결과를 기초로 예상한 제1 패리티 비트 전송 횟수와 실제의 패리티 비트 전송횟수를 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing the expected number of first parity bit transmissions with the actual number of parity bit transmissions based on the result of performing the fast LDPCA code decoding method according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 그래프의 축은 수학식 4를 기초로 예상한 제1 패리티 비트 전송 횟수를 나타내고 축은 실제의 복호화에 필요한 패리티 비트 전송횟수를 나타낸 것이다. 가장 이상적인 경우는 예상한 제1 패리티 비트 전송 횟수와 실제의 패리티 비트 전송횟수가 동일한 경우로 그래프에 접근되는 것이다.4, the graph of The axis represents the expected number of first parity bit transmissions based on
그래프의 상단에 위치한 시뮬레이션 결과(400)는 실제의 필요한 패리티 비트 전송 횟수보다 예상한 패리티 비트 전송횟수가 적은 경우를 나타낸 것이다. 즉, 수학식 4에 의해 예상된 제1 패리티 비트 전송 횟수에 해당하는 만큼의 패리티 비트의 양을 처음 보낸 후, 복원된 비트플레인에 에러가 검출되지 않을 때까지 부호화기에 추가로 24비트를 요구할 수 있다. The
그래프의 하단에 위치한 시뮬레이션 결과(410)는 예상한 패리티 전송 횟수가 실제 필요한 패리티 비트의 수보다 많은 경우로, 이러한 경우 과도 추정(Overestimation)이 발생할 수 있고 과도 추정이 일어날 경우, 필요 이상의 패리티 비트를 전송하기 때문에 RD(Rate-Distortion) 성능을 감소시킬 수 있다.
The
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법을 나타낸 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a fast LDPCA code decoding method according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 비트플레인에 포함된 비트가 제1 비트인 경우, 예상한 제2 패리티 전송 횟수를 산출한다(단계 S500).Referring to FIG. 5, when the bit included in the bitplane is the first bit, the expected number of second parity transmissions is calculated (step S500).
본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법은 비트플레인에 포함된 비트의 위치에 따라 예상 패리티 비트 전송횟수를 다르게 하여 처음에 전송되는 패리티 비트의 양을 변화시킬 수 있다.The fast LDPCA code decoding method according to another embodiment of the present invention may change the amount of parity bits initially transmitted by varying the expected number of parity bit transmissions according to the positions of bits included in the bitplane.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법에서는 MSB 또는 MSB-1 위치에 있는 비트는 제1 비트라고 하고 MSB 또는 MSB-1 위치를 제외한 다른 곳에 위치한 비트를 제2 비트라고 할 수 있다. Hereinafter, in the fast LDPCA code decoding method according to another embodiment of the present invention, a bit in the MSB or MSB-1 position may be referred to as a first bit, and a bit located elsewhere except the MSB or MSB-1 position may be referred to as a second bit. have.
제1 비트와 제2 비트의 구분은 설명의 편의상 임의로 구분한 것으로써 또 다른 실시예로 MSB, MSB-1 또는 MSB-2 위치에 있는 비트를 제1 비트라고 하고 MSB, MSB-1 또는 MSB-2 위치를 제외한 다른 곳에 위치한 비트를 제2 비트라고 할 수 있다. 즉, 본 발명의 본질에서 벋어나지 않는 한 임의의 제1 비트와 제2 비트의 구분은 본 발명의 권리범위에 속한다.The first bit and the second bit are arbitrarily divided for convenience of description. In another embodiment, the bit at the MSB, MSB-1, or MSB-2 position is referred to as the first bit, and the MSB, MSB-1, or MSB- Bits other than the two positions may be referred to as second bits. In other words, unless separated from the essence of the present invention, the distinction between any first bit and the second bit is within the scope of the present invention.
본 발명의 제1 비트와 제2 비트와 같이 비트플레인에 포함된 비트의 위치에 따라 예상되는 패리티 비트 전송횟수를 다르게 할 수 있다.The expected number of parity bit transmissions may vary according to the positions of the bits included in the bitplane, such as the first bit and the second bit of the present invention.
이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법에서는, 제1 비트일 경우 예상되는 패리티 비트 전송 횟수를 제2 패리티 비트 전송 횟수, 제2 비트일 경우, 예상되는 패리티 비트 전송 횟수를 제3 및 4 패리티 비트 전송 횟수라는 용어로 사용할 수 있다.
In the fast LDPCA code decoding method according to another embodiment of the present invention, the number of parity bit transmissions expected when the first bit is the second number of parity bit transmissions, and the number of expected parity bit transmissions when the second bit is the third number; And 4 parity bit transmission times.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 방법에서 비트플레인에 포함되는 비트값의 위치에 따라 요구되는 패리티 전송 횟수 요구량, 즉, 패리티양이 다른 것을 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing that a required number of parity transmissions, that is, a parity amount, differs depending on a position of a bit value included in a bit plane in a fast LDPCA code decoding method according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 각 DCT 도메인의 블록에 포함되는 DC, 제1 AC, 제2 AC을 구성하는 비트는 QM(Quantize Matrix, QM)의 레벨이 8일 경우, DC는 7개의 비트, 제1 AC 및 제2 AC는 6개의 비트로 양자화될 수 있다. Referring to FIG. 6, each DCT domain The bits constituting the DC, the first AC, and the second AC included in the block are quantized to 7 bits for the DC, and the first AC and the second AC to 6 bits when the level of the QM (Quantize Matrix, QM) is 8. Can be.
DC를 양자화한 비트값은 MSB부터 LSB까지 7개의 비트값을 나열될 수 있다. 큰 값(MSB 또는 MSB-1, 이하 제1 비트라고 함.)값은 작은 값들(MSB-2부터 LSB까지, 이하, 제2 비트라고 함.)에 비해 오류가 발생할 확률이 작고 적은 패리티 비트를 통해 복원된다. 이에 반해, 제2 비트는 제1 비트에 비해 작은 값이기 때문에 상대적으로 오류가 발생할 확률이 많고 비트플레인을 복원하기 위해 요구되는 패리티 비트 전송 횟수도 많아진다.Bit values obtained by quantizing the DC may list seven bit values from the MSB to the LSB. Larger values (MSB or MSB-1, hereinafter referred to as the first bit) have a lower probability of error and fewer parity bits than smaller values (MSB-2 through LSB, hereinafter referred to as the second bit). Is restored through. On the other hand, since the second bit is smaller than the first bit, there is a relatively high probability of error, and the number of parity bit transmissions required to recover the bitplane increases.
도 6을 다시 참조하면, 전술한 특징을 DC에 관련된 그래프를 통해 확인할 수 있다. 즉, DC의 LSB 값이 포함되어 있는 제1 비트플레인부터 크기 순서대로 순차적으로 MSB 값이 포함된 제7 비트플레인까지 요구되는 패리티 비트 전송 횟수가 작아진다. 즉, MSB에 가까워 질수록 오류 확률이 적고 해당 비트를 복원하기 위해 요구되는 패리티 비트 전송 횟수가 작아진다. Referring back to FIG. 6, the above-described feature may be confirmed through a graph related to DC. That is, the number of parity bit transmissions required from the first bitplane including the LSB value of DC to the seventh bitplane including the MSB value in order of magnitude is reduced. That is, the closer the MSB is, the lower the probability of error and the smaller the number of parity bit transmissions required to recover the bit.
제1 AC 및 제2 AC의 경우도 제1 AC 및 제2 AC의 MSB 위치는 해당 AC값의 부호(Sign)를 나타내는 비트이고 MSB-1부터 AC값의 크기를 나타내는 비트다. QM 레벨이 8일 경우 AC값은 6 비트(1비트는 부호, 5비트는 크기)로 표현될 수 있다. 제1 AC 및 제2 AC 그래프에서도 확인할 수 있듯이. MSB-1부터 LSB에 이르기까지 해당 비트 플레인에 포함된 값을 산출하기 위해 필요한 패리티 비트의 전송 횟수가 증가한다. In the case of the first AC and the second AC, the MSB positions of the first AC and the second AC are bits representing a sign of the corresponding AC value and bits representing the magnitude of the AC value from MSB-1. When the QM level is 8, the AC value may be represented by 6 bits (1 bit is a sign and 5 bits is a size). As you can see in the first and second AC graphs. From MSB-1 to LSB, the number of transmissions of the parity bits required to calculate the value included in the corresponding bit plane is increased.
전술한 특성을 기초로 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 LDPCA 부호화 방법에서는 이전 비트를 복원할 때 요구된 패리티 비트 요청 회수를 최소 필요한 패리티 비트 전송 횟수로 예측하고 예측된 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 패리티 비트 양만큼을 복호화기에 전송할 수 있다. 예를 들어, MSB-3을 복원하기 위한 최소 예상 패리티 비트 전송 횟수를 MSB-2 비트를 복원하기 위해 실제 필요했던 패리티 비트 전송횟수로 하고 그 이외의 요구되는 패리티 비트는 24비트씩 추가로 전송하는 방법을 사용할 수 있다. 이뿐만 아니라, 복원된 결과를 기초로 다시 한번 최소 패리티 비트 전송 횟수를 계산하여 새로운 최소 패리티 비트를 전송할 수 있다.In the fast LDPCA encoding method according to another embodiment of the present invention, the parity bit request number required when restoring a previous bit is predicted as the minimum required parity bit transmission number, and the parity based on the predicted parity bit transmission number. As much as the bit amount can be transmitted to the decoder. For example, the minimum estimated parity bit transmission to recover MSB-3 is the parity bit transmission actually needed to recover MSB-2 bits, and other required parity bits are additionally transmitted by 24 bits. Method can be used. In addition, the new minimum parity bit may be transmitted by calculating the minimum number of parity bit transmissions once again based on the restored result.
DC 값의 경우, MSB는 이전 참조값이 존재하지 않고 MSB-1은 MSB와 유사한 값을 가질 경우가 많으므로 MSB-3부터 이전 MSB-2를 복원시키기 위해 필요했던 패리티 비트 전송 횟수를 최소 예상 패리티 전송횟수로 할 수 있다. 즉, 특정 비트값을 복원하기 위한 최소 패리티 비트 전송횟수를 특정 비트값 이전의 비트를 복원하기 위해 사용된 패리티 비트 전송횟수로 할 수 있다.In the case of DC values, the MSB has no previous reference value and MSB-1 often has a value similar to that of MSB. Therefore, the minimum expected parity transmission is determined by the number of parity bit transmissions required to restore MSB-2 from MSB-3. You can do this. That is, the minimum parity bit transmission count for restoring a specific bit value may be the parity bit transmission count used for restoring a bit before the specific bit value.
AC값은 MSB 값이 부호(Sign)값이고 따라서, MSB-1값은 참조할 수 있는 이전값이 없으므로 MSB-3 값부터 이전 MSB-2를 복원하는데 사용한 패리티 비트 전송 횟수를 최소 예상 패리티 전송 횟수로 할 수 있다. The AC value is the MSB value as the Sign value. Therefore, the MSB-1 value has no previous value that can be referred to. You can do
아래의 수학식 5는 제1 비트(MSB 또는 MSB-1)를 포함한 비트플레인을 복원할 경우, 예상되는 제2 패리티 비트 전송 횟수를 나타낸 것이다.
위의 수학식 5에서 은 수학식 4를 통해 예상한 엔트로피를 이용한 제2 패리티 비트 전송 횟수이고, 아래의 계수 2는 설명의 편의상 고정된 값인 2로 나타내었으나, 2가 아닌 다른 값을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 본질에서 벋어나지 않는 한 과도추정이 발생하지 않는 다른 수식적인 해법을 사용해 최소 패리티 비트 전송 횟수를 산출할 수 있다.
In
도 7은 MSB 또는 MSB-1을 예측할 경우 요구되는 패리티 비트 전송 횟수와 실제의 패리티 비트 전송회수를 나타낸 것이다. 7 shows the number of parity bit transmissions required and the actual number of parity bit transmissions required when predicting MSB or MSB-1.
도 7의 그래프의 축은 수학식 4에 의해 산출된 예상된 제1 패리티 비트 전송 횟수인 값을 나타내고 축은 실제 MSB 또는 MSB-1을 예측할 경우 요구되는 패리티 비트 전송 횟수를 나타낸다.Of the graph of FIG. The axis is the expected number of first parity bit transmissions calculated by equation (4). Indicates a value The axis represents the number of parity bit transmissions required when predicting the actual MSB or MSB-1.
도 7을 참조하면, 그래프의 기울기가 1/2일 경우, 과도예측(Overestimation)된 경우가 거의 발생하지 않았다. 즉, 예측된 제1 패리티 비트 전송 횟수를 2로 나눈값을 제2 패리티 비트 전송 횟수로 이용할 경우, 과도예측(Overestimation)이 발생되지 않을 수 있다.
Referring to FIG. 7, when the slope of the graph is 1/2, an overestimation rarely occurs. That is, when using the value obtained by dividing the predicted number of first parity bit transmissions by two as the number of second parity bit transmissions, overestimation may not occur.
비트플레인에 포함된 비트가 제 2비트인 경우, 예상한 패리티 전송 횟수를 산출한다(단계 S510).If the bit included in the bitplane is the second bit, the expected number of parity transmissions is calculated (step S510).
설명의 편의상 제 2비트는 MSB 또는 MSB-1 이외의 비트인 경우로 정의한다. 전술한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 패리티 비트 전송 횟수 예측 방법은 제2 비트일 경우, 라는 새로운 추정 계수를 산출할 수 있다. 는 복원하고자 하는 비트플레인 이전의 비트플레인에서 요구된 패리티 비트 전송 횟수를 나타낸 것이다. 도 6의 그래프에서 도시된 바와 같이 일반적으로 하위 비트플레인에 해당할수록 요구되는 비트플레인 전송 횟수가 많아지므로 이전 비트플레인을 복원하는데 사용되었던 비트플레인 전송 횟수를 기초로 초기 패리티 비트 전송량을 결정할 수 있다. 이때 의 값과 의 값을 서로 비교해서 상대적인 크기에 따라 예상된 패리티 비트 전송 횟수가 달라질 수 있다.For convenience of description, the second bit is defined as a bit other than MSB or MSB-1. As described above, when the parity bit transmission number prediction method according to another embodiment of the present invention is the second bit, A new estimation coefficient can be calculated. Denotes the number of parity bit transmissions required in the bitplane before the bitplane to be restored. As shown in the graph of FIG. 6, since the required number of bitplane transmissions increases as the lower bitplanes generally correspond, the initial parity bit transmission amount may be determined based on the number of bitplane transmissions used to restore the previous bitplane. At this time And the value of Compared with each other, the expected number of parity bit transmissions may vary depending on the relative size.
아래의 수학식 6은 의 값이 의 값보다 큰 경우 예상된 제3 패리티 비트 전송 횟수를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이전 비트 프레임을 기초로 제2 비트의 제3 패리티 비트 전송 횟수를 예측한 것을 그래프이다.8 is a graph illustrating a prediction of the number of times of transmitting a third parity bit of a second bit based on a previous bit frame according to another embodiment of the present invention.
도 8의 그래프의 축은 이전 비트 프레임에서 요구되었던 패리티 비트의 전송 회수를 기초로 예상한 현재의 제2 비트를 복원하기 위한 제3 패리티 비트 전송 횟수 을 나타내고, 그래프의 축은 제2 비트를 복원하기 위해 필요한 실제의 패리티 비트 전송 횟수를 나타낸다. Of the graph of FIG. The axis transmits a third parity bit transmission number for restoring the current second bit expected based on the number of transmissions of the parity bits that were required in the previous bit frame. Of the graph The axis represents the actual number of parity bit transmissions needed to recover the second bit.
도 8을 참조하면, 예상된 값을 기초로 초기 전송 패리티 비트양을 전송했을 경우, 실제 요구되는 패리티 비트 전송 횟수값이 그래프의 상단에 위치한다. 즉, 값을 기초로 초기 전송 패리티 비트양을 전송했을 경우 과도 예측이 발생하지 않는다. Referring to Figure 8, the expected When the initial transmission parity bit amount is transmitted based on the value, the actually required parity bit transmission count value is located at the top of the graph. In other words, Transient prediction does not occur when the initial transmission parity bit amount is transmitted based on the value.
수학식 7은 의 값이 의 값보다 작거나 같은 경우 예상된 제4 패리티 비트 전송 횟수를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이전 비트 프레임을 기초로 제2 비트의 패리티 비트 전송 횟수를 예측한 것을 그래프이다.9 and 10 are graphs for predicting the number of times of parity bit transmission of a second bit based on a previous bit frame according to another embodiment of the present invention.
도 9에 개시된 그래프의 축은 수학식 4에 의해 예상된 제1 패리티 비트 전송 횟수를 을 나타내고, 그래프의 축은 제2 비트를 복원하기 위해 필요한 실제의 패리티 비트 전송 횟수를 나타낸다. Of the graph disclosed in FIG. The axis represents the number of first parity bit transmissions expected by
도 9를 참조하면, 의 값이 의 값보다 작거나 같은 경우, 제4 패리티 비트의 전송 횟수를 으로 한다면, 그래프의 하단에 실제 패리티 비트 전송 횟수가 위치함으로써 과도 예측이 발생한다는 것을 알 수 있다. 9, Has a value of If less than or equal to, the number of times the fourth parity bit is transmitted In this case, it can be seen that over prediction occurs because the actual number of parity bit transmissions is located at the bottom of the graph.
도 10에 개시된 그래프의 축은 수학식 7에서 산출된 예상된 제4 패리티 비트의 전송 횟수 을 나타내고, 그래프의 축은 제2 비트를 복원하기 위해 필요한 실제의 패리티 비트 전송 횟수를 나타낸다. Of the graph disclosed in FIG. The axis represents the number of transmissions of the expected fourth parity bit calculated in
도 10를 참조하면, 의 값이 의 값보다 작거나 같은 경우, 제4 패리티 비트의 전송 횟수를 으로 한다면, 과도 예측이 발생하지 않는다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, Has a value of If less than or equal to, the number of times the fourth parity bit is transmitted In this case, it can be seen that over prediction does not occur.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고속 LDPC 코드 복호화 방법에 따르면 수학식 7에서 개시된 의 값이 의 값보다 작거나 같은 경우 제4 패리티 비트의 전송 횟수를 결정하는 식 은 본 발명의 본질에서 벋어나지 않는 한 과도 추정이 발생하지 않는 다른 수식을 이용해 최소 패리티 비트 전송 횟수를 산출할 수 있다. According to the fast LDPC code decoding method according to another embodiment of the present invention disclosed in Equation (7) Has a value of An expression that determines the number of times the fourth parity bit is transmitted if it is less than or equal to The minimum parity bit transmission count may be calculated by using another equation in which transient estimation does not occur unless it departs from the essence of the present invention.
산출된 최소의 패리티 비트 전송 횟수를 기초로 한 패리티 비트를 전송하고 전송된 패리티 비트를 기초로 비트 플레인을 복원한다(단계 S520).The parity bit is transmitted based on the calculated minimum parity bit transmission number, and the bit plane is restored based on the transmitted parity bit (step S520).
제1 비트(MSB 또는 MSB-1)를 포함한 비트플레인은 수학식 5에 의해 산출된 제2 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제2 패리티 비트 전송량을 구할 수 있고, 제2 비트(MSB 또는 MSB-1 외의 비트)를 포함한 비트 플레인은 수학식 6 및 수학식 7에 의해 각각의 경우에 따라, 제3 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제3 패리티 비트 전송량, 제4 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제4 패리티 비트 전송량을 구할 수 있다.The bitplane including the first bit (MSB or MSB-1) can obtain a second parity bit transmission amount based on the number of second parity bit transmissions calculated by
각각의 경우, 산출된 최소 패리티 비트 전송량을 부호화기에서 제공받고 비트 플레인을 복원할 수 있다. 최소의 패리티 비트를 기초로 복원이 되지 않을 경우, 24 비트씩의 추가 패리티 비트를 부호화기에 요구하는 방법을 사용하여 비트플레인을 복원할 수 있다. In each case, the calculated minimum parity bit transmission amount may be provided by the encoder and the bit plane may be restored. If the restoration is not performed based on the minimum parity bit, the bitplane may be restored by using a method of requesting the encoder for an additional parity bit of 24 bits.
비트플레인을 복원하기 위해 도 2에 개시된 HDA(Hard Decision Aided) 방법을 사용할 수 있다. HDA(Hard Decision Aided) 방법을 사용할 경우, 복호화기에서 비트플레인 복원을 위해 반복 계산을 모두 마치기 전에 비트플레인 복원을 위해 추가의 패리티 비트가 필요한지 여부를 알 수 있기 때문에 보다 빠르게 비트플레인을 복원할 수 있다.
The Hard Decision Aided (HDA) method disclosed in FIG. 2 may be used to recover the bitplane. The Hard Decision Aided (HDA) method allows for faster bitplane recovery because the decoder knows whether additional parity bits are required for bitplane recovery before the decoder finishes all iterations for bitplane recovery. have.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분산 비디오 부호화 및 복호화 장치를 나타낸 개념도이다. 11 is a conceptual diagram illustrating a distributed video encoding and decoding apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 종래의 Wyner-Ziv 부호화 장치(1100)는 키프레임 부호화부(1140), 양자화부(1110), 블록 단위화부(1120) 및 채널코드 부호화부(1130)를 포함하고, 이에 상응하는 복호화 장치(1150)는 키프레임 복호화부(1170), 채널코드 복호화부(1160), 영상복원부(1190) 및 보조정보 생성부(1180)를 포함한다.Referring to FIG. 11, the conventional Wyner-
Wyner-Ziv 부호화 기술에 따른 부호화 장치(1100)는 소스 비디오 컨텐트(Source Video Content)의 프레임들을 두 종류로 분류한다. 하나는 분산 비디오 부호화 방식에 의하여 부호화할 프레임(WZ 프레임)이고, 다른 하나는 분산 비디오 부호화 방식이 아닌 종래의 부호화방식에 의하여 부호화할 프레임(키 프레임)이다.The
키 프레임들은 키프레임 부호화부(1140)에서 통상적으로 H.264/AVC의 인트라 부호화 방식으로 부호화되어 복호화 장치(1150)로 전송된다. 종래의 Wyner-Ziv 코딩 기술에 따른 부호화 장치(1100)에 상응하는 복호화 장치(1150)의 키프레임 복호화부(1170)는 전송된 키프레임들을 복원하고, 보조정보 생성부(1180)는 키프레임 복호화부(1170)에 의해 복원된 키프레임을 이용하여 WZ 프레임에 해당하는 보조정보(Side Information)를 생성하고 생성된 보조정보를 채널코드 복호화부(1160)로 출력한다.The key frames are typically encoded by the H.264 / AVC intra coding scheme by the
통상적으로 보조정보 생성부(1180)는 현재 WZ 프레임 전후에 위치한 키 프레임 간의 선형 움직임을 가정하고, 보간법을 이용하여 복원할 WZ 프레임에 해당하는 보조정보(Side Information)를 생성한다. 경우에 따라 보간법 대신에 보외법을 사용할 수도 있으나 보간법으로 생성된 보조정보에서의 잡음이 보외법으로 생성된 보조정보에서의 잡음보다 적기 때문에 대부분의 경우에서 보간법이 사용되고 있다.Typically, the
한편, WZ 프레임을 부호화하기 위해서, 부호화 장치(1100)의 양자화부(1110)는 WZ 프레임에 대한 양자화를 수행하고, WZ 프레임의 양자화 값을 블록단위화부(1120)로 출력한다. 블록단위화부(1120)는 입력되는 WZ 프레임의 양자화된 값을 소정의 부호화 단위로 구분한다. 그리고, 채널코드 부호화부(1130)는 채널코드를 이용하여 각 부호화단위에 대한 패리티 비트를 생성한다.Meanwhile, in order to encode the WZ frame, the
채널코드 부호화부(1130)에 의해 생성된 패리티 비트는 패리티 버퍼(미도시)에 일시적으로 저장되고, 복호화 장치(1150)에서 피드백 채널을 통하여 패리티 비트를 요청하면 순차적으로 복호화 장치(1150)로 전송된다. The parity bits generated by the
채널코드 부호화부(1130)에서는 채널코드 복호화부(1160)에 포함되는 패리티 비트 예측부(1163)에서 요구하는 패리티 비트의 양에 따라 패리티 비트의 전송량을 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 패리티 비트 예측부에서 소정의 비트 플레인을 복호하기 위한 패리티 비트 전송 횟수가 20회라고 판단했다면, 채널코드 복호화부(1160)에서는 패리티 비트를 480비트 요구할 수 있고, 채널코드 부호화부(1130)에서는 한번에 480 비트의 패리티 비트를 전송할 수 있다. The
이후 채널코드 부호화부(1130)에서는 채널코드 복호화부(1160)에서 추가의 패리티 비트를 요청할 경우, 추가의 패리티 비트를 전송할 수 있다.Thereafter, the
복호화 장치(1150)의 채널코드 복호화부(1160)는 부호화 장치(1100)로부터 전송되는 패리티를 받아서 양자화된 값을 추정하고, 영상복원부(1190)는 채널코드 복호화부(1160)에 의해 추정된 양자화 값을 입력받아 이를 역양자화 하여 WZ 프레임을 복원한다. 만약 부호화 장치(1100)로부터 제공된 패리티 비트들이 성공적인 복호화를 보장할 수 있을 만큼 충분하지 못하여 복호화에 실패하는 경우, 복호화 장치(1150)는 피드백 채널을 통해 부호화 장치(1100)에게 추가의 패리티 비트의 전송을 요청하게 되고, 이와 같은 과정은 복호화가 성공할 때까지 반복된다. 채널 코드 복호화부(1160)에는 패리티 비트 예측부(1163)가 포함될 수 있다.
The
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패리티 비트 예측부를 나타낸 개념도이다. 12 is a conceptual diagram illustrating a parity bit predictor according to another embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 패리티 비트 예측부(1163)에는 LLR-Intrinsic 산출부(1200), 엔트로피 산출부(1210), 패리티 비트 전송 횟수 산출부(1220)가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 12, the
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 장치에 따르면, LLR-Intrinsic 산출부(1200)는 제1 예측 계수 산출부, 엔트로피 산출부(1210)는 제2 예측 계수 산출부, 패리티 비트 전송 횟수 산출부(1220)는 제1 패리티 비트 전송 횟수 산출부라고 정의할 수 있다. Hereinafter, according to the fast LDPCA code decoding apparatus according to an embodiment of the present invention, the LLR-
LLR-Intrinsic 산출부(1200)는 복호화기에서 생성된 보조 정보와 라플라시안 계수값 을 기초로 전술한 수학식 2에 의해 산출된 LLR-Intrinsic값(제1 예측 계수)를 산출할 수 있다.The LLR-
엔트로피 산출부(1210)는 LLR-Intrinsic 산출부(1200)에서 산출된 LLR-Intrinsic값을 기초로 수학식 3에서 개시된 엔트로피(제2 예측 계수)를 구할 수 있다. 엔트로피는 값을 인덱스로 가지는 가지는 소정의 비트플레인에 포함된 비트를 성공적으로 디코딩하기 위해 필요한 정보량을 나타낸다.The
패리티 비트 전송 횟수 산출부(1220)는 엔트로피 산출부(1210)에서 산출된 엔트로피 값을 기초로 전술한 수학식 4를 통해 제1 패리티 전송 횟수를 산출할 수 있다.The parity bit
전술한 바와 같이 LLR-Intrinsic 값(제1 예측 계수), 엔트로피(제2 예측 계수), 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하기 위한 전술한 수학식 2 내지 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPC 부호화 방법에서 설명의 편의상 위의 값들을 산출하기 위한 하나의 예시적인 수식으로써 본 발명의 본질을 벋어나지 않는 한 다른 수식적인 해법으로 최소 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 것도 가능하다. As described above, the above-described
패리티 비트 전송 횟수 예측부(1220)에서 산출된 제1 패리티 전송 횟수를 기초로 부호화기에 패리티 비트를 요청하고 전송된 패리티 비트를 기초로 비트플레인을 복원할 수 있다.The parity bit
비트플레인을 복원함에 있어 전술한 HDA(Hard Decision Aided)방법을 사용하여 비트플레인의 복호화 성공 여부를 빠르게 판별한 후 추가의 패리티 비트를 부호화기에 요청하는 것도 가능하다.
In recovering the bitplane, it is also possible to quickly determine whether the decoding of the bitplane is successful using the above-described Hard Decision Aided (HDA) method, and to request an additional parity bit to the encoder.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패리티 비트 예측부를 나타낸 개념도이다. 13 is a conceptual diagram illustrating a parity bit predictor according to another embodiment of the present invention.
도 13를 참조하면, 패리티 비트 예측부(1163)에는 LLR Intrinsic 산출부(1300), 엔트로피 산출부(1310), 제1 패리티 비트 전송 횟수 산출부(1320), 제2 패리티 비트 전송 횟수 산출부(1330)가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 13, the
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPCA 코드 복호화 장치에 따르면, LLR-Intrinsic 산출부(1200)는 제1 예측 계수 산출부, 엔트로피 산출부(1210)는 제2 예측 계수 산출부라고 정의할 수 있다.Hereinafter, according to the fast LDPCA code decoding apparatus according to an embodiment of the present invention, the LLR-
LLR-Intrinsic 산출부(1300)는 복호화기에서 생성된 보조 정보와 라플라시안 계수값 을 기초로 전술한 수학식 2에 의해 산출된 LLR-Intrinsic값(제1 예측 계수)을 산출할 수 있다. The LLR-
엔트로피 산출부(1310)는 LLR-Intrinsic 산출부(1300)에서 산출된 LLR-Intrinsic값을 기초로 수학식 3에서 개시된 엔트로피(제2 예측 계수)를 구할 수 있다. 엔트로피는 값을 인덱스로 가지는 가지는 소정의 비트플레인에 포함된 비트를 성공적으로 디코딩하기 위해 필요한 정보량을 나타낸다.The
제1 패리티 비트 전송 횟수 예측부(1320)는 엔트로피 산출부(1310)에서 산출된 엔트로피 값을 기초로 전술한 수학식 4를 통해 제1 패리티 전송 횟수를 산출할 수 있다. The first parity bit transmission
전술한 바와 같이 LLR-Intrinsic 값, 엔트로피, 최소 패리티 비트 전송 횟수를 산출하기 위한 전술한 수학식 2 내지 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 LDPC 부호화 방법에서 설명의 편의상 위의 값들을 산출하기 위한 하나의 예시적인 수식으로써 본 발명의 본질을 벋어나지 않는 한 다른 수식적인 해법으로 제1 최소 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 것도 가능하다. As described above, the
제2 패리티 비트 전송 횟수 예측부(1330)는 제1 비트(MSB 또는 MSB-1)는 전술한 수학식 5에 의해 산출되어 제1 패리티 비트 전송 횟수 산출부(1320)로부터 전송된 (제1 패리티 비트 전송 횟수)에 의해 제2 패리티 비트 전송 횟수를 예측하고, 제2 비트(MSB 또는 MSB-1를 제외한 비트)의 경우, 산출된 의 값을 기초로 수학식 6 및 수학식 7을 이용하여 제3 패리티 비트 전송 횟수 및 제4 패리티 비트 전송 횟수를 예측할 수 있다. The second parity bit
제2 패리티 비트 전송 횟수 산출부(1330)에서 산출된 패리티 전송 횟수를 기초로 부호화기에 패리티 비트를 요청하고 전송된 패리티 비트를 기초로 비트플레인을 복원할 수 있다. The second parity bit
비트플레인을 복원함에 있어 전술한 HDA(Hard Decision Aided)방법을 사용하여 비트플레인의 복호화 성공여부를 빠르게 판별하여 추가의 패리티 비트를 부호화기에 요청하는 것도 가능하다.
In restoring the bitplane, it is also possible to quickly determine whether the decoding of the bitplane is successful using the aforementioned Hard Decision Aided (HDA) method and to request an additional parity bit to the encoder.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
Claims (20)
보조정보 및 라플라시안 계수를 기초로 비트플레인을 예측하는 제1 예측 계수를 산출하는 단계; 및
상기 제1 예측 계수를 기초로 상기 비트플레인을 복원하는데 필요한 정보량을 나타내는 제2 예측 계수를 산출하고, 상기 제2 예측 계수를 기초로 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 단계를 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.In the fast decoding method using a Low Density Parity Check Accumulate (LDPCA) code,
Calculating a first prediction coefficient for predicting the bitplane based on the auxiliary information and the Laplacian coefficients; And
Calculating a second prediction coefficient representing a quantity of information required to restore the bitplane based on the first prediction coefficient, and calculating a first parity bit transmission number based on the second prediction coefficient. Fast decoding method using.
상기 제1 패리티 비트 전송 횟수를 기초로 제1 전송 패리티 비트를 산출한 후, 부호화부에 상기 제1 전송 패리티 비트를 요청하고 상기 전송된 제1 전송 패리티 비트를 기초로 상기 비트플레인에 존재하는 오류를 정정하는 단계를 더 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The fast decoding method according to claim 1, wherein the LDPCA code includes:
After calculating a first transmission parity bit based on the number of transmission of the first parity bit, the encoder requests the first transmission parity bit from an encoder and exists in the bitplane based on the transmitted first parity bit. Fast decoding method using the LDPCA code further comprising the step of correcting.
상기 전송된 제1 전송 패리티 비트를 이용하여 상기 비트플레인에 존재하는 오류를 정정하지 못한 경우, 추가의 패리티 비트를 부호화부에 요청하는 단계를 더 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The fast decoding method according to claim 1, wherein the LDPCA code includes:
And if an error existing in the bit plane is not corrected using the transmitted first transmission parity bits, requesting an additional parity bit to an encoder.
상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제1 비트인 경우, 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 제2 패리티 전송 횟수를 산출하고 상기 제2 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제2 패리티 비트를 부호화부에 요청하는 단계를 더 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The fast decoding method according to claim 1, wherein the LDPCA code includes:
If the bit included in the bit plane is the first bit, the second parity transmission count is calculated based on the first parity bit transmission count, and the encoder requests the second parity bit based on the second parity bit transmission count. A fast decoding method using an LDPCA code further comprising the step of.
아래의 식1
(식 1)
(여기서, 은 제1 패리티 전송 횟수임)
에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The method of claim 4, wherein the second parity bit transmission number,
Equation 1 below
(Equation 1)
(here, Is the number of first parity transmissions)
A fast decoding method using the LDPCA code, characterized in that calculated based on.
상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제2 비트이고 산출된 이전 패리티 비트 전송 횟수가 상기 제1 패리티 전송 횟수보다 클 경우, 상기 이전 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 제3 패리티 비트 전송 횟수를 산출하고 상기 제3 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제3 패리티 비트를 부호화부에 요청하는 단계를 더 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The fast decoding method according to claim 1, wherein the LDPCA code includes:
If the bit included in the bit plane is a second bit and the calculated previous parity bit transmission count is greater than the first parity transmission count, the third parity bit transmission count is calculated based on the previous parity bit transmission count and the first parity bit transmission count is calculated. And requesting, by the encoder, a third parity bit based on the number of three parity bits transmitted, using the LDPCA code.
아래의 식 2
(식 2)
(여기서, 는 이전 패리티 비트 전송 횟수임)
에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The method of claim 6, wherein the third parity bit transmission frequency,
Equation 2 below
(Equation 2)
(here, Is the number of previous parity bit transfers)
A fast decoding method using the LDPCA code, characterized in that calculated based on.
상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제2 비트이고 산출된 이전 패리티 비트 전송 횟수가 상기 제1 패리티 전송 횟수보다 작거나 같을 경우, 상기 이전 패리티 비트 전송 횟수 및 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 제4 패리티 비트 전송 횟수을 산출하고 상기 제4 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제4 패리티 비트를 부호화부에 요청하는 단계를 더 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The fast decoding method according to claim 1, wherein the LDPCA code includes:
If the bit included in the bit plane is the second bit and the calculated previous parity bit transmission count is less than or equal to the first parity transmission count, the first parity bit transmission count and the first parity bit transmission count are based on the first parity bit transmission count. Calculating a parity bit transmission number and requesting a fourth parity bit based on the fourth parity bit transmission number to the encoding unit. 4.
아래의 식 3
(식 3)
(여기서, 은 제1 패리티 전송 횟수, 는 이전 패리티 비트 전송 횟수임)
에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The method of claim 8, wherein the fourth parity bit transmission number,
Equation 3 below
(Equation 3)
(here, Is the number of first parity transmissions, Is the number of previous parity bit transfers)
A fast decoding method using the LDPCA code, characterized in that calculated based on.
아래의 식 4
(식 4)
(여기서, 는 소정의 보조정보가 일 경우, 비트플레인의 비트값이 0으로 결정될 확률, 는 보조정보가 일 경우, 비트플레인의 비트값이 1로 결정될 확률을 의미함)
에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The method of claim 1, wherein the first prediction coefficient,
Equation 4 below
(Equation 4)
(here, Has some auxiliary information , The probability that the bit value of the bitplane is determined to be 0, Has ancillary information , The probability that the bit value of the bitplane is determined to be 1)
A fast decoding method using the LDPCA code, characterized in that calculated by.
아래의 식 5
(식 5)
(여기서, 는 상기 제1 예측 계수를 기초로 산출한 값으로써, 를 의미함)
에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The method of claim 10, wherein the second prediction coefficient,
Equation 5 below
(Equation 5)
(here, Is a value calculated based on the first prediction coefficient, Means)
A fast decoding method using the LDPCA code, characterized in that calculated by.
아래의 식 6
(식 6)
(여기서, 는 제2 예측 계수를 의미함)
에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 방법.The method of claim 11, wherein the first parity bit transmission number,
Equation 6 below
(Equation 6)
(here, Means the second prediction coefficient)
A fast decoding method using the LDPCA code, characterized in that calculated by.
비트플레인에 오류가 존재할 경우 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하고 부호화부로부터 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제1 전송 패리티 비트를 요청하여 상기 비트플레인을 복원하는 채널코드 복호화부; 및
상기 채널코드 복호화부로부터 전송된 비트플레인을 기초로 역양자화를 수행하여 영상을 복원하는 영상복원부를 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치.In the fast decoding apparatus using the LDPCA code,
A channel code decoding unit calculating a number of first parity bit transmissions and requesting first transmission parity bits based on the number of first parity bit transmissions from an encoder to restore the bit planes when an error exists in a bit plane; And
And a video restoring unit for restoring an image by performing inverse quantization on the basis of the bit plane transmitted from the channel code decoding unit.
상기 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하고 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 상기 비트플레인의 복호화에 필요한 제1 전송 패리티 비트를 예측하는 패리티 비트 예측부를 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치.The method of claim 13, wherein the channel code decoder,
And a parity bit predictor for calculating the first number of parity bit transmissions and predicting first transmission parity bits necessary for decoding the bitplane based on the number of transmissions of the first parity bits.
상기 부호화부로부터 상기 제1 전송 패리티 비트를 전송받고 HDA(Hard Decision Aided)방법에 의해 상기 비트플레인의 오류 여부를 판별한 후, 상기 비트플레인에 오류가 존재할 경우, 추가의 패리티 비트를 요청하는 것을 특징으로 하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치.The method of claim 14, wherein the channel code decoder,
After receiving the first transmission parity bit from the encoder and determining whether the bit plane is errored by a Hard Decision Aided (HDA) method, requesting an additional parity bit when an error exists in the bit plane. A fast decoding device using an LDPCA code characterized in that.
보조정보 및 라플라시안 계수를 기초로 비트플레인의 비트값을 예측하는 제1 예측 계수를 산출하는 제1 예측 계수 산출부;
상기 산출된 제1 예측 계수를 기초로 비트플레인의 비트값을 복원하는데 필요한 정보량을 나타내는 제2 예측 계수 산출부; 및
상기 제2 예측 계수 산출부를 기초로 상기 비트플레인을 복원하는데 필요한 제1 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 제1 패리티 비트 전송 횟수 산출부를 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치.15. The apparatus of claim 14, wherein the parity bit predictor comprises:
A first prediction coefficient calculator for calculating a first prediction coefficient for predicting a bit value of the bitplane based on the auxiliary information and the Laplacian coefficient;
A second prediction coefficient calculating unit indicating an amount of information required to restore a bit value of a bitplane based on the calculated first prediction coefficients; And
And a first parity bit transfer count calculating unit configured to calculate a first parity bit transfer count required to recover the bitplane based on the second prediction coefficient calculator.
이전 패리티 비트 전송 횟수를 기초로 상기 비트플레인을 복원하는데 필요한 제2 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 제2 패리티 비트 전송 횟수 산출부를 더 포함하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치.17. The apparatus of claim 16, wherein the parity bit predictor comprises:
And a second parity bit transmission count calculating unit for calculating a second parity bit transmission count required to restore the bitplane based on a previous parity bit transmission count.
상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제1 비트인 경우, 제1 패리티 비트 전송 횟수 산출부에 의해 산출된 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초한 제2 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 것을 특징으로 하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치.The method of claim 17, wherein the second parity bit transmission count calculator
If the bit included in the bit plane is a first bit, the LDPCA code of the second parity bit transmission count based on the first parity bit transmission count calculated by the first parity bit transmission count calculating unit is calculated Fast decoding apparatus using.
상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제2 비트이고 산출된 이전 패리티 비트 전송 횟수가 상기 제1 패리티 전송 횟수보다 클 경우, 상기 이전 패리티 비트 전송횟수에 기초하여 제3 패리티 비트 전송 횟수을 산출하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치.18. The apparatus of claim 17, wherein the second parity bit transfer count calculating unit comprises:
If the bit included in the bit plane is a second bit and the calculated previous parity bit transmission count is greater than the first parity transmission count, an LDPCA code for calculating a third parity bit transmission count is calculated based on the previous parity bit transmission count. Fast decoding device used.
상기 비트 플레인에 포함된 비트가 제2 비트이고 산출된 이전 패리티 비트 전송 횟수가 상기 제1 패리티 전송 횟수보다 작거나 같을 경우, 상기 이전 패리티 비트 전송 횟수 및 상기 제1 패리티 비트 전송 횟수에 기초하여 제4 패리티 비트 전송 횟수를 산출하는 LDPCA 코드를 이용한 고속 복호화 장치.18. The apparatus of claim 17, wherein the second parity bit transfer count calculating unit comprises:
If the bit included in the bit plane is the second bit and the calculated previous parity bit transmission count is less than or equal to the first parity transmission count, the first parity bit transmission count and the first parity bit transmission count are based on the first parity bit transmission count. A high speed decoding device using an LDPCA code for calculating the number of 4 parity bit transmission.
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