Abstract
In this paper, it was shown that the decoding method of Hamming codes using soft values can be applied to molecular communication channels. A soft value criterion that can be used for decoding of Hamming codes for a molecular communication channel was proposed, and it has been shown through simulation that the decoding method using these values can improve reliability even in the molecular communication channel. A diffusion-based molecular communication channel was assumed, and information symbols were transmitted using BCSK modulation. After demodulating the number of molecules absorbed by the receiver at each symbol interval with an appropriate threshold, the number of molecules is no longer used. In this paper, the BER performance of the decoder was improved by utilizing information on the number of molecules that are no longer used as soft values in the decoding process. Simulation was performed to confirm the improvement in BER performance. When the number of molecules per bit is 600, the error rate of the Hamming code (15,11) was improved about 5.0×10-3 to the error rate of the BCSK system without the Hamming code. It can be seen that the error rate of (15,11) Hamming code with the soft values was improved to the same extent. In the case of (7,4) Hamming code, the result is similar to that of (15,11) Hamming code. Therefore, it can be seen that the BER performance of the Hamming code can be greatly improved even in the molecular communication channel by using the difference between the number of molecules absorbed by the receiver and the threshold value as a soft value.
본 논문에서는 소프트 값을 활용한 Hamming 부호의 복호 방식이 분자 통신 채널에도 적용될 수 있음을 보였다. 분자 통신 시스템의 복조기 출력단에서 복호에 활용될 수 있는 소프트 값 기준을 제안하고 이를 활용한 복호 방식이 분자 통신 채널에서도 신뢰도를 향상시킬 수 있음을 모의실험을 통해 보였다. 확산 기반 분자통신 채널을 가정하였으며 BCSK 변조방식을 이용하여 정보 심벌을 전송하였다. 매 심벌구간 마다 수신기에 흡수되는 분자 수를 적절한 문턱값과 비교하여 복조한 후 흡수된 분자 수는 더 이상 사용되지 않는다. 본 논문에서는 더 이상 사용되지 않는 분자수 정보를 소프트 값으로 복호 과정에 활용하여 복호기의 BER 성능을 개선하였다. BER 성능 향상을 확인하기 위해 시뮬레이션을 수행하였으며, 비트 당 분자수가 600인 경우 해밍 부호를 사용하지 않은 BCSK 시스템의 오율에 대해 (15,11) 해밍 부호의 오율이 약 5.0×10-3 정도 개선되었으며 이에 대해 소프트 값을 활용한 (15,11) 해밍 부호의 오율은 동일한 정도로 개선되었음을 볼 수 있었다. (7,4) 해밍 부호의 경우에도 (15,11) 해밍 부호와 유사한 결과를 보여준다. 따라서 수신기에 흡수된 분자수와 문턱 값의 차이 값을 소프트 값으로 활용하면 분자통신 채널에서도 해밍 부호의 BER 성능을 크게 개선할 수 있음을 알 수 있다.