채널 코딩 (BCC·LDPC)¶
규격 · 개정판
BCC: 802.11-2024 Clause 17 (K = 7, 생성 다항식 133₈·171₈, 천공으로 2/3·3/4·5/6) · LDPC: Clause 19 (HT 선택) → Clause 21 (VHT) → Clause 27 (HE: 242-tone 초과 RU에서 필수) · 802.11be: EHT는 LDPC 중심
한눈에 보기
채널 코딩은 보낼 비트에 **여분의 비트(패리티)**를 붙여, 잡음 때문에 일부 비트가 틀려도 수신기가 원래 비트를 복구하게 하는 기술입니다.
- 부호율 R: 보내는 비트 중 진짜 데이터의 비율. R = 5/6이면 6비트 중 5비트가 데이터, 1비트가 여분입니다. R = 1/2이면 절반이 여분이라 훨씬 튼튼합니다.
- BCC(Binary Convolutional Code): 1999년 802.11a부터 쓴 전통적인 부호. 구현이 간단합니다.
- LDPC(Low-Density Parity-Check): 802.11n에서 선택 기능으로 들어왔고, Wi-Fi 6 이후 넓은 채널에서는 사실상 기본입니다. BCC보다 약 2 dB 적은 SNR로 같은 오류율을 냅니다.
MCS 번호는 변조 + 부호율의 조합입니다. 예: MCS 9 = 256-QAM + 5/6.
BCC vs LDPC¶
| 항목 | BCC | LDPC |
|---|---|---|
| 도입 | 11a (1999) | 11n (선택) |
| 부호 구조 | 구속장 7 컨볼루션 + 천공 | 준순환(QC) 패리티 검사 행렬, 코드워드 648/1296/1944비트 |
| 부호율 | 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 (천공) | 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 (행렬별) |
| 디코더 | 비터비 | 반복 신뢰 전파 (min-sum 등) |
| 성능 | 기준 | 약 1.5–2.5 dB 이득 (긴 패킷에서 큼) |
| 인터리버 | 필요 (비트 인터리버) | 불필요 (LDPC 톤 매퍼로 다이버시티 확보, VHT부터) |
| 11ax/be 사용 | 242-tone 이하 RU, 4 SS 이하 등 제한적으로 허용 | 242-tone 초과 RU(40 MHz 이상 전체 대역 포함)에서 필수 |
부호율과 MCS¶
| 부호율 | 사용 MCS (11ax 기준) | 의미 |
|---|---|---|
| 1/2 | 0 (BPSK), 1 (QPSK), 3 (16-QAM) | 가장 튼튼 |
| 2/3 | 5 (64-QAM) | |
| 3/4 | 2, 4, 6, 8, 10, 12 | |
| 5/6 | 7, 9, 11, 13 | 가장 효율적 |
같은 변조에서 부호율을 3/4 → 5/6으로 올리면 전송률은 11 % 늘지만 필요한 SNR은 약 1.5–2 dB 높아집니다.
스크램블러와 테일 비트¶
| 장치 | 역할 |
|---|---|
| 스크램블러 | 127주기 의사 난수(\(x^7 + x^4 + 1\))를 XOR해 0이나 1이 길게 이어지지 않게 함. 시드는 SERVICE 필드로 전달 |
| 테일 비트 (BCC) | 인코더를 0 상태로 되돌리는 6비트. 인코더마다 붙음 |
| 패딩 | 마지막 OFDM 심볼을 채우는 비트. 11ax는 "pre-FEC 패딩 + 패킷 확장(PE)"으로 수신기 처리 시간을 확보 |
전문가 노트 — LDPC 인코딩 절차와 BCC 인코더 수
LDPC 코드워드 길이 선택 (11n/ac). 페이로드 비트 수 \(N_{pld}\)와 가용 비트 \(N_{avbits}\)로부터 코드워드 수 \(N_{CW}\)와 길이 \(L_{LDPC} \in \{648, 1296, 1944\}\)를 고르고, 단축(shortening) 비트 \(N_{shrt}\), 천공(puncturing) 비트 \(N_{punc}\), 반복(repetition) 비트 \(N_{rep}\)를 계산합니다. 천공이 많이 필요하면 OFDM 심볼을 하나 더 쓰는 LDPC 추가 심볼(LDPC Extra Symbol) 규칙이 있습니다. 11ax/be는 이 과정을 마지막 심볼의 사전 패딩 계수 \(a\) (1–4)와 결합해 수신기 마진을 정합니다.
BCC 인코더 수 \(N_{ES}\) (VHT). BCC 디코더 하나가 처리할 수 있는 속도가 제한되어 있어, 높은 전송률에서는 인코더를 여러 개 병렬로 씁니다. 이때 \(N_{CBPS}/N_{ES}\)와 \(N_{DBPS}/N_{ES}\)가 정수가 아니면 해당 MCS 조합은 금지됩니다. VHT의 20 MHz MCS 9(1, 2, 4, 5, 7, 8 SS), 80 MHz MCS 6(3, 7 SS)와 MCS 9(6 SS), 160 MHz MCS 9(3 SS) 제외가 여기서 나옵니다.
왜 HARQ가 없나. 802.11은 MAC 수준 재전송(ARQ)만 쓰고, 재전송 패킷과 이전 수신을 결합하지 않습니다. 패킷 길이가 짧고 경쟁 기반이라 재전송 시점이 불확실한 것이 이유였습니다. 802.11bn에서 HARQ 도입이 논의되고 있으나 범위와 확정 여부는 Wi-Fi 8에서 상태를 확인하세요.