JP2008199308A - Decoding device and decoding method - Google Patents
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Abstract
【課題】繰り返し二回目以降の量子化ビット数を少なくすることが可能で、ひいては回路規模を小さくできる復号装置および復号方法を提供する。
【解決手段】受信語の信頼度の大きさに従いソートし、その順番に対角化されたパリティ検査行列を用いて、信頼性伝播(Belief propagation:BP)を行って信頼度を更新し、その更新された値に対して、再び上記動作を繰り返す復号装置30であって、受信語の信頼性の量子化ビット数と比較して、それ以降の信頼性の量子化ビット数を少なくする。
【選択図】図6The present invention provides a decoding device and a decoding method capable of reducing the number of quantized bits after the second iteration and thus reducing the circuit scale.
Using a parity check matrix that is sorted according to the reliability of received words and diagonalized in that order, reliability propagation (BP) is performed and the reliability is updated. The decoding device 30 repeats the above operation again for the updated value, and reduces the number of reliability quantization bits thereafter, compared with the number of reliability quantization bits of the received word.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、たとえば代数的手法を用いた誤り訂正符号技術を実現するための回路およびプログラム記憶媒体に関して適用される復号装置および復号方法に関するものである。 The present invention relates to a decoding apparatus and a decoding method applied to a circuit and a program storage medium for realizing an error correction code technique using an algebraic technique, for example.
代数幾何符号、たとえばリードソロモン(Reed−Solomon)符号やその部分体部分符号としてのBCH符号には、その代数的性質を利用した、性能・計算コスト共に良い復号法が知られている。 An algebraic geometric code, for example, a Reed-Solomon code or a BCH code as a sub-partial code thereof, is known a decoding method using the algebraic property and having good performance and calculation cost.
たとえば、符号長n、情報長k、定義体GF(q)(q=pm,p:素数)、最小距離d=n−kのReed−Solomon符号をRS(n,k)とすると、硬判定受信語をハミング(Hamming)距離が最小の符号語に復号する最小距離復号(通常復号)はt<d/2を満たすt個の誤りシンボルの訂正を保証するものとして良く知られている。 For example, if a Reed-Solomon code having a code length n, an information length k, a definition field GF (q) (q = p m , p: prime number) and a minimum distance d = n−k is RS (n, k), It is well known that minimum distance decoding (normal decoding) for decoding a decision received word into a code word with a minimum Hamming distance guarantees correction of t error symbols satisfying t <d / 2.
また、グルスワミ−スーダン(Guruswami−Sudan)によるリスト復号(以下G−Sリスト復号)は、t<√nkを満たすt個の誤りシンボルの訂正を保証している(非特許文献1参照)。 Also, list decoding (hereinafter referred to as GS list decoding) by Guruswami-Sudan guarantees correction of t error symbols that satisfy t <√nk (see Non-Patent Document 1).
Guruswami−Sudanのリスト復号の拡張版として軟判定受信語を用いたコータ−バルディ(Koetter−Vardy)によるリスト復号(以下K−Vリスト復号)は、Guruswami−Sudan同様に(1)受信情報から各シンボルの信頼性を算出、(2)信頼性から2変数多項式補間条件の抽出、(3)2変数多項式の補間、(4)補間多項式の因数分解を行い復号語リスト作成、の4つの手順により構成され、硬判定復号時に比べてより高い性能を持つことが知られている(非特許文献2参照)。 List decoding (hereinafter referred to as K-V list decoding) by coater-Vardy using soft-decision received words as an extended version of Guruswami-Sudan list decoding is similar to Guruswami-Sudan. Calculation of symbol reliability, (2) extraction of bivariate polynomial interpolation conditions from reliability, (3) interpolation of bivariate polynomial, (4) factorization of interpolation polynomial and creation of decoded word list It is known that it has a higher performance than that of hard decision decoding (see Non-Patent Document 2).
また、リエンコード(Re−encode)により、その計算コストも現実的な範囲まで削減できることが知られている(非特許文献3参照)。 It is also known that the calculation cost can be reduced to a practical range by re-encoding (see Non-Patent Document 3).
一方、線形符号としては、信頼性伝播(belief propagation:BP)を用いた繰り返し復号により限界性能に近い高性能を得られる低密度パリティ検査符号(Low density parity−check code,LDPC符号)が昨今注目されている(非特許文献4参照)。 On the other hand, as a linear code, a low density parity-check code (LDPC code) that can obtain high performance close to the limit performance by iterative decoding using belief propagation (BP) has recently attracted attention. (See Non-Patent Document 4).
LDPC符号に用いられる信頼性伝播(BP)は、一般に低密度なパリティ検査行列を持つ線形符号にしか有効でないことが理論的に知られており、また、Reed−Solomon符号やBCH符号のパリティ検査行列を低密度化することはNP−hardであることが知られている(非特許文献5参照)。 It is theoretically known that belief propagation (BP) used for LDPC codes is generally effective only for linear codes having a low-density parity check matrix, and parity check for Reed-Solomon codes and BCH codes. It is known that reducing the density of a matrix is NP-hard (see Non-Patent Document 5).
よって、Reed−Solomon符号やBCH符号に信頼性伝播(BP)を適用することは困難であるとされてきた。 Therefore, it has been considered difficult to apply reliability propagation (BP) to Reed-Solomon codes and BCH codes.
しかし、2004年、受信語の信頼性に応じて対角化を行ったパリティ検査行列を用いてReed−Solomon符号やBCH符号、その他低密度でないパリティ検査行列を持つ線形符号への信頼性伝播(BP)の適用が効果的であることがナラヤナン(Narayanan)等によって紹介された(非特許文献6参照)。 However, in 2004, reliability propagation to Reed-Solomon codes, BCH codes, and other linear codes having a parity check matrix that is not low density using a parity check matrix that is diagonalized according to the reliability of the received word ( It was introduced by Narayanan et al. (See Non-Patent Document 6) that the application of BP) is effective.
この手法は、適応的信頼性伝播(ABP:Adaptive Belief Propagation)復号と呼ばれる。以下、このABP復号法について説明する。 This technique is called Adaptive Belief Propagation (ABP) decoding. Hereinafter, this ABP decoding method will be described.
たとえば、符号長n=6、情報長k=3、符号化率r=1/2の符号で、以下の3×6行列Hをパリティ検査行列として持つような線形符号Cを考える。 For example, consider a linear code C having a code length n = 6, an information length k = 3, and a coding rate r = 1/2 and having the following 3 × 6 matrix H as a parity check matrix.
符号空間Cは、次のように表される。 The code space C is expressed as follows.
ある符号語があるチャネル、たとえばBPSK変調+AWGNチャネル(Additive White Gaussian Noiseチャネル)を通った後、次のような受信語rとして受信機が受け取ったとする。 Suppose that a code word passes through a certain channel, for example, a BPSK modulation + AWGN channel (Additive White Gaussian Noise channel), and then is received by the receiver as a received word r as follows.
このとき、受信値の各絶対値の大きさは受信語の信頼性の高さを表す。つまり、信頼性の低い順に番号をつけると以下のようになる。 At this time, the magnitude of each absolute value of the received value represents the reliability of the received word. In other words, numbers are assigned in ascending order of reliability as follows.
次に、信頼性の低いシンボルに対応する列より順にパリティ検査行列Hの対角化を行う。この例においては、信頼性の低いシンボルに対応する列は順に第3列、第5列、第1列、第4または第6列、第2列となるので、その優先順位に従ってHの対角化を行う。 Next, the parity check matrix H is diagonalized in order from the column corresponding to the symbol with low reliability. In this example, the columns corresponding to the symbols with low reliability are the third column, the fifth column, the first column, the fourth or sixth column, and the second column in this order. To do.
対角化を試みた列がそれ以前に対角化した列と線形従属であった場合は、その列はそのまま残し、次の順位の列で対角化を試みる。
このようにして行列Hのランク分対角化が行われた結果得られる新たなパリティ検査行列Hnewを用いて、信頼性伝播(BP)による信頼性の更新を行う。
If the diagonalization attempt is linearly dependent on the previous diagonalization, it is left as is and diagonalization is attempted on the next rank.
Reliability is updated by reliability propagation (BP) using a new parity check matrix Hnew obtained as a result of diagonalization of the matrix H by rank.
図1はパリティ検査行列Hnewに対応するタナーグラフである。
信頼性伝播(BP)はタナーグラフのエッジに沿ってメッセージを行き来させることによって実現される。
行列の各列に対応するノードを可変(variable:バリアブル)ノード1、各行に対応するノードを検査(check:チェック)ノード2と呼ぶ。
FIG. 1 is a Tanner graph corresponding to the parity check matrix Hnew.
Trust propagation (BP) is achieved by moving messages back and forth along the edges of the Tanner graph.
A node corresponding to each column of the matrix is referred to as a variable node 1, and a node corresponding to each row is referred to as a
i番目のバリアブルノードからj番目のチェックノードへのメッセージをQi,j、j番目のチェックノードからi番目のバリアブルノードへのメッセージをRi,j、さらにi番目のバリアブルノードに連接するチェックノードのインデックス集合をJ(i)、j番目のチェックノードに連接するバリアブルノードのインデックス集合をI(j)とした場合、それぞれの更新式は以下のようになる。 The message from the i-th variable node to the j-th check node is Q i, j, the message from the j-th check node to the i-th variable node is Ri, j, and the check node connected to the i-th variable node When the index set is J (i) and the index set of variable nodes connected to the jth check node is I (j), the respective update formulas are as follows.
ここで、θはバーティカルステップダンピングファクタ(vertical step damping factor)と呼ばれる係数を示し、0<θ≦1なる条件を満足する。Qi,jの初期値はrjが設定され、外部情報(extrinsic information)Λj x更新は次式により行われる。 Here, θ represents a coefficient called a vertical step damping factor, and satisfies the condition of 0 <θ ≦ 1. Rj is set as an initial value of Qi, j, and extrinsic information Λ j x is updated by the following equation.
さらに、各符号ビットのLLRΛi qの更新は、次式により行われる。 Furthermore, LLRΛ i q of each code bit is updated by the following equation.
ここで、α1は適応的信頼性伝播ダンピングファクタ(adaptive belief propagation damping factor)と呼ばれる係数を示し、0<α1≦1なる条件を満足する。
この信頼性伝播(BP)によるLLRの更新は事前に用意された繰り返し停止条件を満たすまで、たとえば最大繰り返し数ItHに達成するまで繰り返される。
また、LLRを更新する列は、全ての列を対象とせずとも一部の列、たとえば対角化の対象となった列についてのみ行ってもよい。
Here, α1 represents a coefficient called an adaptive belief propagation damping factor and satisfies the condition of 0 <α1 ≦ 1.
The update of the LLR by the reliability propagation (BP) is repeated until the repetition stop condition prepared in advance is satisfied, for example, until the maximum repetition number It H is reached.
In addition, the columns for updating the LLR may be performed only for some columns, for example, the columns subjected to diagonalization, without targeting all the columns.
信頼性伝播(BP)によって更新されたLLRの信頼性を用いて、つまり、LLRの絶対値の大きさを信頼性として、信頼性の低いシンボルに対応する列順に対角化を行うことにより、新たな信頼性伝播(BP)による繰り返し復号を行うことができる。
これを内側繰り返し復号と呼ぶ。このLLRの更新は事前に用意された内側繰り返し復号停止条件SC1を満たすまで繰り返される。
By using the reliability of the LLR updated by belief propagation (BP), that is, by using the magnitude of the absolute value of the LLR as reliability, diagonalization is performed in the order of columns corresponding to symbols with low reliability, Iterative decoding by new reliability propagation (BP) can be performed.
This is called inner iterative decoding. This LLR update is repeated until an inner iterative decoding stop condition SC1 prepared in advance is satisfied.
さらに、パリティ検査行列の列の対角化優先順位の初期値として、受信値の信頼性順以外の順位を複数用意する。複数の順位を用いて、シリアルもしくはパラレルに繰り返し内側繰り返し復号を行う。
これを外側繰り返し復号と呼ぶ。このLLR更新は事前に用意された外側繰り返し復号停止条件SC2を満たすまで繰り返される。
Further, a plurality of ranks other than the reliability order of the received values are prepared as initial values of the diagonalization priorities of the columns of the parity check matrix. Using a plurality of ranks, iterative inner decoding is performed serially or in parallel.
This is called outer iterative decoding. This LLR update is repeated until the outer repeated decoding stop condition SC2 prepared in advance is satisfied.
以上のABP(adaptive belief propagation)手順により繰り返し更新されたLLRを入カとして、復号器により復号を行う。
今、対象となる線形符号がReed−Solomon符号であった場合、繰り返し復号停止条件SC1、SC2として、たとえば以下のものが考えられる。
The decoder performs decoding using the LLR repeatedly updated by the above ABP (adaptive belief propagation) procedure as an input.
If the target linear code is a Reed-Solomon code, for example, the following can be considered as the iterative decoding stop conditions SC1 and SC2.
(A) H・d == 0または繰り返し数t≧N、
(B) 限界距離復号成功または繰り返し数t≧N、
(C) Koetter−Vardy軟判定リスト復号成功または繰り返し数t≧N。
(A) H · d == 0 or the number of repetitions t ≧ N,
(B) Successful limit distance decoding or number of repetitions t ≧ N,
(C) Koeter-Vardy soft decision list decoding success or number of iterations t ≧ N.
ここで、d=(d1,d2,・・・,d6)はΛiの硬判定結果、di={Λi q>0なら1,Λi q≦0なら0}であり、Nは事前に決めた最大繰り返し回数である。
また、復号方法として、たとえば以下のものが考えられる。
Here, d = (d 1 , d 2 ,..., D 6 ) is a hard decision result of Λ i , 1 if d i = {Λ i q > 0, 0 if Λ i q ≦ 0}, N is a predetermined maximum number of repetitions.
As a decoding method, for example, the following can be considered.
(a) 硬判定復号
(b) 限界距離復号
(c) Koetter−Vardy軟判定リスト復号
(A) Hard decision decoding (b) Limit distance decoding (c) Koeter-Vardy soft decision list decoding
図2は、ABP復号法を用いた繰り返し復号のフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart of iterative decoding using the ABP decoding method.
受信語の信頼性順の探索を行い(ST1)、順序変換を行う(ST2)。
変換した順序に応じてパリティ検査行列の対角化を行い(ST3)、このパリティ検査行列を用いて信頼性伝播(BP)を行う(ST4)。
次に、LLRを計算し(ST5)、計算したLLRの信頼性順を探索し(ST6)、復号を行い、復号語をリストへ追加する(ST7)。
そして、繰り返し復号停止条件N1,N2を満足するまで以上の処理を繰り返す(ST8、ST9)。
そして、復号語を1つ選択する(ST10)。
A search is performed in the order of reliability of received words (ST1), and order conversion is performed (ST2).
The parity check matrix is diagonalized according to the converted order (ST3), and reliability propagation (BP) is performed using this parity check matrix (ST4).
Next, the LLR is calculated (ST5), the reliability order of the calculated LLR is searched (ST6), decoding is performed, and the decoded word is added to the list (ST7).
The above processing is repeated until the repeated decoding stop conditions N1 and N2 are satisfied (ST8 and ST9).
Then, one decoded word is selected (ST10).
図3は、RS(204,188)を想定したABP復号器のフローを示す図である。
受信語をソートした後に、対角化対象列128列に対してパリティ検査行列の対角化を行い、対角化された行列を使って信頼性伝播(BP)を行うことを繰り返す。
FIG. 3 is a diagram showing a flow of an ABP decoder assuming RS (204, 188).
After sorting the received words, the parity check matrix is diagonalized with respect to the
たとえば、受信語に対して量子化を行い、ABP復号器において量子化されたLLRを扱う場合、繰り返し一回目に入力される受信LLRについては、対角化対象列になる列とならない列の境界が重要になるため、量子化のダイナミックレンジを広くする必要がある。
さらに、信頼性伝播(BP)においては、量子化のステップ幅をより細かくし、精度の高いLLR更新を行う必要がある。
For example, when the received word is quantized and the LLR quantized in the ABP decoder is handled, the received LLR that is repeatedly input for the first time is a column boundary that does not become a column to be diagonalized. Therefore, it is necessary to widen the dynamic range of quantization.
Further, in the reliability propagation (BP), it is necessary to make the quantization step width finer and perform the LLR update with high accuracy.
以上より、LLRの量子化ビット数をかなり大きめに取らないと性能の良いABP復号は実現できない。しかし、量子化ビット数が大きいと回路規模も大きくなる。 As described above, ABP decoding with good performance cannot be realized unless the number of LLR quantization bits is set to be considerably large. However, if the number of quantization bits is large, the circuit scale also increases.
本発明は、繰り返し二回目以降の量子化ビット数を少なくすることが可能で、ひいては回路規模を小さくできる復号装置および復号方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a decoding device and a decoding method capable of reducing the number of quantization bits after the second repetition and thus reducing the circuit scale.
本発明の観点は、受信語の信頼度の大きさに従いソートし、その順番に対角化されたパリティ検査行列を用いて、信頼性伝播(Belief propagation:BP)を行って信頼度を更新し、その更新された値に対して、再び上記動作を繰り返す復号装置および方法であって、受信語の信頼性の量子化ビット数と比較して、それ以降の信頼性の量子化ビット数を少なくする。 An aspect of the present invention is to perform reliability propagation (BP) using a parity check matrix that is sorted according to the degree of reliability of received words and diagonalized in that order to update the reliability. A decoding apparatus and method that repeats the above operation again with respect to the updated value, wherein the number of reliability quantization bits after that is smaller than the number of reliability quantization bits of the received word. To do.
本発明によれば、繰り返し一回目のソート以降にLLRを再量子化する機能を追加し、その再量子化ビット数を小さくする。
ABP復号の特徴として、繰り返し一回目に入力される受信LLRについては、対角化対象列になる列とならない列の境界が重要になるため、量子化のダイナミックレンジを広くする必要があるが、信頼性伝播(BP)においては、量子化のステップ幅は細かい必要はある。ところが、0付近のLLRが重要になるため、そのダイナミックレンジについては大きくとる必要はない。
よって、繰り返し一回目のソートのために、受信LLRの量子化ビット数を大きくしておけば、繰り返し一回目のソート以降はLLRの量子化ビット数を小さく設定しても性能に影響はない。
According to the present invention, a function for requantizing the LLR is added after the first sorting, and the number of requantized bits is reduced.
As a feature of ABP decoding, for the received LLR that is repeatedly input for the first time, a column boundary that does not become a column to be diagonalized becomes important, so the dynamic range of quantization needs to be widened. In belief propagation (BP), the quantization step width needs to be fine. However, since the LLR near 0 is important, it is not necessary to increase the dynamic range.
Therefore, if the quantization bit number of the reception LLR is increased for the first sort of repetition, the performance is not affected even if the quantization bit number of the LLR is set small after the first repetition of the sort.
本発明によれば、繰り返し二回目以降の量子化ビット数を少なくすることが可能で、ひいては回路規模を小さくできる利点がある。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of quantization bits after the second repetition, and there is an advantage that the circuit scale can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施形態に係る復号装置は、代数的手法を用いた誤り訂正符号技術を実現するための回路、たとえば適応的信頼性伝播(Adaptive Belief Propagation:ABP)復号器に応用できる。
ABP復号は、リードソロモン(Reed−Solomon:RS)符号やBCH符号、その他低密度でないパリティ検査行列を持つ線形符号に対する復号法であり、ある伝送路から符号語を受信すると、その受信語をより信頼できる値に更新する。
The decoding apparatus according to the embodiment of the present invention can be applied to a circuit for realizing an error correction code technique using an algebraic technique, for example, an adaptive belief propagation (ABP) decoder.
ABP decoding is a decoding method for Reed-Solomon (RS) codes, BCH codes, and other linear codes having a parity check matrix that is not low density. When a codeword is received from a certain transmission path, the received word is further converted. Update to a reliable value.
以下、ABP復号における復号装置の通信システム上の位置づけについて説明した後、本実施形態に係る復号装置の具体的な構成および機能について説明する。 Hereinafter, after describing the positioning of the decoding device on the communication system in ABP decoding, a specific configuration and function of the decoding device according to the present embodiment will be described.
図4は、デジタル信号受信機、たとえばデジタルテレビなどの誤り訂正システムにABP復号器を用いた通信システムの構成例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a communication system using an ABP decoder in an error correction system such as a digital signal receiver, for example, a digital television.
本通信システム10は、図4に示すように、RS符号化器11、インタリーバ12、畳み込み符号器13、畳み込み符号の軟出力復号器14、デインタリーバ15、RS符号の既知情報付きABP繰り返し復号器16、およびチャネル17を有する。
As shown in FIG. 4, the
本通信システム10では、RS符号化、畳み込み符号化された送信語に対して、畳み込み符号の軟出力復号をした後にABP復号を行っている。
ここで言う畳み込み符号の軟出力復号とは、たとえばBCJRアルゴリズムやSOVAによる復号のことである。
ABP復号器16においては、ABPによる信頼性の更新後、硬判定後限界距離復号、リスト復号、もしくは、軟値をそのまま入力として軟判定リスト復号を行う。
In the
The soft output decoding of the convolutional code referred to here is, for example, decoding by the BCJR algorithm or SOVA.
In the
図5は、MAP復号が後段についたABP復号器の構成例を示す図である。
この復号器20は、図5に示すように、ABP復号部21、限界距離(BD)復号部22、受信信頼度(LLR)保持部23、およびMAP復号部24を有している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an ABP decoder in which MAP decoding is performed at the subsequent stage.
As shown in FIG. 5, the
復号器20においては、ABP復号部21による信頼性(LLR)の更新後、硬判定してBD復号部22において、限界距離復号を行い、この結果をリストに集め、最終的にMAP復号部24において最大事後確率復号(Maximum a posteriori Probability:MAP)復号を行う。
In the
図6は、ABP復号器の復号装置の構成例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a decoding device of an ABP decoder.
図6のABP復号器30は、図4のABP復号器16や図5のABP復号部21に適用可能であり、ソート入力選択部31、ソート部32、パリティ検査行列の対角化部33、信頼度(LLR)保持部34、信頼性伝播(BP)部35、量子化部36、および再量子化部37を有している。
なお、再量子化部37やソート入力選択部31等により処理部が構成される。
The
Note that the
ABP復号器30においては、量子化部36で量子化された入力として、たとえば7ビットの受信LLRS32がソート入力選択部31に入力される。
列インデックスS31は、入力された受信LLRの符号語の始まりからカウンタで0、1、2、3、、とカウントアップされた値を生成し利用する。
ソート入力選択部31で、初回は、列インデックスS31と量子化された受信LLRS32を選択し、繰り返し二回目以降は信頼性伝播(BP)後、更新LLRS40とその列インデックスS39を選択する。
In the
The column index S31 generates and uses values counted up as 0, 1, 2, 3, and so on from the beginning of the code word of the input reception LLR.
The sort
図6に示すように、受信語が入力されたら、まず、ソート部32において、その信頼度(LLR)の大きさに応じて列インデックスのソートを行う。
次に、信頼度の低いシンボルに対応する列より順に、対角化部33でパリティ検査行列の対角化を行う。
最後に、対角化されたパリティ検査行列を用いて、信頼性伝播(BP)を行うことにより、値が更新される。
更新された値に対して、再びソート、対角化、信頼性伝播(BP)を行う。繰り返し数が予め決められており、その繰り返し数だけこれを繰り返す。
LLR保持部34には、繰り返し一回目のソート以降に再量子化部37でLLRを再量子化し、その再量子化ビット数を小さくする(たとえば7ビットから5ビットに小さくする)。
As shown in FIG. 6, when a received word is input, first, the sorting
Next, the
Finally, the value is updated by performing belief propagation (BP) using the diagonalized parity check matrix.
Sorting, diagonalization, and reliability propagation (BP) are performed again on the updated value. The number of repetitions is predetermined, and this is repeated for the number of repetitions.
The
このように、本実施形態のABP復号器30においては、繰り返し一回目のソート以降にLLRを再量子化する機能を追加し、その再量子化ビット数を小さくすることにより、回路規模が削減される。
As described above, in the
以下、量子化について考察する。
図7は、ABP復号器のフローにおける受信語の量子化とLLRの関係を示す図である。
Hereinafter, quantization will be considered.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between received word quantization and LLR in the flow of the ABP decoder.
まず、受信語をソートした際、LLRを基準に並び替えられた列1632列に対するLLRは、量子化されていない場合、図7に示すように、対角化対象列から対角化非対象列になるにつれ、LLRの大きさが大きくなる。 First, when the received words are sorted, if the LLR for the column 1632 rearranged based on the LLR is not quantized, as shown in FIG. As it becomes, the size of the LLR increases.
ここで、受信語について、狭いダイナミックレンジA、広いダイナミックレンジBを用いて量子化された受信語が入力される場合についてそれぞれ考える。 Here, a case where a received word quantized using a narrow dynamic range A and a wide dynamic range B is input will be considered.
図8は、受信語をダイナミックレンジAで量子化した場合の対角化対象列および非対象列とLLRとの関係を示す図であり、図9は、受信語をダイナミックレンジBで量子化した場合の対角化対象列および非対象列とLLRとの関係を示す図であり、図10は、受信語をダイナミックレンジBで量子化し、さらに再量子化した場合の対角化対象列および非対象列とLLRとの関係を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the diagonalization target column and the non-target column and the LLR when the received word is quantized with the dynamic range A. FIG. 9 is a diagram illustrating the received word quantized with the dynamic range B. FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the diagonalization target sequence and non-target sequence and LLR in the case where FIG. 10 quantizes the received word in the dynamic range B and further re-quantizes It is a figure which shows the relationship between an object column and LLR.
ダイナミックレンジAを用いて量子化された受信語が入力されるシステムを考えた場合、図8に示すように、ソート後、対角化対象列のうちLLRの大きい列と対角化非対象列とのLLRの大きさが同じになる。
そのため、もともと対角化対象列に入る予定だった、誤っている可能性の高い受信値を対角化非対象列に含んでしまう可能性があり、性能を劣化させる。
また、対角化非対象列の中でもLLRの小さい列は、繰り返し二回目以降対角化対象列と入れ替わる可能性があるため、対角化非対象列の中でもLLRの小さい列集合は判別できる必要がある。
そのため、図9に示すように、より大きなダイナミックレンジBを使って受信語を量子化し、量子化しなかった場合に対角化対象列に入る予定だった列を量子化しても対角化対象列に入るようにし、かつ量子化しなかった場合に対角化非対象列のうちのLLRの小さい数列も量子化しても対角化非対象列の先頭に来る必要がある。
When considering a system in which received words quantized using the dynamic range A are input, as shown in FIG. 8, after sorting, a column with a large LLR and a diagonalized non-target column after the sorting The size of the LLR is the same.
For this reason, there is a possibility that a reception value that is likely to be erroneous, which was originally scheduled to enter the diagonalization target column, may be included in the diagonalization non-target column, which degrades the performance.
In addition, among the diagonalized non-target columns, a column with a small LLR may be replaced with the diagonalized target column after the second iteration, so it is necessary to determine a column set with a small LLR among the diagonalized non-target columns. There is.
Therefore, as shown in FIG. 9, the received word is quantized using a larger dynamic range B, and the diagonalization target column is obtained even if the column that was scheduled to enter the diagonalization target column is quantized when not quantized. In the case of entering and not quantizing, it is necessary to come to the head of the diagonalization non-target sequence even if the LLR having a small LLR is quantized.
次に、信頼性伝播(BP)について考える。
図10に示すように、信頼性伝播(BP)については、量子化ステップ幅が小さい方が精度の高い信頼性伝播が可能なため、量子化ビット数を多く取る方が好ましいが、精度を高くしたいのは、特に0付近のLLRであるため、ダイナミックレンジはより狭くし、0付近のみ細かい量子化を行えばよい。
そのため、受信語の量子化と比較して、量子化ビット数は少なくてすむ。
以上のように、本実施形態によれば、回路によって異なる量子化ビット数を割り当てるため、よりABP復号器の回路規模を削減できる。
Next, consider reliability propagation (BP).
As shown in FIG. 10, for reliability propagation (BP), it is preferable to increase the number of quantization bits because reliability propagation with high accuracy is possible when the quantization step width is small. What we want to do is an LLR near 0 in particular, so the dynamic range should be narrower and fine quantization only near 0.
Therefore, the number of quantization bits can be reduced as compared with the quantization of the received word.
As described above, according to the present embodiment, since the number of quantization bits different depending on the circuit is allocated, the circuit scale of the ABP decoder can be further reduced.
図6においては、ABP復号器30におけるLLR量子化ビット数を表している。
受信語の量子化部36だけでなく、LLR保持部34の入力手前にも再量子化部37が配置されている。
In FIG. 6, the number of LLR quantization bits in the
In addition to the received
受信語のLLRを繰り返し一回目にソートするまでは、量子化ビット数を大きくとり、はじめに決まる対角化対象列の選別を精度良く行っている。それ以降は、LLRの量子化ビット数は小さくとっている。ただし、繰り返し二回目以降のソート入力選択部31の手前でLLRの最上位ビットに0を付加し、受信LLRの量子化後のビット数に合わせている。
Until the LLRs of the received words are repeatedly sorted for the first time, the number of quantization bits is increased and the diagonalization target column determined first is accurately selected. After that, the LLR quantization bit number is small. However, 0 is added to the most significant bit of the LLR before the sort
信頼性伝播(BP)で扱うLLRは小さい量子化ビット数になるが、対角化対象列とそうでない列との選別がはじめに精度良くされていれば、0付近のLLRの量子化ステップ幅は細かく取っており特に問題はない。
これにより、量子化ビット数が小さくなった分回路規模が削減される。
たとえば、LLR保持部34のメモリの大きさが小さくなる。さらに、信頼性伝播(BP)におけるチェックノード(check node)演算の計算量も減り、信頼性伝播(BP)部35の回路規模も小さくなる。
The LLR handled by the belief propagation (BP) has a small number of quantization bits. However, if the selection between the diagonalization target column and the non-diagonal column is made accurate at the beginning, the quantization step width of the LLR near 0 is There are no particular problems with the details.
As a result, the circuit scale is reduced as the number of quantization bits is reduced.
For example, the memory size of the
図11は、シミュレーションモデルを示す図である。
このシミュレーションモデル40は、図11に示すように、RS符号化器41、BPS変調器42、AWGNチャネル43、BPSK復調器44、およびABP復号器45を有する。
図12は、シミュレーション結果を示す図である。
図12は、RS(204,188)を想定した場合のフレームエラーレート(Frame Error Rate)を示す図であって、Aで示す曲線が既存手法の復号性能を示し、Bで示す曲線が本実施形態に手法における復号性能を示している。
FIG. 11 is a diagram showing a simulation model.
The
FIG. 12 is a diagram showing a simulation result.
FIG. 12 is a diagram showing a frame error rate when RS (204, 188) is assumed. The curve indicated by A indicates the decoding performance of the existing method, and the curve indicated by B indicates the present implementation. The form shows the decoding performance of the method.
既存技術と比較して、図11に示すようなシミュレーションモデル40において、図12に示すように性能劣化はほとんど発生しないことがシミュレーションにより示されている。
Compared with the existing technology, the
なお、以上詳細に説明した方法は、上記手順に応じたプログラムとして形成し、CPU等のコンピュータで実行するように構成することも可能である。
また、このようなプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、フロッピー(登録商標)ディスク等の記録媒体、この記録媒体をセットしたコンピュータによりアクセスし上記プログラムを実行するように構成可能である。
Note that the method described above in detail can be formed as a program according to the above-described procedure and executed by a computer such as a CPU.
Further, such a program can be configured to be accessed by a recording medium such as a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, a floppy (registered trademark) disk, or the like, and to execute the program by a computer in which the recording medium is set.
10・・・通信システム、11・・・RS符号化器、12・・・インタリーバ、13・・・畳み込み符号器、14・・・畳み込み符号の軟出力復号器、15・・・デインタリーバ、16・・・ABP繰り返し復号器、17・・・チャネル、20・・・復号器、21・・・ABP復号部、22・・・限界距離(BD)復号部、23・・・受信信頼度(LLR)保持部、24・・・MAP復号部、30・・・ABP復号器、31・・・ソート入力選択部、32・・・ソート部、32A,32B・・・データソート装置、33,33A・・・パリティ検査行列の対角化部、34・・・信頼度(LLR)保持部、35・・・信頼性伝播(BP)部、36・・・量子化部、37・・・再量子化部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
受信語の信頼性の量子化ビット数と比較して、それ以降の信頼性の量子化ビット数を少なくする処理部
を有する復号装置。 Using the parity check matrix that is sorted according to the reliability of the received words and diagonalized in that order, the reliability is updated by performing the belief propagation (BP), and the updated value In contrast, a decoding device that repeats the above operation again,
A decoding apparatus comprising: a processing unit that reduces the number of reliability quantization bits after that compared to the number of quantization bits of reliability of a received word.
受信語の信頼性の量子化のダイナミックレンジと比較して、それ以降の信頼性の量子化のダイナミックレンジを狭くする
請求項1記載の復号装置。 The processor is
The decoding device according to claim 1, wherein the dynamic range of quantization of reliability thereafter is narrower than the dynamic range of quantization of reliability of received words.
受信語の信頼性の量子化ステップ幅と比較して、それ以降の信頼性の量子化ステップ幅を等しくする
請求項2記載の復号装置。 The processor is
The decoding apparatus according to claim 2, wherein the reliability quantization step width thereafter is made equal to the quantization step width of the reliability of the received word.
受信語の信頼性の量子化ビット数と比較して、それ以降の信頼性の量子化ビット数を少なくする
復号方法。 Using the parity check matrix that is sorted according to the reliability of the received words and diagonalized in that order, the reliability is updated by performing the belief propagation (BP), and the updated value In contrast, a decoding method that repeats the above operation again,
Decoding method that reduces the number of reliability quantization bits after that compared to the number of quantization bits for reliability of received words.
請求項4記載の復号方法。 The decoding method according to claim 4, wherein the dynamic range of reliability quantization thereafter is narrowed compared to the dynamic range of quantization of reliability of received words.
請求項5記載の復号方法。 The decoding method according to claim 5, wherein the reliability quantization step width thereafter is made equal to the quantization step width of the reliability of the received word.
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| JP2022510442A (en) * | 2018-12-05 | 2022-01-26 | セインチップス テクノロジー カンパニーリミテッド | Sorting methods, appliances, electronic devices and computer programs |
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