JP2009159037A - Receiver - Google Patents
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Abstract
【課題】 通信路を仮定しなくても、かつ、複数ビットを出力するADコンバータを用いなくても、受信信号を軟判定復号することができる受信装置を提供する。
【解決手段】 オーバーサンプリング部42は、受信信号をオーバーサンプリングして得た各サンプリング点のデータを2値で判定して2値データ列を順次出力する。参照テーブル45は、2値データ列を受信信号に対応して分割したサンプリングデータynと、送信信号xnに対する受信信号の確からしさを示す尤度λnとの関係を規定しており、この参照テーブル45を用いて、尤度決定部48が尤度を決定する。誤り訂正復号部25は、その決定された尤度に基づいて受信信号に対して誤り訂正復号を行う。
【選択図】 図9PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a receiving device capable of soft decision decoding of a received signal without assuming a communication channel and without using an AD converter that outputs a plurality of bits.
An oversampling unit determines binary data of each sampling point obtained by oversampling a received signal, and sequentially outputs a binary data string. The reference table 45 defines the relationship between the sampling data yn obtained by dividing the binary data string corresponding to the received signal and the likelihood λn indicating the likelihood of the received signal with respect to the transmission signal xn. The likelihood determining unit 48 determines the likelihood using. The error correction decoding unit 25 performs error correction decoding on the received signal based on the determined likelihood.
[Selection] Figure 9
Description
本発明は、受信信号をオーバーサンプリングして軟判定復号する受信装置に関する。 The present invention relates to a receiving apparatus that performs soft decision decoding by oversampling a received signal.
通信システムの長距離化、大容量化を低コストで実現するための技術として、誤り訂正(FEC:Forward Error Correction)が大きな役割を担っている。
従来は、リードソロモン(Read Solomon)その他の硬判定誤り訂正技術を用いて受信感度の向上が図られていたが、近年、さらに受信感度の向上が可能である軟判定誤り訂正が標準仕様として組み込まれ使用されている(例えば、広帯域無線アクセスであるIEEE802.16e、デジタル放送規格のDVB-S2、10G Base-T 規格のIEEE802.3an)。
As a technique for realizing a long distance and large capacity communication system at low cost, error correction (FEC) plays a major role.
In the past, Receiving sensitivity was improved by using Read Solomon and other hard decision error correction techniques, but in recent years, soft decision error correction that can further improve reception sensitivity has been incorporated as a standard specification. (For example, IEEE802.16e for broadband wireless access, DVB-S2 for digital broadcasting standard, IEEE802.3an for 10G Base-T standard).
この軟判定誤り訂正符号の代表的なものとしては、ターボ(Turbo)符号や低密度パリティ検査(LDPC:Low-Density Parity-Check)符号が知られているが、これらの軟判定誤り訂正符号では、受信したデータを「0」と「1」の2値のビット列として確定的に表現(硬判定)するのではなく、受信したデータの確からしさを用いて表現(軟判定)することで訂正能力を向上させている。 Typical examples of the soft decision error correction code include a turbo code and a low-density parity check (LDPC) code. The correction capability is expressed by expressing the received data using the certainty of the received data (soft decision) instead of definitely expressing (hard decision) as a binary bit string of “0” and “1”. Has improved.
例えば、非特許文献1にも記載されている通り、送信シンボル(0,1)を(+1,−1)に変調して送信するシステムに対して、加法性白色ガウス雑音が印加されると仮定した場合には、受信した第nシンボルの受信値ynの確からしさは、送信データxnが元々「0」であってynとして受信した確率と、送信データxnが元々「1」であってynとして受信した確率の比の自然体数をとって、次式のように表すことができる。
For example, as described in
一方、非特許文献2には、受信データを2値でサンプリングするのではなく、受信データから複数ビットの出力値を出力できるADコンバータを用いて、2値以上の多値でサンプリングすることで、受信データを軟判定する方法が開示されている。
非特許文献1では、通信路(伝送路ともいう。)を加法性白色ガウス通信路であると仮定しているが、受信ジッタの影響を考慮していないので、通常の通信システムでは当該仮定が成立しないことがある。例えば、無線通信でビルからの遅延波(反射波)がある場合や、マルチモードファイバを用いた光通信の場合は上記仮定が成立しないことが多い。
このため、受信器側において、等化器を用いて白色雑音以外の影響を低減し、あたかもその影響が無視できるような状態に変換することによって、通信路全体が加法性白色ガウス通信路とみなし得ると仮定し、上記の対数尤度比の式を使用するのが通常である。従って、この場合、等化器と対数尤度比算出器の2つが独立して必要になる。
In
For this reason, on the receiver side, by using an equalizer to reduce the effects other than white noise and converting them into a state where the effects can be ignored, the entire communication path is regarded as an additive white Gaussian communication path. It is normal to use the above log likelihood ratio equation. Therefore, in this case, two of an equalizer and a log likelihood ratio calculator are required independently.
これに対して、非特許文献2の場合には、通信路を加法性白色ガウス通信路であると仮定していないので、上記の問題は生じないが、ADコンバータが複数ビットを出力するために、伝送速度が高速化するにつれてADコンバータの処理が追いつかなくなるという問題がある。
例えば、1Gbpsを超える高速データ伝送のような場合には、複数ビットを出力するADコンバータの実現性自体が困難な状況であり、最新の技術動向においても3GHzのサンプリング周波数に対応したものが上限であるとされている。
On the other hand, in the case of
For example, in the case of high-speed data transmission exceeding 1 Gbps, the feasibility itself of an AD converter that outputs a plurality of bits is difficult, and even the latest technology trend is compatible with a sampling frequency of 3 GHz. It is said that there is.
また、例えば、通信システムが光通信路を共有するPON(Passive Optical Network)方式の場合、局側装置から各宅側装置までの光ファイバの距離や分岐数等が相違するため、局側装置は、どの宅側装置から送信されたかによって、受信する光レベルが相違する。そのため、局側装置は、受信する光レベルに応じてADコンバータの閾値を設定する処理が必要となり、処理が複雑化する。 In addition, for example, in the case of a PON (Passive Optical Network) system in which the communication system shares an optical communication path, since the distance and the number of branches of the optical fiber from the station side device to each home side device are different, the station side device The received light level differs depending on which home-side device has transmitted. For this reason, the station side device needs to set the threshold value of the AD converter in accordance with the received light level, and the processing becomes complicated.
本発明は、このような実情に鑑み、通信路を仮定しなくても、かつ、複数ビットを出力するADコンバータを用いなくても、受信信号を軟判定復号することができる受信装置を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention provides a receiving apparatus capable of soft-decision decoding of a received signal without assuming a communication channel and without using an AD converter that outputs a plurality of bits. For the purpose.
本発明の受信装置(請求項1)は、受信信号をオーバーサンプリングして得た各サンプリング点のデータを2値で判定して2値データ列を順次出力するオーバーサンプリング部と、前記2値データ列を前記受信信号に対応して分割したサンプリングデータと、送信信号に対する前記受信信号の確からしさを示す尤度との関係を規定した参照テーブルと、前記参照テーブルを用いて前記尤度を決定する尤度決定部と、決定された尤度に基づいて前記受信信号に対して誤り訂正復号を行う復号部とを備えていることを特徴とする。 A receiving apparatus according to the present invention (Claim 1) includes: an oversampling unit that determines binary data of each sampling point obtained by oversampling a received signal and sequentially outputs a binary data string; and the binary data The likelihood is determined using a reference table that defines a relationship between sampling data obtained by dividing a column corresponding to the received signal and a likelihood indicating the likelihood of the received signal with respect to a transmission signal, and the reference table. A likelihood determining unit and a decoding unit that performs error correction decoding on the received signal based on the determined likelihood are provided.
本発明の受信装置によれば、オーバーサンプリング部が、受信信号をオーバーサンプリングして得た各サンプリング点における2値データ列を順次出力し、尤度決定部が、その2値データ列を受信信号に対応して分割したサンプリングデータと当該受信信号の確からしさを示す尤度との関係を規定した参照テーブルを用いて尤度を決定し、復号部が、その決定された尤度に基づいて受信信号に対して誤り訂正復号を行うので、通信路を仮定することなく、かつ、複数ビットを出力するADコンバータを用いなくても、受信信号を軟判定復号することができる。 According to the receiving apparatus of the present invention, the oversampling unit sequentially outputs a binary data sequence at each sampling point obtained by oversampling the received signal, and the likelihood determining unit outputs the binary data sequence to the received signal. The likelihood is determined using a reference table that defines the relationship between the sampling data divided corresponding to the likelihood and the likelihood indicating the likelihood of the received signal, and the decoding unit receives based on the determined likelihood. Since error correction decoding is performed on the signal, the received signal can be soft-decision decoded without assuming a communication channel and without using an AD converter that outputs a plurality of bits.
また、本発明の受信装置によれば、尤度決定部が、サンプリングデータと尤度との関係を予め規定した参照テーブルを用いて尤度を決定するので、短時間でかつ正確に当該尤度を決定することができる。 Further, according to the receiving apparatus of the present invention, the likelihood determining unit determines the likelihood using a reference table that predefines the relationship between the sampling data and the likelihood, so that the likelihood can be accurately determined in a short time. Can be determined.
ところで、後の実施形態で詳述するが、オーバーサンプリング部におけるサンプリングタイミングを適切に設定すれば、各サンプリングデータに対応する尤度の結果に対称性が表れることが明らかになった。
そこで、かかる尤度の結果に対称性が表れるようにオーバーサンプリング部におけるサンプリングタイミングを設定しておけば(請求項2)、参照テーブルで必要なテーブルサイズを低減することができ、受信装置のメモリを有効利用することができるし、当該参照テーブルを作成するための観測時間を短縮することができる。
Incidentally, as will be described in detail in a later embodiment, it has been clarified that if the sampling timing in the oversampling unit is appropriately set, symmetry appears in the likelihood result corresponding to each sampling data.
Therefore, if the sampling timing in the oversampling unit is set so that symmetry appears in the likelihood result (claim 2), the table size required for the reference table can be reduced, and the memory of the receiving apparatus can be reduced. Can be used effectively, and the observation time for creating the reference table can be shortened.
また、本発明の受信装置において、1つの前記参照テーブルで複数の信号対雑音比の前記受信信号を復号するために、前記尤度決定部で決定された前記尤度をスケーリングするスケーリング部が設けられていることが好ましい(請求項3)。
この場合、1つの参照テーブルを用いて決定される尤度をスケーリングすることによって、他の信号対雑音比の受信信号も復号できるようになるので、受信装置による復号性能をより向上することができる。
In the receiving apparatus of the present invention, a scaling unit for scaling the likelihood determined by the likelihood determining unit is provided in order to decode the received signals having a plurality of signal-to-noise ratios by one reference table. (Claim 3).
In this case, by scaling the likelihood determined using one reference table, it becomes possible to decode received signals having other signal-to-noise ratios, so that the decoding performance of the receiving apparatus can be further improved. .
もっとも、後の実施形態で詳述するが、前記復号部が、LDPC符号よりなる符号化データに対してサムプロダクト復号法を簡略化した復号方式(例えば、ミニサム復号法)に基づく誤り訂正復号を行うものである場合には、尤度(具体的には対数尤度比)をスケーリングしても復号結果が変動しないので、前記尤度決定部として、複数の信号対雑音比の前記受信信号に対しても1つの前記参照テーブルに基づいて前記尤度を決定するものを採用すればよい(請求項4)。 However, as will be described in detail later, the decoding unit performs error correction decoding based on a decoding method (for example, a minisum decoding method) in which the sum product decoding method is simplified with respect to encoded data composed of LDPC codes. If it is to be performed, the decoding result does not fluctuate even if the likelihood (specifically, the log likelihood ratio) is scaled. Therefore, as the likelihood determining unit, the received signal having a plurality of signal-to-noise ratios is added. On the other hand, what determines the likelihood based on one reference table may be adopted.
更に、本発明の受信装置において、伝送路の状態を監視する伝送路監視部と、前記伝送路の状態に対応して前記オーバーサンプリング部におけるサンプリング数を変更するサンプリングレート制御部が設けられていることが好ましい(請求項5)。
この場合、サンプリングレート制御部が、伝送路の状態に対応してオーバーサンプリング部におけるサンプリング数を変更するので、伝送路の状態変化に伴って受信信号の軌道がより複雑に変化しても、サンプリング数を変更することで受信信号を適切に復号することができる。
Furthermore, in the receiving apparatus of the present invention, a transmission line monitoring unit that monitors the state of the transmission line and a sampling rate control unit that changes the number of samples in the oversampling unit corresponding to the state of the transmission line are provided. (Claim 5).
In this case, since the sampling rate control unit changes the number of samplings in the oversampling unit corresponding to the state of the transmission path, even if the trajectory of the received signal changes more complicatedly due to the change in the state of the transmission path, the sampling rate The received signal can be appropriately decoded by changing the number.
本発明によれば、通信路を仮定しなくても、かつ、複数ビットを出力するADコンバータを用いなくても、受信信号を軟判定復号することができる。 According to the present invention, it is possible to perform soft decision decoding of a received signal without assuming a communication path and without using an AD converter that outputs a plurality of bits.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
〔通信システムの構成〕
図1は、本発明の実施に適した通信システムの構成例を示すトポロジー図である。
図1に示すように、この通信システムは、PON(Passive Optical Network)システムと呼ばれるものであって、1つの局側装置1と、この局側装置1と双方向通信する複数個の宅側装置2a,2b,・・・,2i,2jとが光ファイバ5で接続されている。かかるPONシステムでは、光スプリッタ3,4を用いて光ファイバ5を分岐させることで、1本の光ファイバ5を複数の宅側装置で共有できるようにしている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of communication system]
FIG. 1 is a topology diagram showing a configuration example of a communication system suitable for implementing the present invention.
As shown in FIG. 1, this communication system is called a PON (Passive Optical Network) system, and includes one station-
図1のPONシステムは、局側装置1と宅側装置2a,2b,・・・,2i,2jまでの光ファイバ5の距離および光ファイバ5の分岐数が、各宅側装置2によって相違している。具体的には、局側装置1に接続された光ファイバ5aは、1×4スプリッタ3によって4分岐されている。
この1×4スプリッタ3で4分岐する光ファイバ5bは、1×4スプリッタ4aによって更に分岐されて宅側装置2a,2bに接続され、1×8スプリッタ4dによって更に分岐されて宅側装置2i,2jに接続されている。
In the PON system of FIG. 1, the distance of the
The
従って、図1のPONシステムでは、局側装置1から宅側装置2a,2bまでの光ファイバ5の分岐数は、4×4=16分岐であり、局側装置1から宅伽装置2i,2jまでの光ファイバ5の分岐数は、4×8=32分岐である。
また、局側装置から1×4スプリッタ3までの距離は1kmであり、1×4スプリッタ3から1×4スプリッタ4aまでの距離が5kmである。1×4スプリッタ4aから宅側装置2aまでの距離が6kmであり、1×4スプリッタ4aから宅側装置2bまでの距離が7kmである。
Therefore, in the PON system of FIG. 1, the number of branches of the
The distance from the station side device to the 1 × 4
更に、1×4スプリッタ3から1×4スプリッタ4dまでの距離が9kmである。1×4スプリッタ4dから宅側装置2iまでの距離が8kmであり、1×4スプリッタ4dから宅側装置2jまでの距離が7kmである。
このような局側装置1から宅側装置2a,2b,・・・,2i,2jまでの光ファイバ5の距離および光ファイバ5の分岐数の相違によって、どの宅側装置2から送信された光信号かによって局側装置1で受信する光信号のパワーが相違する。
Further, the distance from the 1 × 4
The light transmitted from any home-
例えば、宅側装置2aで送信された光信号を局側装置1で受信するときには、送信された光信号は、16分岐によってパワーが1/16倍となり、かつ12km(=1km+5km+6km)分の伝送距離によってパワーがさらに低下する。
また、宅側装置2iから送信された光信号を局側装置1で受信するときには、送信された光信号は、32分岐によってパワーが1/32倍となり、かつ18km(=1km+9km+8km)分の伝送距離によってパワーがさらに低下する。
For example, when the optical signal transmitted by the
When the
このように局側装置1で受信する光信号のパワーが相違するので、局側装置1が非特許文献2のようにADコンバータで受信信号を軟判定する場合、宅側装置2ごとにADコンバータの閾値を用意する必要があり、処理が複雑化することがある。
かかるPONシステムにおいては、局側装置1と宅側装置2a,2b,・・・,2i,2jの間で双方向通信が可能であるが、本発明は、光信号のパワーが宅側装置2a,2b,・・・,2i,2jによって相違する局側装置1への上り送信の場合に特に効果があることから、以下においては、宅側装置2a,2b,・・・,2i,2jを送信側(送信装置)とし、局側装置1を受信側(受信装置)として、本発明の実施形態を説明する。
Thus, since the power of the optical signal received by the
In such a PON system, bidirectional communication is possible between the
〔宅側装置(送信装置)の構成〕
図2は、図1の通信システムの送信側である宅側装置(送信装置)2aの構成図である。他の宅側装置2b,・・・,2i,2jもこれと同様である。
図2に示すように、この宅側装置2aは、誤り訂正符号化部11と電気光変換部12とを備えている。このうち、誤り訂正符号化部11は、送信データをKビットごとに分割する。
[Configuration of home device (transmission device)]
FIG. 2 is a configuration diagram of a home side apparatus (transmission apparatus) 2a which is a transmission side of the communication system of FIG. The other home side devices 2b,..., 2i, 2j are similar to this.
As shown in FIG. 2, the
この誤り訂正符号化部11は、自身が分割したKビットの情報ビットに対して、Kビットの情報ビットから計算されたMビットの冗長ビットと、Sビットの同期用ビットとを付加し、L(=K+M+S)ビットのLDPC符号(低密度パリティ検査符号)データを生成する。なお、情報ビットのビット数Kと、冗長ビットのビット数Mとの和をNとする。
一方、電気光変換部12は、誤り訂正符号化部11から出力されるLDPC符号データ(0又は1の時系列列データ)を、光信号に変換して通信路である光ファイバ5に出力する。
This error correction encoding unit 11 adds M redundant bits calculated from K information bits and S synchronization bits to K information bits divided by itself, and adds L LDPC code (low density parity check code) data of (= K + M + S) bits is generated. Note that the sum of the number of information bits K and the number of redundant bits M is N.
On the other hand, the electro-
〔局側装置(受信装置)の構成〕
図3は、図1の通信システムの受信側である局側装置(受信装置)1の構成図である。
図3に示すように、本実施形態の局側装置1は、光電気変換器21と、TIA(Trans-Impedance Amplifier)22と、LA(Limiting Amplifier)23と、対数尤度比算出部24と、誤り訂正復号部25とを備えている。
[Configuration of station side device (receiving device)]
FIG. 3 is a configuration diagram of a station-side device (receiving device) 1 that is the receiving side of the communication system of FIG.
As illustrated in FIG. 3, the station-
このうち、光電気変換器21は、光ファイバ5から受信した受信信号の光レベルに応じた電流を出力するものであり、TIA22は、光電気変換器21から出力される電流をアナログ電圧に変換するものである。また、LA23は、TIA22から出力されるアナログ電圧を増幅するものである。
また、対数尤度比算出部24は、LA23から出力される電圧から対数尤度比λを算出するものであり、誤り訂正復号化部25は、算出された対数尤度比λを用いて、符号長Nの単位でサムプロダクト(sum-product)復号法やこれを簡略化した復号方式(例えば、ミニサム(min-sum)復号法)によって誤り訂正復号を行う。
Among these, the
Further, the log likelihood
〔誤り訂正復号部の構成〕
図4は、誤り訂正復号部25の構成図である。
図4に示すように、誤り訂正復号部25は、パリティ検査行列の行処理を行う行処理部27と、パリティ検査行列の列処理を行う列処理部28と、対数尤度比算出部24からの対数尤度比λnと行処理部27の出力ビット(外部値対数比)αmnとに従って復号語を生成するループ判定部26とを含む。
[Configuration of error correction decoding unit]
FIG. 4 is a configuration diagram of the error
As shown in FIG. 4, the error
〔サムプロダクト復号法〕
復号方式がサムプロダクト復号法である場合には、行処理部27及び列処理部28は、それぞれ、次の式(1)及び(2)に従って演算処理を行い、パリティ検査行列の行の各要素についての処理(行処理)及び列の各要素についての処理(列処理)を実行する。
具体的には、行処理部27は、列処理部28から与えられる事前値対数比βmnと対数尤度比λnとに従って外部値対数比αmnを更新する。列処理部28は、行処理部27から与えられる外部値対数比αmnに従って、事前値対数比βmnを算出する。
When the decoding method is the sum product decoding method, the
Specifically, the
ここで、上記式(1)及び(2)において、n′∈A(m)\nとm′∈B(n)\mは、自身を除く要素を意味する。外部値対数比αmnについては、n′≠nであり、事前値対数比βmnについては、m′≠mである。
また、α及びβの行列内の位置を示す添え字“mn”は、通常は下付文字で示されるが、本明細書においては、読みやすさのために、「横並びの文字」で示す。
In the above formulas (1) and (2), n′∈A (m) \ n and m′∈B (n) \ m mean elements other than themselves. For the external value log ratio αmn, n ′ ≠ n, and for the prior value log ratio βmn, m ′ ≠ m.
In addition, the subscript “mn” indicating the position in the matrix of α and β is normally indicated by a subscript, but in the present specification, it is indicated by “horizontal characters” for readability.
式(1)中の関数f(β)は、ギャラガ(Gallager)のf関数であり、上記式(1)の下の式で定義される。また、式(1)中の関数sign(x)は、次の式(3)で定義される。
また、集合A(m)及びB(n)は、2元M・N行列のH=[Hmn]を復号対象のLDPC符号の検査行列とした場合における、集合[1,N]={1,2,…,N}の部分集合である。
A(m)={n:Hmn=1} ……(4)
B(n)={m:Hmn=1} ……(5)
すなわち、部分集合A(m)は、検査行列Hの第m行目において1が立っている列インデックスの集合を意味し、部分集合B(n)は、検査行列Hの第n列目において1が立っている行インデックスの集合を示す。
The sets A (m) and B (n) are set [1, N] = {1, when H = [Hmn] of the binary M · N matrix is a parity check matrix of the LDPC code to be decoded. 2,..., N}.
A (m) = {n: Hmn = 1} (4)
B (n) = {m: Hmn = 1} (5)
That is, the subset A (m) means a set of column indexes where 1 stands in the m-th row of the parity check matrix H, and the subset B (n) is 1 in the n-th column of the parity check matrix H. Indicates the set of row indexes where
〔ミニサム復号法〕
一方、復号方式がミニサム復号法である場合には、行処理部27及び列処理部28は、次の式(6)及び(7)に従って演算処理を行う。
On the other hand, when the decoding method is the minisum decoding method, the
式(1)と式(6)を比較すれば明らかな通り、ミニサム復号法は、外部値対数比αmnの演算において、ギャラガのf関数に関する項を近似値に置き換えたものであり、これによって演算負荷が軽減される。従って、ミニサム復号法は、サムプロダクト復号法の簡易な実装形式の1つである。
なお、式(6)において、関数minは最小値を求める演算子である。また、サムプロダクト復号法の式(2)とミニサム復号法の式(7)とは同じものである。
As is clear from the comparison of Equations (1) and (6), the minisum decoding method replaces the term related to the Galaga f function with an approximate value in the computation of the external value logarithmic ratio αmn. The load is reduced. Therefore, the minisum decoding method is one simple implementation format of the sum product decoding method.
In equation (6), the function min is an operator for obtaining the minimum value. Also, the equation (2) of the sum product decoding method and the equation (7) of the minisum decoding method are the same.
〔ループ判定部によるパリティ検査〕
ループ判定部26は、行処理部27及び列処理部28における演算処理結果に基づいて一次推定語を生成し、これらの一次推定語が符号語を構成しているかを検査する。
このパリティ検査時において、シンドロームが“0”とならない場合には、再び処理を繰返し実行する。この処理の繰返し回数が所定値に到達すると、そのときの一次推定語を復号語として出力する。
[Parity check by loop judgment unit]
The
If the syndrome does not become “0” at the time of this parity check, the processing is repeatedly executed again. When the number of repetitions of this process reaches a predetermined value, the primary estimated word at that time is output as a decoded word.
図5は、上記ループ判定部26の処理動作を示すフローチャートである。以下、この図5を参照して、ループ判定部26の処理換作について説明する。
まず、初期動作として、ループ回数及び事前値対数比βmnの初期設定が行われる。このループ回数は、列処理部28で生成された事前値対数比βmnを用いて再び行処理部27で外部値対数比αmnを生成するループにおける演算回数を示す。このループ回数においては、最大値が予め定められる。事前値対数比βmnは、“0”に初期設定されている(ステップSP1)。
FIG. 5 is a flowchart showing the processing operation of the
First, as an initial operation, initial setting of the number of loops and the prior value log ratio βmn is performed. This number of loops indicates the number of operations in a loop in which the row
次に、受信シンボル系列に従って、近似対数尤度比λn及び外部値対数比αmnが、それぞれ、対数尤度比算出部24及び行処理部27により生成され、ループ判定部26へ供給される(ステップSP2)。
ループ判定部26は、これらの供給された近似対数尤度比λn及び外部値対数比αmnに従って、演算Qn=λn+Σαmnを行って推定受信語Qnを算出する(ステップSP3)。ここで、総和Σは、部分集合B(n)の要素mについて実行される。
Next, according to the received symbol sequence, an approximate log likelihood ratio λn and an external value log ratio αmn are generated by the log likelihood
The
このステップSP3において算出された値Qnの正負の符号を判定し(ステップSP4)、一次推定符号Cnを生成する(ステップSP5)。
この符号の正/負判定においては、例えば、推定受信語Qnが2の補数表示されているときには、最上位ビット(符号ビット)のビット値を見ることにより、正及び負の判定を行なうことができる。
The sign of the value Qn calculated in step SP3 is determined (step SP4), and a primary estimation code Cn is generated (step SP5).
In this sign positive / negative determination, for example, when the estimated received word Qn is displayed in two's complement, positive / negative determination can be performed by looking at the bit value of the most significant bit (sign bit). it can.
推定符号Cnが全て生成され、符号語(C1,……,CN)が生成されると、次いでパリティ検査が実行される(ステップSP6)。
このパリティ検査においては、先の検査行列Hの転置行列を用いて、(C1,……,CN)・Ht=0が計算される。この計算によって生成されるシンドロームが0であれば、Kビットの一次推定語(C1,……,CK)を推定語として出力する(ステップSP9)。
When all estimated codes Cn are generated and codewords (C1,..., CN) are generated, a parity check is then performed (step SP6).
In this parity check, (C1,..., CN) · H t = 0 is calculated using the transposed matrix of the previous check matrix H. If the syndrome generated by this calculation is 0, K-bit primary estimated words (C1,..., CK) are output as estimated words (step SP9).
一方、この生成されたシンドロームが0と異なる場合には、ループ回数が最大値であるかの判定が行なわれる(ステップSP7)。
すなわち、この一次推定語の生成回数をカウントし、その生成回数が所定の最大回数に到達すると、その符号についての算出をそれ以上は止め、現在生成されている一次推定語を復号語として出力する(ステップSP9)。これにより、収束性の悪いノイジーな符号に対して、不必要に演算処理時間が費やされるのを防止する。
On the other hand, if the generated syndrome is different from 0, it is determined whether the loop count is the maximum value (step SP7).
That is, the number of generations of the primary estimation word is counted, and when the generation number reaches a predetermined maximum number, the calculation for the code is stopped and the currently generated primary estimation word is output as a decoded word. (Step SP9). This prevents unnecessary processing time from being spent on noisy codes with poor convergence.
ステップSP7において、ループ回数が最大値に到達していないと判定されると、このル一プ回数を1つインクリメントして(ステップSP8)、更に行処理部27及び列処理部28における処理を開始させ、再びステップSP2からの処理を実行する。
誤り訂正復号化部25によるこれら一連の処理が、LDPCのサムプロダクト復号法(簡略形式であるミニサム復号法を含む。)の動作である。
If it is determined in step SP7 that the loop count has not reached the maximum value, the loop count is incremented by 1 (step SP8), and processing in the
The series of processes by the error
〔対数尤度算出部の構成〕
図6は、第1実施形態に係る対数尤度比算出部24の構成図である。
図6に示すように、本実施形態の対数尤度比算出部24は、オーバーサンプリング部42と、位相特定部44と、参照テーブル45と、ビット分割部46と、同期制御部47と、尤度決定部48と、通信路監視部49と、スケーリング部50とを含む。
[Configuration of Log Likelihood Calculation Unit]
FIG. 6 is a configuration diagram of the log likelihood
As shown in FIG. 6, the log likelihood
このうち、オーバーサンプリング部42は、宅側装置2から送信される送信信号の送信周波数(1/T)のP倍(Pは2以上の自然数)の周波数で、LA23から出力される信号(電圧)をサンプリングする、例えば複数の比較器で構成されたサンプリング回路よりなる。ここで、Tは、送信信号の送信周期を表わす。
なお、送信信号の信号周波数のP倍でオーバーサンプリングする場合には、受信時点を含めたサンプリング点は(P+1)個存在し、これを周期で見ると、送信信号の送信周期TをPで除したサンプリング周期で値がサンプリングされることになる。
Among these, the
When oversampling is performed at P times the signal frequency of the transmission signal, there are (P + 1) sampling points including the reception time point, and when viewed in terms of period, the transmission period T of the transmission signal is divided by P. The value is sampled at the sampling cycle.
このため、以下において、送信周波数(1/T)をP倍(Pは2以上の自然数)でオーバーサンプリングすることを、送信周期TのP倍のオーバーサンプリングと呼ぶこととする。
なお、オーバーサンプリング部42でのサンプリング間隔は、通常、一定間隔で設定されるが、各サンプリング間の間隔が異なる不均一な間隔としてもよい。
オーバーサンプリング部42は、上記所定のサンプリング周波数でサンプリングした値が所定の閾値(例えば、「0」)以上のときに「1」を出力し、サンプリングした値が所定の閾値未満のときに「0」を出力する。従って、オーバーサンプリング部42は、宅側装置から送信された送信データの1ビットに対して、(P+1)ビットのデータを出力する。
Therefore, in the following, oversampling the transmission frequency (1 / T) by P times (P is a natural number of 2 or more) will be referred to as P times oversampling of the transmission period T.
Note that the sampling interval in the
The
位相特定部44は、オーバーサンプリング部42から順次出力される2値データ列の値(0又は1のバイナリデータ)が変化する点を検出する回路よりなる。この検出結果に従って2値データ列の位相変化点が特定され、この位相変化点はビット分割部46に通知される。
ビット分割部46は、位相特定部44から通知される位相変化点に従って、オーバーサンプリング部42から出力される連続した2値データ列の中のP個のビットを1単位として、グループ分けを行う。
The
In accordance with the phase change point notified from the
従って、このグループ分けされたデータは、オーバーサンプリング部42から順次出力される連続した2値データ列を、受信信号の周期Tに対応して分割してなるサンプリングデータとなる。
尤度決定部48は、ビット分割部46から出力されるグループ分けされたPビットのサンプリングデータynに基づき、このサンプリングデータynと、送信信号xnに対する受信信号の確からしさを示す対数尤度比λnとの関係を規定した参照テーブル45を用いて、当該各サンプリングデータynについての対数尤度比λnを決定する。
Therefore, the grouped data becomes sampling data obtained by dividing a continuous binary data sequence sequentially output from the
The
ここで、図10(a)は、送信周期Tの4倍でオーバーサンプリングした場合(P=5の場合)の受信信号のアイパターンを示している。この場合、グループ分けされた各サンプリングデータynの値は、時系列順にyn=(a,b,c,d,e)となり、a〜eはそれぞれ「0」か「1」の値を取る。
そこで、本実施形態では、参照テーブル45を作成するに当たって、送信信号xn(=0又は1)に対して各サンプリングデータynが出現する確率P0,P1を、特定の通信路について予め実験等によって観測する。なお、P0は、xn=0である場合にynとなる確率であり、P1はxn=1である場合にynとなる確率である。
Here, FIG. 10A shows the eye pattern of the received signal when oversampling is performed at four times the transmission cycle T (when P = 5). In this case, the values of the grouped sampling data yn are yn = (a, b, c, d, e) in time series order, and a to e each take a value of “0” or “1”.
Therefore, in the present embodiment, when the reference table 45 is created, the probabilities P0 and P1 at which the respective sampling data yn appear with respect to the transmission signal xn (= 0 or 1) are observed in advance for a specific communication path through experiments or the like. To do. Note that P0 is the probability of becoming yn when xn = 0, and P1 is the probability of becoming yn when xn = 1.
そして、図10(b)に示すように、観測した確率P0,P1に基づき、λn(yn)=ln(P0/P1)として、サンプリングデータynごとの対数尤度比λnを算出し、このynとλnとの対応関係を予め参照テーブル45にしてメモリに記憶させる。
このため、例えば図11(a)に示すように、P=5の場合には、サンプリングデータynは2の5乗で合計32通りになり、通常、この32個のynに対してそれぞれ対数尤度比λn(yn)を割り当てるための参照テーブル45が必要になる。
Then, as shown in FIG. 10B, based on the observed probabilities P0 and P1, the log likelihood ratio λn for each sampling data yn is calculated as λn (yn) = ln (P0 / P1), and this yn And λn are stored in the memory as a reference table 45 in advance.
Therefore, for example, as shown in FIG. 11 (a), when P = 5, the sampling data yn has a total power of 2 in the fifth power of 2, and there are usually 32 logarithms for each of the 32 yn. A reference table 45 for assigning the degree ratio λn (yn) is required.
しかし、本実施形態では、対数尤度比λnの値に対称性が表れるようにオーバーサンプリング部42におけるサンプリングタイミングを設定することで、図11(b)に示すように参照テーブル45のテーブルサイズを半減させている。
すなわち、本実施形態の参照テーブル45には、2の4乗で合計16通りのサンプリングデータyn(=(00000)〜(01111))に対応する対数尤度比λnが記載されているが、残りのサンプリングデータyn(=(10000)〜(11111))に対応する対数尤度比λnは記載されていない。
However, in this embodiment, by setting the sampling timing in the
That is, in the reference table 45 of the present embodiment, log likelihood ratios λn corresponding to a total of 16 sampling data yn (= (00000) to (01111)) in the fourth power of 2 are described. The log likelihood ratio λn corresponding to the sampling data yn (= (10000) to (11111)) is not described.
従って、尤度決定部48は、参照テーブル45に記載されている記載データynについては、そのまま参照テーブル45を用いて対数尤度比λnを決定するとともに、当該参照テーブル45に記載されていないサンプリングデータyn(=(10000)〜(11111))については、その不記載のデータynに対応する記載データynを特定して、この記載データynに対応する対数尤度比λnを、参照テーブル45から引き出すようになっている。
Therefore, the
なお、対数尤度比λnが対称性を帯びる理由については後述する。
また、尤度決定部48は、参照テーブル45を用いて決定した対数尤度比λnを、更にRビットの値に量子化して出力する。
The reason why the log likelihood ratio λn has symmetry will be described later.
The
図6に戻り、同期制御部47は、ビット分割部46から出力される各グループ内の中央ビット(例えば、グループ内に5つの値があるときは3番目のデータ)のデータを用いて、Lビットの符号化データのうちのSビットの同期用ビットの位置を検出し、Lビットの符号化データの開始ビットの位置を誤り訂正復号部25に通知する。
誤り訂正復号部25は、同期制御回路47から通知されるLビットの符号化データの開始位置を受けて、尤度決定部48からスケーリング部50を経て送られて来る対数尤度比λnをL個ずつに分割し、同期用ビットに対応するS個の対数尤度比λnを除いた、N(=L−S)個の対数尤度比λnを用いて、誤り訂正復号を行う。
Returning to FIG. 6, the
The error
通信路監視部49は、誤り訂正復号部25が行った訂正結果に基づいてビット誤り率(BER)を常時算出しており、これによって通信路の状態を常時監視している。また、通信路監視部49は、ビット誤り率に基づいて通信路の信号対雑音比(SNR)を求め、この信号対雑音比をスケーリング部50に出力する。
スケーリング部50は、通信路監視部49から受けた信号対雑音比に基づいて、尤度決定部48からの対数尤度比λnに所定倍率を乗算するか否かを判定し、乗算すべき場合は対数尤度比λnに当該所定倍率を乗算して誤り訂正復号部25に出力する。
The communication
The scaling
なお、信号対雑音比と対数尤度比λnとの関係については後述する。
もっとも、誤り訂正復号部25が、LDPC符号よりなる符号化データに対して、サムプロダクト復号法を簡略化した例えば前記ミニサム復号法に基づいて誤り訂正復号を行う場合は、対数尤度比λnをスケーリングしても復号結果に影響しない。
従って、この場合には、スケーリング部50において対数尤度比λnに対するスケーリングは行われず、信号対雑音比の変動に拘わらず、対尤度決定部48で決定された対数尤度比λnがそのまま誤り訂正復号部25に入力される。
The relationship between the signal-to-noise ratio and the log likelihood ratio λn will be described later.
However, when the error
Therefore, in this case, the scaling
〔ビット分割の具体例1〕
図7は、オーバーサンプリングとビット分割の関係の一例を示す時系列図である。
図7に示すように、P=4の場合、オーバーサンプリング部42は、LA23から出力される信号(電圧)を送信信号の送信周波数の4倍の周波数でサンプリングし、サンプリング値が0以上のときに「1」を出力し、サンプリング値が0未満のときに「0」を出力する。
[Specific example 1 of bit division]
FIG. 7 is a time series diagram showing an example of the relationship between oversampling and bit division.
As shown in FIG. 7, when P = 4, the
位相特定部44は、オーバーサンプリング部42から順次出力されるビット列の値(0又は1のバイナリデータ)が変化する点を検出する。図7の例では、それぞれ、e2とa3の間、e3とa4の間、及び、e4とa5の間でビット列の値が変化する。
従って、この場合、位相特定部44は、eXとeY(Xは任意の数で、Y=X+1)の間を位相変化点として、ビット分割部46に通知する。
そして、ビット分割部46は、オーバーサンプリング部42から出力される連続したビット列をaXとeXの間で分割して、5個のビットを1単位としてグループ分けする。
The
Therefore, in this case, the
Then, the
〔ビット分割の具体例2〕
図8は、オーバーサンプリングとビット分割の関係の他の例を示す時系列図である。
図8の場合は、a3とb3の間、e3とa4の間、及び、e4とa5の間でビット列の値が変化する。この場合、位相特定部44は、最も確からしい点を位相変化点とする。
すなわち、位相特定部44は、aXとbX(Xは任意の数)の間を位相変化点とするか、eXとaY(Xは任意の数で、Y=X+1)の間を位相変化点とするかを、多数決によって決定する。その結果、eXとaYの間が位相変化点として決定されて、ビット分割部46に通知される。
[Specific example 2 of bit division]
FIG. 8 is a time-series diagram showing another example of the relationship between oversampling and bit division.
In the case of FIG. 8, the value of the bit string changes between a3 and b3, between e3 and a4, and between e4 and a5. In this case, the
That is, the
上記構成に係る第1実施形態の局側装置(受信装置)1によれば、受信信号をオーバーサンプリングして各サンプリング点のデータをバイナリ判定し、この判定で得られた2値データ列を受信信号に対応して分割したサンプリングデータynに基づいて、このデータynと対数尤度比λnとの関係を規定した参照テーブル45を利用して対数尤度比λnを決定し、かつ、このように決定された対数尤度比λnに基づいて受信信号に対して誤り訂正復号を行うので、通信路を仮定することなく、かつ、複数ビットを出力するADコンバータを用いなくても、受信信号を軟判定復号することができる。 According to the station side device (reception device) 1 of the first embodiment having the above configuration, the received signal is oversampled, the data at each sampling point is binary-determined, and the binary data string obtained by this determination is received. Based on the sampling data yn divided in accordance with the signal, the log likelihood ratio λn is determined using the reference table 45 that defines the relationship between the data yn and the log likelihood ratio λn, and Since error correction decoding is performed on the received signal based on the determined log likelihood ratio λn, the received signal is softened without assuming a communication path and without using an AD converter that outputs a plurality of bits. Decision decoding can be performed.
また、第1実施形態の局側装置(受信装置)1によれば、尤度決定部48が、サンプリングデータynと対数尤度比λnとの関係を予め規定した参照テーブル45を用いて対数尤度比λnを決定するので、短時間でかつ正確に当該対数尤度比λnを決定でき、復号速度を向上することができる。
更に、第1実施形態の局側装置(受信装置)1によれば、対数尤度比λnの結果に対称性が表れるようにオーバーサンプリング部42におけるサンプリングタイミングを設定することにより、参照テーブル45で必要なテーブルサイズを低減しているので、受信装置1のメモリを有効利用できるとともに、当該参照テーブル45を作成するための観測時間を短縮することができる。
Further, according to the station side device (receiving device) 1 of the first embodiment, the
Furthermore, according to the station side device (receiving device) 1 of the first embodiment, the reference table 45 is set by setting the sampling timing in the
また、第1実施形態の局側装置(受信装置)1によれば、誤り訂正復号部25がサムプロダクト復号法に基づく復号を行う場合において、尤度決定部48で決定された対数尤度比λnをスケーリング部50でスケーリングするようになっているので、1つの参照テーブル45で複数の信号対雑音比の受信信号を復号することができ、受信装置1による復号性能をより向上することができる。
Further, according to the station side device (receiving device) 1 of the first embodiment, when the error
〔第2実施形態〕
図9は、第2実施形態に係る対数尤度比算出部24の構成図である。
図9に示すように、本実施形態の対数尤度比算出部24は、オーバーサンプリング部42と、位相特定部44と、参照テーブル45と、ビット分割部46と、同期制御部47と、尤度決定部48と、通信路監視部49と、スケーリング部50とを含む点では、第1実施形態(図6)と同じである。
本実施形態(図9)の対数尤度比算出部24が第1実施形態(図6)のそれと異なる点は、更に、出現頻度計測部51とサンプリングレート制御部52を有する点にある。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a configuration diagram of the log likelihood
As illustrated in FIG. 9, the log likelihood
The log likelihood
出現頻度計測部51は、ビット分割部46が出力するサンプリングデータyn(=(00000)〜(11111))の出現頻度を常時監視しており、これによって受信信号に生じる分布傾向を計測している。
この受信信号の分布傾向は、前記通信路監視部49に入力される。通信路監視部49は、自身が求めたビット誤り率や信号対雑音比と、出現頻度計測部51からの受信信号の分布傾向に基づき、受信信号の分布傾向の変化が伝送路の状態変化に基づくものか否かを判定し、伝送路の状態変化が原因であると判定した場合には、サンプリングレート制御部52にレート変更信号を出力する。
The appearance
The distribution tendency of the received signal is input to the communication
サンプリングレート制御部52は、通信路監視部49から上記レート変更信号を受けた場合、オーバーサンプリング部42におけるサンプリングレートを変更する。
例えば、サンプリングレート制御部52は、局側装置1での受信レベルが低くなって伝送路の状態が悪化した場合には、オーバーサンプリング部42でのサンプリング数を増大させ、逆に、局側装置1での受信レベルが高くなって伝送路の状態が良好化した場合には、オーバーサンプリング部42でのサンプリング数を減少させる。
When the sampling
For example, the sampling
このように、第2実施形態の局側装置(受信装置)1によれば、サンプリングレート制御部52が、伝送路の状態に対応してオーバーサンプリング部42におけるサンプリング数を変更するので、伝送路の状態変化に伴って受信信号の軌道がより複雑に変化しても、サンプリング数を変更することで受信信号を適切に復号できるようになる。
このため、受信信号をオーバーサンプリングして決定した対数尤度比λを用いて復号を行う受信装置1に対して、言わば等化器としての機能、すなわち、適応型尤度ブロックとしての機能を実現することができる。
Thus, according to the station side apparatus (reception apparatus) 1 of 2nd Embodiment, since the sampling
Therefore, a function as an equalizer, that is, a function as an adaptive likelihood block is realized for the receiving
〔対数尤度比の対称性〕
図12(a)は、加法性白色ガウス通信路を仮定した受信信号に、図10(a)に示すオーバーサンプリングを行った場合における、サンプリングデータyn(横軸)と対数尤度比λn(縦軸)との関係を数値計算で試行実験した結果を示すグラフである。
この図12(a)のグラフに示すように、相当量の観測回数のサンプリングデータynに基づいて対数尤度比λnを特定した場合には、対数尤度比λnのグラフは、その中央点Cに対して点対称となる。
[Symmetry of log-likelihood ratio]
FIG. 12A shows sampling data yn (horizontal axis) and log-likelihood ratio λn (vertical) when oversampling shown in FIG. 10A is performed on a received signal assuming an additive white Gaussian channel. It is a graph which shows the result of trial experiment by the numerical calculation about the relationship with an axis | shaft.
As shown in the graph of FIG. 12A, when the log likelihood ratio λn is specified based on the sampling data yn of a considerable number of observations, the graph of the log likelihood ratio λn has a center point C Symmetric with respect to.
かかる対数尤度比λnの対称性は、図10(a)に示すように、送信周期Tの範囲内で上に凸の曲線S1と、これに対応する曲線として下に凸の曲線S2との出現頻度が等しくなるような場合(縦軸の値が0となる水平軸線に対して線対称の場合)に起きるようになっている。更に、この対数尤度比λnの対称性は、ynのビットパターンで詳しく観察して見ると、実測結果によるばらつきがある場合には,完全な点対称にはならないことが判明した。すなわち、相当量の観測回数を用いてはじめて、対数尤度比λnのグラフが点対称となる。 As shown in FIG. 10A, the symmetry of the log-likelihood ratio λn is such that an upward convex curve S1 within the range of the transmission period T and a downward convex curve S2 as a corresponding curve. This occurs when the appearance frequencies are equal (when the value on the vertical axis is axisymmetric with respect to the horizontal axis). Further, the symmetry of the log likelihood ratio λn has been found from a detailed observation with the bit pattern of yn. That is, the graph of the log likelihood ratio λn is point-symmetric only after using a considerable number of observations.
従って、必ずしも統計的に相当数とは言えない観測回数でynをサンプリングし、これに基づいて参照テーブル45を作成しても、そのテーブル45から点対称となるようにλnの値を補正することにより、観測時間を短縮することができる。
また、観測時間が短縮されることにより、通信路が変動するような場合でも、その変動に対する追従性を向上することができる。更に、この対数尤度値λnの対称性を利用すれば、前記した通り、参照テーブル45のテーブルサイズを削減することが可能となる。
Therefore, even if yn is sampled by the number of observations which is not necessarily a statistically significant number, and the reference table 45 is created based on this sampling, the value of λn is corrected so as to be point-symmetric from the table 45. Thus, the observation time can be shortened.
Further, by shortening the observation time, it is possible to improve the followability to the fluctuation even when the communication path fluctuates. Further, if the symmetry of the log likelihood value λn is used, the table size of the reference table 45 can be reduced as described above.
〔信号対雑音比と対数尤度比との関係〕
図12(b)は、サンプリングデータyn(横軸)と対数尤度比λn(縦軸)との関係を数値計算で試行実験した結果の図12(a)のグラフを、更に、複数の信号対雑音比(SNR)について行った得た結果を示す、3次元グラフである。
この図12(b)に示すように、ある信号対雑音比(例えば、SNR=6dB)での尤度値は、他の信号対雑音比(例えば、SNR=3dB)の尤度値の倍数になっていることが試行実験によって判明した。
[Relationship between signal-to-noise ratio and log-likelihood ratio]
FIG. 12B shows a graph of FIG. 12A, which is a result of a trial experiment by numerical calculation of the relationship between the sampling data yn (horizontal axis) and the log likelihood ratio λn (vertical axis). 3 is a three-dimensional graph showing the results obtained for the noise to noise ratio (SNR).
As shown in FIG. 12B, the likelihood value at a certain signal-to-noise ratio (for example, SNR = 6 dB) is a multiple of the likelihood value of another signal-to-noise ratio (for example, SNR = 3 dB). It became clear by trial experiment.
従って、ある特定のSNRの尤度値のみを前記参照テーブル45に記録しておき、その尤度値をSNRに応じて数倍(スケーリング)することにより、複数のSNRに対して1つのテーブル値で対応することができる。
なお、このスケーリングの倍数は固定倍率を用いても良く、この場合には,対数尤度比λnの参照テーブル45にこの倍数値を記録しておくことにより、あらゆるSNRに対して共通に使用することができる.
Therefore, by recording only the likelihood value of a specific SNR in the reference table 45 and multiplying the likelihood value by several times (scaling) according to the SNR, one table value for a plurality of SNRs. Can respond.
Note that a fixed magnification may be used as the scaling multiple. In this case, by recording this multiple value in the reference table 45 of the log likelihood ratio λn, it is commonly used for all SNRs. be able to.
〔訂正効果〕
図13は、オーバーサンプリングによる硬判定で対数尤度比を求めて誤り訂正復号を行った場合の訂正効果を示すグラフである。
この場合の復号方式はサムプロダクト復号法である。また、従来法では、従前の多値出力のADコンバータを用いて算出した対数尤度比で復号し、オーバーサンプリング法では、送信周期Tの4倍で受信信号をオーバーサンプリング(図10(a))して算出した対数尤度比で復号した。
[Correction effect]
FIG. 13 is a graph showing a correction effect when error correction decoding is performed by obtaining a log likelihood ratio by hard decision by oversampling.
The decoding method in this case is the sum product decoding method. Further, in the conventional method, decoding is performed with a log likelihood ratio calculated using a conventional multi-value output AD converter, and in the oversampling method, the received signal is oversampled at four times the transmission period T (FIG. 10A). ) To calculate the log likelihood ratio.
図13に示すように、本発明のオーバーサンプリング法に基づく対数尤度比を用いてサムプロダクト復号法による復号処理を行っても、従来法に比べて訂正効果が2dB程度劣化するだけであり、実用に耐えることが分かる。
従って、ADコンバータの実装が困難な高速データ伝送の場合であっても、その代替法として本発明のオーバーサンプリング法に基づいて対数尤度比を判定することで、LDPC符号の軟判定復号が可能となる。
As shown in FIG. 13, even if the decoding process by the sum product decoding method is performed using the log likelihood ratio based on the oversampling method of the present invention, the correction effect is only degraded by about 2 dB compared to the conventional method, It can be seen that it can withstand practical use.
Therefore, even in the case of high-speed data transmission where it is difficult to implement an AD converter, soft decision decoding of an LDPC code is possible by determining the log likelihood ratio based on the oversampling method of the present invention as an alternative method. It becomes.
〔ミニサム復号法の場合〕
ところで、誤り訂正復号部25による復号処理がミニサム復号法の場合には、図14に示すように、尤度に関するスケーリング処理が復号結果に影響を与えないことが知られている。このため、本来のサムプロダクト復号法であれば、SNRに応じた雑音情報による正規化が必要となるが、ミニサム復号法においてはかかる正規化が不要である。
換言すると、ミニサム復号法の場合には、特定のSNRに対する尤度値を参照テーブル45として使用することで、すべてのSNRに対して使用することができることを意味している。このため上述した固定倍率の参照テーブル45と非常に相性がよいことになる。
[Minisum decoding method]
Incidentally, when the decoding process by the error
In other words, in the case of the minisum decoding method, the likelihood value for a specific SNR is used as the reference table 45, which means that it can be used for all SNRs. For this reason, it is very compatible with the fixed magnification reference table 45 described above.
図15は、SNRの相違が訂正効果に及ぼす影響を実証する実験結果のグラフである。
図15においては、4倍オーバーサンプリング(図10(a))と硬判定の組み合わせによって求めたSNR=3dBの時の対数尤度比を基に尤度のテーブルを作成し、その値をそれぞれ0.5倍、1.0倍、2.0倍した場合について、訂正能力の振る舞いを図示してある。なお、SNRに応じて変化はさせていない。
この図15からも明らかなように、ミニサム復号法の場合はスケーリングの影響を一切受けておらず、逆にサムプロダクト復号法の場合は、2倍程度のスケーリング値を使用した場合に、ADコンバータを用いた場合の特性に漸近することが分かる。
FIG. 15 is a graph of experimental results demonstrating the effect of SNR differences on the correction effect.
In FIG. 15, a likelihood table is created based on the log-likelihood ratio when SNR = 3 dB obtained by the combination of 4 times oversampling (FIG. 10A) and hard decision, and the value is set to 0 for each. The behavior of the correction capability is illustrated for the cases of .5 times, 1.0 times, and 2.0 times. In addition, it is not made to change according to SNR.
As is apparent from FIG. 15, the minisum decoding method is not affected at all by scaling, and conversely in the case of the sum product decoding method, when a scaling value of about twice is used, the AD converter is used. It can be seen that the characteristics are asymptotic when using.
〔サンプリングレートの変更について〕
図16(a)は、ナイキストのサンプリング点から故意にサンプリングタイミングをずらした場合の、受信信号のアイパターンを示している。また、図17は、その場合の訂正能力を検証した結果を示すグラフである。
この図17から分かるように、受信信号をオーバーサンプリングする場合のサンプリング点として、ナイキストのサンプリング点を含まなくても、LDPCによる軟判定復号が可能になることがある。
[About changing the sampling rate]
FIG. 16A shows an eye pattern of the received signal when the sampling timing is intentionally shifted from the Nyquist sampling point. FIG. 17 is a graph showing the result of verifying the correction capability in that case.
As can be seen from FIG. 17, soft decision decoding by LDPC may be possible without including Nyquist sampling points as sampling points when the received signal is oversampled.
これは、例えば、図16(b)に示すように、実線矢印に沿ったアイパターンの場合には送信信号xnが「0」であり、破線矢印に沿ったアイパターンの場合には送信信号xnが「1」と推定できることに起因している。
すなわち、アイパターンの軌道に沿って複数のサンプリング点を定めておけば、送信信号xnの値を概ね確定的に推定でき、オーバーサンプリングによる尤度を求めることができる。このようなサンプリングタイミングで尤度テーブルを作成し、誤り訂正を行った結果が図17のグラフである。
For example, as shown in FIG. 16B, the transmission signal xn is “0” in the case of the eye pattern along the solid line arrow, and the transmission signal xn in the case of the eye pattern along the broken line arrow. Can be estimated as “1”.
That is, if a plurality of sampling points are determined along the trajectory of the eye pattern, the value of the transmission signal xn can be estimated approximately deterministically, and the likelihood by oversampling can be obtained. The graph of FIG. 17 shows the result of creating a likelihood table at such sampling timing and performing error correction.
図16(a)に示す受信状況は、受信信号が前後データから干渉を受けており、本来的には等化器が必要な状況である。このようなずれたタイミングでも受信可能となる理由は、受信信号が取り得る軌道とその出現頻度を基に尤度を計算している点にある。
このため、伝送路がより複雑になれば、受信信号が取りうる軌道もより複雑になることが予想されるが、その変動状況に応じてオーバーサンプリング数を伝送路と共に変化させることにより、伝送路の状態変動に復号能力を追従させることが可能となる。
The reception situation shown in FIG. 16 (a) is a situation where the reception signal has received interference from previous and subsequent data, and an equalizer is essentially required. The reason that reception is possible even at such a shifted timing is that the likelihood is calculated based on the trajectory that the received signal can take and its appearance frequency.
For this reason, if the transmission path becomes more complex, the trajectory that the received signal can take is expected to become more complicated. However, by changing the oversampling number together with the transmission path according to the fluctuation state, the transmission path The decoding capability can be made to follow the state fluctuation of
つまり、サンプリングレートの適応制御を受信装置1に組み込むことにより、伝送路に対してより柔軟に対応できる適応型尤度ブロックの機能を実現することができる。
前記した第2実施形態の対数尤度比算出部24(図9)において、伝送路の状態に対応してオーバーサンプリング部42におけるサンプリング数を変更するサンプリングレート制御部52を設けているのは、かかる観点に基づくものである。
That is, by incorporating adaptive control of the sampling rate into the receiving
In the log likelihood ratio calculation unit 24 (FIG. 9) of the second embodiment described above, the sampling
上記実施形態は本発明の例示であって、本発明を制限するものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって特定され、この範囲と構成が均等であるすべての変更が含まれるものである。すなわち、本発明は、例えば以下に示す変形例を含むものである。 The above embodiment is an exemplification of the present invention and does not limit the present invention. The technical scope of the present invention is specified by the scope of claims for patent, and includes all modifications that are equivalent in scope and configuration. That is, the present invention includes the following modifications, for example.
〔本発明の変形例〕
(1) オーバーサンプリング部での同期
前記実施形態では、オーバーサンプリング部42の各サンプリングは同期がとれていることを前提として説明したが、同期用ビットを用いて同期を確立してから、サンプリングすることにしてもよい。
(2) 尤度について
前記実施形態では、対数尤度比λnによって受信信号の尤度を表わしているが、本発明にいう尤度は、かかる対数表現のものに限定されるものではない。
[Modification of the present invention]
(1) Synchronization in the oversampling unit In the above embodiment, each sampling of the
(2) Likelihood In the above embodiment, the likelihood of the received signal is represented by the log likelihood ratio λn. However, the likelihood referred to in the present invention is not limited to the logarithmic expression.
(3) 誤り訂正復号の方式
前記実施形態では、送信側において送信データをLDPC符号化し、受信側において受信データをサムプロダクト復号法又はミニサム復号法で復号しているが、これに限定されるものではない。例えば、サムプロダクト復号法を簡略化した他の復号方式としては、Normalized-BP、Offset-BP、δ-Min、FUMP-APPなどの復号方式をも採用することができる。
また、本発明は、LDPCに限らず、送信側においてターボ符号で符号化し、受信側において、そのターボ符号を復号するための誤り訂正復号を用いてもよい。
(3) Error correction decoding method In the above embodiment, transmission data is LDPC-encoded on the transmission side, and reception data is decoded on the reception side by the sum product decoding method or minisum decoding method. However, the present invention is not limited to this. is not. For example, decoding methods such as Normalized-BP, Offset-BP, Δ-Min, and FUMP-APP can be adopted as other decoding methods that simplify the sum product decoding method.
In addition, the present invention is not limited to LDPC, and encoding may be performed with a turbo code on the transmission side, and error correction decoding for decoding the turbo code may be used on the reception side.
(4) 通信システム
前記実施形態では、通信システムとしてPONシステムを例示したが、本発明は、携帯通信システムやWiMAXその他の無線通信システムにも採用することができる。
(4) Communication System In the above embodiment, the PON system is exemplified as the communication system. However, the present invention can be applied to a mobile communication system, WiMAX, and other wireless communication systems.
1:局側装置 2(2a〜2j):宅側装置 3:スプリッタ
4(4a〜4d):スプリッタ 5(5a,5b):光ファイバ
11:誤り訂正符号化部 12:電気光変換器
21:光電気変換器 22:TIA 23:LA 24:対数尤度比算出部
25:誤り訂正復号部 26:ループ判定部 27:行処理部 28:列処理部
42:オーバーサンプリング部 44:位相特定部 45:ビット分割部
47:同期制御部 48:尤度決定部 49:伝送路監視部
50:スケーリング部 51:出現頻度計測部 52:サンプリングレート制御部
1: Station side device 2 (2a to 2j): Home side device 3: Splitter 4 (4a to 4d): Splitter 5 (5a, 5b): Optical fiber 11: Error correction encoding unit 12: Electro-optical converter 21: Photoelectric converter 22: TIA 23: LA 24: log likelihood ratio calculation unit 25: error correction decoding unit 26: loop determination unit 27: row processing unit 28: column processing unit 42: oversampling unit 44: phase specifying unit 45 : Bit division unit 47: Synchronization control unit 48: Likelihood determination unit 49: Transmission path monitoring unit 50: Scaling unit 51: Appearance frequency measurement unit 52: Sampling rate control unit
Claims (5)
前記2値データ列を前記受信信号に対応して分割したサンプリングデータと、送信信号に対する前記受信信号の確からしさを示す尤度との関係を規定した参照テーブルと、
前記参照テーブルを用いて前記尤度を決定する尤度決定部と、
決定された尤度に基づいて前記受信信号に対して誤り訂正復号を行う復号部とを備えていることを特徴とする受信装置。 An oversampling unit for determining data of each sampling point obtained by oversampling the received signal by binary and sequentially outputting a binary data string;
A reference table defining a relationship between sampling data obtained by dividing the binary data sequence corresponding to the received signal and likelihood indicating the likelihood of the received signal with respect to a transmission signal;
A likelihood determining unit that determines the likelihood using the reference table;
And a decoding unit that performs error correction decoding on the received signal based on the determined likelihood.
前記尤度決定部は、複数の信号対雑音比の前記受信信号に対しても1つの前記参照テーブルに基づいて前記尤度を決定する請求項1又は2に記載の受信装置。 The decoding unit performs error correction decoding based on a decoding scheme obtained by simplifying the sum product decoding method for encoded data composed of LDPC codes,
The receiving apparatus according to claim 1, wherein the likelihood determining unit determines the likelihood based on one reference table for the received signals having a plurality of signal-to-noise ratios.
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