JP2002534892A - 通信システムにおける反復復号装置及び方法 - Google Patents
通信システムにおける反復復号装置及び方法Info
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Abstract
Description
方法に関するものである。
信端は信頼できるデータ伝送のために誤り訂正符号を使用することが可能である
。そして、受信端では伝送されたデータを復号化する。このとき、受信端は前記
伝送されたデータに対して反復復号(iterative decoding)方法が使用できる。こ
の反復復号方法は復号化器(component decoder)の出力を更に次の復号のための
入力として使用することにその特徴がある。したがって、この復号化器の出力は
ハイ、ローのようなハード判定(hard-decision)された信号でなく、ソフト(例
えば、0.7684,−0.6432,…)信号値を有するべきである。
各復号化器間のインタリーバは1フレームの復号化器出力の各ビットに対して置
換(permutation)動作を遂行する。そして、復号された信号が出力端にフィード
バックされるとき、反復復号化器に備えられるデインタリーバはインターリービ
ングされた信号の各ビットに対して更に元の位置に変わる。
器は復号する度に誤り訂正の性能が向上する。このターボ復号器は反復復号を利
用する代表的なチャンネル復号器と言える。 一方、従来の反復復号方式は誤りなしに復号が遂行されたかどうかを反復復号
の途中で検査せず、一定の回数だけ繰り返して復号動作を遂行する。そして、従
来の方式は固定した回数の反復復号動作を遂行した後、デインタリーバの出力を
ハード判定して誤りを検査する。
したがって異なるようになるが、最初の二度三度の復号時に得られる。そして、
ある程度の復号過程を経ると、反復復号により得られる誤り訂正の性能は著しく
落ちるようになる。また、反復復号の回数が一定になると、既に誤り訂正された
受信データに対する少しの性能改善のために不必要な電力消耗とプロセッシング
遅延(processing delay)などのシステムリソースを浪費するようになる可能性が
ある。特に、上記の一定回数の反復復号方法はフィードバックされる出力信号に
よる反復復号器の特性により、発振(oscillation)の要因となる。すなわち、全
く誤り訂正されたデータがかえって復号が反復されるほど誤りパターンが作られ
るようになる。
復号時に反復復号の回数を可変することである。伝送チャンネル上で発生できる
誤りをすべて訂正したとの事実が確率的に1に近いことが分かると、反復復号器
はもう入力信号に対する復号を遂行する必要がない。完璧に復号されたとの情報
が分かるような方法に対しては多様な例が挙げられる。そのうち、一例が復号器
の出力データに対するCRC(Cyclic Redundancy Code)を利用して誤りを検査す
る方法である。一般的にCRCが誤り情報を与える確率が0に近いので、CRC
の誤りにより間違えて復号されたデータが発生する確率はほぼない。このとき、
システムデザイナーが有意すべきことは、反復復号化方式で使用される誤り検査
による追加的プロセッシング遅延が発生しなければならないことである。
変する反復復号装置及び方法を提供することにある。 第2に、各復号化器が復号動作を遂行する同時に誤り有無を検査する反復復号
装置及び方法を提供することにある。 第3に、各復号化器が復号動作を遂行する同時に誤り有無を検査し、その検査
結果が正常であれば反復復号動作を直ちに止める反復復号装置及び方法を提供す
ることにある。
グ遅延を省略する反復復号装置及び方法を提供することにある。 第5に、各復号化器が連続モードで動作する場合、各復号化器が復号動作を遂
行する同時に誤り有無を検査し、その検査結果が正常であれば反復復号動作を直
ちに止める反復復号装置及び方法を提供することにある。
順序が元の順序と同一の時点で誤り有無を検査し、その検査結果が正常であれば
反復復号動作を直ちに止める反復復号装置及び方法を提供することにある。 第7に、各復号化器が連続モードで動作する場合、第1復号化器の1フレーム
に対する復号動作の完了と同時に、前記1フレームに対する誤り検査を遂行し、
その検査結果が正常であれば反復復号動作を直ちに止める反復復号装置及び方法
を提供することにある。
トと外因性情報信号EXT2を入力する第2ポートを有する第1加算機と、第1
パリティシンボルを入力し、前記第1パリティシンボルと前記第1加算機からの
出力信号を使用して前記情報シンボルを復号化する第1復号化器と、前記第1復
号化器の出力を入力する第3ポートと、前記外因性情報信号EXT2の反転信号
を入力する第4ポートとを有する第1減算器と、前記第1減算器の出力と接続さ
れ、前記第1復号化器からの復号化された情報シンボルをインターリービングす
るインタリーバと、前記インタリーバの出力と第2パリティシンボルを入力し、
前記第2パリティシンボルと前記インタリーバの出力を使用して前記インタリー
バからの前記情報シンボルを復号化する第2復号化器と、前記第2復号化器の出
力を入力し、デインターリービングするデインタリーバと、前記デインタリーバ
の出力を入力する第5ポートと、第1減算器の出力の反転された出力を入力する
第6ポートとを有し、出力は前記第2ポートと接続され、反転出力は前記第4ポ
ートと接続される第2減算器と、前記第1復号化器から復号された出力を2進情
報ビットと判断するハード判定機と、前記ハード判定機から出力される2進情報
ビットの誤りを検査し、誤りがないときに誤りなし信号を発生する誤り検出器と
、前記ハード判定機から出力する前記2進情報ビットを貯蔵し、前記誤りなし信
号に応答して前記貯蔵された2進情報ビットを出力する出力バッファとを備える
ことを特徴とする反復復号装置を提供する。
において、受信された入力フレーム信号を反復復号する過程と、前記予め設定し
た最大反復復号回数以前に前記反復復号過程のうち、復号されたフレームデータ
の誤り有無を判定する誤り判定過程と、前記誤り判定過程で誤りがないと、前記
復号されたフレームデータを出力する過程とからなることを特徴とする。
要素に対してはできるだけ同一の符号を使用する。本発明の説明において、関連
した公知機能あるいは構成に対する具体的説明は本発明の要旨を不明にする恐れ
がある場合、その詳細な説明は省略する。
ものである。 第1入力信号10、第2入力信号20、及び第3入力信号30は受信端(図示
せず)の復調部(図示せず)から出力及び量子化(quantization)などの処理が行
われた信号となることができる。そして、第1入力信号10は元のデータ値の順
序を有するシステマティックパート(systematic part)XKとなることもできる
。また、第2入力信号20はパリティパートY1Kとなることができる。そして
、第3入力信号30はパリティパートY2Kとなることもできる。すなわち、こ
のとき第2入力信号20及び第3入力信号30は送信端で誤り訂正のために元の
データ値に付加される冗長(redundant)値となる。そして、第2入力信号20及
び第3入力信号30は送信端でターボ符号化器、インタリーバなどを経る信号と
なることもできる。
て、第1復号化器120及び第2復号化器150はRESOVA(Register Exch
ange Soft Output Viterbi Algorithm)方式の復号化器が使用されることができ
る。そして、第1復号化器120及び第2復号化器150はフレームなどの複数
個のビットからなるビット群の各ソフト信号値を入力し、復号化される各ソフト
信号値を順次に出力するようになる。連続モードで動作するとき、第1復号化器
120及び第2復号化器150は初期のウィンドーサイズまたは復号深さDだけ
の遅延を除けば、一つのソフト信号値が入力されると、一つの復号化されたソフ
ト信号値を遅延なしに次の端に出力するようになる。このとき、第1復号化器1
20から出力される各復号化されたソフト信号値はハード判定を遂行するレベル
判別器185によりハイまたはローの値に変換されて遅延なしに誤り検査機19
0に入力される。誤り検査機190はCRC検査機としても可能である。
フト信号値に対する復号動作を完了すると同時に、誤り検査機190も前記1フ
レームのソフト信号値に対する誤り検査を完了するようになる。すなわち、第1
復号化器120から出力される復号化された各ソフト信号値は誤り検査のために
レベル判別器185、すなわちハード判定機によりハイまたはローの値に変換さ
れ、誤り検査機190に1ビットずつ入力される。また、このハード判定機の出
力が出力バッファ195に貯蔵される。ハードウェア的にみるとき、クロック毎
に第1復号化器120から一つの復号化されたソフト信号値が出力され、遅延な
しに誤り検査機190の各レジスタなどに入力されて、第1復号化器120の1
フレームに対する復号動作が完了されると同時に誤り検査機190の1フレーム
に対する誤り検査が完了される。
は反復復号動作を中止し、出力バッファ195に貯蔵された前記1フレームの復
号化された信号を外部に出力する。しかし、この検査結果が正常でないと、誤り
検査機190は次の第2復号化器150の復号時に再び誤り検査を遂行するよう
になる。この反復復号は既に設定された回数だけ遂行可能である。
フィードバックされる外因性(extrinsic)情報信号EXT2に加える動作を遂行
する。このとき、初期復号時には信号EXT2が存在しない。このEXT2は第
2復号化器150の復号化動作により発生する信号成分である。そして、第1復
号化器120は第1加算機110の出力(XK+EXT2)とY1Kを入力して
復号化動作を遂行する。このとき、第1復号化器120から出力される信号はX
K、EXT1、及びEXT2の信号成分が含まれる。そして、第1減算器130
は第1復号化器120の出力からEXT2成分を減算する動作を遂行する。すな
わち、ノードNAでの信号はXK、EXT1成分を有する信号となる。また、第
1復号化器120から出力される元のデータ値の順序を有する信号(XK、EX
T1、及びEXT2成分を含む)はハード判定を遂行するレベル判別器185に
よりハイまたはローの値に変換されて遅延なく誤り検査機190に入力される。
リービングして第1減算器130の出力のビット順序を変える動作を遂行する。
このとき、インタリーバ140の出力はXK及びEXT1信号成分を含む信号と
なる。第2復号化器150はインタリーバ140の出力とY2Kを入力して復号
化動作を遂行する。このとき、第2復号化器150から出力される信号はXK、
EXT1、及びEXT2信号成分を含む値となる。そして、デインタリーバ16
0は第2復号化器150の出力をデインターリービングして元のデータ順序に信
号を再配置する。この再配置されたデインタリーバ160の復号化されたXK、
EXT1、EXT2成分を含むソフト信号は第2減算器170でノードNAの信
号(XK、EXT1)により減算される。その他の信号は外因性情報信号EXT
1として第1加算機110にフィードバックされる。
ターリービングして元のデータ順序に信号を再配置するため、誤り検査機190
はレベル判別器180を経て入力される前記デインタリーバ160の出力に対し
ても誤り検査が遂行可能である。 上記した反復復号化器の反復復号動作が進行されるにしたがって第1復号化器
120の出力または第2復号化器150の出力ソフト信号値は一般に改善された
誤り訂正の性能を有する。誤り検査機190は各復号化器の復号化された出力値
に対して誤り検査を遂行して、ある時点で復号化器の出力は全く誤りが訂正され
た状態になると同時に、誤り検査機190は反復復号動作を中止し、出力バッフ
ァ195を通じて誤りなく復号された信号を出力するようになる。すなわち、予
め設定された反復回数以前にも誤りのないデータに復号されると、反復復号を止
め、復号されたデータを出力し、次のフレームデータを復号する。
対する誤り検査はハードウェア的に追加的プロセッシング遅延なく復号動作と同
時に遂行されうる。これにより、検査結果が誤りなし(no error)と判定されると
、すぐ反復復号が中断されて過剰反復動作を防止する。この過剰反復動作を防止
することにより、システムリソースと過剰反復による誤りをなくすことができる
。
ためにはデインタリーバ160が第2復号化器150の出力をデインターリービ
ングして元のデータ順序に信号を再配置しなければならない。したがって、誤り
検査機190は1フレームの遅延後に第2復号化器150の出力に対して誤り検
査を遂行可能になる。とにかく、反復復号化器の出力に対する誤り検査はデータ
の順序が元の順序と同一の時点で行わなければならない。
る。以下、図1を参照して説明する。図2は、上記図1の誤り検査機190をC
RC誤り検査機と仮定する。 CRC誤り検査機はシフトレジスタ232乃至シフトレジスタ238が直列に
連結されている。そして、CRC多項式係数(polynomial coefficient)G1・2
22乃至G15・226は0または1の値を持って既設定される。そして、XO
Rゲート212乃至XORゲート218は前記係数値とシフトレジスタの出力値
を演算して出力する。クロックが0の時には第1復号化器120の出力がない状
態で、CRC誤り検査機は何らの動作もしない。そして、クロックがD、すなわ
ち第1復号化器120の復号深さだけのクロックが経ると、図示したようにCR
C誤り検査機はハード判定された第1復号化器120の出力を1ビットずつシフ
トさせつつCRCを検査するようになる。すなわち、クロック毎に復号化器から
各信号値が出力されて遅延なく各シフトレジスタに入力され、CRC誤り検査機
によるシンドローム(syndrome)計算が同時に行われる。したがって、復号化器が
1フレームの復号を完了する瞬間、同時にCRC誤り検査機は前記1フレームの
誤りを検査することができる。
IEL J. COSTELLO Jr.が著し、PRENTICE HALL
により出版された“Error Control Coding Fundam
entals and Applications”の第99頁に開示されてい
る。 図3は、本発明の実施形態による反復復号方法を示す流れ図である。以下、図
1及び図2を参照して説明する。
き、誤り検査機190の初期化動作はシフトレジスタの値を初期化する動作とな
る。段階320で、前記制御部は反復回数を1にセットする。そして、段階33
0で、制御部の制御により第1復号化器120は入力されるソフト信号値に対し
て復号動作を遂行して復号化されたソフト信号値を順次に出力する。そして、こ
のときの誤り検査機190は制御部の制御によりハード判定された第1復号化器
120の出力を遅延なく入力し、誤り検査を遂行する。これにより、第1復号化
器120の1フレームに対する復号動作の完了と同時に、誤り検査機190の1
フレームに対する誤り検査動作が完了する。
390で制御部の制御により誤り検査機190は反復復号動作を止め、出力バッ
ファ195を通じて復号された1フレームの信号を外部に出力する。段階340
で、誤り検査結果誤りが発生すると、段階350で制御部の制御により第2復号
化器150は1フレームのソフト信号値に対して復号動作を遂行し、復号化され
た各ソフト信号値を順次に出力する。そして、この制御部の制御により、誤り検
査機190はハード判定されたデインタリーバ160の出力、すなわち第2復号
化器150の出力を入力して誤り検査を遂行する。段階360で、制御部の制御
により、誤り検査機190は検査結果誤りが発生しないと、段階390の動作を
遂行する。段階360での誤り検査結果が正常でないと、段階370で制御部は
現在の反復回数が最大反復回数より小さいかどうかを検査する。現在の反復回数
が最大反復回数より大きくあるいは同じであれば、この制御部は出力バッファ1
95に貯蔵された入力を廃棄する。前記反復回数が最大反復回数より少ないと、
段階380で制御部は反復回数を一回増加させ、段階330からの制御動作を更
に遂行する。
本発明の範囲から外れない限りで多様な変形が可能であることはもちろんである
。したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定されてはいけないし、
後述する特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等なものにより定め
られなければならない。
力信号に対して復号結果が正常であれば直ちに反復復号動作を止め、誤り検査に
よるプロセッシング遅延を省略してシステムリソースの浪費を防ぐことができる
効果がある。
示す図である。
ある。
Claims (22)
- 【請求項1】 情報シンボルを入力する第1ポートと外因性情報信号EXT
2を入力する第2ポートを有する第1加算機と、 第1パリティシンボルを入力し、前記第1パリティシンボルと前記第1加算機
からの出力信号を使用して前記情報シンボルを復号化する第1復号化器と、 前記第1復号化器の出力を入力する第3ポートと、前記外因性情報信号EXT
2の反転信号を入力する第4ポートとを有する第1減算器と、 前記第1減算器の出力と接続され、前記第1復号化器からの復号化された情報
シンボルをインターリービングするインタリーバと、 前記インタリーバの出力と第2パリティシンボルを入力し、前記第2パリティ
シンボルと前記インタリーバの出力を使用して前記インタリーバからの前記情報
シンボルを復号化する第2復号化器と、 前記第2復号化器の出力を入力し、デインターリービングするデインタリーバ
と、 前記デインタリーバの出力を入力する第5ポートと、第1減算器の出力の反転
された出力を入力する第6ポートとを有し、出力は前記第2ポートと接続され、
反転出力は前記第4ポートと接続される第2減算器と、 前記第1復号化器から復号された出力を2進情報ビットと判断するハード判定
機と、 前記ハード判定機から出力される2進情報ビットの誤りを検査し、誤りがない
ときに誤りなし信号を発生する誤り検出器と、 前記ハード判定機から出力する前記2進情報ビットを貯蔵し、前記誤りなし信
号に応答して前記貯蔵された2進情報ビットを出力する出力バッファとを備える
ことを特徴とする反復復号装置。 - 【請求項2】 前記第1復号化器及び第2復号化器が連続モードで動作する
ことを特徴とする請求項1記載の反復復号装置。 - 【請求項3】 前記誤り検出器がCRC誤り検査機であることを特徴とする
請求項1記載の反復復号装置。 - 【請求項4】 予め設定した最大反復回数を有する反復復号装置において、 受信される入力フレーム信号を反復的に復号し、前記最大反復復号回数以前に
復号されたフレームデータを出力する反復復号器と、 前記反復復号器で最大反復復号回数以前に出力する復号フレームデータの誤り
有無を検査する誤り検出器とを含んでおり、 前記復号フレームデータの誤り有無を検査して誤りがないと復号を中止し、前
記フレームデータを出力することを特徴とする反復復号装置。 - 【請求項5】 前記復号フレームデータが二つの復号器を有する反復復号器
のうち少なくともいずれか一つにより出力されることを特徴とする請求項4記載
の反復復号装置。 - 【請求項6】 前記誤り検出器は、元のデータ順序に再配置された復号フレ
ームとしての復号フレームデータに対して誤り検出を行うことを特徴とする請求
項4記載の反復復号装置。 - 【請求項7】 前記誤り検出器は、前記反復復号器の第1復号化器から出力
される復号フレームデータに対して誤り検出を行うことを特徴とする請求項5記
載の反復復号装置。 - 【請求項8】 情報シンボルを入力する第1ポートと外因性情報信号EXT
2を入力する第2ポートを有する第1加算機と、 第1パリティシンボルを入力し、前記第1パリティシンボルと前記第1加算機
からの出力信号を使用して前記情報シンボルを復号化する第1復号化器と、 前記第1復号化器の出力を入力する第3ポートと、前記外因性情報信号EXT
2の反転信号を入力する第4ポートとを有する第1減算器と、 前記第1減算器の出力と接続され、前記第1復号化器からの復号化された情報
シンボルをインターリービングするインタリーバと、 前記インタリーバの出力と第2パリティシンボルを入力し、前記第2パリティ
シンボルと前記インタリーバの出力を使用して前記インタリーバからの前記情報
シンボルを復号化する第2復号化器と、 前記第2復号化器の出力を入力し、デインターリービングするデインタリーバ
と、 前記デインタリーバの出力を入力する第5ポートと、第2加算機の出力の反転
された出力を入力する第6ポートとを有する第2減算器とからなり、 前記第2減算器の出力は前記第2ポートと接続され、反転出力は前記第4ポー
トと接続されることを特徴とする請求項4記載の反復復号装置。 - 【請求項9】 前記誤り検出器が前記第1復号化器の出力に対して前記誤り
検出を遂行することを特徴とする請求項8記載の反復復号装置。 - 【請求項10】 前記第1及び第2復号化器は連続モードで動作することを
特徴とする請求項8記載の反復復号装置。 - 【請求項11】 前記誤り検出器がCRC誤り検査機であることを特徴とす
る請求項8記載の反復復号装置。 - 【請求項12】 前記誤り検出器が前記デインタリーバの出力に対して誤り
検出を遂行することを特徴とする請求項8記載の反復復号装置。 - 【請求項13】 前記誤り検出器が第1復号化器とデインタリーバの出力に
接続され、各出力の誤り検出を遂行することを特徴とする請求項8記載の反復復
号装置。 - 【請求項14】 予め設定した最大反復復号回数を有する反復復号器の復号
方法において、 受信された入力フレーム信号を反復復号する過程と、 前記予め設定した最大反復復号回数以前に前記反復復号過程のうち、復号され
たフレームデータの誤り有無を判定する誤り判定過程と、 前記誤り判定過程で誤りがないと、前記復号されたフレームデータを出力する
過程とからなることを特徴とする反復復号方法。 - 【請求項15】 前記復号フレームデータが前記反復復号器のうち少なくと
もいずれか一つにより出力されることを特徴とする請求項14記載の反復復号方
法。 - 【請求項16】 前記誤り判定過程が、元のデータ順序に再配置された復号
フレームとしての復号フレームデータに対して誤り検出を行うことを特徴とする
請求項15記載の反復復号方法。 - 【請求項17】 前記誤り判定過程が、反復復号器に備えられる第1復号化
器から出力される復号フレームデータに対して行われることを特徴とする請求項
15記載の反復復号方法。 - 【請求項18】 前記反復復号器は、 情報シンボルと外因性情報信号EXT2を入力して加算する過程と、 第1パリティシンボルと前記信号EXT2が加算された情報シンボルを利用し
て前記情報シンボルを第1復号化する過程と、 前記第1復号化された情報シンボルと前記外因性情報信号EXT2が反転され
た信号を入力して減算する過程と、 前記信号EXT2の反転信号が減算された前記第1復号化された情報シンボル
をインターリービングする過程と、 前記インターリービングされた情報シンボルと第2パリティシンボルを使用し
て第2復号化する過程と、 前記第2復号化された情報シンボルをデインターリービングする過程とを遂行
することを特徴とすることを特徴とする請求項14記載の反復復号方法。 - 【請求項19】 前記誤り判定過程が第1復号化器の出力に対して遂行され
ることを特徴とする請求項18記載の反復復号方法。 - 【請求項20】 前記第1及び第2復号過程は連続モードで動作することを
特徴とする請求項18記載の反復復号方法。 - 【請求項21】 前記誤り判定過程がCRC誤り判定過程であることを特徴
とする請求項18記載の反復復号方法。 - 【請求項22】 前記誤り判定過程がデインタリーバの出力に対して遂行さ
れることを特徴とする請求項18記載の反復復号方法。
Applications Claiming Priority (3)
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