JP3451071B2 - 畳み込みコードのデコーディング方法およびデコーディング装置 - Google Patents

畳み込みコードのデコーディング方法およびデコーディング装置

Info

Publication number
JP3451071B2
JP3451071B2 JP2000595431A JP2000595431A JP3451071B2 JP 3451071 B2 JP3451071 B2 JP 3451071B2 JP 2000595431 A JP2000595431 A JP 2000595431A JP 2000595431 A JP2000595431 A JP 2000595431A JP 3451071 B2 JP3451071 B2 JP 3451071B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reliability information
sequence
convolutional
decoder
symbols
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000595431A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002535910A (ja
Inventor
デーチュ マルクス
ユング ペーター
プレヒンガー ヨルク
シュミット ペーター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of JP2002535910A publication Critical patent/JP2002535910A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3451071B2 publication Critical patent/JP3451071B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/29Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes combining two or more codes or code structures, e.g. product codes, generalised product codes, concatenated codes, inner and outer codes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/37Decoding methods or techniques, not specific to the particular type of coding provided for in groups H03M13/03 - H03M13/35
    • H03M13/39Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes
    • H03M13/3905Maximum a posteriori probability [MAP] decoding or approximations thereof based on trellis or lattice decoding, e.g. forward-backward algorithm, log-MAP decoding, max-log-MAP decoding
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/29Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes combining two or more codes or code structures, e.g. product codes, generalised product codes, concatenated codes, inner and outer codes
    • H03M13/2957Turbo codes and decoding
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/63Joint error correction and other techniques
    • H03M13/6331Error control coding in combination with equalisation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、畳み込みコードのデコーディン
グ方法およびデコーディング装置に関する。通信システ
ム、例えば移動無線システムでは、伝送すべき信号(例
えば音声信号)に、ソースコーダの処理後にチャネル符
号化が施される。チャネル符号化は、伝送すべき信号を
伝送チャネルの特性に適合するために使用される。ここ
では冗長性を所期のように、伝送すべき信号に取り入れ
ることにより効果的なエラー保護が達成される。ここ数
年、チャネル符号化のために2進パラレルチェーン化反
復畳み込みコードが研究されている。この畳め込みコー
ドに対しては、名称「ターボコード」が一般的に使用さ
れている。とりわけ1000ビット(シンボル)以上を
有する比較的に大きなブロックを伝送する場合には、タ
ーボコードにより(通常の)畳み込みコードによるより
も格段に改善されたエラー保護が達成できる。しかし欠
点は、ターボコードのデコーディングが(通常の)畳み
込みコードのデコーディングより面倒なことである。タ
ーボコードのデコーディングのために、反復的ターボデ
コーダを使用することが公知である。このターボデコー
ダは2つの個別の畳み込みデコーダを有しており、これ
らは相互に帰還接続されるようインターリーブされてい
る。少なくとも入力側に設けられた畳み込みデコーダは
「ソフトな」デコーディング(ソフトデコーディング)
を可能にしなければならない。すなわち、受信されたデ
ータシンボルの各々において2進出力に付加的に、また
は2進出力値の代わりに、値の連続する推定値を、受信
されたデータシンボルの基礎となる元の非符号化データ
シンボルに対して検出できなければならない。反復的タ
ーボデコーダに対して特徴的なことは、この値の連続す
る推定値が第2の畳み込みデコーダに反復法の枠内で入
力情報として供給されることである。元の符号化されな
いデータシンボルに対する推定値を以下、第1の信頼性
情報と称する。刊行物"Near Shannon Limit Error - Co
rrecting, Coding and Decoding: Turbo-codes (1)",
C.Berrou et al., Proc. IEEE Int. Conf. on Communic
ationsICC'93, Genua, 1993, pp.1064-1070 には、反復
的ターボデコーダが記載されており、その入力側の畳み
込みデコーダは第1の信頼性情報を形成するために変形
BAHL et al.-アルゴリズムにしたがって動作する。
第2の畳み込みデコーダは信頼性情報を形成する必要が
なく、例えば公知のビタビアルゴリズムにしたがって動
作することができる。シンボルごとにMAP(Maximum
a-Posteriori)アルゴリズムにしたがって動作する畳み
込みデコーダも同様に、第1の信頼性情報を形成するこ
とができる。このような畳み込みデコーダはMAPシン
ボル推定器(またはMAPシンボルデコーダ)と称され
る。この種のデコーダの利点は、これにより最小のビッ
トエラー率が達成できることである。2つの再帰的に接
続されたMAPシンボル推定器を有する反復的ターボデ
コーダの詳細な説明は、刊行物"Analyse und Entwurf d
igitaler Mobilfunksystem2", P. Jung, Stuttgart, B.
G. Teubner, 1997 の343から368頁、とりわけ図
2E.2に記載されている。移動無線適用では、移動無
線チャネルが時間的に大きく変化するという問題があ
る。すなわちその伝送特性が、交番する環境の影響で常
時変化する。移動無線チャネルの伝送特性が常時変化す
ることは、すでにデータ検知の際に考慮しなければなら
ない。この目的のために、移動無線に使用される通信端
末機はデータ検知器と結合されたチャネル推定器を有し
ており、このチャネル推定器は連続的に移動無線チャネ
ルの伝送特性(パルス応答)を検出し、データ検知器に
通知する。このように瞬時の伝送特性を考慮するデータ
検知器は適応型データ検知または適応型イコライジング
と称される。しかし移動無線チャネルの時間的変化は、
適応型イコライジングの後に行われるデコーディングに
も影響する。この関係から、ターボデコーディングによ
り基本的に達成可能な高いエラー保護程度が、移動無線
チャネルの時間変化によって少なくとも部分的に再び無
に帰してしまうと言う欠点がある。刊行物"Combined Tu
rbo Equalization and Turbo Decoding", D. Raphaeli
&Y. Zarai, IEEE Communications Letters, Bd. 2, Nr.
4, 1998, pp.107-109 には反復的受信器構造が記載さ
れており、この反復的受信器構造は適応型イコライザと
これに後置接続された(反復的)ターボデコーダとの組
合せから構成されている。このような結合型受信器構造
体に対するキャッチフレーズとして、概念「ターボイコ
ライジング」が形成される。反復的ターボデコーダはま
たここでも、2つのMAPシンボルデコーダにより形成
される。2つのMAPシンボルデコーダはこの刊行物で
はMAPブロックとして示されており、第1の信頼性情
報の他に第2の信頼性情報も計算する。第2の信頼性情
報は、検知されたデータシンボルの基礎となる元の符号
化されたデータシンボルに対する値の連続的な推定値で
ある。適応型イコライジングとデータデコーディングと
の間の結合は次のようにして実現される。すなわち、反
復的ターボデコーダが各反復ステップの際に、2つの畳
み込みデコーダの第2の信頼性情報から組み合わされた
信頼性情報を形成し、この情報をターボデコーダが適応
型イコライザに外部(すなわちイコライザ内で形成され
るものではない)情報として送出し、適応型イコライザ
が外部情報をターボデコーダに供給することによって実
現される。イコライザとターボデコーダとの間のこの帰
還結合によって、移動無線チャネルの時間変化がターボ
デコーディングの際に考慮される。しかし欠点は、ター
ボデコーディングの際のいずれにしろすでに高い計算コ
ストが、イコライザを反復経過に関与させることにより
さらに著しく増大することである。刊行物"Novel low c
omplexity decoder for turbo-codes", P. Jung, Elect
ronics Letters, Bd. 31, Nr. 2, 1995, pp. 86-87 に
は、ターボコードをデコードするための反復的ターボデ
コーダの簡単なバージョンが提案されている。このター
ボデコーダはこれまで公知のターボデコーダとは次の点
で異なる。すなわち、ターボデコーダに含まれる2つの
畳み込みデコーダが新種のいわゆるSUBMAPアルゴ
リズムに従って動作する点で異なる。このSUBMAP
アルゴリズムは、デコーダ能力の悪化(すなわちビット
エラー率の上昇)が是認できるときに、第1の信頼性情
報を計算する際に計算のコストを格段に節約することが
できる。
【0002】刊行物"Combined turbo equalization and
turbo decoding", Global Telecommunications Confer
ence (GLOBE-COM), US, New York, IEEE, 1997, pp.639
-643, XP0020895 ISBN: 0-7803-4199-6, Raphaeli et a
l. には、デコーダ構造が記載されており、その図3に
よれば、そこに示されたコードMAPの入力側C1で受
信され符号化されたシンボルのシーケンスが受け取られ
る。図3とそこに示されたコードMAPブロックの出力
側Lによれば第1の信頼性情報が各非符号化シンボルに
対して計算され、図3とそこに示されたコードMAPブ
ロックの出力側Fによれば第2の信頼性情報が各符号化
されたシンボルに対して計算される。第2の信頼性情報
の検出についてはこの刊行物では公知のMAPデコーダ
が参照されている。刊行物"Source-controlled Channel
Decoding" IEEE Transactions on Communications, U
S, IEEE INC. New York, Bd.43, Nr. 9, 1.Sep 1995 (1
995-09-01),pp.2449-2457, XP000525669 ISBN: 0090-67
78 J. Hagenauer では、ビタビトレリスダイアグラムに
対するビタビデコードアルゴリズムの所定の変形が提案
されている。しかしここでは第2の信頼性情報の計算に
ついては考察されていない。刊行物"Comprehensive Com
parison on Turbo-Code Decoders" in Proceedingsof t
he Vehicular Technology Conference, US, New York,
IEEE, Bd. CONF. 45, 1995, pp.624-628, XP000551609
ISBN: 0-7803-2743-8, P. JUng et al. にはSUB−M
APSSEデコーダが開示されており、このデコーダで
は第2の信頼性情報を面倒なやり方で検出される。本発
明の課題は、符号化され伝送されたシンボルに対する第
2の信頼性情報を、畳み込みデコーダの出力側で形成す
るための方法を提供することである。とりわけ本発明の
方法は、畳み込みコードのコスト的に有利なデコーディ
ングをイコライザとターボデコーダとの組合せからなる
受信器構造において可能にするものである。さらに本発
明は、次のような畳み込みデコーダを提供することを目
的とする。すなわち、この畳み込みデコーダは第2の信
頼性情報を、符号化され伝送されたシンボルに対して生
成し、とりわ前記の組合せ受信器構造を実現するために
使用することができる畳み込みデコーダを提供すること
を目的とする。この課題は、請求項1記載の本発明の構
成、および請求項6記載の構成によって解決される。本
発明によれば第2の信頼性情報が実質的に、第1の信頼
性情報のコード依存積項の最大値の検出により求められ
る。この手段は特に有利である。なぜなら、すでに検出
された第1の信頼性情報だけを第2の信頼性情報の計算
のために使用すればよいからである。このことが符号化
されたシンボルの特性によって可能であれば、符号化さ
れないシンボルについての(特別のコードに依存する)
和として示されれる。第1の信頼性情報を基本的に任意
のアルゴリズム、例えばMAPアルゴリズムに従って計
算することができる。第1の信頼性情報のコスト的に有
利な計算は請求項2により達成される。非符号化シンボ
ルのシーケンスについてアプリオリ知識があれば、これ
を有利には第1および/または第2の信頼性情報の検出
に使用することができる。前記の方法の1つにしたがっ
て動作する畳み込みデコーダは請求項5に記載されてい
る。
【0003】第1の信頼性情報に対する第1の出力側、
および第2の信頼性情報に対する第2の出力側の他に、
畳み込みデコーダは有利には第3の出力側を有し、この
第3の出力側には各非符号化シンボルに対して「ハード
な」、すなわちシンボルストック(2進の場合は0,
1)に含まれる推定値が生成される。第2の信頼性情報
の生成が計算コスト的に有利であることから、本発明の
畳み込みデコーダは有利にターボデコーダに使用するこ
とができる。このターボデコーダは組み合わされた信頼
性情報を生成し、この情報は第1および第2の畳み込み
デコーダの第2の信頼性情報から形成される。「ターボ
イコライザ」を実現するために、この種のターボデコー
ダはイコライザと次のように帰還結合的にインターリー
ブされる。すなわち、組み合わされた信頼性情報がイコ
ライザの入力側に供給されるようにインターリーブされ
る。組み合わされた信頼性情報の計算が本発明により簡
素化されたから、「ターボイコライザ」が可能になり、
その実際的適用に対する計算コストは十分に小さい。本
発明のさらなる利点は従属請求項に記載されている。本
発明を以下、図面を参照し、実施例に基づいて詳細に説
明する。図1は、ターボコードを形成するためのターボ
コーダのブロック回路図である。図2は、図1のRSC
畳み込みコーダのブロック回路図である。図2aは、非
再帰的畳み込みコーダのブロック回路図である。図3
は、本発明の畳み込みデコーダのブロック回路図であ
る。図4は、図3に示された畳み込みデコーダに使用さ
れるターボデコーダのブロック回路図である。図5は、
イコライザと、図4のターボデコーダとの組合せからな
る本発明の反復的受信器構造のブロック回路図である。
本発明の畳み込みデコーダ(図3)を説明する前に、本
発明をよりよく理解するために、まず図1に基づいてタ
ーボコードに対するターボコーダTCODを説明する。
ターボコーダTCODは2つの同じ再帰的システマチッ
ク畳み込みコーダRSC1とRSC2を有する。これら
はコーダ技術でRSC(Recursive SystematicConvolut
ional-)コーダとして公知である。第2の畳み込みコー
ダRSC2には入力側にターボコードインターリーブ装
置ILが前置接続されており、2つの畳み込みコーダR
SC1とRSC2の出力側はそれぞれドット発生器PK
T1ないしPKT2を介してマルチプレクサMUXと接
続されている。 U=(u1,...uN) により、非符号化シンボルのシーケンスがターボコーダ
TCODの入力側に示されている。シーケンスUは有限
数Nのシンボルからなり、このシンボルを以下、簡単に
示すためビットにより識別する。すなわち全てのn=
1,2,...,Nに対してun=0または1である。以
下、Uを入力シーケンス、Nを入力シーケンスのブロッ
クサイズと称する。2つのRSC畳み込み符号化された
RSC1とRSC2により冗長性が形成され、この冗長
性はそれぞれNの2進項を有する冗長的部分シーケンス
R1とR2により表される。 R1=(r1,1,...,r1,N) R2=(r2,1,...,r2,N) (2) 冗長的部分シーケンスR1とR2はドット発生器PKT
1ないしPKT2によてドット化され、入力シーケンス
U並びにドット化されたシーケンスR1とR2がマルチ
プレクサに供給される。このマルチプレクサはその出力
側に出力シーケンス C=(ci,...,ck) (3) を形成する。この出力シーケンスは、K個の符号化され
た2進シンボルを含む。比Rc=N/Kはコードレート
Rcと称され、ターボコーダで付加された冗長性に対す
る尺度である。以下、コードレートRc=1/2のター
ボコードについて考察する。従って出力シーケンスC
は、入力シーケンスUの2倍の数のビットを有する。ブ
ロックサイズNが偶数であれば、ドット発生器PKT1
とPKT2、およびマルチプレクサMUXは出力シーケ
ンスCを例えば次の規則に従って形成する。 c1n-1=un n=1,..,N c4n-2=r1,2n-1 n=1,...,N/2 c4n=r2,2n n=1,...,N/2 (4) N=4に対してはターボコーダTCODの出力シーケン
スCが次の形態で得られる。 C=(u1,r1,1,u2,r2,2,u3,r1,3,u4,r2,4) (5) 図1に示されたターボコーダTCODでは、入力シーケ
ンスU=(u1,...,uN)が、符号化された出力シーケ
ンスCに完全に含まれている(式5参照)。この特性を
有するコードはシステマチックコードと称される。出力
シーケンスCの残りのNのシンボルは冗長的であり、交
互に冗長的部分シーケンスR1とR2に由来する。これ
らの冗長性は冗長的シーケンスR R=(r1,....,rN) (6) にまとめることができる。上記の例に対してはr1=r
1,1、r2=r2,2、r3=r1,3、r4=r2,4が当てはま
る。K=2N項を有する出力シーケンスCはまた交互に
入力シーケンスUのN項と冗長的シーケンスRのN項に
より形成される。出力シーケンスCは図示していない
が、引き続きブロックインターリーブされ、適切なデー
タパケット(バースト)に分割され、変調され、送信増
幅器で増幅され、放射される。図2には、RSCコーダ
のブロック回路図が示されている。このコーダは図1の
RSC1および/またはRSC2に対して使用すること
ができる。RSCコーダRSC1は入力側に第1の加算
器ADD1と、この加算器ADD1に後置接続されたシ
フトレジスタを有する。シフトレジスタは4つのセルT
からなる。冗長的部分シーケンスR1は第2の加算器A
DD2により形成される。この第2の加算器はシフトレ
ジスタの入力値と出力値を加算する。所定の時点でRS
CコーダRSC1の出力側に存在する冗長的部分シーケ
ンスR1の冗長的ビットr1,nは、符号化されないシン
ボルのシーケンスUの瞬時の入力ビットun、並びにシ
フトレジスタの状態に依存することは明らかである。シ
フトレジスタの状態はさらに最後の4つの入力ビットに
依存する。回帰深度LとしてADD1で結合のために使
用される2進符号(シンボル)の数が示されており、こ
れはここでは5である。冗長的部分シーケンスR1を符
号化されないシンボルのシーケンスUから形成すること
は、図2に基づいて直接行われる。ターボコーダTCO
Dの出力シーケンスCは次に式4から行われる。択一的
にR1(ないしはC)を検出するために、符号化技術で
はトレリスダイアグラムと称される、RSC1(ないし
はTCOD)コーダの状態ダイアグラムを使用すること
ができる。RSC1コーダのトレリスダイアグラムは4
つのセルのシフトレジスタを備えており、MT=2
ノードを有している。このノードはシフトレジスタの可
能な状態に相応する。(任意の)第1の状態m(この状
態は入力ビット(u=0または1)の入力により第2の
状態m’に移行する)は第2の状態と、トレリスダイア
グラムで接続ラインによって接続されている。各冗長的
部分シーケンスR1は、RSC1コーダのトレリスダイ
アグラムによる接続ラインに沿った所定の経路に相応す
る。コーダの状態を表すためのトレリスダイアグラムは
公知であり、ここでは詳細に説明しない。図3は、本発
明による畳み込みコーダDECを概略的に示す。まず、
DECの入力と出力を説明する:DECの第1の入力側
I1には受信シーケンス E=(e1,....,ek) (7) が印加される。この受信シーケンスは、K個の複素サン
プリング値からなり、これらのサンプリング値は出力シ
ーケンスCの符号化シンボルc1からcKの、障害を受け
ていないバージョンである。出力シーケンスCの構造に
相応して、受信シーケンスEはシステマチックな受信シ
ーケンス X=(x1,....,xN) (8) を有する。この受信シーケンスはシーケンスUの、障害
を受けていないシステマチックな情報を含み、さらに冗
長的受信シーケンス Y=(y1,....,yN) (9) を含む。この冗長的受信シーケンスは冗長的シーケンス
R(式6参照)の障害を受けていない冗長性を含む。式
5と式6により個々の値ynは交互に、第1のRSCコ
ーダRSC1により形成された冗長性r1,nと、第2の
RSCコーダRSC2により形成された冗長性r2,nに
由来するから、Yもまた Y=(y1,1、y2,2、y1,3、y2,4,....) (10) として、すなわちY=Y1+Y2の形態で2つの冗長的
受信部分シーケンスY1とY2により Y1=(y1,1、0,y1,3、0,...) (10a) Y2=(0,y2,2、0,y2,4,...) (10b) 表すことができる。後で(図4)さらに詳細に説明する
ように、第1の入力側I1には全体受信シーケンスEが
印加されるのではなく、適用事例に応じて例えばシーケ
ンスX、Y1だけ、またはX、Y2だけを印加すること
もできる。DECの第2(オプション)の入力側I2に
は、シーケンスLA(U)を印加することができる。こ
のシーケンスは、非符号化シンボルu1からuNについて
のアプリオリ知識を含む。シーケンスLA(U)は次の
ように表すことができる。 LA(U)=(LA(u1),...,LA(uN))、ここで個
々の項は2進の場合、対数の形態で定義することができ
る。
【数6】 P(u=1)とP(u=0)はここでは確率を表
し、uは1または0である。これら2つのイベントが
常に(すなわち全てのn=1,...,Nに対して)同じ確
率であれば、例えばLA(U)=(0,...,0)が得られ
る。DECの第1の出力側O1には第1の信頼性情報が
生成される。第1の信頼性情報により条件付き確率P
(u=1|E)ないしP((u=0|E)が、受信
シーケンスEが存在するという条件の下でシンボルu
が1または0である場合に対して示される。これらの条
件付き確率は「確率アプリオリ」である。なぜなら、
(検知された受信シーケンスEの)到来するイベントか
ら、このイベントの基礎となる、符号化されていないu
1からuNの確率が推定されるからである。2進の場合、
第1の信頼性情報はシーケンスΛとして、 Λ=(Λ(u1),....,Λ(u) (12) により表される。これはN個の複素項Λ(un)n=
1,...,Nからなる。シーケンス項Λ(u)は条件付
き確率の対数関係として表すことができ、
【数7】 値の連続するアポステリオリ推定値として、入力シーケ
ンスUの非符号化のデータシンボルu1からuNに対して
まとめることができる。付加的に非符号化のシンボルu
1,...,uNについてのアプリオリ知識LA(U)が存在す
る場合には、これを条件付き確率P(u=1|E,L
(U)ないしはP(u=0|E,L(U))に相
応して、第1の信頼性情報の計算に使用することができ
る。DECの第2の出力側O2には第2の信頼性情報が
生成される。第2の信頼性情報により、条件付き確率P
(c=1|E)ないしP(c=0|E)が次の場合
に対して表される。すなわち、受信シーケンスEが存在
するという条件の下で符号化シンボルcが1ないしは
0である場合に対して表される。非符号化のシンボルu
1,...,uNについてのアプリオリ知識L(U)が付加
的に存在する場合、相応の条件付き確率P(c=1|
E,L(U)ないしはP(c=0|E,L
(U))を観察することもできる。2進の場合、第2
の信頼性情報は、第1の信頼性情報に類似してKの複素
項Λ(ck)、k=1,...,KからなるシーケンスΛcと
して表すことができる。 Λc=(Λ(c1),....,Λ(ck) (14) シーケンス項Λ(ck)は、符号化されたデータシンボ
ルc1からckに対するアポステリオリ推定値である。こ
れらは前に説明した表記法では次のように表される。
【数8】 すでに述べたように、受信シーケンスEの代わりに単に
受信部分シーケンス(例えばXとY1)をDECの第1
の入力側I1に印加することも可能である。この場合、
上記式中、受信シーケンスEは相応の部分シーケンス
(XとY1)により置換される。さらに第2の信頼性情
報は、ckの全てのK項に対して計算する必要はないこ
とを述べておく。システマチックコードの場合、第2の
信頼性情報は例えば最大で、Cに含まれる冗長性R(N
項)に対して、すなわちΛ(rn)に対して検出すれば
良い。さらに第1と第2の信頼性情報(2進の場合で
も)は必ずしもここに使用された確率の対数関係(いわ
ゆるLLR(ログ尤度比)表示)でDECの出力側O1
とO2に生成する必要はない。
【数9】
【数10】 が元の入力シーケンスUの値unに対して出力すること
ができる。デコーディングに対しては、どの計算規則に
従って第1Λと第2Λの信頼性情報が形成されるか
が決定される。以下、第1Λと第2Λの信頼性情報
に対する本発明の計算規則を説明する。まず畳み込みコ
ーダDECで通常のようにメトリックインクリメント
【数11】 が、トレリスダイアグラムで接続ラインにより接続され
た状態mとm’との間で計算される。ここでnは時点を
表し、iはコーダの入力シーケンスUのビットの値(0
または1)を表す。すなわちun=iである。
【数12】
【数13】 ここでσはガウスノイズの分散であり、anはenの実
振幅であり、σ は外部情報LA(un)の分散であ
り、iは仮説的非符号化情報(すなわち0または1)で
あり、r1,nは式(2)で定義され、形成された第1の
コーダの冗長性であり、y1,nは式(10a)による相
応の障害を受けずに受信された冗長性である。さらに先
行性再帰値
【数14】 と逆行性再帰値
【数15】 が計算される。ここでm’mは全てのm’を含んでお
り、これはトレリスダイアグラムでのmの先行値(状
態)であり、m’⊃mは全てのm’を含んでおり、これ
はトレリスダイアグラムでのmの後続値(状態)であ
る。続いて推定値が第1の信頼性情報に対して計算され
る。
【数16】 ここで短縮符号m⇔m’は全ての状態m、m’の集合を
会わし、これらはトレリスダイアグラムで有効な移行に
所属する。次に、第2の信頼性情報Λcに対する推定値
の計算について説明する:ここで考察するシステマチッ
クコードでは、符号化シンボルの出力シーケンスCが
(変化しない)入力シーケンスUと「分散された」冗長
シーケンスRから統合されるから、Λcの計算のために
はそこに含まれる第2の信頼性情報ΛR((Λ(r
1),...,Λ(rN))のシーケンスの計算で十分であ
る。
【0004】第2の信頼性情報Λに対する推定値の計
算は単なる例であり、本発明に含まれるものではない
が、次のように実行することができる:
【数4】 ここでrnは時点nで(すなわちunにより)形成され
た、出力シーケンスCにおける冗長ビットである。本発
明に従い、第2の信頼性情報が次の計算規則に従って検
出される。
【数5】
【0005】この計算規則は、符号化された(冗長的)
ビットrnは常にL個の符号化されないビットun、un-
1,...,un-L+1についての和を表すことことが基本であ
る。従って第2の信頼性情報は式(22)によってだ
け、第1の信頼性情報の積項から計算される。ここでR
PTは全ての「関連の積項」の集合を表し、これら積項
は選択されたコードに依存する。次に集合RPTを例と
して2つの特別のコードに対して説明する。図2aに示
された(非再帰的)コーダによって、回帰深度L=5の
非再帰的コードが形成される。このコードに関しては、
第2の信頼性情報が次式により検出される。
【数19】 すなわち、関連の積項の集合RPTはここでは、第1の
信頼性情報のL番目の項と(L−4)番目の項を含む。
なぜなら符号化されたビットrnは符号化されないビッ
トunとun-4の和として表されるからである。図2に示
された再帰的畳み込みコードRSC1に対して(回帰深
度は同様にL=5)は第2の信頼性情報が再帰的に次式
により検出される。
【数20】 再帰規則は
【数21】 である。なぜなら、符号化ビッットrn(式(2)の記
述法のビットr1,nに相応する)はシフトレジスタの状
態anとan-4の和として表されるからである。図4は、
ターボデコーダTDECのブロック図を示す。このター
ボデコーダは本発明による2つの畳み込みデコーダDE
C1、DEC2を有する。デマルチプレクサDMUXで
は、受信シーケンスEが個々の受信シーケンスX(シス
テマチック情報)、Y1(RSC1の冗長性)およびY
2(RSC2の冗長性)に分離される。シーケンスXと
Y1は、第1の畳み込みデコーダDEC1の第1の入力
側I1に供給される。畳み込みデコーダDEC1は実質
的に、図3に示した畳み込みデコーダDECに相当す
る。ここで第1の入力側I1は前置接続されたデマルチ
プレクサDMUXに基づき、全受信シーケンスEではな
く、(すでに分離された)部分シーケンスXとY1だけ
を受信する。第1の畳み込みデコーダDEC1の第2の
入力側には外部情報LA(U)が印加される。この外部
情報は専ら受信シーケンスUに依存しており、第1の信
頼性情報に由来する。この第1の信頼性情報は第2の畳
み込みデコーダDEC2から出力される。
【0006】第1の畳み込みデコーダDEC1により形
成され、例えば式20に従い計算された第1の信頼性情
報はΛ1Uにより示されており、DEC1の第1の出力
側O1に生成される。第1の畳み込みデコーダDEC1
により形成された第2の信頼性情報はΛ1Cにより示さ
れており、本発明により式22(ないしは式22a,
b)により計算され、DEC1の第2の出力側に生成さ
れる。第1の信頼性情報Λ1Uは、加算器AD1とイン
ターリーブ装置IL1を介して、第2の畳み込みデコー
ダDEC2の第2の入力側に外部情報として入力され
る。加算器AD1の他方の反転加算入力側はLA(U)
と接続されている。第2のデコーダDEC2の第1の入
力側I1には、受信冗長性部分シーケンスY2、並びに
場合により前もってインターリーブ装置IL2でインタ
ーリーブされたシステマチックな受信シーケンスXが印
加される。第2の畳み込みデコーダDEC2により形成
された第1の信頼性情報はΛ2Uにより示されている。
この第1の信頼性情報は例えば式20に従って計算さ
れ、DEC2の第1の出力側O1に生成される。第2の
畳み込みデコーダDEC2により形成された第2の信頼
性情報はΛ2Cにより示されており、本発明により式2
2(ないしは式22a,b)により計算され、DEC2
の第2の出力側O2に生成される。
【0007】DEC2の第1の信頼性情報Λ2Uは加算
器AD2に入力される。この加算器の他方の反転入力側
は第2の畳み込みデコーダDEC2の第2の入力側I2
と接続されている。出力側で加算器AD2はデインター
リーブ装置DIL1と接続されている。このデインター
リーブ装置の出力側はすでに述べた外部情報LA(U)
を第1の畳み込みデコーダDEC1に対して生成する。
【数22】 本発明により検出された2つの信頼性情報Λ1CとΛ2C
は、組み合わされた信頼性情報を外部データEDから検
出するために使用される。この外部データは「ターボイ
コライジング」を可能にするため必要である。ターボイ
コライジングは、イコライザを図4に示されたターボデ
コーダTDECとインターリーブ組合せすることにより
達成される(図5参照)。EDを検出するために、LA
(U)、Λ1CおよびΛ2Cがそれぞれ加算器AD3、A
D4ないしはAD5に供給され、それらのそれぞれ他方
の反転入力側はX、Y1ないしはY2と接続されてい
る。加算器AD3,AD4およびAD5の出力側は論理
段Cで適切に組み合わされ、ここで外部データEDが形
成される。
【数23】 イコライザEQUから出力されたデータは加算器AD6
の第1の入力側に供給される。この加算器の出力側はブ
ロック・デインターリーブ装置BDILの入力側と接続
されている。ブロック・デインターリーブ装置の出力側
には出力シーケンスCの復元されたシンボル、すなわち
受信シーケンスEが印加される。これは前に説明しよう
に、ターボデコーダTDECに供給される。ターボデコ
ーダにより形成された外部データEDはブロックインタ
ーリーブ装置BILを介して加算器AD6の第2の入力
側、並びに外部情報に対して定められたイコライザEQ
Uの入力側に帰還結合される。第2の信頼性情報の計算
の際の計算コストが小さいことから、反復的イコライジ
ングを許容できる時間内で実行することができる。 [図面の簡単な説明]
【図1】図1は、ターボコードを形成するためのターボ
コーダのブロック回路図である。
【図2】図2は、図1のRSC畳み込みコーダのブロッ
ク回路図であり、図2aは、非再帰的畳み込みコーダの
ブロック回路図である。
【図3】図3は、本発明の畳み込みデコーダのブロック
回路図である。
【図4】図4は、図3に示された畳み込みデコーダに使
用されるターボデコーダのブロック回路図である。
【図5】図5は、イコライザと、図4のターボデコーダ
との組合せからなる本発明の反復的受信器構造のブロッ
ク回路図である。
【符号の説明】
U 入力シーケンス C 出力シーケンス TCOD ターボコーダ IL インターリーブ装置 RSC1/2 RSCコーダ PKT1/2 ドット発生器 MUX マルチプレクサ ADD1/2 加算器 T シフトレジスタのセル I1 第1の入力側 I2 第2の入力側 O1 第1の出力側 O2 第2の出力側 O3 第2の出力側 DEC 畳み込みデコーダ LA(U) Uについてのアプリオリ知識 Λ 第1の信頼性情報 Λ 第2の信頼性情報 TDEC ターボデコーダ DMUX デマルチプレクサ DEC1/2 畳み込みデコーダ IL1/2 インターリーブ装置 DIL1/2 デインターリーブ装置 AD1〜6 加算器 TL 閾値論理回路 C 結合論理回路 TEQU ターボイコライザ EQU イコライザ BIL ブロック・インターリーブ装置 BDIL ブロック・デインターリーブ装置 ED 外部データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨルク プレヒンガー ドイツ連邦共和国 ミュンヘン ヴェス ターミュールシュトラーセ 16 (72)発明者 ペーター シュミット ドイツ連邦共和国 エアポルツハイム バーンホーフシュトラーセ 32 (56)参考文献 特開2000−165258(JP,A) 特開2000−183758(JP,A) 山口和彦、今井秀樹,シャノン限界に 迫る新しい符号化方式「ターボ符号」, 日経エレクトロニクス,日本,1998年 7月13日,第721号,p.163−177 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 13/00 H04L 1/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 畳み込みコードをデコーディングする方
    法であって、 該畳み込みコードには符号化プロセスが基礎となってお
    り、 当該符号化プロセスでは、符号化されないシンボル(u
    1,u2,...,uN)のシーケンス(U)から冗長性(R
    1,R2;R)の追加によって符号化されたシンボル
    (c1,c2,...,cK)が形成され、 次のステップを有し、 受信され符号化されたシンボル(e1,e2,...,eK)の
    シーケンス(E)を受け取るステップ; 第1の信頼性情報(Λ(un))を各非符号化シンボ
    ル(un)に対して計算するステップ; ここで前記第1の信頼性情報は、受信され符号化された
    シンボル(e1,e2,...,eK)のシーケンス(E)が存
    在するという条件の下で、符号化されないシンボル(u
    1,u2,...,uN)のシーケンス(U)のn番目の符号化
    されないシンボル(uN)がシンボルストックの値iで
    ある確率を表すものであり、 第2の信頼性情報(Λ(cK))を各符号化シンボル
    (cK)に対して計算するステップ; ここで前記第2の信頼性情報は、受信され符号化された
    シンボル(e1,e2,...,eK)のシーケンス(E)が存
    在するという条件の下で、符号化されたシンボルのシー
    ケンス(C)のk番目の符号化されたシンボル(cK)
    がシンボルストックの値iである確率を表すものである
    形式の方法において、 前記第2の信頼性情報(Λ(ck))を実質的に、第
    1の信頼性情報(Λ(un))の、符号化に依存する
    積項の最大値を検出することにより求める、 ことを特徴とする、畳み込みコードのデコーディング方
    法。
  2. 【請求項2】 【数1】 第1の信頼性情報を、次式により表現される最大値の検
    出により求め、 【数2】 ここでiは符号化されないシンボル(un)のn番目の
    値である、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 符号化されないシンボル(u1,u2,...,
    uN)のシーケンス(U)についてのアプリオリ知識
    (LA(U))が存在し、 前記アプリオリ知識(LA(U))を、第1および/ま
    たは第2の信頼性情報(Λ;Λ)の検出に使用す
    る、請求項1または2項記載の方法。
  4. 【請求項4】 符号化されたシンボル(c1,c2,...,
    cK)のシーケンス(C)は、符号化されないシンボル
    (u1,u2,...,uN)のシーケンス(U)を含むシーケ
    ンスである、請求項1から3までのいずれか1項記載の
    方法。
  5. 【請求項5】 受信され符号化されたシンボル(e1,e
    2,...,eK)のシーケンス(E)を受け取るための第1
    の入力側(I1)と、 第1の信頼性情報(Λ(un))を出力するための第
    1の出力側(O1)と、 第2の信頼性情報(Λ(ck))を出力するための第
    2の出力側(O2)とを有する畳み込みデコーダにおい
    て、 第2の信頼性情報(Λ(ck))は前記請求項1から
    4までのいずれか1項に従って計算される、ことを特徴
    とする畳み込みデコーダ。
  6. 【請求項6】 畳み込みデコーダ(DEC;DEC1,
    DEC2)は第3の出力側(O3)を有し、 【数3】 請求項5記載の畳み込みデコーダ。
  7. 【請求項7】 第1と第2の畳み込みデコーダ(DEC
    1;DEC2)を有するターボデコーダであって、 当該第1と第2の畳み込みデコーダは第2の信頼性情報
    (Λ1c(ck)、Λ2c(ck))を形成し、 それらの少なくとも一方は請求項またはに従い構成
    されている形式のターボデコーダにおいて、 第1の畳み込みデコーダ(DEC1)の第1の信頼性情
    報(Λ1(un))は第2の畳み込みデコーダ(DE
    C2)に、符号化されないシンボル(u1,u2,...,u
    N)のシーケンス(U)についてのアプリオリ知識とし
    て供給され、 第2の畳み込みデコーダ(DEC2)の第1の信頼性情
    報(Λ2(un))は第1の畳み込みデコーダ(DE
    C1)に、符号化されないシンボル(u1,u2,...,u
    N)のシーケンス(U)についてのアプリオリ知識とし
    てフィードバックされ、 第1の畳み込みデコーダ(DEC1)と第2の畳み込み
    デコーダ(DEC2)の第2の信頼性情報(Λ1;Λ
    )は論理段(C)で、1つの組み合わされた信頼性
    情報(ED)に組み合わされる、ことを特徴とするター
    ボデコーダ。
  8. 【請求項8】 請求項7記載のターボデコーダを有する
    受信器構造において、 ターボデコーダ(TDEC)はイコライザ(EQU)と
    帰還結合的にインターリーブされており、 組み合わされた信頼性情報(ED)はイコライザ(EQ
    U)の入力側に供給される、ことを特徴とする受信器構
    造。
JP2000595431A 1999-01-20 2000-01-03 畳み込みコードのデコーディング方法およびデコーディング装置 Expired - Fee Related JP3451071B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19902100A DE19902100C2 (de) 1999-01-20 1999-01-20 Verfahren und Vorrichtung zur Decodierung von Faltungscodes
DE19902100.7 1999-01-20
PCT/DE2000/000019 WO2000044100A1 (de) 1999-01-20 2000-01-03 Verfahren und vorrichtung zur decodierung von faltungscodes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002535910A JP2002535910A (ja) 2002-10-22
JP3451071B2 true JP3451071B2 (ja) 2003-09-29

Family

ID=7894833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000595431A Expired - Fee Related JP3451071B2 (ja) 1999-01-20 2000-01-03 畳み込みコードのデコーディング方法およびデコーディング装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6513140B2 (ja)
EP (1) EP1145445B1 (ja)
JP (1) JP3451071B2 (ja)
KR (1) KR20020006022A (ja)
CN (1) CN1337095A (ja)
AT (1) ATE219307T1 (ja)
DE (2) DE19902100C2 (ja)
WO (1) WO2000044100A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19923407C1 (de) * 1999-05-21 2000-08-24 Siemens Ag Empfangsverfahren und Empfangseinrichtung für Mobilfunkanwendungen
DE19959409A1 (de) * 1999-12-09 2001-06-21 Infineon Technologies Ag Turbo-Code-Decoder und Turbo-Code-Decodierverfahren mit iterativer Kanalparameterschätzung
US6810502B2 (en) * 2000-01-28 2004-10-26 Conexant Systems, Inc. Iteractive decoder employing multiple external code error checks to lower the error floor
US6307901B1 (en) * 2000-04-24 2001-10-23 Motorola, Inc. Turbo decoder with decision feedback equalization
EP1364462A1 (en) * 2001-02-23 2003-11-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Turbo decoder system comprising parallel decoders
US20030231726A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-18 Andreas Schuchert Arrangement and method for frequency domain compensation of OFDM signals with IQ imbalance
WO2004014012A1 (en) * 2002-08-01 2004-02-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Coding and decoding for rate matching in data transmission
US7620881B2 (en) * 2005-03-09 2009-11-17 Harris Corporation System and method for communicating data using iterative equalizing and decoding and recursive inner code
US8543881B2 (en) * 2009-09-11 2013-09-24 Qualcomm Incorporated Apparatus and method for high throughput unified turbo decoding
RU2637487C1 (ru) * 2016-12-13 2017-12-04 Валерий Владимирович Золотарев Способ декодирования информации с использованием свёрточных кодов
RU2741062C1 (ru) * 2020-06-17 2021-01-22 Валерий Владимирович Золотарев Способ инжекторного декодирования сверточных кодов

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882733A (en) * 1987-03-13 1989-11-21 Ford Aerospace Corporation Method and apparatus for combining encoding and modulation
US4907233A (en) * 1988-05-18 1990-03-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration VLSI single-chip (255,223) Reed-Solomon encoder with interleaver
FR2675971B1 (fr) * 1991-04-23 1993-08-06 France Telecom Procede de codage correcteur d'erreurs a au moins deux codages convolutifs systematiques en parallele, procede de decodage iteratif, module de decodage et decodeur correspondants.
US5406585A (en) * 1992-11-30 1995-04-11 Motorola, Inc. Method and apparatus for trellis decoding in a multiple-access system
DE4431237A1 (de) * 1994-09-02 1996-03-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Gewinnung von bitspezifischen Zuverlässigkeitsinformationen
DE4437984A1 (de) * 1994-10-25 1996-08-14 Philips Patentverwaltung Übertragungssystem mit Soft-Output-Dekodierung
DE19603724A1 (de) * 1995-10-26 1997-04-30 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Gewinnung einer Information über die Restfehler in einem übertragenen kanaldecodierten digitalen Signal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
山口和彦、今井秀樹,シャノン限界に迫る新しい符号化方式「ターボ符号」,日経エレクトロニクス,日本,1998年 7月13日,第721号,p.163−177

Also Published As

Publication number Publication date
ATE219307T1 (de) 2002-06-15
US20020031194A1 (en) 2002-03-14
US6513140B2 (en) 2003-01-28
JP2002535910A (ja) 2002-10-22
KR20020006022A (ko) 2002-01-18
DE19902100C2 (de) 2003-05-22
CN1337095A (zh) 2002-02-20
DE50000213D1 (de) 2002-07-18
DE19902100A1 (de) 2000-08-17
EP1145445B1 (de) 2002-06-12
WO2000044100A1 (de) 2000-07-27
EP1145445A1 (de) 2001-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0625829B1 (en) Post processing method and apparatus symbol reliability generation
KR100491910B1 (ko) 비동일 에러 보호를 갖는 통신 신호를 검출하는 방법 및 장치
KR100662519B1 (ko) 결정 피드백 등화를 갖는 터보 디코더
US5208816A (en) Generalized viterbi decoding algorithms
JP3354554B2 (ja) チャンネル・デコータ及びチャンネル復号化方法
US6597743B1 (en) Reduced search symbol estimation algorithm
US5933462A (en) Soft decision output decoder for decoding convolutionally encoded codewords
US5983385A (en) Communications systems and methods employing parallel coding without interleaving
KR100522263B1 (ko) 병렬연결테일-바이팅콘벌루션코드및이코드용디코더
EP0413505B1 (en) Generalized viterbi decoding algorithms
EP0907256B1 (en) Apparatus for convolutional self-doubly orthogonal encoding and decoding
US6999531B2 (en) Soft-decision decoding of convolutionally encoded codeword
JP3451071B2 (ja) 畳み込みコードのデコーディング方法およびデコーディング装置
EP1279233A1 (en) Scaled-feedback turbo decoder
Lakovic et al. Robust joint Huffman and convolutional decoding
Talakoub et al. Turbo equalization with iterative online SNR estimation
US7031406B1 (en) Information processing using a soft output Viterbi algorithm
Calhan et al. Comparative performance analysis of forward error correction techniques used in wireless communications
Chaikalis et al. Reconfiguration between soft output Viterbi and log maximum a posteriori decoding algorithms
SINDHU VLSI Implementation of Turbo codes for LTE Systems
Soleymani et al. Block Turbo Codes
Gross et al. A VLSI architecture for soft-output PR4 detection

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030612

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees