KR100517977B1 - Decoding iteration stopping criterion method for turbo decoder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터보 디코더의 디코딩 반복 제한 방법에 관한 것으로, 종래에는 부호 변화의 누적 값을 가지고 반복회수를 제한하기 때문에 반복회수가 증가하면서 부호는 변하지 않고 로그 가능성 비율의 크기가 점점 작아져 복원되어 가는 경우 각 방법들에 해당하는 임계값을 만족하게 되면 미처 완전히 복원되기 전에 디코딩 반복을 그만두게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 상기 문제점을 감안한 본 발명은 수신된 입력 프레임이 두 개의 Log-MAP 디코더를 통해 디코딩되어 첫 번째 경판정 출력과 두 번째 경판정 출력을 계산하는 단계와; 상기 두 개의 Log-MAP 디코더를 거친 프레임 크기에 대한 두 번째 경판정 출력이 첫 번째 경판정 출력보다 작은지를 판단해서 그 개수를 세는 단계와; 상기 개수가 임계값보다 작으면 디코딩 반복을 중지시키는 단계를 포함하여 이루어져 연산량과 디코딩 지연을 감소시켜 디코딩 속도를 향상시킬 수 있고 복원 가능한 오류를 복원하지 못하는 경우를 해결하는 효과가 있다.The present invention relates to a method for limiting decoding repetition of a turbo decoder. In the related art, since the number of repetitions is limited due to a cumulative value of code changes, the number of repetitions increases and the log probability ratio decreases gradually. In this case, if the threshold value corresponding to each method is satisfied, there is a problem that the decoding repetition is stopped before it is completely restored. Accordingly, the present invention in view of the above problem comprises the steps of: decoding a received input frame through two Log-MAP decoders to calculate a first hard decision output and a second hard decision output; Determining whether the second hard decision output for the frame size passed through the two Log-MAP decoders is smaller than the first hard decision output and counting the number; If the number is smaller than the threshold value, the step of stopping decoding repetition may be included, thereby reducing the amount of computation and the decoding delay, thereby improving the decoding speed and having an effect of resolving a failure to recover a recoverable error.
Description
본 발명은 다중 차원 디코더에서 디코딩의 반복회수를 제한하는 방법에 관한 것으로, 특히 터보 디코더에 적당하도록 하여 터보 디코딩의 반복회수를 고정시키지 않고 디코딩 성능 감소 없이 최소값으로 제한할 수 있게 한 터보 디코더의 디코딩 반복 제한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for limiting the repetition number of decoding in a multi-dimensional decoder, and more particularly, to the turbo decoder, which makes it possible to limit the repetition number of turbo decoding to a minimum value without reducing the decoding performance without fixing the repetition number of turbo decoding. A method of limiting repetition.
Berrou와 Glavieux, Thitimajshima에 의해 1993년 처음 발표된 터보 코드(Turbo code)는 그 획기적인 성능개선으로 인해 부호이론을 연구하는 학자들 사이에 지대한 관심을 불러 일으켰다. 그들의 발표 논문에서 부호율 1/2인 터보 코드는 10^-5의 비트 오율(BER) 성능을 갖기 위해 0.7 dB의 Eb/No만을 필요로 하였다. 터보 코드는 둘 또는 그 이상의 재귀 조직 길쌈부호(recursive systematic convolutional encoders, RSC)를 구성부호로 갖고, 이들을 인터리버로 연결시킨 병렬 연접 길쌈부호(parallel concatenated convolutional code, PCCC) 이다. 이 터보 코드의 입력 정보 비트들은 첫 번째 구성 부호기로 입력되고, 인터리버에 의해 그 순서가 뒤섞여진 후 다시 두 번째 구성 부호기로 입력된다. 이로써 병렬 연접 부호의 부호어는 이 정보 비트와 각각의 부호기에서 생성된 패리티 검사 비트(parity check bits)로 구성된다.Originally released in 1993 by Berrou, Glavieux and Thitimajshima, the Turbo code has attracted a great deal of attention among scholars studying sign theory because of its breakthrough performance improvements. In their paper, a turbo code with a code rate of 1/2 required only 0.7 dB of Eb / No to achieve a BER performance of 10 ^ -5. A turbo code is a parallel concatenated convolutional code (PCCC) having two or more recursive systematic convolutional encoders (RSC) as constituent codes and connecting them with an interleaver. The input information bits of this turbo code are input to the first constituent encoder, and are intermixed by the interleaver and then to the second constituent encoder. The codeword of the parallel concatenated code thus consists of this information bit and the parity check bits generated by each encoder.
이러한 터보 코드의 디코딩은 MAP(maximum a posteriori) 알고리듬을 이용한 심볼단위의 디코딩을 반복적으로 적용하여 이루어진다. 부호기에서 두 개의 RSC 구성부호기를 사용하였으므로, 터보 코드의 디코더도 마찬가지로 인터리버에 의해 연접된 두 개의 MAP 디코더로 구성된다. 첫 번째 디코더에서 생성된 외부 정보(extrinsic information)는 두 번째 디코더에서 사용되어야 하며, 이를 위해서는 각각의 디코더의 알고리듬이 연성입력/연성출력(soft-in/soft-out) 복호 알고리듬이어야 한다. 그리고, 두 번째 디코더에서 생성된 연성출력 또한 다시 첫 번째 디코더에 재귀적으로 입력되며 이러한 과정을 반복함으로써 전체 디코딩 과정은 반복 디코딩(iterative decoding)을 이루게 된다. The decoding of the turbo code is performed by repeatedly applying symbol-based decoding using a MAP algorithm. Since two encoders are used in the encoder, the decoder of the turbo code is similarly composed of two MAP decoders connected by an interleaver. The extrinsic information generated by the first decoder should be used by the second decoder. For this purpose, the algorithm of each decoder should be a soft-in / soft-out decoding algorithm. In addition, the soft output generated by the second decoder is recursively input to the first decoder, and by repeating this process, the entire decoding process is iterative decoding.
터보 코드와 같은 다중 차원 코드는 디코딩의 반복회수가 증가할수록 비트 에러 율과 프레임 에러 율이 감소하지만 그 개선의 정도는 점차 줄어든다. 그러므로, 터보 코드의 성능 한계에 다다른 이후의 반복 디코딩은 부가적인 연산과 디코딩 지연만 초래할 뿐 큰 의미를 가지지 않는다.In multi-dimensional codes such as turbo codes, the bit error rate and frame error rate decrease as the number of decoding iterations increases, but the degree of improvement decreases gradually. Hence, iterative decoding after reaching the performance limit of turbo code only incurs additional computation and decoding delays and does not mean much.
따라서, 반복회수를 제한하는 효율적인 방법은 불필요한 연산과 디코딩 지연을 개선하는데 중요한 역할을 한다. 이러한 반복회수를 제한하는 몇몇 방법들이 제안되었다.Therefore, an efficient way of limiting the number of iterations plays an important role in improving unnecessary computation and decoding delays. Several methods have been proposed to limit this number of iterations.
먼저, 교차 엔트로피(Cross Entropy)방법은 반복 디코딩마다 전체 디코더를 구성하는 내부 디코더들의 로그 가능성 비율(LLR: log-likelihood ratio)값으로 교차 엔트로피를 계산하여 임계값보다 작은 경우 디코딩 반복을 멈춘다.First, the cross entropy method stops decoding repetition when the cross entropy is calculated by using a log-likelihood ratio (LLR) value of internal decoders constituting the entire decoder for each iterative decoding.
부호 변화 비율(SCR: Sign Change Ratio)방법은 반복 디코딩마다 바로 이전의 외부 정보와 현재의 외부 정보간의 변화된 부호의 수를 누적하여 임계값보다 작은 경우 반복을 멈추고, 경판정 보조(HDA: Hard-Decision-Aided)방법은 이전 반복 디코딩 출력의 경판정 부호와 현재 출력의 경판정 부호를 비교하여 전체 프레임에 대한 부호가 일치하면 반복을 멈추는 방법이다.The Sign Change Ratio (SCR) method accumulates the number of changed codes between the immediately previous external information and the current external information for each iterative decoding, and stops the repetition when it is smaller than the threshold value. Decision-Aided) is a method of comparing the hard decision code of the previous iterative decoding output with the hard decision code of the current output and stopping the repetition if the codes for the entire frame match.
부호 차이 비율(SDR: Sign Difference Ratio)방법은 반복 디코딩마다 사전 정보와 외부 정보간의 부호가 서로 다를 경우 그 수를 누적하여 임계값보다 작은 경우 반복을 멈춘다.The Sign Difference Ratio (SDR) method stops the repetition when the number of symbols between the dictionary information and the external information is different for each repetition decoding and accumulates the number.
교차 엔트로피 방법을 설명하기에 앞서, 도 1은 종래 연판정 입/출력 디코더의 입출력 신호를 보인 예시도로서 연판정 입/출력을 갖는 디코더를 나타낸 도이다. 이 도면에 도시된 주요 부호를 살펴보면, 는 정보 비트에 대한 사전정보이고, 는 채널을 거쳐 수신된 값이고, 는 정보 비트에 대한 외부 정보이고, 는 정보 비트에 대한 연판정 출력이다. 그리고, 입력 u에 대한 연판정 출력 와 에 대한 확률분포 는 각각 아래 수학식 1, 2와 같다.Prior to describing the cross-entropy method, FIG. 1 is a diagram illustrating input and output signals of a conventional soft decision input / output decoder, and illustrates a decoder having a soft decision input / output. Looking at the major signs shown in this figure, Is the dictionary information for the information bits, Is the value received over the channel, Is external information about an information bit, Is the soft decision output for the information bits. And soft decision output for input u Wow Probability distribution for Are the same as Equations 1 and 2, respectively.
도 2는 종래 두 개의 연판정 입/출력 디코더를 갖는 반복 디코딩 절차를 보인 예시도로서, 이를 참조하여 교차 엔트로피 방법을 설명한다. 먼저, 이 도면에 도시된 주요 부호를 살펴보면, 는 정보 비트에 대한 사전 정보이고, 는 채널을 거쳐 수신된 값이고, 는 수평 디코더의 정보 비트에 대한 외부 정보이고, 는 수평 디코더의 정보 비트에 대한 연판정 출력이고, 는 수직 디코더의 정보 비트에 대한 외부 정보이고, 는 수직 디코더의 정보 비트에 대한 연판정 출력이고, 는 정보 비트에 대한 전체 디코더의 연판정 출력이다. 이 부호는 디코딩 반복회수에 따라 재정의되며 부호에 반복회수를 나타내는 인덱스가 추가로 붙는다.2 is an exemplary diagram illustrating an iterative decoding procedure having two soft decision input / output decoders according to the related art. First, looking at the major signs shown in this figure, Is the dictionary information for the information bits, Is the value received over the channel, Is external information about the information bits of the horizontal decoder, Is the soft decision output for the information bits of the horizontal decoder, Is external information about the information bits of the vertical decoder, Is the soft decision output for the information bits of the vertical decoder, Is the soft decision output of the entire decoder for the information bits. This code is redefined according to the decoding repetition number, and an additional index indicating the repetition number is added to the code.
연속된 각 디코딩 과정마다 사후분포를 구할 수 있고 이 두 분포 와 에 대한 차이의 정도를 나타내는 교차 엔트로피는 아래 수학식 3과 같이 정의된다.For each successive decoding process, a post-distribution can be obtained and these two distributions Wow The cross entropy representing the degree of difference with respect to is defined by Equation 3 below.
두 개의 연속된 반복 i-1과 i를 살펴보면 한 번의 반복은 '수평'과 '수직'방향의 디코딩 과정으로 구성되고 각각에 대한 연판정 출력은 수학식 1에 의해 다음과 같은 수학식 4, 5로 표현된다.Looking at two successive iterations i-1 and i, one iteration consists of decoding processes in the 'horizontal' and 'vertical' directions, and the soft decision output for each is expressed by Equations 1 and 4 as follows. It is expressed as
그리고, 두 연판정 출력간의 차이는 아래 수학식 6과 같다.The difference between the two soft decision outputs is expressed by Equation 6 below.
반복 디코딩이 수렴되어 i번째 반복에서 끝나면 이고, 와 의 크기가 매우 크며 의 부호가 와 같고 1보다 작은 값을 갖는다고 가정할 수 있다. 따라서, 수학식 3은 아래의 수학식 7로 근사화할 수 있다.When iterative decoding converges and ends at the i iteration ego, Wow Is very large The sign of Can be assumed to be equal to and less than 1. Therefore, Equation 3 can be approximated by Equation 7 below.
시험 결과 이면 더 이상의 반복 디코딩은 오류를 수정하는데 도움이 되지 않는다.Test result No further iterative decoding then helps to correct the error.
이상, 교차 엔트로피 방법에 대해서 살펴보았으며 다음으로 부호 변화 비율 방법과 경판정 보조 방법에 대해 설명한다.In the above, the cross-entropy method has been described. Next, the sign change rate method and the hard decision support method will be described.
도 3은 종래 2차 터보 코드를 위한 디코더의 구성을 보인 블록도로서, 이 도 3의 표기로 교차 엔트로피 방법을 살펴보면 의 크기는 부호 변화가 없는 부분이 그렇지 않은 부분에 비해 아주 작다. 즉, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a decoder for a conventional secondary turbo code. Referring to the cross-entropy method in the notation of FIG. The size of is very small compared to the part without sign change. In other words,
를 반복 i-1에서 i일 때 에서 부호가 변화된 개수라 하고 교차 엔트로피 방법의 를 부호가 변하지 않은 부분과 변한 부분으로 분리하면 아래 수학식 8과 같이 표현된다. Is repeated i-1 to i Is the number of sign changes in When the symbol is separated into an unchanged part and a changed part, it is expressed as Equation 8 below.
여기서, 의 값은 의 값에 비해 훨씬 작고, 의 값이 의 값보다 평균적으로 훨씬 크기 때문에 수학식 8에서 은 에 비해 무시할만하다. 결국 수학식 8은 다음과 같이 수학식 9로 근사화할 수 있다.here, of The value is Much smaller than the value of, of Value is In Equation 8 because it is much larger on average than silver Compared to negligible. As a result, Equation 8 may be approximated by Equation 9 as follows.
여기서, 는 일 때 의 평균값을 의미한다.here, Is when Means the average value.
수학식 9는 두 개의 연속된 반복간의 의 부호 변화 개수가 두 디코더간의 교차 엔트로피와 직접적인 관련이 있음을 보여준다. 따라서, 의 부호 변화의 개수 를 반복회수를 제한하는 조건으로 사용할 수 있다. 시험 결과 이고 N은 입력 블록의 크기이다.Equation (9) is based on two successive iterations It is shown that the number of sign changes of P is directly related to the cross entropy between the two decoders. therefore, Number of sign changes Can be used as a condition to limit the number of repetitions. Test result And N is the size of the input block.
경판정 보조 방법은 교차 엔트로피에서 반복 디코딩이 i번째에서 수렴될 때 의 가정을 수정하면 의 관계를 가진다. 반복 i-1에서 의 경판정의 부호를 저장하고 반복 i에서 의 경판정의 부호와 일치하는지를 확인한다. 만약 전체 블록에 대해 부호가 일치하면 반복과정을 멈추게 된다.The hard decision aiding method is used when iterative decoding converges at the i th in cross-entropy. If you modify the assumptions of Has a relationship with In iteration i-1 Store the hard decision code of and repeat at i Check if it matches the code of hard decision. If the sign matches for the whole block, the repetition process stops.
마지막으로, 부호 차이 비율 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.Finally, the code difference ratio method will be described.
도 4는 종래 간략화한 터보 디코더의 구성을 보인 블록도로서, 각 구성 코드의 로그 가능성 비율 값 와 는 각각 아래 수학식 10과 같다.4 is a block diagram showing a configuration of a conventional simplified turbo decoder, wherein a log likelihood ratio value of each configuration code is shown. Wow Are each represented by Equation 10 below.
여기서, 이고 와 는 각각 사전 정보와 외부 정보를 나타낸다. 여기서, 반복 과정을 고려하면 외부 정보와 사전 정보는 다음과 같은 관계를 갖는다.here, ego Wow Denotes dictionary information and external information, respectively. Here, considering the iterative process, the external information and the dictionary information have the following relationship.
만약 디코더 입력 프레임이 나쁜 프레임일 경우 와 는 디코딩 반복이 증가해도 그 값이 크게 증가하지 않고 보다 작거나 비슷한 값을 가지게 된다.If the decoder input frame is a bad frame Wow Does not increase significantly when the decoding iteration increases. It will have a smaller or similar value.
그리고, 좋은 프레임일 경우 와 은 반복회수가 증가할수록 값이 증가하며 프레임내의 비트 오류 이 0에 가까우며 와 은 의 5~10배정도 큰 값을 갖는다.And if it's a good frame Wow The value increases as the number of iterations increases and bit error in the frame Close to zero Wow silver It is 5 ~ 10 times larger than.
따라서, 는 에 의해 결정된다. 그리고, 를 와 과의 서로 다른 부호의 개수라면 나쁜 프레임일 경우 i가 증가해도 큰 값으로 남아 있고 좋은 프레임일 경우는 0에 가까워진다.therefore, Is Determined by And, To Wow If the number of different codes with and is different, i remains a large value even if i increases for a bad frame, and approaches 0 for a good frame.
또한, 이 0이 되더라도 될 때까지 와 그리고 는 i와 같이 계속 증가한다. 이와 같은 가정으로 반복 디코딩에 대한 제한은 일 때 반복을 멈추게 된다. 여기서, p는 서로 다른 부호의 비율이고 N은 프레임 크기이다. 시험 결과 p는 값을 가진다.Also, Even if it becomes 0 Until Wow And Continues to increase as i. With this assumption, the limitation on iterative decoding When it stops repeating. Where p is the ratio of different signs and N is the frame size. Test result p is Has a value.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 부호 변화 비율과 경판정 보조 방법은 기존의 교차 엔트로피 방법의 연산량과 요구되는 메모리 양을 줄인 방법이다. 교차 엔트로피 방법은 두 구성 코드간의 교차 엔트로피 계산을 위해 (6N-1)의 정수 연산과 (N+2)만큼의 메모리가 필요하지만 부호 변화 비율 방법은 N 개의 덧셈과 크기가 N인 카운터와 외부 정보의 부호를 저장하기 위한 N 비트만 필요하다. 경판정 보조 방법 또한 로그 가능성 비율의 부호를 구하기 위한 N 개의 로직과 이를 저장하기 위한 N 개의 메모리 그리고, 부호의 변화를 검사하기 위한 N 개의 로직만 필요하다. 부호 차이 비율 방법은 부호 변화 비율 방법과 비슷하나 이전 외부 정보의 부호를 저장할 필요가 없어 N 개의 메모리가 필요하지 않다.However, in the prior art as described above, the code change rate and hard decision assistance method are a method of reducing the amount of computation and the required amount of memory of the conventional cross-entropy method. The cross entropy method requires an integer operation of (6N-1) and (N + 2) memory for cross entropy calculation between two component codes, but the sign change rate method uses N additions and counters of size N and external information. Only N bits are needed to store the sign of. The hard decision aiding method also requires only N logic to obtain the sign of the log likelihood ratio, N memory to store it, and N logic to check the change of the sign. The code difference rate method is similar to the code change rate method, but does not require N memories because there is no need to store the code of previous external information.
모든 방법을 비교해 보면 교차 엔트로피 방법은 다른 방법들에 비해 계산의 복잡도가 높고 요구되는 메모리도 많다. 나머지 방법들은 비슷한 복잡도를 가지지만 모두 부호 변화의 누적 값을 가지고 반복회수를 제한하기 때문에 반복회수가 증가하면서 부호는 변하지 않고 로그 가능성 비율의 크기가 점점 작아져 복원되어 가는 경우 각 방법들에 해당하는 임계값을 만족하게 되면 미처 완전히 복원되기 전에 디코딩 반복을 그만두게 된다. 따라서, 부호 변화로 반복회수를 제한하는 방법들은 복원 가능한 오류를 복원하지 못하는 경우를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.Comparing all the methods, the cross-entropy method is more computationally complex and requires more memory than the other methods. The other methods have similar complexity, but all have a cumulative value of sign change and limit the number of repetitions. Therefore, as the number of repetitions increases, the sign does not change and the log likelihood ratio decreases. When the threshold is met, the decoding iteration stops before it is completely restored. Therefore, methods of limiting the number of repetitions due to sign change have a problem that may cause a case in which a recoverable error cannot be recovered.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 디코더의 경판정 출력의 크기 변화에 따라 반복 디코딩 회수를 제한하여 불필요한 디코딩 반복을 하지 않도록 한 터보 디코더의 디코딩 반복 제한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a method of limiting decoding repetition of a turbo decoder in which unnecessary decoding repetition is not limited by limiting the number of repetitive decodings according to the size change of the hard decision output of the decoder. There is a purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수신된 입력 프레임이 두 개의 Log-MAP 디코더를 통해 디코딩되어 첫 번째 경판정 출력과 두 번째 경판정 출력을 계산하는 단계와; 상기 두 개의 Log-MAP 디코더를 거친 프레임 크기에 대한 두 번째 경판정 출력이 첫 번째 경판정 출력보다 작은지를 판단해서 그 개수를 세는 단계와; 상기 개수가 임계값보다 작으면 디코딩 반복을 중지시키는 단계를 포함하여 동작하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of: decoding the received input frame through two Log-MAP decoder to calculate the first hard decision output and the second hard decision output; Determining whether the second hard decision output for the frame size passed through the two Log-MAP decoders is smaller than the first hard decision output and counting the number; Stopping the decoding repetition if the number is less than the threshold value.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 터보 디코더의 디코딩 반복 제한 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 수신된 입력 프레임이 두 개의 Log-MAP 디코더를 통해 디코딩되어 첫 번째 경판정 출력과 두 번째 경판정 출력을 계산하는 단계(S11~S15)와; 상기 두 개의 Log-MAP 디코더를 거친 프레임 크기에 대한 두 번째 경판정 출력이 첫 번째 경판정 출력보다 작은지를 판단해서 그 개수를 세는 단계(S16)와; 상기 개수가 임계값보다 작으면 디코딩 반복을 중지시키는 단계(S17, S18)와; 상기 두 개의 Log-MAP 디코더를 거친 프레임 크기에 대한 두 번째 사전 정보와 두 번째 외부 정보의 부호가 서로 다른 개수를 세는 단계(S22)와; 상기 부호가 서로 다른 개수가 임계값보다 작으면 디코딩 반복을 중지시키는 단계(S23)로 이루어진 것으로 본 발명의 실시 예를 설명한다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for limiting decoding repetition of a turbo decoder according to an embodiment of the present invention, in which a received input frame is decoded through two Log-MAP decoders so that a first hard decision output and a second hard decision output are shown. Calculating (S11 to S15); Determining whether the second hard decision output for the frame size passed through the two Log-MAP decoders is smaller than the first hard decision output (S16); Stopping decoding repetition (S17, S18) if the number is less than a threshold; Counting different numbers of symbols of second dictionary information and second external information about frame sizes passed through the two Log-MAP decoders (S22); An embodiment of the present invention will be described as a step (S23) of stopping decoding repetition when the numbers having different numbers are smaller than a threshold.
본 발명은 터보 디코더를 구성하는 첫 번째 디코더의 경판정 출력과 두 번째 디코더의 경판정 출력의 크기 변화에 따라 반복 디코딩 회수를 제한하는 방법이다.The present invention is a method of limiting the number of repetitive decodings according to the size change of the hard decision output of the first decoder and the hard decision output of the second decoder constituting the turbo decoder.
본 발명의 실시 예에서는 도 4의 터보 디코더에 적용된 부호 차이 비율 방법의 표기를 사용한다.An embodiment of the present invention uses the notation of a code difference ratio method applied to the turbo decoder of FIG. 4.
수신 프레임이 나쁠 경우 디코딩 반복이 증가해도 터보 디코더의 두 번째 디코더의 는 첫 번째 디코더의 에 비해 큰 변화가 없다. 좋은 프레임일 경우 는 디코딩 반복이 증가할수록 보다 큰 값을 가지게 된다.If the received frame is bad, even though the decoding iterations increase, the second decoder of the turbo decoder Of the first decoder There is no big change in comparison. If it's a good frame As the decoding iteration increases It will have a larger value.
즉, 오류가 난 경우 일시적으로 경판정 값이 양의 값으로 개선되다 다시 음의 값으로 전환되거나 그 반대의 경우를 거치면서 점점 더 확실한 경판정 출력값을 가지게 되고 그렇지 않을 경우는 처음부터 큰 값을 갖게 된다.In other words, if an error occurs, the hard decision value is temporarily improved to a positive value, and then converted to a negative value or vice versa, and more and more hard decision output value is obtained. Will have
이는 수학식 10과 11에 의해 와 의 부호 변화가 발생하기 때문임을 알 수 있다.This is expressed by equations 10 and 11 Wow It can be seen that the sign change occurs.
반복 디코딩 회수 i가 증가할 때 각 디코더의 경판정 출력값을 고려해 다음과 같이 가정해 보자.Consider the hard decision output value of each decoder as the iteration decoding count i increases.
첫 번째, 가 보다 작아지다 다시 커지면 와 의 부호 변화가 발생하고 제한된 반복회수 내에 오류가 정정되는 경우이다.first, end Smaller and bigger again Wow This is the case where the sign change of and the error is corrected within the limited number of iterations.
두 번째, 가 보다 작아지면 와 의 부호 변화가 없고 아직 오류가 정정되지 않은 경우이다.second, end If smaller Wow It is the case that there is no sign change of and the error is not corrected yet.
세 번째, 가 보다 커지면 와 의 부호 변화는 없으며 입력 자체에 오류가 없는 경우이다.third, end If greater Wow There is no sign change of and there is no error in the input itself.
네 번째, 가 이 비슷하면 입력이 아주 나쁘거나 충분한 반복 디코딩으로 더 이상 개선되지 않는 경우이다.fourth, end Similarly, the input is either bad or no longer improved with enough iterative decoding.
후자의 경우는 이미 i가 증가하면서 첫 번째에서 세 번째 중 하나의 경우를 거친 후 발생한다. 그러므로, 위의 두 번째 경우에 부호변화를 누적하는 부호 변화 비율, 경판정 보조 그리고, 부호 차이 비율 방법들은 디코딩의 반복 회수를 제한하여 불필요한 연산과 디코딩 지연을 개선하는 방법으로 반복회수를 제한하는 몇몇 방법들에 해당되지만 부호 변화만 없으면 디코딩의 반복을 중단할 수 있기 때문에 정정 가능한 오류를 놓칠 수 있다.The latter case occurs after one of the first to third cases, with i already increasing. Therefore, in the second case above, the code change rate, hard decision aid, and code difference rate methods that accumulate code changes limit the number of iterations by limiting the number of iterations of decoding to improve unnecessary operations and decoding delays. The methods can be missed, but the corrective error can be missed because the repetition of the decoding can be stopped without changing the sign.
이를 개선하기 위해 각 디코더의 경판정 출력값을 고려하여 Ai를 인 경우의 개수라 하면 일 때 디코딩 반복을 멈추면 된다. 여기서, η는 경판정 출력의 크기 변화 비율이고 N은 프레임 크기다. 본 발명은 경판정 출력의 크기 변화에 따라 반복 디코딩 회수를 제한하여 정정 가능한 오류를 놓치지 않고 디코딩의 반복을 제어한다.To improve this, consider A i with the hard decision output value of each decoder. If the number of Stop the decoding loop. Where η is the rate of change of the hard decision output and N is the frame size. The present invention controls the repetition of decoding without missing a correctable error by limiting the number of repetitive decoding according to the change in the size of the hard decision output.
따라서, 수학식 10과 11에 의해 는 결국 와 같은 의미를 가진다. 시험 결과 η는 약 0.005의 값을 가진다.Thus, by equations (10) and (11) Eventually Has the same meaning as The test result η has a value of about 0.005.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다중 차원 디코더에서 디코딩 반복회수를 최소로 제한한 것으로 터보 디코더에 적용시 기존의 고정된 반복회수에 비해 불필요한 반복을 하지 않으므로 연산량과 디코딩 지연을 감소시켜 디코딩 속도를 향상시킬 수 있고, 부호 변화가 없고 로그 가능성 비율의 크기가 점점 작아져서 발생하는 복원 가능한 오류를 복원하지 못하는 경우를 해결하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention limits the decoding repetition number to the minimum in the multi-dimensional decoder. When applied to the turbo decoder, unnecessary repetition is not performed when compared to the existing fixed repetition number, thereby reducing the amount of computation and the decoding delay. Can be improved, and there is an effect of resolving a case of failing to recover a recoverable error caused by no sign change and a smaller log probability ratio.
도 1은 종래 연판정 입/출력 디코더의 입출력 신호를 보인 예시도.1 is an exemplary view showing an input / output signal of a conventional soft decision input / output decoder.
도 2는 종래 두 개의 연판정 입/출력 디코더를 갖는 반복 디코딩 절차를 보인 예시도.2 illustrates an iterative decoding procedure with two conventional soft decision input / output decoders.
도 3은 종래 2차 터보 코드를 위한 디코더의 구성을 보인 블록도.3 is a block diagram showing the configuration of a decoder for a conventional secondary turbo code.
도 4는 종래 간략화한 터보 디코더의 구성을 보인 블록도.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional simplified turbo decoder.
도 5는 본 발명에 따른 터보 디코더의 디코딩 반복 제한 방법의 동작 흐름도.5 is an operation flowchart of a decoding iteration limiting method of a turbo decoder according to the present invention;
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