JP2007116591A - Coder, decoder and coding/decoding system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、符号化利得に優れた低い符号化率を実現する符号化装置、復号化装置、および符号化・復号化システムに関する。 The present invention relates to an encoding device, a decoding device, and an encoding / decoding system that realize a low encoding rate with excellent encoding gain.
ターボ符号は、Shannon限界に近い伝送特性を現実的な処理で実現可能な誤り訂正符号であり、W-CDMAやcdma2000のような既存セルラーシステムにおいても利用されている(例えば非特許文献1および2参照)。ターボ符号の符号器および復号器のブロック図をそれぞれ図9および図10に示す。図9に示す符号器において、情報ビット系列は要素符号器1−1に入力され,パリティビット系列1が作られる。情報ビット系列は同時に、ターボインタリーバ1−3(図中ではπと表記)で順序が並べ替えられてもう一方の要素符号器1−2に入力され、パリティビット系列2が作られる。2つのパリティビット系列は、所望の符号化率に応じ、単純に多重化されるか、あるいは間引き(パンクチャ:puncturing)してから多重化され、元の情報ビット系列と多重化されて通信路に送出される。2つの要素符号器の構成は同じでもよいし、異なっていてもよい。
The turbo code is an error correction code that can realize transmission characteristics close to the Shannon limit by realistic processing, and is also used in existing cellular systems such as W-CDMA and cdma2000 (for example, Non-Patent
図10に示す復号器において、要素符号器1−1に対応した要素復号器2−1は、受信ビット系列を受け取って復号処理を行い、各情報シンボルの信頼度情報を外部値として出力する。要素復号器2−2は、ターボインタリーバ2−4により順序が並べ替えられた受信ビット系列について、要素復号器2−1から出力された信頼度情報(ターボインタリーバ2−3により順序が並べ替えられて、事前値として要素復号器2−2に入力される)を利用して復号処理を行い、各情報シンボルの復号結果と信頼度情報を出力する。 In the decoder shown in FIG. 10, an element decoder 2-1 corresponding to the element encoder 1-1 receives the received bit sequence, performs decoding processing, and outputs reliability information of each information symbol as an external value. The element decoder 2-2 relies on the reliability information output from the element decoder 2-1 (the order is rearranged by the turbo interleaver 2-3) for the received bit sequence whose order is rearranged by the turbo interleaver 2-4. Then, a decoding process is performed using the element decoder 2-2 as a prior value), and a decoding result and reliability information of each information symbol are output.
得られた信頼度情報は、ターボデインタリーバ2−5(図中ではπ-1と表記)により、元の順序に戻されてから要素復号器2−1へ送られる。2回目以後の繰り返しでは、要素復号器2−1は要素復号器2−2からの信頼度情報を用いて受信ビット系列の復号処理を実行する。以上の処理が十分に繰り返し実行された後、最終的に要素復号器2−2から出力された復号結果が硬判定され、出力される。以上のようにターボ復号器では、2つの要素復号器間をビットインタリーバによって連接し、各要素復号器において更新されたビットの信頼度情報をもう一方の要素復号器にフィードバックさせる確率伝搬用のフィードバックループを有することにより、効率的なMAP(Maximum A posteriori Probability)復号を達成している。
しかしながら、上記の従来方式には次のような問題がある。基地局から遠く離れたセル端における通信品質を保証するためには、既定の誤り率を達成するための受信信号電力対雑音電力比を小さくする必要があり、そのためのひとつの手段として、低い符号化率で伝送を行うことが考えられる。低い符号化率を実現するための簡単な方法は、原符号化率1/3のターボ符号器の出力系列の一部を所望の符号化率に合わせて繰り返して(レピティション:repetition)送信することである(例えば非特許文献1参照)。 However, the above conventional method has the following problems. In order to guarantee the communication quality at the cell edge far away from the base station, it is necessary to reduce the received signal power to noise power ratio to achieve a predetermined error rate. It is conceivable to perform transmission at a conversion rate. A simple method for realizing a low coding rate is to transmit a part of the output sequence of a turbo coder with an original coding rate of 1/3 repeatedly according to a desired coding rate (repetition). (For example, see Non-Patent Document 1).
図11に、原符号化率1/3のターボ符号器を用いて符号化率1/5の符号を構成する場合の処理手順の一例を示す。5ビットの情報ビット系列4−1に対して、誤り訂正符号としてのパリティビット1とパリティビット2が付加され、符号化データ4−2となる。この符号化データ4−2に対して、レピティションによりさらにパリティビット1とパリティビット2が付加され、符号化データ4−3となる。レピティションにより、既定の誤り率を達成するための受信信号電力対雑音電力比を小さくすることができるが、同一のビットを繰り返し送信する単純な処理のため、特性利得の改善はほとんどなく、1ビットあたりの受信信号電力対雑音電力比は逆に大きくなってしまう。
FIG. 11 shows an example of a processing procedure when a code with a coding rate of 1/5 is configured using a turbo coder with an original coding rate of 1/3.
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、情報ビット系列の復号特性を改善することができる符号化装置、復号化装置、および符号化・復号化システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an encoding device, a decoding device, and an encoding / decoding system capable of improving the decoding characteristics of an information bit sequence. Objective.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、複数の情報ビットからなる情報ビット系列中に既知の参照ビットを挿入して参照ビット挿入後データを生成する第1の参照ビット挿入手段と、前記情報ビット系列に付加する誤り訂正符号を前記参照ビット挿入後データから生成する誤り訂正符号生成手段とを備えたことを特徴とする符号化装置である。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and first reference bit insertion for generating data after inserting a reference bit by inserting a known reference bit into an information bit sequence composed of a plurality of information bits. And an error correction code generating means for generating an error correction code to be added to the information bit sequence from the data after inserting the reference bits.
また、本発明の符号化装置において、前記第1の参照ビット挿入手段は、挿入後の先頭の前記参照ビットと末尾の前記参照ビットの間に1以上の前記情報ビットが存在するように前記参照ビットを挿入することを特徴とする。 Further, in the encoding device of the present invention, the first reference bit insertion means includes the reference so that one or more information bits exist between the first reference bit after insertion and the last reference bit. It is characterized by inserting a bit.
また、本発明の符号化装置において、挿入する前記参照ビットの数が前記情報ビットの数よりも多い場合に、前記第1の参照ビット挿入手段は、前記情報ビットが連続しないように前記参照ビットを挿入することを特徴とする。 In the encoding device of the present invention, when the number of the reference bits to be inserted is larger than the number of the information bits, the first reference bit insertion means prevents the information bits from being continuous. Is inserted.
また、本発明の符号化装置において、挿入する前記参照ビットの数が前記情報ビットの数以下である場合に、前記第1の参照ビット挿入手段は、前記参照ビットが連続しないように前記参照ビットを挿入することを特徴とする。 In the encoding device of the present invention, when the number of the reference bits to be inserted is equal to or less than the number of the information bits, the first reference bit insertion means prevents the reference bits from being continuous. Is inserted.
また、本発明の符号化装置において、前記第1の参照ビット挿入手段は、前記参照ビット間に挟まれる、連続する前記情報ビットの数が同じ前記情報ビット系列内で同一となるように前記参照ビットを挿入することを特徴とする。 Also, in the encoding device of the present invention, the first reference bit insertion means may perform the reference so that the number of consecutive information bits sandwiched between the reference bits is the same within the same information bit sequence. It is characterized by inserting a bit.
また、本発明は、複数の情報ビットからなる情報ビット系列に既知の参照ビットを挿入した参照ビット挿入後データから誤り訂正符号を生成し、前記情報ビット系列に前記誤り訂正符号を付加することによって生成された符号化データを復号化する復号化装置であって、前記参照ビットを、尤度に関する既知の情報として用いて前記符号化データを復号化する復号化手段を備えたことを特徴とする復号化装置である。 Further, the present invention generates an error correction code from data after inserting a reference bit in which a known reference bit is inserted into an information bit sequence composed of a plurality of information bits, and adds the error correction code to the information bit sequence. A decoding apparatus for decoding generated encoded data, comprising decoding means for decoding the encoded data using the reference bits as known information on likelihood. It is a decoding device.
また、本発明の復号化装置において、前記符号化データに対して、前記既知の参照ビットと同じ参照ビットを同じ位置に挿入する第2の参照ビット挿入手段をさらに備え、前記復号化手段は、前記第2の参照ビット挿入手段によって挿入された前記参照ビットを、尤度に関する既知の情報として用いて前記符号化データを復号化することを特徴とする。 The decoding apparatus of the present invention further comprises second reference bit insertion means for inserting the same reference bit as the known reference bit at the same position with respect to the encoded data, and the decoding means comprises: The encoded data is decoded using the reference bits inserted by the second reference bit insertion means as known information on likelihood.
また、本発明の復号化装置において、前記第2の参照ビット挿入手段は、挿入後の先頭の前記参照ビットと末尾の前記参照ビットの間に1以上の前記情報ビットが存在するように前記参照ビットを挿入することを特徴とする。 In the decoding device of the present invention, the second reference bit insertion means may include the reference so that one or more information bits exist between the first reference bit after insertion and the last reference bit. It is characterized by inserting a bit.
また、本発明の復号化装置において、挿入する前記参照ビットの数が前記情報ビットの数よりも多い場合に、前記第2の参照ビット挿入手段は、前記情報ビットが連続しないように前記参照ビットを挿入することを特徴とする。 In the decoding apparatus of the present invention, when the number of reference bits to be inserted is larger than the number of information bits, the second reference bit insertion means prevents the information bits from being continuous. Is inserted.
また、本発明の復号化装置において、挿入する前記参照ビットの数が前記情報ビットの数以下である場合に、前記第2の参照ビット挿入手段は、前記参照ビットが連続しないように前記参照ビットを挿入することを特徴とする。 In the decoding apparatus of the present invention, when the number of reference bits to be inserted is equal to or less than the number of information bits, the second reference bit insertion means prevents the reference bits from being continuous. Is inserted.
また、本発明の復号化装置において、前記第2の参照ビット挿入手段は、前記参照ビット間に挟まれる、連続する前記情報ビットの数が同じ前記情報ビット系列内で同一となるように前記参照ビットを挿入することを特徴とする。 Further, in the decoding apparatus of the present invention, the second reference bit insertion means may perform the reference so that the number of consecutive information bits sandwiched between the reference bits is the same within the same information bit sequence. It is characterized by inserting a bit.
また、本発明は、上記の符号化装置と復号化装置とを備えたことを特徴とする符号化・復号化システムである。 The present invention also provides an encoding / decoding system including the encoding device and the decoding device.
本発明によれば、情報ビット系列に既知の参照ビット群を挿入して符号化を行い、復号時には参照ビットを、尤度が非常に大きい既知情報として利用することで、情報ビット系列の復号特性を改善することができるという効果が得られる。 According to the present invention, decoding is performed by inserting a known reference bit group into an information bit sequence and performing encoding, and using the reference bit as known information with a very high likelihood at the time of decoding. The effect that can be improved is obtained.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態によるターボ符号の符号器(符号化装置)の構成を示している。従来のターボ符号の符号器(図9)と比較して、各要素符号器(要素符号器5−1および5−2)の直前に参照ビット挿入器(参照ビット挿入器5−4および5−5)が設けられている。参照ビット挿入器5−5の前にはターボインタリーバ5−3が設けられており、参照ビット挿入器5−4に入力される情報ビット系列と、参照ビット挿入器5−5に入力される情報ビット系列の入力順序は異なっている。なお、図1において、情報ビット系列に、各要素符号器から出力されたパリティビット系列を付加する構成は、図9と同様に省略されているが、公知の技術で構成することが可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a turbo code encoder (encoder) according to an embodiment of the present invention. Compared with the conventional turbo code encoder (FIG. 9), reference bit inserters (reference bit inserters 5-4 and 5-1-2) are provided immediately before each element encoder (element encoders 5-1 and 5-2). 5) is provided. A turbo interleaver 5-3 is provided in front of the reference bit inserter 5-5, and an information bit sequence input to the reference bit inserter 5-4 and information input to the reference bit inserter 5-5. The input order of bit sequences is different. In FIG. 1, the configuration of adding the parity bit sequence output from each element encoder to the information bit sequence is omitted as in FIG. 9, but can be configured by a known technique. .
以下、図3および図5を用いて符号化の手順を説明する。図3は、符号器(参照ビット挿入器および要素符号器)での処理手順を示すフローチャートである。まず、参照ビット挿入器によって、情報ビット系列の任意の位置に参照ビット群が挿入される(ステップ8−1)。続いて、情報ビット系列と、挿入された参照ビット群が、要素符号器によってまとめて符号化され、入力に応じたパリティビット系列が生成される(ステップ8−2)。実際に通信路に伝送されるのは、情報ビット系列とパリティビット系列のみであり、参照ビット群は伝送前に除去される(ステップ8−3)。 Hereinafter, the encoding procedure will be described with reference to FIGS. 3 and 5. FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in the encoder (reference bit inserter and element encoder). First, a reference bit group is inserted at an arbitrary position in the information bit sequence by the reference bit inserter (step 8-1). Subsequently, the information bit sequence and the inserted reference bit group are collectively encoded by the element encoder, and a parity bit sequence corresponding to the input is generated (step 8-2). Only the information bit sequence and the parity bit sequence are actually transmitted to the communication path, and the reference bit group is removed before transmission (step 8-3).
図5は、原符号化率1/3のターボ符号器を用いて符号化率1/5の符号を構成する場合の処理手順の一例を示している。5ビットの情報ビット系列10−1に対して参照ビット群が挿入され、ビット系列10−2(参照ビット挿入後データ)となる。このビット系列10−2に対して、誤り訂正符号としてのパリティビット1とパリティビット2が付加され、符号化データ10−3となる。この符号化データ10−3から参照ビット群が除去され、符号化データ10−4となる。図3および図5では、参照ビット挿入後データにパリティビット系列を付加し、最後に参照ビットを除去する手順を示したが、図1に示すように、参照ビットを含まない情報ビット系列とパリティビット系列を独立に出力し、最後に情報ビット系列にパリティビット系列を付加してもよい。
FIG. 5 shows an example of a processing procedure when a code with a coding rate of 1/5 is configured using a turbo coder with an original coding rate of 1/3. A reference bit group is inserted into the 5-bit information bit sequence 10-1, resulting in a bit sequence 10-2 (data after reference bit insertion).
参照ビット挿入器によって挿入される参照ビットは「0」でも「1」でもよいが、「0」および「1」のいずれであるのかは既知であるものとする。挿入する参照ビット数は、所望の符号化率に応じて決定される。情報ビット長をx、原符号器の符号化率をR、所望の符号化率をR'とすれば、挿入すべき参照ビットの数はx・(R-R')/{R'(1-R)}となる。例えば、図5に示すように原符号化率1/3のターボ符号器を用いる場合、情報長5に対して5つの参照ビットを挿入すれば、符号化率1/5の符号を構成することができる。 The reference bit inserted by the reference bit inserter may be “0” or “1”, but it is assumed that “0” or “1” is known. The number of reference bits to be inserted is determined according to a desired coding rate. If the information bit length is x, the encoding rate of the original encoder is R, and the desired encoding rate is R ′, the number of reference bits to be inserted is x · (R−R ′) / {R ′ (1 -R)}. For example, when using a turbo encoder with an original coding rate of 1/3 as shown in FIG. 5, if 5 reference bits are inserted for an information length of 5, a code with an encoding rate of 1/5 is constructed. Can do.
本実施形態において、参照ビット挿入器は参照ビット群全体を情報ビット系列の前または後ろに付加するのではなく、情報ビット系列の中に分散して挿入する。なお、参照ビット群の一部を情報ビット系列の前または後ろに付加し、残りを情報ビット系列の中に挿入しても構わない(例えば図5参照)。挿入する参照ビットの数が情報ビットの数よりも多い場合、参照ビット挿入器は、必ず情報ビットが連続しないように(すなわち参照ビット間に挟まれる情報ビットの数が1のみとなるように)参照ビットを挿入する。また、参照ビット挿入器は、連続する参照ビットのビット数のばらつきが50%以内(望ましくは20%以内)に収まるように参照ビットを分散して挿入する。ビット数のばらつきとは、連続するビットの最大ビット数と最小ビット数の差であり、これが最大ビット数の50%以内(望ましくは20%以内)に収まるようにして、参照ビットが挿入される。特に、連続する参照ビットの数が同じ情報ビット系列内で同一となることがより望ましい。 In this embodiment, the reference bit inserter does not add the entire reference bit group before or after the information bit sequence, but inserts it in a distributed manner in the information bit sequence. A part of the reference bit group may be added before or after the information bit sequence and the rest may be inserted into the information bit sequence (see, for example, FIG. 5). When the number of reference bits to be inserted is larger than the number of information bits, the reference bit inserter ensures that the information bits are not consecutive (that is, the number of information bits sandwiched between the reference bits is only 1). Insert a reference bit. The reference bit inserter inserts the reference bits in a distributed manner so that the variation in the number of consecutive reference bits is within 50% (preferably within 20%). The variation in the number of bits is the difference between the maximum number of consecutive bits and the minimum number of bits, and the reference bit is inserted so that this is within 50% (preferably within 20%) of the maximum number of bits. . In particular, it is more desirable that the number of consecutive reference bits be the same within the same information bit sequence.
また、挿入する参照ビットの数が情報ビットの数以下である場合、参照ビット挿入器は、必ず参照ビットが連続しないように(すなわち情報ビット間に挟まれる参照ビットの数が1のみとなるように)参照ビットを挿入する。また、参照ビット挿入器は、連続する情報ビットのビット数のばらつきが50%以内(望ましくは20%以内)に収まるように情報ビットを分散して挿入する。ビット数のばらつきに関しては上記と同様である。上記の条件を満たせば、参照ビットの挿入位置は任意であるが、情報ビットに対して等間隔となる(すなわち参照ビット間に挟まれる、連続する情報ビットの数が同じ情報ビット系列内で同一となる)ことがより望ましい。 When the number of reference bits to be inserted is equal to or less than the number of information bits, the reference bit inserter always ensures that the reference bits are not continuous (that is, the number of reference bits sandwiched between information bits is only 1). To) insert a reference bit. The reference bit inserter inserts information bits in a distributed manner so that the variation in the number of consecutive information bits is within 50% (preferably within 20%). The variation in the number of bits is the same as described above. If the above conditions are satisfied, the insertion position of the reference bits is arbitrary, but the information bits are equally spaced (that is, the number of consecutive information bits sandwiched between the reference bits is the same within the same information bit sequence) Is more desirable.
図2は、ターボ符号の復号器(復号化装置)の構成を示している。従来のターボ符号の復号器(図10)と比較して、各要素復号器(要素復号器6−1および6−2)の直前に参照ビット挿入器(参照ビット挿入器6−6および6−7)が設けられている。ただし、要素符号器5−1の前に設けられた参照ビット挿入器5−4と、要素復号器6−1の前に設けられた参照ビット挿入器6−6は同一のものとし、同じく要素符号器5−2の前に設けられた参照ビット挿入器5−5と、要素復号器6−2の前に設けられた参照ビット挿入器6−7は同一のものとする。ここでいう同一とは、入力された情報ビット系列に対し、同一数の同一ビットを同一位置に挿入することを意味する。 FIG. 2 shows a configuration of a turbo code decoder (decoding device). Compared with a conventional turbo code decoder (FIG. 10), reference bit inserters (reference bit inserters 6-6 and 6-6) are provided immediately before each element decoder (element decoders 6-1 and 6-2). 7) is provided. However, the reference bit inserter 5-4 provided in front of the element encoder 5-1 and the reference bit inserter 6-6 provided in front of the element decoder 6-1 are the same. The reference bit inserter 5-5 provided before the encoder 5-2 and the reference bit inserter 6-7 provided before the element decoder 6-2 are the same. Here, the same means that the same number of the same bits are inserted at the same position in the inputted information bit series.
図2において、情報ビット系列に既知の参照ビットを挿入した参照ビット挿入後データから誤り訂正符号を生成し、元の情報ビット系列にその誤り訂正符号を付加することによって符号化された符号化データの通信路値が復号器に入力される。このうち、情報ビット系列およびパリティビット系列1の両方の通信路値が参照ビット挿入器6−6に入力される。また、情報ビット系列およびパリティビット系列2の両方の通信路値が、ターボインタリーバ6−4を介して参照ビット挿入器6−7に入力される。参照ビット挿入器6−6は、要素符号器5−1によって挿入された参照ビット群と同一の参照ビット群を同一の挿入位置に挿入し、要素復号器6−1へ出力する。同様に、参照ビット挿入器6−7は、要素符号器5−2によって挿入された参照ビット群と同一の参照ビット群を同一の挿入位置に挿入し、要素復号器6−2へ出力する。
In FIG. 2, encoded data that is encoded by generating an error correction code from data after reference bit insertion in which a known reference bit is inserted into an information bit sequence, and adding the error correction code to the original information bit sequence Are input to the decoder. Among these, the channel values of both the information bit sequence and the
要素復号器6−1で最初に復号処理を行う際には、情報ビットの事前値を「1/2」(対数尤度で0)とする。この結果、情報ビット系列の外部値と事後値が計算される。ただし、一般にこの段階では外部値のみが次の処理に用いられる。要素復号器6−1から出力された外部値はターボインタリーバ6−3で順序が並べ替えられた後、事前値として要素復号器6−2に入力される。 When the decoding process is first performed by the element decoder 6-1, the prior value of the information bits is set to “1/2” (log likelihood is 0). As a result, the external value and posterior value of the information bit sequence are calculated. However, generally, at this stage, only the external value is used for the next processing. The external values output from the element decoder 6-1 are rearranged in order by the turbo interleaver 6-3, and then input to the element decoder 6-2 as prior values.
要素復号器6−2は、復号処理の結果として情報ビット系列の外部値と事後値を出力する。要素復号器6−2から出力された外部値は、ターボデインタリーバ6−5で元の順序に戻されてから、事前値として要素復号器6−1に入力される。2回目以後の繰り返しでは、要素復号器6−1は要素復号器6−2からの事前値を用いて受信ビット系列の復号処理を実行する。 The element decoder 6-2 outputs an external value and a posterior value of the information bit sequence as a result of the decoding process. The external value output from the element decoder 6-2 is returned to the original order by the turbo deinterleaver 6-5, and then input to the element decoder 6-1 as a prior value. In the second and subsequent iterations, the element decoder 6-1 executes the received bit sequence decoding process using the prior value from the element decoder 6-2.
図4は、復号器(参照ビット挿入器および要素符号器)での処理手順を示すフローチャートである。復号器では、符号器で挿入された参照ビット群を、挿入位置と値が既知のものとして参照ビット挿入器が再び挿入する(ステップ9−1)。要素復号器は、各参照ビットを、尤度が非常に高い既知情報として利用し、情報ビット系列を復号する(ステップ9−2)。2つの要素復号器間のフィードバックループを用いた繰り返し復号処理を実行した後、硬判定によりビット判定が行われて、受信情報ビット系列が出力される(ステップ9−3)。 FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure in the decoder (reference bit inserter and element encoder). In the decoder, the reference bit group inserted by the encoder is reinserted by the reference bit inserter with the insertion position and value already known (step 9-1). The element decoder uses each reference bit as known information with very high likelihood, and decodes the information bit sequence (step 9-2). After iterative decoding processing using a feedback loop between two element decoders is performed, bit determination is performed by hard decision, and a received information bit sequence is output (step 9-3).
以下、図6を参照し、図4のステップ9−2における復号手順を説明する。各要素復号器は、図6に示すトレリス線図に基づいて受信系列の推定を行う。図6は、例としてレジスタの状態数が4である場合を示している。状態「x」において、受信系列のi番目のビットとして「y」が入力された場合のブランチメトリックri x,yは、復調器から入力される通信路値と、もう一方の要素復号器からフィードバックされる事前値とを用いて計算される。ri x,yの値が大きいほど、そのブランチを経由する確率が高い。i番目のビットとして通常の情報ビットが受信された場合には、4つの状態に対してそれぞれ「0」または「1」が入力される場合があるため、要素復号器はri x,yとして8つの値を計算し、その値をi番目のビットが「0」であるか「1」であるかの尤度の計算に用いる。 Hereinafter, the decoding procedure in step 9-2 in FIG. 4 will be described with reference to FIG. Each element decoder estimates a received sequence based on the trellis diagram shown in FIG. FIG. 6 shows a case where the number of register states is 4, for example. In the state “x”, the branch metric r i x, y when “y” is input as the i-th bit of the reception sequence is obtained from the channel value input from the demodulator and the other element decoder. It is calculated using a prior value to be fed back. The larger the value of r i x, y, the higher the probability of going through that branch. When a normal information bit is received as the i-th bit, “0” or “1” may be input for each of the four states, so the element decoder is set as r i x, y Eight values are calculated and used to calculate the likelihood of whether the i-th bit is “0” or “1”.
今、i+1番目のビットとして参照ビット「0」が入力されたとする。このとき、ビット「1」に対応するブランチメトリックを考慮する必要はなく、ビット「0」に対応するブランチメトリックのみを考慮すればよい。例えば具体的な処理として、ri+1 x,0(y=1,2,3,4)を計算するとき、復調器から入力される通信路値として非常に大きな尤度値∞を代入してやれば、ビット「0」に対応するブランチのみが候補として生き残ることになる。逆に参照ビット「1」が入力された場合には、ri+1 x,1(y=1,2,3,4)を計算するときに、復調器から入力される通信路値として非常に大きな尤度値∞を代入し、ビット「1」に対応するブランチのみを候補として残す。このように、参照ビットが入力されたときには、通常の情報ビットと比較して半数のブランチを考慮すればよく、受信系列全体を復号する際の生き残り有効パス数を限定することができ、情報ビット系列の復号特性が改善する。本実施形態の復号アルゴリズムは、「MAP(Maximum A posteriori Probability)復号」、「Log-MAP復号」、および「Max Log-MAP復号」のいずれにも適用可能である。 Assume that a reference bit “0” is input as the i + 1th bit. At this time, it is not necessary to consider the branch metric corresponding to bit “1”, and only the branch metric corresponding to bit “0” needs to be considered. For example, as a specific process, when calculating r i + 1 x, 0 (y = 1,2,3,4), substitute a very large likelihood value ∞ as a channel value input from the demodulator. For example, only the branch corresponding to bit “0” survives as a candidate. Conversely, when the reference bit “1” is input, when calculating r i + 1 x, 1 (y = 1, 2, 3, 4), the communication channel value input from the demodulator Is substituted with a large likelihood value ∞, leaving only the branch corresponding to bit “1” as a candidate. In this way, when reference bits are input, half of the branches need only be considered in comparison with normal information bits, the number of surviving effective paths when decoding the entire received sequence can be limited, and information bits The decoding characteristics of the sequence are improved. The decoding algorithm of the present embodiment is applicable to any of “Maximum A posteriori Probability (MAP) decoding”, “Log-MAP decoding”, and “Max Log-MAP decoding”.
図7に、本実施形態によるターボ復調を用いたOFDM伝送における伝送誤り率の特性を示す。シミュレーション条件を図8にまとめる。ターボ符号器の原符号化率は1/3とし、レピティションする方法と参照ビットを挿入する方法とを用いて符号化率1/4および1/5の符号を構成し、それぞれ1ビットあたりの受信信号電力対雑音電力比に対するフレーム誤り率を計算した。従来のレピティションによる方法では、符号化率1/3に比べて特性が劣化しているのに対し、本実施形態による参照ビット挿入法を用いれば、特性が改善することがわかる。 FIG. 7 shows the characteristics of the transmission error rate in OFDM transmission using turbo demodulation according to this embodiment. The simulation conditions are summarized in FIG. The original coding rate of the turbo encoder is 1/3, and codes of 1/4 and 1/5 are constructed using the method of repetition and the method of inserting reference bits, and each code per bit The frame error rate for the received signal power to noise power ratio was calculated. In the conventional repetition method, the characteristics are degraded as compared with the coding rate of 1/3. On the other hand, it is understood that the characteristics are improved by using the reference bit insertion method according to the present embodiment.
上述した本実施形態によれば、情報ビット系列に既知の参照ビット群を挿入してターボ符号化を行い、復号時には参照ビットを、尤度が非常に大きい既知情報として利用することで、情報ビット系列の復号特性が改善することが期待できる。さらに、伝搬路には参照ビット群は伝送されず、情報ビット系列とパリティビット系列のみが伝送されるため、原符号器の符号化率よりも低い符号化率を効率よく実現できる。結果として、低符号化率で伝送しなければならない信号対雑音電力比の劣悪な状況下において、目的のフレーム誤り率を達成する所要信号対雑音電力比を低減でき、低誤り率で信頼性の高い通信を行うことが可能になる。また、本実施形態による符号化装置および復号化装置は、従来のターボ符号を扱う装置の構成に対してわずかな機能手段を追加することで実現可能であり、低符号化率を実現するために新たな別の符号を導入する場合と比べて、小さい回路規模ですむという利点がある。 According to the above-described embodiment, turbo coding is performed by inserting a known reference bit group into an information bit sequence, and at the time of decoding, a reference bit is used as known information having a very high likelihood, thereby generating an information bit. It can be expected that the decoding characteristics of the sequence are improved. Furthermore, since the reference bit group is not transmitted on the propagation path, and only the information bit sequence and the parity bit sequence are transmitted, a coding rate lower than the coding rate of the original encoder can be efficiently realized. As a result, the required signal-to-noise power ratio to achieve the desired frame error rate can be reduced under the poor signal-to-noise power ratio that must be transmitted at a low coding rate. High communication can be performed. In addition, the encoding device and the decoding device according to the present embodiment can be realized by adding a few functional means to the configuration of a conventional apparatus that handles turbo codes, and in order to realize a low coding rate. There is an advantage that a small circuit scale is required as compared with the case of introducing another new code.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上述した符号化装置と復号化装置を備えた符号化・復号化システムを構成してもよい。一例として、W-CDMAやcdma2000のようなセルラーシステムに本発明を適用することができる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. . For example, an encoding / decoding system including the above-described encoding device and decoding device may be configured. As an example, the present invention can be applied to cellular systems such as W-CDMA and cdma2000.
1−1,1−2,5−1,5−2・・・要素符号器、1−3,2−3,2−4,5−3,6−3,6−4・・・ターボインタリーバ、2−1,2−2,6−1,6−2・・・要素復号器、2−5,6−5・・・ターボデインタリーバ、5−4,5−5,6−6,6−7・・・参照ビット挿入器
1-1, 1-2, 5-1, 5-2 ... element encoder, 1-3, 2-3, 2-4, 5-3, 6-3, 6-4 ... turbo interleaver 2-1, 2-2, 6-1, 6-2 ... element decoder, 2-5, 6-5 ... turbo deinterleaver, 5-4, 5-5, 6-6, 6 -7 ... Reference bit inserter
Claims (12)
前記情報ビット系列に付加する誤り訂正符号を前記参照ビット挿入後データから生成する誤り訂正符号生成手段と、
を備えたことを特徴とする符号化装置。 First reference bit insertion means for generating data after inserting a reference bit by inserting a known reference bit into an information bit sequence composed of a plurality of information bits;
An error correction code generating means for generating an error correction code to be added to the information bit sequence from the data after inserting the reference bits;
An encoding device comprising:
前記参照ビットを、尤度に関する既知の情報として用いて前記符号化データを復号化する復号化手段を備えたことを特徴とする復号化装置。 Coded data generated by generating an error correction code from reference bit inserted data obtained by inserting a known reference bit into an information bit sequence composed of a plurality of information bits, and adding the error correction code to the information bit sequence A decryption device for decrypting
A decoding apparatus comprising: decoding means for decoding the encoded data using the reference bits as known information relating to likelihood.
前記復号化手段は、前記第2の参照ビット挿入手段によって挿入された前記参照ビットを、尤度に関する既知の情報として用いて前記符号化データを復号化する
ことを特徴とする請求項6に記載の復号化装置。 A second reference bit insertion means for inserting the same reference bit as the known reference bit at the same position with respect to the encoded data;
The decoding means decodes the encoded data using the reference bits inserted by the second reference bit insertion means as known information relating to likelihood. Decryption device.
An encoding device comprising: the encoding device according to any one of claims 1 to 5; and the decoding device according to any one of claims 6 to 11. Decryption system.
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