KR100301861B1 - Decoding time decrease method of viterbi decoder - Google Patents
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Abstract
비터비 디코더의 디코딩 시간 감소 방법에 관한 것으로 특히, 비터비 디코더를 이용하는 시스템에서 패스(Path) 메모리를 트레이스 백 할 때 걸리는 시간을 최소화하여 디코딩 시간을 줄이기에 적당하도록 한 비터비 디코더의 디코딩 시간 감소 방법에 관한 것이다. 이와 같은 비터비 디코더의 디코딩 시간 감소 방법은 디코딩할 심벌이 프레임 단위로 들어오는 경우 생존 경로가 있는가를 판단하는 단계와, 상기 생존 경로가 있을 경우 상기 디코딩할 심벌을 트레이스 백 크기만큼 저장하는 단계, 상기 디코딩할 심벌이 마지막 심벌 인가를 판단하는 단계, 상기 디코딩할 심벌이 마지막 심벌 일 경우 상기 마지막 심벌에 대해 상기 프레임의 마지막 심벌에서부터 트레이스 백 만큼 디코딩하는 단계로 이루어진다.A method for reducing the decoding time of a Viterbi decoder, in particular, reduces the decoding time of the Viterbi decoder, which is suitable for reducing the decoding time by minimizing the time taken to trace back path memory in a system using the Viterbi decoder. It is about a method. The method of reducing the decoding time of the Viterbi decoder includes determining whether a survival path exists when a symbol to be decoded comes in units of frames, and when the survival path exists, storing the symbol to be decoded as much as a trace back size. Determining whether the symbol to be decoded is the last symbol, and if the symbol to be decoded is the last symbol, decoding the last symbol from the last symbol of the frame as much as the trace back.
Description
본 발명은 비터비 디코더의 디코딩 시간 감소 방법에 관한 것으로 특히, 비터비 디코더를 이용하는 시스템에서 패스(Path) 메모리를 트레이스 백 할 때 걸리는 시간을 최소화하여 디코딩 시간을 줄이기에 적당하도록 한 비터비 디코더의 디코딩 시간 감소 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing the decoding time of a Viterbi decoder. In particular, the present invention relates to a method of reducing the decoding time by minimizing the time taken to trace back a path memory in a system using the Viterbi decoder. A method of reducing decoding time is provided.
비터비 디코더는 통신 시스템에서 코드화된 정보인 비트 열을 해독하는데 사용되는 최대 개연성 디코더(maximum likelihood decoder)이다.A Viterbi decoder is a maximum likelihood decoder used to decode a string of bits that is coded information in a communication system.
비터비 디코더는 채널을 통과한 관찰 값(R)인 스테이트 매트릭(state matric)을 토대로 외부에서 제공된 실제 전송 값(T)을 추정하고자 할 때, 실제 전송 값과 관찰 값에 대해 유사확율(R/T)이 최대가 되는 최대 개연성 상태 매트릭 값(T')을 실제 전송 값(T)에 대한 추정 값으로 정하는 복호기이다.When a Viterbi decoder tries to estimate an externally provided actual transmission value (T) based on a state matric, which is an observation value (R) that has passed through a channel, the Viterbi decoder has a similar probability (R / It is a decoder that sets the maximum probability state metric value T ', where T) is maximum, as an estimated value for the actual transmission value T.
비터비 디코더에서 생존 경로(survival path)를 패스 메모리(path memory)에 저장한 후에 상태 메트릭에 근거하여, 패스 메모리를 트레이스 백(trace back)하면서 심벌을 디코딩하게 된다.After storing the surviving path in the path memory in the Viterbi decoder, the symbol is decoded while the trace memory is traced back based on the state metric.
이때, 패스 메모리의 크기(depth)가 클수록 좀더 정확하게 디코딩을 할 수 있다.In this case, the larger the depth of the pass memory is, the more accurate the decoding can be.
그러나, 패스 메모리의 크기를 무한정 크게 하는데는 한계가 있고, 패스 메모리가 커질수록 디코딩에 걸리는 시간이 길어지는 문제가 있어 패스 메모리의 크기는 사용하는 통신 시스템의 특성에 따라 적절한 크기로 제한된다.However, there is a limit to increasing the size of the pass memory indefinitely, and the larger the pass memory is, the longer the decoding takes. Therefore, the size of the pass memory is limited to an appropriate size according to the characteristics of the communication system to be used.
디코딩할 심볼이 연속적으로 들어오는 경우에 초기 상태에서 생존 경로가 패스 메모리의 트레이스 백 크기만큼 저장될 때까지 기다리다가 트레이스 백 크기만큼 저장되면 패스 메모리를 트레이스 백 해서 한 심볼을 디코딩 한다.When the symbols to be decoded are continuously received, the terminal waits until the surviving path is stored as much as the traceback size of the pass memory in the initial state, and then traces back the pass memory to decode a symbol when the symbol is stored as the traceback size.
다음 상태에서 다음 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어오면 다시 패스 메모리를 트레이스 백 크기만큼 트레이스 백 해서 다음 한 심벌을 디코딩 한다.In the next state, when all surviving paths corresponding to the next symbol are received, the trace memory is traced back as much as the traceback size, and the next symbol is decoded.
이후부터는 앞 과정을 반복하면서 심벌을 디코딩한다.After that, the symbol is decoded by repeating the above process.
이렇게 하면 심벌이 들어온 순서대로 디코딩된다.This decodes the symbols in the order they came in.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 비터비 디코더의 디코딩 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a decoding method of a conventional Viterbi decoder will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 비터비 디코더의 디코딩 방법을 설명하기 위한 플로우차트이고, 도 2는 도 1에 나타낸 프레임의 트레이스백 형태를 나타낸 도면이다.1 is a flowchart illustrating a decoding method of a conventional Viterbi decoder, and FIG. 2 is a diagram illustrating a traceback form of a frame illustrated in FIG. 1.
종래 비터비 디코더의 디코딩 방법은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 디코딩 시작후 생존 경로가 있는가를 판단한다.(100)The decoding method of the conventional Viterbi decoder determines whether there is a survival path after the decoding starts, as shown in FIGS. 1 and 2.
판단결과(100), 생존 경로가 있으면 상기 디코딩할 심벌(Symbol)이 트레이스 백(trace back) 크기만큼 되는가를 판단한다.(101)In the determination result 100, if there is a survival path, it is determined whether the symbol to be decoded is the trace back size.
즉, 디코딩할 심벌이 프레임(Frame)(1) 단위로 들어오는 경우에 초기 상태(11)에서 생존 경로가 패스 메모리의 트레이스 백 크기만큼 저장될 때까지 기다리는 것이다.That is, when a symbol to be decoded comes in units of Frame 1, it waits for the survival path in the initial state 11 to be stored by the traceback size of the pass memory.
이어서, 디코딩할 심벌이 트레이스 백 크기만큼 저장되면 디코딩할 심벌이 프레임(1)의 마지막 인가를 판단한다.(102)Subsequently, if the symbol to be decoded is stored as the trace back size, it is determined whether the symbol to be decoded is the last of the frame 1 (102).
판단결과, 마지막이 아니면 패스 메모리를 트레이스 백 해서 한 심벌을 디코딩한다.(103)As a result of the determination, if it is not the last, the trace memory is traced back to decode one symbol.
계속해서, 다음 상태(state)(12)에서 다음 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어오고 프레임의 마지막 심벌이 아니면 다시 패스 메모리를 트레이스 백 크기만큼 트레이스 백 해서 다음 한 심볼을 디코딩한다.Subsequently, if the surviving path corresponding to the next symbol comes in at the next state 12 and is not the last symbol of the frame, the pass memory is traced back by the traceback size to decode the next symbol.
다음부터는 프레임의 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어올 때까지 앞 과정을 반복하면서 심벌을 디코딩한다.Next, the symbol is decoded by repeating the previous process until all the survival paths corresponding to the last symbol of the frame are received.
즉, 프레임의 마지막 심벌전에 해당하는 생존 경로가 모두 들어올 때까지앞 과정(100) 내지 (103)을 반복하면서 심벌을 디코딩한다.That is, the symbol is decoded while repeating the steps 100 to 103 until all the survival paths corresponding to the last symbol of the frame are received.
그리고, 판단결과(102) 프레임의 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어오면 트레이스 백 크기만큼 트레이스 백 해서 다음 한 심벌을 디코딩한다.(104)When all the survival paths corresponding to the last symbols of the frame are received, the determination result 102 traces back the trace size and decodes the next symbol.
이어서, 마지막 심벌이 들어오면 그 다음부터는 트레이스 백 크기를 하나 감소시키고(도 2 참조), 패스 메모리를 감소된 트레이스 백 크기만큼 트레이스 백 해서 다음 한 심볼을 디코딩한다.Subsequently, when the last symbol comes in, the traceback size is reduced by one (see FIG. 2), and the pass memory is traced back by the reduced traceback size to decode the next symbol.
앞 과정을 트레이스 백 크기가 1이 될 때까지 반복하면서 심벌을 디코딩한다.(105) 이렇게 하면 심벌이 들어온 순서대로 디코딩이 된다.The previous process is repeated until the traceback size is 1, and the symbol is decoded (105). This decodes the symbols in the order in which they came in.
이와 같은 종래 비터비 디코더의 디코딩 방법에 있어서는 트레이스 백의 크기를 N이라 할 경우 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 들어온 후부터 트레이스 백에 걸리는 시간의 트레이스 백의 크기를 1씩 감소시키면서 트레이스 백을 하기 때문에 N+(N-1)+(N-2)+···+2+1이 된다. 즉, N!(Factorial)이 되므로 트레이스 백 시간을 감소시키는데 한계가 있었다.In the conventional decoding method of the Viterbi decoder, if the size of the traceback is N, since the traceback is reduced while decreasing the size of the traceback by 1 since the survival path corresponding to the last symbol is entered, N + ( N-1) + (N-2) + ... + 2 + 1. In other words, N! (Factorial), there was a limit to reduce the traceback time.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 비터비 디코더의 디코딩 방법의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 디코딩할 심벌이 프레임 단위로 들어오는 경우에 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 들어오면 트레이스 백을 마지막 심벌에서부터 역방향으로 실시함으로써 디코딩 시간을 감소시키는 비터비 디코더의 디코딩 시간 감소 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the decoding method of the conventional Viterbi decoder as described above, when the surviving path corresponding to the last symbol is entered when the symbol to be decoded in the frame unit, the last trace back The present invention provides a method for reducing the decoding time of a Viterbi decoder by reducing the decoding time by performing the symbol backward.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 디코딩할 심벌이 프레임 단위로 들어오는 경우 생존 경로가 있는가를 판단하는 단계와, 상기 생존 경로가 있을 경우 상기 디코딩할 심벌을 트레이스 백 크기만큼 저장하는 단계, 상기 디코딩할 심벌이 마지막 심벌 인가를 판단하는 단계, 상기 디코딩할 심벌이 마지막 심벌 일 경우 상기 마지막 심벌에 대해 상기 프레임의 마지막 심벌에서부터 트레이스 백 만큼 디코딩하는 단계로 이루어진다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, determining whether there is a survival path when the symbol to be decoded in the frame unit, and if the survival path is present, storing the symbol to be decoded by the trace back size Determining whether the symbol to be decoded is the last symbol, and if the symbol to be decoded is the last symbol, decoding the last symbol from the last symbol of the frame as much as the trace back.
도 1은 종래 비터비 디코더의 디코딩 방법을 나타낸 플로우차트1 is a flowchart illustrating a decoding method of a conventional Viterbi decoder.
도 2는 도 1에 나타낸 디코딩 방법을 이용한 프레임의 트레이스 백 형태를 나타낸 도면2 is a diagram illustrating a traceback form of a frame using the decoding method illustrated in FIG. 1.
도 3은 본 발명 비터비 디코더의 디코딩 방법을 나타낸 플로우차트3 is a flowchart illustrating a decoding method of a Viterbi decoder of the present invention.
도 4는 도 3에 나타낸 디코딩 방법을 이용한 프레임의 트레이스 백 형태를 나타낸 도면4 is a diagram illustrating a traceback form of a frame using the decoding method illustrated in FIG. 3.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 비터비 디코더의 디코딩 시간 감소 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a decoding time reduction method of the Viterbi decoder of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 본 발명 비터비 디코더의 디코딩 방법을 나타낸 플로우차트이고, 도 4는 도 3에 나타낸 디코딩 방법을 이용한 프레임의 트레이스 백 형태를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a decoding method of the present invention Viterbi decoder, and FIG. 4 is a diagram illustrating a traceback form of a frame using the decoding method illustrated in FIG. 3.
본 발명 비터비 디코더의 디코딩 방법은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 디코딩 시작후 생존 경로가 있는가를 판단한다.(200)The decoding method of the Viterbi decoder of the present invention determines whether there is a survival path after the start of decoding, as shown in FIGS. 3 and 4.
판단결과(200), 생존 경로가 있으면 상기 디코딩할 심벌(Symbol)이 트레이스 백(trace back) 크기만큼 되는가를 판단한다.(201)In the determination result 200, if there is a survival path, it is determined whether the symbol to be decoded is the trace back size.
즉, 디코딩할 심벌이 프레임(Frame)(1) 단위로 들어오는 경우에 초기 상태(11)에서 생존 경로가 패스 메모리의 트레이스 백 크기만큼 저장될 때까지 기다리는 것이다.That is, when a symbol to be decoded comes in units of Frame 1, it waits for the survival path in the initial state 11 to be stored by the traceback size of the pass memory.
이어서, 디코딩할 심벌이 트레이스 백 크기만큼 저장되면 디코딩할 심벌이프레임(1)의 마지막 인가를 판단한다.(202)Subsequently, if the symbol to be decoded is stored as the trace back size, it is determined whether the symbol to be decoded is the last of the frame 1 (202).
판단결과, 마지막이 아니면 패스 메모리를 트레이스 백 해서 한 심벌을 디코딩한다.(203)As a result of the determination, if it is not the last, the trace memory is traced back to decode one symbol.
계속해서, 다음 상태(state)(12)에서 다음 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어오고 프레임의 마지막 심벌이 아니면 다시 패스 메모리를 트레이스 백 크기만큼 트레이스 백 해서 다음 한 심볼을 디코딩한다.Subsequently, if the surviving path corresponding to the next symbol comes in at the next state 12 and is not the last symbol of the frame, the pass memory is traced back by the traceback size to decode the next symbol.
다음부터는 프레임의 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어올 때까지 앞 과정을 반복하면서 심벌을 디코딩한다.Next, the symbol is decoded by repeating the previous process until all the survival paths corresponding to the last symbol of the frame are received.
즉, 프레임의 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어올 때까지 앞 과정(200) 내지 (203)을 반복하면서 심벌을 디코딩한다.That is, the symbols are decoded while repeating the steps 200 to 203 until all the survival paths corresponding to the last symbols of the frame are received.
여기까지는 종래와 동일하다.This is the same as before.
그리고, 판단결과(202) 프레임의 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어오면 트레이스 백 크기만큼 트레이스 백 해서 다음 한 심벌을 디코딩한다.(204)When all the survival paths corresponding to the last symbol of the frame are received, the determination result 202 traces back the trace size and decodes the next symbol.
프레임의 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 모두 들어온 후에는 트레이스 백시에 심벌이 들어오는 순서와는 반대로 디코딩 한다.(205)After all surviving paths corresponding to the last symbol of the frame have been received, decoding is performed in the reverse order of symbol arrival at traceback.
그리고, 디코딩이 된 결과를 심벌이 입력된 순서와 반대로 출력되는 임시 메모리에 저장한다.(206) 즉, 반대로 디코딩하였기 때문이다.The decoded result is stored in a temporary memory which is output in the reverse order of the symbols input (206).
마지막까지 디코딩되면 임시 메모리에 저장되어 있는 결과를 출력해서 심벌이 입력된 순서와 같은 순서로 디코딩된 결과가 출력된다.When decoded to the end, the result stored in the temporary memory is output, and the decoded result is output in the same order as the symbols are input.
본 발명에서는 디코딩 할 심벌이 프레임 단위로 들어오는 경우에, 프레임의 마지막 심벌에 해당하는 생존 경로가 들어온 후에 트레이스 백에 걸리는 시간이 N!에서 2N으로 바뀌었다. 이 경우에 트레이스 백의 크기가 크면 클수록 디코딩에 걸리는 시간은 많이 줄어들게 된다.In the present invention, when a symbol to be decoded comes in units of frames, the time taken for the traceback after changing the survival path corresponding to the last symbol of the frame is changed from N! To 2N. In this case, the larger the traceback size, the less time it takes to decode.
따라서, 본 발명의 트레이스 백 방법은 디코딩 할 심벌이 프레임 단위로 들어오고, 프레임의 크기가 트레이스 백 크기보다 크고, 트레이스 백의 크기가 큰 디코더에서 디코딩 시간을 유용하게 감소시키면서 사용할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the traceback method of the present invention has an effect that a symbol to be decoded may be input in units of frames, and the decoder may be usefully reducing decoding time in a decoder having a larger frame size than a traceback size and a large traceback size.
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