JP2001352257A - Decoder and decoding method - Google Patents

Decoder and decoding method

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JP2001352257A
JP2001352257A JP2000172680A JP2000172680A JP2001352257A JP 2001352257 A JP2001352257 A JP 2001352257A JP 2000172680 A JP2000172680 A JP 2000172680A JP 2000172680 A JP2000172680 A JP 2000172680A JP 2001352257 A JP2001352257 A JP 2001352257A
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JP
Japan
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probability
state
log likelihood
decoding
log
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JP2000172680A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Hattori
雅之 服部
Toshiyuki Miyauchi
俊之 宮内
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the scale of circuit while increasing the processing speed without deteriorating the performance of decoding. SOLUTION: The decoder comprises an operating circuit performing operations represented by general formulas (1) and (2) where at least the difference of probability logarithmic likelihood at each state is a part of variables. Using the operation results from the operating circuit, the decoder calculates a logarithmic soft output representing a soft output at each time by logarithmic likelihood using natural logarithm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軟出力復号を行う
復号装置及び復号方法に関する。
The present invention relates to a decoding device and a decoding method for performing soft output decoding.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、連接符号における内符号の復号出
力や繰り返し復号法における各繰り返し復号動作の出力
を軟出力とすることで、シンボル誤り率を小さくする研
究がなされており、それに適した復号法に関する研究が
盛んに行われている。例えば畳み込み符号等の所定の符
号を復号した際のシンボル誤り率を最小にする方法とし
ては、「Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv, “Optimal
decoding of linear codes for minimizing symbol err
or rate”, IEEE Trans. Inf. Theory, vol. IT-20, p
p. 284-287, Mar. 1974」に記載されているBCJRア
ルゴリズムが知られており、このBCJRアルゴリズム
の演算量を削減する実装法として、「Robertson, Ville
brun and Hoeher, “A comparison of optimal and sub
-optimal MAPdecoding algorithms operating in the d
omain”, IEEE Int. Conf. on Communications, pp. 10
09-1013, June 1995」に記載されているLog−MAP
アルゴリズム(以下、Log−BCJRアルゴリズムと
称する。)が知られている。これらのBCJRアルゴリ
ズム及びLog−BCJRアルゴリズムにおいては、復
号結果として各シンボルを出力するのではなく、各シン
ボルの尤度を出力する。このような出力は、軟出力(so
ft-output)と呼ばれる。以下、これらのBCJRアル
ゴリズム及びLog−BCJRアルゴリズムの内容につ
いて説明する。なお、以下の説明では、図9に示すよう
に、ディジタル情報を図示しない送信装置が備える符号
化装置201により畳み込み符号化し、その出力を雑音
のある無記憶通信路202を介して図示しない受信装置
に入力して、この受信装置が備える復号装置203によ
り復号し、観測する場合を考える。
2. Description of the Related Art In recent years, studies have been made to reduce the symbol error rate by making the decoded output of an inner code in a concatenated code or the output of each iterative decoding operation in an iterative decoding method softer. Research on the law has been actively conducted. For example, as a method of minimizing the symbol error rate when decoding a predetermined code such as a convolutional code, “Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv,“ Optimal
decoding of linear codes for minimizing symbol err
or rate ”, IEEE Trans. Inf. Theory, vol. IT-20, p
p. 284-287, Mar. 1974 ", the BCJR algorithm is known. As an implementation method for reducing the amount of computation of the BCJR algorithm," Robertson, Ville
brun and Hoeher, “A comparison of optimal and sub
-optimal MAPdecoding algorithms operating in the d
omain ”, IEEE Int. Conf. on Communications, pp. 10
09-1013, June 1995 ".
An algorithm (hereinafter, referred to as a Log-BCJR algorithm) is known. In the BCJR algorithm and the Log-BCJR algorithm, the likelihood of each symbol is output instead of outputting each symbol as a decoding result. Such output is a soft output (so
ft-output). Hereinafter, the contents of the BCJR algorithm and the Log-BCJR algorithm will be described. In the following description, as shown in FIG. 9, the digital information is convolutionally encoded by an encoding device 201 provided in a transmitting device (not shown), and the output is transmitted via a no-memory communication channel 202 with noise to a receiving device (not shown). , And decoding by the decoding device 203 included in the receiving device and observation.

【0003】まず、BCJRアルゴリズムについて説明
する。
[0003] First, the BCJR algorithm will be described.

【0004】符号化装置201が備えるシフトレジスタ
の内容を表すM個のステート(遷移状態)をm(0,
1,・・・,M−1)で表し、時刻tのステートをSt
で表す。また、1タイムスロットにkビットの情報が入
力されるものとすると、時刻tにおける入力をit
(it1,it2,・・・,itk)で表し、入力系統をI1 T
=(i1,i2,・・・,iT)で表す。このとき、ステ
ートm’からステートmへの遷移がある場合には、その
遷移に対応する情報ビットをi(m’,m)=(i
1(m’,m),i2(m’,m),・・・,i
k(m’,m))で表す。さらに、1タイムスロットに
nビットの符号が出力されるものとすると、時刻tにお
ける出力をxt=(xt1,xt2,・・・,xtn)で表
し、出力系統をX1 T=(x1,x2,・・・,xT)で表
す。このとき、ステートm’からステートmへの遷移が
ある場合には、その遷移に対応する符号ビットをx
(m’,m)=(x1(m’,m),x2(m’,m),
・・・,xn(m’,m))で表す。
A shift register included in the encoding device 201
M states (transition states) representing the contents of m (0,
,..., M−1), and the state at time t is St
Expressed by Also, k-bit information is inserted in one time slot.
If the input at time t is it=
(It1, It2, ..., itk), And the input system is I1 T
= (I1, ITwo, ..., iT). At this time,
If there is a transition from state m 'to state m,
The information bit corresponding to the transition is represented by i (m ', m) = (i
1(M ', m), iTwo(M ', m), ..., i
k(M ', m)). In addition, one time slot
Assuming that an n-bit code is output, at time t
Xt= (Xt1, Xt2, ..., xtn)
Output system1 T= (X1, XTwo, ..., xT)
You. At this time, the transition from state m 'to state m
In some cases, the sign bit corresponding to the transition is x
(M ', m) = (x1(M ', m), xTwo(M ', m),
..., xn(M ', m)).

【0005】符号化装置201による畳み込み符号化
は、ステートS0=0から始まり、X1 Tを出力してST
0で終了するものとする。ここで、各ステート間の遷移
確率P t(m|m’)を次式(9)により定義する。
Convolutional coding by coding apparatus 201
Is the state S0= 0, X1 TAnd output ST=
It shall end with 0. Here, the transition between each state
Probability P t(M | m ') is defined by the following equation (9).

【0006】[0006]

【数9】 (Equation 9)

【0007】なお、上式(9)における右辺に示すPr
{A|B}は、Bが生じた条件の下でのAが生じる条件
付き確率である。この遷移確率Pt(m|m’)は、次
式(10)に示すように、入力iでステートm’からス
テートmへと遷移するときに、時刻tでの入力itがi
である確率Pr{it=i}と等しいものである。
Incidentally, Pr shown on the right side in the above equation (9)
{A | B} is the conditional probability that A will occur under the condition that B occurs. The transition probability P t (m | m ') is as shown in the following equation (10), state m at input i' when transitioning from the state m, the input i t at time t is i
It is equal to the probability Pr {i t = i} is.

【0008】[0008]

【数10】 (Equation 10)

【0009】雑音のある無記憶通信路202は、X1 T
入力とし、Y1 Tを出力する。ここで、1タイムスロット
にnビットの受信値が出力されるものとすると、時刻t
における出力をyt=(yt1,yt2,・・・,ytn)で
表し、Y1 T=(y1,y2,・・・,yT)で表す。雑音
のある無記憶通信路202の遷移確率は、全てのt(1
≦t≦T)について、次式(11)に示すように、各シ
ンボルの遷移確率Pr{yj|xj}を用いて定義するこ
とができる。
The no-memory storage channel 202 with noise receives X 1 T as input and outputs Y 1 T. Here, assuming that an n-bit received value is output in one time slot, time t
Are represented by y t = (y t1 , y t2 ,..., Y tn ) and Y 1 T = (y 1 , y 2 ,..., Y T ). The transition probabilities of the noisy memoryless channel 202 are all t (1
≦ t ≦ T) can be defined using the transition probability Pr {y j | x j } of each symbol as shown in the following equation (11).

【0010】[0010]

【数11】 [Equation 11]

【0011】ここで、次式(12)のようにλtjを定義
する。この次式(12)に示すλtjは、Y1 Tを受信した
際の時刻tでの入力情報の尤度を表し、本来求めるべき
軟出力である。
Here, λ tj is defined as in the following equation (12). Λ tj shown in the following equation (12) represents the likelihood of input information at time t when Y 1 T is received, and is a soft output that should be originally obtained.

【0012】[0012]

【数12】 (Equation 12)

【0013】BCJRアルゴリズムにおいては、次式
(13)乃至次式(15)に示すような確率αt,βt
びγtを定義する。なお、Pr{A;B}は、AとBと
がともに生じる確率を表すものとする。
In the BCJR algorithm, probabilities α t , β t and γ t are defined as shown in the following equations (13) to (15). Note that Pr {A; B} represents the probability that both A and B occur.

【0014】[0014]

【数13】 (Equation 13)

【0015】[0015]

【数14】 [Equation 14]

【0016】[0016]

【数15】 (Equation 15)

【0017】ここで、これらの確率αt,βt及びγt
内容について、符号化装置201における状態遷移図で
あるトレリスを図10を用いて説明する。同図におい
て、α t-1は、符号化開始ステートS0=0から受信値を
もとに時系列順に算出した時刻t−1における各ステー
トの通過確率に対応する。また、βtは、符号化終了ス
テートST=0から受信値をもとに時系列の逆順に算出
した時刻tにおける各ステートの通過確率に対応する。
さらに、γtは、時刻tにおける受信値と入力確率とを
もとに算出した時刻tにステート間を遷移する各枝の出
力の受信確率に対応する。
Here, these probabilities αt, ΒtAnd γtof
About the contents, in the state transition diagram in the encoding device 201,
A trellis will be described with reference to FIG. Smell
And α t-1Is the encoding start state S0= 0 from the received value
Each of the stays at time t-1 calculated in chronological order
Corresponding to the passing probability of the Also, βtIs the encoding end
Tate STCalculated in reverse chronological order based on received values from = 0
It corresponds to the passing probability of each state at the time t.
Furthermore, γtIs a relation between the received value at time t and the input probability.
Output of each branch transitioning between states at the time t calculated based on
Corresponds to the force reception probability.

【0018】これらの確率αt,βt及びγtを用いる
と、軟出力λtjは、次式(16)のように表すことがで
きる。
Using these probabilities α t , β t and γ t , the soft output λ tj can be expressed by the following equation (16).

【0019】[0019]

【数16】 (Equation 16)

【0020】ところで、t=1,2,・・・,Tについ
て、次式(17)が成立する。
By the way, for t = 1, 2,..., T, the following equation (17) holds.

【0021】[0021]

【数17】 [Equation 17]

【0022】同様に、t=1,2,・・・,Tについ
て、次式(18)が成立する。
Similarly, the following equation (18) holds for t = 1, 2,..., T.

【0023】[0023]

【数18】 (Equation 18)

【0024】さらに、γtについて、次式(19)が成
立する。
Further, the following equation (19) holds for γ t .

【0025】[0025]

【数19】 [Equation 19]

【0026】したがって、復号装置203は、BCJR
アルゴリズムを適用して軟出力復号を行う場合には、こ
れらの関係に基づいて、図11に示す一連の工程を経る
ことにより軟出力λtを求める。
Therefore, the decoding device 203 outputs the BCJR
When applying the algorithm performs soft output decoding, based on these relationships, determine soft output lambda t Through the series of steps shown in FIG. 11.

【0027】まず、復号装置203は、同図に示すよう
に、ステップS201において、y tを受信する毎に、
上式(17)及び上式(19)を用いて、確率α
t(m)及びγt(m’,m)を算出する。
First, the decoding device 203 is configured as shown in FIG.
In step S201, y tEvery time you receive
Using the above equations (17) and (19), the probability α
t(M) and γt(M ', m) is calculated.

【0028】続いて、復号装置203は、ステップS2
02において、系列Y1 Tの全てを受信した後に、上式
(18)を用いて、全ての時刻tにおける各ステートm
について、確率βt(m)を算出する。
Subsequently, the decryption device 203 determines in step S2
02, after receiving all of the series Y 1 T , each state m at all times t is calculated using the above equation (18).
, The probability β t (m) is calculated.

【0029】そして、復号装置203は、ステップS2
03において、ステップS201及びステップS202
において算出した確率αt,βt及びγtを上式(16)
に代入し、各時刻tにおける軟出力λtを算出する。
Then, the decoding device 203 determines in step S2
03, step S201 and step S202
The probabilities α t , β t and γ t calculated in the above are calculated by the above equation (16)
To calculate the soft output λ t at each time t.

【0030】復号装置203は、このような一連の処理
を経ることによって、BCJRアルゴリズムを適用した
軟出力復号を行うことができる。
The decoding device 203 can perform soft output decoding to which the BCJR algorithm is applied by going through such a series of processing.

【0031】ところで、このようなBCJRアルゴリズ
ムにおいては、確率を直接値として保持して演算を行う
必要があり、積演算を含むために演算量が大きいという
問題があった。そこで、演算量を削減する手法として、
上述した「Robertson, Villebrun and Hoeher, “A com
parison of optimal and sub-optimal MAP decodingalg
orithms operating in the domain”, IEEE Int. Conf.
on Communications,pp. 1009-1013, June 1995」に記
載されているように、確率αt,βt並びにγt、及び軟
出力λtを自然対数を用いて対数尤度表記することによ
って、次式(20)に示すように、確率の積演算を対数
の和演算に置き換えるとともに、次式(21)に示すよ
うに、確率の和演算をいわゆるlog−sum演算とし
て行うものがある。なお、以下では、「S. S. Pietrobo
n, “Implemntation and performance of a turbo/MAP
decoder”, Int. J. Satellite Commun., vol. 16, pp.
23-46, Jan.-Feb. 1998」に記載されている記数法を踏
襲し、log−sum演算の演算子を、次式(21)に
示すように、便宜上“#”(ただし、同論文中では、
“E”。)と表すものとする。また、log−sum演
算の累積加算演算の演算子を、次式(22)に示すよう
に、“#Σ”(ただし、同論文中では、“E”。)と表
すものとする。
Incidentally, in such a BCJR algorithm, it is necessary to perform the operation while holding the probability as a direct value, and there is a problem that the amount of operation is large because it involves a product operation. Therefore, as a method of reducing the amount of computation,
"Robertson, Villebrun and Hoeher," A com
parison of optimal and sub-optimal MAP decodingalg
orithms operating in the domain ”, IEEE Int. Conf.
on Communications, pp. 1009-1013, June 1995 ”, by expressing the probabilities α t , β t and γ t , and the soft output λ t in log likelihood using natural logarithm, As shown in Expression (20), there is a method in which a product operation of probabilities is replaced with a logarithm sum operation, and a probability sum operation is performed as a so-called log-sum operation as shown in the following Expression (21). In the following, "SS Pietrobo
n, “Implemntation and performance of a turbo / MAP
decoder ”, Int. J. Satellite Commun., vol. 16, pp.
23-46, Jan.-Feb. 1998], the operator of the log-sum operation is expressed as “#” (for convenience) as shown in the following equation (21). In the dissertation,
“E”. ). Further, the operator of the cumulative addition operation of the log-sum operation is represented as “# Σ” (however, in the same paper, “E”) as shown in the following equation (22).

【0032】[0032]

【数20】 (Equation 20)

【0033】[0033]

【数21】 (Equation 21)

【0034】[0034]

【数22】 (Equation 22)

【0035】ここで、記載を簡略化するため、自然対数
をIと略記し、αt,βt,γt,λtの自然対数値を、そ
れぞれ、次式(23)に示すように、Iαt,Iβt,I
γt,Iλtと表すものとする。
Here, for the sake of simplicity, the natural logarithm is abbreviated as I, and the natural logarithms of α t , β t , γ t , and λ t are respectively expressed by the following equation (23). Iα t , Iβ t , I
γ t, it is intended to refer to the Iλ t.

【0036】[0036]

【数23】 (Equation 23)

【0037】したがって、これらの対数尤度表記した確
率対数尤度(log likelihood)Iα t,Iβt,Iγt
及び対数軟出力Iλtは、次式(24)乃至次式(2
7)により表すことができる。なお、次式(24)にお
ける右辺のステートm’におけるlog−sum演算の
累積加算演算は、ステートmへの遷移が存在するステー
トm’の中で求めるものとし、次式(25)における右
辺のステートm’におけるlog−sum演算の累積加
算演算は、ステートmからの遷移が存在するステート
m’の中で求めるものとする。また、次式(27)にお
ける右辺第1項のlog−sum演算の累積加算演算
は、入力が“1”のときにステートmへの遷移が存在す
るステートm’の中で求め、第2項のlog−sum演
算の累積加算演算は、入力が“0”のときにステートm
への遷移が存在するステートm’の中で求めるものとす
る。
Therefore, the accuracy of these log likelihood notations is
Log likelihood Iα t, Iβt, Iγt,
And log soft output IλtAre given by the following equations (24) to (2)
7). Note that the following equation (24)
Of the log-sum operation in the state m 'on the right side
The accumulative addition operation is performed in the state where the transition to the state m exists.
M ′, and the right side of the following equation (25)
Cumulative addition of log-sum operation in state m 'of edge
Arithmetic operation is a state where a transition from state m exists.
m '. Also, the following equation (27)
Addition operation of log-sum operation of the first term on the right side
Indicates that there is a transition to state m when the input is "1"
In the state m ', and the log-sum performance of the second term
When the input is “0”, the state of the state m
In the state m 'where the transition to
You.

【0038】[0038]

【数24】 (Equation 24)

【0039】[0039]

【数25】 (Equation 25)

【0040】[0040]

【数26】 (Equation 26)

【0041】[0041]

【数27】 [Equation 27]

【0042】このように、確率を対数尤度表記して対数
尤度の形式で扱うBCJRアルゴリズムを実装する方法
の1つが、上述したLog−BCJRアルゴリズムであ
る。以下、このLog−BCJRアルゴリズムについて
説明する。なお、以下では、対数尤度表記した確率対数
尤度Iαt,Iβt,Iγtは、それぞれ、確率の比の対
数尤度表記である確率対数尤度比(log likelihood rat
io)であるものとして説明する。
As described above, one of the methods for implementing the BCJR algorithm that handles the probability in the form of log likelihood by expressing the log likelihood is the above-described Log-BCJR algorithm. Hereinafter, the Log-BCJR algorithm will be described. In the following, the probability log likelihoods Iα t , Iβ t , and Iγ t expressed in log likelihood are respectively the probability log likelihood ratio (log likelihood rat) which is the log likelihood notation of the ratio of the probability.
io).

【0043】Log−BCJRアルゴリズムは、確率α
t,βt並びにγt、及び軟出力λtを自然対数で表し、上
式(20)に示すように、確率の積演算を対数の和演算
に置き換えるとともに、次式(28)に示すように、確
率の和演算を置き換えたlog−sum演算を対数の最
大値演算に補正項を追加した演算とし、和演算の正確な
対数値を求めるものである。ここでは、このような補正
をlog−sum補正と称するものとする。なお、次式
(28)に示すmax(x,y)は、x,yのうち大き
い値を有するものを選択する関数である。
The Log-BCJR algorithm calculates the probability α
t , β t , γ t , and soft output λ t are represented by natural logarithms, and as shown in the above equation (20), the product operation of probabilities is replaced with the sum operation of logarithms, and as shown in the following equation (28) The log-sum operation replacing the probability sum operation is an operation in which a correction term is added to the logarithmic maximum value operation, and an accurate log value of the sum operation is obtained. Here, such correction is referred to as log-sum correction. Note that max (x, y) shown in the following equation (28) is a function for selecting one having a larger value among x and y.

【0044】[0044]

【数28】 [Equation 28]

【0045】Log−BCJRアルゴリズムにおいて
は、確率対数尤度Iγtを上式(26)により求めると
ともに、確率対数尤度Iαt,Iβtを、それぞれ、次式
(29)及び次式(30)により求める。ここで、次式
(29)における右辺のステートm’におけるlog−
sum演算の累積加算演算は、ステートmへの遷移が存
在するステートm’の中で求めるものとし、次式(3
0)における右辺のステートm’におけるlog−su
m演算の累積加算演算は、ステートmからの遷移が存在
するステートm’の中で求めるものとする。
In the Log-BCJR algorithm, the probability log likelihood Iγ t is obtained by the above equation (26), and the probability log likelihoods Iα t and Iβ t are calculated by the following equations (29) and (30), respectively. Ask by Here, log− in the state m ′ on the right side in the following equation (29)
The cumulative addition operation of the sum operation is determined in the state m ′ where the transition to the state m exists.
0) log-su in state m ′ on the right side
The cumulative addition operation of the m operation is obtained in a state m ′ where a transition from the state m exists.

【0046】[0046]

【数29】 (Equation 29)

【0047】[0047]

【数30】 [Equation 30]

【0048】また、Log−BCJRアルゴリズムにお
いては、対数軟出力Iλtについても同様に、次式(3
1)により求める。ここで、次式(31)における右辺
第1項のステートm’におけるlog−sum演算の累
積加算演算は、入力が“1”のときにステートmへの遷
移が存在するステートm’の中で求め、第2項のlog
−sum演算の累積加算演算は、入力が“0”のときに
ステートmへの遷移が存在するステートm’の中で求め
るものとする。
[0048] In addition, in the Log-BCJR algorithm, the same applies to the log soft-output Iλ t, the following equation (3
Determined by 1). Here, the cumulative addition operation of the log-sum operation in the state m ′ of the first term on the right side in the following equation (31) is performed in the state m ′ where the transition to the state m exists when the input is “1”. And the log of the second term
The cumulative addition operation of the −sum operation is obtained in a state m ′ in which a transition to the state m exists when the input is “0”.

【0049】[0049]

【数31】 (Equation 31)

【0050】したがって、復号装置203は、Log−
BCJRアルゴリズムを適用して軟出力復号を行う場合
には、これらの関係に基づいて、図12に示す一連の工
程を経ることにより対数軟出力Iλtを求める。
Therefore, the decoding device 203 outputs the log-
When applying the BCJR algorithm performs soft output decoding, based on these relationships, it determines the log soft-output Airamuda t Through the series of steps shown in FIG. 12.

【0051】まず、復号装置203は、同図に示すよう
に、ステップS211において、y tを受信する毎に、
上式(29)及び上式(26)を用いて、確率対数尤度
Iαt(m)及びIγt(m’,m)を算出する。
First, the decoding device 203 is configured as shown in FIG.
In step S211, y tEvery time you receive
Using the above equations (29) and (26), the probability log likelihood
t(M) and Iγt(M ', m) is calculated.

【0052】続いて、復号装置203は、ステップS2
12において、系列Y1 Tの全てを受信した後に、上式
(30)を用いて、全ての時刻tにおける各ステートm
について、確率対数尤度Iβt(m)を算出する。
Subsequently, the decryption device 203 determines in step S2
12, after receiving all of the series Y 1 T , each state m at all times t is calculated using the above equation (30).
, The probability log likelihood Iβ t (m) is calculated.

【0053】そして、復号装置203は、ステップS2
13において、ステップS211及びステップS212
において算出した確率対数尤度Iαt,Iβt及びIγt
を上式(31)に代入し、各時刻tにおける対数軟出力
Iλtを算出する。
Then, the decoding device 203 determines in step S2
In step 13, step S211 and step S212
Log likelihood Iα t , Iβ t and Iγ t calculated in
Is substituted into the above equation (31), and the log soft output Iλt at each time t is calculated.

【0054】復号装置203は、このような一連の処理
を経ることによって、Log−BCJRアルゴリズムを
適用した軟出力復号を行うことができる。なお、上式
(28)において、右辺第2項に示す補正項は、変数|
x−y|に対する1次元の関数で表されることから、復
号装置203は、この値を図示しないROM(Read Onl
y Memory)等にテーブルとして予め記憶させておいた
り、いわゆる線形近似や閾値近似等により近似すること
によって、正確な確率計算を行うことができる。
The decoding device 203 can perform soft output decoding to which the Log-BCJR algorithm is applied by going through such a series of processing. In the above equation (28), the correction term shown in the second term on the right side is a variable |
Since this value is represented by a one-dimensional function for xy |, the decoding device 203 stores this value in a ROM (Read Onl
(Y Memory) or the like in advance, or by approximation using a so-called linear approximation, threshold approximation, or the like, an accurate probability calculation can be performed.

【0055】このように、Log−BCJRアルゴリズ
ムは、積演算が含まれないことから、BCJRアルゴリ
ズムと比較して、演算量を大幅に削減することができ、
その出力は、量子化誤差を除けば、BCJRアルゴリズ
ムの軟出力の対数値そのものに他ならない。
As described above, since the Log-BCJR algorithm does not include a product operation, the amount of operation can be greatly reduced as compared with the BCJR algorithm.
Its output is nothing but the logarithm of the soft output of the BCJR algorithm except for the quantization error.

【0056】[0056]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、確率を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱うB
CJRアルゴリズムを実装する場合には、復号装置20
3は、確率を対数尤度表記したために、多数のlog−
sum演算を行う必要がある。
By the way, as described above, the probabilities are expressed in log likelihood and handled in the form of log likelihood.
When implementing the CJR algorithm, the decoding device 20
3 is logarithmic likelihood notation, so many log-
It is necessary to perform a sum operation.

【0057】例えば、図13に示す符号化装置201に
より畳み込み符号化された符号の復号を行う場合を考え
る。なお、ここでは、ステートS0における時刻tでの
確率対数尤度Iαt(S0)を“Ut”と置き換え、ステ
ートS1における時刻tでの確率対数尤度Iαt(S1
を“Vt”と置き換え、ステートS0における時刻tでの
確率対数尤度Iβt(S0)を“Wt”と置き換え、ステ
ートS1における時刻tでの確率対数尤度Iβt(S1
を“Zt”と置き換えて説明する。
For example, consider a case where a code convolutionally coded by the coding apparatus 201 shown in FIG. 13 is decoded. Here, the probability log likelihood Iα t (S 0 ) at time t in state S 0 is replaced with “U t ”, and the probability log likelihood Iα t (S 1 ) at time t in state S 1 .
Replaced with "V t", and the state S replaced with a probability log likelihood Iβ t (S 0) at time t "W t" in 0, the probability log likelihood Iβ t (S at time t in state S 1 1 )
Is replaced with “Z t ”.

【0058】ここで、符号化装置201におけるトレリ
スを記述すると、図14に示すようになる。同図におい
て、各パスに付与されているラベルは、入力データit
/出力データxtを示している。ここでは、ステート
は、シフトレジスタの内容で表され、“0”、“1”の
ステートを、それぞれ、ステートS0、ステートS1と称
している。このように、符号化装置201におけるステ
ート数は2となり、トレリスは、各ステートから次時刻
におけるステートへと2本のパスが到達する構造を有す
る。
Here, the trellis in the encoding device 201 is described as shown in FIG. In the figure, the label assigned to each path is the input data i t
/ Shows the output data x t. Here, the state is represented by the contents of the shift register, and the states “0” and “1” are referred to as state S 0 and state S 1 , respectively. As described above, the number of states in the encoding device 201 is 2, and the trellis has a structure in which two paths reach from each state to the state at the next time.

【0059】このとき、確率対数尤度Iγt(m’,
m)は、図15に示すマトリックスで表される。同図に
示すAt,ytは、それぞれ、次式(32)及び次式(3
3)で表され、Atは、入力データitが“1”である確
率と入力データitが“0”である確率との比の自然対
数値である事前確率情報(a priori probability infor
mation)であり、ytは、受信値のみから決定される符
号ワードの1シンボルの符号ビットCtに対する事後確
率情報(a posteriori probability information)であ
る。
At this time, the probability log likelihood Iγ t (m ′,
m) is represented by the matrix shown in FIG. A t shown in the figure, y t are respectively the following formulas (32) and equation (3
Represented by 3), A t is the priori probability information probabilities and the input data i t input data i t is "1" is a natural logarithm of the ratio of the probability of "0" (a priori probability infor
mation), and y t is a posteriori probability information for the code bit C t of one symbol of the code word determined only from the received value.

【0060】[0060]

【数32】 (Equation 32)

【0061】[0061]

【数33】 [Equation 33]

【0062】この場合、復号装置203は、次式(3
4)乃至次式(37)に示す演算を行うことによって、
確率対数尤度Ut,Vt,Wt,Ztを更新する。
In this case, the decoding device 203 calculates the following equation (3)
4) through calculation of the following equation (37),
Update the probability log likelihoods U t , V t , W t , and Z t .

【0063】[0063]

【数34】 (Equation 34)

【0064】[0064]

【数35】 (Equation 35)

【0065】[0065]

【数36】 [Equation 36]

【0066】[0066]

【数37】 (37)

【0067】したがって、復号装置203は、次式(3
8)に示す演算を行うことによって、対数軟出力Iλt
を算出する。
Therefore, the decoding apparatus 203 calculates the following equation (3)
8), the logarithmic soft output Iλ t
Is calculated.

【0068】[0068]

【数38】 (38)

【0069】このように、復号装置203は、確率対数
尤度Iαt,Iβtを更新する際に、それぞれ、2回のl
og−sum演算を行うとともに、対数軟出力Iλt
算出する際に、さらに2回のlog−sum演算を行う
必要がある。
As described above, when updating the probability log likelihoods Iα t and Iβ t , the decoding device 203 executes two l
performs og-sum operation, when calculating the log soft-output Airamuda t, it is necessary to carry out two more log-sum operation.

【0070】さらに具体的に説明するために、確率を対
数尤度表記して対数尤度の形式で扱うBCJRアルゴリ
ズムを実直に実装した復号装置203を図16乃至図1
8に示す。ここで、図16には、復号装置203の各部
のうち、確率対数尤度Iαt,Iγtを算出する部分を示
し、図17には、確率対数尤度Iβt,Iγtを算出する
部分を示し、図18には、対数軟出力Iλtを算出する
部分を示している。
In order to describe this in more detail, a decoding device 203 that implements the BCJR algorithm in which the probabilities are represented in log-likelihood and handled in the form of log-likelihood is shown in FIGS.
FIG. Here, FIG. 16 shows a portion for calculating the probability log likelihoods Iα t and Iγ t among the components of the decoding device 203, and FIG. 17 shows a portion for calculating the probability log likelihoods Iβ t and Iγ t. the shown, in FIG. 18 shows a portion for calculating a log soft-output Iλ t.

【0071】図16に示す復号装置203は、確率対数
尤度Iαt,Iγtを算出する部分である。復号装置20
3は、確率対数尤度Iγtを算出するIγ算出回路とし
て、4つの加算器211,212,213,214を備
える。また、復号装置203は、確率対数尤度Iαt
算出するIα算出回路として、log−sum演算を行
う2つのlog−sum演算回路215,216と、こ
れらのlog−sum演算回路215,216から出力
されたデータのオーバーフローを回避するために正規化
するための正規化回路217と、2つの差分器218,
219と、データを保持する2つのレジスタ220,2
21とを備える。
The decoding device 203 shown in FIG. 16 is a part for calculating the probability log likelihood Iα t and Iγ t . Decoding device 20
3, as i? Calculation circuit for calculating a probability log likelihood i? T, comprises four adders 211, 212, 213 and 214. In addition, the decoding device 203 includes two log-sum operation circuits 215 and 216 that perform log-sum operations as Iα calculation circuits that calculate the probability log likelihood Iα t, and the log-sum operation circuits 215 and 216 A normalization circuit 217 for normalizing the output data to avoid overflow, and two differentiators 218,
219 and two registers 220 and 2 for holding data.
21.

【0072】加算器211は、事前確率情報Atと、レ
ジスタ220から供給された1時刻前の確率対数尤度U
t-1とを加算し、得られたデータ(Ut-1+At)を加算
器212に供給する。
[0072] Adder 211 priori probability information A t and, before 1 time supplied from the register 220 probability log-likelihood U
The data (U t-1 + A t ) is supplied to the adder 212.

【0073】加算器212は、受信値(事後確率情報)
tと、加算器211から供給されたデータ(Ut-1+A
t)とを加算し、得られたデータ(Ut-1+At+yt)を
log−sum演算回路215に供給する。
The adder 212 receives the received value (posterior probability information)
y t and the data supplied from the adder 211 (U t−1 + A
t ) and supplies the obtained data (U t-1 + A t + y t ) to the log-sum operation circuit 215.

【0074】加算器213は、受信値ytと、レジスタ
221から供給された1時刻前の確率対数尤度Vt-1
を加算し、得られたデータ(Vt-1+yt)をlog−s
um演算回路215に供給する。
The adder 213 adds the received value y t and the probability log likelihood V t−1 one time ago supplied from the register 221 to obtain data (V t−1 + y t ). log-s
um operation circuit 215.

【0075】加算器214は、事前確率情報Atと、レ
ジスタ221から供給された1時刻前の確率対数尤度V
t-1とを加算し、得られたデータ(Vt-1+At)をlo
g−sum演算回路216に供給する。
[0075] The adder 214, a priori probability information A t and, before 1 time, which is supplied from the register 221 probability log-likelihood V
t-1 and add the obtained data (V t-1 + A t ) to lo
It is supplied to the g-sum operation circuit 216.

【0076】log−sum演算回路215は、加算器
212から供給されたデータと、加算器213から供給
されたデータとを用いてlog−sum演算を行い、得
られたデータを正規化回路217及び差分器218に供
給する。
The log-sum operation circuit 215 performs a log-sum operation using the data supplied from the adder 212 and the data supplied from the adder 213, and converts the obtained data into a normalization circuit 217 and The difference is supplied to a differentiator 218.

【0077】log−sum演算回路216は、加算器
214から供給されたデータと、レジスタ220から供
給された1時刻前の確率対数尤度Ut-1とを用いてlo
g−sum演算を行い、得られたデータを正規化回路2
17及び差分器219に供給する。
The log-sum operation circuit 216 uses the data supplied from the adder 214 and the probability log likelihood U t−1 one time ago supplied from the register 220 to log-sum.
A g-sum operation is performed, and the obtained data is normalized by a normalization circuit 2
17 and the difference unit 219.

【0078】正規化回路217は、log−sum演算
回路215,216から出力されたデータを入力し、こ
れらのデータを正規化するためのデータを生成する。正
規化回路217は、生成したデータを差分器218,2
19に供給する。
The normalization circuit 217 receives the data output from the log-sum operation circuits 215 and 216 and generates data for normalizing these data. The normalization circuit 217 converts the generated data into differentiators 218, 2
Supply to 19.

【0079】差分器218は、log−sum演算回路
215から供給されたデータと、正規化回路217から
供給されたデータとの差分データを求め、この差分デー
タをレジスタ220に供給する。
The difference unit 218 obtains difference data between the data supplied from the log-sum operation circuit 215 and the data supplied from the normalization circuit 217, and supplies this difference data to the register 220.

【0080】差分器219は、log−sum演算回路
216から供給されたデータと、正規化回路217から
供給されたデータとの差分データを求め、この差分デー
タをレジスタ221に供給する。
The difference unit 219 obtains difference data between the data supplied from the log-sum operation circuit 216 and the data supplied from the normalization circuit 217, and supplies this difference data to the register 221.

【0081】レジスタ220は、差分器218から供給
された差分データ、すなわち、確率対数尤度Utを保持
する。このレジスタ220に保持された確率対数尤度U
tは、確率対数尤度Iαtを記憶する図示しない記憶回路
に供給される。
The register 220 holds the difference data supplied from the differentiator 218, that is, the probability log likelihood U t . The probability log likelihood U held in this register 220
t is supplied to the memory circuit (not shown) for storing a probability log likelihood I.alpha t.

【0082】レジスタ221は、差分器219から供給
された差分データ、すなわち、確率対数尤度Vtを保持
する。このレジスタ221に保持された確率対数尤度V
tは、確率対数尤度Iαtを記憶する図示しない記憶回路
に供給される。
[0082] register 221, the difference data supplied from the differentiator 219, that is, to hold the probability log-likelihood V t. The probability log likelihood V held in this register 221
t is supplied to the memory circuit (not shown) for storing a probability log likelihood I.alpha t.

【0083】このような復号装置203は、上式(3
4)及び上式(35)に示した演算を行い、確率対数尤
度Ut,Vtを算出する。
Such a decoding device 203 uses the above equation (3)
4) and the calculation shown in the above equation (35) are performed to calculate the probability log likelihoods U t and V t .

【0084】また、復号装置203は、図17に示すよ
うに、確率対数尤度Iβt及びIγtを算出する部分を構
成する。復号装置203は、確率対数尤度Iγtを算出
するIγ算出回路として、4つの加算器222,22
3,224,225を備える。また、復号装置203
は、確率対数尤度Iβtを算出するIβ算出回路とし
て、2つのlog−sum演算回路226,227と、
正規化回路228と、2つの差分器229,230と、
2つのレジスタ231,232とを備える。
[0084] Further, the decoding apparatus 203, as shown in FIG. 17, forming a part for calculating a probability log likelihood I beta t and i? T. Decoding apparatus 203, as i? Calculation circuit for calculating a probability log likelihood i? T, 4 adders 222,22
3,224,225. Also, the decoding device 203
Are two log-sum operation circuits 226 and 227 as Iβ calculation circuits for calculating the probability log likelihood Iβ t ;
A normalization circuit 228, two differentiators 229 and 230,
It has two registers 231 and 232.

【0085】加算器222は、図示しない記憶回路から
読み出された事前確率情報Atと、加算器223から供
給されたデータ(Wt-1+yt)とを加算し、得られたデ
ータ(Wt-1+At+yt)をlog−sum演算回路2
26に供給する。
[0085] The adder 222 has a priori probability information A t read from a not-shown memory circuit, it adds the data supplied from the adder 223 (W t-1 + y t), obtained data ( W t-1 + a t + y t) the log-sum operation circuit 2
26.

【0086】加算器223は、図示しない記憶回路から
読み出された受信値ytと、レジスタ231から供給さ
れた1時刻前の確率対数尤度Wt-1とを加算し、得られ
たデータ(Wt-1+yt)を加算器222に供給する。
The adder 223 adds the received value y t read from the storage circuit (not shown) to the probability log likelihood W t−1 one time ago supplied from the register 231 and obtains the obtained data. (W t−1 + y t ) is supplied to the adder 222.

【0087】加算器224は、図示しない記憶回路から
読み出された事前確率情報Atと、レジスタ232から
供給された1時刻前の確率対数尤度Zt-1とを加算し、
得られたデータ(Zt-1+At)をlog−sum演算回
路227に供給する。
[0087] The adder 224 adds the priori probability information A t read from a not-shown memory circuit, before 1 time supplied from the register 232 and a probability logarithmic likelihood Z t-1,
The data obtained (Z t-1 + A t ) and supplies the log-sum operation circuit 227.

【0088】加算器225は、図示しない記憶回路から
読み出された受信値ytと、レジスタ231から供給さ
れた1時刻前の確率対数尤度Wt-1とを加算し、得られ
たデータ(Wt-1+yt)をlog−sum演算回路22
7に供給する。
The adder 225 adds the received value y t read from the storage circuit (not shown) to the probability log likelihood W t−1 one time ago supplied from the register 231 and obtains the obtained data. (W t−1 + y t ) is calculated by the log-sum operation circuit 22.
7

【0089】log−sum演算回路226は、加算器
222から供給されたデータと、レジスタ232から供
給された1時刻前の確率対数尤度Zt-1とを用いてlo
g−sum演算を行い、得られたデータを正規化回路2
28及び差分器229に供給する。
The log-sum operation circuit 226 uses the data supplied from the adder 222 and the logarithmic likelihood Z t−1 one time ago supplied from the register 232 to perform log-sum operation.
A g-sum operation is performed, and the obtained data is normalized by a normalization circuit 2
28 and the difference unit 229.

【0090】log−sum演算回路227は、加算器
224から供給されたデータと、加算器225から供給
されたデータとを用いてlog−sum演算を行い、得
られたデータを正規化回路228及び差分器230に供
給する。
The log-sum operation circuit 227 performs a log-sum operation using the data supplied from the adder 224 and the data supplied from the adder 225, and converts the obtained data into a normalization circuit 228 and The difference is supplied to a differentiator 230.

【0091】正規化回路228は、log−sum演算
回路226,227から出力されたデータを入力し、こ
れらのデータを正規化するためのデータを生成する。正
規化回路228は、生成したデータを差分器229,2
30に供給する。
The normalization circuit 228 receives the data output from the log-sum operation circuits 226 and 227 and generates data for normalizing these data. The normalizing circuit 228 converts the generated data into differentiators 229 and 2
30.

【0092】差分器229は、log−sum演算回路
226から供給されたデータと、正規化回路228から
供給されたデータとの差分データを求め、この差分デー
タをレジスタ231に供給する。
The difference unit 229 obtains difference data between the data supplied from the log-sum operation circuit 226 and the data supplied from the normalization circuit 228, and supplies this difference data to the register 231.

【0093】差分器230は、log−sum演算回路
227から供給されたデータと、正規化回路228から
供給されたデータとの差分データを求め、この差分デー
タをレジスタ232に供給する。
The difference unit 230 obtains difference data between the data supplied from the log-sum operation circuit 227 and the data supplied from the normalization circuit 228, and supplies this difference data to the register 232.

【0094】レジスタ231は、差分器229から供給
された差分データ、すなわち、確率対数尤度Wtを保持
する。このレジスタ229に保持された確率対数尤度W
tは、確率対数尤度Iβtを記憶する図示しない記憶回路
に供給される。
[0094] register 231, the difference data supplied from the differentiator 229, that is, to hold the probability log-likelihood W t. Probability log likelihood W held in this register 229
t is supplied to the memory circuit (not shown) for storing a probability log likelihood I beta t.

【0095】レジスタ232は、差分器230から供給
された差分データ、すなわち、確率対数尤度Ztを保持
する。このレジスタ232に保持された確率対数尤度Z
tは、確率対数尤度Iβtを記憶する図示しない記憶回路
に供給される。
[0095] register 232, the difference data supplied from the differentiator 230, that is, to hold the probability log-likelihood Z t. Probability log likelihood Z held in this register 232
t is supplied to the memory circuit (not shown) for storing a probability log likelihood I beta t.

【0096】このような復号装置203は、上式(3
6)及び上式(37)に示した演算を行い、確率対数尤
度Wt,Ztを算出する。
Such a decoding device 203 uses the above equation (3)
6) and the calculation shown in the above equation (37) are performed to calculate the probability log likelihood W t , Z t .

【0097】さらに、復号装置203は、図18に示す
ように、対数軟出力Iλtを算出する部分として、7つ
の加算器233,234,235,236,237,2
38,242と、2つのlog−sum演算回路23
9,240と、差分器241とを備える。
[0097] Further, the decoding apparatus 203, as shown in FIG. 18, as a portion for calculating a log soft-output Iλ t, 7 adders 233,234,235,236,237,2
38, 242 and two log-sum operation circuits 23
9, 240, and a differentiator 241.

【0098】加算器233は、図示しない記憶回路から
読み出された受信値ytと、図示しない記憶回路から読
み出された確率対数尤度Utとを加算し、得られたデー
タ(Ut+yt)を加算器234に供給する。
The adder 233 adds the received value y t read from the storage circuit (not shown) and the probability log likelihood U t read from the storage circuit (not shown), and obtains data (U t + Y t ) to the adder 234.

【0099】加算器234は、図示しない記憶回路から
読み出された確率対数尤度Wtと、加算器233から供
給されたデータ(Ut+yt)とを加算し、得られたデー
タ(Ut+Wt+yt)をlog−sum演算回路239
に供給する。
The adder 234 adds the probability log likelihood W t read from the storage circuit (not shown) and the data (U t + y t ) supplied from the adder 233, and obtains the data (U t + W t + y t) the log-sum operation circuit 239
To supply.

【0100】加算器235は、図示しない記憶回路から
読み出された確率対数尤度Vt,Ztを加算し、得られた
データ(Vt+Zt)をlog−sum演算回路239に
供給する。
An adder 235 adds the probability log likelihoods V t and Z t read from a storage circuit (not shown), and supplies the obtained data (V t + Z t ) to a log-sum operation circuit 239. .

【0101】加算器236は、図示しない記憶回路から
読み出された確率対数尤度Ut,Ztを加算し、得られた
データ(Ut+Zt)をlog−sum演算回路240に
供給する。
The adder 236 adds the probability log likelihoods U t and Z t read from a storage circuit (not shown) and supplies the obtained data (U t + Z t ) to the log-sum operation circuit 240. .

【0102】加算器237は、図示しない記憶回路から
読み出された受信値ytと、図示しない記憶回路から読
み出された確率対数尤度Vtとを加算し、得られたデー
タ(Vt+yt)を加算器238に供給する。
The adder 237 adds the received value y t read from the storage circuit (not shown) and the probability log likelihood V t read from the storage circuit (not shown), and obtains data (V t + Y t ) to the adder 238.

【0103】加算器238は、図示しない記憶回路から
読み出された確率対数尤度Wtと、加算器237から供
給されたデータ(Vt+yt)とを加算し、得られたデー
タ(Vt+Wt+yt)をlog−sum演算回路240
に供給する。
The adder 238 adds the probability log likelihood W t read from the storage circuit (not shown) and the data (V t + y t ) supplied from the adder 237, and obtains the data (V t + W t + y t) the log-sum operation circuit 240
To supply.

【0104】log−sum演算回路239は、加算器
234から供給されたデータと、加算器235から供給
されたデータとを用いてlog−sum演算を行い、得
られたデータを差分器241に供給する。
The log-sum operation circuit 239 performs a log-sum operation using the data supplied from the adder 234 and the data supplied from the adder 235, and supplies the obtained data to the differentiator 241. I do.

【0105】log−sum演算回路240は、加算器
236から供給されたデータと、加算器238から供給
されたデータとを用いてlog−sum演算を行い、得
られたデータを差分器241に供給する。
The log-sum operation circuit 240 performs a log-sum operation using the data supplied from the adder 236 and the data supplied from the adder 238, and supplies the obtained data to the differentiator 241. I do.

【0106】差分器241は、log−sum演算回路
239から供給されたデータと、log−sum演算回
路240から供給されたデータとの差分データを求め、
この差分データを加算器242に供給する。
The differentiator 241 calculates difference data between the data supplied from the log-sum operation circuit 239 and the data supplied from the log-sum operation circuit 240.
The difference data is supplied to the adder 242.

【0107】加算器242は、図示しない記憶回路から
読み出された事前確率情報Atと、差分器241から供
給された差分データとを加算し、得られたデータを対数
軟出力Iλtとして出力する。
[0107] The adder 242 adds the priori probability information A t read from a not-shown memory circuit, and the difference data supplied from the differentiator 241, and outputs the obtained data as a log soft-output Airamuda t I do.

【0108】このような復号装置203は、図示しない
記憶回路から読み出された事前確率情報At、受信値yt
及び確率対数尤度Ut,Vt,Wt,Ztを用いて、上式
(38)に示した演算を行い、対数軟出力Iλtを算出
する。
[0108] Such a decoding device 203 includes a priori probability information A t read from a storage circuit (not shown) and a received value y t.
Using the logarithmic likelihoods U t , V t , W t , and Z t , the calculation shown in the above equation (38) is performed to calculate the log soft output Iλ t .

【0109】以上のように、復号装置203は、確率対
数尤度Iαt、すなわち、確率対数尤度Ut,Vtを算出
するために2つのlog−sum演算回路215,21
6を備え、且つ、確率対数尤度Iβt、すなわち、確率
対数尤度Wt,Ztを算出するために2つのlog−su
m演算回路226,227を備え、さらに、対数軟出力
Iλtを算出するために2つのlog−sum演算回路
239,240を備える必要がある。このlog−su
m演算をLog−BCJRアルゴリズムを用いて実直に
実装することは、非常に困難であり、復号装置203
は、膨大な回路規模と処理時間を要することになる。
As described above, the decoding device 203 calculates the two log-sum operation circuits 215 and 21 to calculate the probability log likelihood Iα t , that is, the probability log likelihoods U t and V t.
6 and two log-su values for calculating the probability log likelihood Iβ t , ie, the probability log likelihood W t , Z t.
comprising a m arithmetic circuits 226 and 227, further, it is necessary to provide a two log-sum operation circuit 239, 240 in order to calculate the logarithmic soft-output Iλ t. This log-su
It is very difficult to implement the m operation in a straightforward manner using the Log-BCJR algorithm.
Requires an enormous circuit scale and processing time.

【0110】また、復号装置203は、確率対数尤度U
t,Vt,Wt,Ztのオーバーフローを回避するために、
ステート数分、ここでは2つの正規化回路217,22
8を備える必要もあり、さらに、確率対数尤度Ut
t,Wt,Ztを算出する反復演算を行うために、ステ
ート数×2、ここでは4つのレジスタ220,221,
231,232を備え、確率対数尤度Ut,Vt,Wt
tを保持し、それらの値を更新する必要もある。
Further, the decoding device 203 calculates the probability log likelihood U
t, V t, W t, in order to avoid overflow of the Z t,
For the number of states, here two normalization circuits 217 and 22
8, and furthermore, the probability log likelihood U t ,
In order to perform an iterative operation for calculating V t , W t , and Z t , the number of states × 2, here, four registers 220, 221,
231 and 232, and the probability log likelihoods U t , V t , W t ,
Holding the Z t, it is necessary to update those values.

【0111】このように、このようなBCJRアルゴリ
ズムを実装する復号装置203は、回路規模が増大し、
処理の遅延を招くといった問題があった。
As described above, the decoding device 203 that implements such a BCJR algorithm has a large circuit scale,
There was a problem that processing was delayed.

【0112】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、性能を劣化させることなく、回路規模の
削減と処理の高速化を実現することができる復号装置及
び復号方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a decoding apparatus and a decoding method capable of realizing a reduction in the circuit size and an increase in processing speed without deteriorating performance. The purpose is to:

【0113】[0113]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明にかかる復号装置は、軟入力とされる受信値に基
づいて任意のステートを通過する確率を自然対数を用い
て対数尤度表記した確率対数尤度を求め、この確率対数
尤度を用いて復号を行う復号装置であって、少なくとも
各ステートにおける確率対数尤度の差分値を変数の一部
とする下記一般式(1)及び下記一般式(2)で表され
る演算を行う演算手段を備え、この演算手段により演算
された結果を用いて、各時刻における軟出力を自然対数
を用いて対数尤度表記した対数軟出力を算出することを
特徴としている。
A decoding apparatus according to the present invention, which achieves the above-mentioned object, provides a log likelihood notation using a natural logarithm for a probability of passing through an arbitrary state based on a received value which is a soft input. A decoding device that obtains the calculated probability log likelihood and performs decoding using the probability log likelihood, wherein at least the difference value of the probability log likelihood in each state is a part of a variable represented by the following general formula (1): An arithmetic unit for performing an operation represented by the following general formula (2) is provided. Using a result calculated by the arithmetic unit, a soft output at each time is expressed in log likelihood using natural logarithm. It is characterized in that it is calculated.

【0114】[0114]

【数39】 [Equation 39]

【0115】[0115]

【数40】 (Equation 40)

【0116】(ただし、A,B,A0,A1,・・・,A
nは、変数であり、logは、ネピヤの数eを底とする
自然対数であり、$は、演算子である。) このような本発明にかかる復号装置は、演算手段によっ
て、少なくとも各ステートにおける確率対数尤度の差分
値を変数の一部とする上記一般式(1)及び上記一般式
(2)で表される演算を行い、各時刻における対数軟出
力を算出する。
(However, A, B, A 0 , A 1 ,..., A
n is a variable, log is a natural logarithm based on the number e of Nepia, and $ is an operator. The decoding device according to the present invention is represented by the above-described general formula (1) and the general formula (2) in which at least the difference value of the probability log likelihood in each state is a part of a variable. Calculate the logarithmic soft output at each time.

【0117】また、上述した目的を達成する本発明にか
かる復号方法は、軟入力とされる受信値に基づいて任意
のステートを通過する確率を自然対数を用いて対数尤度
表記した確率対数尤度を求め、この確率対数尤度を用い
て復号を行う復号方法であって、少なくとも各ステート
における確率対数尤度の差分値を変数の一部とする下記
一般式(5)及び下記一般式(6)で表される演算を行
う演算工程を備え、この演算工程にて演算された結果を
用いて、各時刻における軟出力を自然対数を用いて対数
尤度表記した対数軟出力を算出することを特徴としてい
る。
The decoding method according to the present invention, which achieves the above-described object, provides a probability that the probability of passing through an arbitrary state based on a received value that is a soft input is represented by log likelihood using natural logarithm. And a decoding method for decoding using the probability log likelihood, wherein at least a difference value of the probability log likelihood in each state is a part of a variable, the following general formula (5) and the following general formula ( And 6) calculating a logarithmic soft output in which the soft output at each time is represented by log likelihood using natural logarithm, using a result calculated in the calculation step. It is characterized by.

【0118】[0118]

【数41】 [Equation 41]

【0119】[0119]

【数42】 (Equation 42)

【0120】(ただし、A,B,A0,A1,・・・,A
nは、変数であり、logは、ネピヤの数eを底とする
自然対数であり、$は、演算子である。) このような本発明にかかる復号方法は、演算工程にて、
少なくとも各ステートにおける確率対数尤度の差分値を
変数の一部とする上記一般式(5)及び上記一般式
(6)で表される演算を行い、各時刻における対数軟出
力を算出する。
(However, A, B, A 0 , A 1 ,..., A
n is a variable, log is a natural logarithm based on the number e of Nepia, and $ is an operator. The decoding method according to the present invention includes:
The calculation represented by the general formula (5) and the general formula (6) using at least a difference value of the probability log likelihood in each state as a variable is performed to calculate a log soft output at each time.

【0121】[0121]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0122】この実施の形態は、図1に示すように、デ
ィジタル情報を図示しない送信装置が備える符号化装置
1により畳み込み符号化し、その出力を雑音のある無記
憶通信路2を介して図示しない受信装置に入力して、こ
の受信装置が備える復号装置3により復号する通信モデ
ルに適用したデータ送受信システムである。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, digital information is convolutionally encoded by an encoding device 1 provided in a transmitting device (not shown), and the output is not shown via a memoryless communication path 2 with noise. This is a data transmission / reception system applied to a communication model that is input to a receiving device and decoded by a decoding device 3 included in the receiving device.

【0123】このデータ送受信システムにおいて、復号
装置3は、符号化装置1により畳み込み符号化がなされ
た符号の復号を行うものであって、「Bahl, Cocke, Jel
inekand Raviv, “Optimal decoding of linear codes
for minimizing symbol error rate”, IEEE Trans. In
f. Theory, vol. IT-20, pp. 284-287, Mar. 1974」に
記載されているBCJRアルゴリズムを改良したアルゴ
リズムに基づく最大事後確率(Maximum A Posteriori p
robability;以下、MAPと記す。)復号を行うものと
して構成され、いわゆる確率αt,βt,γt、及び軟出
力(soft-output)λtを自然対数を用いて対数尤度表記
した確率対数尤度(log likelihood)Iαt,Iβt,I
γt、及び対数軟出力Iλtを求めるものである。特に、
復号装置3は、後に詳述するように、少なくとも各ステ
ートにおける確率対数尤度Iαt,Iβtの値の差分値を
用いて復号を行う。
In this data transmission / reception system, the decoding device 3 decodes a code that has been convolutionally coded by the coding device 1 and includes “Bahl, Cocke, Jel
inekand Raviv, “Optimal decoding of linear codes
for minimizing symbol error rate ”, IEEE Trans. In
f. Theory, vol. IT-20, pp. 284-287, Mar. 1974 ”based on an improved BCJR algorithm (Maximum A Posteriori p.
robability; hereinafter, referred to as MAP. ) Is configured to perform decoding, and the so-called probabilities α t , β t , γ t , and soft-output λ t are expressed in log likelihood using natural logarithm. t, Iβ t, I
and requests the γ t, and log soft force Iλ t. In particular,
As will be described later in detail, the decoding device 3 performs decoding using at least the difference value between the values of the probability log likelihoods Iα t and Iβ t in each state.

【0124】なお、以下では、対数尤度表記した確率対
数尤度Iαt,Iβt,Iγtは、それぞれ、確率の比の
対数尤度表記である確率対数尤度比(log likelihood r
atio)であるものとして説明する。また、以下では、符
号化装置1が備えるシフトレジスタの内容を表すM個の
ステート(遷移状態)をm(0,1,・・・,M−1)
で表し、時刻tのステートをStで表す。また、1タイ
ムスロットにkビットの情報が入力されるものとする
と、時刻tにおける入力をit=(it1,it2,・・
・,itk)で表し、入力系統をI1 T=(i1,i2,・・
・,iT)で表す。このとき、ステートm’からステー
トmへの遷移がある場合には、その遷移に対応する情報
ビットをi(m’,m)=(i1(m’,m),i
2(m’,m),・・・,ik(m’,m))で表す。さ
らに、1タイムスロットにnビットの符号が出力される
ものとすると、時刻tにおける出力をxt=(xt1,x
t2,・・・,xtn)で表し、出力系統をX1 T=(x1
2,・・・,xT)で表す。このとき、ステートm’か
らステートmへの遷移がある場合には、その遷移に対応
する符号ビットをx(m’,m)=(x1(m’,
m),x2(m’,m),・・・,xn(m’,m))で
表す。さらにまた、無記憶通信路2は、X1 Tを入力と
し、Y1 Tを出力するものとする。ここで、1タイムスロ
ットにnビットの受信値が出力されるものとすると、時
刻tにおける出力をyt=(yt1,yt2,・・・,
t n)で表し、Y1 T=(y1,y2,・・・,yT)で表
す。
In the following, the probability log likelihood Iα t , Iβ t , and Iγ t expressed in log likelihood are respectively the probability log likelihood ratio (log likelihood r) which is the log likelihood notation of the ratio of the probability.
atio). In the following, M states (transition states) representing the contents of the shift register provided in the encoding device 1 are represented by m (0, 1,..., M−1).
Expressed in, representing the state of time t in S t. Further, 1 when k-bit information is assumed to be inputted to the time slot, enter a i t at time t = (i t1, i t2 , ··
, I tk ), and the input system is I 1 T = (i 1 , i 2 ,...)
, I T ). At this time, if there is a transition from state m ′ to state m, the information bit corresponding to the transition is set to i (m ′, m) = (i 1 (m ′, m), i).
2 (m ', m), ..., i k (m', m)). Further, assuming that an n-bit code is output in one time slot, the output at time t is x t = (x t1 , x t
t2, · · ·, expressed as x tn), the output system X 1 T = (x 1,
x 2 ,..., x T ). At this time, if there is a transition from the state m ′ to the state m, the sign bit corresponding to the transition is x (m ′, m) = (x 1 (m ′,
m), x 2 (m ′, m),..., x n (m ′, m)). Furthermore, memoryless channel 2 inputs the X 1 T, and outputs an Y 1 T. Here, assuming that an n-bit received value is output in one time slot, the output at time t is represented by y t = (y t1 , y t2 ,...,
expressed by y t n), Y 1 T = (y 1, y 2, ···, represented by y T).

【0125】符号化装置1は、例えば図2に示すよう
に、1つの排他的論理和回路11と、1つのシフトレジ
スタ12とを有し、畳み込み演算を行うものとして構成
される。
The encoding apparatus 1 has one exclusive OR circuit 11 and one shift register 12 as shown in FIG. 2, for example, and is configured to perform a convolution operation.

【0126】排他的論理和回路11は、1ビットの入力
データitと、シフトレジスタ12から供給されるデー
タとを用いて排他的論理和演算を行い、演算結果を1ビ
ットの出力データXtとして外部に出力するとともに、
シフトレジスタ12に供給する。
[0126] exclusive OR circuit 11 has an input data i t of 1 bit, an exclusive-OR operation by using the data supplied from the shift register 12, the output data X t of 1 bit operation result Output to the outside as
The data is supplied to the shift register 12.

【0127】シフトレジスタ12は、保持している1ビ
ットのデータを排他的論理和回路11に供給し続ける。
そして、シフトレジスタ12は、クロックに同期させ
て、排他的論理和回路11から供給される1ビットのデ
ータを新たに保持し、このデータを排他的論理和回路1
1に新たに供給する。
The shift register 12 continues to supply the held 1-bit data to the exclusive OR circuit 11.
Then, the shift register 12 newly holds 1-bit data supplied from the exclusive OR circuit 11 in synchronization with the clock, and stores this data in the exclusive OR circuit 1.
1 is newly supplied.

【0128】このような符号化装置1は、1ビットの入
力データitを入力すると、この入力データitに対して
再帰的畳み込み演算を行い、演算結果を1ビットの出力
データxtとして外部に出力する。すなわち、符号化装
置1は、入力データitを累積加算して出力するアキュ
ムレータ(累積加算器)として構成されるものであり、
符号化率が“1”の再帰的組織畳み込み演算を行い、出
力データxtを外部に出力する。すなわち、符号化装置
1は、符号化率が“1”の再帰的組織畳み込み演算を行
い、出力データxtを外部に出力する。
[0128] Such encoding device 1 inputs the input data i t of 1 bit, performs recursive convolutional operation on the input data i t, outside an operation result as a 1-bit output data x t Output to That is, the encoding apparatus 1, which is configured to input data i t as an accumulator (accumulator) which outputs the cumulative addition,
Coding rate performs recursive systematic convolutional operation of "1", and outputs the output data x t to the outside. That is, the encoding device 1 performs a recursive systematic convolution operation with an encoding rate of “1” and outputs the output data xt to the outside.

【0129】この符号化装置1における状態遷移図であ
るトレリスを記述すると、図3に示すようになる。同図
において、破線で示すパスは、入力データitが“0”
の場合を示し、実線で示すパスは、入力データit
“1”の場合を示している。また、各パスに付与されて
いるラベルは、出力データxtを示している。ここで
は、ステートは、シフトレジスタ12の内容で表され、
“0”、“1”のステートを、それぞれ、ステート
0、ステートS1と称している。このように、符号化装
置201におけるステート数は2となり、トレリスは、
各ステートから次時刻におけるステートへと2本のパス
が到達する構造を有する。
FIG. 3 shows a trellis which is a state transition diagram in the encoding apparatus 1. In the figure, the path indicated by a broken line, the input data i t is "0"
Indicates the case of the path indicated by a solid line, the input data i t indicates a case of "1". Further, labels are assigned to each path represents the output data x t. Here, the state is represented by the contents of the shift register 12,
The states “0” and “1” are called state S 0 and state S 1 , respectively. Thus, the number of states in the encoding device 201 is 2, and the trellis is
It has a structure in which two paths reach from each state to the state at the next time.

【0130】このような符号化装置1により符号化され
た出力データxtは、無記憶通信路2を介して受信装置
に出力される。
[0130] encoded output data x t by such encoding apparatus 1 and output to the receiving apparatus via a memoryless channel 2.

【0131】つぎに、復号装置3について説明するが、
ここではまず、復号装置3に適用するアルゴリズムにつ
いて詳述する。
Next, the decoding device 3 will be described.
First, an algorithm applied to the decoding device 3 will be described in detail.

【0132】確率を対数尤度表記して対数尤度の形式で
扱うBCJRアルゴリズムにおいては、第1の確率であ
る確率αを自然対数を用いて対数尤度表記した第1の確
率対数尤度である確率対数尤度Iαt(m)と、第2の
確率である確率βを自然対数を用いて対数尤度表記した
第2の確率対数尤度である確率対数尤度Iβt(m)と
を算出する際に本質的に必要となるのは、確率対数尤度
Iαt(m),Iβt(m)の値そのものではなく、確率
対数尤度Iαt(m),Iβt(m)を各ステートにおけ
る値の総和で正規化した場合の値、すなわち、各ステー
トにおける値の差分値である。
In the BCJR algorithm in which probabilities are expressed in log likelihood and handled in the form of log likelihood, the probability α as the first probability is expressed by the first probability log likelihood expressed in log likelihood using natural logarithm. A certain probability log likelihood Iα t (m) and a second probability log likelihood Iβ t (m) which is a second probability log likelihood expressed by using a natural logarithm to represent the probability β which is the second probability. Is essentially required when calculating the probability log likelihood Iα t (m), Iβ t (m), but not the probability log likelihood Iα t (m), Iβ t (m) Is normalized by the sum of the values in each state, that is, the difference value between the values in each state.

【0133】そこで、復号装置3は、符号化装置1にお
ける2つのステートS0,S1に対する確率対数尤度Iα
t(m),Iβt(m)の反復演算を行うのではなく、ス
テートS0,S1における値の差分値に着目して演算を行
う。ここで、ステートS0における時刻tでの確率対数
尤度Iαt(S0)を“Ut”と置き換え、ステートS1
おける時刻tでの確率対数尤度Iαt(S1)を“Vt
と置き換え、ステートS0における時刻tでの確率対数
尤度Iβt(S0)を“Wt”と置き換え、ステートS1
おける時刻tでの確率対数尤度Iβt(S1)を“Zt
と置き換える。
Therefore, the decoding device 3 sets the probability log likelihood Iα for the two states S 0 and S 1 in the coding device 1.
t (m), instead of performing iterative computation of Iβ t (m), performs operation by paying attention to the difference of the values in the state S 0, S 1. Here, the probability log likelihood Iα t (S 0 ) at time t in state S 0 is replaced with “U t ”, and the probability log likelihood Iα t (S 1 ) at time t in state S 1 is replaced by “V t
And replace the probability log likelihood Iβ t (S 0 ) at time t in state S 0 with “W t ”, and replace the probability log likelihood Iβ t (S 1 ) at time t in state S 1 with “Z t
Replace with

【0134】このとき、入力データitが“1”である
確率と入力データitが“0”である確率との比の自然
対数値である事前確率情報(a priori probability inf
ormation)をAtとし、受信値のみから決定される符号
ワードの1シンボルの符号ビットCtに対する事後確率
情報(a posteriori probability information)をyt
とすると、各ステートにおける確率対数尤度Iα
t(m)、すなわち、確率対数尤度Ut,Vtは、それぞ
れ、次式(39)及び次式(40)で表される。なお、
次式(39)及び次式(40)における演算子“#”
は、いわゆるlog−sum演算を示すものであり、以
下、log−sum演算は、演算子“#”により表すも
のとする。
[0134] At this time, the input data i t is "1" is probability and the input data i t is the natural logarithm of the ratio of the probability of being a "0" prior probability information (a priori probability inf
amation) is A t, and a posteriori probability information for one code bit C t of one symbol of the code word determined from only the received value is y t.
Then, the probability log likelihood Iα in each state
t (m), that is, the probability log likelihood U t and V t are represented by the following equations (39) and (40), respectively. In addition,
The operator “#” in the following expressions (39) and (40)
Indicates a so-called log-sum operation. Hereinafter, the log-sum operation is represented by an operator “#”.

【0135】[0135]

【数43】 [Equation 43]

【0136】[0136]

【数44】 [Equation 44]

【0137】したがって、各ステートにおける確率対数
尤度Iαt(m)の値の差分値、すなわち、確率対数尤
度Ut,Vtの差分値Ut−Vtは、次式(41)に示すよ
うに展開される。
[0137] Thus, the difference of the values of probability log likelihood I.alpha t (m) in each state, that is, the difference value U t -V t probability log-likelihood U t, V t is the following equation (41) Expanded as shown.

【0138】[0138]

【数45】 [Equation 45]

【0139】なお、上式(41)における演算子“$”
は、「Robert G. Gallager, “Low-density parity-che
ck codes”, MIT Press, 1963」に記載されている演算
子であり、変数A,B∈R→Rに対して、次式(42)
及び次式(43)のように定義されるものである。な
お、次式(42)及び次式(43)におけるlogは、
ネピヤの数eを底とする自然対数を示している。
Note that the operator “$” in the above equation (41)
"Robert G. Gallager," Low-density parity-che
ck codes ", MIT Press, 1963". For variables A, B∈R → R, the following equation (42)
And is defined as in the following equation (43). Note that log in the following equations (42) and (43) is
The natural logarithm having the number e of Nepia as a base is shown.

【0140】[0140]

【数46】 [Equation 46]

【0141】[0141]

【数47】 [Equation 47]

【0142】一方、各ステートにおける確率対数尤度I
βt(m)、すなわち、確率対数尤度Wt,Ztは、それぞ
れ、事前確率情報At及び事後確率情報ytを用いて、次
式(44)及び次式(45)で表される。
On the other hand, the probability log likelihood I in each state
beta t (m), i.e., the probability log likelihood W t, Z t are each, using a priori probability information A t and a posteriori probability information y t, is expressed by the following equation (44) and the following equation (45) You.

【0143】[0143]

【数48】 [Equation 48]

【0144】[0144]

【数49】 [Equation 49]

【0145】したがって、各ステートにおける確率対数
尤度Iβt(m)の値の差分値、すなわち、確率対数尤
度Wt,Ztの差分値Wt−Ztは、次式(46)に示すよ
うに展開される。
[0145] Thus, the difference of the values of probability log likelihood I beta t (m) in each state, i.e., the probability log likelihood W t, the difference value W t -Z t of Z t is the following equation (46) Expanded as shown.

【0146】[0146]

【数50】 [Equation 50]

【0147】このように、上式(41)及び上式(4
6)、すなわち、各ステートにおける確率対数尤度Iα
t(m),Iβt(m)の値の差分値は、ともに、演算子
“$”で与えられる演算と加算とを用いて表現すること
ができる。
As described above, the above equations (41) and (4)
6) That is, the probability log likelihood Iα in each state
difference value between the value of t (m), Iβ t ( m) are both can be expressed by using the addition and operation given by operator "$".

【0148】したがって、対数軟出力Iλtは、確率対
数尤度Ut,Vt,Wt,Zt、事前確率情報At及び事後
確率情報ytを用いて、次式(47)で表される。
[0148] Thus, the logarithmic soft-output Airamuda t, using a probability logarithmic likelihood U t, V t, W t , Z t, a priori probability information A t and a posteriori probability information y t, tables in the following equation (47) Is done.

【0149】[0149]

【数51】 (Equation 51)

【0150】この上式(47)において、演算子“$”
で表される右辺第2項及び第3項は、いわゆる外部情報
(extrinsic information)を示している。このよう
に、上式(47)、すなわち、対数軟出力Iλtも、各
ステートにおける確率対数尤度Iαt(m),Iβ
t(m)の値の差分値と同様に、演算子“$”で与えら
れる演算と加算とを用いて表現することができる。
In the above equation (47), the operator “$”
The second and third terms on the right side of the expression indicate so-called extrinsic information. As described above, the above equation (47), that is, the log soft output Iλ t is also calculated by the probability log likelihood Iα t (m), Iβ in each state.
Similar to the difference value of the value of t (m), it can be expressed using the operation given by the operator “$” and addition.

【0151】したがって、確率を対数尤度表記して対数
尤度の形式で扱う通常のBCJRアルゴリズムにおいて
は、確率対数尤度Iα,Iβのそれぞれを求める反復演
算を行う際に、ステート数分の値を保持する必要があっ
たが、このアルゴリズムにおいては、差分値Ut−Vt
t−Ztを求めればよく、それぞれ、“ステート数−
1”分の値を保持すればよい。
Therefore, in the ordinary BCJR algorithm in which probabilities are expressed in the form of log likelihood in the form of log likelihood, when performing an iterative operation for obtaining each of the probability log likelihoods Iα and Iβ, the value corresponding to the number of states is used. However, in this algorithm, the difference value U t −V t ,
W t −Z t may be obtained, and the “state number−
What is necessary is just to hold the value of 1 ".

【0152】また、このアルゴリズムにおいては、差分
値を用いることから、通常のBCJRアルゴリズムのよ
うに、保持している値のオーバーフローを生じることが
なく、正規化を行う必要がない。
Further, in this algorithm, since the difference value is used, the overflow of the held value does not occur and the normalization does not need to be performed unlike the ordinary BCJR algorithm.

【0153】さらに、このアルゴリズムにおいては、l
og−sum演算を行う必要がないことにも注目すべき
である。このアルゴリズムにおいては、差分値Ut
t,W t−Zt及び対数軟出力Iλtを求める際に、演算
子“$”で表される演算をそれぞれ1回ずつ行えばよ
い。
Further, in this algorithm, l
Note also that there is no need to perform og-sum operations
It is. In this algorithm, the difference value Ut
Vt, W t-ZtAnd log soft output IλtWhen calculating
You only have to perform the operation represented by the child "@" once each
No.

【0154】ところで、上述した演算子“$”について
は、次式(48)に示す定理が成立する。ただし、次式
(48)における関数fは、正数xを変数として、次式
(49)で表される。
By the way, for the above-mentioned operator “$”, the theorem shown in the following equation (48) holds. However, the function f in the following equation (48) is represented by the following equation (49) using a positive number x as a variable.

【0155】[0155]

【数52】 (Equation 52)

【0156】[0156]

【数53】 (Equation 53)

【0157】なお、上式(48)における“sgn”
は、変数Aiの符号であり、“|Ai|”は、変数Ai
絶対値を示している。
Note that “sgn” in the above equation (48)
Is the sign of the variable A i , and “| A i |” indicates the absolute value of the variable A i .

【0158】このように、演算子“$”で表される演算
は、関数fによる変換と加算とにより実現することがで
きる。ここで、関数fは、図4に示すように、第1象限
で与えられ、変数xの増加にともない0に漸近する減少
関数であり、変数xとの関係を例えば記憶手段であるR
OM(Read Only Memory)等にテーブルとして予め記憶
させておいたり、変数xとの関係をいわゆる線形近似又
は閾値近似等により近似するといったように、各種方法
により実装することができる。また、関数fは、変数A
iを符号と絶対値との組み合わせ(signed magnitude形
式)で例えば記憶手段であるRAM(Random Access Me
mory)等に保持することによって、計算量の少ないより
簡便な実装とすることも可能である。
As described above, the operation represented by the operator “$” can be realized by conversion and addition by the function f. Here, the function f is a decreasing function given in the first quadrant and asymptotically approaching 0 with an increase in the variable x as shown in FIG.
It can be implemented by various methods such as storing in advance as a table in an OM (Read Only Memory) or the like, or approximating the relationship with the variable x by so-called linear approximation or threshold approximation. The function f is a variable A
i is a combination of a sign and an absolute value (signed magnitude format), for example, a RAM (Random Access Me
(mory) etc., it is possible to implement a simpler implementation with less calculation amount.

【0159】以上の議論から、回路規模を削減すること
ができ、処理の高速化を図ることができる復号装置3の
実装が期待できる。
From the above discussion, it can be expected that the decoding device 3 that can reduce the circuit scale and increase the processing speed can be implemented.

【0160】さて、このようなアルゴリズムを実装する
復号装置3は、図5乃至図7に示すような各部を備える
ものとなる。ここで、図5には、復号装置3の各部のう
ち、確率対数尤度Iαtを算出する部分を示し、図6に
は、確率対数尤度Iβtを算出する部分を示し、図7に
は、対数軟出力Iλtを算出する部分を示している。こ
の復号装置3は、無記憶通信路2上で発生したノイズの
影響によりアナログ値をとり軟入力(soft-input)とさ
れる受信値ytから対数軟出力Iλtを求めることによっ
て、符号化装置1における入力データitを推定するも
のである。
The decoding device 3 that implements such an algorithm is provided with each unit as shown in FIGS. Here, FIG. 5, of the respective portions of the decoding device 3, shows a portion of calculating a probability log likelihood I.alpha t, FIG. 6 shows a part for calculating a probability log likelihood I beta t, 7 shows a portion of calculating the logarithmic soft-output Iλ t. The decoding apparatus 3, by calculating the log soft-output Airamuda t from the received value y t, which are soft takes an analog value input (soft-input) by the influence of noise generated on the memoryless channel 2, encoding and it estimates the input data i t in the device 1.

【0161】なお、確率対数尤度Iγtは、受信値yt
事前確率情報Atとにより決定されるものである。すな
わち、確率対数尤度Iγtは、受信値ytと事前確率情報
tとを用いて、受信値yt毎に、符号の出力パターンと
受信値により決定される確率γの自然対数値である。な
お、ここでの受信値ytとは、上述した事後確率情報yt
に代わるものである。換言すれば、復号装置3は、図8
に示すマトリックスで表される確率対数尤度Iγtを算
出することになる。
[0161] Incidentally, the probability log likelihood i? T are those determined by the received value y t and a priori probability information A t. That is, the probability log likelihood i? T, using the received value y t and a priori probability information A t, for each received value y t, the natural logarithm of the probability determined by the received value and sign of the output pattern γ is there. Note that the received value y t here is the posterior probability information y t described above.
Is an alternative to In other words, the decoding device 3
It will calculate the probability log likelihood i? T represented by the matrix shown in.

【0162】図5に示す復号装置3は、確率対数尤度I
αtを算出するIα算出回路として、上述した演算子
“$”で表される演算を行う演算手段である演算回路3
1と、加算器32と、データを保持するレジスタ33と
を備える。
The decoding device 3 shown in FIG.
As Iα computation circuit for calculating the alpha t, the arithmetic circuit is an arithmetic means for performing an operation represented by operator "$" described above 3
1; an adder 32; and a register 33 for holding data.

【0163】演算回路31は、事前確率情報Atと、レ
ジスタ33から供給された1時刻前の確率対数尤度の差
分値Ut-1−Vt-1とを用いて、演算子“$”で表される
演算を行う。演算回路31は、演算して得られたデータ
を加算器32に供給する。なお、この演算回路31は、
上述した関数fと変数xとの関係を、記憶手段である図
示しないROMに記憶されたテーブルを参照することに
より求め、上式(48)に示した演算を行うものであっ
てもよく、若しくは、関数fと変数xとの関係を、線形
近似又は閾値近似等により近似する構成であってもよ
い。また、演算回路31は、記憶手段である図示しない
RAMに保持された関数fにおける変数A iの符号と絶
対値との組み合わせを用いて、上式(48)に示した演
算を行うものであってもよい。
The arithmetic circuit 31 calculates the prior probability information AtAnd
Difference in probability log likelihood one time ago supplied from the register 33
Minute value Ut-1-Vt-1Is represented by the operator “$” using
Perform the operation. The arithmetic circuit 31 calculates the data obtained by the operation.
Is supplied to the adder 32. The arithmetic circuit 31
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between the function f and the variable x described above,
To refer to a table stored in ROM not shown
To perform the operation shown in the above equation (48).
Or the relationship between the function f and the variable x is linear
A configuration that approximates by approximation or threshold approximation may be used.
No. The arithmetic circuit 31 is a storage unit (not shown)
Variable A in function f stored in RAM iThe sign and the absolute
Using the combination with the logarithmic value, the performance shown in equation (48) above
The calculation may be performed.

【0164】加算器32は、受信値ytと、演算回路3
1から供給されたデータとを加算し、得られたデータを
レジスタ33に供給する。
The adder 32 calculates the received value y t and the arithmetic circuit 3
The data supplied from 1 is added, and the obtained data is supplied to the register 33.

【0165】レジスタ33は、加算器32から供給され
たデータ、すなわち、確率対数尤度の差分値Ut−Vt
保持する。このレジスタ33に保持された確率対数尤度
の差分値Ut−Vtは、図示しない記憶回路に供給され
る。
[0165] Registers 33, the data supplied from the adder 32, i.e., to hold the difference value U t -V t probability log-likelihood. Difference value U t -V t probability log-likelihood held in the register 33 is supplied to a not-shown memory circuit.

【0166】また、復号装置3は、図6に示すように、
確率対数尤度Iβtを算出するIβ算出回路として、加
算器34と、演算子“$”で表される演算を行う演算手
段である演算回路35と、レジスタ36とを備える。
As shown in FIG. 6, the decoding device 3
As I beta calculation circuit for calculating a probability log likelihood I beta t, it includes an adder 34, an arithmetic circuit 35 is an arithmetic unit for performing an operation represented by operator "$", and a register 36.

【0167】加算器34は、図示しない記憶回路から読
み出された受信値ytと、レジスタ36から供給された
1時刻前の確率対数尤度の差分値Wt-1−Zt-1とを加算
し、得られたデータを演算回路35に供給する。
The adder 34 calculates the difference between the received value y t read from the storage circuit (not shown) and the difference value W t-1 -Z t-1 of the probability log likelihood one time ago supplied from the register 36. And supplies the obtained data to the arithmetic circuit 35.

【0168】演算回路35は、図示しない記憶回路から
読み出された事前確率情報Atと、加算器34から供給
されたデータとを用いて、演算回路31と同様の演算を
行う。演算回路35は、演算して得られたデータをレジ
スタ36に供給する。
[0168] calculating circuit 35 performs a priori probability information A t read from a not-shown memory circuit, by using the data supplied from the adder 34, the same operation as the arithmetic circuit 31. The operation circuit 35 supplies the data obtained by the operation to the register 36.

【0169】レジスタ36は、演算回路35から供給さ
れたデータ、すなわち、確率対数尤度の差分値Wt−Zt
を保持する。このレジスタ36に保持された確率対数尤
度の差分値Wt−Ztは、図示しない記憶回路に供給され
る。
[0169] Registers 36, the data supplied from the arithmetic circuit 35, i.e., the difference value W of the probability log-likelihood t -Z t
Hold. Difference value W t -Z t probability log-likelihood held in the register 36 is supplied to a not-shown memory circuit.

【0170】このような復号装置3は、事前確率情報A
tと受信値ytとを用い、少なくとも各ステートにおける
確率対数尤度Iαt,Iβtを変数の一部として、上式
(41)及び上式(46)に示した演算を行い、各ステ
ートS0,S1における確率対数尤度Iαt(S0),Iα
t(S1)の差分値Iαt(S0)−Iαt(S1)(=Ut
−Vt)及び各ステートS0,S1における確率対数尤度
Iβt(S0),Iβt(S 1)の差分値Iβt(S0)−I
βt(S1)(=Wt−Zt)を算出する。すなわち、復号
装置3は、事前確率情報At及び受信値ytに基づいて、
受信値yt毎に、符号化開始ステートから時系列順に各
ステートに至る確率αの自然対数値である確率対数尤度
Iαの各ステートにおける値の差分値を算出するととも
に、打ち切りステートから時系列の逆順に各ステートに
至る確率βの自然対数値である確率対数尤度Iβの各ス
テートにおける値の差分値を算出する。そして、復号装
置3は、レジスタ33に保持した差分値Ut−Vt及びレ
ジスタ36に保持した差分値Wt−Ztを、図示しない記
憶回路に供給する。
[0170] Such a decoding device 3 uses the prior probability information A
tAnd received value ytAnd at least in each state
Probability log likelihood Iαt, IβtAs part of the variable
The calculations shown in (41) and (46) are performed, and each step is performed.
Auto S0, S1Log likelihood Iα att(S0), Iα
t(S1) Difference value Iαt(S0) -Iαt(S1) (= Ut
-Vt) And each state S0, S1Log likelihood at
t(S0), Iβt(S 1) Difference value Iβt(S0) -I
βt(S1) (= Wt-Zt) Is calculated. That is, decrypt
The device 3 has the prior probability information AtAnd received value ytOn the basis of the,
Received value ytEach time, from the coding start state in chronological order
Probability log likelihood, which is the natural logarithm of the probability α leading to a state
Calculate the difference between the values in each state of Iα
To each state in reverse chronological order from the censored state
Of the probability log likelihood Iβ, which is the natural logarithm of the probability β
Calculate the difference between the values in the tate. And decryption equipment
3 is the difference value U held in the register 33t-VtAnd
Difference value W held in the register 36t-ZtAre not shown
Supply to storage circuit.

【0171】また、復号装置3は、図7に示すように、
対数軟出力Iλtを算出する部分として、2つの加算器
37,39と、演算子“$”で表される演算を行う演算
手段である演算回路38とを備える。
[0171] Further, the decoding device 3
As part of calculating the log soft-output Airamuda t, it comprises two adders 37 and 39, and an arithmetic circuit 38 is an arithmetic unit for performing an operation represented by operator "$".

【0172】加算器37は、図示しない記憶回路から読
み出された受信値ytと、図示しない記憶回路から読み
出された差分値Wt−Ztとを加算し、得られたデータを
演算回路38に供給する。
The adder 37 adds the received value y t read from the storage circuit (not shown) and the difference value W t −Z t read from the storage circuit (not shown), and calculates the obtained data. Supply to circuit 38.

【0173】演算回路38は、図示しない記憶回路から
読み出された差分値Ut−Vtと、加算器37から供給さ
れたデータとを用いて、演算回路31と同様の演算を行
う。演算回路38は、演算して得られたデータを加算器
39に供給する。
The arithmetic circuit 38 performs the same arithmetic operation as the arithmetic circuit 31 using the difference value U t -V t read from the storage circuit (not shown) and the data supplied from the adder 37. The operation circuit 38 supplies the data obtained by the operation to the adder 39.

【0174】加算器39は、図示しない記憶回路から読
み出された事前確率情報Atと、演算回路38から供給
されたデータとを加算し、得られたデータを対数軟出力
Iλ tとして外部に出力する。
The adder 39 reads data from a storage circuit (not shown).
Prior probability information AtAnd supplied from the arithmetic circuit 38
Data and the resulting data are log-soft output
tAnd output to the outside.

【0175】このような復号装置3は、図示しない記憶
回路から読み出された事前確率情報At、受信値yt及び
差分値Ut−Vt,Wt−Ztを用い、少なくとも各ステー
トにおける差分値Ut−Vt,Wt−Ztを変数の一部とし
て、上式(47)に示した演算を行い、各時刻における
対数軟出力Iλtを算出する。そして、復号装置3は、
算出した対数軟出力Iλtを時系列順に並べ替えた後、
外部に出力する。
[0175] Such decoder 3 uses a priori probability information A t read from a not-shown memory circuit, receiving value y t and the difference value U t -V t, the W t -Z t, at least each state as part the difference value U t -V t, the W t -Z t variables in performs computation shown in the equation (47), calculates a log soft-output Airamuda t at each time. Then, the decoding device 3
After you sort the calculated logarithmic soft-output Iλ t in chronological order,
Output to the outside.

【0176】このように、復号装置3は、通常のBCJ
Rアルゴリズムを改良し、各ステートにおける確率対数
尤度Iαt,Iβtの値の差分値を用いて復号を行うアル
ゴリズムを適用した軟出力復号を行うことができる。
As described above, the decoding device 3 performs the normal BCJ
By improving the R algorithm, it is possible to perform soft-output decoding using an algorithm that performs decoding using the difference between the values of the probability log likelihoods Iα t and Iβ t in each state.

【0177】この復号装置3は、差分値Ut−Vt,Wt
−Ztのそれぞれを算出するために、“ステート数−
1”、ここでは1つずつの演算回路31,35を備える
とともに、対数軟出力Iλtを算出するために、同じく
1つの演算回路38を備えればよい。これらの演算回路
31,35,38は、それぞれ、上述したように、簡便
な構成とされることから、復号装置3は、回路規模が削
減されるとともに、処理時間の短縮化を図ることができ
る。
The decoding device 3 calculates the difference values U t −V t , W t
−To calculate each of Z t , “number of states−
1 ", the here comprises a computation circuit 31 and 35 of one, in order to calculate the logarithmic soft-output Airamuda t, likewise may Sonaere one arithmetic circuit 38. The arithmetic circuit 31,35,38 Since each has a simple configuration as described above, the decoding device 3 can reduce the circuit scale and the processing time.

【0178】また、復号装置3は、従来の復号装置のよ
うに、正規化回路を備える必要がなく、さらに、差分値
t−Vt,Wt−Ztのそれぞれを算出するために必要な
レジスタの数も、“ステート数−1”、ここでは1つず
つで済むことから、回路規模が削減され、処理の高速化
を図ることができる。
Further, unlike the conventional decoding device, the decoding device 3 does not need to include a normalizing circuit, and is further required to calculate each of the difference values U t −V t and W t −Z t. Since the number of registers is only “the number of states−1”, in this case, only one, the circuit scale can be reduced, and the processing speed can be increased.

【0179】以上説明したように、符号化装置1と復号
装置3とを用いて構成されるデータ送受信システムは、
復号装置3において、各ステートにおける確率対数尤度
Iα t,Iβtの値の差分値を用いて復号を行うことによ
って、簡便且つ少ない演算処理で済み、性能を劣化させ
ることなく、回路規模の削減とともに処理の高速化を図
ることができる。
As described above, the encoding apparatus 1 and the decoding
The data transmission / reception system configured using the device 3 includes:
In the decoding device 3, the probability log likelihood in each state
t, IβtBy decoding using the difference value of
Therefore, simple and less arithmetic processing is required,
To reduce circuit scale and speed up processing
Can be

【0180】すなわち、これらの符号化装置1と復号装
置3とを用いて構成されるデータ送受信システムは、高
性能且つ高速に畳み込み符号の復号を実現するものであ
り、ユーザに高い信頼性及び利便性を提供することがで
きるものである。
That is, the data transmission / reception system constituted by using the encoding device 1 and the decoding device 3 realizes high-speed and high-speed decoding of a convolutional code, and provides a user with high reliability and convenience. It can provide the property.

【0181】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、例えば、符号化装置としては、
畳み込み演算を行うものでなくてもよく、ステートの遷
移が状態遷移図であるトレリスで表される線形のトレリ
ス符号であれば、いかなる符号化率の符号化を行うもの
にも適用可能である。例えば、ステート数が4の符号を
復号する場合には、復号装置としては、“ステート数−
1”、すなわち、3つの差分値を任意に選択して用いれ
ばよい。特に、本発明は、ステート数が小さい符号に対
して有効に作用するものであり、例えば「Hui Jin and
Robert J. McEliece, “RA codes achieve AWGN channe
l capacity”, pp. 10-18, in Proc. 13th Internation
al Symposium on Applied Algebra, Algebraic Algorit
hms, andError-Correcting Codes. (Springer Lecture
Notes in Computer Science no.1719)」に記載されてい
るRA(Repeat-Accumulate)符号における要素符号化
器であるアキュムレータによる符号の復号を行う際に
は、顕著な効果を奏するものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as an encoding device,
It is not necessary to perform the convolution operation, and the present invention can be applied to any coding rate coding as long as the state transition is a linear trellis code represented by a trellis which is a state transition diagram. For example, when decoding a code having four states, the decoding apparatus uses “state number−
1 ", that is, three difference values may be arbitrarily selected and used. In particular, the present invention is effective for a code having a small number of states, for example," Hui Jin and
Robert J. McEliece, “RA codes achieve AWGN channe
l capacity ”, pp. 10-18, in Proc. 13th International
al Symposium on Applied Algebra, Algebraic Algorit
hms, andError-Correcting Codes. (Springer Lecture
Notes in Computer Science no. 1719) ”has a remarkable effect when the code is decoded by an accumulator which is an element encoder in the RA (Repeat-Accumulate) code.

【0182】また、本発明は、いわゆる並列連接畳み込
み符号、縦列連接畳み込み符号、ターボ符号化変調方式
による符号又は縦列連接符号化変調方式による符号とい
ったように、複数の要素符号を連接して構成される符号
の復号を行う場合にも容易に適用できるものである。
Further, the present invention is constituted by connecting a plurality of element codes, such as a so-called parallel concatenated convolutional code, a cascade concatenated convolutional code, a code based on a turbo coded modulation scheme or a code based on a cascade concatenated modulation scheme. The present invention can be easily applied to the case of decoding a code.

【0183】さらに、上述した実施の形態では、符号化
装置及び復号装置をデータ送受信システムにおける送信
装置及び受信装置に適用して説明したが、本発明は、例
えばフロッピー(登録商標)ディスク、CD−ROM又
はMO(Magneto Optical)といった磁気、光又は光磁
気ディスク等の記録媒体に対する記録及び/又は再生を
行う記録及び/又は再生装置に適用することもできる。
この場合、符号化装置により符号化されたデータは、無
記憶通信路に等価とされる記録媒体に記録され、復号装
置により復号されて再生される。
Further, in the above-described embodiment, the encoding device and the decoding device are applied to the transmitting device and the receiving device in the data transmitting / receiving system, but the present invention is applied to, for example, a floppy (registered trademark) disk, a CD- The present invention can also be applied to a recording and / or reproducing apparatus for performing recording and / or reproduction on a recording medium such as a magnetic or optical or magneto-optical disk such as a ROM or an MO (Magneto Optical).
In this case, the data encoded by the encoding device is recorded on a recording medium equivalent to a memoryless communication channel, and is decoded and reproduced by the decoding device.

【0184】以上のように、本発明は、その趣旨を逸脱
しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもな
い。
As described above, it goes without saying that the present invention can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

【0185】[0185]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる復号装置は、軟入力とされる受信値に基づいて任意
のステートを通過する確率を自然対数を用いて対数尤度
表記した確率対数尤度を求め、この確率対数尤度を用い
て復号を行う復号装置であって、少なくとも各ステート
における確率対数尤度の差分値を変数の一部とする下記
一般式(1)及び下記一般式(2)で表される演算を行
う演算手段を備え、この演算手段により演算された結果
を用いて、各時刻における軟出力を自然対数を用いて対
数尤度表記した対数軟出力を算出する。
As described above in detail, the decoding apparatus according to the present invention provides a probability that the probability of passing an arbitrary state based on a received value that is a soft input is represented by log likelihood using natural logarithm. A decoding apparatus for calculating log likelihood and performing decoding using the probability log likelihood, wherein at least a difference value of the probability log likelihood in each state is a part of a variable, A calculation means for performing the calculation represented by the formula (2) is provided, and using the result calculated by the calculation means, a logarithmic soft output is calculated by expressing a soft output at each time using natural logarithm as log likelihood. .

【0186】[0186]

【数54】 (Equation 54)

【0187】[0187]

【数55】 [Equation 55]

【0188】(ただし、A,B,A0,A1,・・・,A
nは、変数であり、logは、ネピヤの数eを底とする
自然対数であり、$は、演算子である。)したがって、
本発明にかかる復号装置は、演算手段によって、少なく
とも各ステートにおける確率対数尤度の差分値を変数の
一部とする上記一般式(1)及び上記一般式(2)で表
される演算を行い、各時刻における対数軟出力を算出す
ることによって、簡便且つ少ない演算処理で済み、性能
を劣化させることなく、回路規模の削減とともに処理の
高速化を図ることができる。
(However, A, B, A 0 , A 1 ,..., A
n is a variable, log is a natural logarithm based on the number e of Nepia, and $ is an operator. )
The decoding device according to the present invention performs the operations represented by the general formulas (1) and (2) using the difference value of the probability log likelihood at least in each state as a part of the variable by the calculating means. By calculating the logarithmic soft output at each time, it is possible to reduce the circuit scale and speed up the processing without deteriorating the performance, requiring only simple and small arithmetic processing.

【0189】また、本発明にかかる復号方法は、軟入力
とされる受信値に基づいて任意のステートを通過する確
率を自然対数を用いて対数尤度表記した確率対数尤度を
求め、この確率対数尤度を用いて復号を行う復号方法で
あって、少なくとも各ステートにおける確率対数尤度の
差分値を変数の一部とする下記一般式(5)及び下記一
般式(6)で表される演算を行う演算工程を備え、この
演算工程にて演算された結果を用いて、各時刻における
軟出力を自然対数を用いて対数尤度表記した対数軟出力
を算出する。
In addition, the decoding method according to the present invention obtains the probability of passing through an arbitrary state based on the received value that is a soft input by using the natural logarithm to express the probability of logarithmic logarithmic likelihood. This is a decoding method for performing decoding using log likelihood, and is represented by the following general formula (5) and the following general formula (6) in which at least a difference value of the probability log likelihood in each state is a part of a variable. An operation step of performing an operation is provided, and a logarithmic soft output in which a soft output at each time is represented by log likelihood using natural logarithm is calculated using a result calculated in the operation step.

【0190】[0190]

【数56】 [Equation 56]

【0191】[0191]

【数57】 [Equation 57]

【0192】(ただし、A,B,A0,A1,・・・,A
nは、変数であり、logは、ネピヤの数eを底とする
自然対数であり、$は、演算子である。)したがって、
本発明にかかる復号方法は、演算工程にて、少なくとも
各ステートにおける確率対数尤度の差分値を変数の一部
とする上記一般式(5)及び上記一般式(6)で表され
る演算を行い、各時刻における対数軟出力を算出するこ
とによって、簡便且つ少ない演算処理で済み、性能を劣
化させることなく、回路規模の削減とともに処理の高速
化を図ることを可能とする。
(However, A, B, A 0 , A 1 ,..., A
n is a variable, log is a natural logarithm based on the number e of Nepia, and $ is an operator. )
In the decoding method according to the present invention, in the calculation step, at least the calculation represented by the general formula (5) and the general formula (6) using the difference value of the probability log likelihood in each state as a part of the variable is performed. By calculating the logarithmic soft output at each time, it is possible to reduce the circuit scale and speed up the processing without deteriorating the performance, with simple and small arithmetic processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態として示すデータ送受信シ
ステムを適用する通信モデルの構成を説明するブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a communication model to which a data transmission / reception system shown as an embodiment of the present invention is applied.

【図2】同データ送受信システムにおける符号化装置の
構成を説明するブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an encoding device in the data transmission / reception system.

【図3】符号化装置におけるトレリスを説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a trellis in the encoding device.

【図4】関数fを説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a function f.

【図5】同データ送受信システムにおける復号装置の構
成を説明するブロック図であって、確率対数尤度Iαt
を算出する部分を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a decoding device in the data transmission / reception system, and illustrates a probability log likelihood Iα t
FIG. 6 is a block diagram showing a part for calculating.

【図6】同データ送受信システムにおける復号装置の構
成を説明するブロック図であって、確率対数尤度Iβt
を算出する部分を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a decoding device in the data transmission / reception system, and illustrates a probability log likelihood Iβ t
FIG. 6 is a block diagram showing a part for calculating.

【図7】同データ送受信システムにおける復号装置の構
成を説明するブロック図であって、対数軟出力Iλt
算出する部分を示すブロック図である。
[Figure 7] A block diagram illustrating the configuration of a decoding apparatus in the data transmission and reception system, a block diagram illustrating a portion for calculating a log soft-output Iλ t.

【図8】確率対数尤度Iγtを示すマトリックスを説明
する図である。
8 is a diagram illustrating a matrix indicates the probability log likelihood i? T.

【図9】通信モデルの構成を説明するブロック図であ
る。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a communication model.

【図10】従来の符号化装置におけるトレリスを説明す
る図であって、確率αt,βt及びγtの内容を説明する
ための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a trellis in a conventional encoding device, and for explaining the contents of probabilities α t , β t and γ t .

【図11】従来の復号装置において、BCJRアルゴリ
ズムを適用して軟出力復号を行う際の一連の工程を説明
するフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a series of steps in performing soft output decoding by applying a BCJR algorithm in a conventional decoding device.

【図12】従来の復号装置において、Max−Log−
BCJRアルゴリズムを適用して軟出力復号を行う際の
一連の工程を説明するフローチャートである。
FIG. 12 shows a conventional decoding device, in which Max-Log-
It is a flowchart explaining a series of processes at the time of performing soft output decoding by applying a BCJR algorithm.

【図13】従来の符号化装置の構成を説明するブロック
図である。
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional encoding device.

【図14】図13に示す符号化装置におけるトレリスを
説明する図である。
14 is a diagram illustrating a trellis in the encoding device illustrated in FIG.

【図15】図13に示す符号化装置の場合における確率
対数尤度Iγtを示すマトリックスを説明する図であ
る。
FIG. 15 is a diagram illustrating a matrix indicating a probability log likelihood Iγ t in the case of the encoding device illustrated in FIG. 13;

【図16】従来の復号装置の構成を説明するブロック図
であって、確率対数尤度Iαt,Iγtを算出する部分を
示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional decoding device, and is a block diagram illustrating a part for calculating probability log likelihoods Iα t and Iγ t .

【図17】従来の復号装置の構成を説明するブロック図
であって、確率対数尤度Iβt,Iγtを算出する部分を
示すブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional decoding device, and is a block diagram illustrating a part for calculating probability log likelihoods Iβ t and Iγ t .

【図18】従来の復号装置の構成を説明するブロック図
であって、対数軟出力Iλtを算出する部分を示すブロ
ック図である。
[Figure 18] A block diagram illustrating the configuration of a conventional decoding apparatus, is a block diagram showing a part for calculating a log soft-output Iλ t.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 符号化装置、 3 復号装置、 31,35,38
演算回路、 33,36 レジスタ
1 encoding device, 3 decoding device, 31, 35, 38
Arithmetic circuit, 33, 36 registers

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B001 AA10 AB02 AC01 AD06 AE02 5J065 AA01 AB01 AC02 AD10 AE06 AF03 AG05 AH02 AH04 AH05 AH06 AH09 AH15 AH21  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 5B001 AA10 AB02 AC01 AD06 AE02 5J065 AA01 AB01 AC02 AD10 AE06 AF03 AG05 AH02 AH04 AH05 AH06 AH09 AH15 AH21

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軟入力とされる受信値に基づいて任意の
ステートを通過する確率を自然対数を用いて対数尤度表
記した確率対数尤度を求め、上記確率対数尤度を用いて
復号を行う復号装置であって、 少なくとも各ステートにおける確率対数尤度の差分値を
変数の一部とする下記一般式(1)及び下記一般式
(2)で表される演算を行う演算手段を備え、 上記演算手段により演算された結果を用いて、各時刻に
おける軟出力を自然対数を用いて対数尤度表記した対数
軟出力を算出することを特徴とする復号装置。 【数1】 【数2】 (ただし、A,B,A0,A1,・・・,Anは、変数で
あり、logは、ネピヤの数eを底とする自然対数であ
り、$は、演算子である。)
1. Probability of passing an arbitrary state based on a soft input value is obtained using natural logarithm to obtain a log likelihood probability, and decoding is performed using the probability log likelihood. A decoding device for performing an operation represented by the following general formula (1) and the following general formula (2) using at least a difference value of the probability log likelihood in each state as a variable: A decoding apparatus which calculates a logarithmic soft output in which a soft output at each time is represented by log likelihood using natural logarithm, using a result calculated by the calculation means. (Equation 1) (Equation 2) (However, A, B, A 0 , A 1 ,..., An are variables, log is a natural logarithm based on the number e of Nepia, and $ is an operator.)
【請求項2】 上記演算手段は、少なくとも上記確率対
数尤度を変数の一部とする上記一般式(1)及び上記一
般式(2)で表される演算を行い、 上記演算手段により演算された結果を用いて、上記各ス
テートにおける確率対数尤度の差分値を、前時刻におけ
る確率対数尤度の差分値の関数として算出することを特
徴とする請求項1記載の復号装置。
2. The arithmetic means performs an arithmetic operation represented by the general formula (1) and the general formula (2) with at least the probability log likelihood as a part of a variable. 2. The decoding apparatus according to claim 1, wherein a difference value of the probability log likelihood in each state is calculated as a function of the difference value of the probability log likelihood at the previous time using the result.
【請求項3】 上記演算手段は、下記一般式(3)で表
される演算を行うことを特徴とする請求項1記載の復号
装置。 【数3】 (ただし、A0,A1,・・・,Ai,・・・,Anは、変
数であり、sgnは、変数Aiの符号であり、fは、正
数xを変数とする下記一般式(4)で表される関数であ
り、|Ai|は、変数Aiの絶対値である。) 【数4】
3. The decoding device according to claim 1, wherein said calculation means performs a calculation represented by the following general formula (3). (Equation 3) (Where A 0 , A 1 ,..., A i ,..., An are variables, sgn is the sign of the variable A i , and f is This is a function represented by the general formula (4), and | A i | is the absolute value of the variable A i .)
【請求項4】 上記関数fと上記変数xとの関係を示す
テーブルを記憶する記憶手段を備え、 上記演算手段は、上記記憶手段に記憶されたテーブルを
参照し、上記一般式(3)で表される演算を行うことを
特徴とする請求項3記載の復号装置。
4. A storage unit for storing a table indicating a relationship between the function f and the variable x, wherein the operation unit refers to the table stored in the storage unit and calculates the general expression (3). 4. The decoding device according to claim 3, wherein the operation is represented.
【請求項5】 上記演算手段は、上記関数fと上記xと
の関係を、線形近似又は閾値近似により近似し、上記一
般式(3)で表される演算を行うことを特徴とする請求
項3記載の復号装置。
5. The arithmetic unit according to claim 1, wherein a relationship between the function f and the x is approximated by a linear approximation or a threshold approximation, and an operation represented by the general formula (3) is performed. 3. The decoding device according to 3.
【請求項6】 上記変数Aiを符号と絶対値との組み合
わせで保持する記憶手段を備え、 上記演算手段は、上記記憶手段に保持された上記変数A
iの符号と絶対値とを用いて、上記一般式(3)で表さ
れる演算を行うことを特徴とする請求項3記載の復号装
置。
6. A storage means for storing the variable A i in a combination of a sign and an absolute value, wherein the arithmetic means comprises the variable A i stored in the storage means.
4. The decoding device according to claim 3, wherein the operation represented by the general formula (3) is performed using the sign and the absolute value of i .
【請求項7】 上記差分値は、事前確率情報と上記受信
値に基づいて、上記受信値毎に、符号化開始ステートか
ら時系列順に各ステートに至る第1の確率を対数尤度表
記した第1の確率対数尤度の各ステートにおける値の差
分値と、上記事前確率情報と上記受信値に基づいて、上
記受信値毎に、打ち切りステートから時系列の逆順に各
ステートに至る第2の確率を対数尤度表記した第2の確
率対数尤度の各ステートにおける値の差分値とであるこ
とを特徴とする請求項1記載の復号装置。
7. The difference value is a log-likelihood representation of a first probability from the coding start state to each state in chronological order for each of the received values, based on the prior probability information and the received values. A second probability that each state is returned from the censored state to the respective states in reverse chronological order, for each of the received values, based on the difference value between the values of the probability log likelihood in each state and the prior probability information and the received value. 2. The decoding apparatus according to claim 1, wherein the second probability is a difference value between values in each state of the second probability log likelihood expressed by log likelihood.
【請求項8】 ステートの遷移が状態遷移図で表される
トレリス符号の復号を行うことを特徴とする請求項1記
載の復号装置。
8. The decoding apparatus according to claim 1, wherein a state transition performs decoding of a trellis code represented by a state transition diagram.
【請求項9】 畳み込み符号の復号を行うことを特徴と
する請求項8記載の復号装置。
9. The decoding device according to claim 8, wherein decoding of the convolutional code is performed.
【請求項10】 入力データを累積加算して出力する累
積加算器により符号化された符号の復号を行うことを特
徴とする請求項9記載の復号装置。
10. The decoding device according to claim 9, wherein the encoded code is decoded by a cumulative adder that cumulatively adds and outputs the input data.
【請求項11】 軟入力とされる受信値に基づいて任意
のステートを通過する確率を自然対数を用いて対数尤度
表記した確率対数尤度を求め、上記確率対数尤度を用い
て復号を行う復号方法であって、 少なくとも各ステートにおける確率対数尤度の差分値を
変数の一部とする下記一般式(5)及び下記一般式
(6)で表される演算を行う演算工程を備え、 上記演算工程にて演算された結果を用いて、各時刻にお
ける軟出力を自然対数を用いて対数尤度表記した対数軟
出力を算出することを特徴とする復号方法。 【数5】 【数6】 (ただし、A,B,A0,A1,・・・,Anは、変数で
あり、logは、ネピヤの数eを底とする自然対数であ
り、$は、演算子である。)
11. Probability of passing through an arbitrary state based on a received value that is a soft input is calculated using natural logarithm to obtain a probability log likelihood, and decoding is performed using the probability log likelihood. A decoding method for performing the calculation represented by the following general formula (5) and the following general formula (6) in which at least a difference value of the probability log likelihood in each state is a part of a variable: A decoding method characterized by calculating a log soft output in which a soft output at each time is represented by log likelihood using natural logarithm, using a result calculated in the calculation step. (Equation 5) (Equation 6) (However, A, B, A 0 , A 1 ,..., An are variables, log is a natural logarithm based on the number e of Nepia, and $ is an operator.)
【請求項12】 上記演算工程では、少なくとも上記確
率対数尤度を変数の一部とする上記一般式(5)及び上
記一般式(6)で表される演算を行い、上記演算工程に
て演算された結果を用いて、上記各ステートにおける確
率対数尤度の差分値を、前時刻における確率対数尤度の
差分値の関数として算出することを特徴とする請求項1
1記載の復号方法。
12. In the operation step, an operation represented by the general formulas (5) and (6) with at least the probability log likelihood as a part of a variable is performed. The difference value of the probability log likelihood in each state is calculated as a function of the difference value of the probability log likelihood at the previous time using the result obtained.
2. The decoding method according to 1.
【請求項13】 上記演算工程では、下記一般式(7)
で表される演算を行うことを特徴とする請求項11記載
の復号方法。 【数7】 (ただし、A0,A1,・・・,Ai,・・・,Anは、変
数であり、sgnは、変数Aiの符号であり、fは、正
数xを変数とする下記一般式(8)で表される関数であ
り、|Ai|は、変数Aiの絶対値である。) 【数8】
13. In the calculation step, the following general formula (7)
The decoding method according to claim 11, wherein an operation represented by the following is performed. (Equation 7) (Where A 0 , A 1 ,..., A i ,..., An are variables, sgn is the sign of the variable A i , and f is This is a function represented by the general formula (8), and | A i | is the absolute value of the variable A i .)
【請求項14】 上記演算工程では、記憶手段に記憶さ
れた上記関数fと上記変数xとの関係を示すテーブルを
参照し、上記一般式(7)で表される演算を行うことを
特徴とする請求項13記載の復号方法。
14. The method according to claim 1, wherein the calculating step refers to a table indicating a relationship between the function f and the variable x stored in a storage unit, and performs the calculation represented by the general formula (7). 14. The decoding method according to claim 13, wherein the decoding is performed.
【請求項15】 上記演算工程では、上記関数fと上記
xとの関係を、線形近似又は閾値近似により近似し、上
記一般式(7)で表される演算を行うことを特徴とする
請求項13記載の復号方法。
15. The method according to claim 15, wherein in the calculating step, the relationship between the function f and the x is approximated by linear approximation or threshold approximation, and an operation represented by the general formula (7) is performed. 13. The decoding method according to item 13.
【請求項16】 上記変数Aiを符号と絶対値との組み
合わせで記憶手段に保持しており、 上記演算工程では、上記記憶手段に保持された上記変数
iの符号と絶対値とを用いて、上記一般式(7)で表
される演算を行うことを特徴とする請求項13記載の復
号方法。
16. holds in the storage means the variable A i in combination with sign and magnitude, in the calculating step, using the sign and the absolute value of the variable A i held in the storage means 14. The decoding method according to claim 13, wherein an operation represented by the general formula (7) is performed.
【請求項17】 上記差分値は、事前確率情報と上記受
信値に基づいて、上記受信値毎に、符号化開始ステート
から時系列順に各ステートに至る第1の確率を対数尤度
表記した第1の確率対数尤度の各ステートにおける値の
差分値と、上記事前確率情報と上記受信値に基づいて、
上記受信値毎に、打ち切りステートから時系列の逆順に
各ステートに至る第2の確率を対数尤度表記した第2の
確率対数尤度の各ステートにおける値の差分値とである
ことを特徴とする請求項11記載の復号方法。
17. The method according to claim 17, wherein the difference value is a log likelihood notation representing a first probability from the coding start state to each state in chronological order for each of the received values based on the prior probability information and the received values. 1 based on the difference value between the values of the probability log likelihood in each state, the prior probability information and the received value,
For each of the received values, a second probability obtained from the censored state to each state in the reverse order of the time series is expressed as a logarithmic likelihood, and is a difference value of a value in each state of the second probability log likelihood. The decoding method according to claim 11, wherein
【請求項18】 ステートの遷移が状態遷移図で表され
るトレリス符号の復号を行うことを特徴とする請求項1
1記載の復号方法。
18. The method according to claim 1, wherein the state transition performs decoding of a trellis code represented by a state transition diagram.
2. The decoding method according to 1.
【請求項19】 畳み込み符号の復号を行うことを特徴
とする請求項18記載の復号方法。
19. The decoding method according to claim 18, wherein the decoding of the convolutional code is performed.
【請求項20】 入力データを累積加算して出力された
符号の復号を行うことを特徴とする請求項19記載の復
号方法。
20. The decoding method according to claim 19, wherein the code output by cumulatively adding the input data is decoded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012257287A (en) * 2001-10-10 2012-12-27 Qualcomm Inc Node processors for use in parity check decoders

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