JP2004048400A - 誤り訂正符号化復号化装置 - Google Patents

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Takanari Yamasato
山里 敬也
Akira Ogawa
小川 明
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Nagoya Industrial Science Research Institute
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Abstract

【課題】構成が簡単な硬判定受信機を用いつつ軟判定受信機を用いた場合とほぼ同等の誤り率特性がを得ようとする。
【解決手段】入力データに対し誤り訂正符号化を行う。次に誤り訂正・検出符号化を行い、データ伝送を行う。これらは、誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつ1つの符号で符号化してもよい。
受信側では、硬判定受信を行う。硬判定されたデータに基づき、誤り訂正・検出復号を行う。そして、誤り訂正・検出復号の出力情報に基づき、硬判定データに信頼性情報を付加する。この信頼性情報を伴う、受信データが軟入力誤り訂正復号器に入力される。最後に軟入力誤り訂正復号器で誤り訂正を行い、データが再生される。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は誤り訂正符号化復号化装置に関する。この訂正符号化復号化装置は、無線通信、衛星通信、パケット通信、光通信、データ伝送、放送、データ蓄積、データ変換、リモートセンシング、電力線通信、測距・測位、レーダ、無線LAN、無線ATM、ITS、ソフトウエア無線、DSLなどに利用することができる。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来よりデータ通信の信頼性向上を図るため、硬判定受信機や軟判定受信機が知られている。
硬判定受信機を用いた場合、受信機構成が簡単で高速な処理が可能である反面、硬判定受信により2値化された受信データからは軟入力復号をすることができないため、復号誤り率特性が悪いという課題があった。
一方、軟判定受信機を用いた場合は、硬判定受信機を用いた場合よりも復号誤り率特性が優れているが、軟判定受信は一般的に複雑であり、回路規定が大きくなるという課題があった。
本発明に関連する技術として特開2001−189682号公報に記載のものを参照されたい。
【0003】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題の少なくとも1つを解決するためになされたものであり、構成が簡単な硬判定受信機を用いつつ軟判定受信機を用いた場合とほぼ同等の誤り率特性がを得ようとするものであり、次ぎのように構成される。
送信側で誤り訂正符号化を施して通信路に情報を伝送する直前に、誤り訂正・検出符号化を行う誤り訂正符号化装置、もしくは、送信側で誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつ符号により誤り訂正・検出符号化を施して通信路に情報を伝送する誤り訂正符号化装置と、
受信側で、まず硬判定を行い、次に誤り訂正・検出復号を行い、その結果得られる情報を基に受信データの信頼性を与え、その信頼性情報を基に軟入力誤り訂正復号を行う軟入力誤り訂正復号装置と
から構成される誤り訂正符号化復号化装置。
【0004】
この発明では、まず、入力データに対し誤り訂正符号化を行う。次に誤り訂正・検出符号化を行い、データ伝送を行う。これらは、誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつ1つの符号で符号化してもよい。
受信側では、硬判定受信を行う。硬判定されたデータに基づき、誤り訂正・検出復号を行う。そして、誤り訂正・検出復号の出力情報に基づき、硬判定データに信頼性情報を付加する。この信頼性情報を伴う、受信データが軟入力誤り訂正復号器に入力される。最後に軟入力誤り訂正復号器で誤り訂正を行い、データが再生される。
【0005】
【発明の実施の形態】
上記を実現するため図1および図3にもとづき説明する。
本発明では、受信側で硬判定を行った場合でも、軟入力誤り訂正復号を実現する誤り訂正符号化復号化装置である。これを実現するポイントは次の通りである。
符号化器は誤り訂正符号化の後に誤り訂正・検出符号化を行う(連接符号)構成を取る。なお、誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつ1つの符号で符号化してもよい。
復号化器では、硬判定受信データに対し、誤り訂正・検出復号を行い、その情報を基に受信データに信頼性情報を付加する。
信頼性情報を伴う受信データを用いて軟入力誤り訂正復号を実現する。
【0006】
(誤り訂正符号化器)
符号化器は図1に示すように、誤り訂正符号化の後に誤り訂正・検出符号化を行う、連接符号の構成を採る。
まず、送信データ系列は誤り訂正符号化器1によって誤り訂正符号化が施される。ここで用いる誤り訂正符号としては、受信側で軟入力誤り訂正復号を行うことで誤り訂正効果が期待できる誤り訂正符号を用いる。具体例としては、畳み込み符号、ターボ符号などがある。
この誤り訂正符号化の目的は、通常の誤り訂正符号化器と同様に、通信路での誤りからデータを保護することにある。
【0007】
次に、誤り訂正符号化データはインターリーバ2でインターリーブされる。インターリーブされた誤り訂正符号化データに対して誤り訂正・検出符号化器3で再び誤り訂正・検出符号化を行う。ここで、用いる誤り訂正・検出符号は、硬判定された受信データに対しても効果のある誤り訂正・検出符号を用いる。誤り訂正・検出符号化器3の具体例として簡単なパリティチェック符号化器がある。例えば、1段目の誤り訂正符号化データMビットに対し、
Qビットのチェックビットを付加するような符号化を行う。
この誤り訂正・検出符号の目的は、硬判定受信データに対し誤り訂正・検出復号を行うことで、従来硬判定データでは得られなかった、信頼性情報を得ることにある。
【0008】
図2に誤り訂正符号化器に、誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつ1つの符号による場合のシステムモデルを示す。この場合、誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつため、先に述べたように誤り訂正符号化の後、誤り訂正・検出符号化を行う必要はなく、1つの符号で実現できる。
具体例としては、積符号、LDPC符号などがある。
【0009】
(誤り訂正復号器)
受信データは、図3に示すように、まず、硬判定受信機4で硬判定される。よって、受信データは{+1, −1}のいずれかの値をとるビットから構成される。
次に、硬判定された受信データが符号化器の誤り訂正・検出符号化器3に対応した(硬判定)誤り訂正・検出復号器5に入力される。この復号器5で得られる情報に基づき、硬判定された受信データに対し、信頼性情報付加装置6で信頼性情報を付加する。
具体的には、まず、送信側で付加されたQビットのチェックビットを用いて誤り検出を行う。検出された誤りビットの個数に応じて、Mビットの受信データに信頼性情報を付加する。例えば、誤りが検出されなかった場合にはMビットの受信データは信頼性が高いものとして、そのデータの値を2倍し、{+2,−2}から構成されるようにする。また、誤りが検出された場合は、信頼性が低いものとして、そのデータの値を0.5倍し、{+0.5,−0.5}から構成されるようにする。
【0010】
この様に、信頼性情報が付加されたデータは、送信側のインターリーバ2に対応したデ・インターリーバ7に入力される。
誤り訂正・検出符号化器5の情報を基に信頼性が付加された受信データは、Mビットにわたり、同じ信頼性が与えられる。インターリーバ2/デ・インターリーバ7を設けることで、データに対する信頼性を分散させることで、次の軟入力誤り訂正復号器8でより効果的な誤り訂正復号が期待できる。
最後に、デ・インターリーバされた受信データは誤り訂正符号化器1に対応する軟入力復号器8へ入力され、誤り訂正復号が行われ、データが復元される。
【0011】
受信機構成を図4に示す。図4よりわかるように、受信機構成としては、図3からインターリーバが無いだけで、基本的にはまったく同じである。
まず、受信信号は硬判定受信機4で硬判定される。よって、受信データは{+1,
−1}のいずれかの値をとるビットから構成される。
【0012】
次に、硬判定された受信データが符号化器の1aの誤り訂正・検出符号化器に対応した(硬判定)誤り訂正・検出復号器5aに入力される。この復号器で得られる情報に基づき、硬判定された受信データに対し、信頼性情報付加装置6で信頼性情報を付加する。
最後に、信頼性が付加された受信データは誤り訂正符号化器1aに対応する軟入力復号器8aへ入力され、誤り訂正復号が行われ、データが復元される。
【0013】
発明の効果を確認するために、図1及び図3の構成を用いてシミュレーション実験を行った。
シミュレーション条件は次の通りである。
【表1】
Figure 2004048400
【0014】
図5に誤り訂正符号に畳み込み符号を用いた場合の誤り率特性を示す。軟入力誤り訂正復号器8はビタビ復号器を用いた。図5では、本発明による特性(HardDecision with Parity)、軟入力受信機を用いた従来方式(Soft Decision)、そして硬判定受信機を用いた従来方式(Hard
Decision w/o Parity)を示してある。
【0015】
硬判定受信機には、一般に、
受信機構成が簡単で、高速な処理が可能
受信機構成が簡単なため、安価である
の特徴がある反面、軟入力復号ができないため、復号誤り率特性が悪くなる。
【0016】
一方、軟判定受信機を用い、軟入力復号を行う受信機構成は最適に近いが、軟判定受信は一般に複雑であり、回路規模が大きくなる。
図5において、硬判定受信機を用いた従来方式(Hard
Decision w/o Parity)の特性が最も悪いのはこの理由による。
一方、本発明では、硬判定受信機を用いているにも関わらず、誤り率特性は従来方式に比べ、約2dBの改善がみられる。
また、最適な受信機構成である、軟判定受信機を用いた従来方式(Soft Decision)と比較しても約1dB の劣化しかなく、本発明の有効性が確認できる。
【0017】
図6に誤り訂正符号にターボ符号を用いた場合の誤り率特性を示す。軟入力誤り訂正復号器8はターボ復号器(繰り返し数6)を用いた。
図6より、本発明のように硬判定受信機を用いた場合でも、軟判定受信機を用いた従来方式(Soft Decision)に比較して、E/Nのの高い領域では、ほぼ同じ特性が得られることが確認できる。これより、硬判定受信機を用いることによる利点を保ちつつ、最適な構成である軟判定受信機を用いた従来方式とほぼ同等の特性が得られるため、本発明の有効性が高いことが確認できる。
【0018】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
この発明の好適な応用分野として次ぎのものが挙げられる。
1.高速ディジタル信号の誤り訂正復号;光ファイバのような超高速ディジタル信号を扱う場合、軟判定受信を行うと、さらに超高速にする必要があり、実現が困難となる。
2.再生中継器が介在する場合;再生中継衛星や光再生中継を行う場合は、まず硬判定を行う場合が多い。
3.100Mbpsを超えるブロードバンドアクセスシステム;高速でコストを低減する要求が強いシステム。
4.拘束長の長い畳み込み符号や高次元パリティー符号の復号;軟判定ビタビ復号を行おうとすると膨大なメモリ量と計算量を要して実現が困難となる場合。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の実施例の誤り訂正符号化器を示すブロック図である。
【図2】図2は同じく他の態様の誤り訂正符合化器を示すブロック図である。
【図3】図3は同じく誤り訂正復号器を示すブロック図である。
【図4】図4は同じく他の態様の誤り訂正復号器を示すブロック図である。
【図5】図5は誤り訂正符合として畳み込み符号を用いたときの誤り率特性(シュミレーション結果)を示す。
【図6】図6は誤り訂正符合としてターボ符号を用いたときの誤り率特性(シュミレーション結果)を示す。
【符号の説明】
1 誤り訂正符号化器
3 誤り訂正・検出符号化器
4 硬判定受信機
5 誤り訂正・検出復号器
6 信頼性情報付加装置
8 軟判定誤り訂正復号器

Claims (6)

  1. 送信側で誤り訂正符号化を施して通信路に情報を伝送する直前に、誤り訂正・検出符号化を行う誤り訂正符号化装置、もしくは、送信側で誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつ符号により誤り訂正・検出符号化を施して通信路に情報を伝送する誤り訂正符号化装置と、
    受信側で、まず硬判定を行い、次に誤り訂正・検出復号を行い、その結果得られる情報を基に受信データの信頼性を与え、その信頼性情報を基に軟入力誤り訂正復号を行う軟入力誤り訂正復号装置と
    から構成される誤り訂正符号化復号化装置。
  2. 送信側で誤り訂正符号化を施して通信路に情報を伝送する直前に、誤り訂正・検出符号化を行う誤り訂正符号化装置。
  3. 送信側で誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつ符号により誤り訂正・検出符号化を施して通信路に情報を伝送する誤り訂正符号化装置。
  4. 受信側で、まず硬判定を行い、次に誤り訂正・検出復号を行い、その結果得られる情報を基に受信データの信頼性を与え、その信頼性情報を基に軟入力誤り訂正復号を行う軟入力誤り訂正復号装置。
  5. 送信側で誤り訂正符号化を施して通信路に情報を伝送する直前に、誤り訂正・検出符号化を行う誤り訂正符号化ステップと、
    受信側で、まず硬判定を行い、次に誤り訂正・検出復号を行い、その結果得られる情報を基に受信データの信頼性を与え、その信頼性情報を基に軟入力誤り訂正復号を行う軟入力誤り訂正復号ステップと
    を含む誤り訂正符号化復号化方法。
  6. 送信側で誤り訂正と誤り検出の機能を同時にもつ符号により誤り訂正・検出符号化を施して通信路に情報を伝送する誤り訂正符号化ステップと、
    受信側で、まず硬判定を行い、次に誤り訂正・検出復号を行い、その結果得られる情報を基に受信データの信頼性を与え、その信頼性情報を基に軟入力誤り訂正復号を行う軟入力誤り訂正復号ステップと
    を含む誤り訂正符号化復号化方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2066056A1 (en) * 2007-11-28 2009-06-03 STMicroelectronics N.V. Method and device for decoding a received systematic code encoded block

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2066056A1 (en) * 2007-11-28 2009-06-03 STMicroelectronics N.V. Method and device for decoding a received systematic code encoded block
US8341507B2 (en) 2007-11-28 2012-12-25 Stmicroelectronics N.V. Method and device for decoding a received systematic code encoded block

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