JP2004201323A - 複雑度を減らしたコードテーブルを使用する復調装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率的に構成されたデコーディングテーブルを使用することによって計算量が減って計算時間を短縮できる、複雑度を減らしたコードテーブルを使用する復調装置及びその方法を提供する。
【解決手段】 コードワードのうち相互類似したコードワードは、相互グループ化されて配置されたコードテーブル及びコードワードを構成する個々のビットの確率を計算し、データワードのソフト復調値を生成するソフト復調器を含む復調装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は信号復調分野に係り、特に復号効率を高めるためのソフト復調器に使われるコードテーブルの複雑度を減らし、これを利用する復調装置及びその方法に関する。

一般的に、データのシンボル間干渉（ＩＳＩ：Ｉｎｔｅｒ Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が存在する環境、例えば高密度光記録媒体において、ＩＳＩによる問題を考慮してランレングス制限（Ｒｕｎ−Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ：ＲＬＬ）コードを使用してデータを変調する。

従来のＲＬＬコードを復号化する場合を見れば、チャンネル復調器、例えばビタビ復号器でチャンネルを通じて入力された信号からコードワードを検出し、ＲＬＬ復号器でデコーディングテーブルを利用してコードワードをデータワードに復号化する。

最近ではソフト復調器及びソフト復号器が使われている。前述したビタビ復号器の出力は、エラーを含むコードワード自体となって“１”または“−１”の値だけ有する。このような方式をハード復調という時、これに対応してソフト復調方式ではソフトチャンネル検出器がチャンネル信号を入力されてコードワードの確率値を出力する。すなわち、“１”または“−１”でない“０．８”、“−０．８”のアナログ的な値を有し、その自体にコード値が“１”または“−１”となる確率が内包される。ソフト復調器は、このようなコードワードの確率値を示すデータを入力されてデータワードの確率値を出力し、ターボ復号器のようなソフト復号器からデータワードの確率値を入力されて最終的にデータワードに復号化する。

ソフト変調を必要とするターボデコーディングについては、非特許文献１に開示されている。

一方、前述したソフト復調器ではコードワードの確率値を示すデータを入力されてデータワードを構成する各々のビットの確率を示す値であるＬＬＲ（Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）を求める過程を図１に示されたテーブルを参照して説明すれば、次の通りである。

図１は、コードレートが２／３であり、ＲＬＬ（１，７）コードのデコーディングテーブルを示す図面であって、第１行はデコーディングされた結果である２ビット長のデータワードを示し、残りの値は各々のデータワードに対応するコードワードを示す。２ビットのデータワードを復号化するために９ビットのコードワードを対象に復号化する例を示している。

まず、ＬＬＲ値を求めるためにＡＰＰ（Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）（ｄ_ｋ＝１）及びＡＰＰ（ｄ_ｋ＝０）を各々計算する。ＡＰＰ（ｄ_ｋ＝１）は、復調されたデータｄ_ｋが“１”である確率を示す値であり、ＡＰＰ（ｄ_ｋ＝０）は復調されたデータｄ_ｋが“０”である確率を示す値である。この値は、次のような方法により求める。もし、データワードを決定するためのコードワード長がｔビットであれば、データワードの１ビットを１とするコードワードに対して各ビット別に

の値を求めて加える。ここで、ｍ＝０．．．ｔ−１の値である。この値を前述したデータワードの１ビットを１とする全てのコードワードＭ個に対して指数値を取って加えれば、ＡＰＰ（ｄ_ｋ＝１）の値が求められる。これを式で示せば、次の通りである。

ここで、ｊはｊ番目データワードが１となるという意味である。Ｓ_１（ｋ）は図１に示されたテーブルでｄ_ｋｄ_ｋ＋１＝１０とｄ_ｋｄ_ｋ＋１＝１１に当たるエントリの集合である。

ＡＰＰ（ｄ_ｋ＝０）についても同じ方法により求めるが、すなわち、式（２）に示された通りである。

ここで、Ｓ_０（ｋ）は図１に示されたテーブルでｄ_ｋｄ_ｋ＋１＝００とｄ_ｋｄ_ｋ＋１＝０１に当たるエントリの集合である。

ＬＬＲ（ｄ_ｋ）は受信されたコードワードで復調されるデータワードｄ_ｋの１ビットが０である確率及び１である確率の比に対して指数を取った値であるので、次のように示すことができ、この値をソフト復調器の出力として使用する。

Ｃ^ｊの発生頻度を無視して同じに発生すると仮定し、確率Ｐｒ（Ｒ｜Ｃ^ｊ）は次の式（４）のように示される。

したがって、式（３）は式（５）のように書き直せる。

前記の式（５）は式（６）に表れた最大指数近似整理を利用し、

を無視しても結果は同じ性能を示すので、式（７）のように示すことができる。

すなわち、指数計算が複雑である時は、ＡＰＰ計算時に指数計算をせずに最大値を求め、数３で表れた除算演算の代わりにＡＰＰ（ｄ_ｋ＝１）−ＡＰＰ（ｄ_ｋ＝０）の値を計算してＬＬＲ（ｄ_ｋ）を求める。すなわち、

ＬＬＲ（ｄ_ｋ＋１）は式（７）のＬＬＲ（ｄ_ｋ）でｋの代わりにｋ＋１を代入すれば良い。すなわち、

ここで、Ｓ_０（ｋ＋１）は図１に示されたテーブルでｄ_ｋｄ_ｋ＋１＝００とｄ_ｋｄ_ｋ＋１＝１０に当たるエントリの集合であり、Ｓ_１（ｋ＋１）は図１に示されたテーブルで
ｄ_ｋｄ_ｋ＋１＝０１とｄ_ｋｄ_ｋ＋１＝１１に当たるエントリの集合である。

前述したように、従来にはソフト復調器に使われるＡＰＰデコーディングテーブルのサイズが大きくなれば、ＬＬＲを計算するのにかかる時間が長くなり、デコーディングテーブルの複雑度が大きく増加する問題点があった。
Ｌａｕｒａ Ｌ．ＭｃＰｈｅｔｅｒｓ ａｎｄ Ｓｔｅｖｅ Ｗ．ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ，"Ｔｕｒｂｏ−Ｃｏｄｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ｗｉｔｈ ＤＶＤ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍａｒｋ Ｓｉｚｅ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，ｖｏｌ．３８，ｎｏ．１、Ｊａｎｕａｒｙ ｐｐ ２９８−３０２

本発明が解決しようとする課題は、復号効率を高めるためのソフト復調器に使われるコードテーブルの複雑度を減らし、これを利用する復調装置及びその方法を提供することである。

本発明が解決しようとする他の課題は、複雑度を減らしたテーブルを構成してラン長制限を有するコードのソフト復調の結果を求める復調装置及びその方法を提供することである。

本発明によれば、所定の第１ビット長よりさらに長い所定の第２ビット長を有するコードワードを復調する装置において、前記コードワードは前記所定の第１ビット長を有するデータワードの変調から生成され、相互類似したコードワード同士でグループ化されて配列される複数のコードワードを含むコードテーブルと、前記コードワードを構成する個々のビットの確率を計算し、前記データワードのソフト復調値を生成するソフト復調器とを含む。

また、本発明の他の分野によれば、所定の第１ビット長より長い所定の第２ビット長を有するコードワードを復調する方法において、前記コードワードは所定の第１ビット長を有するデータワードの復調から生成され、相互類似したコードワード同士でグループ化されて配列された複数のコードワードを含むコードテーブルを使用する段階と、前記コードワードを構成する個々のビットの確率を計算し、前記コードワードのソフト復調値を生成する段階とを含むことを特徴とする。

本発明はチャンネルの出力信号あるいはソフトチャンネル検出器の出力信号を入力してＲＬＬコードのソフト復調を行うにおいて、ソフト復調結果は既存の方法と同じであるが、既存の方法と違って効率的に構成されたデコーディングテーブルを使用することによって計算量が減って計算時間を短縮できる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施例を説明する。

図２は、本発明が適用される全体システムのブロック図であって、符号部１０、インタリーバ２０、変調部３０、伝送チャンネル４０、ソフト復調部５０、デインタリーバ６０、反復復号部７０よりなっているが、多様な変形例がさらにあり、例えばインタリーバ２０及びデインタリーバ６０が構成されていないこともあり、伝送チャンネル４０の後端にソフトチャンネル検出器がさらに構成されうる。

図２を参照すれば、符号部１０は入力されるデータをエラー訂正を行うための所定の符号化方式、例えばＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅ）符号化方式及び／またはターボ符号化方式のようなソフト符号化方式を利用して符号化する。インタリーバ２０は、符号化されたデータを所定のインタリーブの順にインタリーブした後、インタリーブされたデータを変調部３０に提供し、変調部３０はインタリーブされたデータを適当な方法、例えばＲＬＬコードを使用して変調する。変調されたデータは、記録媒体の各種伝送チャンネル４０を通過しつつ歪曲された信号の形態でソフト復調部５０に入力される。

ソフト復調部５０は、伝送チャンネル４０を通じて入力されたコードワードを構成する各々のビットに対して前記ビットの確率を示す値を計算してデータワードのソフトな値そのままデインタリーバ６０に提供する。デインタリーバ６０は、ソフト復調出力値をデコーディングされる前の元来の順序に復元するためにデインタリーブする。反復復号器７０は、デインタリーブされたデータを入力して所定の符号化方式に対応してソフト復号化を行った後、復号されたデータ及び復号が成功したか否かを表す付加情報を出力し、この復号成功の如何を示す付加情報によって反復復号方式を行って信号の検出及びエラー訂正能力を向上させる。

図３Ａは、本発明の理解を助けるために既存のコードテーブルを示し、図３Ｂは図２に示されたソフト復調部５０に使われ、図３Ａに示されたコードワードを再配置して複雑度を減らした本発明によるコードテーブルであって、２ビットのデータワードを復号化するために１６ビットのコードワードを対象に復号化する例を示す。

図３Ａに示されたように、エントリは単純に一つのカラム内で毎列に一つのコードワードを有する一つのカラム内に列挙される。しかし、図３Ｂに示された本発明の実施例によるコードテーブルで、相互類似したエントリはグループ化されて配置される。すなわち、エントリは毎カラムに幾つかのセクションに複数のカラム内で配列され、これにより、コードワードの共通部分は同じカラムに表れ、コードワードの共通する隣接部分は一回記録される。図３Ｂに示されたコードテーブルの計算結果を再使用すれば、計算の数が減少されうる。図３Ｂに示されたコードテーブルで、一つのカラムは３つのカラムに分割される。しかし、このカラムは２つまたは６個に分割されてもよい。

したがって、図３Ｂに示されたテーブルは、相等しい内容を有してもエントリの効率的な配置によってＬＬＲを計算するにおいて、計算量が減少し、計算時間が短縮される。例えば、前記数７に示されたＳ_１（ｋ）が図３Ａに示された既存のテーブルのように８つの元素を有する集合で構成されていると仮定する。図３Ａに示された既存テーブルを参照してＬＬＲを計算すれば、足し算または引き算が８＊１７＝１３６回必要である。しかし、図３Ｂに示されたテーブルを使用すれば、コードワードの共通部分は再び計算しなくても良いので、足し算または引き算の回数を減らせる。例えば、０００ ０００に当たる計算は一回の計算で４回使われ、０１０ ０００に当たる計算は一回の計算で２回使われるためである。このような方法で計算すれば、足し算または引き算が１４＊５＋１２＝８２回必要である。

図４Ａは、本発明の理解を助けるために既存のコードテーブルを示し、図４Ｂは図２に示されたソフト復調部５０で使われ、図４Ａに示されたコードワードを再配置して複雑度を減らした本発明によるコードテーブルの例であって、図３Ｂに示されたテーブルよりはさらに一般化させて表記されたａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは各々３ビットを示し、２ビットのデータワードを復号化するために１６ビットのコードワードを対象に復号化する例を示す。図４Ｂでは一つのカラムを２等分したが、３等分または６等分しても良い。

したがって、図４Ａに示された既存テーブルを参照してＬＬＲを計算すれば、足し算または引き算が１０＊１７＝１７０回必要であり、最大関数の計算も９回必要である。しかし、効率的に配置された図４Ｂに示された本発明によるテーブルを参照してＬＬＲを計算すれば、足し算または引き算が１０＊８＋２＝８２回必要であり、最大関数の計算は７回必要である。

本発明はＲＬＬコードを利用する復号分野に利用され、特に復号効率を高めるためのソフト復調器に使われるコードテーブルの複雑度を下げるために効果的に利用されうる。

既存のソフト復調部を説明するための参考テーブルである。 本発明が適用される全体システムのブロック図である。 本発明の理解を助けるための既存のコードテーブルを示す。 本発明による複雑度を減らしたコードテーブルの一例である。 本発明の理解を助けるための既存のコードテーブルを示す。 本発明による複雑度を減らしたコードテーブルの他の例である。

符号の説明

１０ 符号部
２０ インタリーバ
３０ 変調部
４０ チャンネル
５０ ソフト復調部
６０ デインタリーバ
７０ 反復復号部

Claims (17)

1. 所定の第１ビット長よりさらに長い所定の第２ビット長を有するコードワードを復調する装置において、
   前記コードワードは、前記所定の第１ビット長を有するデータワードの変調から生成され、
   相互類似したコードワード同士でグループ化されて配列される複数のコードワードを含むコードテーブルと、
   前記コードワードを構成する個々のビットの確率を計算し、前記データワードのソフト復調値を生成するソフト復調器とを含むことを特徴とする復調装置。
2. 前記コードテーブルは、前記コードワード全てを含む一つのカラムを所定数のカラムに変換することによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の復調装置。
3. 前記コードワードは、前記コードワードの共通部分が前記所定数のカラムの共通部分に配置されるように、前記所定数のカラムに配置されることを特徴とする請求項２に記載の復調装置。
4. 前記共通に隣接する部分は、前記所定数のカラムの当該共通部分の単一のセクションに一回記録されることを特徴とする請求項３に記載の復調装置。
5. 前記ソフト復調器は、現在コードワードがすでに計算されたコードワードと同じ部分を有する場合、同じ計算をせず、前記コードテーブル内のコードワード部分にある前記計算の結果を再使用することを特徴とする請求項１に記載の復調装置。
6. 前記コードワードは、前記ソフト復調器によって受信される入力信号に対応することを特徴とする請求項１に記載の復調装置。
7. 前記入力信号は、ソフトチャンネル検出器からの出力または伝送チャンネルを通じてラン長制限のコード信号であることを特徴とする請求項６に記載の復調装置。
8. 所定の第１ビット長より長い所定の第２ビット長を有するコードワードを復調する方法において、
   前記コードワードは、所定の第１ビット長を有するデータワードの復調から生成され、
   相互類似したコードワード同士でグループ化されて配列された複数のコードワードを含むコードテーブルを使用する段階と、
   前記コードワードを構成する個々のビットの確率を計算し、前記データワードのソフト復調値を生成する段階とを含むことを特徴とする復調方法。
9. 前記コードテーブルは、前記コードワード全てを含む一つのカラムを所定数のカラムに変換することによって生成されることを特徴とする請求項８に記載の復調方法。
10. 前記コードワードは、前記コードワードの共通部分が前記所定数のカラムの共通部分に配置されるように、前記所定数のカラムに配置されることを特徴とする請求項９に記載の復調方法。
11. 共通に隣接する部分は、前記所定数のカラムの当該共通部分の単一のセクションに一回記録されることを特徴とする請求項１０に記載の復調方法。
12. 前記ソフト復調値の出力段階は、現在コードワードがすでに計算されたコードワードと同じ部分を有する場合、同じ計算をせず、前記コードテーブル内のコードワード部分にある前記計算の結果を再使用する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の復調方法。
13. 前記コードワードは、前記ソフト復調器によって受信される入力信号に対応することを特徴とする請求項８に記載の復調方法。
14. 前記入力信号は、ソフトチャンネル検出器からの出力または伝送チャンネルを通じてラン長制限コード信号であることを特徴とする請求項１３に記載の復調方法。
15. ソフト復調器によって使用されるコードテーブルにおいて、
    前記コードテーブルは、相互類似したコードワード同士でグループ化されるように配置された複数のコードワードを含むが、
    前記コードワードの一部分を含む所定数のカラムに分割され、前記コードワードの相互隣接する共通部分は、前記個々のカラムの単一のセクションに一回記録されることを特徴とするコードテーブル。
16. データワードの変調から生成されるコードワードを復調する装置において、
    前記コードワードを復調するソフト復調器と、
    前記ソフト復調器によって使用されるコードテーブルとして、ログ確率比率が計算される時、計算数及び計算時間が減少されるように、前記複数のコードワードの共通部分がただ一回だけ記入されるコードテーブルとを含むことを特徴とする復調装置。
17. データワードの変調から生成されるコードワードを復調する装置において、
    ラン長制限コードのソフト復調を行うために効率的に構成されたデコーディングテーブルを含み、前記デコーディングテーブルは、前記複数のコードワードの共通部分に対する計算は反復されないことを特徴とする復調装置。

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