JP2005286624A - Decoder and decoding method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration in an error rate characteristic by obtaining a likelihood highly accurately. <P>SOLUTION: A noise variance operator 201 obtains the variance of quantization noises in A/D conversion, obtains the variance of Gaussian noises, and totals the variance of quantization noises in A/D conversion and the variance of Gaussian noises which are obtained to obtain a total variance value. A soft decision decoder 203 and a soft decision decoder 205 perform soft decision decoding by using soft decision decoding data, systematic bit data and parity bit data, and perform soft decision decoding while considering the total variation value of the variance value of the quantization noises and the variance of Gaussian noises as the variance of an input signal and the variance of external information likelihood in performing soft decision decoding. A hard decision section 208 performs hard decision for a result of repeating soft decision decoding. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、特に移動体通信及び衛星通信の分野に幅広く適用されるターボ復号装置及びターボ復号方法に関する。   The present invention relates to a turbo decoding apparatus and a turbo decoding method that are widely applied particularly to the fields of mobile communication and satellite communication.

無線通信において、受信信号の誤りを訂正するための誤り訂正符号は、特に誤りの生じやすい伝送路で通信を行う場合には、非常に重要な技術である。この誤り訂正符号の1つとして、近年注目されているのがターボ符号である(例えば、特許文献1)。   In wireless communication, an error correction code for correcting an error in a received signal is a very important technique particularly when communication is performed on a transmission path in which an error is likely to occur. As one of the error correction codes, a turbo code has been attracting attention in recent years (for example, Patent Document 1).

ターボ符号化されたデータを復号する際の特徴の1つとして、2つの復号器によって復号を繰り返して行うことが挙げられる。具体的には、1つ目の復号器の復号結果から求められる尤度(各復号結果の確からしさを示す値)を2つ目の復号器に入力し、2つ目の復号器では、尤度と受信データ(誤り検出のための冗長ビットを含んだデータ)を用いて復号を行う。さらに、2つ目の復号器の復号結果から求められる尤度を再度1つ目の復号器に入力して復号を繰り返す。このようにして、1つの復号器から算出された尤度を用いて繰り返し復号を行うことによって、復号精度が徐々にあがっていく。   One of the features when decoding turbo-encoded data is that the decoding is repeatedly performed by two decoders. Specifically, the likelihood (a value indicating the probability of each decoding result) obtained from the decoding result of the first decoder is input to the second decoder, and the likelihood is estimated by the second decoder. Decoding is performed using the data and the received data (data including redundant bits for error detection). Further, the likelihood obtained from the decoding result of the second decoder is input again to the first decoder, and decoding is repeated. In this way, decoding accuracy is gradually increased by performing iterative decoding using the likelihood calculated from one decoder.

ターボ符号器に対応する復号器は、2つの要素復号器(要素復号器1、要素復号器2)を結合して構成する。復号器では雑音(加法的白色ガウス雑音とする)を受けた、それぞれ情報ビットとパリティビットに対応した受信信号系列が入力され、要素復号器1において要素復号器2から伝えられた信頼度情報である事前値を用いて復号処理が行なわれ、外部値が出力される。外部値とは、要素復号器によるシンボルの信頼度の増分を表す。外部値として要素復号器1から出力されたデータは、インターリーバで並べ替えられ、事前値として要素復号器2に入力される。要素復号器2は、同じくインターリーバで並べ替えられた情報ビットに対応した受信信号と事前値が入力され復号処理を行なって外部値を出力する。そして、外部値として要素復号器2から出力されたデータは、デインターリーバでインターリーバによる並べ替えを戻す操作を受け、事前値として要素復号器1に入力され、繰り返し復号が行なわれる。数回から十数回の繰り返し後、要素復号器2は、対数事後確率比として定義される事後値を計算し、それを硬判定することで最終判定結果を出力する。   A decoder corresponding to a turbo encoder is configured by combining two element decoders (element decoder 1 and element decoder 2). The decoder receives noise (additional white Gaussian noise), and receives received signal sequences corresponding to information bits and parity bits, respectively. In the element decoder 1, the reliability information transmitted from the element decoder 2 is used. Decoding processing is performed using a certain prior value, and an external value is output. The external value represents an increase in the reliability of the symbol by the element decoder. Data output from the element decoder 1 as an external value is rearranged by an interleaver and input to the element decoder 2 as a prior value. Similarly, the element decoder 2 receives a reception signal corresponding to information bits rearranged by the interleaver and a prior value, performs a decoding process, and outputs an external value. Then, the data output from the element decoder 2 as the external value is subjected to an operation for returning the rearrangement by the interleaver by the deinterleaver, and is input to the element decoder 1 as the prior value, and is repeatedly decoded. After repeating several to a dozen times, the element decoder 2 calculates a posterior value defined as a log posterior probability ratio, and performs a hard decision to output a final decision result.

図6は、入力信号のSNR推定の誤差(オフセット)によるBER(Bit Error Rate:ビット誤り率特性)の劣化を示す図である。図6より、SNR推定の誤差が大きいほどBER特性が劣化している。
特開2002−217748号公報
FIG. 6 is a diagram illustrating deterioration of BER (Bit Error Rate) due to an error (offset) in SNR estimation of an input signal. FIG. 6 shows that the larger the SNR estimation error, the more the BER characteristic is degraded.
JP 2002-217748 A

しかしながら、従来の復号装置及び復号方法においては、ターボ復号の誤り率特性は入力信号及び尤度に依存しているため、尤度が精度良く求められれば誤り率特性は劣化しないが、尤度を精度良く求めることができないことにより、誤り率特性が劣化するという問題がある。   However, in the conventional decoding device and decoding method, since the error rate characteristic of turbo decoding depends on the input signal and the likelihood, the error rate characteristic does not deteriorate if the likelihood is obtained accurately, but the likelihood is not improved. There is a problem that the error rate characteristic deteriorates because it cannot be obtained with high accuracy.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、尤度を精度良く求めることにより、誤り率特性の劣化を防ぐ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 the above points, and an object of the present invention is to provide a decoding apparatus and a decoding method that can prevent deterioration of error rate characteristics by obtaining likelihood with high accuracy.

本発明の復号装置は、システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データにおけるガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを求める雑音分散演算手段と、前記雑音分散演算手段にて求められた前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散とに基づいて前記受信データに対して繰り返し軟判定復号する軟判定復号手段と、前記軟判定復号手段にて所定回数繰り返し軟判定復号された後の軟判定復号結果に対して硬判定を行う硬判定手段と、を具備する構成を採る。   The decoding apparatus according to the present invention includes a noise variance calculation unit that obtains a variance of Gaussian noise and a variance of quantization noise in received data including systematic bit data and parity bit data, and the Gaussian obtained by the noise variance calculation unit. Soft decision decoding means for repeatedly performing soft decision decoding on the received data based on a variance of noise and a variance of the quantization noise; and a soft decision after the soft decision decoding is repeated a predetermined number of times by the soft decision decoding means The structure which comprises the hard decision means which performs a hard decision with respect to a decoding result is taken.

この構成によれば、量子化雑音を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができるので、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。   According to this configuration, by performing soft decision decoding in consideration of quantization noise, it is possible to obtain external likelihood data with high accuracy, and thus it is possible to prevent deterioration of error rate characteristics.

本発明の復号装置は、前記構成において、前記軟判定復号手段は、前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散との合計分散値を、軟判定復号毎の軟判定復号前の信号における分散と推定するとともに軟判定復号毎の軟復号出力における信頼度を示す外部情報尤度の分散と推定して繰り返し軟判定復号する構成を採る。   In the decoding device according to the present invention, in the configuration, the soft decision decoding means calculates a total variance value of the variance of the Gaussian noise and the variance of the quantization noise as a variance in a signal before soft decision decoding for each soft decision decoding. And the soft decision decoding is repeatedly performed by estimating the variance of the external information likelihood indicating the reliability in the soft decoding output for each soft decision decoding.

この構成によれば、前記効果に加えて、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散との合計分散値を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができる。   According to this configuration, in addition to the above effects, external likelihood data can be obtained with high accuracy by performing soft decision decoding in consideration of the total variance of the variance of Gaussian noise and the variance of quantization noise. .

本発明の受信装置は、前記の復号装置を具備する構成を採る。   The receiving apparatus of the present invention employs a configuration including the decoding apparatus.

この構成によれば、量子化雑音を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができるので、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。   According to this configuration, by performing soft decision decoding in consideration of quantization noise, it is possible to obtain external likelihood data with high accuracy, and thus it is possible to prevent deterioration of error rate characteristics.

本発明の復号方法は、システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データにおけるガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを求めるステップと、求められた前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散に基づいて前記システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる前記受信データに対して繰り返し軟判定復号するステップと、所定回数繰り返し軟判定復号された後の軟判定復号結果に対して硬判定を行うステップと、を具備するようにした。   The decoding method of the present invention includes a step of obtaining variance of Gaussian noise and variance of quantization noise in received data comprising systematic bit data and parity bit data, and obtaining the obtained variance of Gaussian noise and variance of quantization noise. Repetitively soft-decision decoding the received data consisting of the systematic bit data and parity bit data based on the following, and performing a hard decision on the soft-decision decoding result after repeated soft-decision decoding a predetermined number of times; It was made to comprise.

この方法によれば、量子化雑音を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができるので、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。   According to this method, since the external likelihood data can be obtained with high accuracy by performing soft decision decoding in consideration of quantization noise, it is possible to prevent deterioration of error rate characteristics.

本発明の復号方法は、前記方法において、前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散との合計分散値を、軟判定復号毎の軟判定復号前の信号における分散と推定するとともに軟判定復号毎の軟復号出力における信頼度を示す外部情報尤度の分散と推定して繰り返し軟判定復号するようにした。   According to the decoding method of the present invention, in the method, the total variance value of the variance of the Gaussian noise and the variance of the quantization noise is estimated as a variance in a signal before soft decision decoding for each soft decision decoding, and soft decision decoding is performed. The soft decision decoding is repeatedly performed by estimating the variance of the external information likelihood indicating the reliability in each soft decoding output.

この方法によれば、前記効果に加えて、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散との合計分散値を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができる。   According to this method, in addition to the above effect, the external likelihood data can be obtained with high accuracy by performing soft decision decoding in consideration of the total variance value of the variance of the Gaussian noise and the variance of the quantization noise. .

本発明によれば、尤度を精度良く求めることにより、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。   According to the present invention, it is possible to prevent deterioration of error rate characteristics by obtaining the likelihood with high accuracy.

本発明の骨子は、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散に基づいて、システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データに対して繰り返し軟判定復号することである。   The gist of the present invention is to repeatedly perform soft decision decoding on received data composed of systematic bit data and parity bit data based on variance of Gaussian noise and variance of quantization noise.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る通信システム100を示す図である。通信システム100は、送信装置120、及び送信装置120からチャネル108を介して送信された送信データを受信する受信装置121から構成される。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a communication system 100 according to an embodiment of the present invention. The communication system 100 includes a transmission device 120 and a reception device 121 that receives transmission data transmitted from the transmission device 120 via the channel 108.

最初に、送信装置120の構成について説明する。符号化部101は、送信データをターボ符号化してレートマッチング部102へ出力する。   First, the configuration of the transmission device 120 will be described. Encoding section 101 performs turbo encoding on transmission data and outputs the result to rate matching section 102.

レートマッチング部102は、符号化部101から入力した送信データのサイズを1フレームに収まるようにビット数を増加若しくは減少させて変調部103へ出力する。   The rate matching unit 102 increases or decreases the number of bits so that the size of the transmission data input from the encoding unit 101 fits in one frame, and outputs the result to the modulation unit 103.

変調部103は、レートマッチング部102から入力した送信データを変調して逆高速フーリエ変換(以下「IFFT」と記載する)部104へ出力する。   Modulation section 103 modulates the transmission data input from rate matching section 102 and outputs the result to inverse fast Fourier transform (hereinafter referred to as “IFFT”) section 104.

IFFT部104は、変調部103から入力した送信信号を直交周波数分割多重してガードインターバル(以下「GI」と記載する)挿入部105へ出力する。   IFFT section 104 performs orthogonal frequency division multiplexing on the transmission signal input from modulation section 103 and outputs the resultant signal to guard interval (hereinafter referred to as “GI”) insertion section 105.

GI挿入部105は、IFFT部104から入力した送信信号にGIを挿入してデジタル/アナログ(以下「D/A」と記載する)変換部106へ出力する。   The GI insertion unit 105 inserts a GI into the transmission signal input from the IFFT unit 104 and outputs it to the digital / analog (hereinafter referred to as “D / A”) conversion unit 106.

D/A変換部106は、GI挿入部から入力した送信信号をD/A変換してRF部107へ出力する。   The D / A conversion unit 106 performs D / A conversion on the transmission signal input from the GI insertion unit and outputs the result to the RF unit 107.

RF部107は、D/A変換部106から入力した送信信号をベースバンド周波数から無線周波数にアップコンバートして無線回線であるチャネル108を介して受信装置121へ送信する。   The RF unit 107 up-converts the transmission signal input from the D / A conversion unit 106 from the baseband frequency to the radio frequency and transmits the signal to the reception device 121 via the channel 108 that is a radio channel.

次に、受信装置121の構成について説明する。RF部109は、受信した受信信号を無線周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートしてアナログ/デジタル(以下「A/D」と記載する)変換部110へ出力する。   Next, the configuration of receiving apparatus 121 will be described. The RF unit 109 down-converts the received signal received from the radio frequency to the baseband frequency, and outputs it to the analog / digital (hereinafter referred to as “A / D”) conversion unit 110.

A/D変換部110は、RF部109から入力した受信信号をA/D変換してGI除去部111へ出力する。また、A/D変換部110は、A/D変換する際のダイナッミクレンジの情報であるダイナミックレンジ情報及びダイナミクレンジにおけるビット数の情報であるビット数情報を復号部116へ出力する。   A / D conversion section 110 performs A / D conversion on the received signal input from RF section 109 and outputs the result to GI removal section 111. In addition, A / D conversion section 110 outputs dynamic range information, which is information on dynamic range at the time of A / D conversion, and bit number information, which is information on the number of bits in dynamic range, to decoding section 116.

GI除去部111は、A/D変換部110から入力した受信信号からGIを除去して高速フーリエ変換(以下「FFT」と記載する)部112へ出力する。   The GI removal unit 111 removes the GI from the received signal input from the A / D conversion unit 110 and outputs the GI to the fast Fourier transform (hereinafter referred to as “FFT”) unit 112.

FFT部112は、GI除去部111から入力した受信信号をFFTして復調部113へ出力する。   The FFT unit 112 performs FFT on the reception signal input from the GI removal unit 111 and outputs the result to the demodulation unit 113.

復調部113は、FFT部112から入力した受信信号を復調してレートデマッチング部114及びSNR測定部115へ出力する。   Demodulation section 113 demodulates the received signal input from FFT section 112 and outputs the demodulated signal to rate dematching section 114 and SNR measurement section 115.

レートデマッチング部114は、復調部113から入力した受信データにおいて、増加若しくは減少させたビット数を元に戻して復号部116へ出力する。   Rate dematching section 114 restores the increased or decreased number of bits in the received data input from demodulation section 113 and outputs the result to decoding section 116.

SNR測定部115は、復調部113から入力した復調結果よりSNRを測定し、測定したSNRの情報であるSNR情報を復号部116へ出力する。   The SNR measurement unit 115 measures the SNR from the demodulation result input from the demodulation unit 113 and outputs SNR information that is information of the measured SNR to the decoding unit 116.

復号部116は、レートデマッチング部114から入力した受信データを繰り返し軟判定復号した後に硬判定を行うターボ復号して受信データを得る。この時、復号部116は、A/D変換部110から入力したダイナミックレンジ情報及びビット情報より量子化雑音の分散を求め、求めた量子化雑音の分散を用いて軟判定復号結果を求める。   Decoding section 116 repeatedly receives soft decision decoding of the received data input from rate dematching section 114 and then performs turbo decoding that performs hard decision to obtain received data. At this time, the decoding unit 116 obtains the variance of the quantization noise from the dynamic range information and the bit information input from the A / D conversion unit 110, and obtains a soft decision decoding result using the obtained variance of the quantization noise.

次に、復号部116の構成の詳細について、図2を用いて説明する。図2は、復号部116の構成を示すブロック図である。   Next, details of the configuration of the decoding unit 116 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the decoding unit 116.

雑音分散演算部201は、A/D変換部110から入力したダイナミックレンジ情報とビット情報、及びSNR測定部115から入力したSNR情報に基づいて、熱雑音及びフェージングの影響による雑音等からなるガウス雑音の分散と、量子化雑音の分散との両方を考慮した分散を求めて、求めた分散の情報である分散情報を軟判定復号部203及び軟判定復号部205へ出力する。   The noise variance calculation unit 201 is based on the dynamic range information and bit information input from the A / D conversion unit 110 and the SNR information input from the SNR measurement unit 115, and includes Gaussian noise including thermal noise and noise caused by fading. The variance is calculated in consideration of both the variance and the quantization noise variance, and the variance information, which is the obtained variance information, is output to the soft decision decoding section 203 and the soft decision decoding section 205.

インターリーバ202は、レートデマッチング部114から入力したシステマティックビットデータXaを所定のパターンにて並び替えて軟判定復号部205へ出力する。   Interleaver 202 rearranges systematic bit data Xa input from rate dematching section 114 in a predetermined pattern, and outputs the result to soft decision decoding section 205.

軟判定復号部203は、デインターリーバ206から入力した軟判定復号結果、レートデマッチング部114から入力したシステマティックビットデータXa、パリティビットデータXb及び雑音分散演算部201から入力した分散情報より軟判定復号してインターリーバ204へ出力する。   The soft decision decoding unit 203 performs a soft decision based on the soft decision decoding result input from the deinterleaver 206, the systematic bit data Xa input from the rate dematching unit 114, the parity bit data Xb, and the variance information input from the noise variance calculation unit 201. Decode and output to interleaver 204.

インターリーバ204は、軟判定復号部203から入力した軟判定復号データをインターリーバ202と同じパターンにて並び替えて軟判定復号部205へ出力する。   Interleaver 204 rearranges the soft decision decoding data input from soft decision decoding section 203 in the same pattern as interleaver 202 and outputs the result to soft decision decoding section 205.

軟判定復号部205は、インターリーバ204から入力した軟判定復号データZ、インターリーバ202から入力したシステマティックビットデータXa、レートデマッチング部114から入力したパリティビットデータXc及び雑音分散演算部201から入力した分散情報より軟判定復号して、デインターリーバ206及びデインターリーバ207へ出力する。なお、軟判定復号部205の詳細については後述する。 Soft decision decoding section 205 receives soft decision decoded data Z k input from interleaver 204, systematic bit data Xa input from interleaver 202, parity bit data Xc input from rate dematching section 114, and noise variance calculation section 201. Soft-decision decoding is performed from the input distributed information, and output to the deinterleaver 206 and deinterleaver 207. Details of the soft decision decoding unit 205 will be described later.

デインターリーバ206は、軟判定復号部205から入力した軟判定復号データZを、インターリーバ202及びインターリーバ204にて並び替える前の配列に戻して軟判定復号部203へ出力する。 The deinterleaver 206 returns the soft-decision decoded data Z k input from the soft-decision decoding unit 205 to the array before being rearranged by the interleaver 202 and the interleaver 204, and outputs it to the soft-decision decoding unit 203.

デインターリーバ207は、軟判定復号部205から入力した軟判定復号データZを、インターリーバ202及びインターリーバ204にて並び替える前の配列に戻して硬判定部208へ出力する。 The deinterleaver 207 returns the soft-decision decoded data Z k input from the soft-decision decoding unit 205 to the array before being rearranged by the interleaver 202 and the interleaver 204, and outputs it to the hard-decision unit 208.

硬判定部208は、デインターリーバ207から入力した軟判定復号データZを硬判定して受信データを得る。 Hard decision section 208 makes a hard decision on soft decision decoded data Z k input from deinterleaver 207 to obtain received data.

次に、軟判定復号部205の構成の詳細について、図3を用いて説明する。図3は、軟判定復号部205の構成を示すブロック図である。   Next, details of the configuration of the soft decision decoding unit 205 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the soft decision decoding unit 205.

移行確率演算部301は、インターリーバ204から入力した軟判定復号データZ、レートデマッチング部114から入力したシステマティックビットデータXa及び並び替えられていないパリティビットデータXbより移行確率γを求める。そして、移行確率演算部301は、求めた移行確率γの情報を前方確率演算部302及び後方確率演算部303へ出力する。 The transition probability calculation unit 301 obtains a transition probability γ from the soft decision decoded data Z k input from the interleaver 204, the systematic bit data Xa input from the rate dematching unit 114, and the unordered parity bit data Xb. Then, the transition probability calculation unit 301 outputs the obtained transition probability γ information to the forward probability calculation unit 302 and the backward probability calculation unit 303.

前方確率演算部302は、移行確率演算部301から入力した移行確率γの情報より前方確率αを求める。そして、前方確率演算部302は、求めた前方確率αの情報を結合確率演算部305へ出力する。   The forward probability calculation unit 302 obtains the forward probability α from the information on the transition probability γ input from the transition probability calculation unit 301. Then, the forward probability calculation unit 302 outputs information on the obtained forward probability α to the joint probability calculation unit 305.

後方確率演算部303は、移行確率演算部301から入力した移行確率γの情報より後方確率βを求める。そして、後方確率演算部303は、求めた後方確率βの情報を記憶部304へ出力する。   The backward probability calculation unit 303 obtains the backward probability β from the information on the transition probability γ input from the transition probability calculation unit 301. Then, the backward probability calculation unit 303 outputs the obtained backward probability β information to the storage unit 304.

記憶部304は、後方確率演算部303から入力した後方確率βの情報を記憶して、記憶している後方確率βを所定のタイミングにて結合確率演算部305へ出力する。   The storage unit 304 stores information on the backward probability β input from the backward probability calculation unit 303, and outputs the stored backward probability β to the joint probability calculation unit 305 at a predetermined timing.

結合確率演算部305は、前方確率演算部302から入力した前方確率αの情報及び記憶部304から入力した後方確率βの情報より結合確率λを求める。さらに、結合確率演算部305は、求めた結合確率λより外部情報尤度Wを求める。そして、結合確率演算部305は、求めた外部情報尤度Wの情報を事後確率演算部306及びデインターリーバ206へ出力する。ここで、外部情報尤度とは、軟出力復号結果の信頼度を示すものである。   The connection probability calculation unit 305 obtains the connection probability λ from the information of the forward probability α input from the forward probability calculation unit 302 and the information of the backward probability β input from the storage unit 304. Further, the joint probability calculation unit 305 obtains the external information likelihood W from the obtained joint probability λ. Then, the joint probability calculation unit 305 outputs information on the obtained external information likelihood W to the posterior probability calculation unit 306 and the deinterleaver 206. Here, the external information likelihood indicates the reliability of the soft output decoding result.

事後確率演算部306は、結合確率演算部305から入力した外部情報尤度Wの情報、インターリーバ204から入力した軟判定復号データZ、及び雑音分散演算部201より入力した分散情報より事後確率Λ(d)を求めて、求めた事後確率Λ(d)の情報をデインターリーバ207へ出力する。なお、軟判定復号部203の構成は、事後確率演算部306にて求めた事後確率Λ(d)を出力せずに廃棄する以外は図3と同一構成であるので、その説明は省略する。また、事後確率Λ(d)を求める方法については後述する。 The posterior probability calculation unit 306 is based on the information on the external information likelihood W input from the joint probability calculation unit 305, the soft decision decoded data Z k input from the interleaver 204, and the variance information input from the noise variance calculation unit 201. Λ (d k ) is obtained, and information on the obtained posterior probability Λ (d k ) is output to the deinterleaver 207. The configuration of the soft decision decoding unit 203 is the same as that in FIG. 3 except that the posterior probability Λ (d k ) obtained by the posterior probability calculation unit 306 is discarded without being output, and the description thereof is omitted. . A method for obtaining the posterior probability Λ (d k ) will be described later.

次に、雑音分散演算部201の構成の詳細について、図4を用いて説明する。図4は、雑音分算演算部201の構成を示すブロック図である。   Next, details of the configuration of the noise variance calculation unit 201 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the noise division calculation unit 201.

ガウス雑音分散演算部401は、SNR測定部115から入力したSNR測定結果よりガウス雑音の分散を求めて、求めたガウス雑音の分散値を加算器403へ出力する。   The Gaussian noise variance calculation unit 401 obtains Gaussian noise variance from the SNR measurement result input from the SNR measurement unit 115 and outputs the obtained Gaussian noise variance value to the adder 403.

量子化雑音分散演算部402は、A/D変換部110から入力したダイナミックレンジ情報及びビット数情報より量子化雑音の分散を求め、求めた量子化雑音の分散値を加算器403へ出力する。   The quantization noise variance calculation unit 402 obtains the quantization noise variance from the dynamic range information and the bit number information input from the A / D conversion unit 110 and outputs the obtained quantization noise variance value to the adder 403.

加算器403は、ガウス雑音分散演算部401から入力したガウス雑音の分散値と量子化雑音分散演算部402から入力した量子化雑音の分散値とを加算した加算値を分散情報として軟判定復号部203及び軟判定復号部205へ出力する。   Adder 403 is a soft-decision decoding unit using, as distribution information, an addition value obtained by adding the variance value of Gaussian noise input from Gaussian noise variance calculation unit 401 and the variance value of quantization noise input from quantization noise variance calculation unit 402 203 and the soft decision decoding unit 205.

次に、復号部116において事後確率Λ(d)を求める方法について説明する。 Next, a method for obtaining the posterior probability Λ (d k ) in the decoding unit 116 will be described.

最初に、移行確率演算部301は、インターリーバ203から入力した軟判定復号結果、レートデマッチング部114から入力したシステマティックビットデータXa及び並び替えられていないパリティビットデータXbより、(1)式を用いて移行確率γを求める。   First, the transition probability calculation unit 301 uses the soft decision decoding result input from the interleaver 203, the systematic bit data Xa input from the rate dematching unit 114, and the unordered parity bit data Xb to To determine the transition probability γ.

Figure 2005286624
Figure 2005286624

次に、前方確率演算部302は、移行確率γより(2)式を用いて前方確率αを求める。   Next, the forward probability calculation unit 302 obtains the forward probability α using the equation (2) from the transition probability γ.

Figure 2005286624
Figure 2005286624

次に、後方確率演算部303は、移行確率γより(3)式を用いて後方確率βを求める。   Next, the backward probability calculation unit 303 obtains the backward probability β using the equation (3) from the transition probability γ.

Figure 2005286624
Figure 2005286624

次に、結合確率演算部305は、前方確率α及び後方確率βより(4)式を用いて結合確率λを求める。   Next, the joint probability calculation unit 305 obtains the joint probability λ using the formula (4) from the forward probability α and the backward probability β.

Figure 2005286624
Figure 2005286624

さらに、結合確率演算部305は、求めた結合確率λより(5)式を用いて外部情報尤度Wを求める。 Further, the joint probability calculation unit 305 obtains the external information likelihood W k from the obtained joint probability λ using equation (5).

Figure 2005286624
Figure 2005286624

そして、結合確率演算部305は、求めた外部情報尤度Wをデインターリーバ206へ出力するとともに、事後確率演算部306へ出力する。 Then, the joint probability calculation unit 305 outputs the obtained external information likelihood W k to the deinterleaver 206 and also outputs it to the posterior probability calculation unit 306.

一方、雑音分散演算部201は、SNR測定結果及び(6)式より、ガウス雑音分散演算部401にて、受信データ全体と軟判定復号データZとの両方のガウス雑音分散σ を求める。 On the other hand, the noise variance calculation unit 201 obtains the Gaussian noise variance σ g 2 of both the entire received data and the soft decision decoded data Z k by the Gaussian noise variance calculation unit 401 from the SNR measurement result and Equation (6). .

Figure 2005286624
ここで、A:振幅
R:符号化率
/N:1bpsの信号を伝送するために必要な電力と1Hz当たりの熱雑音電力との比。
Figure 2005286624
Here, A: Amplitude R: Coding rate E b / N 0 : Ratio of power required to transmit a signal of 1 bps and thermal noise power per 1 Hz.

また、雑音分散演算部201は、ダイナミックレンジ情報、ビット情報より、(7)式及び(8)式を用いて、量子化雑音分散演算部402にて、量子化雑音分散σ を求める。 In addition, the noise variance calculation unit 201 obtains the quantization noise variance σ q 2 in the quantization noise variance calculation unit 402 using the equations (7) and (8) from the dynamic range information and the bit information.

Figure 2005286624
ここで、Emax:ダイナミックレンジ
b:ビット数。
Figure 2005286624
Here, E max : Dynamic range b: Number of bits.

Figure 2005286624
Figure 2005286624

次に、雑音分散演算部201は、ガウス雑音分散σ 及び量子化雑音分散σ より(9)式を用いて、加算器403にて、ガウス雑音分散σ と量子化雑音分散σ との合計分散値σを求める。 Next, the noise variance calculation unit 201 uses the equation (9) from the Gaussian noise variance σ g 2 and the quantization noise variance σ q 2 to add the Gaussian noise variance σ g 2 and the quantization noise variance using the adder 403. A total dispersion value σ 2 with σ q 2 is obtained.

Figure 2005286624
Figure 2005286624

そして、雑音分散演算部201は、求めた合計分散値σの情報を軟判定復号部203及び軟判定復号部205の事後確率演算部306へ出力する。 Then, the noise variance calculation unit 201 outputs the information of the obtained total variance value σ 2 to the posterior probability calculation unit 306 of the soft decision decoding unit 203 and the soft decision decoding unit 205.

次に、事後確率演算部306は、合計分散値σ、軟判定復号結果及び(5)式より、(10)式を用いて事後確率Λ(d)を求める。この時、事後確率演算部306は、軟判定復号部203または軟判定復号部205の軟判定復号毎において、雑音分散演算部201から入力した合計分散値を軟判定復号前の信号における分散及び外部情報尤度の分散と推定して、合計分散値σを(10)式のσ及びσ の各々に代入する。 Next, the posterior probability calculation unit 306 obtains the posterior probability Λ (d k ) using the equation (10) from the total variance σ 2 , the soft decision decoding result, and the equation (5). At this time, the posterior probability calculation unit 306 uses the total variance value input from the noise variance calculation unit 201 for each soft decision decoding of the soft decision decoding unit 203 or the soft decision decoding unit 205, and the variance and external signal in the signal before the soft decision decoding The variance of the information likelihood is estimated, and the total variance σ 2 is substituted for each of σ 2 and σ z 2 in the equation (10).

Figure 2005286624
Figure 2005286624

そして、事後確率演算部306は、(10)式より求めた事後確率Λ(d)の情報をデインターリーバ207へ出力する。 Then, the posterior probability calculation unit 306 outputs information on the posterior probability Λ (d k ) obtained from the equation (10) to the deinterleaver 207.

このようにして求めた事後確率Λ(d)は、硬判定部208にて硬判定される。即ち、硬判定部208は、事後確率事後確率Λ(d)が「0」以上であれば「1」と判定し、事後確率事後確率Λ(d)が「0」未満であれば「0」と判定する。 The posterior probability Λ (d k ) obtained in this way is hard judged by the hard decision unit 208. That is, the hard decision unit 208 determines “1” if the posterior probability posterior probability Λ (d k ) is “0” or more, and determines that “posterior probability posterior probability Λ (d k ) is less than“ 0 ”. 0 ”.

図5は、軟判定復号の際に量子化雑音を考慮しない従来の場合のBER特性#501と、軟判定復号の際に量子化雑音を考慮する本実施の形態の場合のBER特性#502との比較したものを示す図である。図5より、軟判定復号の際に量子化雑音を考慮した場合には、ビット誤り率特性を改善することができる。   FIG. 5 shows a conventional BER characteristic # 501 in which quantization noise is not considered in soft decision decoding, and a BER characteristic # 502 in the present embodiment in which quantization noise is considered in soft decision decoding. It is a figure which shows what compared. As shown in FIG. 5, when quantization noise is considered in soft decision decoding, the bit error rate characteristic can be improved.

このように、本実施の形態によれば、量子化雑音を考慮してターボ復号における軟判定復号を行うことにより、尤度を精度良く求めることができるので、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。   As described above, according to the present embodiment, the likelihood can be obtained with high accuracy by performing the soft decision decoding in the turbo decoding in consideration of the quantization noise, so that the deterioration of the error rate characteristic can be prevented. it can.

なお、上記実施の形態において、OFDM信号を送受信することとしたが、これに限らず、OFDM以外の任意の信号の送受信に適用可能である。また、上記実施の形態において、SNRよりガウス雑音の分散を求めることとしたが、これに限らず、SNRの代わりにあらかじめ設定しておいた所定の係数を用いてガウス雑音の分散を求めるようにしても良い。また、上記実施の形態において、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを加算した合計分散値を用いて軟判定復号することとしたが、これに限らず、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを加算する以外の方法により求めたガウス雑音及び量子化雑音の両方を考慮した分散値を求めて軟判定復号しても良い。   In the above embodiment, the OFDM signal is transmitted / received. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applicable to transmission / reception of any signal other than OFDM. In the above embodiment, the variance of the Gaussian noise is obtained from the SNR. However, the present invention is not limited to this. The variance of the Gaussian noise is obtained using a predetermined coefficient instead of the SNR. May be. In the above embodiment, the soft decision decoding is performed using the total variance value obtained by adding the variance of the Gaussian noise and the variance of the quantization noise. However, the present invention is not limited to this, and the variance of the Gaussian noise and the quantization noise are used. Alternatively, soft decision decoding may be performed by obtaining a variance value in consideration of both Gaussian noise and quantization noise obtained by a method other than adding the variances of the two.

本発明にかかる復号装置及び復号方法は、尤度を精度良く求めることにより、誤り率特性の劣化を防ぐ効果を有し、受信データを復号するのに有用である。   The decoding device and the decoding method according to the present invention have an effect of preventing deterioration of error rate characteristics by obtaining likelihood with high accuracy, and are useful for decoding received data.

本発明の実施の形態に係る通信システムを示す図The figure which shows the communication system which concerns on embodiment of this invention 本発明の実施の形態に係る復号部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the decoding part which concerns on embodiment of this invention 本発明の実施の形態に係る軟判定復号部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the soft decision decoding part which concerns on embodiment of this invention 本発明の実施の形態に係る雑音分散演算部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the noise dispersion calculating part which concerns on embodiment of this invention BER特性を示す図Diagram showing BER characteristics BER特性を示す図Diagram showing BER characteristics

符号の説明Explanation of symbols

109 RF部
110 A/D変換部
111 GI除去部
112 FFT部
113 復調部
114 レートデマッチング部
115 SNR測定部
116 復号部
121 受信装置
201 雑音分散演算部
203、205 軟判定復号部
208 硬判定部
109 RF unit 110 A / D conversion unit 111 GI removal unit 112 FFT unit 113 demodulation unit 114 rate dematching unit 115 SNR measurement unit 116 decoding unit 121 receiver 201 noise variance calculation unit 203, 205 soft decision decoding unit 208 hard decision unit

Claims (5)

システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データにおけるガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを求める雑音分散演算手段と、
前記雑音分散演算手段にて求められた前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散とに基づいて前記受信データに対して繰り返し軟判定復号する軟判定復号手段と、
前記軟判定復号手段にて所定回数繰り返し軟判定復号された後の軟判定復号結果に対して硬判定を行う硬判定手段と、
を具備することを特徴とする復号装置。
A noise variance calculation means for obtaining a variance of Gaussian noise and a variance of quantization noise in received data comprising systematic bit data and parity bit data;
Soft decision decoding means for repeatedly performing soft decision decoding on the received data based on the variance of the Gaussian noise and the variance of the quantization noise obtained by the noise variance calculation means;
Hard decision means for performing a hard decision on a soft decision decoding result after being subjected to soft decision decoding repeatedly a predetermined number of times by the soft decision decoding means;
A decoding apparatus comprising:
前記軟判定復号手段は、前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散との合計分散値を、軟判定復号毎の軟判定復号前の信号における分散と推定するとともに軟判定復号毎の軟復号出力における信頼度を示す外部情報尤度の分散と推定して繰り返し軟判定復号することを特徴とする請求項1記載の復号装置。   The soft decision decoding means estimates a total variance value of the variance of the Gaussian noise and the variance of the quantization noise as a variance in a signal before soft decision decoding for each soft decision decoding, and soft decoding for each soft decision decoding The decoding apparatus according to claim 1, wherein soft decision decoding is repeatedly performed by estimating a variance of external information likelihood indicating reliability in output. 請求項1または請求項2記載の復号装置を具備することを特徴とする受信装置。   A receiving device comprising the decoding device according to claim 1. システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データにおけるガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを求めるステップと、
求められた前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散に基づいて前記システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる前記受信データに対して繰り返し軟判定復号するステップと、
所定回数繰り返し軟判定復号された後の軟判定復号結果に対して硬判定を行うステップと、
を具備することを特徴とする復号方法。
Determining Gaussian noise variance and quantization noise variance in received data comprising systematic bit data and parity bit data;
Repeatedly performing soft decision decoding on the received data consisting of the systematic bit data and parity bit data based on the obtained variance of the Gaussian noise and the variance of the quantization noise;
Performing a hard decision on the soft decision decoding result after the soft decision decoding is repeated a predetermined number of times;
The decoding method characterized by comprising.
前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散との合計分散値を、軟判定復号毎の軟判定復号前の信号における分散と推定するとともに軟判定復号毎の軟復号出力における信頼度を示す外部情報尤度の分散と推定して繰り返し軟判定復号することを特徴とする請求項4記載の復号方法。   An external value indicating the reliability of the soft decoding output for each soft decision decoding and estimating the total variance value of the variance of the Gaussian noise and the variance of the quantization noise as the variance in the signal before soft decision decoding for each soft decision decoding 5. The decoding method according to claim 4, wherein soft decision decoding is repeatedly performed by estimating the variance of information likelihood.
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