JP2008154238A - Method and apparatus for calculating multiplicity in rs decoding, and decoder and decoding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はRS復号化技術分野に関し、特にRS復号化における重複度(Multiplicity)の計算方法、装置並びに復号器および復号方法に関する。 The present invention relates to the field of RS decoding technology, and more particularly, to a method for calculating the degree of redundancy in RS decoding, an apparatus, a decoder, and a decoding method.
リードソロモン(RS:Reed−Solomon)符号は20世紀1960年代に既に提出され、現在では、有線や無線および深宇宙通信(Deep Space Communication)システムなどのデジタル通信システム、データ記憶や符号圧縮などのシステムに幅広く応用されている。RS符号は線形ブロック符号(Linear block codes)の1種であり、そのコードワードが最大距離分離(MDS:Maximum Distance Separable)特性を有し、バーストエラーおよびチャネルフェージング(channel fading)に対する良好な耐性を有する。 Reed-Solomon (RS) code was already submitted in the 1960s of the 20th century, and is now a digital communication system such as a wired, wireless and deep space communication system, a system such as data storage and code compression Has been widely applied to. The RS code is a kind of linear block codes, and its codeword has a maximum distance separation (MDS) characteristic, and has good resistance to burst error and channel fading. Have.
長年来、人々が硬判定または非代数的な軟判定の方法によりRS符号を復号することで、RS符号の誤り訂正潜在力が充分に発揮されていない。したがって、RS符号の復号性能は長い間、シャノン(Shannon)限界に近いターボ(Turbo)符号や低密度パリティ検査(LDPC:Low Density Parity Check)符号に匹敵できない。 For many years, the error correction potential of the RS code has not been sufficiently exhibited by people decoding the RS code by a hard decision or non-algebraic soft decision method. Therefore, the decoding performance of the RS code cannot be compared with a turbo code close to the Shannon limit or a low density parity check (LDPC) code for a long time.
最近、RS符号の代数的な軟判定(Algebraic Soft Decision)復号が若干の突破的な進展を見せていることによって、当該符号が、チャネルフェージング対策、ショートコード、情報源圧縮などを含む多くの応用分野において、Turbo符号やLDPC符号に比べてさらに性能メリットを有することが見られる。RS符号の代数的な軟判定復号の作業は1997年SudanのRS符号のリスト復号(list decoding)の作業からスタートした。Sudanのリスト復号の作業によりRS符号の復号器の誤り訂正能力が極めて高められた。GuruswamiなどはSudanの作業を改良し、RS符号の復号器の誤り訂正性能をさらに強めている。GuruswamiとSudanの作業の上に、KoetterとVardyは代数的な軟判定復号を提出したことによって、当該符号の復号性能がTurbo符号やLDPC符号に匹敵でき、ひいてはこれらの符号を超える可能性もある。 Recently, the algebraic soft decision decoding of RS codes has made some breakthroughs, so that the code has many applications including channel fading countermeasures, short codes, information source compression, etc. In the field, it can be seen that there are further performance advantages over Turbo codes and LDPC codes. The work of algebraic soft-decision decoding of RS codes started from the work of list decoding of RS codes of 1997 Sudan. The error correction capability of the RS code decoder has been greatly enhanced by Sudan's list decoding work. Guruswami et al. Improved the work of Sudan and further enhanced the error correction performance of the RS code decoder. Over the work of Guruswami and Sudan, Koetter and Vardy have submitted algebraic soft-decision decoding, so that the decoding performance of the code can be comparable to Turbo code and LDPC code, and may even exceed these codes. .
次に、RS符号の代数的な軟判定復号を説明する。RS符号の代数的な軟判定復号は、重複度計算と、二変数多項式の補間計算と、二変数多項式の分解との3つのキーステップを含む。重複度計算に対して、大多数の場合、RS復号器に入力される情報は受信シンボルの確率信頼度情報である。一般的に、当該情報は「ソフト情報」と呼ばれる。Guruswami−Sudan(G−S)リスト復号を行うことができるように、確率ソフト情報はG−Sリスト復号の補間点の重複度に転換される必要がある。 Next, algebraic soft decision decoding of the RS code will be described. RS code algebraic soft-decision decoding includes three key steps: redundancy calculation, bivariate polynomial interpolation calculation, and bivariate polynomial decomposition. For the redundancy calculation, in most cases, the information input to the RS decoder is the probability reliability information of the received symbol. Generally, this information is called “soft information”. In order to be able to perform Guruswami-Sudan (GS) list decoding, the probability soft information needs to be converted into the redundancy of interpolation points of GS list decoding.
硬判定復号および非代数的な軟判定復号に対して、RS符号の代数的な軟判定の復号器はさらに優れた復号性能を有しているが、その復号の複雑性もさらに高い。RS符号の代数的な軟判定復号の複雑性を低減するために、二変数多項式補間および二変数多項式分解に対して膨大な研究が行われ、分割統治法(divide and conquer method)を含む種々の方法が研究された。 In contrast to hard-decision decoding and non-algebraic soft-decision decoding, an algebraic soft-decision decoder of an RS code has better decoding performance, but the decoding complexity is also higher. To reduce the complexity of RS code algebraic soft-decision decoding, extensive research has been done on bivariate polynomial interpolation and bivariate polynomial decomposition, including a variety of divide-and-conquer methods. The method was studied.
しかしながら、若干の改良をしたにしても、従来技術における重複度計算ステップの複雑性がやはり高いため、RS符号の代数的な軟判定復号の複雑性がやはり非常に高い。また、従来技術では、ある方式を通じて重複度計算ステップの複雑性を制御することができるにしても、目標値を制御できないため、その結果、やはり、補間および分解ステップの複雑性の増大や、復号器性能の低下につながる恐れがある。この2つの場合とも実際的なシステムにおいて引き受けられないものである。 However, even if some improvements are made, the complexity of the algebraic soft decision decoding of the RS code is still very high because the complexity of the redundancy calculation step in the prior art is still high. In addition, in the prior art, even though the complexity of the redundancy calculation step can be controlled through a certain method, the target value cannot be controlled. As a result, the complexity of the interpolation and decomposition steps is increased as well as decoding. May lead to deterioration of vessel performance. Both of these cases cannot be assumed in a practical system.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、重複度計算の複雑性を低減するように、RS復号化における重複度の計算方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances. The main object of the present invention is to provide a method for calculating the degree of redundancy in RS decoding so as to reduce the complexity of calculating the degree of redundancy.
本発明のもう1つの目的は、重複度計算の複雑性を低減するように、RS復号化における重複度の計算装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an apparatus for calculating redundancy in RS decoding so as to reduce the complexity of calculating redundancy.
本発明のもう1つの目的は、RS符号の代数的な軟判定復号の複雑性を低減するように、RS復号器を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an RS decoder so as to reduce the complexity of algebraic soft decision decoding of RS codes.
本発明のもう1つの目的は、RS符号の代数的な軟判定復号の複雑性を低減するように、RS復号化方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an RS decoding method so as to reduce the complexity of RS code algebraic soft decision decoding.
上記目的を達成するため、本発明の解決手段は下記のように実現されたものである。 In order to achieve the above object, the solution of the present invention is realized as follows.
RS復号化における重複度の計算方法であって、
信頼度行列(reliability matrix)と重複度計算の目標値とを入力し、前記目標値を1つの独立変数の単調増加関数または単調減少関数で表すステップと、
目標値が当該独立変数の単調増加関数または単調減少関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復(iteration)を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算するステップと、を含む。
A method for calculating the degree of duplication in RS decoding,
Inputting a reliability matrix and a target value for calculating the degree of overlap, and expressing the target value as a monotonically increasing function or a monotonically decreasing function of one independent variable;
Using the characteristic that the target value is a monotonically increasing function or a monotonically decreasing function of the independent variable, the independent variable corresponding to the target value is calculated by performing high-speed iteration on the independent variable, and the trust Calculating a redundancy matrix based on a degree matrix and the calculated independent variable value.
前記独立変数に対して高速反復を行うことは、二分法のアルゴリズムまたは黄金分割法のアルゴリズムにより独立変数に対して高速反復を行うことを含む。 Performing fast iteration on the independent variable includes performing fast iteration on the independent variable using a bisection algorithm or golden section algorithm.
前記目標値は重複度計算の補間点の数であり、前記高速反復は、具体的に、
独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取るステップA1と、
上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記補間点の数より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新するステップB1と、
上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、ステップB1に戻るステップC1と、を含む。
The target value is the number of interpolation points of the multiplicity calculation, and the fast iteration is specifically:
Step A1 that takes an upper limit value that is larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value that is smaller than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable;
Calculates one objective function value between the upper limit value and the lower limit value, and determines whether the objective function value at that point is smaller than the number of interpolation points. If the value is updated and not smaller, step B1 for updating the upper limit value with the independent variable value of the point;
It is determined whether or not the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If the difference is smaller, the high-speed iteration is terminated. If not, step C1 is returned to step B1.
前記下限値は
であり、前記上限値は
であり、
ここで、NはRS符号の符号長であり、sは前記補間点の数であり、
は変調次数である。 Is the modulation order.
前記目標値はコスト値であり、前記高速反復は、具体的に、
独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取るステップA2と、
上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記コスト値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新するステップB2と、
上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、ステップB2に戻るステップC2と、を含む。
The target value is a cost value, and the fast iteration is specifically:
Step A2 for taking an upper limit value larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value smaller than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable;
The objective function value at one point between the upper limit value and the lower limit value is calculated, and it is determined whether the objective function value at the point is smaller than the cost value. Updating, if not small, step B2 for updating the upper limit value with the independent variable value of the point;
It is determined whether or not the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If the difference is smaller, the high-speed iteration is terminated. If not, step C2 is returned to step B2.
前記下限値は
であり、前記上限値は
であり、且つ、
ここで、NはRS符号の符号長であり、Cは前記コスト値であり、
は変調次数であり、
は信頼度行列のi行目j列目の要素である。 Is an element of the i-th row and j-th column of the reliability matrix.
前記信頼度行列は信頼度完全行列(reliability full matrix)または信頼度疎行列(reliability sparse matrix)である。 The reliability matrix is a reliability full matrix or a reliability sparse matrix.
RS復号化における重複度の計算装置であって、
信頼度行列と重複度計算の目標値とを受信する入力モジュールと、
前記目標値を1つの独立変数の単調関数で表す目標値表示モジュールと、
目標値が独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算する重複度行列計算モジュールと、を含む。
An apparatus for calculating the degree of redundancy in RS decoding,
An input module for receiving a reliability matrix and a target value for calculating the degree of overlap;
A target value display module for expressing the target value by a monotone function of one independent variable;
Using the characteristic that the target value is a monotonic function of an independent variable, the independent variable value corresponding to the target value is calculated by performing high-speed iteration on the independent variable, and the independent variable value calculated with the reliability matrix And a multiplicity matrix calculation module for calculating a multiplicity matrix based on.
前記目標値表示モジュールは、前記目標値を1つの独立変数の単調増加関数で表し、または前記目標値を1つの独立変数の単調減少関数で表す。 The target value display module represents the target value as a monotonically increasing function of one independent variable, or represents the target value as a monotone decreasing function of one independent variable.
前記入力モジュールは、信頼度完全行列または信頼度疎行列を受信する。 The input module receives a confidence complete matrix or a confidence sparse matrix.
前記重複度行列計算モジュールは、二分法のアルゴリズムまたは黄金分割法のアルゴリズムにより前記独立変数に対して高速反復を行う。 The multiplicity matrix calculation module performs high-speed iteration on the independent variable by a dichotomy algorithm or a golden section algorithm.
RS符号の復号器であって、
入力された信頼度行列と重複度計算の目標値とに基づいて重複度行列を計算し、ここで、目標値を1つの独立変数の単調関数で表し、目標値が独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、計算した前記独立変数値と前記信頼度行列とに基づいて重複度行列を計算する重複度の計算装置と、
前記計算された重複度行列に基づいて、二変数多項式の係数を計算して二変数多項式を得る二変数多項式補間装置と、
得られた二変数多項式を分解して、リスト復号の候補コードワードを得る二変数多項式分解装置と、を含む。
An RS code decoder comprising:
Calculate the multiplicity matrix based on the input reliability matrix and the target value of the multiplicity calculation, where the target value is represented by a monotone function of one independent variable, and the target value is a monotone function of the independent variable Using the characteristics, the independent variable corresponding to the target value is calculated by performing high-speed iteration on the independent variable, and the multiplicity matrix is calculated based on the calculated independent variable value and the reliability matrix. A multiplicity calculator,
A bivariate polynomial interpolator for obtaining a bivariate polynomial by calculating a coefficient of the bivariate polynomial based on the calculated multiplicity matrix;
A bivariate polynomial decomposition apparatus that decomposes the obtained bivariate polynomial to obtain a candidate codeword for list decoding.
RS符号の復号方法であって、
信頼度行列と重複度計算の目標値とを入力し、前記目標値を1つの独立変数の単調関数で表し、目標値が当該独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算するステップと、
前記計算された重複度行列に基づいて二変数多項式の係数を計算して二変数多項式を得、得られた二変数多項式を分解してリスト復号の候補コードワードを得るステップと、を含む。
An RS code decoding method comprising:
Input the reliability matrix and the target value of the multiplicity calculation, represent the target value by a monotone function of one independent variable, and use the characteristic that the target value is a monotone function of the independent variable to Calculating an independent variable value corresponding to a target value by performing high-speed iteration on, and calculating a multiplicity matrix based on the reliability matrix and the calculated independent variable value;
Calculating a coefficient of a bivariate polynomial based on the calculated multiplicity matrix to obtain a bivariate polynomial, and decomposing the obtained bivariate polynomial to obtain a candidate codeword for list decoding.
前記目標値は重複度計算の補間点の数であり、前記高速反復は、具体的に、
独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取るステップA3と、
上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記補間点の数より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新するステップB3と、
上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、ステップB3に戻るステップC3と、を含む。
The target value is the number of interpolation points of the multiplicity calculation, and the fast iteration is specifically:
Step A3 for taking an upper limit value larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value smaller than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable;
Calculates one objective function value between the upper limit value and the lower limit value, and determines whether the objective function value at that point is smaller than the number of interpolation points. If the value is updated and not smaller, step B3 for updating the upper limit value with the independent variable value of the point;
It is determined whether or not the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If the difference is smaller, the high-speed iteration is terminated. If not, step C3 is returned to step B3.
前記目標値はコスト値であり、前記高速反復は、具体的に、
独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取るステップA4と、
上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記コスト値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新するステップB4と、
上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、ステップB4に戻るステップC4と、を含む。
The target value is a cost value, and the fast iteration is specifically:
Step A4 for taking an upper limit value larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value smaller than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable;
The objective function value at one point between the upper limit value and the lower limit value is calculated, and it is determined whether the objective function value at the point is smaller than the cost value. Updating, if not smaller, step B4 for updating the upper limit value with the independent variable value of the point;
It is determined whether or not the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If the difference is smaller, the high-speed iteration is terminated. If not, step C4 is returned to step B4.
上記解決手段からわかるように、本発明において、目標値を1つの独立変数の単調関数で表し、目標値が当該独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算する。ここからわかるように、本発明では、単調関数特性をRS符号の代数的な軟判定復号の重複度計算に導入して、適当な初期値を見付け、種々の高速反復アルゴリズムにより重複度行列を高速に計算することができる。したがって、重複度計算の複雑性が顕著に低減しており、これにより、RS符号の復号の複雑性が低減している。 As can be seen from the above solution, in the present invention, the target value is represented by a monotone function of one independent variable, and the target value is a monotonic function of the independent variable, and a fast iteration is performed on the independent variable. To calculate an independent variable value corresponding to the target value, and calculate a redundancy matrix based on the reliability matrix and the calculated independent variable value. As can be seen from the above, in the present invention, a monotonic function characteristic is introduced into the algebraic soft decision decoding redundancy calculation of the RS code, an appropriate initial value is found, and the redundancy matrix is fastened by various fast iterative algorithms. Can be calculated. Therefore, the complexity of the redundancy calculation is significantly reduced, thereby reducing the complexity of decoding the RS code.
また、本発明において、設定された独立変数の下限値と上限値との間に1つの点を選択し、当該点の関数値と目標値との大きさを比較し、当該比較結果に基づいて下限値または上限値を更新することにより、高速探索が実現されている。 In the present invention, one point is selected between the lower limit value and the upper limit value of the set independent variable, the magnitude of the function value of the point and the target value is compared, and based on the comparison result A high-speed search is realized by updating the lower limit value or the upper limit value.
なお、本発明において、採用された反復アルゴリズムは黄金分割法や二分法などのアルゴリズムを含む種々の高速反復アルゴリズムであってもよいため、種々の具体的な応用に非常に便利である。 In the present invention, the iterative algorithm employed may be various fast iterative algorithms including algorithms such as the golden section method and the bisection method, and is very convenient for various specific applications.
本発明の目的、解決手段およびメリットをさらに明確にするように、以下、図面および具体的な実施例を参照しながら本発明についてさらに詳しく説明する。 In order to further clarify the objects, solutions and merits of the present invention, the present invention will be described in more detail below with reference to the drawings and specific examples.
RS符号の代数的な軟判定復号は、伝統的な硬判定復号および非代数的な軟判定復号に比べて、さらに良い復号性能を有しているが、複雑性もさらに高い。重複度計算ステップの演算量は全体の代数的な軟判定復号器で相当な比重を占めている。 RS code algebraic soft-decision decoding has better decoding performance but higher complexity than traditional hard-decision decoding and non-algebraic soft-decision decoding. The amount of computation in the redundancy calculation step occupies a considerable specific gravity in the entire algebraic soft decision decoder.
通常の場合、RS符号の代数的な軟判定復号を実現する重複度計算の計算量は
である。ここで、
は符号長である。変調次数qが比較的大きい場合、重複度計算に所要の計算量が大きい。常に選択可能なq値、例えば256に対して、重複度計算を実現する所要の演算操作(例えば、メモリのアクセス、比較など)数が
に達する可能性がある。 There is a possibility of reaching.
本発明では重複度計算ステップの複雑性を低減することによって、RS符号の代数的な軟判定復号器の複雑性を明らかに低減することができる。 In the present invention, the complexity of the RS code algebraic soft decision decoder can be clearly reduced by reducing the complexity of the redundancy calculation step.
まず、本発明のアルゴリズム原理について詳しく説明する。 First, the algorithm principle of the present invention will be described in detail.
符号長
、情報長
のRS符号に対して、情報多項式が
であるとし、ここで、情報記号
は有限体GF(q)に定義される要素である。 Are elements defined in a finite field GF (q).
有限体GF(q)において、
個の異なる非ゼロ要素を選択して、集合
を得る。集合
はRS符号化に用いられることができる。 Can be used for RS encoding.
RSコードワードの集合は下記のように記載されてよい。
送信されるRS符号系列が
であるとする。 Suppose that
当該系列は、変調後チャネルに送られ、チャネル雑音および干渉の影響を受け、受信側に到着して系列
となる。 It becomes.
RS符号の代数的な軟判定復号器は、受信した複素系列
に基づいて、送信側の若干の最大の送信可能な情報多項式を再構築する。当該プロセスはリスト復号と呼ばれる。 Based on the above, we reconstruct some maximum transmittable information polynomial on the transmitting side. This process is called list decoding.
RS符号のリスト復号を実現するために、受信した入力情報から補間点情報と補間点に対応する重複度情報とを抽出する必要がある。 In order to realize RS code list decoding, it is necessary to extract interpolation point information and redundancy information corresponding to the interpolation point from the received input information.
実際的なシステムにおいて、受信側が得られる情報はいつも確率信頼度情報である。RS符号の代数的な軟判定復号を実現するために、これらの確率情報が補間点および対応の重複度情報に転換される必要がある。当該転換は、即ち重複度計算である。 In a practical system, the information obtained by the receiver is always probability reliability information. In order to realize algebraic soft decision decoding of the RS code, it is necessary to convert these pieces of probability information into interpolation points and corresponding redundancy information. The conversion is a redundancy calculation.
復号器が多項式
を列挙し、受信したベクトル
に対応する確率信頼度行列が
であるとする。 Suppose that
ここで、行列
は、受信した系列が
である条件で、送信された情報多項式が
The transmitted information polynomial is
である場合に、第j個の符号化シンボルがi−1である確率を表す。 The probability that the jth encoded symbol is i−1.
ある
であれば、補間点
を得る。当該補間点は、重複度と呼ばれる非負整数
に対応する。 Corresponding to
補間点
に対応する重複度が
であれば、当該点に対して、RS符号の代数的な軟判定復号の補間ステップでは、
個の拘束方程式が生じる。 A constraint equation is generated.
行列
に対応する重複度行列を
とすれば、補間ステップで生じた拘束方程式の数は、
となり、コストと呼ばれる。 And is called cost.
コスト値が高ければ高いほど、補間および分解ステップで所要の複雑性も高くなる。 The higher the cost value, the higher the complexity required for the interpolation and decomposition steps.
一方、重複度行列の各要素
を確率と乗算した値が
である。重複度行列
に対応して
個のこのような積が得られ、これらの積を加算して得られる値
をスコアと定義する。Koetterなどの研究からわかるように、当該スコアが高ければ高いほど、代数的な軟判定復号器の出力性能が良くなる。 Is defined as a score. As can be seen from a study by Koeter et al., The higher the score, the better the output performance of the algebraic soft decision decoder.
実際の復号器は有限の複雑性しか容認できない。。重複度計算は、補間および分解ステップの複雑性が一定である場合にスコアを最大化し、または、スコアが一定である場合に補間および分解ステップの複雑性を最小化する必要がある。 An actual decoder can only accept a finite complexity. . The redundancy calculation needs to maximize the score when the interpolation and decomposition step complexity is constant, or minimize the interpolation and decomposition step complexity when the score is constant.
換言すれば、重複度計算は、コストが一定である場合にスコアを最大化し、または、スコアが一定である場合にコストを最小化する必要がある。前者は、重複度行列集合を
とすれば、実際には行列
を探すことである。 Is to look for.
従来技術と本発明との区別をさらに明確に説明するように、まず、従来のKotterアルゴリズムを概略的に説明する。最適な重複度行列を計算するために、Kotterなどによって以下のアルゴリズムが与えられている。 In order to more clearly explain the distinction between the prior art and the present invention, first, the conventional Kotter algorithm will be schematically described. In order to calculate the optimal redundancy matrix, the following algorithm is given by Kotter et al.
入力が、信頼度行列
、および重複度で計算する補間点の数sである場合(第1場合):
入力は、信頼度行列
Input is a confidence matrix
、および重複度で計算する補間点の数sで、出力は、
を満たす最適な重複度行列
である。ステップ1において、下記のように設定する。
ステップ2において、行列
内の最大値位置
に対応する位置
を探し、位置
に対応する値およびカウンター
を下記のように更新する。
ステップ3において、
であれば、戻って行列
を出力し、
であれば、ステップ2に戻る。
If so, return to
入力が信頼度行列
およびコスト値
である場合(第2場合):
入力は、信頼度行列およびコスト値
Input is confidence matrix and cost value
で、出力は、
を満たす最適な重複度行列
である。 It is.
ステップ1において、下記のように設定する。
ステップ2において、行列
内の最大値位置
に対応する位置
を探し、位置
に対応する値を下記のように更新する。
ステップ3において、
であれば、
と設定してステップ2に戻り、
であれば、戻って行列
を出力する。 Is output.
第1場合においては、まず、補間点の数sおよび信頼度行列
を入力し、次に、
およびカウンター
に初期値を付与し、次に、行列
内の最大値位置
に対応する位置
を探し、且つ、行列
および重複度行列
の、位置
に対応する要素を更新する。次に、カウンターを1加算し、反復回数が指定の補間点の数sに達しているかどうかを判断し、達していなければ、続いて反復し、達していれば、反復を停止して重複度行列
を出力する。 Is output.
第2場合でのプロセスについては、第1場合と比べてその停止制御用パラメータのみが異なるため、そのアルゴリズムのステップの詳述を省略する。 Regarding the process in the second case, since only the stop control parameter is different from that in the first case, detailed description of the algorithm steps is omitted.
次に、Koetterなどのアルゴリズムの計算複雑性を検討する。第1場合と第2場合は同一のアルゴリズムに対応し、区別がただそれらの停止制御用パラメータのみであるため、第1場合の複雑性のみを考慮する。 Next, consider the computational complexity of algorithms such as Koetter. Since the first case and the second case correspond to the same algorithm and are distinguished only by their stop control parameters, only the complexity of the first case is considered.
第1場合は、大きさ
の行列内でs回の最大値探索が行われる。ここでRS符号に対しては
が成立する。従って、当該プロセスの複雑性は
となる。 It becomes.
疎行列を考慮し、即ち、受信したシンボルごとに対して、当該受信した点の周囲にもっとも近い
個のパラメータ点の対応する確率のみを信頼度行列に入れると、信頼度行列の各列に
個の要素のみがあり、第1場合の計算複雑性が
となる。
を、Koetterなどのアルゴリズムの第1場合のs回目で生成した重複度行列とし、
の実行列に定義し、その
における要素
を満たす。 Meet.
Koetterなどは下記の定理を証明した。 Koeter et al. Proved the following theorem.
各正数
に対して、
を満たす非負整数が存在し、
逆に、各非負整数sに対して、上式を成立させる正実数
Conversely, for each non-negative integer s, a positive real number that holds the above equation
が存在する。 Exists.
上記定理に基づいて、下記のように分析する。 Based on the above theorem, we analyze as follows.
当該定理によって、出願人は下記の推論を得ることができる(推論1および推論2)。 According to the theorem, the applicant can obtain the following inference (inference 1 and inference 2).
(推論1)2つの正実数
を満たし、非負整数
がそれぞれ重複度行列
に対応するとすれば、
が必ず成立する。
とする。 And
Koetterなどのアルゴリズムの第1場合に、各反復ステップは、その対応する重複度
が1加算される唯一の1つの位置
があるため、
が成立する。
に注意すれば、
となる。すると、
になる。 become.
(推論2)Koetterなどのアルゴリズムの第1場合の反復ステップ
で生じた重複度行列
に対応する
を正数とすれば、コスト値
がパラメータ
に対して単調増加である。 The increase is monotonous.
当該推論2は推論1により直接に得られることができるので、ここでその証明を省略する。
Since the
したがって、RS符号の代数的な軟判定復号の重複度計算の目標値(重複度で計算する補間点の数sまたはコスト値
)がパラメータ
の単調増加関数で表されうるという結論が得られる。つまり、重複度計算は単調増加関数の目標値の解を求める問題に転化することができる。単調増加関数または単調減少関数の目標値の解を求めるには、複雑性の高い逐次反復法を採用することなく、高速に解を求めるように二分法や黄金分割法など方法を採用することができる。二分法や黄金分割法は、収束速度が速いので、その複雑性が低い。 The conclusion is that it can be expressed as a monotonically increasing function. That is, the redundancy calculation can be converted into a problem of finding a solution of the target value of the monotonically increasing function. In order to find the target value of the monotonically increasing function or monotonically decreasing function, it is possible to adopt a method such as the bisection method or the golden section method so as to obtain a solution at high speed without adopting a highly complex iterative method. it can. The bisection method and the golden section method have a low convergence rate because of their fast convergence.
RS符号の代数的な軟判定復号の重複度計算ステップの目標値がある独立変数の単調増加関数で表されうる場合、単調増加関数
に対して、目標値
が与えられており、それぞれ
を満たす2つの初期値
を見付けることができれば、二分法や黄金分割法など種々の方法で方程式
を解いて目標値を高速に計算することができる。 And the target value can be calculated at high speed.
本発明において、単調関数特性をRS符号の代数的な軟判定復号の重複度計算に導入すると共に、適当な初期値を見付けることにより、二分法や黄金分割法など高速反復方法で重複度行列を高速に計算することができる。 In the present invention, the monotone function characteristic is introduced into the algebraic soft decision decoding redundancy calculation of the RS code, and by finding an appropriate initial value, the redundancy matrix can be obtained by a fast iterative method such as the bisection method or the golden division method. It can be calculated at high speed.
単調関数特性を導入したため、収束速度の速い二分法や黄金分割法を用いて、少ない反復ステップ数だけで所要の結果を得ることができる。本発明は、Koetterなどの方法の逐次探索による計算量が大きいという欠点を回避し、重複度計算の複雑性を極めて低減している。 Since the monotone function characteristics are introduced, the required result can be obtained with only a small number of iteration steps by using the dichotomy method or the golden section method with a fast convergence speed. The present invention avoids the disadvantage that the amount of calculation by the sequential search of the method such as Koeter is large, and extremely reduces the complexity of the redundancy calculation.
具体的に、本発明は、信頼度完全行列に対して、重複度計算に所要の複雑性はKoetterなどの方法の
に低減し、信頼度疎行列に対して、所要の複雑性はKoetterなどの方法の
の線形複雑度に低減する。 Reduce to linear complexity.
本発明の所要する計算量は
のオーダーにおいて低減するのみではなく、本発明はKoetterの方法と同じ入出力を持っているため、補間と分解ステップの複雑性の増大を招くことなく、復号器全体の復号性能を低下させることもない。 Since the present invention has the same input / output as the Koetter method, the decoding performance of the entire decoder can be reduced without increasing the complexity of the interpolation and decomposition steps. Absent.
次に、二分法を例として単調増加関数の目標値の高速探索を説明する。 Next, a fast search for a target value of a monotonically increasing function will be described by taking a bisection method as an example.
関数
が単調増加であり、且つ
であり、目標値
に対応する解
が求めようとする値であると仮定する。まず、
に対応する関数値を計算する。
であるため、
を新しい上限とし、
に対応する関数値を計算する。
であるため、
を新しい下限とし、当該プロセスを繰り返して目標値を高速に得ることができる。 Is set as a new lower limit, and the target value can be obtained at high speed by repeating the process.
二分法や黄金分割法を用いて重複度行列を計算するために、初期値を設定する必要もある。関数
の増加関数であり、目標値
が与えられたとし、方程式
を満たす
を求める。それぞれ
を満たす2つの初期値
が予め与えられることができれば、直ちに二分法や黄金分割法を用いて目標値の高速探索ができる。もちろん、初期値が設定されていない場合、単調増加関数または単調減少関数に対して、二分法や黄金分割法を用いて目標値を探索することもできるが、アルゴリズムの第1ステップで初期値を決定することが必要となるため、その複雑性が初期値設定済みの方法よりやや高い。 Can be given in advance, the target value can be quickly searched using the bisection method or the golden section method immediately. Of course, if the initial value is not set, the target value can be searched for the monotonically increasing function or the monotonically decreasing function using the bisection method or the golden section method, but the initial value is set in the first step of the algorithm. Since it needs to be determined, its complexity is slightly higher than the method with the initial value set.
重複度計算の初期値の設定について、下記の推論(推論3および推論4)がある。 There are the following inferences (inference 3 and inference 4) for setting the initial value of the multiplicity calculation.
(推論3)信頼度行列
と正整数sがあり、
とが設定されるとする。非負整数
がそれぞれ重複度行列
に対応すれば、
となる。
となる。 It becomes.
(推論4)信頼度行列
と正実数
があり、
とが設定されるとする。
と定義すれば、
不等式
Inequality
が成立する。
の根の1つとなることを容易に検証できるため、
即ち、左半部の不等式が成立する。 That is, the left half inequality holds.
次に、右半部の不等式を証明する。 Next, we prove the inequality of the right half.
各正数
に対して、
を満たす非負整数sが存在し、逆に、各非負整数sに対して、上式を成立させる正実数
が存在するという定理から、
がわかる。 I understand.
ここで、
と記すると、
となる。そうすると、
を得ることができる。 Can be obtained.
当該式の最後の等式の第1項の値がちょうど
であり、第3項が非負数である。 And the third term is a non-negative number.
第2項を単独に記すると、
当該式を前の式と連立して
を得る。 Get.
推論3および推論4において、それぞれ目標値が補間点の数sおよびコスト値
である際の初期値が与えられている。この2つの推論により、上記の式に従って初期値を設定すれば、求められた目標値
が必ず
との間にあることを説明した。 I explained that it was between.
上記詳しい分析から下記のことがわかる。 From the above detailed analysis, the following can be understood.
RS符号の代数的な軟判定復号の重複度計算の目標値(重複度で計算する補間点の数sまたはコスト値
)がパラメータ
の単調増加関数または単調減少関数で表されうることが分かる。また、初期値の上限と下限を設定し、目標値sまたは
に対応する
が当該下限と上限との間にあるようにしてよい。すると、例えば二分法や黄金分割法を用いて重複度行列の高速計算を実現することが可能になる。 May be between the lower and upper limits. Then, for example, high-speed calculation of the redundancy matrix can be realized by using the bisection method or the golden section method.
上記のように、図1は本発明のRS復号化における重複度の計算方法の例を示すフローチャートである。図1に示すように、当該方法は、下記のステップを含む。 As described above, FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of a method for calculating the degree of duplication in RS decoding according to the present invention. As shown in FIG. 1, the method includes the following steps.
ステップ101において、信頼度行列と重数計算の目標値とを入力し、前記目標値を1つの独立変数の単調関数で表す。
In
ここで、単調関数は単調増加関数であってもよく、単調減少関数であってもよい。また、信頼度行列は信頼度完全行列であってもよく、信頼度疎行列であってもよい。 Here, the monotone function may be a monotone increase function or a monotone decrease function. The reliability matrix may be a complete reliability matrix or a sparse reliability matrix.
ステップ102において、目標値が当該独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算する。
In
ここで、二分法のアルゴリズムや黄金分割法のアルゴリズムなど種々の高速反復アルゴリズムを用いて独立変数に対して高速反復を行うことができる。 Here, it is possible to perform high-speed iteration on independent variables using various high-speed iteration algorithms such as a bisection algorithm and a golden section algorithm.
目標値が重複度計算の補間点の数である場合、高速反復は、具体的に、まず、独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取り、次に、上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記補間点の数より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新し、次に、上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、続いて反復を行うことを含む。 Specifically, when the target value is the number of interpolation points for the redundancy calculation, the fast iteration specifically corresponds to the target value with an upper limit value that is larger than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable first. Taking a lower limit value that is smaller than the independent variable value, then calculating an objective function value at one point between the upper limit value and the lower limit value, and determining whether the objective function value at that point is smaller than the number of interpolation points. If it is smaller, the lower limit value is updated with the independent variable value of the point. If not, the upper limit value is updated with the independent variable value of the point. Then, the difference between the upper limit value and the lower limit value is preset. Determining whether it is less than the threshold value, and if it is smaller, terminate the fast iteration, and if not smaller, subsequently performing the iteration.
好ましくは、前記下限値が
であり、前記上限値が
であり、
ここで、NはRS符号の符号長であり、sは前記補間点の数であり、
は変調次数である。 Is the modulation order.
目標値がコスト値である場合、高速反復は、具体的に、まず、独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取り、次に、上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記コスト値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新し、次に、上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、戻って続いて反復することを含む。 When the target value is a cost value, the fast iteration specifically specifies, for the independent variable, an upper limit value that is larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value that is smaller than the independent variable value corresponding to the target value. Then, the objective function value of one point between the upper limit value and the lower limit value is calculated, and it is determined whether the objective function value at the point is smaller than the cost value. The lower limit value is updated with the independent variable value, and if it is not smaller, the upper limit value is updated with the independent variable value at the point, and then whether or not the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. Determining, if small, ending the fast iteration; if not, returning and continuing to repeat.
好ましくは、前記下限値が
であり、前記上限値が
ここで、NはRS符号の符号長であり、Cは前記コスト値であり、
は変調次数であり、
は信頼度行列のi行目j列目の要素である。 Is an element of the i-th row and j-th column of the reliability matrix.
以下、本発明のアルゴリズムの計算複雑性を考察する。本発明の各反復ステップは
回の加算操作、
回の乗算操作および
回の整数丸め(round)操作が必要である。二分法や黄金分割法は少ない反復ステップだけで計算を完成できる(通常は、20回より低い反復で要求が既に満たされる。コンピュータの有限語長効果(Finite Word Length Effect)のため、より多くの反復回数は計算量を無駄に増加するだけで、実際の価値を有しない。)このように、本発明のアルゴリズムの計算複雑性は
となる。 It becomes.
疎行列を考慮し、即ち、受信したシンボルごとに対して、当該受信した点の周囲にもっとも近い
個のパラメータ点の対応する確率のみを信頼度行列に入れると、信頼度行列の各列に
個の要素のみがあり、本発明のアルゴリズムの計算複雑性は
となる。 It becomes.
上記は本発明のアルゴリズムを詳しく説明した。次に、上記アルゴリズムを参照しながら、本発明の好ましい実施例について詳しく説明する。 The above describes the algorithm of the present invention in detail. Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the above algorithm.
入力が、信頼度行列
、および重複度で計算する補間点の数sである第1場合に対して、以下、本発明の第1実施例を具体的に説明する。 For the first case where the number of interpolation points s is calculated based on the degree of overlap, the first embodiment of the present invention will be specifically described below.
ここで、
入力は、信頼度行列
Input is a confidence matrix
、および重複度で計算する補間点の数sである。 , And the number s of interpolation points to be calculated based on the degree of overlap.
出力は、
を満たす最適な重複度行列
である。 It is.
ステップ1において、下記のように設定する。
ステップ2において、下記のように設定し、
ステップ3において、
図2は本発明の第1実施例によるRS復号化における重複度の計算方法のフローチャートである。図2に示すように、当該方法は、下記のステップを含む。 FIG. 2 is a flowchart of a redundancy calculation method in RS decoding according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the method includes the following steps.
ステップ201において、補間点の数s、信頼度行列
、および予め設定されたパラメータ
を入力する。 Enter.
ここで、
は予め設定された2つの正数である。パラメータ
を満たすようにしてよく、二分法や黄金分割法に対応して、例えば、0.5や0.618に設定されてよい。
は小さい正数であり、例えば、0.0001であってよい。反復中で
までの線分長さが
以下となる場合、当該線分が既に1点に収束したものとする。従って、反復を停止してよい。 In the following cases, it is assumed that the line segment has already converged to one point. Thus, the iteration may be stopped.
ステップ202において、反復初期値を下記のように設定する。
ステップ203において、
を計算する。
Calculate
ステップ204において、
に対応する目的関数値
を計算する。 Calculate
ステップ205において、当該目的関数値と入力された目標値sとを比較して、関数値が目標値より小さい場合、ステップ206において、
の値を更新し、関数値が目標値より小さくない場合、ステップ207において、
の値を更新する。 Update the value of.
ステップ208において、
の値が予め設定された閾値
より小さいかどうかをチェックする。
より小さい場合、反復停止の条件が満たされたことを表し、ステップ209において、呼び出し元に戻って重複度行列
を出力する。
より小さくない場合、ステップ203に戻り、続いて反復する。 If not, return to step 203 and then repeat.
入力が信頼度行列
およびコスト値
である第2場合に対して、以下、本発明の第2実施例を具体的に説明する。 Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described in detail.
入力は、信頼度行列
およびコスト値
である。 It is.
出力は、
を満たす最適な重複度行列
である。 It is.
ステップ1において、下記のように設定する。
ステップ2において、下記のように設定し、
ステップ3において、
である場合、ステップ2に戻る。
If yes, go back to
図3は本発明の第2実施例によるRS復号化における重複度の計算方法のフローチャートである。図3に示すように、当該方法は、下記のステップを含む。 FIG. 3 is a flowchart of a redundancy calculation method in RS decoding according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the method includes the following steps.
ステップ301において、コスト値
、信頼度行列
、および予め設定されたパラメータ
を入力する。 Enter.
ここで、
は予め設定された2つの正数である。パラメータ
のように、二分法や黄金分割法に対応して、例えば、0.5や0.618に設定されてよい。
は小さい正数であり、例えば、0.0001であってよい。反復中で
までの線分長さが
以下となる場合、当該線分が1点に収束したものとする。従って、反復を停止してよい。 In the following cases, it is assumed that the line segment converges to one point. Thus, the iteration may be stopped.
ステップ302において、反復初期値を下記のように設定する。
ステップ303において、
を計算し、次に、ステップ304において、
に対応する目的関数値
を計算する。 Calculate
ステップ305において、当該目的関数値と入力された目標値
とを比較して、関数値が目標値より小さい場合、ステップ306において、
の値を更新し、関数値が目標値より小さくない場合、ステップ307において、
の値を更新する。 Update the value of.
ステップ308において、
の値が予め設定された閾値
より小さいかどうかをチェックする。
より小さい場合、反復停止の条件が満たされたことを表し、ステップ309において、呼び出し元に戻って重複度行列
を出力する。
より小さくない場合、ステップ303に戻り、続いて反復する。 If not, return to step 303 and repeat.
推論3および推論4において、ぞれぞれ目標値がsおよび
である際の初期値が与えられている。この2つの推論により、求められた目標
にあることを説明した。図4は本発明の第1実施例における上限値と下限値の選択の例を示す図である。図5は本発明の第2実施例における上限値と下限値の選択の例を示す図である。 Explained that there is. FIG. 4 is a diagram showing an example of selection of the upper limit value and the lower limit value in the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example of selection of the upper limit value and the lower limit value in the second embodiment of the present invention.
また、上記アルゴリズムおよび処理フローに基づいて、本発明はRS復号化における重複度の計算装置を提供している。図6は本発明によるRS復号化における重複度の計算装置の例を示す構成図である。図6に示すように、当該装置600は、
信頼度行列と重複度計算の目標値とを受信する入力モジュール601と、
前記目標値を1つの独立変数の単調関数で表す目標値表示モジュール602と、
目標値が独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算する重複度行列計算モジュール603と、を含む。
Moreover, based on the said algorithm and process flow, this invention provides the calculation apparatus of the duplication degree in RS decoding. FIG. 6 is a block diagram showing an example of a duplication degree calculation apparatus in RS decoding according to the present invention. As shown in FIG.
An
A target
Using the characteristic that the target value is a monotonic function of an independent variable, the independent variable value corresponding to the target value is calculated by performing high-speed iteration on the independent variable, and the independent variable value calculated with the reliability matrix And a redundancy
ここで、目標値表示モジュール602は、前記目標値を1つの独立変数の単調増加関数で表し、または前記目標値を1つの独立変数の単調減少関数で表すように構成されてよい。入力モジュール601によって受信された信頼度行列は信頼度完全行列であってもよいし、信頼度疎行列であってもよい。
Here, the target
好ましくは、重複度行列計算モジュール603が、二分法のアルゴリズムや黄金分割法のアルゴリズムにより前記独立変数に対して高速反復を行うように構成される。
Preferably, the multiplicity
また、上記RS復号化における重複度の計算装置に基づいて、本発明はRS符号の復号器を提供している。図7は本発明によるRS復号器の例を示す構成図である。図7に示すように、当該装置700は、
入力された信頼度行列と重複度計算の目標値とに基づいて重複度行列を計算し、ここで、目標値を1つの独立変数の単調関数で表し、目標値が独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、計算した前記独立変数値と前記信頼度行列とに基づいて重複度行列を計算する重複度の計算装置701と、
前記計算された重複度行列に基づいて二変数多項式の係数を計算して、二変数多項式を得る二変数多項式補間装置702と、
得られた二変数多項式を分解してリスト復号の候補コードワードを得る二変数多項式分解装置703と、を含む。
Further, the present invention provides an RS code decoder based on the above-described redundancy calculation apparatus for RS decoding. FIG. 7 is a block diagram showing an example of an RS decoder according to the present invention. As shown in FIG.
Calculate the multiplicity matrix based on the input reliability matrix and the target value of the multiplicity calculation, where the target value is represented by a monotone function of one independent variable, and the target value is a monotone function of the independent variable Using the characteristics, the independent variable corresponding to the target value is calculated by performing high-speed iteration on the independent variable, and the multiplicity matrix is calculated based on the calculated independent variable value and the reliability matrix. A
A
A bivariate polynomial decomposition apparatus 703 that decomposes the obtained bivariate polynomial to obtain a candidate codeword for list decoding.
具体的に、符号長がN、情報長がKであるRS符号の復号を考慮し、
二変数多項式補間装置702は、補間点と各補間点に対応する重複度とが得られた後、係数が有限体GF(q)に定義される若干の一次方程式を並べる。得られた連立一次方程式の未知数が二変数多項式Q(x,y)の係数に対応するため、この連立一次方程式を解いて二元多項式Q(x,y)の係数を得ることができる。Q(x,y)の係数を求める演算がQ(x,y)補間と呼ばれる。
Specifically, considering the decoding of an RS code with a code length of N and an information length of K,
The
二変数多項式分解装置703は、二変数多項式Q(x,y)が得られた後、Q(x,y)の因子y−f(x)を求める。ここで、f(x)は、GF(q)に定義されるK−1次以下の多項式である。分解されたK−1次以下の各多項式はリスト復号の候補コードワード多項式であり、並べられたあらゆるコードワードと受信した系列とを比較して最適な復号語を得ることができる。 The bivariate polynomial decomposition apparatus 703 obtains a factor yf (x) of Q (x, y) after obtaining the bivariate polynomial Q (x, y). Here, f (x) is a K-1 or lower order polynomial defined in GF (q). The decomposed polynomials of the order of K-1 or lower are candidate codeword polynomials for list decoding, and an optimum decoded word can be obtained by comparing every arranged codeword with the received sequence.
また、本発明はRS符号の復号方法を提供している。図8は本発明によるRS復号化方法の例を示すフローチャートである。図8に示すように、当該方法は、
信頼度行列と重複度計算の目標値とを入力し、前記目標値を1つの独立変数の単調関数で表し、目標値が当該独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算するステップ801と、
前記計算された重複度行列に基づいて二変数多項式の係数を計算して二変数多項式を得、かつ、得られた二変数多項式を分解してリスト復号の候補コードワードを得るステップ802と、を含む。
The present invention also provides an RS code decoding method. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the RS decoding method according to the present invention. As shown in FIG.
Input the reliability matrix and the target value of the multiplicity calculation, represent the target value by a monotone function of one independent variable, and use the characteristic that the target value is a monotone function of the independent variable to Calculating an independent variable value corresponding to a target value by performing a fast iteration on the target value, and calculating a multiplicity matrix based on the reliability matrix and the calculated independent variable value;
Calculating a coefficient of a bivariate polynomial based on the calculated redundancy matrix to obtain a bivariate polynomial, and decomposing the obtained bivariate polynomial to obtain a candidate codeword for list decoding; Including.
ここで、
目標値が重複度計算の補間点の数である場合、前記高速反復は、具体的に、下記のことを含む。
here,
When the target value is the number of interpolation points for calculating the degree of redundancy, the fast iteration specifically includes:
まず、独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取り、次に、上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記補間点の数より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新し、次に、上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、上限値と下限値との間の点の目的関数値の計算に戻り、続いて反復する。 First, for the independent variable, an upper limit value that is larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value that is smaller than the independent variable value corresponding to the target value are taken, and then, between the upper limit value and the lower limit value. Calculate the objective function value of one point, determine whether the objective function value of the point is smaller than the number of interpolation points, and if it is smaller, update the lower limit value with the independent variable value of the point, and if not smaller, The upper limit value is updated with the independent variable value of the point, and then it is determined whether the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If so, return to the calculation of the objective function value for the point between the upper and lower limits and then repeat.
目標値がコスト値である場合、前記高速反復は、具体的に、下記のことを含む。 If the target value is a cost value, the fast iteration specifically includes:
まず、独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取り、次に、上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記コスト値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新し、次に、上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、上限値と下限値との間の点の目的関数値の計算に戻り、続いて反復する。 First, for the independent variable, an upper limit value that is larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value that is smaller than the independent variable value corresponding to the target value are taken, and then, between the upper limit value and the lower limit value. The objective function value of one point is calculated, and it is determined whether the objective function value of the point is smaller than the cost value. If it is smaller, the lower limit value is updated with the independent variable value of the point. Update the upper limit value with the independent variable value of, and then determine whether the difference between the upper limit value and the lower limit value is less than a preset threshold value, if small, terminate the fast iteration, if not, Return to the calculation of the objective function value for the point between the upper and lower limits and then repeat.
次に、本発明の性能例を説明する。 Next, performance examples of the present invention will be described.
本方法による重複度計算の有効性を検証するために、C++でプログラミングしてペンティアム(Pentium)(登録商標)4 Windows(登録商標) XPプラットフォームでアルゴリズムの計算速度に対してシミュレーションを行うようにしてよい。アルゴリズムの実行結果と機器との相関性を排除するために、Koetterなどに提出された方法と本発明との所要する実行時間の比を考察する。 In order to verify the effectiveness of the multiplicity calculation according to the present method, the simulation is performed with respect to the calculation speed of the algorithm on the Pentium (registered trademark) 4 Windows (registered trademark) XP platform by programming in C ++. Good. In order to eliminate the correlation between the execution result of the algorithm and the device, the ratio of the required execution time between the method submitted to Koetter and the present invention will be considered.
実行時間を正確に計算するために、テスト対象アルゴリズムを複数回コールしてその平均時間を求めるようにしてよい。シミュレーションにおいて、コール回数の設定は、得られた実行時間が99%の信頼度(confidence level)を保証することを原則とする。RS符号を2つ選択して、1つは有限体GF(256)に定義される(255,144,112)であり、もう1つは有限体GF(64)に定義される(63,32,32)である。当該2つの符号を用いてシミュレーションを行い、その実行速度を観察する。加法的白色ガウス雑音(AWGN:Additive White Gaussian Noise)チャネルを用いてシミュレーションを行い、信号対雑音比(Eb/N0)が10dBである際の結果を観察する。受信したシンボルごとに対して、当該受信した点の周囲にもっとも近い
個のパラメータ点の対応する確率を信頼度行列に入れる。 Put the corresponding probabilities of the parameter points into the confidence matrix.
第1実施例と第2実施例が同一のアルゴリズムの異なる目標値に対応するため、改良された第2実施例と従来技術の第2場合との実行時間のみを比較する。 Since the first and second embodiments correspond to different target values of the same algorithm, only the execution times of the improved second embodiment and the second case of the prior art are compared.
リスト復号に対して、そのコードワード数が
を超えないとすると、Koetterなどの定義に従って、
を情報長とし、目標値
のように定義されてよい。パラメータ
と設定する。若干のパラメータペア
を選択してシミュレーションを行う。シミュレーションの結果は表1に示す通りである。本発明の方法は従来のKoetterなどのアルゴリズムと同じ入出力を持っている。 Select to perform simulation. The simulation results are as shown in Table 1. The method of the present invention has the same inputs and outputs as the conventional algorithm such as Koeter.
表1は若干のRS符号の実行時間の結果であり、列S−RはKoetterなどのアルゴリズムと本発明との重複度計算の時間比を表す。
表1からわかるように、本発明の方法の実行速度は従来のアルゴリズムより遥かに高い。本発明は、RS符号の代数的な軟判定復号性能が変わらないことを保証すると共に、実現の複雑性を低減している。 As can be seen from Table 1, the execution speed of the method of the present invention is much higher than the conventional algorithm. The present invention guarantees that the algebraic soft-decision decoding performance of the RS code does not change and reduces the implementation complexity.
上記のように、RS符号の代数的な軟判定復号の重複度計算ステップの目標値は、ある独立変数の単調増加関数または単調減少関数で表されることができる。 As described above, the target value of the redundancy calculation step of the algebraic soft decision decoding of the RS code can be represented by a monotonically increasing function or a monotonically decreasing function of an independent variable.
本発明は増加関数特性をRS符号の代数的な軟判定復号の重複度計算に導入すると共に、適当な初期値を見付けるだけに、二分法や黄金分割法を採用して重複度行列を高速に計算することができる。増加関数特性を導入したため、収束速度の速い二分法や黄金分割法を用いて、少ない反復ステップ数だけで所要の結果を得ることができるようになる。これにより、Koetterなど方法の逐次探索による計算量が大きいという欠点を回避し、重複度計算の複雑性を極めて低減している。 The present invention introduces an increasing function characteristic into the algebraic soft decision decoding redundancy calculation of the RS code, and adopts the bisection method or the golden division method to find a suitable initial value, thereby making the redundancy matrix faster. Can be calculated. Since the increase function characteristic is introduced, the required result can be obtained with only a small number of iteration steps by using the dichotomy method or the golden section method with a fast convergence speed. This avoids the disadvantage that the amount of calculation by the sequential search of the method such as Koetter is avoided, and the complexity of the redundancy calculation is extremely reduced.
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則で行われる種々の修正、均等切替、改良などは全て本発明の保護範囲に含まれるべきである。 The above are only preferred embodiments of the present invention and do not limit the protection scope of the present invention. Various modifications, equivalent switching, improvements and the like made within the spirit and principle of the present invention should all be included in the protection scope of the present invention.
600…重複度の計算装置、601…入力モジュール、602…目標値表示モジュール、603…重複度行列計算モジュール、700…RS符号の復号器、701…重複度の計算装置、702…二変数多項式補間装置、703…二変数多項式分解装置
DESCRIPTION OF
Claims (15)
信頼度行列と重複度計算の目標値とを入力し、前記目標値を1つの独立変数の単調増加関数または単調減少関数で表すステップと、
目標値が当該独立変数の単調増加関数または単調減少関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算するステップと、
を含むことを特徴とするRS復号化における重複度の計算方法。 A method for calculating the degree of duplication in RS decoding,
Inputting a confidence matrix and a target value for calculating the multiplicity, and expressing the target value by a monotonically increasing function or a monotonically decreasing function of one independent variable;
Using the characteristic that the target value is a monotonically increasing function or a monotonically decreasing function of the independent variable, the independent variable value corresponding to the target value is calculated by performing fast iteration on the independent variable, and the reliability matrix and Calculating a multiplicity matrix based on the calculated independent variable values;
The calculation method of the duplication degree in RS decoding characterized by including these.
二分法のアルゴリズムまたは黄金分割法のアルゴリズムにより独立変数に対して高速反復を行うこと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のRS復号化における重複度の計算方法。 Performing fast iteration on the independent variable is
Fast iteration over the independent variables with a bisection algorithm or golden section algorithm,
The method of calculating the degree of duplication in RS decoding according to claim 1, wherein:
独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取るステップA1と、
上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記補間点の数より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新するステップB1と、
上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、ステップB1に戻るステップC1と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のRS復号化における重複度の計算方法。 The target value is the number of interpolation points of the multiplicity calculation, and the fast iteration is
Step A1 that takes an upper limit value that is larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value that is smaller than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable;
Calculates one objective function value between the upper limit value and the lower limit value, and determines whether the objective function value at that point is smaller than the number of interpolation points. If the value is updated and not smaller, step B1 for updating the upper limit value with the independent variable value of the point;
It is determined whether or not the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If the difference is smaller, the fast iteration is terminated. If not, step C1 returns to step B1.
The method of calculating the degree of duplication in RS decoding according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項3に記載のRS復号化における重複度の計算方法。 The lower limit is
The method for calculating the degree of duplication in RS decoding according to claim 3.
独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取るステップA2と、
上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記コスト値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新するステップB2と、
上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、ステップB2に戻るステップC2と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のRS復号化における重複度の計算方法。 The target value is a cost value, and the fast iteration is
Step A2 for taking an upper limit value larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value smaller than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable;
The objective function value at one point between the upper limit value and the lower limit value is calculated, and it is determined whether the objective function value at the point is smaller than the cost value. Updating, if not small, step B2 for updating the upper limit value with the independent variable value of the point;
It is determined whether the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If the difference is smaller, the fast iteration is terminated. If not smaller, step C2 returns to step B2.
The method of calculating the degree of duplication in RS decoding according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項5に記載のRS復号化における重複度の計算方法。 The lower limit is
The method for calculating the degree of redundancy in RS decoding according to claim 5.
信頼度行列と重複度計算の目標値とを受信する入力モジュールと、
前記目標値を1つの独立変数の単調関数で表す目標値表示モジュールと、
目標値が独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算する重複度行列計算モジュールと、
を備えることを特徴とするRS復号化における重複度の計算装置。 An apparatus for calculating the degree of redundancy in RS decoding,
An input module for receiving a reliability matrix and a target value for calculating the degree of overlap;
A target value display module for expressing the target value by a monotone function of one independent variable;
Using the characteristic that the target value is a monotonic function of an independent variable, the independent variable value corresponding to the target value is calculated by performing high-speed iteration on the independent variable, and the independent variable value calculated with the reliability matrix A redundancy matrix calculation module for calculating a redundancy matrix based on
An apparatus for calculating the degree of duplication in RS decoding, comprising:
入力された信頼度行列と重複度計算の目標値とに基づいて重複度行列を計算し、ここで、目標値を1つの独立変数の単調関数で表し、目標値が独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、計算した前記独立変数値と前記信頼度行列とに基づいて重複度行列を計算する重複度の計算装置と、
前記計算された重複度行列に基づいて、二変数多項式の係数を計算して二変数多項式を得る二変数多項式補間装置と、
得られた二変数多項式を分解して、リスト復号の候補コードワードを得る二変数多項式分解装置と、
を含むことを特徴とするRS符号の復号器。 An RS code decoder comprising:
Calculate the multiplicity matrix based on the input reliability matrix and the target value of the multiplicity calculation, where the target value is represented by a monotone function of one independent variable, and the target value is a monotone function of the independent variable Using the characteristics, the independent variable corresponding to the target value is calculated by performing high-speed iteration on the independent variable, and the multiplicity matrix is calculated based on the calculated independent variable value and the reliability matrix. A multiplicity calculator,
A bivariate polynomial interpolator for obtaining a bivariate polynomial by calculating a coefficient of the bivariate polynomial based on the calculated multiplicity matrix;
A bivariate polynomial decomposition apparatus that decomposes the obtained bivariate polynomial to obtain a candidate codeword for list decoding;
An RS code decoder comprising:
信頼度行列と重複度計算の目標値とを入力し、前記目標値を1つの独立変数の単調関数で表し、目標値が当該独立変数の単調関数である特性を利用して、当該独立変数に対して高速反復を行って目標値に対応する独立変数値を計算し、前記信頼度行列と計算した前記独立変数値とに基づいて重複度行列を計算するステップと、
前記計算された重複度行列に基づいて二変数多項式の係数を計算して二変数多項式を得、得られた二変数多項式を分解してリスト復号の候補コードワードを得るステップと、
を含むことを特徴とするRS符号の復号方法。 An RS code decoding method comprising:
Input the reliability matrix and the target value of the multiplicity calculation, represent the target value by a monotone function of one independent variable, and use the characteristic that the target value is a monotone function of the independent variable to Calculating an independent variable value corresponding to a target value by performing high-speed iteration on, and calculating a multiplicity matrix based on the reliability matrix and the calculated independent variable value;
Calculating a coefficient of a bivariate polynomial based on the calculated redundancy matrix to obtain a bivariate polynomial, decomposing the obtained bivariate polynomial to obtain a list decoding candidate codeword;
An RS code decoding method characterized by comprising:
独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取るステップA3と、
上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記補間点の数より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新するステップB3と、
上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、ステップB3に戻るステップC3と、
を含むことを特徴とする請求項13に記載のRS符号の復号方法。 The target value is the number of interpolation points of the multiplicity calculation, and the fast iteration is
Step A3 for taking an upper limit value larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value smaller than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable;
Calculates one objective function value between the upper limit value and the lower limit value, and determines whether the objective function value at that point is smaller than the number of interpolation points. If the value is updated and not smaller, step B3 for updating the upper limit value with the independent variable value of the point;
It is determined whether the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If the difference is smaller, the fast iteration is terminated. If not, step C3 returns to step B3.
The RS code decoding method according to claim 13, comprising:
独立変数に対して、目標値に対応する独立変数値より大きい上限値と、目標値に対応する独立変数値より小さい下限値とを取るステップA4と、
上限値と下限値との間の1点の目的関数値を計算し、当該点の目的関数値が前記コスト値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、当該点の独立変数値で下限値を更新し、小さくない場合、当該点の独立変数値で上限値を更新するステップB4と、
上限値と下限値との差が予め設定された閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合、前記高速反復を終了し、小さくない場合、ステップB4に戻るステップC4と、
を含むことを特徴とする請求項13に記載のRS符号の復号方法。 The target value is a cost value, and the fast iteration is
Step A4 for taking an upper limit value larger than the independent variable value corresponding to the target value and a lower limit value smaller than the independent variable value corresponding to the target value for the independent variable;
The objective function value at one point between the upper limit value and the lower limit value is calculated, and it is determined whether the objective function value at the point is smaller than the cost value. Updating, if not smaller, step B4 for updating the upper limit value with the independent variable value of the point;
It is determined whether the difference between the upper limit value and the lower limit value is smaller than a preset threshold value. If the difference is smaller, the fast iteration is terminated. If not, step C4 returns to step B4.
The RS code decoding method according to claim 13, comprising:
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