JP2009239728A - Decoding method and decoder of unorganized folded-in code using sum-product algorithm - Google Patents

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Haruo Ogiwara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an encoding method and an encoder of an unorganized folded-in code of using SPA, speeding up encoding processing, by improving an encoding characteristic. <P>SOLUTION: In this encoding method and the encoder of the unorganized folded-in code of using Sum-Product algorithm SPA, a parity bit SPA encoding part 4 encodes a parity bit by SPA encoding using a parity inspection expression including only the parity bit. An information bit SPA encoding part 5 encodes an information bit by hard determination encoding or the SPA encoding by using the parity inspection expression including an encoding result (an ex-post value of the parity bit) and the information bit. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、Sum-Productアルゴリズムを用いた非組織型畳み込み符号の復号方法に係り、特に、復号特性を改善する復号方法及び復号器に関する。   The present invention relates to a decoding method for unorganized convolutional codes using a Sum-Product algorithm, and more particularly to a decoding method and a decoder for improving decoding characteristics.

畳み込み符号の軟入力軟出力(SISO)復号は、ターボ符号、直列連接符号の復号に利用されている。
また、畳み込み符号を使った場合のターボ等化にも利用することができる。この畳み込み符号のSISO復号アルゴリズムとしては、修正BCJR(Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv)アルゴリズムなどが使われているが、処理量が多いという問題がある。
Soft input / soft output (SISO) decoding of convolutional codes is used for decoding turbo codes and serial concatenated codes.
It can also be used for turbo equalization when a convolutional code is used. A modified BCJR (Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv) algorithm or the like is used as the SISO decoding algorithm for this convolutional code, but there is a problem that the processing amount is large.

一方、近年、注目されるLow-Density Parity-Check(LDPC)符号の復号に用いられているSum-Product Algorithm(SPA)は、処理量が少なく、並列処理にも適していることが知られている。
そこで、この復号アルゴリズムを畳み込み符号に適用できれば、SISO復号の高速化が期待できる。
On the other hand, it is known that Sum-Product Algorithm (SPA) used for decoding of low-density parity-check (LDPC) code attracting attention in recent years has a small amount of processing and is suitable for parallel processing. Yes.
Therefore, if this decoding algorithm can be applied to a convolutional code, an increase in speed of SISO decoding can be expected.

尚、関連する先行技術として、国際公開WO2004/107585号公報(特許文献1)がある。
特許文献1には、環R上線形符号により符号化した符号データを復号する場合の復号方法が示されている。但し、特許文献1は、非組織型畳み込み符号のSPA復号を提供するものではない。
As related prior art, there is International Publication WO 2004/107585 (Patent Document 1).
Patent Document 1 discloses a decoding method in the case of decoding code data encoded with a linear code on ring R. However, Patent Document 1 does not provide SPA decoding of unorganized convolutional codes.

また、以下に示す非特許文献1〜4について、簡単に説明しておく。
非特許文献1は、QLI(Quick-Look-In)符号にのみ適用可能な手法である。例えば無線LAN標準規格の符号はQLI符号ではないので、この方法を用いることができない。
非特許文献2は、Sum-Product Algorithmによる畳み込み符号の復号方法は従来の復号方法(BCJR)をSPAとして解釈しただけであり、SPAによる復号処理の高速化は実現できない。
非特許文献3及び非特許文献4は、SPA復号特性の良い畳み込み符号を構成するという問題を扱ったものである。従って、予め定められた畳み込み符号(例えば無線LAN規格で定められた符号)のSPA復号特性を改善することはできない。
Non-patent documents 1 to 4 shown below will be briefly described.
Non-Patent Document 1 is a technique applicable only to QLI (Quick-Look-In) codes. For example, since the code of the wireless LAN standard is not a QLI code, this method cannot be used.
In Non-Patent Document 2, the decoding method of the convolutional code by the Sum-Product Algorithm is merely an interpretation of the conventional decoding method (BCJR) as SPA, and speeding up of the decoding process by SPA cannot be realized.
Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4 deal with the problem of constructing a convolutional code with good SPA decoding characteristics. Therefore, the SPA decoding characteristics of a predetermined convolutional code (for example, a code determined by the wireless LAN standard) cannot be improved.

国際公開WO2004/107585号公報International Publication WO2004 / 107585 M.R. Zahabi, V. Meghdadi, J.-P. Cances, "Analogue decoding of tail-biting convolutional codes based on Tanner graph," Electronics Letters, vol.42, no.20, pp.1167-1169, 2006.M.R.Zahabi, V. Meghdadi, J.-P. Cances, "Analogue decoding of tail-biting convolutional codes based on Tanner graph," Electronics Letters, vol.42, no.20, pp.1167-1169, 2006. Frank R. Kschischang, Brendan J. Frey, Hans-Andrea Loeliger, Factor Graphs and the Sum-Product Algorithm, IEEE Trans. Inform. Theory, pp.498.519, 2001Frank R. Kschischang, Brendan J. Frey, Hans-Andrea Loeliger, Factor Graphs and the Sum-Product Algorithm, IEEE Trans. Inform. Theory, pp. 498.519, 2001 A. J. Flstrom and K. S. Zigangirov, Time-varying periodic convolutional codes with low-density parity-check matrix,IEEE Trans. Inform. Theory, vol.45, no.6, pp.2181.2191, Sep. 1999.A. J. Flstrom and K. S. Zigangirov, Time-varying periodic convolutional codes with low-density parity-check matrix, IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 45, no. 6, pp. 2181.2191, Sep. 1999. Z. Chen and S. Bates, Construction of low-density parity-check convolutional codes through progressive edge-growth, IEEE Commun. Lett. vol.9, no.12, pp.1058.1060, Dec. 2005.Z. Chen and S. Bates, Construction of low-density parity-check convolutional codes through progressive edge-growth, IEEE Commun. Lett.vol.9, no.12, pp.1058.1060, Dec. 2005.

しかしながら、上記従来の技術では、無線LAN標準規格の畳み込み符号もついてSPA復号を行う場合、復号特性を改善し、復号処理を高速化できるものとはなっていないという問題点があった。   However, the conventional technique has a problem in that when performing SPA decoding with a convolutional code of the wireless LAN standard, the decoding characteristics cannot be improved and the decoding process cannot be speeded up.

具体的には、畳み込み符号に対するSPA復号方法は、これまでに非特許文献2で紹介されている。その方法は、畳み込み符号の状態をhidden variables, 符号ビットをvisible variablesとして符号トレリスをWiberg-typeタナーグラフで表現し、そのタナーグラフ上でSPAを実行するというものである。   Specifically, the SPA decoding method for the convolutional code has been introduced in Non-Patent Document 2 so far. In this method, the state of the convolutional code is hidden variables, the code bit is visible variables, the code trellis is represented by a Wiberg-type Tanner graph, and SPA is executed on the Tanner graph.

この場合のSPAは、BCJRアルゴリズムと完全に同じになる。これは単にBCJRをSPAとして解釈しただけであり、SPAによる復号処理の高速化は実現できない。混乱を避けるため、この方法は単にBCJRと呼び、SPAとは言わないことにする。   The SPA in this case is completely the same as the BCJR algorithm. This is merely an interpretation of BCJR as SPA, and speeding up of decoding processing by SPA cannot be realized. To avoid confusion, this method is simply called BCJR, not SPA.

本発明では、畳み込み符号のパリティ検査行列をタナーグラフ表現し、その上でのSPA復号法を扱っている。これは、符号トレリスをタナーグラフとする上述のアプローチとは異なり、パリティ検査行列をタナーグラフとするLDPC符号と同様のアプローチである。この方法の場合、復号処理の高速化が期待できる。   In the present invention, a parity check matrix of a convolutional code is expressed in a Tanner graph, and the SPA decoding method on that is handled. This is different from the above-described approach in which the code trellis is a Tanner graph, and is the same approach as the LDPC code in which the parity check matrix is a Tanner graph. In the case of this method, speeding up of the decoding process can be expected.

本発明では、まず、対象とする畳み込み符号を設定し、そのパリティ検査行列を用いたSPA復号特性を改善するという問題を扱っている。   In the present invention, first, the problem of setting a target convolutional code and improving the SPA decoding characteristics using the parity check matrix is dealt with.

また、非特許文献3,4は、SPA復号特性の良い畳み込み符号を探索するという問題を扱ったものであり、本発明とは異なっている。これらの方法では、先に対象とする畳み込み符号を設定し、その符号に対するSPA復号特性を改善することはできない。   Non-Patent Documents 3 and 4 deal with the problem of searching for a convolutional code with good SPA decoding characteristics, and are different from the present invention. In these methods, the target convolutional code is set first, and the SPA decoding characteristics for the code cannot be improved.

従って、無線LAN規格に採用されている畳み込み符号のSPA復号特性を改善することはできない。これに対して、本発明は、無線LAN規格に採用されている畳み込み符号のSPA復号特性の改善が得られる。   Therefore, the SPA decoding characteristics of the convolutional code adopted in the wireless LAN standard cannot be improved. On the other hand, the present invention can improve the SPA decoding characteristics of the convolutional code adopted in the wireless LAN standard.

本発明では、無線LANの規格(IEEE 802.11a)及び(IEEE 802.11n)に採用されている畳み込み符号を、SPAを使って復号する方法を提案する。この符号のパリティ検査行列をタナーグラフで表現し、そのグラフ上でSPA復号を行う。しかし、この方法を単純に用いてもよい復号特性は得られない。ここで、その原因を解明し、特性改善案を提案する。   The present invention proposes a method of decoding a convolutional code adopted in the wireless LAN standards (IEEE 802.11a) and (IEEE 802.11n) using SPA. The parity check matrix of this code is represented by a Tanner graph, and SPA decoding is performed on the graph. However, a decoding characteristic that can simply use this method cannot be obtained. Here, the cause is clarified and a characteristic improvement plan is proposed.

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、復号特性を改善し、復号処理を高速化できるSPAを用いた非組織型畳み込み符号の復号方法及び復号器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a decoding method and decoder for an unstructured convolutional code using SPA that can improve decoding characteristics and speed up decoding processing.

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、Sum-Productアルゴリズム(SPA)を用いた非組織型畳み込み符号の復号方法であって、第1の復号処理として、パリティビットのみを含むパリティ検査式を用いたSPA復号によりパリティビットの復号を行い、第2の復号処理として、当該復号結果及び情報ビットを含むパリティ検査式を用いて、硬判定復号又はSPA復号により情報ビットの復号を行うことを特徴とする。   The present invention for solving the problems of the conventional example described above is a decoding method of an unorganized convolutional code using the Sum-Product algorithm (SPA), in which a parity including only parity bits is used as the first decoding process. Parity bit decoding is performed by SPA decoding using a check equation, and information bits are decoded by hard decision decoding or SPA decoding using a parity check equation including the decoding result and information bits as a second decoding process. It is characterized by that.

本発明は、上記復号方法において、第1の復号処理では、パリティ検査式を満たすか、または予め設定された最大繰り返し回数に達するまでSPA復号を繰り返し、復号結果としてパリティビットの事後値を出力することを特徴とする。   According to the present invention, in the decoding method, in the first decoding process, SPA decoding is repeated until the parity check equation is satisfied or a preset maximum number of repetitions is reached, and a posterior value of the parity bit is output as a decoding result. It is characterized by that.

本発明は、上記復号方法において、第2の復号処理では、第1の復号処理において得られたパリティビットの事後値を変数ノードの対数確率比の初期値とすることを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above decoding method, in the second decoding process, the posterior value of the parity bit obtained in the first decoding process is used as the initial value of the logarithmic probability ratio of the variable node.

本発明は、上記復号方法において、第2の復号処理では、パリティ検査式には情報ビットを1ビット含み、硬判定復号又はSPA復号を1回だけ行うことを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the decoding method, in the second decoding process, the parity check expression includes one information bit, and hard decision decoding or SPA decoding is performed only once.

本発明は、上記復号方法において、第1の復号処理では、拘束長の長いパリティ検査式を用いてSPA復号を行うことを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above decoding method, SPA decoding is performed using a parity check equation having a long constraint length in the first decoding process.

本発明は、Sum-Productアルゴリズム(SPA)を用いた非組織型畳み込み符号の復号器であって、パリティビットのみを含むパリティ検査式を用いたSPA復号によりパリティビットの復号を行う第1の復号処理部と、当該復号結果及び情報ビットを含むパリティ検査式を用いて、硬判定復号又はSPA復号により情報ビットの復号を行う第2の復号処理部とを有することを特徴とする。   The present invention is a decoder for an unorganized convolutional code using the Sum-Product algorithm (SPA), and performs first decoding of parity bits by SPA decoding using a parity check expression including only parity bits. It has a processing unit and a second decoding processing unit for decoding information bits by hard decision decoding or SPA decoding using a parity check expression including the decoding result and information bits.

本発明は、上記復号器において、第1の復号処理部が、パリティ検査式を満たすか、または予め設定された最大繰り返し回数に達するまでSPA復号を繰り返し、復号結果としてパリティビットの事後値を出力し、第2の復号処理部が、第1の復号処理部で得られたパリティビットの事後値を変数ノードの対数確率比の初期値とし、パリティ検査式には情報ビットを1ビット含み、硬判定復号又はSPA復号を1回だけ行うことを特徴とする。   According to the present invention, in the decoder, the first decoding processing unit repeats SPA decoding until the parity check equation is satisfied or a preset maximum number of repetitions is reached, and outputs a posterior value of the parity bit as a decoding result Then, the second decoding processing unit uses the posterior value of the parity bit obtained by the first decoding processing unit as the initial value of the logarithmic probability ratio of the variable node, and the parity check expression includes one information bit, The decision decoding or SPA decoding is performed only once.

本発明は、上記復号器において、第1の復号処理部が、拘束長の長いパリティ検査式を用いてSPA復号を行うことを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above decoder, the first decoding processing unit performs SPA decoding using a parity check equation having a long constraint length.

本発明によれば、Sum-Productアルゴリズム(SPA)を用いた非組織型畳み込み符号の復号方法であって、第1の復号処理として、パリティビットのみを含むパリティ検査式を用いたSPA復号によりパリティビットの復号を行い、第2の復号処理として、当該復号結果及び情報ビットを含むパリティ検査式を用いて、硬判定復号又はSPA復号により情報ビットの復号を行うものであり、復号特性を改善し、復号処理を高速化できる効果がある。   According to the present invention, there is provided a decoding method for a non-organizational convolutional code using a Sum-Product algorithm (SPA), in which a parity is obtained by SPA decoding using a parity check expression including only parity bits as a first decoding process. Bit decoding is performed, and as a second decoding process, information bits are decoded by hard decision decoding or SPA decoding using a parity check expression including the decoding result and information bits, and the decoding characteristics are improved. This has the effect of speeding up the decoding process.

本発明によれば、第1の復号処理として、拘束長の長いパリティ検査式を用いてSPA復号を行う上記復号方法としているので、パリティビットのSPA復号特性を更に改善できる効果がある。   According to the present invention, as the first decoding process, the above-described decoding method that performs SPA decoding using a parity check equation having a long constraint length is used, so that the SPA decoding characteristics of parity bits can be further improved.

本発明によれば、Sum-Productアルゴリズム(SPA)を用いた非組織型畳み込み符号の復号器であって、第1の復号処理部がパリティビットのみを含むパリティ検査式を用いたSPA復号によりパリティビットの復号を行い、第2の復号処理部が当該復号結果及び情報ビットを含むパリティ検査式を用いて、硬判定復号又はSPA復号により情報ビットの復号を行うものであり、復号特性を改善し、復号処理を高速化できる効果がある。   According to the present invention, a decoder for an unorganized convolutional code using the Sum-Product algorithm (SPA), in which the first decoding processing unit performs parity by SPA decoding using a parity check expression including only parity bits. Bit decoding is performed, and the second decoding processing unit performs decoding of information bits by hard decision decoding or SPA decoding using a parity check expression including the decoding result and information bits, thereby improving decoding characteristics. This has the effect of speeding up the decoding process.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る非組織型畳み込み符号の復号方法は、SPA復号を、第1に、パリティビットのみを含むパリティ検査式を用いたSPA復号によりパリティビットの復号を行い、第2に、その結果及び情報ビットを1ビット含むパリティ検査式を用いて、硬判定復号又はSPA復号により情報ビットの復号を行う、2段階の復号を行うものであり、これにより、復号特性を改善し、復号処理を高速化できるものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Outline of the embodiment]
In the decoding method of the unorganized convolutional code according to the embodiment of the present invention, SPA decoding is performed first, parity bits are decoded by SPA decoding using a parity check expression including only parity bits, and secondly The result and the parity check expression including one information bit are used to perform two-stage decoding, in which information bits are decoded by hard decision decoding or SPA decoding, thereby improving the decoding characteristics, The decoding process can be speeded up.

[構成]
本発明の実施の形態に係る畳み込み符号の復号器(本復号器)は、例えば、LSI(Large Scale Integrated Circuit)、FPGA(Filed Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal Processor)等で実現されるものである。
本復号器の機能構成については後述する。
[Constitution]
A convolutional code decoder (present decoder) according to an embodiment of the present invention is realized by, for example, an LSI (Large Scale Integrated Circuit), an FPGA (Filed Programmable Gate Array), a DSP (Digital Signal Processor), or the like. It is.
The functional configuration of this decoder will be described later.

[SUM-PRODUCT ALGORITHM]
Sum-Product Algorithmは、タナーグラフの枝に沿ってメッセージ交換を繰り返すというアルゴリズムである。タナーグラフは、パリティ検査行列を表現した2部グラフである。そのグラフは、符号ビットに対応する変数ノードと符号のパリティ検査式に対応するチェックノードから構成されている。ここでは、メッセージとして対数確率比(LLR)を用いる。その処理は式(1)のとおりである。
[SUM-PRODUCT ALGORITHM]
The Sum-Product Algorithm is an algorithm that repeats message exchanges along the branches of the Tanner graph. The Tanner graph is a bipartite graph representing a parity check matrix. The graph includes variable nodes corresponding to code bits and check nodes corresponding to code parity check expressions. Here, a log probability ratio (LLR) is used as the message. The processing is as shown in equation (1).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

nは変数ノードの番号、mはチェックノード番号を表している。Um,n はチェックノードmから変数ノードnへ送られるメッセージを表している。Vm,n は変数ノードnからチェックノードmへ送られるメッセージを表している。N(m)はチェックノードmに隣接する変数ノードの集合を表している。変数ノードの処理は式(2)のとおりである。   n represents a variable node number, and m represents a check node number. Um, n represents a message sent from the check node m to the variable node n. Vm, n represents a message sent from the variable node n to the check node m. N (m) represents a set of variable nodes adjacent to the check node m. The processing of the variable node is as shown in equation (2).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

M(n)は、変数ノードnに隣接するチェックノードの集合を表している。λnは、受信信号から得られるLLRで、通信路値と呼ばれる。加法的白色ガウス雑音(AWGN)通信路の場合、式(3)で求められる。   M (n) represents a set of check nodes adjacent to the variable node n. λn is an LLR obtained from the received signal and is called a channel value. In the case of an additive white Gaussian noise (AWGN) communication path, it is obtained by equation (3).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

ynは変数ノードnに対応する受信信号、σ2は雑音の分散を表している。Um,nの初期値はUm,n=0であるので、Vm,nの初期値は通信路値Vm,n=λnである。
また、各変数ノードに対応するLLRは事後値Λnと呼ばれる。事後値Λnは式(4)で計算される。
yn represents a received signal corresponding to the variable node n, and σ 2 represents noise variance. Since the initial value of Um, n is Um, n = 0, the initial value of Vm, n is the communication path value Vm, n = λn.
The LLR corresponding to each variable node is called a posterior value Λn. The a posteriori value Λn is calculated by equation (4).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

[標準畳み込み符号のSUM-PRODUCT復号]
[非組織型畳み込み符号の符号器:図1]
IEEE802.11a及びIEEE 802.11nに採用されている非組織型畳み込み符号の符号器を図1に示す。図1は、非組織型畳み込み符号の符号器の概略構成図である。
図1に示すように、符号器は、複数の遅延回路(D)1-1〜1-6と、第1の加算器2と、第2の加算器3とから構成されている。
[SUM-PRODUCT decoding of standard convolutional codes]
[Encoder for unorganized convolutional code: Fig. 1]
FIG. 1 shows an encoder of an unorganized convolutional code adopted in IEEE802.11a and IEEE802.11n. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an encoder of an unorganized convolutional code.
As shown in FIG. 1, the encoder includes a plurality of delay circuits (D) 1-1 to 1-6, a first adder 2, and a second adder 3.

複数の遅延回路は、直列に多段で接続され、情報ビットxが入力される。
第1、2の加算器2,3は、遅延回路からの出力が分岐して入力され、加算されて、パリティビットp1とp2が出力される。
The plurality of delay circuits are connected in multiple stages in series, and the information bit x is input.
The first and second adders 2 and 3 branch out the outputs from the delay circuit, add them, and output parity bits p 1 and p 2 .

[標準畳み込み復号]
ここで、情報ビット系列x0,x1,…,xk,…,xN-1と表し、パリティビット系列1をp1,0,p1,1,…,p1,k,…,p1,N-1と表し、パリティビット系列2をp2,0,p2,1,…,p2,k,…,p2,N-1と表す。また、各系列の多項式X(D),P1(D),P2(D)を式(5)(6)(7)のように表す。
[Standard convolution decoding]
Here, the information bit sequence x 0, x 1, ..., x k, ..., represent the x N-1, the parity bit sequence 1 p 1,0, p 1,1, ... , p 1, k, ..., p 1, N-1 and represents, represents a parity bit sequence 2 p 2,0, p 2,1, ... , p 2, k, ..., and p 2, N-1. Also, the polynomials X (D), P 1 (D), and P 2 (D) of each series are expressed as in equations (5), (6), and (7).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

このとき、情報ビットとパリティビットの関係は式(8)〜(11)のように表される。   At this time, the relationship between the information bits and the parity bits is expressed as in equations (8) to (11).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

簡単のため、X(D),P1(D),P2(D)をX,P1,P2と表す場合もある。 For simplicity, X (D), P 1 (D), and P 2 (D) may be expressed as X, P 1 , and P 2 .

[畳み込み符号のパリティ検査多項式]
今対象としている符号のパリティ検査多項式を考える。式(8)(9)から式(12)(13)を得る。
[Parity check polynomial of convolutional code]
Consider the parity check polynomial of the current code. Expressions (12) and (13) are obtained from Expressions (8) and (9).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

上記式の左辺をパリティ検査多項式と定義して、式(14)(15)とする。   The left side of the above equation is defined as a parity check polynomial, and equations (14) and (15) are obtained.

Figure 2009239728
Figure 2009239728

そうすると、下記の式(16)(17)を満たす(X,P1,P2)が符号語となる。 Then, (X, P 1 , P 2 ) satisfying the following expressions (16) and (17) is a code word.

Figure 2009239728
Figure 2009239728

パリティ検査多項式の係数項の最大次数がν−1であるとき、νをパリティ検査式の拘束長と定義する。例えば、Horg,1(X,P1)の係数項は{G1(D),1}であるので、最大次数ν−1はG1(D)の最大次数ν−1=6となる。 When the maximum degree of the coefficient term of the parity check polynomial is ν-1, ν is defined as the constraint length of the parity check expression. For example, since the coefficient term of H org, 1 (X, P 1 ) is {G 1 (D), 1}, the maximum order ν−1 is the maximum order ν−1 = 6 of G 1 (D). .

従って、Horg,1(X,P1)の拘束長はν=7となる。同様に、Horg,2(X,P2)の拘束長もν=7となる。これは、符号器の拘束長ν=7と一致している。以下、符号器の拘束長をオリジナルの拘束長と定義し、記号Kで表す。 Therefore, the constraint length of H org, 1 (X, P 1 ) is ν = 7. Similarly, the constraint length of H org, 2 (X, P 2 ) is ν = 7. This is consistent with the encoder constraint length ν = 7. Hereinafter, the constraint length of the encoder is defined as the original constraint length and is represented by the symbol K.

[標準畳み込み符号のパリティ検査行列]
式(12)(13)から、時点kのパリティ検査式は以下の式(18)(19)の2式で与えられることがわかる。
[Parity check matrix of standard convolutional code]
From equations (12) and (13), it can be seen that the parity check equation at time k is given by the following equations (18) and (19).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

ここで、情報ビットxとパリティビットp1,p2から成るベクトルvを考える。ベクトルvは、式(20)で表される。 Here, a vector v composed of information bits x and parity bits p 1 and p 2 is considered. The vector v is expressed by Expression (20).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

パリティ検査行列Hは、式(21)となるような2N×3Nの行列Hとして求められる。   The parity check matrix H is obtained as a 2N × 3N matrix H as shown in Equation (21).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

ここで、0≦k≦N−1となるkを考える。式(21)のk行目が式(18)で表される。また、式(21)のk+N行目が式(19)で表される。   Here, k that satisfies 0 ≦ k ≦ N−1 is considered. The k-th line of Expression (21) is expressed by Expression (18). In addition, the k + N-th row in Expression (21) is expressed by Expression (19).

[シミュレーション条件:図6]
シミュレーション条件を図6(TABLE1)に示す。図6は、シミュレーション条件を示す図である。
復号結果がパリティ検査式を満たした場合に、SPA復号を終了するよう設定した。パリティ検査式を満たさない場合でも、復号回数が予め設定された最大繰り返し回数になった場合には、SPA復号を終了するよう設定した。
[Simulation conditions: Fig. 6]
Simulation conditions are shown in FIG. 6 (TABLE1). FIG. 6 is a diagram showing simulation conditions.
When the decoding result satisfies the parity check expression, the SPA decoding is set to end. Even when the parity check equation is not satisfied, the SPA decoding is set to end when the number of decoding times reaches the preset maximum number of repetitions.

[シミュレーション結果:図2]
シミュレーション結果を図2に示す。図2は、シミュレーション結果を示す図である。比較のため、BCJRによる復号結果も示してある。Eb/No=5.0[dB]において、BCJRはBER=6×10-7であるのに対して、SPA復号特性はBER=4×10-1であることがわかる。このように、SPA復号特性は非常に悪いことがわかる。
[Simulation result: Fig. 2]
The simulation result is shown in FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a simulation result. For comparison, the decoding result by BCJR is also shown. It can be seen that at Eb / No = 5.0 [dB], BCJR is BER = 6 × 10 −7 , whereas the SPA decoding characteristic is BER = 4 × 10 −1 . Thus, it can be seen that the SPA decoding characteristics are very poor.

[考察]
SPA復号特性は非常に悪い原因について考える。今対象としている符号器は、図1に示したとおり、非組織符号器となっており、直接情報ビットは送信されていない(パンクチャビットとなっている)。従って、情報ビットに対応した受信信号はないので、通信路値が0となる。
[Discussion]
Consider the cause of the very poor SPA decoding characteristics. As shown in FIG. 1, the current encoder is a non-systematic encoder, and no information bit is directly transmitted (a puncture bit). Therefore, since there is no received signal corresponding to the information bit, the channel value is 0.

各チェックノードに2つ以上の情報ビットノードが接続されている。これは、式(18)(19)を見ればわかる。情報ビットを表す変数xが各パリティチェックに2ビット以上含まれている。これに対応する通信路値は0であるため、何度処理を繰り返してもチェックノードの処理で信頼度の増分が全く得られない。これは式(1)を見ると明らかである。従って、この方法では良い復号特性は得られなかったと考える。   Two or more information bit nodes are connected to each check node. This can be seen from equations (18) and (19). A variable x representing information bits includes at least 2 bits in each parity check. Since the communication channel value corresponding to this is 0, no increase in reliability can be obtained by the processing of the check node no matter how many times the processing is repeated. This is apparent when looking at equation (1). Therefore, it is considered that good decoding characteristics cannot be obtained by this method.

[提案法(1)]
[パリティビットの復号]
チェックノードの処理で信頼度が更新されない原因は、情報ビット(パンクチャビット)を2つ以上含んでいるからである。そこで、式(8)〜(11)を変形して情報ビットを含まない形にすることを提案する。
式(8)から式(22)を得て、これを式(9)に代入すると、式(23)(24)を得る。
[Proposed method (1)]
[Decoding of parity bits]
The reason why the reliability is not updated by the check node processing is that it includes two or more information bits (puncture bits). Therefore, it is proposed that the equations (8) to (11) are modified so as not to include information bits.
When Expression (22) is obtained from Expression (8) and substituted into Expression (9), Expressions (23) and (24) are obtained.

Figure 2009239728
Figure 2009239728

Figure 2009239728
Figure 2009239728

チェックノードに情報ビット(パンクチャビット)が含まれていないことがわかる。従って、チェックノードの処理において、信頼度の更新が行われると期待できる。   It can be seen that the check node does not include information bits (puncture bits). Therefore, it can be expected that the reliability is updated in the processing of the check node.

この方法では、パリティビットp1,p2のみ信頼度が更新され、情報ビットに関する信頼度の更新は行われない。すなわち、情報ビットは復号されない。次に、情報ビットを復号する方法を考える。 In this method, the reliability is updated only for the parity bits p 1 and p 2, and the reliability related to the information bits is not updated. That is, the information bits are not decoded. Next, consider a method of decoding information bits.

[情報ビットの復号]
[情報ビットの復号法(1)]
式(8)(9)は、式(25)(26)のように変形できる。
[Decoding information bits]
[Decoding method of information bits (1)]
Equations (8) and (9) can be transformed as equations (25) and (26).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

1,P2を硬判定復号すれば、上記いずれかの式を使っても、情報ビットXを硬判定復号することが可能である。式(25)を見ると、情報ビットXの復号はP1を入力とし、Xを出力とする再帰的畳み込み符号器を用いて実現できることがわかる。 If P 1 and P 2 are hard-decision-decoded, the information bit X can be hard-decision-decoded using any of the above equations. Looking at equation (25), it can be seen that decoding of the information bit X can be realized using a recursive convolutional encoder with P 1 as input and X as output.

従って、パリティビットP1の1ビットの誤りが広範囲に伝搬する可能性がある。このため、良い復号特性が得られないと予想される。式(26)についても同様である。 Therefore, a 1-bit error of the parity bit P 1 may propagate over a wide range. For this reason, it is expected that good decoding characteristics cannot be obtained. The same applies to equation (26).

[情報ビットの復号法(2)]
前述の方法は、P1又はP2のどちらか一方を用いて情報ビットXを復号する方法である。このため、再帰的畳み込み符号器が必要になったと考えられる。ここえは、P1,P2の両方を用いて情報ビットXを復号することを考える。すなわち、式(27)による情報ビットXの復号を考える。
[Decoding method of information bits (2)]
The above-described method is a method of decoding the information bit X using either P 1 or P 2 . For this reason, it is considered that a recursive convolutional encoder is required. Here, consider decoding information bit X using both P 1 and P 2 . That is, consider the decoding of the information bit X according to equation (27).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

この式(27)に式(8)(9)を代入すると、式(28)(29)のようになる。   Substituting equations (8) and (9) into equation (27) yields equations (28) and (29).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

すなわち、式(30)が成り立つようなGinfo,1(D),Ginfo,2(D)を求めればよいことがわかる。 That is, it is understood that G info, 1 (D) and G info, 2 (D) that satisfy Equation (30) may be obtained.

Figure 2009239728
Figure 2009239728

対象としているG1(D),G2(D)は互いに素であるので、式(30)を満たすGinfo,1(D),Ginfo,2(D)が存在する。それは、拡張ユークリッド互除法で求めることができる。得られたGinfo,1(D),Ginfo,2(D)は式(31)(32)となる。 Since G 1 (D) and G 2 (D) that are the objects are relatively prime, there exists G info, 1 (D), G info, 2 (D) that satisfies Expression (30). It can be determined by the extended Euclidean algorithm. The obtained G info, 1 (D) and G info, 2 (D) are expressed by equations (31) and (32).

Figure 2009239728
Figure 2009239728

1,P2を硬判定復号すれば、式(27)を用いて、情報ビットXを硬判定復号することができる。式(27)(31)(32)を見ると、情報ビットXの復号は、P1,P2を入力とし、Xを出力とする非再帰的畳み込み符号器を用いて実現できることがわかる。この場合、パリティビットP1,P2の1ビットの誤りは有限の範囲にしか伝搬しないので、良い誤り特性が得られると期待される。
また、式(27)をパリティ検査式として、情報ビットXをSPA復号することも可能である。
If P 1 and P 2 are hard-decided, information bit X can be hard-decided using equation (27). From the equations (27), (31), and (32), it can be seen that the decoding of the information bit X can be realized using a non-recursive convolutional encoder having P 1 and P 2 as inputs and X as an output. In this case, an error of one bit of the parity bits P 1 and P 2 propagates only in a finite range, so that it is expected that good error characteristics can be obtained.
It is also possible to SPA-decode information bit X using equation (27) as a parity check equation.

[提案法(1)のパリティ検査式と復号方法]
提案法(1)のパリティ検査式を考える。式(24)(27)から式(33)(34)を得る。この式の左辺をパリティ検査式と定義したのが式(35)(36)である。
[Parity check formula and decoding method of proposed method (1)]
Consider the parity check equation of the proposed method (1). Expressions (33) and (34) are obtained from Expressions (24) and (27). Expressions (35) and (36) define the left side of this expression as a parity check expression.

Figure 2009239728
Figure 2009239728

Figure 2009239728
Figure 2009239728

そうすると、下記の式(37)(38)を満たす(X,P1,P2)が符号語である。

Figure 2009239728
Then, (X, P 1 , P 2 ) satisfying the following expressions (37) and (38) is a code word.
Figure 2009239728

Hp1,1(P1,P2)の拘束長はν=7でオリジナルの拘束長Kと等しい。Hp1,2(X,P1,P2)の拘束長はν=5である。 The constraint length of H p1,1 (P 1 , P 2 ) is ν = 7 and is equal to the original constraint length K. The constraint length of H p1,2 (X, P 1 , P 2 ) is ν = 5.

[提案法(1)の復号方法]
次のように、SPA復号を行う。
Hp1,1(P1,P2)をパリティ検査多項式とするSPA復号を行う。SPAはパリティ検査式を満たすか最大繰り返し回数に達するまで繰り返す。これにより、パリティビットP1,P2の事後値を求める。
[Decoding method of proposed method (1)]
SPA decoding is performed as follows.
SPA decoding is performed using H p1,1 (P 1 , P 2 ) as a parity check polynomial. The SPA is repeated until the parity check expression is satisfied or the maximum number of repetitions is reached. Thereby, the a posteriori values of the parity bits P 1 and P 2 are obtained.

次に、得られたパリティビットP1,P2の事後値を変数ノードのLLRの初期値とする。Hp1,2(X,P1,P2)をパリティ検査多項式とするSPA復号を1回だけ行うことで、情報ビットXを復号する。 Next, the obtained posterior values of the parity bits P 1 and P 2 are set as the initial value of the LLR of the variable node. The information bit X is decoded by performing SPA decoding with H p1,2 (X, P 1 , P 2 ) as a parity check polynomial only once.

[復号器の構成:図3]
本発明の実施の形態に係る復号器の機能構成について図3を参照しながら説明する。図3は、復号器の機能ブロック図である。
復号器は、図3に示すように、パリティビットをSPA復号するパリティビットSPA復号部4と、情報ビットを復号する情報ビットSPA復号部5とを備えている。
[Configuration of Decoder: Fig. 3]
A functional configuration of the decoder according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a functional block diagram of the decoder.
As shown in FIG. 3, the decoder includes a parity bit SPA decoding unit 4 that performs SPA decoding on parity bits and an information bit SPA decoding unit 5 that decodes information bits.

パリティビットSPA復号部(第1の復号処理部)4は、パリティビットP1,P2を入力し、パリティビットのみのパリティ検査式を満たすようになるまで、若しくは予め設定された最大繰り返し回数に達するまでSPA復号を繰り返し行い、パリティビットP1,P2の事後値を算出するものである。 The parity bit SPA decoding unit (first decoding processing unit) 4 inputs the parity bits P 1 and P 2 , or until the parity check expression of only the parity bits is satisfied or at a preset maximum number of repetitions SPA decoding is repeatedly performed until the value reaches the posterior value of the parity bits P 1 and P 2 .

情報ビットSPA復号部(第2の復号処理部)5は、パリティビットSPA復号部4で算出されたパリティビットP1,P2の事後値を変換ノードのLLRの初期値として、情報ビットとパリティビットを含むパリティ検査多項式とするSPA復号を1回だけ行い、情報ビットを復号するものである。 The information bit SPA decoding unit (second decoding processing unit) 5 uses the posterior values of the parity bits P 1 and P 2 calculated by the parity bit SPA decoding unit 4 as the initial value of the LLR of the conversion node, SPA decoding with a parity check polynomial including bits is performed only once to decode information bits.

[結果:図4]
シミュレーション条件は、図7と同じである。シミュレーション結果を図4に示す。図4は、提案法1のシミュレーション結果を示す図である。
Eb/Eo=5.0[dB]において、従来のSPAはBER=4×10-1であるのに対して、提案法(1)はBER=6×10-4であることがわかる。このように提案法(1)により、SPA復号特性を大幅に改善できることがわかる。
[Result: Fig. 4]
The simulation conditions are the same as in FIG. The simulation results are shown in FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a simulation result of the proposed method 1.
It can be seen that at E b / E o = 5.0 [dB], the conventional SPA has BER = 4 × 10 −1 , whereas the proposed method (1) has BER = 6 × 10 −4. . Thus, it can be seen that the SPA decoding characteristics can be greatly improved by the proposed method (1).

BER=10-5において、提案法(1)の情報ビットの復号特性はパリティビットの復号特性よりも0.2[dB]劣っていることがわかる。提案法(1)では、パリティビットP1,P2の復号結果を用いて情報ビットXを復号するためであると考えられる。 It can be seen that at BER = 10 −5 , the decoding characteristic of the information bit of the proposed method (1) is inferior by 0.2 [dB] than the decoding characteristic of the parity bit. In the proposed method (1), it is considered that the information bit X is decoded using the decoding result of the parity bits P 1 and P 2 .

また、BER=10-5において、BCJRの特性と提案法(1)の情報ビットの特性の差は2.2[dB]であることがわかる。このように、BCJRとの差が大きいことから、さらなる特性改善が必要であると考えた。 It can also be seen that at BER = 10 −5 , the difference between the BCJR characteristics and the information bit characteristics of the proposed method (1) is 2.2 [dB]. Thus, since the difference with BCJR was large, it was thought that the further characteristic improvement was required.

[提案法(2)(LCL-PCE)]
提案法(1)は、パリティビットのSPA復号を行い、その結果を用いて情報ビットのSPA復号を行う。つまり、情報ビットの復号特性はパリティビットの復号特性に依存している。従って、情報ビットの復号特性を改善するには、パリティビットの復号特性を改善する必要があると考えられる。
[Proposed method (2) (LCL-PCE)]
Proposed method (1) performs SPA decoding of parity bits and SPA decoding of information bits using the result. That is, the decoding characteristics of information bits depend on the decoding characteristics of parity bits. Therefore, in order to improve the decoding characteristics of information bits, it is considered necessary to improve the decoding characteristics of parity bits.

[拘束長の長い(LCL)パリティ検査式を用いた復号]
非特許文献5では、組織型の畳み込み符号のSPA復号特性改善方法が提案されている。その方法は、オリジナルの拘束長Kよりも長い拘束長を持つパリティ検査多項式を使って、SPA復号を行うというものである。ここでは、その方法を適用して、パリティビットのSPA復号特性の改善を図る。
今、提案法(1)によるパリティビットのSPA復号特性改善を図るため、パリティ検査多項式Hp1,1(P1,P2)と等価な拘束長の長いパリティ検査式(LCL-PCE)を用いてSPA復号を行う。ここでは、次のLCL-PCEを用いた。
[Decoding using a long constraint length (LCL) parity check expression]
Non-Patent Document 5 proposes a SPA decoding characteristic improving method for systematic convolutional codes. In this method, SPA decoding is performed using a parity check polynomial having a constraint length longer than the original constraint length K. Here, the method is applied to improve the SPA decoding characteristics of parity bits.
Now, in order to improve the SPA decoding characteristics of parity bits by the proposed method (1), a parity check equation (LCL-PCE) with a long constraint length equivalent to the parity check polynomial H p1,1 (P 1 , P 2 ) is used. To perform SPA decoding. Here, the following LCL-PCE was used.

Figure 2009239728
Figure 2009239728

HLC,1(P1,P2)の拘束長はν=14で、オリジナルの拘束長K=7の2倍になっている。 The constraint length of H LC, 1 (P 1 , P 2 ) is ν = 14, which is twice the original constraint length K = 7.

[提案法(2)の復号方法]
次のようにSPA復号を行う。
第1に、HLC,1(P1,P2)をパリティ検査多項式とするSPA復号を行う。SPAを、パリティ検査式を満たすか最大繰り返し回数に達するまで繰り返す。これにより、パリティビットP1,P2の事後値を求める。
[Decoding method of proposed method (2)]
SPA decoding is performed as follows.
First, SPA decoding is performed using H LC, 1 (P 1 , P 2 ) as a parity check polynomial. The SPA is repeated until the parity check expression is satisfied or the maximum number of repetitions is reached. Thereby, the a posteriori values of the parity bits P 1 and P 2 are obtained.

第2に、得られたパリティビットP1,P2の事後値を変数ノードのLLRの初期値とする。Hp1,1(P1,P2)をパリティ検査多項式とするSPA復号を1回だけ行うことで、情報ビットXを復号する。 Second, the obtained posterior values of the parity bits P 1 and P 2 are used as the initial value of the LLR of the variable node. The information bit X is decoded by performing SPA decoding with H p1,1 (P 1 , P 2 ) as a parity check polynomial only once.

[結果:図5]
シミュレーション条件は、図7と同じである。シミュレーション結果を図5に示す。図5は、提案法2のシミュレーション結果を示す図である。
図5から、BER=10-5において、提案法(2)のパリティビットのSPA復号特性は、提案法(1)のそれよりも1.2[dB]改善していることがわかる。
[Result: Fig. 5]
The simulation conditions are the same as in FIG. The simulation result is shown in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation result of the proposed method 2.
From FIG. 5, it can be seen that at BER = 10 −5 , the SPA decoding characteristic of the parity bit of the proposed method (2) is improved by 1.2 [dB] than that of the proposed method (1).

また、BER=10-5において、提案法(2)の情報ビットのSPA復号特性は、提案法(1)のそれよりも1.5[dB]改善していることがわかる。これは、拘束長の長いパリティ検査多項式を用いた効果である。 It can also be seen that at BER = 10 −5 , the SPA decoding characteristic of the information bits of the proposed method (2) is improved by 1.5 [dB] compared to that of the proposed method (1). This is an effect using a parity check polynomial having a long constraint length.

また、図5から、BER=10-5において、BCJR特性と提案法(2)の特性の差は、0.7[dB]であることがわかる。このことから、提案法(2)により、BCJRに近い特性が得られることがわかる。 Further, FIG. 5 shows that the difference between the BCJR characteristic and the characteristic of the proposed method (2) is 0.7 [dB] at BER = 10 −5 . From this, it is understood that the characteristic close to BCJR can be obtained by the proposed method (2).

[処理量:図7,図8]
提案法(2)の復号処理量を図7(TABLE II)に示す。図7は、提案法2の復号処理量を示す図である。表中の特殊演算回数はtanh(・),tanh-1(・)の回数を表している。また、BCJRの復号処理量を図8(TABLE III)に示す。図8は、BCJRの復号処理量を示す図である。表中の特殊演算回数はexp(・),log(・)の回数を表している。図7と図8は1符号系列を1回復号するのに必要な演算料を示している。ここで、1符号系列は終端ビットを含む情報ビット数N=1030を符号化した系列である。
[Processing amount: FIGS. 7 and 8]
The amount of decoding processing of the proposed method (2) is shown in FIG. 7 (TABLE II). FIG. 7 is a diagram illustrating the amount of decoding processing in Proposed Method 2. The number of special operations in the table represents the number of tanh (•) and tanh −1 (•). The BCJR decoding processing amount is shown in FIG. 8 (TABLE III). FIG. 8 is a diagram illustrating the amount of BCJR decoding processing. The number of special operations in the table represents the number of exp (•) and log (•). FIG. 7 and FIG. 8 show calculation fees necessary for decoding one code sequence once. Here, one code sequence is a sequence obtained by encoding the number of information bits N = 1030 including the termination bits.

図7と図8とを比較すると、提案法(2)の処理量はBCJRの処理量の0.29倍となっていることがわかる。このように提案法(2)の処理量はBCJRよりも大幅に少ない。   Comparing FIG. 7 and FIG. 8, it can be seen that the processing amount of the proposed method (2) is 0.29 times the processing amount of BCJR. Thus, the processing amount of the proposed method (2) is significantly smaller than that of BCJR.

次に、提案法(2)の繰り返し回数を考慮して処理量の評価を行う。Eb/Eo=6.0[dB]において、提案法(2)の平均繰り返し回数は1.3であった。これを考慮すると、提案法(2)の処理量は、BCJRの処理量の0.34倍である(パリティビットの復号のみ繰り返すことに注意)。このような繰り返し回数を考慮しても、提案法(2)の処理量はBCJRの処理量よりも少ない。 Next, the processing amount is evaluated in consideration of the number of repetitions of the proposed method (2). At E b / E o = 6.0 [dB], the average number of repetitions of the proposed method (2) was 1.3. Considering this, the processing amount of the proposed method (2) is 0.34 times the processing amount of BCJR (note that only parity bit decoding is repeated). Even in consideration of the number of repetitions, the processing amount of the proposed method (2) is smaller than the processing amount of BCJR.

[結論]
Sum-Product Algorithm(SPA)は処理が簡単で、並列処理にも適しているため、高速な復号処理が期待できる。ここでは、SPAを使って無線LANの規格(IEEE 802.11a)に採用されている畳み込み符号を復号する方法を提案している。この符号に対して単純にSPAを適用しても良い復号特性は得られない。その第1の原因は情報ビットに対応する受信信号が得られないためであることを明らかにした。
[Conclusion]
The Sum-Product Algorithm (SPA) is simple in processing and suitable for parallel processing, so high-speed decoding processing can be expected. Here, a method of decoding a convolutional code adopted in the wireless LAN standard (IEEE 802.11a) using SPA is proposed. Decoding characteristics that can simply apply SPA to this code cannot be obtained. It has been clarified that the first cause is that a received signal corresponding to the information bit cannot be obtained.

そこで、パリティビットのみを先にSPA復号し、得られた結果をさらにSPA復号することで情報ビットを復号するという方法を提案した(提案法(1))。
BER=10-5において、BCJR特性と提案法(1)の情報ビットの特性の差は2.2[dB]であった。そこで、さらに復号特性を改善するため、拘束長の長いパリティ検査式を用いてSPA復号を行うことを提案した(提案法(2))。
Thus, a method has been proposed in which only the parity bits are first subjected to SPA decoding, and the obtained result is further subjected to SPA decoding to decode information bits (proposed method (1)).
At BER = 10 −5 , the difference between the BCJR characteristics and the information bit characteristics of the proposed method (1) was 2.2 [dB]. Therefore, in order to further improve the decoding characteristics, it has been proposed to perform SPA decoding using a parity check equation with a long constraint length (proposed method (2)).

BER=10-5において、提案法(2)の情報ビットのSPA復号特性は提案法(1)のそれよりも1.5[dB]改善した。また、BER=10-5において、BCJR特性と提案法(2)の特性の差は0.7[dB]であった。このような提案法(2)により、BCJRに近い特性が得られることを示した。 At BER = 10 −5 , the SPA decoding characteristic of the information bits of the proposed method (2) is improved by 1.5 [dB] than that of the proposed method (1). At BER = 10 −5 , the difference between the BCJR characteristics and the proposed method (2) was 0.7 [dB]. It was shown that characteristics similar to BCJR can be obtained by the proposed method (2).

本発明は、復号特性を改善し、復号処理を高速化できるSPAを用いた非組織型畳み込み符号の復号方法及び復号器に好適である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for a decoding method and a decoder for an unstructured convolutional code using SPA that can improve decoding characteristics and speed up decoding processing.

非組織型畳み込み符号の符号器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the encoder of a non-systematic convolutional code. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. 復号器の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a decoder. 提案法1のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the proposal method 1. 提案法2のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the proposal method 2. シミュレーション条件を示す図である。It is a figure which shows simulation conditions. 提案法2の復号処理量を示す図である。It is a figure which shows the decoding processing amount of the proposal method 2. FIG. BCJRの復号処理量を示す図である。It is a figure which shows the decoding processing amount of BCJR.

符号の説明Explanation of symbols

1…遅延回路、 2…第1の加算器、 3…第2の加算器、 4…パリティビットSPA復号部、 5…情報ビットSPA復号部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Delay circuit, 2 ... 1st adder, 3 ... 2nd adder, 4 ... Parity bit SPA decoding part, 5 ... Information bit SPA decoding part

Claims (8)

Sum-Productアルゴリズム(SPA)を用いた非組織型畳み込み符号の復号方法であって、
第1の復号処理として、パリティビットのみを含むパリティ検査式を用いたSPA復号によりパリティビットの復号を行い、
第2の復号処理として、当該復号結果及び情報ビットを含むパリティ検査式を用いて、硬判定復号又はSPA復号により情報ビットの復号を行うことを特徴とする復号方法。
A decoding method of unorganized convolutional code using Sum-Product algorithm (SPA),
As a first decoding process, parity bits are decoded by SPA decoding using a parity check expression including only parity bits,
A decoding method characterized by decoding information bits by hard decision decoding or SPA decoding using a parity check expression including the decoding result and information bits as a second decoding process.
第1の復号処理において、パリティ検査式を満たすか、または予め設定された最大繰り返し回数に達するまでSPA復号を繰り返し、復号結果としてパリティビットの事後値を出力することを特徴とする請求項1記載の復号方法。   2. The first decoding process, wherein the SPA decoding is repeated until the parity check equation is satisfied or a preset maximum number of repetitions is reached, and a posterior value of the parity bit is output as a decoding result. Decryption method. 第2の復号処理として、第1の復号処理において得られたパリティビットの事後値を変数ノードの対数確率比の初期値とすることを特徴とする請求項2記載の復号方法。   3. The decoding method according to claim 2, wherein, as the second decoding process, the posterior value of the parity bit obtained in the first decoding process is used as an initial value of the logarithmic probability ratio of the variable node. 第2の復号処理として、パリティ検査式には情報ビットを1ビット含み、硬判定復号又はSPA復号を1回だけ行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の復号方法。   4. The decoding method according to claim 1, wherein, as the second decoding process, the parity check expression includes one information bit, and hard decision decoding or SPA decoding is performed only once. 第1の復号処理として、拘束長の長いパリティ検査式を用いてSPA復号を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の復号方法。   5. The decoding method according to claim 1, wherein SPA decoding is performed using a parity check expression having a long constraint length as the first decoding process. Sum-Productアルゴリズム(SPA)を用いた非組織型畳み込み符号の復号器であって、
パリティビットのみを含むパリティ検査式を用いたSPA復号によりパリティビットの復号を行う第1の復号処理部と、
当該復号結果及び情報ビットを含むパリティ検査式を用いて、硬判定復号又はSPA復号により情報ビットの復号を行う第2の復号処理部とを有することを特徴とする復号器。
A decoder for unorganized convolutional codes using the Sum-Product algorithm (SPA),
A first decoding processing unit for decoding parity bits by SPA decoding using a parity check expression including only parity bits;
A decoder comprising: a second decoding processing unit that decodes information bits by hard decision decoding or SPA decoding using a parity check expression including the decoding result and information bits.
第1の復号処理部は、パリティ検査式を満たすか、または予め設定された最大繰り返し回数に達するまでSPA復号を繰り返し、復号結果としてパリティビットの事後値を出力し、
第2の復号処理部は、第1の復号処理部で得られたパリティビットの事後値を変数ノードの対数確率比の初期値とし、パリティ検査式には情報ビットを1ビット含み、硬判定復号又はSPA復号を1回だけ行うことを特徴とする請求項6記載の復号器。
The first decoding processing unit repeats SPA decoding until the parity check equation is satisfied or a preset maximum number of repetitions is reached, and outputs a posterior value of the parity bit as a decoding result,
The second decoding processing unit uses the posterior value of the parity bit obtained by the first decoding processing unit as the initial value of the logarithmic probability ratio of the variable node, the parity check expression includes one information bit, and hard decision decoding The decoder according to claim 6, wherein the SPA decoding is performed only once.
第1の復号処理部は、拘束長の長いパリティ検査式を用いてSPA復号を行うことを特徴とする請求項6又は7記載の復号方法。   The decoding method according to claim 6 or 7, wherein the first decoding processing unit performs SPA decoding using a parity check equation having a long constraint length.
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