JP2010073264A - Decoding device and decoding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、復号装置、および復号方法に関し、特に、軟値のデータである入力軟値データを、他の軟値のデータである出力軟値データに復号する、軟入力軟出力の復号に用いて好適な復号装置、および復号方法に関する。 The present invention relates to a decoding apparatus and a decoding method, and in particular, used for decoding soft input / soft output for decoding input soft value data that is soft value data into output soft value data that is other soft value data. In particular, the present invention relates to a decoding apparatus and a decoding method that are preferable.
ディスク等の記録媒体にデータを記録する場合には、誤り訂正等のために、データは、符号化されて記録される。 When data is recorded on a recording medium such as a disk, the data is encoded and recorded for error correction or the like.
図1は、光ディスクに対してデータを記録し、また再生する光ディスク装置の従来の構成の一例を示している。 FIG. 1 shows an example of a conventional configuration of an optical disc apparatus for recording and reproducing data on an optical disc.
データの記録時において、この光ディスク装置10では、図示せぬ光ディスクに記録する記録対象のデータが、リードソロモン符号器11に供給される。ここで、記録対象のデータは、ビット列であり、各ビットは、0または1のうちのいずれかの値をとる。
At the time of data recording, in the
リードソロモン符号器11は、記録対象のデータをリードソロモン符号に符号化し、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列としてのリードソロモン符号を、変調符号器12に供給する。
The Reed-Solomon
変調符号器12は、リードソロモン符号器11からのリードソロモン符号を、例えば、17PP符号(Parity Preserve/Prohibit Repeated Minimum Transition Runlength)等の変調符号に変調符号化する。そして、変調符号化の結果得られる変調符号として、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列としての17PP符号を、NRZI(Non Return to Zero Inversion)変換器13に供給する。
The
ここで、光ディスク装置10では、安定した再生を行うために、変調符号が用いられる。変調符号としては、光ディスクに形成されるピットの長さを制限するために、例えば、1と1との間に連続して存在する0の個数をd個以上k個以下に制限する(d,k)制限を行うRLL(Run Length Limited)符号や、DC(Direct Current)成分の制御が可能な符号が用いられる。
Here, in the
例えば、ブルーレイディスクでは、17PP符号と呼ばれる変調符号が採用されている。17PP符号は、1と1との間に、1乃至7の範囲のいずれかの個数の0が現れる(1,7)制限を行う符号(Run Length Limited Code(1,7))であって、かつ、DC成分を制御可能な変調符号である。 For example, a Blu-ray disc employs a modulation code called a 17PP code. The 17PP code is a code (Run Length Limited Code (1,7)) that restricts (1,7) in which any number of 0 in the range of 1 to 7 appears between 1 and 1, In addition, the modulation code can control the DC component.
なお、変調符号器12での変調符号化は、例えば、リードソロモン符号と17PP符号とを対応付けた変換テーブルを用いて行うことができる。
Note that the modulation encoding by the
NRZI変換器13は、変調符号器12からの17PP符号をNRZI変換し、その結果得られるNRZI信号を記録再生系14に供給する。記録再生系14は、NRZI変換器13からのNRZI信号を、図示せぬ光ディスクにピットの形で書き込む。
The NRZI
ここで、NRZI変換では、NRZI変換器13に対する入力が0である場合には、直前の出力が、そのままNRZI信号として出力され、入力が1である場合には、直前の出力が反転されて、NRZI信号として出力される。
Here, in the NRZI conversion, when the input to the
したがって、仮にNRZI変換器13に対する入力が、17PP符号のように、1と1との間に、少なくとも1個の0が入るビット列ではない、例えば、1が連続したビット列11111111である場合には、NRZI変換器13の出力は、ビット列10101010となる。そして、このビット列10101010に対応するピットが光ディスクに形成される。なお、ビット列10101010に対応して形成されたピットに基づき、光ディスクから再生される再生信号は、1ビットに相当する短い周期で、H(High)レベルとL(Low)レベルとが切り換わる、振幅の小さい信号となるため、再生信号の信号レベルを検出しにくくなる。
Therefore, if the input to the
これに対して、NRZI変換器13に対する入力が、1と1との間に、少なくとも1個の0が入る17PP符号であり、例えば、1と0とが交互に並んだ10101010である場合には、NRZI変換器13の出力は、11001100となる。そして、このビット列11001100に対応するピットが光ディスクに形成される。そして、ビット列11001100に対応して形成されたピットに基づいて、光ディスクから再生される再生信号は、2ビットに相当するある程度長い周期で、HレベルとLレベルとが切り換わる、振幅がある程度大きい信号となるため、再生信号の信号レベルを検出しやすくなる。
On the other hand, when the input to the
なお、NRZI変換器13に対する入力が、0が長期に亘って連続するビット列である場合には、光ディスクから再生される再生信号は、長期に亘って、レベルの変化が緩やかな信号となる。この場合、光ディスク装置10の各ブロックの動作に必要なクロック信号を生成するPLL(Phase Lock Loop)のロックに時間を要する、あるいはPLLがロックしない、といった問題が生じるので、NRZI変換器13に対する入力は、17PP符号のように、0が連続する最大の個数も、ある程度の値に制限される。
When the input to the
データの再生時において、図1の光ディスク装置10では、記録再生系14が、光ディスクから再生信号を再生する。記録再生系14は、図示せぬA/D(Analog/Digital)変換器や等化器等を有し、光ディスクからの再生信号をA/D変換し、さらに、波形等化等の処理を施して、軟値のデータを出力する。なお、記録再生系14は、その他、図示せぬPLL回路を有し、PLL回路では、再生信号に基づいて、光ディスク装置10の各ブロックを動作させるためのクロック信号が生成される。
At the time of data reproduction, in the
記録再生系14が出力する軟値のデータは、ビタビ復号器16に供給される。
The soft value data output from the recording /
ここで、図1の光ディスク装置10において、光ディスクに対する記録再生を行う記録再生系14は、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルなどのPR(Partial Response)チャネルと、AWGN(Additive White Gaussian Noise)チャネルから構成されると考えることができる。
Here, in the
したがって、NRZI変換器13が出力するNRZI信号は、記録再生系14において、PRチャネルを介し、さらに、AWGNチャネルを介することにより、ノイズが付加され、軟値のデータとして出力される。
Therefore, the NRZI signal output from the
PRチャネルは、時刻の経過にしたがって遷移する状態(ステート)と、ある時刻t-1の状態から次の時刻tの状態への遷移を表す枝とからなるトレリスで表現することができる。そして、トレリスで表現することができるPRチャネルに、NRZI変換器13を含めたチャネルsys#11も、トレリスで表現することができる。トレリスで表現することができるチャネルを経由して(介して)読み出しがされた軟値のデータは、最尤復号により硬値のデータに復号することができる。
The PR channel can be expressed by a trellis composed of a state (state) that transitions with time and a branch that represents a transition from a state at a certain time t-1 to a state at the next time t. The
そこで、ビタビ復号器16は、記録再生系14からの軟値のデータを、最尤復号の1つであるビタビ復号によって、硬値のデータである17PP符号に復号し、変調復号器17に供給する。
Therefore, the Viterbi
変調復号器17は、ビタビ復号器16からの、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列である17PP符号を、例えば、リードソロモン符号と17PP符号とを対応付けた変換テーブルを用いて、リードソロモン符号に復号し、リードソロモン復号器18に供給する。
The
リードソロモン復号器18は、変調復号器17からの、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列であるリードソロモン符号を、元の、0または1のうちのいずれかの値をとるデータ(記録対象のデータ)に復号して出力する。
The Reed-Solomon
ところで、上述のように、ビタビ復号器16は、軟値のデータを、硬値のデータに復号するが、近年、軟値のデータを他の軟値のデータに復号する、いわゆる軟入力軟出力復号を行う軟入力軟出力復号装置を採用することに対する要請が高まっている。
By the way, as described above, the Viterbi
軟入力軟出力復号装置の実装アルゴリズムには、例えば、BCJR(Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv)アルゴリズム、Max-Log-BCJRアルゴリズム、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズム等がある。 Examples of the implementation algorithm of the soft input / soft output decoding device include a BCJR (Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv) algorithm, a Max-Log-BCJR algorithm, and a SW-Max-Log-BCJR algorithm.
BCJRアルゴリズムは、畳み込み符号の復号後のシンボル誤り率を最小にする復号法として知られている(例えば、非特許文献1を参照)。BCJRアルゴリズムでは、復号結果として各シンボルを出力するのではなく、各シンボルの尤度を出力することができる。このようなシンボルの尤度の出力は、軟出力(soft-output)と呼ばれる。 The BCJR algorithm is known as a decoding method that minimizes the symbol error rate after decoding of a convolutional code (see, for example, Non-Patent Document 1). The BCJR algorithm can output the likelihood of each symbol instead of outputting each symbol as a decoding result. Such symbol likelihood output is called soft-output.
近年、連接符号の内符号の復号出力や、繰り返し復号法の各繰り返しの復号出力を、軟出力とすることで、シンボル誤り確率を小さくする研究がされており、そのような軟出力を復号出力とする、軟入力軟出力の復号に適した復号法として、BCJRアルゴリズムが注目されている。 In recent years, research has been conducted to reduce the symbol error probability by making the decoding output of the inner code of the concatenated code and the decoding output of each iteration of the iterative decoding method soft, and decoding such soft output As a decoding method suitable for soft input / soft output decoding, the BCJR algorithm is attracting attention.
図2は、BCJRアルゴリズムを説明する通信路のモデル(通信路モデル)を示している。この通信路モデルは、畳み込み符号器21、無記憶通信路22、および復号器23で構成され、ディジタルの情報(データ)を畳み込み符号化し、雑音がある無記憶通信路(チャネル)を介して得られたデータを復号する。
FIG. 2 shows a communication channel model (communication channel model) for explaining the BCJR algorithm. This channel model is composed of a
すなわち、畳み込み符号器21には、畳み込み符号化の対象の入力データitが供給される。ここで、tは時刻を表し、入力データitは、時刻tに、畳み込み符号器21に供給される畳み込み符号化の対象のデータである。
That is, the
畳み込み符号器21は、そこに供給される入力データitを畳み込み符号化し、入力データitの畳み込み符号化結果としての符号化データXtを出力する。符号化データXtは、無記
憶通信路22を経由する(介する)ことにより、軟値のデータである入力軟値データYtとなって、復号器23に供給される。復号器23では、入力軟値データYtを、入力データitの尤度を表す軟値のデータである出力軟値データλtに復号する軟入力軟出力の復号が行われる。
図3は、図2の畳み込み符号器21を表すトレリスを示している。
FIG. 3 shows a trellis representing the
トレリスは、上述したように、時刻の経過にしたがって遷移する状態Stと、ある時刻t-1の状態St-1から次の時刻tの状態Stへの遷移を表す枝とで表現される。 Trellis, as described above, is represented by a state S t a transition with the passage of time, the branch from state S t-1 of a time t-1 represents a transition to state S t at the next time t The
なお、畳み込み符号器21は、図示せぬシフトレジスタを内蔵し、そのシフトレジスタを用いて畳み込み符号化を行うが、トレリスの状態の個数(時刻tの状態数)Mは、畳み込み符号器21が内蔵するシフトレジスタが取り得る内容の数(シフトレジスタが記憶する値のパターン数)に等しい。
The
図3のトレリスにおいては、時刻t-1の状態St-1が、状態m'(m'=0,1,・・・,M-1)であり、次の時刻tに、入力データitに対して、符号化データXtが観測され、時刻tの状態Stが、状態m(m=0,1,・・・,M-1)に遷移している。 In the trellis shown in FIG. 3, the state S t-1 at time t-1 is the state m ′ (m ′ = 0, 1,..., M−1), and at the next time t, the input data i relative t, is observed coded data X t, the state S t at time t is the state m (m = 0,1, ···, M-1) is a transition to.
ここで、時刻tにおいて、状態m'から状態mに遷移する状態遷移確率pt(m|m')を、式(1)で表す。 Here, at time t, the state transition probability p t (m | m ′) for transitioning from the state m ′ to the state m is expressed by Expression (1).
なお、Pr{A|B}は、事象Bが起こった条件のもので、事象Aが起こる条件付き確率を表す。 Pr {A | B} is a condition under which event B occurs, and represents a conditional probability that event A will occur.
いま、畳み込み符号化が、時刻t=0の状態S0=0から開始され、符号化データXtの系列(時系列)X1 τ=X1,X2,・・・,Xτを出力し、時刻t=τの状態Sτ=0で終了することとする。 Now, convolutional coding starts from state S 0 = 0 at time t = 0, and outputs a sequence (time series) X 1 τ = X 1 , X 2 ,..., X τ of encoded data X t Then, it is assumed that the process ends in the state S τ = 0 at time t = τ.
さらに、無記憶通信路22が、符号化データ(の系列)X1 τの入力に対して、入力軟値データYtの系列Y1 τ=Y1,Y2,・・・,Yτを出力することとする。
Further, the
ここで、雑音がある無記憶通信路22の遷移確率は、すべての時刻t=1,2,・・・,τについて、式(2)を満たす関数R(|)によって定義される。
Here, the transition probability of the
ここで、関数R(Yj|Xj)は、時刻t=jの符号化データXjが、無記憶通信路22を介することにより、入力軟値データYjに変換される変換確率を表す。
Here, the function R (Y j | X j ) represents the conversion probability that the encoded data X j at time t = j is converted into the input soft value data Y j through the
そして、入力データitが取り得る値が、例えば、0または1であるとすると、入力軟値データ(の系列)Y1 τ(=Y1,Y2,・・・,Yτ)が観測された場合の、時刻tの入力データitの尤度(を表す軟値のデータである出力軟値データ)λtは、入力軟値データY1 τが観測されたときに、入力データitが1である確率Pr{it=1|Y1 τ}と、入力軟値データY1 τが観測されたときに、入力データitが0である確率Pr{it=0|Y1 τ}とを用いて、式(3)で表される。
The possible values for input data i t is, for example, when a is 0 or 1, the input soft value data (series) Y 1 τ (= Y 1 ,
式(3)の出力軟値データλtを求めるために、確率αt(m),βt(m)、およびγt(m',m,i)を、次式で定義する。 In order to obtain the output soft value data λ t of Equation (3), the probabilities α t (m), β t (m), and γ t (m ′, m, i) are defined by the following equations.
式(4)の確率αt(m)は、入力軟値データYtの系列全体Y1 τの先頭の時刻1から、ある時刻tまでの間において、入力軟値データの系列Y1 t=Y1,Y2,・・・,Ytが観測されたときに、トレリスにおいて、時刻tに、状態mにいる(St=m)確率Pr{St=m;Y1 t}であり、以下、適宜、前向き確率という。なお、Pr{A;B}は、事象AとBとがともに起こる確率を表す。
The probability α t (m) in the equation (4) is the sequence of input soft value data Y 1 t = from the
式(5)の確率βt(m)は、ある時刻t+1から、入力軟値データYtの系列全体Y1 τの最後の時刻τまでの間において、入力軟値データの系列Yt+1 τ=Yt+1,Yt+2,・・・,Yτが観測されるときに、トレリスにおいて、時刻tに、状態mにいる確率(時刻tに、状態mにいて、その後の時刻t+1から時刻τまでの間に、入力軟値データの系列Yt+1 τ=Yt+1,Yt+2,・・・,Yτが観測される確率)Pr{Yt+1 τ|St=m}であり、以下、適宜、後ろ向き確率という。 The probability β t (m) in the equation (5) is a sequence of input soft value data Y t from a certain time t + 1 to the last time τ of the entire sequence Y 1 τ of the input soft value data Y t. +1 τ = Y t + 1 , Y t + 2 , ..., Y τ When τ is observed, the probability that the trellis is in state m at time t (at time t, in state m and then Of the input soft value data Y t + 1 τ = Y t + 1 , Y t + 2 ,..., Y τ ) from time t + 1 to time τ) Pr {Y t + 1 τ | S t = m}, hereinafter referred to as a backward probability as appropriate.
式(6)の確率γt(m',m,i)は、トレリスにおいて、時刻t-1に、状態m'にいて、次の時刻tの入力データitがある値iであるときに、ある入力軟値データYtが観測され、時刻tに、状態mに遷移する確率(枝メトリック)Pr{St=m;Yt;it=i|St-1=m'}であり、以下、適宜、出力遷移確率という。 The probability γ t (m ′, m, i) in equation (6) is in the state m ′ at time t−1 and the input data it at the next time t is a certain value i in the trellis. , A certain input soft value data Y t is observed, and at time t, the probability of transition to state m (branch metric) Pr {S t = m; Y t ; i t = i | S t-1 = m '} Yes, hereinafter referred to as output transition probability as appropriate.
なお、前向き確率αt(m)は、符号化の開始時(t=0)の状態S0=0から、入力軟値データY1 t=Y1,Y2,・・・,Ytをもとに、時系列順に算出した時刻t-1における各状態0,1,・・・,M-1の通過確率に対応する。
The forward probability α t (m) is calculated from the input soft value data Y 1 t = Y 1 , Y 2 ,..., Y t from the state S 0 = 0 at the start of encoding (t = 0). Based on the passage probability of each
また、後ろ向き確率βt(m)は、符号化の終了時(t=τ)の状態Sτ=0から、入力軟値データの系列Yt+1 τ=Yt+1,Yt+2,・・・,Yτをもとに、時系列の逆順に算出した時刻tにおける各状態0,1,・・・,M-1の通過確率に対応する。
The backward probability β t (m) is determined from the state S τ = 0 at the end of encoding (t = τ), and the sequence of input soft value data Y t + 1 τ = Y t + 1 , Y t + 2 ,..., Y τ , corresponding to the passing probability of each
さらに、出力遷移確率γt(m',m,i)は、時刻tにおける入力軟値データYtと、入力データitが値iである入力確率とをもとに算出した、時刻tに、状態m'から状態mに遷移するトレリスの各枝の出力の受信確率に対応する。 Further, output transition probability γ t (m ', m, i) is an input soft value data Y t at time t, the input data i t is calculated based on the input probability value i, at time t , Corresponding to the reception probability of the output of each branch of the trellis from the state m ′ to the state m.
図4は、状態の個数Mが4個である場合における出力遷移確率γt(m',m,i)を示している。 FIG. 4 shows the output transition probability γ t (m ′, m, i) when the number of states M is four.
ここでは、上述したように、入力データitが取り得る値が0または1の2通りであるので、時刻t-1のある1つの状態St-1から、時刻tの状態Stへの遷移の仕方も2通りある。そして、状態の個数Mが4個であるので、時刻t-1の状態St-1から、時刻tの状態Stへの遷移の仕方、つまり、時刻t-1の状態St-1から、時刻tの状態Stへの枝は、8通り(=2通り×4個)だけあり、出力遷移確率γt(m',m,i)は、その8通りの枝それぞれを通る確率を表す。 Here, as described above, since the possible values for input data i t is 2 kinds of 0 or 1, from one state S t-1 with a time t-1, at time t the state to S t There are two ways of transition. Then, since the number M of states is four, from a state S t-1 at time t-1, how the transition to state S t at time t, that is, from a state S t-1 at time t-1 branch to state S t at the time t is located only ways 8 (= 4 2 types ×), output transition probability γ t (m ', m, i) is the probability of passing through respective branches of the eight To express.
式(3)の出力軟値データλtは、前向き確率αt(m)、後ろ向き確率βt(m)、および出力遷移確率γt(m',m,i)を用い、式(7)によって計算することができる。 The output soft value data λ t in Expression (3) uses the forward probability α t (m), the backward probability β t (m), and the output transition probability γ t (m ′, m, i). Can be calculated by:
ところで、式(4)の時刻tの前向き確率αt(m)は、その1時刻前の時刻t-1の前向き確率αt-1(m')と、時刻tの入力データitが値iであるときに、時刻t-1の状態St-1=m'から、時刻tの状態St=mに遷移する出力遷移確率γt(m',m,i)とを用いて、式(8)で表すことができる。 Meanwhile, forward probability alpha t (m) at time t in equation (4), and its one time before the time t-1 of the forward probability alpha t-1 (m '), the input data i t at time t is a value when a i, 'from the output transition probability gamma t a transition to a state S t = m at time t (m' state S t-1 = m at time t-1, m, i) and with, It can be expressed by equation (8).
ここで、図2の通信路モデルにおいて、畳み込み符号化は、上述したように、時刻t=0の状態S0=0から開始されるので、時刻t=0の前向き確率α0(m)は、式(9)で表される。 Here, in the channel model of FIG. 2, as described above, the convolutional coding is started from the state S 0 = 0 at time t = 0, so the forward probability α 0 (m) at time t = 0 is And represented by equation (9).
また、式(5)の時刻tの後ろ向き確率βt(m)は、その1時刻後の時刻t+1の後ろ向き確率βt+1(m')と、時刻t+1の入力データit+1が値iであるときに、時刻tの状態St=mから、時刻t+1の状態St+1=m'に遷移する出力遷移確率γt+1(m,m',i)とを用いて、式(10)で表すことができる。
In addition, the backward probability β t (m) at time t in Expression (5) is the backward probability β t + 1 (m ′) at time t + 1 one hour later and the input data i t at
ここで、図2の通信路モデルにおいて、畳み込み符号化は、上述したように、時刻t=τの状態Sτ=0で終了するので、時刻t=τの後ろ向き確率βτ(m)は、式(11)で表される。 Here, in the channel model of FIG. 2, as described above, the convolutional coding ends in the state S τ = 0 at time t = τ, so the backward probability β τ (m) at time t = τ is It is represented by Formula (11).
さらに、式(6)の出力遷移確率γt(m',m,i)は、時刻t-1の状態St-1=m'から、時刻tの状態St=mに遷移する状態遷移確率pt(m|m')(式(1))と、値iの入力データitを畳み込み符号化することにより得られる符号化データ(状態St-1=m'から状態St=mに遷移するときに、畳み込み符号器21が出力する符号化データ)Xが、無記憶通信路22を介することにより、時刻tの入力軟値データYtに変換される変換確率R(Yt|X)とを用いて、式(12)で表される。
Furthermore, expression output transition probability gamma t of (6) (m ', m , i) , the time t-1 of state S t-1 = m' from the state transition to transition to state S t = m at time t probability p t (m | m ') and (equation (1)), coded data (state obtained by convolutionally encoding the input data i t value i S t-1 = m' from a state S t = Conversion probability R (Y t ) in which the encoded data (X) output from the
図2の復号器23では、式(7)の出力軟値データλtが、式(8)乃至式(12)にしたがって求められる。
In the
すなわち、復号器23では、入力軟値データYtを受信するごとに、式(12)にしたがい、出力遷移確率γt(m',m,i)が求められ、さらに、その出力遷移確率γt(m',m,i)を用いて、式(8)(式(9))にしたがい、前向き確率αt(m)が求められる。
That is, every time the input soft value data Y t is received, the
さらに、復号器23は、入力軟値データの系列Y1 τすべてを受信すると、出力遷移確率γt+1(m',m,i)を用いて、式(10)(式(11))にしたがい、後ろ向き確率βt(m)を求める。
Further, when the
そして、復号器23は、すべての時刻t=1,・・・,τと、すべての状態m=0,1,・・・,M-1について求められた前向き確率αt(m)、後ろ向き確率βt(m)、および出力遷移確率γt(m',m,i)を用いて、式(7)にしたがい、すべての時刻t=1,・・・,τについての出力軟値データλtを求める。
Then, the
BCJRアルゴリズムによれば、以上のようにして、出力軟値データλtが求められる。 According to the BCJR algorithm, the output soft value data λ t is obtained as described above.
ところで、BCJRアルゴリズムでは、積演算を含むために演算量が大となる。また、BCJRアルゴリズムでは、符号化データが時刻t=τで終結している必要があるために、より長く続く符号化データ(連続データ)を復号することが困難である。 By the way, in the BCJR algorithm, the calculation amount is large because it includes product calculation. Further, in the BCJR algorithm, since the encoded data needs to end at time t = τ, it is difficult to decode encoded data (continuous data) that lasts longer.
そこで、積演算をなくして演算量を削減する軟入力軟出力復号の方法として、Max-Log-BCJRアルゴリズムや、Log-BCJRアルゴリズムが提案されている(例えば、非特許文献2を参照)。なお、非特許文献2では、Max-Log-BCJRアルゴリズムはMax-Log-MAPアルゴリズムと、Log-BCJRアルゴリズムはlog-MAPアルゴリズムと呼ばれている。
Therefore, Max-Log-BCJR algorithm and Log-BCJR algorithm have been proposed as methods of soft-input / soft-output decoding that eliminate the product operation and reduce the amount of computation (see, for example, Non-Patent Document 2). In
また、連続データを復号する軟入力軟出力復号の方法として、スライディングウインドウ処理を行うSW-BCJRアルゴリズムが提案されている(例えば、特許文献1、または非特許文献3を参照)。
As a soft input / soft output decoding method for decoding continuous data, a SW-BCJR algorithm that performs sliding window processing has been proposed (see, for example,
以下、Max-Log-BCJRアルゴリズム、Log-BCJRアルゴリズム、およびSW-BCJRアルゴリズムについて、簡単に説明する。 Hereinafter, the Max-Log-BCJR algorithm, the Log-BCJR algorithm, and the SW-BCJR algorithm will be briefly described.
Max-Log-BCJRアルゴリズムでは、確率を、ネイピア数(Napier's constante)であるeを底とする対数(自然対数)で表し、確率の積演算を、式(13)に示すように、対数の和演算に置き換え、確率の和演算を、式(14)に示すように、対数の最大値演算で近似する。 In the Max-Log-BCJR algorithm, the probability is expressed as a logarithm (natural logarithm) with e being the Napier's constante, and the product of the probabilities is expressed as the sum of logarithms as shown in Equation (13). The calculation is replaced with an arithmetic operation, and the sum operation of the probabilities is approximated by a logarithmic maximum value operation as shown in Expression (14).
なお、max(x,y)は、xとyの中の最大値を選択することを表す。 Note that max (x, y) represents selecting the maximum value among x and y.
いま、前向き確率(を表すデータ)として、式(15)のαt'(m)を、後ろ向き確率(を表すデータ)として、式(16)のβt'(m)を、出力遷移確率(を表すデータ)として、式(17)のγt'(m',m,i)を、それぞれ採用することとする。 Now, α t ′ (m) in Expression (15) is used as the forward probability (data representing), β t ′ (m) in Expression (16) is used as the output probability ( Γ t ′ (m ′, m, i) in the equation (17) is respectively adopted as the data).
この場合、式(15)の前向き確率αt'(m)は、式(15)に式(8)を代入することにより、式(18)で近似することができる。 In this case, the forward probability α t ′ (m) of Equation (15) can be approximated by Equation (18) by substituting Equation (8) into Equation (15).
また、式(16)の後ろ向き確率βt'(m)は、式(16)に式(10)を代入することにより、式(19)で近似することができる。 Further, the backward probability β t ′ (m) of Expression (16) can be approximated by Expression (19) by substituting Expression (10) into Expression (16).
さらに、式(17)の出力遷移確率γt'(m',m,i)は、式(17)に式(12)を代入することにより、式(20)で表すことができる。 Furthermore, the output transition probability γ t ′ (m ′, m, i) of Expression (17) can be expressed by Expression (20) by substituting Expression (12) into Expression (17).
ここで、式(18)および式(19)において、i=0,1についてのmax(下部に、i=0,1が記載されているmax)は、その後に続く値が、変数iが0のときにとる値と、変数iが1のときにとる値との中の、最大値を選択することを表す。 Here, in Equation (18) and Equation (19), max for i = 0, 1 (max in which i = 0, 1 is described in the lower part) is the value that follows, and variable i is 0. Represents the selection of the maximum value among the value taken when the variable i is 1 and the value taken when the variable i is 1.
また、式(18)および式(19)において、m'についてのmaxは、その後に続く値が、各値の変数m'に対してとる値の中の最大値を選択することを表す。なお、m'についてのmaxは、m'が取り得る値としての状態0,1,・・・,M-1のうちの、入力データit=iがあったときに、状態mへの遷移が存在する状態m'を対象に求められる。 In Expressions (18) and (19), max for m ′ indicates that the subsequent value selects the maximum value among the values taken for the variable m ′ of each value. Incidentally, m 'max of about, m' status as possible values for 0, 1, ..., of the M-1, when there is an input data i t = i, a transition to state m It is obtained for the state m ′ in which there exists.
式(15)乃至式(17)と同様に、出力軟値データとして、式(21)のλt'を採用することとすると、式(21)の出力軟値データλt'は、式(21)に、式(7)を代入することにより、式(22)で近似することができる。 Similarly to the equations (15) to (17), if the λ t ′ of the equation (21) is adopted as the output soft value data, the output soft value data λ t ′ of the equation (21) By substituting equation (7) into 21), it can be approximated by equation (22).
ここで、式(22)において、m=0,1,・・・,M-1についてのmaxは、その後に続く値が、変数mが0,1,・・・,M-1それぞれのときにとる値の中の最大値を選択することを表す。 Here, in Equation (22), max for m = 0, 1,..., M-1 is the value that follows, when the variable m is 0, 1,. Indicates that the maximum value among the values taken in is selected.
また、式(22)において、m'についてのmaxは、その後に続く値が、各値の変数m'に対してとる値の中の最大値を選択することを表す。なお、式(22)右辺の第1項のm'についてのmaxは、m'が取り得る値としての状態0,1,・・・,M-1のうちの、入力データit=1があったときに、状態mへの遷移が存在する状態m'を対象に求められる。また、第2項のm'についてのmaxは、m'が取り得る値としての状態0,1,・・・,M-1のうちの、入力データit=0があったときに、状態mへの遷移が存在する状態m'を対象に求められる。
In Expression (22), max for m ′ indicates that the subsequent value selects the maximum value among the values taken for the variable m ′ of each value. Note that max for m ′ in the first term on the right side of the equation (22) is that the input data i t = 1 in the
図2の復号器23では、式(22)の出力軟値データλtを、式(18)乃至式(20)を用いて求めることができる。
In the
すなわち、復号器23では、入力軟値データYtを受信するごとに、式(20)にしたがい、出力遷移確率γt'(m',m,i)が求められ、さらに、その出力遷移確率γt'(m',m,i)を用いて、式(18)にしたがい、前向き確率αt'(m)が求められる。
That is, every time the input soft value data Y t is received, the
さらに、復号器23は、入力軟値データの系列Y1 τすべてを受信すると、出力遷移確率γt+1'(m',m,i)を用いて、式(19)にしたがい、後ろ向き確率βt'(m)を求める。
Further, when the
そして、復号器23は、すべての時刻t=1,・・・,τと、すべての状態m=0,1,・・・,M-1について求められた前向き確率αt'(m)、後ろ向き確率βt'(m)、および出力遷移確率γt'(m',m,i)を用いて、式(22)にしたがい、すべての時刻t=1,・・・,τについての出力軟値データλt'を求める。
The
Max-Log-BCJRアルゴリズムによれば、以上のようにして、出力軟値データλt'が求められる。 According to the Max-Log-BCJR algorithm, the output soft value data λ t ′ is obtained as described above.
Max-Log-BCJRアルゴリズムには、積演算が含まれていないため、BCJRアルゴリズムに比較して、演算量を大幅に減らすことができる。 Since the Max-Log-BCJR algorithm does not include product operation, the amount of calculation can be greatly reduced compared to the BCJR algorithm.
ところで、和演算ex+eyの対数log(ex+ey)については、次式が成り立つ。 By the way, the following equation holds for the logarithm log (e x + e y ) of the sum operation e x + e y .
式(23)右辺のlog(1+e-|x-y|)は、|x-y|を変数とする1次元の関数となるので、各値の変数|x-y|と、その値の変数|x-y|に対する関数log(1+e-|x-y|)の値(関数値)とを対応付けたテーブル(以下、適宜、関数テーブルという)を準備しておけば、和演算ex+eyの対数log(ex+ey)は、関数テーブルを用い、式(23)にしたがって正確に求めることができる。 Since log (1 + e − | xy | ) on the right side of Expression (23) is a one-dimensional function having | xy | as a variable, each value has a variable | xy | and a variable | xy | function log (1 + e - | xy |) values (function values) and the association table (hereinafter referred to as function table) if it was prepared, the sum operation e x + e y logarithm log ( e x + e y ) can be accurately obtained according to equation (23) using a function table.
Log-BCJRアルゴリズムでは、Max-Log-BCJRアルゴリズムにおいて式(14)で近似される確率の和演算が、式(23)にしたがって正確に求められる。 In the Log-BCJR algorithm, the sum operation of the probabilities approximated by Expression (14) in the Max-Log-BCJR algorithm is accurately obtained according to Expression (23).
したがって、Log-BCJRアルゴリズムでは、Max-Log-BCJRアルゴリズムと比較すると、式(23)右辺のlog(1+e-|x-y|)の加算分の演算量が増加するものの、Max-Log-BCJRアルゴリズムと同様、積演算は不要である。さらに、式(22)で求められる出力軟値データλt'は、関数テーブルによって、式(23)右辺のlog(1+e-|x-y|)を求めるときに生じる量子化誤差を無視することができるとすれば、BCJRアルゴリズムで求められる式(7)のλtの対数をとった値に一致する。 Therefore, in the Log-BCJR algorithm, compared with the Max-Log-BCJR algorithm, although the amount of calculation of the addition of log (1 + e − | xy | ) on the right side of Expression (23) increases, Max-Log-BCJR Similar to the algorithm, no product operation is required. Further, the output soft value data λ t ′ obtained by the equation (22) is obtained by ignoring the quantization error generated when the log (1 + e − | xy | ) on the right side of the equation (23) is obtained by the function table. Is equal to the value obtained by taking the logarithm of λ t in Equation (7) obtained by the BCJR algorithm.
次に、SW-BCJRアルゴリズムについて説明する。 Next, the SW-BCJR algorithm will be described.
BCJRアルゴリズムでは、入力軟値データの系列Y1 τすべてを受信してからでないと、後ろ向き確率βt(m)を求めることができないため、符号化データが時刻t=τで終結している必要があり、そのため、連続データを復号することが困難である。 In the BCJR algorithm, the backward probability β t (m) can be obtained only after the entire input soft value data series Y 1 τ has been received, so the encoded data must be terminated at time t = τ. Therefore, it is difficult to decode continuous data.
そこで、SW-BCJRアルゴリズムでは、ビタビ復号と同様に、打ち切り長Dを導入し、時刻t-Dから打ち切り長Dだけ後の時刻tの後ろ向き確率βt(m)に、初期値として、例えば、1/M(状態の個数M分の1)を与えることで、時刻t-Dの出力軟値データλt-Dが求められる。 Therefore, in the SW-BCJR algorithm, as with Viterbi decoding, a truncation length D is introduced, and an initial value is set as an initial value for the backward probability β t (m) at time t after the truncation length D from time tD. By giving M (1 / M number of states), output soft value data λ tD at time tD is obtained.
すなわち、図5は、SW-BCJRアルゴリズムを説明する図である。 That is, FIG. 5 is a diagram for explaining the SW-BCJR algorithm.
SW-BCJRアルゴリズムでは、時刻t=0の前向き確率α0'(m)の初期化が、例えば、BCJRアルゴリズムと同様に、式(9)にしたがって行われた後、入力軟値データYtを受信するごとに、以下の処理が行われ、これにより、連続データにつき、出力軟値データが求められる。 The SW-BCJR algorithm, the initialization of the forward probability alpha 0 at time t = 0 '(m) is, for example, like the BCJR algorithm, after performing in accordance with equation (9), an input soft value data Y t Each time it is received, the following processing is performed, whereby output soft value data is obtained for continuous data.
すなわち、SW-BCJRアルゴリズムでは、時刻tの入力軟値データYtが受信されると、式(12)にしたがい、出力遷移確率γt(m',m,i)が求められる。 That is, in the SW-BCJR algorithm, when the input soft value data Y t at time t is received, the output transition probability γ t (m ′, m, i) is obtained according to the equation (12).
また、後ろ向き確率βt(m)が、式(11)を用いずに、すべての状態m=0,1,・・・,M-1について、1/Mに初期化される。 Further, the backward probability β t (m) is initialized to 1 / M for all states m = 0, 1,..., M−1 without using the equation (11).
そして、時刻tから、打ち切り長Dだけ時間的に遡った時刻(前の時刻)t-Dの後ろ向き確率βt-D(m)が、既に求められている出力遷移確率γt-D+1(m',m,i),γt-D+2(m',m,i),・・・,γt(m',m,i)と、後ろ向き確率βt(m)の初期値1/Mとを用い、式(10)にしたがって求められる。
Then, the backward probability β tD (m) of the time (previous time) tD that is temporally backward from the time t by the truncation length D is the output transition probability γ t−D + 1 (m ′, m, i), γ t-D + 2 (m ', m, i), ..., γ t (m', m, i) and
さらに、時刻t-Dの後ろ向き確率βt-D(m)、および、1時刻前の時刻t-1において求められた時刻t-D-1の前向き確率αt-D-1(m)、さらには、打ち切り長Dだけ前の時刻t-Dにおいて時刻t-Dの入力軟値データYt-Dを受信したときに求められた時刻t-Dの出力遷移確率γt-D(m',m,i)を用いて、式(24)にしたがい、時刻t-Dの出力軟値データλt-Dが求められる(図5)。 Furthermore, the backward probability β tD (m) at time tD, the forward probability α tD-1 (m) obtained at time tD-1 obtained at time t-1 one time before, and further, by the cutoff length D Using the output transition probability γ tD (m ′, m, i) at the time tD obtained when the input soft value data Y tD at the time tD is received at the time tD, the time tD Output soft value data λ tD is obtained (FIG. 5).
そして、時刻t-D-1の前向き確率αt-D-1(m)と、時刻t-Dの出力遷移確率γt-D(m',m,i)とを用いて、式(8)にしたがい、時刻t-Dの前向き確率αt-D(m)が求められる。この、時刻t-Dの前向き確率αt-D(m)は、次の時刻t+1の入力軟値データYt+1を受信したときに、式(24)により、時刻t-D+1の出力軟値データλt-D+1を求めるのに用いられる。 Then, using the forward probability α tD-1 (m) at time tD-1 and the output transition probability γ tD (m ′, m, i) at time tD, according to the equation (8), the forward probability at time tD The probability α tD (m) is obtained. This forward probability α tD (m) at time tD is calculated by the equation (24) when the input soft value data Y t + 1 at the next time t + 1 is received. Used to obtain value data λ t-D + 1 .
なお、非特許文献3には、SW-BCJRアルゴリズムの他、SW-BCJRアルゴリズムとLog-BCJRアルゴリズムとを組み合わせたSW-Log-BCJRアルゴリズム、および、SW-BCJRアルゴリズムとMax-Log-BCJRアルゴリズムとを組み合わせたSW-Max-Log-BCJRアルゴリズム(非特許文献3では、SWAL-BCJRアルゴリズムと呼ばれている)も記載されている。
In
SW-Log-BCJRアルゴリズム、およびSW-Max-Log-BCJRアルゴリズムによれば、積演算なしで連続データを復号することができる。 According to the SW-Log-BCJR algorithm and the SW-Max-Log-BCJR algorithm, continuous data can be decoded without product operation.
ここで、以下、適宜、出力遷移確率γt(m',m,i)(γt(m',m,i)の対数をとったγt'(m',m,i))も同様)を、単に、γと記載する。同様に、前向き確率αt(m)(αt(m)の対数をとったαt'(m)も同様)を、αと、後ろ向き確率βt(m)(βt(m)の対数をとったβt(m)も同様を、βと、出力軟値データλt(λtの対数をとったλt'も同様)を、λと、それぞれ記載する。 Hereafter, the same applies to the output transition probability γ t (m ′, m, i) (γ t ′ (m ′, m, i) which is the logarithm of γ t (m ′, m, i)). ) Is simply written as γ. Similarly, the logarithm of the forward probability α t (m) (α t (m) α t took the logarithm of the '(m) as well) and, α and, backward probability β t (m) (β t (m) the same applies to beta t (m) took, and beta, output soft value data lambda t a (lambda t logarithm lambda t 'similarly taken in), and lambda, described respectively.
ところで、軟入力軟出力の復号で対象とするトレリスには、時変トレリスがある。時変トレリスは、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有する。 By the way, there is a time-variant trellis as a target trellis in decoding of soft input / soft output. A time-varying trellis has periodicity with possible transitions varying with time.
すなわち、例えば、入力データitが0または1のうちのいずれかの値をとる場合には、ある1の状態からの遷移としては、入力データitが0であるときの遷移と、入力データitが1であるときの遷移との2つの遷移が存在する。 That is, for example, in the case of taking one of the values of the input data i t is 0 or 1, the transition from a certain state, a transition when the input data i t is 0, the input data i t there are two transitions and the transition time is 1.
そして、トレリスには、1の状態について存在する2つの遷移のうちの、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有する時変トレリスがある。 In the trellis, there is a time-variant trellis that has a periodicity in which possible transitions of two transitions existing for one state change with time.
時変トレリスでは、状態について存在する遷移の中で、可能な遷移(および不可能な遷移)が時刻によって変化するので、ある時刻では可能な遷移が、他の時刻では不可能な遷移となる(ある時刻では不可能な遷移が、他の時刻では可能な遷移となる)ことがある。 In a time-varying trellis, possible transitions (and impossible transitions) among the transitions that exist for a state change with time, so that possible transitions at one time become impossible transitions at other times ( Sometimes a transition that is impossible at one time becomes a transition that is possible at another time).
ここで、以下、適宜、時変トレリスにおいて、状態について存在する遷移の中で、可能な遷移を表す枝を、有効枝といい、不可能な遷移を表す枝を、無効枝という。 Hereafter, in the time-variant trellis, a branch representing a possible transition is referred to as an effective branch and a branch representing an impossible transition is referred to as an invalid branch.
また、時変トレリスは、周期性を有するので、ある時刻の状態と次の時刻の状態との間に存在する遷移を表す枝のうちの、可能な遷移を表す有効枝(および不可能な遷移を表す無効枝)がとるパターン(以下、適宜、遷移パターンという)は、一定の周期で現れる。 In addition, since the time-varying trellis has periodicity, among the branches representing transitions existing between a state at a certain time and a state at the next time, an effective branch representing a possible transition (and an impossible transition). A pattern (hereinafter, referred to as a transition pattern as appropriate) taken by an invalid branch representing) appears at a constant period.
すなわち、周期性を有する時変トレリスの1周期の時間を、周期Tと表すことにすると、その周期Tの先頭から終わりまでにおいて、ある時刻の状態と次の時刻の状態との間には、様々な遷移パターンが現れる。そして、時刻tの状態と次の時刻t+1の状態との間に現れた遷移パターンは、周期Tだけ後の時刻t+Tの状態と次の時刻t+T+1の状態との間に、再び現れる(但し、周期Tが経過する前の時刻にも現れることがある)。 That is, when the time of one period of the time-variant trellis having periodicity is expressed as a period T, between the state of a certain time and the state of the next time from the beginning to the end of the period T, Various transition patterns appear. The transition pattern that appears between the state at time t and the state at the next time t + 1 is between the state at time t + T after the period T and the state at the next time t + T + 1. Appears again (however, it may also appear at a time before the period T elapses).
軟入力軟出力の復号では、入力軟値データYtから出力軟値データλを求める、例えば、式(18)、式(19)、式(22)等の所定の計算に、枝のデータである出力遷移確率γが用いられる。 In the soft input / soft output decoding, the output soft value data λ is obtained from the input soft value data Y t . For example, the predetermined data such as Expression (18), Expression (19), Expression (22), etc. A certain output transition probability γ is used.
しかしながら、時変トレリスでは、状態について存在する遷移の中で、可能な遷移、つまり、有効枝が時刻によって変化する。 However, in the time-varying trellis, possible transitions among the transitions that exist for the state, that is, effective branches change with time.
そして、軟入力軟出力の復号において、出力軟値データλを求める所定の計算を、有効枝のみならず、無効枝についても行うと、可能性として、無効枝を通るパスの尤度が最も高くなることがあり得るため、軟入力軟出力の復号の性能(精度)が劣化するおそれがある。 In the soft input / soft output decoding, if the predetermined calculation for obtaining the output soft value data λ is performed not only on the valid branch but also on the invalid branch, the likelihood of the path passing through the invalid branch is the highest. Therefore, there is a possibility that the performance (accuracy) of decoding of soft input / soft output is deteriorated.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、軟入力軟出力の復号の性能を向上させるようにするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is intended to improve the performance of soft input / soft output decoding.
本発明の一側面である復号装置は、入力データを符号化した符号化データがチャネルを経由することにより得られる軟値のデータである入力軟値データを、前記入力データの尤度を表す軟値のデータである出力軟値データに復号する復号装置において、時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、前記チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの1周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータとを対応付けて記憶する記憶手段と、前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算を行う計算手段とを備え、前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む。 A decoding apparatus according to an aspect of the present invention provides input soft value data, which is soft value data obtained by passing encoded data obtained by encoding input data through a channel, to a soft value representing the likelihood of the input data. In a decoding device that decodes output soft value data that is value data, a trellis that includes a state that transitions with the passage of time and a branch that represents the transition of the state, and that represents the channel, and has possible transitions For a time-varying trellis that changes with time and is a trellis having periodicity, a transition represented by the branch is generated based on phase information representing a predetermined timing in one cycle of the time-varying trellis having the periodicity. Used for a predetermined calculation for obtaining the output soft value data from the input soft value data and transition information indicating that the transition is possible or impossible. Storage means for associating and storing data, and calculation means for performing the predetermined calculation using only data of branches representing possible transitions based on the transition information, and the encoded data includes: The time-variant trellis includes a branch corresponding to the frame sync unit.
前記遷移情報は、前記周期性を有する前記時変トレリスの1周期の期間に存在する複数の遷移パターンのうちのいずれの前記遷移パターンであるかを示す遷移パターン情報とすることができる。 The transition information may be transition pattern information indicating which of the plurality of transition patterns existing in one period of the time-varying trellis having the periodicity.
前記時変トレリスは、前記符号化データを変調符号化する変調符号と、PRチャネルとを表現する混合トレリスとすることができる。 The time-varying trellis may be a mixed trellis that expresses a modulation code that modulates and encodes the encoded data and a PR channel.
前記PRチャネルは、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルとすることができる。 The PR channel may be a PR121 channel, a PR1221 channel, or a PR12221 channel.
前記変調符号は、17PP符号とすることができる。 The modulation code may be a 17PP code.
前記計算手段は、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズムにしたがった前記所定の計算を行うことができる。 The calculation means can perform the predetermined calculation according to the SW-Max-Log-BCJR algorithm.
本発明の一側面である復号方法は、入力データを符号化した符号化データがチャネルを経由することにより得られる軟値のデータである入力軟値データを、前記入力データの尤度を表す軟値のデータである出力軟値データに復号する復号装置の復号方法において、前記復号装置が、時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、前記チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの1周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータとを対応付けて記憶し、前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算を行うステップを含み、前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む。 A decoding method according to one aspect of the present invention is a method of converting input soft value data, which is soft data obtained by encoding data obtained by encoding input data through a channel, into soft data representing the likelihood of the input data. In a decoding method of a decoding device that decodes output soft value data that is value data, the decoding device includes a state that transitions with time and a branch that represents state transition, and a trellis that represents the channel A time-variant trellis that is a trellis having periodicity that changes depending on time and is generated based on phase information representing a predetermined timing in one period of the time-variant trellis having the periodicity. The output soft value data is obtained from the transition information indicating that the transition represented by the branch is possible or impossible, and the input soft value data. Storing the branch data used in a predetermined calculation in association with each other, and performing the predetermined calculation using only the branch data representing a possible transition based on the transition information, The data has a frame structure composed of a frame sync part and a data part, and the time-varying trellis includes the branch corresponding to the frame sync part.
本発明の一側面においては、時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの1周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータとが対応付けて記憶され、前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算が行われる。なお、前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む。 In one aspect of the present invention, a trellis that includes a state that transitions with the passage of time and a branch that represents the transition of the state, and that represents a channel, the possible transitions vary with time and have periodicity. For a time-varying trellis that is a trellis, a transition that is generated based on phase information that represents a predetermined timing in one period of the time-varying trellis having the periodicity, and that is capable of transition or impossible that the branch represents Is stored in association with the branch data used for a predetermined calculation for obtaining the output soft value data from the input soft value data. Based on the transition information, possible transitions are stored. The predetermined calculation is performed using only the data of the branches to represent. The encoded data has a frame structure including a frame sync part and a data part, and the time-varying trellis includes the branch corresponding to the frame sync part.
本発明の一側面によれば、軟入力軟出力の復号の性能を向上させることができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to improve soft input / soft output decoding performance.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図6は、光ディスクに対してデータを記録し、また再生するものであって、再生時に軟入力軟出力の復号を行う光ディスク装置の構成例を示している。この光ディスク装置60は、図8を参照して後述する本発明の一実施の形態である光ディスク装置のベースとなるものである。
FIG. 6 shows a configuration example of an optical disc apparatus that records and reproduces data on an optical disc and performs decoding of soft inputs and soft outputs at the time of reproduction. The
データの記録時には、光ディスク装置60において、図示せぬ光ディスクに記録することを目的としたデータ(記録対象のデータ)が、リードソロモン符号器61に供給される。
At the time of data recording, data intended for recording on an optical disk (not shown) (data to be recorded) is supplied to the Reed-
ここで、記録対象のデータは、ビット列であり、各ビットは、0または1のうちのいずれかの値をとる。 Here, the data to be recorded is a bit string, and each bit takes a value of 0 or 1.
リードソロモン符号器61は、記録対象のデータをリードソロモン符号に符号化し、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列としてのリードソロモン符号を、LDPC(Low Density Parity Check)符号器62に供給する。
The Reed-
LDPC符号器62は、リードソロモン符号器61からのリードソロモン符号を符号化し、その結果得られる、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列としてのLDPC符号を、入力データitとして、変調符号器63に供給する。
変調符号器63は、例えば、LDPC符号と17PP符号とを対応付けた変換テーブルを用い、LDPC符号器62からの入力データit(LDPC符号)を、変調符号化(17PP符号化等)し、その結果得られる、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列としての17PP符号を、NRZI変換器64に供給する。
NRZI変換器64は、変調符号器63からの17PP符号をNRZI変換し、その結果得られるNRZI信号を記録再生系65に供給する。記録再生系65は、NRZI変換器64からのNRZI信号を、図示せぬ光ディスクにピットの形で書き込む。
The
データの再生時には、光ディスク装置60において、記録再生系65が、光ディスクから再生信号を再生する。記録再生系65は、図1の記録再生系14と同様に、図示せぬA/D変換器、等化器、PLL回路等を有し、光ディスクからの再生信号をA/D変換し、さらに、波形等化等の処理を施して、軟値のデータYtを出力する。なお、記録再生系65が内蔵するPLL回路では、再生信号に基づいて、光ディスク装置の各構成要素の動作を同期させるためのクロック信号が生成される。
At the time of data reproduction, in the
記録再生系65が出力する軟値のデータは、SISO(Soft In Soft Out)復号器67に供給される。
Soft value data output from the recording / reproducing
なお、光ディスクに対してデータの記録再生を行う記録再生系65は、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルなどのPRチャネルと、AWGNチャネルとから構成されると考えることができる。
It can be considered that the recording / reproducing
したがって、NRZI変換器64が出力するNRZI信号は、記録再生系65において、PRチャネルを介することにより、符号間干渉を受けた信号となり、さらに、AWGNチャネルを介することにより、ノイズが付加され、軟値のデータとして出力される。
Therefore, the NRZI signal output from the
ところで、PRチャネルは、上述したように、トレリスで表現することができる。そして、トレリスで表現することができるPRチャネルにNRZI変換器64を含めたチャネルsys#21も、トレリスで表現することができる。
By the way, the PR channel can be expressed by a trellis as described above. The
また、変調符号器63の入力から出力までのチャネル、すなわち、図6では、LDPC符号を変調符号化する変調符号は、有効枝と無効枝、つまり、可能な遷移が時刻によって変化する、周期性を有する時変トレリスで表現することができる。
In addition, the channel from the input to the output of the
そして、トレリスで表現することができる上述したチャネルsys#21に、時変トレリスで表現することができる変調符号器63を含めたチャネルsys#22も、時変トレリスで表現することができる。
A
時変トレリスで表現することができるチャネルsys#22を経由して(介して)得られた軟値のデータYtは、最尤復号により硬値のデータに復号することができる。ただし、光ディスク装置60では、リードソロモン符号器61の直後に、LDPC符号器62が設けられており、このため、リードソロモン符号を復号する直前に、LDPC符号を復号する必要がある。そこで、光ディスク装置60には、LDPC符号を復号するためのLDPC復号器68が設けられている。
Soft value data Y t obtained via (via) the
LDPC復号器68でのLDPC符号の復号は、LDPC符号の尤度を表す軟値が入力とされる(軟入力(Soft-Input)を対象に復号が行われる)。そこで、LDPC復号器68には、LDPC符号の尤度を表す軟値、すなわち、ここでは、LDPC符号器62から変調符号器63への入力データitとしてのLDPC符号の尤度を表す軟値λtを入力として与える必要がある。
In the decoding of the LDPC code by the
このため、SISO復号器67では、記録再生系65からの軟値のデータ(入力軟値データYt)を、後段のLDPC復号器68に与える軟値のデータに復号する軟入力軟出力の復号が行われ、その復号結果の出力軟値データλtがLDPC復号器68に供給される。なお、SISO復号器67は、例えば、SW-Log-BCJRアルゴリズム、またはSW-Max-Log-BCJRアルゴリズムにしたがって、軟入力軟出力の復号を行う。
For this reason, the
ここで、SISO復号器67は、図2の復号器23に相当し、記録再生系65のAWGNチャネルは、図2の無記憶通信路22に相当する。そして、変調符号器63、NRZI変換器64、および記録再生系65のPRチャネルで構成され、時変トレリスで表現されるチャネルsys#22は、図2の畳み込み符号器21に相当する。したがって、チャネルsys#22は、入力データitとしてのLDPC符号を、符号化データXtに符号化する符号器(畳み込み符号器)とみなすことができる。
Here, the
LDPC復号器68は、SISO復号器67からの軟値のデータλtを、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列であるリードソロモン符号に復号し、リードソロモン復号器69に供給する。
The
リードソロモン復号器69は、LDPC復号器68からの、0または1のうちのいずれかの値をとるビット列であるリードソロモン符号を、0または1のうちのいずれかの値をとる元のデータ(記録対象のデータ)に復号して出力する。
The Reed-
なお、図6の光ディスク装置60において、チャネルsys#22は、時変トレリスで表すことができる。そして、チャネルsys#22を表す時変トレリスは、上述したように、有効枝と無効枝(可能な遷移と不可能な遷移)が時刻によって変化し、周期性を有する。
In the
ここで、時変トレリスについて説明する。 Here, the time-varying trellis will be described.
図7は、時変トレリスの一例を示している。この時変トレリスは、4つの状態0,1,2,3を有する。そして、各状態については、2つの遷移が存在し、したがって、時変トレリスの枝数は、8(=2遷移×4状態)になっている。
FIG. 7 shows an example of a time-varying trellis. This time-varying trellis has four
すなわち、図7の時変トレリスでは、状態0から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す2つの枝、状態1から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す2つの枝、状態2から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す2つの枝、および、状態3から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す2つの枝の合計で8つの枝が存在する。
That is, in the time-varying trellis of FIG. 7, two branches that represent transitions from
さらに、図7の時変トレリスでは、状態について存在する8つの枝のうち、有効枝と無効枝が、時刻によって変化している。 Furthermore, in the time-varying trellis shown in FIG. 7, among the eight branches that exist for the state, the valid branch and the invalid branch change with time.
すなわち、図7の時変トレリスにおいて、例えば、時刻tの状態から時刻t+1の状態への遷移では、8つの枝のうち、状態0から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す2つの枝が有効枝(図中、実線の矢印で示す)になっており、他の6つの枝は無効枝(図中、点線の矢印で示す)になっている。
That is, in the time-varying trellis of FIG. 7, for example, in the transition from the state at time t to the state at
また、例えば、時刻t+1の状態から時刻t+2の状態への遷移では、8つの枝のうち、状態0から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す2つの枝、および、状態1から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す2つの枝の合計で4つの枝が有効枝になっており、他の4つの枝は無効枝になっている。
Further, for example, in the transition from the state at time t + 1 to the state at
さらに、例えば、時刻t+2の状態から時刻t+3の状態への遷移、時刻t+3の状態から時刻t+4の状態への遷移、および、時刻t+4の状態から時刻t+5の状態への遷移では、いずれの遷移においても、8つの枝のうち、状態0から状態1への遷移を表す1つの枝、状態1から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す2つの枝、状態2から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す2つの枝、および、状態3から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す2つの枝の合計で7つの枝が有効枝になっており、他の1つの枝(状態0から状態0への遷移を表す1つの枝)は無効枝になっている。
Further, for example, the transition from the state at time t + 2 to the state at
また、例えば、時刻t+5の状態から時刻t+6の状態への遷移では、8つの枝のうち、状態0から状態0への遷移を表す1つの枝、状態1から状態2への遷移を表す1つの枝、状態2から状態0への遷移を表す1つの枝、および、状態3から状態2への遷移を表す1つの枝の合計で4つの枝が有効枝になっており、他の4つの枝は無効枝になっている。
Also, for example, in the transition from the state at time t + 5 to the state at
さらに、例えば、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移では、8つの枝のうち、状態0から状態0への遷移を表す1つの枝、および、状態2から状態0への遷移を表す1つの枝の、合計で2つの枝が有効枝になっており、他の6つの枝は無効枝になっている。
Further, for example, in the transition from the state at time t + 6 to the state at
そして、図7の時変トレリスの周期Tは7時刻になっており、したがって、時刻t+8以降には、時刻t乃至t+7で現れた遷移パターン(可能な遷移を表す有効枝、および不可能な遷移を表す無効枝がとるパターン)が繰り返し現れる。
And the period T of the time-varying trellis in FIG. 7 is 7 time. Therefore, after
いま、時変トレリスに存在する枝が表す遷移が、可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す情報を、遷移情報と称することにすると、遷移情報としては、例えば、枝情報やパターン情報を採用することができる。 Now, let us say that information indicating that a transition represented by a branch existing in a time-varying trellis is a possible transition or an impossible transition is referred to as transition information. Information can be employed.
すなわち、時刻t-1の状態から時刻tの状態への遷移を、時刻tの遷移と称することにすると、枝情報は、各時刻の遷移を表す枝ごとの、その枝が、有効枝であるか、または無効枝であることを表す、例えば、1ビットの情報である。 That is, when the transition from the state at time t-1 to the state at time t is referred to as a transition at time t, the branch information is an effective branch for each branch representing the transition at each time. Or, for example, 1-bit information indicating an invalid branch.
一方、パターン情報は、各時刻の遷移の遷移パターンを表す情報である。 On the other hand, the pattern information is information representing a transition pattern of transition at each time.
例えば、図7の時変トレリスでは、時刻t+1の遷移(時刻tの状態から時刻t+1の状態への遷移)の遷移パターンは、1周期(時間T)の他の時刻の遷移の遷移パターンと異なっている。同様に、時刻t+2の遷移の遷移パターン、時刻t+6の遷移の遷移パターン、および時刻t+7の遷移の遷移パターンも、他の時刻の遷移の遷移パターンと異なっている。
For example, in the time-varying trellis of FIG. 7, the transition pattern of the transition at time t + 1 (transition from the state at time t to the state at time t + 1) is the transition pattern at other times in one cycle (time T). It is different from the transition pattern. Similarly, the transition pattern of the transition at
また、時刻t+3の遷移の遷移パターン、時刻t+4の遷移の遷移パターン、および時刻t+5の遷移の遷移パターンは、一致しているが、時刻t+3,t+4、およびt+5以外の時刻の遷移の遷移パターンとは異なっている。
In addition, the transition pattern of the transition at
したがって、図7の時変トレリスでは、時刻t+1の遷移の遷移パターン、時刻t+2の遷移の遷移パターン、時刻t+3乃至t+5の時刻の遷移の遷移パターン、時刻t+6の遷移の遷移パターン、および時刻t+7の遷移の遷移パターンの、5種類の遷移パターンが存在する。
Therefore, in the time-varying trellis of FIG. 7, the transition pattern of the transition at
遷移情報としてパターン情報を採用し、入力軟値データYtから出力軟値データλを求める所定の計算に、有効枝のみの出力遷移確率γを用い、無効枝の出力遷移確率γを用いないことにより、軟入力軟出力の復号の性能を向上させることができる。 Use pattern information as transition information, and use the output transition probability γ of only the valid branch and not the output transition probability γ of the invalid branch in the predetermined calculation to obtain the output soft value data λ from the input soft value data Y t Thus, the decoding performance of soft input / soft output can be improved.
次に、図8は、本発明の一実施の形態である光ディスク装置の構成例を示している。この光ディスク装置280は、光ディスクからデータを再生するときの軟入力軟出力の復号に際し、上述したように、枝の出力遷移確率γと、その枝の遷移情報とを対応付けて記憶し、有効枝のみの出力遷移確率γを用いて、出力軟値データλを求める所定の計算を行うものである。 Next, FIG. 8 shows a configuration example of an optical disc apparatus according to an embodiment of the present invention. As described above, the optical disk device 280 associates and stores the branch output transition probability γ and the transition information of the branch when decoding soft input / soft output when reproducing data from the optical disk. A predetermined calculation for obtaining the output soft value data λ is performed using only the output transition probability γ.
なお、図中、図6の光ディスク装置60と対応する部分については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
In the figure, portions corresponding to those of the
すなわち、光ディスク装置280は、リードソロモン符号器61、LDPC符号器62、変調符号器63、NRZI変換器64、記録再生系65、LDPC復号器68、およびリードソロモン復号器69が設けられている点で、図6の光ディスク装置60と一致する。そして、光ディスク装置280は、位相検出器281が新たに設けられており、また、光ディスク装置60のSISO復号器67に代えてSISO復号器282が設けられている点で、光ディスク装置60と相違する。
That is, the optical disc apparatus 280 is provided with a Reed-
位相検出器281には、記録再生系65から入力軟値データYtが供給される。位相検出器281は、記録再生系65からの入力軟値データYtを、例えば、ビダビ復号することにより、時変トレリスの1周期の所定のタイミングとしての、例えば、先頭のタイミングを表す位相情報を生成してSISO復号器282に供給する。
A
ここで、変調符号器63において、変調符号として、例えば、17PP符号を採用することにすると、17PP符号はフレーム構造を成しており、各フレーム(1902ビットのデータ部)の境界に、フレームの先頭であることを表すフレームシンク部が挿入されて構成される。なお、フレームシンク部は、データ部がとり得ない既知の30ビットのビット列である。
Here, in the
また、17PP符号は、時変トレリスで表現される。そして、17PP符号を表現する時変トレリスでは、フレームどうしの境界で、特殊な遷移が行われる。 The 17PP code is expressed by a time-varying trellis. In the time-varying trellis expressing the 17PP code, a special transition is performed at the boundary between frames.
位相検出器281は、その特殊な遷移に対応する、フレームの先頭を表すフレームシンク部を検出し、そのフレームシンク部の検出に応じて、フレームの先頭のタイミング、換言すれば、時変トレリスの1周期の先頭のタイミングを表す位相情報としての、例えば、17PP符号のフレームの先頭でのみアクティブとなる信号を生成し、SISO復号器282に供給する。
The
なお、例えば、チャネルsys#21のPRチャネルが、PR12221チャネルである場合、そのPR12221チャネルと、17PP符号(データ部だけでなく、フレームシンク部までも含む)とを混合した混合トレリス(PR12221チャネルと17PP符号とを表現する時変トレリス)は、図9に示す通りとなる。
For example, if the PR channel of the
すなわち、図9は、フレームシンク部用の枝を含む1時刻分の混合トレリスの遷移を図示している。図9の混合トレリスは、34の状態を有し、フレームシンク部用の枝を含めて枝数Eが140となる。 That is, FIG. 9 illustrates the transition of the mixed trellis for one time including the frame sync branch. The mixed trellis of FIG. 9 has 34 states, and the number of branches E is 140 including the branch for the frame sync part.
また、図9の混合トレリスに対応するPR12221チャネルからの出力は、図10に示すとおり、-8,-6,-4,-2,0,2,4,6,8の系列となる。なお、図9の混合トレリスの1時刻分が、PR12221チャネルの3つの出力に対応するので、1フレームは644(=1932/3)時刻によって表現される。すなわち、この混合トレリスは、周期Tが644時刻となる。また、遷移情報としてのパターン情報の数(パターン数P)は15となる。 Further, the output from the PR12221 channel corresponding to the mixed trellis in FIG. 9 is a series of -8, -6, -4, -2, 0, 2, 4, 6, 8 as shown in FIG. Since one time of the mixed trellis in FIG. 9 corresponds to three outputs of the PR12221 channel, one frame is expressed by 644 (= 1932/3) time. That is, this mixed trellis has a period T of 644 times. The number of pattern information (pattern number P) as transition information is 15.
図10乃至図12は、図9の混合トレリスを数値表として表している。図10乃至図12において、現在状態および次状態の括弧内の値は、左側の値が17PP符号の状態を表し、右側の値がPR12221チャネルの状態を表している。有効となる遷移パターン番号とは、周期Tの期間に存在する15種類の遷移パターンのうち、どの遷移パターンにおいて、有効であるか(無効であるか)を表している。 10 to 12 represent the mixed trellis of FIG. 9 as a numerical table. 10 to 12, the values in parentheses of the current state and the next state indicate the state of the 17PP code on the left side and the state of the PR12221 channel on the right side. The valid transition pattern number represents which transition pattern is valid (invalid) among the 15 types of transition patterns existing in the period T.
例えば、枝番号1の枝は、現状態(0,1)から次状態(1,7)に遷移する枝であって、15種類のパターンのうち、8,9,10,11,12,13,14の遷移パターンにおいて有効枝となる(0,1,2,3,4,5,6,7の遷移パターンにおいて無効枝となる)ことを表している。
For example, the branch with the
また例えば、枝番号2の枝は、現状態(0,1)から次状態(0,8)に遷移する枝であって、15種類のパターンのうち、0,7,8,9,10,11,12,13,14の遷移パターンにおいて有効枝となる(1,2,3,4,5,6の遷移パターンにおいて無効枝となる)ことを表している。
Also, for example, the branch with
さらに例えば、枝番号19の枝は、現状態(1,0)から次状態(1,0)に遷移する枝であって、15種類のパターンのうち、3の遷移パターンにおいて有効枝となる(0,1,2,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14の遷移パターンにおいて無効枝となる)ことを表している。
Further, for example, the branch with the
なお、例えば、枝番号19,50などのように、枝番号に*(アスタリスク)が付けられた10本の枝が、フレームシンク部に対応する枝である。
Note that, for example, ten branches with an * (asterisk) added to the branch number, such as
図14乃至図16は、1フレーム分(644時刻分)の時変トレリス(混合トレリス)の遷移パターンを図示している。644時刻分の時変トレリスのうち、時刻0から時刻9までがフレームシンク部に対応し、時刻10から時刻643までがデータ部に対応する。
FIGS. 14 to 16 show transition patterns of time-varying trellises (mixed trellises) for one frame (644 times). Of the time-varying trellis for 644 times,
具体的には、時刻0に遷移パターン0となり、時刻1に遷移パターン1となり、時刻2に遷移パターン2となり、時刻3に遷移パターン3となり、時刻4に遷移パターン4となり、時刻5に遷移パターン2となり、時刻6に遷移パターン3となり、時刻7に遷移パターン5となる。
Specifically,
また、時刻8に遷移パターン6となり、時刻9に遷移パターン7となり、時刻10に遷移パターン8となり、時刻11に遷移パターン9となり、時刻12に遷移パターン10となり、時刻13乃至時刻640に遷移パターン11となる。
Also,
さらに、時刻641に遷移パターン12となり、時刻642に遷移パターン13となり、時刻643に遷移パターン14となる。
Furthermore, the
図8に戻る。SISO復号器282は、位相検出器281から供給される位相情報に基づいて生成される遷移情報と、出力軟値データλを求める所定の計算に用いる、枝の出力遷移確率γとを対応付けて記憶し、その遷移情報に基づき、有効枝に対応する出力遷移確率γだけを用いて、例えば、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズムにより、出力軟値データλを求める所定の計算を行い、その結果得られる出力軟値データλをLDPC復号器68に供給する。
Returning to FIG. The
すなわち、SISO復号器282は、軟入力軟出力の復号の対象とする時変トレリスに存在する各枝が表す遷移が、可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報を、例えば、時変トレリスの1周期の先頭の時刻(タイミング)を基準とする、周期Tの各時刻について、その遷移パターンを記憶している。
That is, the
そして、SISO復号器282は、位相検出器281から位相情報が供給されてから時間△T後の時刻tでは、記録再生系65から供給される、時刻tの入力軟値データYtから、式(20)にしたがい、時刻tの出力遷移確率γ(時刻t-1の状態から時刻tの状態への遷移を表す枝の出力遷移確率γ)を、時変トレリスに存在する枝すべてについて求め、その出力遷移確率γと、時刻tについての遷移情報とを対応付けて記憶する。
Then, at time t after time ΔT from the time when phase information is supplied from the
さらに、SISO復号器282は、遷移情報に基づき、有効枝に対応するの出力遷移確率γを用いて、式(18)、式(19)、および式(22)の計算を行い、出力軟値データλを求めて、LDPC復号器68に供給する。
Further, the
次に、図8のSISO復号器282が行う、時刻tの出力遷移確率γと遷移情報とを対応付けて記憶する処理について、図17を参照して詳述する。ただし、説明を簡単にするため、図7の例と同様の、4つの状態について8つの枝が存在する時変トレリスを例にして説明する。
Next, processing performed by the
図17左は、時変トレリスの一部、すなわち、図7の時変トレリスの、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移の部分を示しており、図17右は、遷移情報としての枝情報およびパターン情報を示している。
The left part of FIG. 17 shows a part of the time-varying trellis, that is, the part of the time-varying trellis of FIG. 7 from the state at time t + 6 to the state at
SISO復号器282は、記録再生系65(図8)から、時刻t+7の入力軟値データYt+7が供給されると、時刻t+6に、状態m'にいて、次の時刻t+7の入力データit+7が値0または1であるときに、入力軟値データYt+7が観測され、状態mに遷移する出力遷移確率γt+7(m',m,1)とγt+7(m',m,0)(正確には、γt+7'(m',m,1)とγt+7'(m',m,0))のそれぞれを、式(20)にしたがって計算する。
When the input soft value data Y t + 7 at time t + 7 is supplied from the recording / reproducing system 65 (FIG. 8), the
ここで、時変トレリスでは、図7で説明したように、状態0から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す2つの枝、状態1から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す2つの枝、状態2から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す2つの枝、および、状態3から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す2つの枝の合計で8つの枝が存在する。
Here, in the time-varying trellis, as described with reference to FIG. 7, two branches representing transitions from
そして、例えば、時刻t+6に、状態0にいて、入力データitが値0または1であったときに、それぞれ、状態0または状態1に遷移し、状態1にいて、入力データitが値0または1であったときに、それぞれ、状態2または状態3に遷移し、状態2にいて、入力データitが値0または1であったときに、それぞれ、状態0または状態1に遷移し、状態3にいて、入力データitが値0または1であったときに、状態2または3に遷移することとする。
Then, for example, at
この場合、SISO復号器282では、図17左に示すように(図17左では、γt+7(m',m,i)の、時刻を表すサフィックスt+7が省略されている)、状態0にいて、入力データitが値0であり、状態0に遷移する枝0→0の出力遷移確率γt+7(0,0,0)、状態0にいて、入力データitが値1であり、状態1への遷移を表す枝0→1の出力遷移確率γt+7(0,1,1)、状態1にいて、入力データitが値0であり、状態2への遷移を表す枝1→2の出力遷移確率γt+7(1,2,0)、状態1にいて、入力データitが値1であり、状態3への遷移を表す枝1→3の出力遷移確率γt+7(1,3,1)、状態2にいて、入力データitが値0であり、状態0への遷移を表す枝2→0の出力遷移確率γt+7(2,0,0)、状態2にいて、入力データitが値1であり、状態1への遷移を表す枝2→1の出力遷移確率γt+7(2,1,1)、状態3にいて、入力データitが値0であり、状態2への遷移を表す枝3→2の出力遷移確率γt+7(3,2,0)、および、状態3にいて、入力データitが値1であり、状態3への遷移を表す枝3→3の出力遷移確率γt+7(3,3,1)の、8つの枝それぞれの出力遷移確率γt+7(m',m,i)が求められる。 In this case, in the SISO decoder 282, as shown in the left of FIG. 17 (in the left of FIG. 17, the suffix t + 7 representing the time of γ t + 7 (m ′, m, i) is omitted) state 0 Niite, input data i t is 0, output transition probability gamma t + 7 branches 0 → 0 transition to state 0 (0,0,0), state 0 Niite, input data i t is a value 1, output transition probability gamma t + 7 branches 0 → 1 that represents a transition to state 1 (0,1,1), state 1 Niite, input data i t is equal to 0, to state 2 branches represent the transitions 1 → 2 output transition probability γ t + 7 (1,2,0), state 1 Niite, input data i t is equal to 1, the branch 1 → 3 representing a transition to state 3 output transition probability γ t + 7 (1,3,1), state 2 Niite, input data i t is 0, output transition probability gamma t + 7 branches 2 → 0 which represents the transition to state 0 (2,0,0), state 2 Niite, input data i t is the value 1, the output transition probability gamma t + 7 branches 2 → 1 that represents a transition to state 1 (2,1,1), In state 3, input Over data i t is 0, branches 3 → 2 output transition probability γ t + 7 (3,2,0) representing the transition to state 2, and state 3 Niite, input data i t value 1 and the output transition probability γ t + 7 (m ′, m, m) of each of the eight branches of the output transition probability γ t + 7 (3,3,1) of the branch 3 → 3 representing the transition to the state 3 i) is required.
また、SISO復号器282では、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移の遷移情報が求められる。
In addition, the
ここで、図7で説明したように、時変トレリスにおいて、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移では、8つの枝のうちの、状態0から状態0への遷移を表す枝、および、状態2から状態0への遷移を表す枝の合計で2つの枝が有効枝になっており、他の6つの枝は無効枝になっている。
Here, as described in FIG. 7, in the time-varying trellis, in the transition from the state at time t + 6 to the state at
遷移情報としてパターン情報が採用される場合には、SISO復号器282では、パターン情報が、図7で説明したように、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移の遷移パターンを表す値(遷移パターン番号)2とされる。
When pattern information is adopted as the transition information, the
そして、SISO復号器282では、枝0→0の出力遷移確率γt+7(0,0,0)、枝0→1の出力遷移確率γt+7(0,1,1)、枝1→2の出力遷移確率γt+7(1,2,0)、枝1→3の出力遷移確率γt+7(1,3,1)、枝2→0の出力遷移確率γt+7(2,0,0)、枝2→1の出力遷移確率γt+7(2,1,1)、枝3→2の出力遷移確率γt+7(3,2,0)、および、枝3→3の出力遷移確率γt+7(3,3,1)との、8つの枝の出力遷移確率と、パターン情報を表す値(遷移パターン番号)2とが対応付けられて記憶される。
In the
次に、SISO復号器282の処理について説明する。
Next, processing of the
SISO復号器282では、入力軟値データYtから出力軟値データλを求める所定の計算としての式(18)、式(19)、および式(22)の計算に用いる、枝のデータとしての出力遷移確率γを、入力軟値データYtが供給されるごとに求めて記憶する、出力遷移確率γの記憶処理と、記憶した出力遷移確率γを用いて、式(18)の前向き確率α、式(19)の後ろ向き確率β、および式(22)の出力軟値データλを計算する、前向き確率α、後ろ向き確率β、および出力軟値データλの計算処理とが行われる。
In the
まず、SISO復号器282による記憶処理について、図18のフローチャートを参照して説明する。
First, the storage process by the
記憶処理では、記録再生系65(図8)からSISO復号器282に対して、入力軟値データYtが供給されると、ステップS131において、SISO復号器282は、記録再生系65からの入力軟値データYtを用いて、式(20)の計算を行うことにより、上述したような、時変トレリスのE本の枝の出力遷移確率γを計算し、γRAM制御部402に供給する。
In the storage process, when the input soft value data Y t is supplied from the recording / reproducing system 65 (FIG. 8) to the
また、ステップS131において、SISO復号器282は、内蔵するカウンタのカウント値を1だけインクリメントする。なお、このカウンタは、位相検出器281(図8)から、アクティブの位相情報を受信した場合、カウント値を0にリセットする。
In step S131, the
この後、処理は、ステップS131からステップS132に進み、SISO復号器282は、カウンタのカウント値を、遷移パターン情報に変換することにより、直前のステップS131において出力遷移確率γが求められたE本の枝についての遷移パターン情報を生成する。
Thereafter, the process proceeds from step S131 to step S132, and the
ステップS133において、SISO復号器282は、E本の枝の出力遷移確率γと、そのE本の枝についての遷移パターン情報とを対応付け、そのE本の枝の出力遷移確率γと遷移パターン情報とのセットを記憶する。
In step S133, the
以下、記録再生系65(図8)からSISO復号器282に対して、入力軟値データYtが供給されるたびに、ステップS131乃至S133の処理が行われる。
Thereafter, every time the input soft value data Y t is supplied from the recording / reproducing system 65 (FIG. 8) to the
次に、SISO復号器282による計算処理について、図19のフローチャートを参照して説明する。
ステップS141において、SISO復号器282は、上述したステップS133で記憶した、E本の枝の出力遷移確率γと遷移パターン情報とのセットを読み出する。
Next, calculation processing by the
In step S141, the
ステップS142において、SISO復号器282は、読み出したパターン情報を、E本の枝の枝情報に変換する。ステップS143において、SISO復号器282は、変換された遷移情報としてのE本の枝の枝情報に基づき、E本の枝の出力遷移確率γのうちの、有効枝のみの出力遷移確率γを用いて、所定の計算を行う。
In step S142, the
すなわち、E本の枝の出力遷移確率γのうち、有効枝のみの出力遷移確率γと、前回求められた1時刻前の時刻tα-1の前向き確率αとを用いて、式(18)の計算が行われ、時刻tαの前向き確率αが求められる。 That is, among the output transition probabilities γ of E branches, using the output transition probability γ of only the effective branch and the forward probability α of time t α -1 one time before obtained previously is given by the equation (18). is carried out of the calculation, the forward probability α of time t α is required.
また、E本の枝の出力遷移確率γのうち、有効枝のみの出力遷移確率γと、前回求められた1時刻後の時刻tβ1+1の後ろ向き確率βとを用いて、式(19)の計算が行われ、時刻tβ1の後ろ向き確率βが求められる。 Further, among the output transition probabilities γ of E branches, using the output transition probability γ of only the effective branch and the backward probability β at time t β1 +1 one hour after the previous time, the equation (19) Is calculated, and the backward probability β at time t β1 is obtained.
さらに、E本の枝の出力遷移確率γのうち、有効枝のみの出力遷移確率γと、前回求められた1時刻後の時刻tβ2+1の後ろ向き確率βとを用いて、式(19)の計算が行われ、時刻tβ2の後ろ向き確率βが求められる。 Further, among the output transition probabilities γ of the E branches, using the output transition probability γ of only the effective branch and the backward probability β of the time t β2 +1 one hour after the previous time, Expression (19) The backward probability β at time t β2 is obtained.
また、E本の枝の出力遷移確率γのうちの有効枝のみの出力遷移確率γ、先に求められた前向き確率α、および、後ろ向き確率βを用いて、式(22)の計算が行われ、出力軟値データλが求められる。 Further, using the output transition probability γ of only the effective branch of the output transition probabilities γ of E branches, the forward probability α previously determined, and the backward probability β, the calculation of Expression (22) is performed. The output soft value data λ is obtained.
以下、各時刻、つまり、記録再生系65(図8)からSISO復号器282に対して、入力軟値データYtが供給されるたびに、ステップS141乃至S143の処理が行われる。
Thereafter, each time, that is, whenever the input soft value data Y t is supplied from the recording / reproducing system 65 (FIG. 8) to the
以上のように、SISO復号器282においては、遷移情報としてのパターン情報と出力遷移確率γとを対応付けて記憶し、遷移情報に基づき、有効枝のみの出力遷移確率γを用いて、出力軟値データλを求める式(18)、式(19)、および式(22)の計算を行うので、時変トレリスにおける無効枝の出力遷移確率γが、出力軟値データλを求める所定の計算に用いられることが防止され、その結果、軟入力軟出力の復号の性能を向上させることができる。
As described above, the
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
すなわち、SISO復号器282では、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズムの他、例えば、SW-Log-BCJRアルゴリズム等にしたがって、軟入力軟出力の復号を行うことが可能である。
That is, the
また、本実施の形態では、光ディスクから得られた入力軟値データYtを、出力軟値データλtに復号することとしたが、本発明は、光ディスク等の記録媒体から得られた入力軟値データYtを出力軟値データλtに復号する場合の他、例えば、無線や有線の伝送媒体を介して送信されてきた入力軟値データYtを出力軟値データλtに復号する場合にも適用することができる。 In the present embodiment, the input soft value data Y t obtained from the optical disc is decoded into the output soft value data λ t , but the present invention is applied to the input soft value data obtained from a recording medium such as an optical disc. another case of decoding the value data Y t to output soft values data lambda t, for example, when decoding an input soft value data Y t that has been transmitted via a wireless or wired transmission medium to the output soft value data lambda t It can also be applied to.
21 畳み込み符号器, 22 無記憶通信路, 23 復号器, 61 リードソロモン符号器, 62 LDPC符号器, 63 変調符号器, 64 NRZI変換器, 65 記録再生系, 67 SISO復号器, 68 LDPC復号器, 69 リードソロモン復号器, 281 位相検出器, 282 SISO復号器
21 convolutional encoder, 22 memoryless channel, 23 decoder, 61 Reed-Solomon encoder, 62 LDPC encoder, 63 modulation encoder, 64 NRZI converter, 65 recording / reproducing system, 67 SISO decoder, 68
Claims (7)
時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、前記チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの1周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、
前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータと
を対応付けて記憶する記憶手段と、
前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算を行う計算手段と
を備え、
前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、
前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む
復号装置。 Decodes input soft value data, which is soft value data obtained by encoding data encoded through the channel, into output soft value data, which is soft value data representing the likelihood of the input data. In the decoding device
A time-variant trellis that consists of a state that transitions with the passage of time and a branch that represents a state transition, and that expresses the channel, where the possible transition changes with time and is a trellis having periodicity. Transition information generated based on phase information indicating a predetermined timing in one period of the time-varying trellis having the periodicity, indicating that the transition represented by the branch is possible or impossible. When,
Storage means for associating and storing the branch data used in a predetermined calculation for obtaining the output soft value data from the input soft value data;
Calculation means for performing the predetermined calculation using only data of branches representing possible transitions based on the transition information; and
The encoded data has a frame structure including a frame sync part and a data part,
The time-varying trellis includes the branch corresponding to the frame sync unit.
請求項1に記載の復号装置。 The transition information is the transition pattern information indicating which of the plurality of transition patterns exists in one period of the time-varying trellis having the periodicity. Decoding device.
請求項2に記載の復号装置。 The decoding apparatus according to claim 2, wherein the time-varying trellis is a mixed trellis that expresses a modulation code that modulates and encodes the encoded data and a PR (Partial Response) channel.
請求項3に記載の復号装置。 The decoding apparatus according to claim 3, wherein the PR channel is a PR121 channel, a PR1221 channel, or a PR12221 channel.
請求項3に記載の復号装置。 The decoding apparatus according to claim 3, wherein the modulation code is a 17PP code (Parity Preserve / Prohibit Repeated Minimum Transition Runlength).
請求項2に記載の復号装置。 The decoding device according to claim 2, wherein the calculation means performs the predetermined calculation according to a SW-Max-Log-BCJR algorithm.
前記復号装置が、
時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、前記チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの1周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、
前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータと
を対応付けて記憶し、
前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算を行う
ステップを含み、
前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、
前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む
復号方法。 Decodes input soft value data, which is soft value data obtained by encoding data encoded through the channel, into output soft value data, which is soft value data representing the likelihood of the input data. In the decoding method of the decoding device,
The decoding device is
A time-variant trellis that consists of a state that transitions with the passage of time and a branch that represents a state transition, and that expresses the channel, where the possible transition changes with time and is a trellis having periodicity. Transition information generated based on phase information indicating a predetermined timing in one period of the time-varying trellis having the periodicity, indicating that the transition represented by the branch is possible or impossible. When,
Used in a predetermined calculation for obtaining the output soft value data from the input soft value data, and storing the branch data in association with each other;
Based on the transition information, using only branch data representing possible transitions, and performing the predetermined calculation,
The encoded data has a frame structure including a frame sync part and a data part,
The time-varying trellis includes the branch corresponding to the frame sync unit.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130071391A (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-28 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Methods and systems for decoding data |
WO2015107571A1 (en) * | 2014-01-17 | 2015-07-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Decoding device, decoding method, recording/reproducing device, and recording/reproducing method |
WO2017204002A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | ソニー株式会社 | Signal processing device and signal processing method |
US11545183B2 (en) | 2020-09-09 | 2023-01-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic disk device and read processing method |
-
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130071391A (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-28 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Methods and systems for decoding data |
JP2013153420A (en) * | 2011-12-20 | 2013-08-08 | General Electric Co <Ge> | Methods and systems for decoding data |
KR101995592B1 (en) * | 2011-12-20 | 2019-07-02 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Methods and systems for decoding data |
WO2015107571A1 (en) * | 2014-01-17 | 2015-07-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Decoding device, decoding method, recording/reproducing device, and recording/reproducing method |
WO2017204002A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | ソニー株式会社 | Signal processing device and signal processing method |
TWI642054B (en) * | 2016-05-27 | 2018-11-21 | 日商新力股份有限公司 | Signal processing device and signal processing method |
US11545183B2 (en) | 2020-09-09 | 2023-01-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic disk device and read processing method |
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