JP2834860B2 - Likelihood calculation method - Google Patents

Likelihood calculation method

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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の属する技術分野) 本発明は、誤り訂正符号の軟判定複合処理や、受信同
期符号の軟判定検出処理等に応用される尤度演算方式の
改良に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement of a likelihood calculation method applied to a soft decision complex processing of an error correction code, a soft decision detection processing of a reception synchronization code, and the like.

(従来技術とその問題点) 誤り訂正符号や受信同期符号の軟判定による復号,検
出に用いられる尤度関数は、受信語を とし、任意の1つの参照符号語(候補となる符号語)を とするとき、受信語 を受信した時点で送信側の符号語が参照符号語 であることの「確からしさ」を表わす量であって、一般
に、 が送信されたとき もしくはその対数値(対数尤度関数)で定義される。こ
こに、 を既に確定したパラメータとし、参照符号語 を独立変数とする関数として取り扱われ、例えば、誤り
訂正符号の軟判定復号処理では、候補となるすべての参
照符号語 が計算され、最大の を与える一つの参照符号語 が復号語として選択される。
(Prior art and its problems) A likelihood function used for decoding and detection of an error correction code and a reception synchronization code by soft decision is based on a received word. And any one reference codeword (candidate codeword) And the received word Is the reference codeword when the Is a quantity that represents the “certainty” of Is sent Alternatively, it is defined by its log value (log likelihood function). here, Is the already determined parameter, and the reference code word Is treated as a function having independent variables, for example, in the soft-decision decoding process of the error correction code, all of the candidate reference code words Is calculated and the largest One reference codeword giving Is selected as the decoded word.

は、誤りがランダムに発生する場合次式によって算出さ
れる。
Is calculated by the following equation when an error occurs at random.

なお、 は、それぞれ、xiyi=1およびxiyi=0が成立する
部分のみの累乗演算を示している。
In addition, Indicates a power operation only for the portions where x i y i = 1 and x i y i = 0.

(1)式より、その対数値で定義されている対数尤度
関数 で与えられる。但し(2)式の は、それぞれxiyi=1およびxiyi=0が成立する部
分のみの累和演算である。
From equation (1), the log likelihood function defined by its log value Given by Where (2) Is a cumulative sum operation of only the portions where x i y i = 1 and x i y i = 0.

(2)式において、ビット誤り率pe(γ)≪1を仮
定すると、次の近似式が得られる。
Assuming the bit error rate p ei ) ≪1 in equation (2), the following approximate equation is obtained.

上記の対数尤度関数に基づく尤度値を計算するにあた
って、従来は、(3)式で与えられる近似式を使用して
おり、その演算方式の一構成例を第2図に示す。
In calculating a likelihood value based on the logarithmic likelihood function, an approximation formula given by Expression (3) is conventionally used, and FIG. 2 shows a configuration example of the calculation method.

図において、21は受信語ビットyiの品質を定量化した
品質情報値qiを外部から入力し受信語 として尤度演算処理期間中一時記憶する記憶回路であ
り、シフトレジスタやRAM(Random Access Memory)等
で構成される。
In the figure, 21 is entered quantify the quality of the received word bit y i the quality information value q i from the outside received word Is a storage circuit that temporarily stores during the likelihood calculation processing period, and is configured by a shift register, a RAM (Random Access Memory), and the like.

22は21と同様の記憶回路であり、受信語ビットyiを逐
次入力し、受信語 として尤度演算処理期間中一時記憶する。
22 is a memory circuit similar to the 21, to sequentially enter the receiving word bit y i, the received word Is temporarily stored during the likelihood calculation processing period.

23は、誤り訂正符号語や受信同期符号語からなる参照
符号語 の各ビット(参照符号語ビット)xiと、記憶回路22から
読み出される受信語ビットyiとの排他的論理和xiyi
得る排他的論理和回路である。
23 is a reference codeword consisting of an error correction codeword and a reception synchronization codeword Is an exclusive OR circuit for obtaining an exclusive OR x i y i of each bit (reference code word bit) x i and the received word bit y i read from the storage circuit 22.

24は乗算器であり、記憶回路21から読み出される品質
情報値qiと排他的論理和回路23の出力とを乗算し、逐次
出力する。なお、乗算器24の一方の入力である排他的論
理和回路23の出力xiyiの2値論理値(“1",“0")を
非負値の2値整数値(+1,0)として取り扱うものとす
る。
A multiplier 24 multiplies the quality information value q i read from the storage circuit 21 by the output of the exclusive OR circuit 23 and sequentially outputs the result. The binary logical value (“1”, “0”) of the output x i y i of the exclusive OR circuit 23, which is one input of the multiplier 24, is converted to a non-negative binary integer value (+1,0). Shall be treated as

25は乗算器24から逐次得られる乗算結果の累和値を尤
度値Lとして出力する累和演算回路であり、シフトレジ
スタや加算器等で構成される。
Reference numeral 25 denotes a summation operation circuit that outputs the summation value of the multiplication results sequentially obtained from the multiplier 24 as a likelihood value L, and is composed of a shift register, an adder, and the like.

さて、以上の従来の構成例において、累和演算回路の
出力から得られる尤度値Lは、排他的論理和回路23の出
力xyの論理値(“1",“0")が非負値の2値整数
(+1,0)として取り扱われるので、尤度値Lは、 となることは明らかである。従って、第2図における品
質情報値入力qiを次式 qi=logpe(γ) ……(5) で定義し、予め定量化しておけば、(4)式は、(5)
式を代入することにより(3)式と同一となるから、累
和演算回路25の出力Lに(3)式で与えられる対数尤度
関数(近似値)を得ることができる。
Now, in the above-described conventional configuration example, the likelihood value L obtained from the output of the accumulation operation circuit is such that the logical value (“1”, “0”) of the output xy of the exclusive OR circuit 23 is a non-negative value. Since it is treated as a binary integer (+1,0), the likelihood value L is Obviously, Therefore, if the quality information value input q i in FIG. 2 is defined by the following equation q i = log p ei ) (5) and quantified in advance, the equation (4) becomes:
By substituting the equation, the result becomes the same as the equation (3), so that the log likelihood function (approximate value) given by the equation (3) can be obtained for the output L of the accumulation operation circuit 25.

しかしながら、上記従来の構成では、品質情報語 を個別に2つの記憶回路21,22に記憶する必要がある。
また、参照符号語 に係わりのない部分である記憶回路21,22を除いた残り
の破線で囲まれた数値演算処理部分が参照符号語 の個数に比例して増大し、この部分をDSP(Digital Sig
nal Processor)によるソフトウェアで実現する場合、
排他的論理和処理(第2図の23相当)と積和演算(第2
図の24と25相当)の少なくとも2ステップで構成される
基本演算の繰り返しとなり、1ステップで構成される基
本演算が使用できる場合に比べて処理量がほぼ2倍にな
るという欠点がある。
However, in the above conventional configuration, the quality information word Must be stored in the two storage circuits 21 and 22 individually.
Also, the reference codeword Numerical operation processing portions surrounded by broken lines except for the storage circuits 21 and 22 which are not related to Of the DSP (Digital Sig)
nal Processor),
Exclusive OR processing (corresponding to 23 in FIG. 2) and product-sum operation (2
The basic operation composed of at least two steps (corresponding to 24 and 25 in the figure) is repeated, and there is a disadvantage that the processing amount is almost doubled as compared with the case where the basic operation composed of one step can be used.

(発明の目的) 本発明の目的は、前記従来の方法において生ずる問題
を取り除き、回路規模を縮小するとともに、DSPを用い
たソフトウェア上の尤度演算の総ステップ数を従来の方
法に比べほぼ半減させた尤度演算方式を提供することに
ある。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to eliminate the problems occurring in the conventional method, to reduce the circuit scale, and to reduce the total number of steps of likelihood calculation on software using a DSP by almost half compared to the conventional method. It is another object of the present invention to provide a likelihood calculation method.

(発明の構成および作用) 本発明の尤度演算方式は、上記目的を達成するため
に、前記受信語の専用の記憶回路を不要として回路規模
を縮小し、参照符号語に依存する数値処理における基本
処理を積和演算単位で1ステップ化してDSPを用いたソ
フトウェア上の尤度演算の総ステップ数を従来の方法に
比べほぼ半減させたことを特長とするものである。
(Structure and operation of the invention) In order to achieve the above object, the likelihood calculation method of the present invention eliminates the need for a dedicated memory circuit for the received word, reduces the circuit scale, and reduces the likelihood of the numerical processing depending on the reference codeword. It is characterized in that the basic processing is made into one step for each product-sum operation unit, and the total number of steps of likelihood operation on software using DSP is reduced by almost half as compared with the conventional method.

以下図面により本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明による尤度演算方式の一つの構成例図
である。図において、11は補数切替回路であり、受信語
ビットyiおよびyiに対応する品質情報値qiを入力とし、
例えば、yiの2値論理値が“1"又は“0"のとき−qi(qi
の補数)又はqiに切替える補数切替動作を行う。従っ
て、yiの2値論理値(“1",“0")を正負の2値整数値
(−1,+1)に写像した変数をyi′とおくと、前記補数
切替動作により補数切替回路11の出力値はyi′とqiとの
積yi′・qiとなる。
FIG. 1 is a diagram showing one configuration example of a likelihood calculation method according to the present invention. In the figure, 11 is the complement switching circuit inputs the quality information value q i corresponding to the received word bit y i and y i,
For example, when the binary logical value of y i is “1” or “0”, −q i (q i
) Or a complement switching operation for switching to q i . Therefore, if the variable obtained by mapping the binary logical value (“1”, “0”) of y i to a positive or negative binary integer value (−1, + 1) is set to y i ′, the complement switching operation is performed by the complement switching operation. the output value of the circuit 11 becomes · q i 'product y i of the q i' y i.

12は第2図の21と同一の記憶回路であって、上記yi
・qiを逐次入力し、その系列の受信語 に相当する部分を、尤度演算処理の期間中一時記憶す
る。
12 may be the same memory circuit and 21 of FIG. 2, the y i '
・ Enter q i sequentially and receive words Is temporarily stored during the likelihood calculation process.

13は11と同一の補数切替回路であって、記憶回路12か
ら読み出されるyi′とqiとの積yi′・qiと参照符号語ビ
ットxiとを入力とし、11の場合と同様の補数切替動作を
行う。従って補数切替回路13の出力は、xiの2値論理値
(“1",“0")を2値整数値(−1,+1)へ写像した変
数をxi′とおくと、xi′とyi′・qiとの積xi′・yi′・
qiとなる。
13 are identical complement switching circuit and 11, as input and · q i and the reference codeword bit x i y i 'product y i of the q i' to be read from the memory circuit 12, in the case of 11 A similar complement switching operation is performed. Therefore, the output of the complement switching circuit 13, binary logic value of x i ( "1", " 0") binary integer (-1, + 1) variables were mapped to putting the x i ', x i ′ And y i ′ · q i x i ′ ・ y i ′ ・
q i .

14は第2図の25と同一の累和演算回路であって、補数
切替回路13の出力xi′・yi′・qiを入力し、その累和値
を求める尤度度L′として外部へ出力する。
Numeral 14 is the same sum calculation circuit as 25 in FIG. 2, which receives the output x i ′ · y i ′ · q i of the complement switching circuit 13 and obtains the likelihood L ′ for obtaining the sum value thereof. Output to outside.

第1図に示した構成例図に基づく本発明の作用を以下
に数式を用いて説明する。
The operation of the present invention based on the configuration example shown in FIG. 1 will be described below using mathematical expressions.

まず、対象とする符号語の符号長をnビットとすると
き、(2)式で与えられる対数尤度関数 は次式に変形できる。
First, when the code length of the target code word is n bits, the log likelihood function given by equation (2) Can be transformed into the following equation.

ここで、(6)式の第3項は受信語 の各受信語ビットyiに対応する信号対雑音電力比γ
よって一意に決定され、参照符号語 に依存しない定数である。
Here, the third term of the equation (6) is a received word. Is uniquely determined by the signal-to-noise power ratio γ i corresponding to each received word bit y i of the reference code word Is a constant independent of.

一般に、尤度の有用性はその相対的な大小関係にある
ことから、(6)式を2倍し、第3項(定数)を除外す
ることによって得られる次式の値 をあらためて対数尤度関数として取り扱うことが可能で
ある。
In general, since the usefulness of likelihood is in a relative magnitude relation, the value of the following equation obtained by doubling equation (6) and excluding the third term (constant) is obtained. Can be treated again as a log likelihood function.

本発明は、上記(7)式による対数尤度関数を使用し
ている。
The present invention uses the log likelihood function according to the above equation (7).

本発明の第1図の構成例では、累和演算回路14より得
られる尤度値L′は明らかに次式で与えられる。
In the configuration example of FIG. 1 of the present invention, the likelihood value L 'obtained from the accumulation operation circuit 14 is clearly given by the following equation.

なお、(8)式はxiとxi′、yiとyi′の間の写像関係
を同時に前記とは逆にした場合[(“1",“0")→(+
1,−1)]でも同様に成立する。
Equation (8) is obtained when the mapping relation between x i and x i ′ and y i and y i ′ is simultaneously reversed from the above [[“1”, “0”) → (+
1, -1)].

従って、品質情報値入力qiを次式 で定義し、予め定量化することにより、(8)式は
(9)式を代入することにより(7)式と同一となるか
ら、累和演算回路14の出力L′に、(7)式で与えられ
る対数尤度関数を得ることが明らかである。
Therefore, the quality information value input q i is By quantifying in advance, equation (8) becomes the same as equation (7) by substituting equation (9), so that the output L 'of the accumulator 14 is given by equation (7) Obtaining the log likelihood function given by

なお、上記品質情報値qiはビット誤り率が比較的小さ
い値(pe(γ)≪1)の場合、次式によって近似して
もよい。
Note that the quality information value q i may be approximated by the following equation when the bit error rate is a relatively small value (p ei ) ≪1).

qi=−logpe(γ) ……(10) ここで、第1図の各処理部分のうち参照符号語 に係わりのない部分である補数切替回路11および記憶回
路12を除いた残りの破線で囲まれた数値演算処理部分、
即ち補数切替回路13および累和演算回路14の部分は、参
照符号語 の個数に比例して処理量が増大するが、積和演算1ステ
ップの繰り返しで構成されており、第2図で示した従来
の構成に必要であった排他的論理和演算が除外されてい
る。
q i = −logp ei ) (10) Here, the reference code word of each processing portion in FIG. Numerical operation processing portion surrounded by a dashed line except for the complement switching circuit 11 and the storage circuit 12, which are portions not related to
That is, the parts of the complement switching circuit 13 and the accumulation operation circuit 14 Although the processing amount increases in proportion to the number of, the configuration is configured by repeating one step of the product-sum operation, and the exclusive OR operation required for the conventional configuration shown in FIG. 2 is excluded. .

従って、上記第1図の破線部分をDSPによるソフトウ
ェアで実現する場合、基本演算を積和演算1ステップで
構成することができるため、従来に比べ処理ステップ量
を半減することができる。
Therefore, when the broken line portion in FIG. 1 is realized by software using a DSP, the basic operation can be configured by one step of the product-sum operation, so that the processing step amount can be halved compared to the conventional case.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、尤度演
算において、受信語専用の記憶回路が不要であり回路規
模を縮小することができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, in the likelihood calculation, a storage circuit dedicated to the received word is not required, and the circuit scale can be reduced.

また、参照符号語に依存する数値処理が積和演算のみ
の繰り返しで構成することができるため、DSPを用いた
ソフトウェア論理に適合する等の利点がある。
In addition, since the numerical processing depending on the reference codeword can be configured by repeating only the product-sum operation, there is an advantage that it is suitable for software logic using a DSP.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による尤度演算方式の一つの構成例図、
第2図は従来の方式の一構成例図である。 11,13……補数切替回路、12……記憶回路、 14……累和演算回路、21,22……記憶回路、 23……排他的論理和回路、24……乗算器、 25……累和演算回路。
FIG. 1 is a diagram showing an example of one configuration of a likelihood calculation method according to the present invention;
FIG. 2 is a structural example of a conventional system. 11, 13: complement switching circuit, 12: storage circuit, 14: cumulative operation circuit, 21, 22, storage circuit, 23: exclusive OR circuit, 24: multiplier, 25: cumulative Sum operation circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】受信語を構成する各受信語ビットと該受信
語ビットの誤り率を用いて算出される品質情報値とを逐
次受とり、前記受信語ビットの極性に従って前記品質情
報値又はその補数値に切替える補数切替動作により前記
受信語ビットの2値論理値を正負の2値整数値に写像し
た変数と前記品質情報値との積を出力する第1の補数切
替回路と、 該第1の補数切替回路の出力が逐次入力され、前記受信
語に対応する部分の数値を尤度演算の期間中一時記憶す
る記憶回路と、 該記憶回路から読み出される数値と外部から与えられる
任意の参照符号語を構成する参照符号語ビットとを逐次
受けとり、前記参照符号語ビットの極性に従って前記記
憶回路から読み出される数値又はその補数値に切替える
補数切替動作により前記参照符号語ビットの2値論理値
を正負の2値整数値に写像した変数と前記数値との積を
出力する第2の補数切替回路と、 該第2の補数切替回路の出力を前記参照符号語長にわた
り累和し前記参照符号語の尤度値として外部へ出力する
累和演算回路と を備えた尤度演算方式。
1. A method for receiving successively received word bits constituting a received word and a quality information value calculated by using an error rate of the received word bits, wherein the quality information value or its quality information value is determined according to the polarity of the received word bits. A first complement switching circuit for outputting a product of the quality information value and a variable obtained by mapping a binary logical value of the received word bit to a positive or negative binary integer value by a complement switching operation for switching to a complement value; The output of the complement switching circuit is sequentially input, and a storage circuit for temporarily storing the numerical value of the portion corresponding to the received word during the likelihood calculation, a numerical value read from the storage circuit and any externally given reference code And the reference code word bits constituting the word are successively received, and the complement code switching operation of switching to a numerical value read from the storage circuit or its complement value in accordance with the polarity of the reference code word bit is performed. A second complement switching circuit that outputs a product of a variable obtained by mapping a logical value of the value to a positive or negative binary integer value and the numerical value, and accumulating the output of the second complement switching circuit over the reference codeword length And a summation operation circuit that outputs the likelihood value of the reference codeword to the outside.
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