JP4090996B2 - データウィンドウを使用するデータ復号方法 - Google Patents

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Description

本発明は、読み書きされるデータとそのサイズを備えたデータウィンドウを使用してデータを復号する方法に関する。
こうした方法は、UMTS(Universal Mobile Telecommunication System:汎用移動通信システム)標準のシステムやある種の衛星通信で特に使用可能である。
UMTS標準を用いたシステムでは、データは、こうしたシステムの受信器で受信されるときに、復号される。こうした受信器は集積回路上に復号器を備えており、前記データの復号中にエラーを検出し訂正するのに使用される。このため、この復号器は現在、ターボ復号器ともよばれ、SISOとも呼ばれるソフト入力対ソフト出力復号器2台を備えている。各SISO復号器は内部情報(intrinsic information)と、他のSISO復号器から到来する外部情報(extrinsic information)を使用し、1台のSISO復号器は3つの計算器α、β、λを使用している。こうした復号を実行するために、複数のスライドウィンドウ(sliding windows)を有するシステムが用いられる。このシステムは、データを複数のデータウィンドウに切断して実行される。こうしたシステムは上記3つの計算器で使用されるデータに適用される。
第1の計算器αは前のデータを用いて結果データを計算する。
第2の計算器βは次のデータを用いて結果データを計算する。
第3計算器λは第1および第2計算器の結果と入力データとを用いて結果データを計算する。
スライドウィンドウの原理は図1に示されている。図1は複数個のウィンドウWをもつデータKのブロックサイズを示している。LWは最後のウィンドウサイズである。示してあるように、第1の計算器αは線形のデータフローを有している。しかし、入力データと計算結果のデータは、第2の計算器βが逆方向の数学的演算を行うために、記憶される必要がある。このことは、入力と第1計算器αの結果データは一時的に2つの別々のバッファBUF1とBUF2に記憶されなければならないことを意味している。したがって、第1バッファに到来するデータを記憶している間に、βの結果を計算するために第2バッファが読み取られる。例えば、第1ウィンドウ0_Wの第1到来データは1,2,3および4である。これらのデータは第1バッファBUF1に書き込まれている(WR_BUF1)。次いで、データW_2W−1の第2ウィンドウは第1計算器αの結果α1、α2、α3およびα4とともに第2バッファBUFF2に書き込まれる(WR_BUF2)。他方で、データの第1ウィンドウはバッファBUF1から読み取られて(RD_BUF1)、第2計算器βは読み取られたデータ4,3,2および1を使用して、その計算結果β1、β2、β3およびβ4を出力する。次いで、第3計算器λは、データの第1ウィンドウが書き込まれた後のみの結果、例えばここではβ4、4およびα4と共に結果を配送することが可能である。
この解法の主な問題は、集積回路上で、バッファが各56ビットの約64ワードを記憶しなければならないことにある。バッファは2つ必要なので、56ビットのワードが2×64個記憶されなければならないことになる。したがって、上記のターボ復号器を2つ備えた集積回路上で、データの一時的な記憶のためにあまりに多くのメモリが占有され、あまりに多くのエネルギが消費されてしまう。このことは製造面でコスト高となってしまう。
したがって、本発明の目的は、データの一時的な記憶のためのメモリがあまり多く必要とせず効果的な復号を達成する、それぞれ読み書きされるデータとそのサイズを含んだデータウィンドウを用いてデータを復号する方法を提供することにある。
本目的のため、
−前のデータウィンドウを書き込む第2アドレス方向とは反対の方向の第1アドレス方向に現在のデータウィンドウを固有のバッファに書き込み、前のデータウィンドウのデータが書き込まれていないアドレスから前記現在のデータウィンドウの書込みがはじまり、前記バッファの長さがデータウィンドウの最大サイズよりも大きいステップと、
−前記前のデータウィンドウの最後の書込みアドレスに等しい読取りアドレスから、前記固有のバッファからの前記前のデータウィンドウのデータを読み取り、前記読取りが現在のデータウィンドウの前記書込みと同時に同じ第1アドレス方向に実行されるステップと、を含む方法が提供される。
さらに詳細に考えると、この方法は、複数のデータウィンドウのサイズよりも大きいバッファを1つしか使用しないので、前記データの一時的な記憶に必要なメモリを削減可能である。さらに、現在のデータウィンドウの書込みは、前のウィンドウの書込みアドレスとは同じアドレスからは始まらない。すなわち、前のデータウィンドウの書込みと現在のデータウィンドウの書込みは少なくとも1つのアドレスからはシフトされている。したがって、データAをバッファに書き込むことと、バッファからデータBを読み取ることを同時できる。この動作は時間の節約になる。
好適な実施例において、バッファの長さは複数のデータウィンドウの最高サイズに1を加えた大きさに等しい。本実施例は、一時的な記憶に必要なメモリを飛躍的に削減できる利点を備えている。
本発明のさらなる目的、特色、ならびに利点は、添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
以下に示す記載では、当業者により周知の機能や構成は詳細には記載されていない、というのも細部を不必要に説明すると本発明がかえって不明瞭になるからである。
本発明はスライドウィンドウを用いてデータを復号する方法に関する。こうした方法は、特に、UMTS通信システム、より詳細には受信器例えば携帯電話の受信器に埋め込まれた集積回路内のターボ復号器で使用される。
受信器がデータを受信すると、伝送により受信データにエラーが発生しているかもしれない。
そのターボ復号器を含む受信器はエラーを検出し訂正する。このため、ターボ復号器はSISOモジュール(ソフト入力ソフト出力)と、データの一時的記憶のための固有のバッファBUFとを備えている。各SISO復号器は、内部情報と他のSISO復号器から到来する外来情報とを用いて他のSISO信号器と協働する。SISO復号器は3つの計算器α、βおよびλを使用している。
各SISO復号器の協働動作を管理するために、ターボ復号器は、3つの計算器α、βおよびλにより使用されたデータに提供されるデータの複数のスライドウィンドウを有するシステムを用いる。複数のスライドウィンドウを有するシステムは、到来データを複数のデータウィンドウに切断するように構成されており、データウィンドウwのサイズSIZEは他のウィンドウwとは異なるようになっている。
ウィンドウwのデータは固有バッファBUFに一時的に記憶される。上記バッファBUFの長さはデータウィンドウの最高サイズMAX_SIZEより長い。このことは、バッファBUFが多くのアドレスを含み、複数のデータウィンドウの最高サイズより大きいということを意味している。バッファBUFの長さは、前記バッファに記憶可能な、それぞれがある数のビットから多数のワードに等しい。
優先的に、バッファの長さは複数のデータウィンドウの最高サイズに1を加えた大きさに等しい。すなわち、その長さは1ウィンドウ+1に含まれたデータの最高数に等しい。このことはさらに、バッファBUFは複数のデータウィンドウの最高サイズ+1に等しい多数のアドレスを含むことも意味している。追加アドレスは予備ワードメモリアドレスWORDである。
図2は、バッファBUFとこのバッファBUFから読み取られるデータ列D_RDまたは書き込まれるデータ列D_WRの複数のウィンドウwを示す。本例では、データの列は理想的な列である。すなわち、読み取られたり書き込まれたりするデータの数は他のワードの各ウィンドウw中では同じであり、すべてのウィンドウwのサイズSIZEは同じである。
本例では、1つのウィンドウwは多くとも4つのデータを含んでいる。すなわち、ウィンドウのサイズは4に等しい。したがって、本例では、バッファBUFの長さは1つのデータ内の4+1*個のビットに等しく、上記バッファ内のアドレスの数は5である。
バッファBUFには、ボトムアドレスB_ADDと、トップアドレスT_ADDと、トップアドレスT_ADDのちょうど後に追加される予備ワードメモリアドレスWORDとがある。これらはそれぞれ@0,@3および@4と例示されたアドレスに相対する。
実際、標準的な集積回路上の通常のターボ復号器では、その長さは64ワード+1となり、各ワードは56ビットから成る。
第1ステップST1では、4つのデータ1,2,3および4を含む第1ウィンドウw1が、バッファの1端、本例では、ボトムアドレスB_ADDから、バッファBUFに書き込まれる。読み取られるデータはない。
次いで、ステップST2では、書き込まれる現ウィンドウは、データ5,6,7および8を含む第2ウィンドウw2であり、前のウィンドウw1は逆の順序で読み取られることになる。すなわち、データ4,3,2および1の順で読み取られる。現ウィンドウw2の書込みと前のウィンドウw1の読取りは同じアドレス方向に同時に実行される。このアドレス方向は前のデータウィンドウw1の書込みのアドレス方向とは反対の方向である。この場合、アドレス方向は、バッファBUFのトップアドレスからボトムアドレスに向かっている。
さらに、前のデータウィンドウw1の書込みは、同じ前のデータウィンドウw1の最後の書込みアドレスと同じ読取りアドレスから始まる。このことは、この読取りが、本例では、トップアドレT_ADD=@3ら始まることを意味する。これは正しいデータを読み取るのに有益である。
さらに、現データウィンドウw2の書込みは、前のデータウィンドウw1のデータが書き込まれていないアドレスから始まる。このことは、書込みが、本例では、予備メモリアドレスWORD=@4から始まることを意味する。したがって、データ5は読みメモリアドレスWORDから書き込まれるが、データ4の読取りはトップアドレスT_ADDから始まる。これは、書き込まれるデータにより読み取られるデータが消されないようにするのに有益である。
次いで、データ3が読み取られてデータ6が書き込まれ(データ4が消され)、データ2が読み取られてデータ7が書き込まれ(データ3が消され)、データ1が読み取られてデータ8が書き込まれる(データ2が消される)。したがって、この予備ワードメモリアドレスのおかげで、前記書込みと読み取りの同時性にもかかわらず、書き込まれるデータの読み取られるデータへの上書きが回避される。さらに、前のデータウィンドウの書込みの反対方向から書込みと読取りを行うおかげで、読み取られるデータも消されることがなくなる。
ステップST3では、データ9,10,11および12を含む第3ウィンドウw3が、書き込まれる現データである。逆順に読み取られるデータは、前の第2ウィンドウw2のデータ、すなわち、データ8,7,6および5である。これらはすでに保存されているものである。当然ながら、前記の新しい書込みと読取りは、前のデータウィンドウw2の書込みの反対方向からも実行できる。前の第2データウィンドウw2の読取りは、前記前の第2ウィンドウw2の書込みに使用された最後の書込みアドレス、すなわち、アドレス@1から始まるが、現第3ウィンドウw3の書込みは、前の第2ウィンドウw2のデータが書き込まれてないアドレス、すなわち、アドレス@0から始まる。
したがって、データ9はボトムアドレスB_ADD=@0から書き込まれるが(データ1は消去される)、データ8の読取りはアドレス@1から始まる。次いで、データ7が読み取られてデータ10が書き込まれ(データ8は消去される)、データ6が読み取られてデータ11が書き込まれ(データ7が消去される)、データ5が読み取られてデータ12が書き込まれる(データ6が消去される)。
ステップST4では、前の第3ウィンドウw3の逆順に読み取られる4つのデータだけ、すなわち12、11、10および9だけがあり、これらのデータはすでに保存済みである。
この読取りは、前記第3ウィンドウの最後の書込みアドレスと同じ読取りアドレス、すなわち、アドレス@3から始まる。この読取りは前記前の第3ウィンドウw3の書込みの反対方向で実行される。この読取りはトップアドレスT_ADD=@3からボトムアドレスB_ADD=@0に向かう。
図3は同じ例でデータの記憶時間を示す。
Y軸上で、ボトムアドレスB_ADD=@0から始まり予備ワードメモリアドレスWORD=@4に向かうバッファBUFのアドレスが示される。このメモリアドレスはウィンドウw+1の最高サイズMAX_SIZEと同じである。X軸上で、到来データすべての読み書きに費やす時間が示されている。
下線が引かれた太字のイタリック体の文字で、書込みデータが示され、太字で、読取りデータが示され、他のデータは、バッファBUFに残され、時間T中に読み取られたり消されたりされてない書込みデータである。
ウィンドウも表されている。1つのウィンドウwは書込みデータD_WRと読取りデータD_RDにより示されている。
T0では、書き込まれるデータの第1ウィンドウw1から始まる。T0では、アドレス@0でデータ1が書き込まれる。T1では、次のアドレス@1でデータ2が書き込まれる。T2では、次のアドレス@2でデータ3が書き込まれる。T3では、次のアドレス@3で第1ウィンドウw1の最後のデータ4が書き込まれる。
次いで、書き込まれる現ウィンドウは第2ウィンドウw2であり、第1ウィンドウw1は、読み取られる前のウィンドウである。したがって、並行して、T4ではデータ5が書き込まれてデータ4が読み取られ、T5ではデータ6が書き込まれてデータ3が読み取られ、T6ではデータ7が書き込まれてデータ2が読み取られというように、最後のウィンドウw3が読み取られるまで続く。前記の読取りはT15で終わる。
注意すべきことは、バッファBUFの長さは長くなり、例えば長さは6に等しく、すなわちアドレスは@0から@5に向かう。この場合には、現ウィンドウの書込みは、例えばアドレス@5から始まる。
理解できるように、本発明による方法のおかげで、読取りと書込みが並列に行われるので多大な時間が節約できる。
図2と図3に例示された例は、理想的なデータ列に関する。しかし、しばしば、理想的なデータ列ではないが古典的なデータ列を受信する場合がある。古典的なデータ列では、最後のウィンドウwは他のウィンドウより小さく、すなわち、含まれているデータの数が少ない。言い換えれば、最後のウィンドウのサイズSIZEは他のウィンドウのサイズとは異なる。
図4に示してある例の場合には、最後のウィンドウw3には3つのデータしか含まれていないが、他のウィンドウには4つのデータが含まれている。
さらに検討すると、上記の方法のステップを適用した場合、こうした最後のウィンドウを正確に管理することが可能になる。
こうしたウィンドウの場合には、正確なアドレスに飛んでいく必要がある。したがって、同じ前のデータウィンドウで書き込まれた最後のアドレスからこうした最後のウィンドウの読取りを始めることで、上記のように、この最後のウィンドウの読取りも正確に実行される。本実施例では、読取りアドレスはアドレス@2から始まる。
図5は、古典的データ列に関して各データの記憶される時間を示す。示してあるように、開始は、理想的なデータ列で説明されたのと同じである。しかし、T11ではもはや書込みは行われていないが、前の第2ウィンドウw2のデータ5が読み取られる。次いで、T12では前の第3ウィンドウw3の読取りが始まる。データ6ではなくデータ11を読み取るために正確なアドレスにジャンプする。
注意すべきことは、本発明による方法は、理想的なデータ列ならびに古典的なデータ列にも適切に適用できる。
上記の方法を実施するために、並列入力端を備えたカウンタが必要である。したがって、ターボ復号器には、図6に示してあるように、こうしたカウンタを管理するコントローラCTRLが備えられている。前記コントローラCTRLには2つのモジュール、書込みアドレスカウンタを管理する第1モジュールWR_CNT_ADDと読取りアドレスカウンタを管理する第2モジュールRD_CNT_ADDとが備えられている。
第1モジュールWR_CNT_ADDは優先的に4つの入力信号を備えている。第1の信号ENA_WRは、書込みをイネーブルにする、したがって、カウンタをイネーブルにする信号であり、第2の信号INC_DEC_CTRLは、書込みアドレスカウンタにより取られたアドレスを増減させる信号である。第3の信号RESET_WR_ADDは書込みアドレスカウンタをリセットし、書込みアドレスカウンタのロードをイネーブルにする信号である。第4の信号NRESETはすべての信号をリセットする信号である。
第2モジュールRD_CNT_ADDは優先的に4つの入力信号を備えている。第1の信号ENA_RDは、読取りをイネーブルにする、したがって、カウンタをイネーブルにする信号である。第2の信号INC_DEC_CTRLは、読取りアドレスカウンタにより取られたアドレスを増減させる信号である。これは第1モジュールのものと同じ信号である。こうした信号が同時に適用されると、書込みと読取りは同じアドレス方向(バッファBUFのトップアドレスからボトムアドレスまたはその逆)でイネーブルになる。
第3の信号LOAD_RD_CNTは、読取りアドレスカウンタのロードをイネーブルにする信号である。第4の信号NRESETは第1モジュールの第4の信号と同じ信号である。読取りアドレスカウンタのロードがイネーブルであると、読取りアドレスカウンタは書込みアドレスカウンタの内容をとる。したがって、前のデータウィンドウの最後の書込みアドレスは前記前のデータウィンドウの読取り用の読取りアドレスカウンタにロードされ得る。
図7には、書込みおよび読取りアドレスカウンタに関して正確なデータ列を達成するのに必要なスケジュールが示されている。使用例は以前に使用された古典的データ列(最後のウィンドウのサイズが他のウィンドウのサイズとは異なっている)である。
T1では書込みアドレスカウンタがリセットされる。T2では書込みがイネーブルになり(ENA_WR=1)、書込みアドレスカウンタのロードがアドレスWR_@=0から始まる。このアドレスは、上記に示されたように、バッファBUFのボトムアドレスB_ADDである。第2の信号INC_DEC_CTRLがゼロに設定されていることに注意すべきである。このことは、増分が実施されることを意味する。したがって、アドレスが増分方向にロードされる。したがって、アドレス1がドーロされ、次いで、アドレス2がロードされる。T3では読取りアドレスカウントのロードをイネーブルにする第3の信号LOAD_RD_CNTが活性化される。次いで、T4ではアドレス3が書込みアドレスカウンタでロードされる。このアドレス3は図5の例で取られたトップアドレスT_ADDに相当する。次いで、T5では読取りがイネーブルになり(ENA_RD=1)、減分が活性化される(INC_DEC_CTRL=1)。
第3の信号LOAD_RD_CNTは、第1データウィンドウw1の終端において、書込みアドレスカウンタの最後のアドレスを読取りアドレスカウンタにロードすることを可能にする。ここではそのアドレスはアドレス3である。こうしたアドレスのロードには増分または減分への優先権があることに注意すべきである。このロードは、書込みアドレスカウンタへのアドレスWR_@=4のロードに並行して時間T5の後で実行され、図5の例に示されているような予備ワードメモリ追加アドレスWORDに相当する。現データウィンドウw2の書込みと前のデータウィンドウw1の読取りが同時に実行され、両動作の対応するアドレスは4から1および3から0にそれぞれ減分される。
T6では読取りアドレスカウンタのロードをイネーブルにする第3の信号LOAD_RD_CNTが活性化される。この信号は、第2ウィンドウw2の終端で、書込みアドレスカウンタの最後のアドレスを読取りアドレスカウンタ、本例では、アドレスWR_@=1へのロードを可能にする。T7では増分が活性化される(INC_DEC_CTRL=0)。T8では書込みが禁止される(ENA_WR=0)。最後のアドレス2は書込みアドレスカウンタにロードされている。T9では読取りアドレスカウンタのロードがイネーブルになる(LOAD_RD_CNT=1)。
T10では減分が活性化される(INC_DEC_CTRL=1)。第3ウィンドウw3の終端では、書込みアドレスカウンタの最後のアドレスが読取りアドレスカウンタにロードされる。本例では、そのアドレスはアドレス2である。次に、最後のウィンドウである第3ウィンドウw3のデータが読み取られる。
したがって、アドレスカウンタを実装したおかげで、理想的または古典的データ列が効果的に管理できる。
本発明は上記の実施例に限られるものではなく、請求の範囲で限定された本発明の精神と範囲から逸脱しないかぎり変更や修正が可能であることを理解すべきである。この点において、最後に、以下のことに注意すべきである。
本発明は上記のUMTSの適用分野に限られるものではないことを理解すべきである。複数のデータウィンドウを使用してデータを復号するターボ復号器を用いていればいかなる適用分野でも使用可能である。
本発明による方法は上記の実施に限られるものではないことを理解すべきである。
ハードウェアまたはソフトウェアの単一要素でさまざまな機能が実行できたとしても、ハードウェアまたはソフトウェアまたはその両方の複数要素により本発明による方法の機能を実施する数多くの方法が存在する。ハードウェアまたはソフトウェアまたはその両方の複数要素の集合が、1つの機能を実行し、したがって、本発明によるソースの復号方法を修正することなく、単一機能を形成することもありうる。
前記ハードウェアまたはソフトウェアの各要素は、ワイヤ式電子回路または適切にプログラムされた集積回路によるなどして様々な方式で実施可能である。集積回路はコンピュータまたは受信器に含まれている。第2の場合では、前述のように、受信器に、現ウィンドウに書込みを行う書込み手段と、前のウィンドウの読み込みを行う読込み手段とが含まれており、前記手段は上記のようにハードウェアまたはソフトウェア要素から成っている。
集積回路には命令の集合が組み込まれている。したがって、たとえば、コンピュータのプログラムメモリまたは復号器メモリにある前記命令の集合により、コンピュータまたは復号器は復号方法の異なる工程を実施することができる。
命令の集合は、ディスクなどのデータキャリアを読み取ることでプログラム式メモリにロード可能である。サービスプロバイダは、インターネットなどの通信ネットワークを介して命令の集合を供与可能である。
請求の範囲の参照符号は請求項を制限するものと解釈すべきではない。動詞「備える、含む(comprise)」とその活用形は、任意の請求項に定義された工程や要素以外の他の工程や要素の存在を排除するものではないことは明らかである。要素や工程の前の不定冠詞「a」や「an」はこうした要素または工程が複数個のこともあることを排除するものではない。
従来技術によるスライドウィンドウの原理を用いたデータフローの時系列図である。 理想的なデータ列中に本発明による方法により使用されているバッファに書き込まれ、そこから読み取られるデータの概略構成図である。 理想的なデータ列中に本発明による方法により使用されているバッファに記憶された各データの寿命を示す図である。 古典的なデータ列中に本発明による方法により使用されているバッファに書き込まれ、そこから読み取られるデータの概略構成図である。 古典的なデータ列中に本発明による方法により使用されているバッファに記憶されている各データの寿命を示す図である。 図2乃至図5の発明による方法を可能にするアドレスカウンタの構成を示す図である。 本発明の方法による正確なデータ列を達成するのに必要な図6のアドレスカウンタのスケジュールを示す図である。
符号の説明
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 データ
BUF バッファ

Claims (5)

  1. それぞれが読み書きされサイズを有するデータを含む複数のデータウィンドウを用いてデータを復号する方法であって、
    前のデータウィンドウの書込みアドレス方向とは反対方向にある第1アドレス方向に現データウィンドウを固有のバッファに書き込むステップと、
    同じ前のデータウィンドウの最後の書込みアドレスと同じ読取りアドレスから、前記固有のバッファから前記前のデータウィンドウのデータを読み取るステップと、
    を含み、
    前記現データウィンドウの書込みは前記前のデータウィンドウのデータが書き込まれていないアドレスから始まり、前記バッファの長さは前記複数のデータウィンドウの最高サイズより長く、
    前記読取りは、前記現データウィンドウの書込みと同時に、同じ第1アドレス方向に実行されることを特徴とする前記復号方法。
  2. 前記バッファの長さは、前記複数のデータウィンドウの最高サイズに1を加えた長さに等しいことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 請求項1に記載の方法を利用する受信器。
  4. 請求項1乃至2記載の方法を実行する受信器に適用され、前記受信器にロードされる命令集合を含むコンピュータプログラム製品。
  5. 請求項1乃至2に記載の方法を実行するコンピュータに適用され、前記コンピュータにロードされる命令集合を含むコンピュータプログラム製品。
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