JP5315693B2 - Ldpc符号化方式によるエンコーダ及びデコーダ - Google Patents
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Description
2001年、2月、アイ・イー・イー・イー・トランザクション・オン・インフォメーション・セオリ、第47巻、第2号、638〜656頁(IEEE Transactions on information theory Volume 47,Issue2,pp.638-656 "Efficient encoding of low-density parity-check codes)
複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスHの行列操作によって対角要素に1を持つ下三角マトリクスTを含む上三角零マトリクス
複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスの列重みによって複数のカテゴリに分類された伝播対象である対数尤度比を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第1の変数ノードメモリと、
前記複数のカテゴリ毎の重み付け値を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第2の変数ノードメモリと、
前記第2の対数ノードメモリに格納される各カテゴリ毎の重み付け値を伝播対象である対数尤度比に応じて決定する重み付け処理部と、
前記第1の変数ノードメモリおよび第2の変数ノードメモリの各カテゴリ毎の格納内容から繰り返し復号における確率伝播計算を行なって伝播対象である対数尤度比として前記前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力するチェックノード処理手段と、
を有することを特徴とする。
複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスの列重みによって複数のグループに分類された伝播対象である対数尤度比を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第1の変数ノードメモリと、
前記複数のグループ毎の重み付け値を各グループ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第2の変数ノードメモリと、
前記第2の対数ノードメモリに格納される各グループ毎の重み付け値を伝播対象である対数尤度比に応じて決定する重み付け処理部と、
前記第1の変数ノードメモリおよび第2の変数ノードメモリの各グループ毎の格納内容から繰り返し復号における確率伝播計算を行なって伝播対象である対数尤度比として前記前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力するチェックノード処理手段と、
を有することを特徴とする。
複数のカテゴリに分類された伝播対象である対数尤度比を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第1の変数ノードメモリと、
前記複数のカテゴリ毎の重み付け値を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第2の変数ノードメモリと、
前記第2の対数ノードメモリに格納される各カテゴリ毎の重み付け値を伝播対象である対数尤度比に応じて決定する重み付け処理部と、
前記第1の変数ノードメモリおよび第2の変数ノードメモリの各カテゴリ毎の格納内容から繰り返し復号における確率伝播計算を行なって伝播対象である対数尤度比として前記前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力するチェックノード処理手段と、
を有し、
前記第1の変数ノードメモリのメモリバンクの数は各カテゴリに属する、複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスの重み分布に合わせて変更可能とされ、これにより前記第1の変数ノードメモリへのパラレルアクセスが可能であることを特徴とする。
第1の最小値検出回路によって第1の最小値を検出する第1の最小値回路と、
前記第1の最小値回路により検出された第1の最小値に対応する入力をマスクして第2の最小値を検出する第2の最小値検出回路と、を有し、
前記第1及び第2の最小値回路はパイプライン構造とされて等価的に1クロックで近似計算を実行するとしてもよい。
前記複数のカテゴリに分類された前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力する対数尤度比を一時保存する第1のメモリと、
前記第1の最小値及び第2の最小値と、その入力の2を法とする極性和を保存するチェックノード分の第2のメモリと、
を有し、
前記第1のメモリへの入力が、前記第1の最小値及び第2の最小値を元にタナーグラフによって決定される接続に基づいて該第1のメモリの保存値に加算することが順次行ない、
各カテゴリ毎に予め決められた重み付けを該第1のメモリ出力に対して行い、その重み付けされたLLRと受信値LLRとを加算した後、前記第2のメモリ蓄積結果である第1の最小値及び第2の最小値と2を法とする極性和を元にタナーグラフによって決定される接続情報よって選択される値を差引き、再びminSumアルゴリズムを行う繰り返し復号を行なうこととしてもよい。
前記複数のカテゴリに分類された前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力する対数尤度比を一時保存する第1のメモリと、
前記第1の最小値及び第2の最小値と、その入力の2を法とする極性和を保存するチェックノード分の第2のメモリと、
を有し、
前記第1のメモリへの入力が、前記第1の最小値及び第2の最小値を元にタナーグラフによって決定される接続に基づいて該第1のメモリの保存値に加算することが順次行ない、
各カテゴリ毎に予め決められた重み付けを前記第1のメモリ入力若しくはminSumアルゴリズム出力に逆戻る迄の経路に対して行い、その重み付けされたLLRと受信値LLRとを加算した後、前記第2のメモリ蓄積結果である第1の最小値及び第2の最小値と2を法とする極性和を元にタナーグラフによって決定される接続情報よって選択される値を差引き、再びminSumアルゴリズムを行う繰り返し復号を行なうこととしてもよい。
前記第1の手段および第2の手段により得られたマトリクスFの第1の要素の位置をインデックスの形で蓄積する第1のメモリと、
情報ビット系列Sが格納されている第2のメモリと、
第1の行カウンタと、
前記第1の行カウンタによってアドレッシングされた前記第1のメモリが出力するインデックスによってアドレッシングされた前記第2のメモリの出力の排他的論理和をとることによって第1のパリティ系列p1を得る第1の回路と、
前記第1のパリティ系列p1と前記オフライン処理で得られたマトリクスBの積を取り、前記情報ビット系列Sと前記オフライン処理で得られたマトリクスAの積を取って排他的論理和をとることによって得られた
前記マトリクスTの第1の要素の位置をインデックスの形で蓄積する第4のメモリと、
第2のパリティ系列p2が格納される第5のメモリと、
第2の行カウンタと、
前記第2の行カウンタによってアドレッシングされた前記第4のメモリが出力するインデックスによって逐次読み出しがアドレッシングされる前記第5のメモリの出力と、前記第2の行カウンタによってアドレッシングされる前記第3のメモリの出力の排他的論理和をとることによって前記第2のパリティ系列p2を得て前記第2の行カウンタによって書き込みアドレッシングされる前記第5のメモリへ書き込む第2の回路と、を有し、
前記オフライン処理と第1及び第2の回路によるオンライン処理によって符号化処理を行うことを特徴とする。
マトリクスTの要素の1の位置がインデックスとして格納されている第4のメモリは単位アドレスに対して行重み分のインデックスを出力するフォーマットであって、これらのインデックスを各ミラーメモリに対して読み出しアドレッシングすることによって行重み分の排他的論理和をとることを一度に行うこととしてもよい。
102 変数ノードLLRを格納するメモリ
103 重み付け処理部
104 減算器
105 チェックノード処理部
106 チェックノードメモリ
107 重み付け処理部
801 第1のメモリ
802 第2のメモリ
803 第1の行カウンタ
804 排他的論理和
805 遅延素子
806 パリティ系列p1用メモリ
901 第三のメモリ
902 第四のメモリ
903 第五のメモリ
904 行カウンタ
905 排他的論理和
906 遅延素子
907 セレクタ
1001 第三のメモリ
1002 第四のメモリ
1003 第五のメモリ
1003−1、2 ミラーメモリ
1004 第2の行カウンタ
1005 排他的論理和
検査マトリクスの行入れ替えおよび列入れ替えによって以下の上三角零行列Hを得る。
7 図10において、図9に示した構成と異なる点はこのインデックスが行重み分有る点で、同一の行内にある全ての1の位置に対するインデックスをパラレルに第2のパリティ系列p2が格納されるメモリ1003にアドレッシングしている点である。その為、第2のパリティ系列p2が格納されるメモリとしてミラーメモリ1003−1,2を付加して
Claims (26)
- 複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクス、LDPC符号化方式におけるタナーグラフを用いて、各ノードを複数のカテゴリに分類し、繰り返し復号における確率伝播計算に際し前記カテゴリ毎に予め決定された重み付けを伝播対象である対数尤度比(以下LLRと略す)に対して行うことを特徴として構成されるLDPCデコーダ。
- 前記繰り返し復号における確率伝搬計算は、minSumアルゴリズムであって各カテゴリに属する検査マトリクスの列重みに合わせて重み付けする値を決定することを特徴として構成される請求項1項記載のLDPCデコーダ。
- 前記タナーグラフとして、前記複数のカテゴリ内にRA構造のカテゴリを有し、該カテゴリの重み付けは他のカテゴリの重み付けより大きくしたことを特徴として構成される請求項1または請求項2記載のLDPCデコーダ。
- 複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクス、LDPC符号化方式におけるタナーグラフを用いて、グラフを構成する各ノードを、その検査マトリクスの列重みによる複数のグループ分けし、繰り返し復号における確率伝播計算に際しては、前記グループ毎に決定された重み付けを伝播対象である対数尤度比(LLR)に対して行うことを特徴として構成されるLDPCデコーダ。
- 複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクス、LDPC符号化方式におけるタナーグラフを用いて、各ノードを複数のカテゴリに分類し、各カテゴリに属する検査マトリクスの重み分布に合わせて伝播対象である対数尤度比(LLR)を格納するメモリバンクの分割数を変えて該対数尤度比へのパラレルアクセスを可能にしたことを特徴として構成されるLDPCデコーダ。
- LDPC符号化方式におけるタナーグラフを用いて、各ノードは複数のカテゴリに分類することが可能であって、各カテゴリに属する検査マトリクスの重み分布に合わせて伝播対象である対数尤度比(LLR)を格納するメモリバンクの分割数を変える構造を有し、前記対数尤度比へのパラレルアクセスを行う際、FIFO機能を有するキャッシング回路を介して行われることを特徴として構成される請求項5項記載のLDPCデコーダ。
- 前記繰り返し復号における確率伝搬計算をminSumアルゴリズムによって行う際、第1の最小値検出回路によって第1の最小値を検出し、該検出された第1の最小値に対応する入力をマスクして第2の最小値を検出する第2の最小値検出回路を有し、第1及び第2の最小値回路をパイプライン構造によって構成することにより等価的に一クロックで近似計算を実行することを特徴として構成される請求項2項記載のLDPCデコーダ。
- 前記繰り返し復号における確率伝搬計算をminSumアルゴリズムによって行う際、変数ノード分のLLRを一時保存する第1のメモリと、請求項7記載の第1の最小値及び第2の最小値とその入力の2を法とする極性和を保存するチェックノード分の第2のメモリを有し、該第1のメモリへの入力は、請求項7記載の第1の最小値及び第2の最小値を元にタナーグラフによって決定される接続に基づいて該第1のメモリの保存値に加算することによって順次行われ、該第1のメモリは、請求項2記載のカテゴリ分けがなされていて、カテゴリ毎に予め決められた重み付けを該第1のメモリ出力に対して行われ、その重み付けされたLLRと受信値LLRとを加算した後、前記第2のメモリ蓄積結果である第1の最小値及び第2の最小値と2を法とする極性和を元にタナーグラフによって決定される接続情報によって選択される値を差引き、再びMaxLog近似minSumアルゴリズムを行う繰り返し復号を特徴として構成される請求項7記載のLDPCデコーダ。
- 前記カテゴリ毎の重み付けを前記第1のメモリ出力ではなく、該第1のメモリ入力か若しくはminSumアルゴリズム出力に逆戻る迄の経路に施すことを特徴として構成される請求項8記載のLDPCデコーダ。
- 前記タナーグラフによって決定される接続情報は、検査マトリクスにおける1の位置をインデックスの形で保存することを特徴として構成される請求項8または請求項9のLDPCデコーダ。
- バリアブルノード分のLLRを一時保存する第1のメモリを2面持ち、更に請求項7記載の第1の最小値及び第2の最小値とその入力の2を法とする極性和を保存するチェックノード分の第2のメモリを二面持ち、どちらか一方のメモリを出力として用いている場合は他のメモリを入力として用いて、繰り返し復号における繰り返しサイクル毎に交互に該メモリの入力と出力を入れ替えることを特徴として構成される請求項8記載のLDPCデコーダ。
- 複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスHの行列操作によって対角要素に1を持つ下三角マトリクスTを含む上三角零マトリクス
- 第2のパリティ系列p2が格納される前記メモリ5をマトリクスTの行重みの数分有したミラーメモリとし、マトリクスTの要素の1の位置がインデックスとして格納されているメモリ4は単位アドレスに対して行重み分のインデックスを出力するフォーマットであって、これらのインデックスを各ミラーメモリに対して読み出しアドレッシングすることによって行重み分の排他的論理和を一度に行うことを特徴として構成される請求項12記載のLDPCエンコーダ。
- 符号を変数ノードとチェックノードにより表現するタナーグラフを用いたLDPCデコーダであって、
複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスの列重みによって複数のカテゴリに分類された伝播対象である対数尤度比を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第1の変数ノードメモリと、
前記複数のカテゴリ毎の重み付け値を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第2の変数ノードメモリと、
前記第2の対数ノードメモリに格納される各カテゴリ毎の重み付け値を伝播対象である対数尤度比に応じて決定する重み付け処理部と、
前記第1の変数ノードメモリおよび第2の変数ノードメモリの各カテゴリ毎の格納内容から繰り返し復号における確率伝播計算を行なって伝播対象である対数尤度比として前記前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力するチェックノード処理手段と、
を有することを特徴とするLDPCデコーダ。 - チェックノード処理部での前記繰り返し復号における確率伝搬計算は、minSumアルゴリズムによって行なわれ、各カテゴリに属する検査マトリクスの列重みに合わせて重み付けする値を決定することを特徴とする請求項14記載のLDPCデコーダ。
- 前記複数のカテゴリ内にRA構造のカテゴリを有し、該カテゴリの重み付けは他のカテゴリの重み付けより大きくしたことを特徴とする請求項14または請求項15記載のLDPCデコーダ。
- 符号を変数ノードとチェックノードにより表現するタナーグラフを用いたLDPCデコーダであって、
複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスの列重みによって複数のグループに分類された伝播対象である対数尤度比を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第1の変数ノードメモリと、
前記複数のグループ毎の重み付け値を各グループ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第2の変数ノードメモリと、
前記第2の対数ノードメモリに格納される各グループ毎の重み付け値を伝播対象である対数尤度比に応じて決定する重み付け処理部と、
前記第1の変数ノードメモリおよび第2の変数ノードメモリの各グループ毎の格納内容から繰り返し復号における確率伝播計算を行なって伝播対象である対数尤度比として前記前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力するチェックノード処理手段と、
を有することを特徴とするLDPCデコーダ。 - 符号を変数ノードとチェックノードにより表現するタナーグラフを用いたLDPCデコーダであって、
複数のカテゴリに分類された伝播対象である対数尤度比を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第1の変数ノードメモリと、
前記複数のカテゴリ毎の重み付け値を各カテゴリ毎に格納する複数のメモリバンクを備えた第2の変数ノードメモリと、
前記第2の対数ノードメモリに格納される各カテゴリ毎の重み付け値を伝播対象である対数尤度比に応じて決定する重み付け処理部と、
前記第1の変数ノードメモリおよび第2の変数ノードメモリの各カテゴリ毎の格納内容から繰り返し復号における確率伝播計算を行なって伝播対象である対数尤度比として前記前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力するチェックノード処理手段と、
を有し、
前記第1の変数ノードメモリのメモリバンクの数は各カテゴリに属する、複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスの重み分布に合わせて変更可能とされ、これにより前記第1の変数ノードメモリへのパラレルアクセスが可能であることを特徴とするLDPCデコーダ。 - 前記第1の変数ノードメモリへのパラレルアクセスを行うFIFO機能を有するキャッシング回路を備えることを特徴とする請求項18記載のLDPCデコーダ。
- チェックノード処理手段は、
第1の最小値検出回路によって第1の最小値を検出する第1の最小値回路と、
前記第1の最小値回路により検出された第1の最小値に対応する入力をマスクして第2の最小値を検出する第2の最小値検出回路と、を有し、
前記第1及び第2の最小値回路はパイプライン構造とされて等価的に1クロックで近似計算を実行することを特徴とする請求項15記載のLDPCデコーダ。 - チェックノード処理手段は、
前記複数のカテゴリに分類された前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力する対数尤度比を一時保存する第1のメモリと、
前記第1の最小値及び第2の最小値と、その入力の2を法とする極性和を保存するチェックノード分の第2のメモリと、
を有し、
前記第1のメモリへの入力が、前記第1の最小値及び第2の最小値を元にタナーグラフによって決定される接続に基づいて該第1のメモリの保存値に加算することが順次行ない、
各カテゴリ毎に予め決められた重み付けを該第1のメモリ出力に対して行い、その重み付けされたLLRと受信値LLRとを加算した後、前記第2のメモリ蓄積結果である第1の最小値及び第2の最小値と2を法とする極性和を元にタナーグラフによって決定される接続情報よって選択される値を差引き、再びminSumアルゴリズムを行う繰り返し復号を行なうことを特徴とする請求項20記載のLDPCデコーダ。 - チェックノード処理手段は、
前記複数のカテゴリに分類された前記第1の変数ノードメモリおよび重み付け処理部へ出力する対数尤度比を一時保存する第1のメモリと、
前記第1の最小値及び第2の最小値と、その入力の2を法とする極性和を保存するチェックノード分の第2のメモリと、
を有し、
前記第1のメモリへの入力が、前記第1の最小値及び第2の最小値を元にタナーグラフによって決定される接続に基づいて該第1のメモリの保存値に加算することが順次行ない、
各カテゴリ毎に予め決められた重み付けを前記第1のメモリ入力若しくはminSumアルゴリズム出力に逆戻る迄の経路に対して行い、その重み付けされたLLRと受信値LLRとを加算した後、前記第2のメモリ蓄積結果である第1の最小値及び第2の最小値と2を法とする極性和を元にタナーグラフによって決定される接続情報よって選択される値を差引き、再びminSumアルゴリズムを行う繰り返し復号を行なうことを特徴とする請求項20記載のLDPCデコーダ。 - 前記タナーグラフによって決定される接続情報は、検査マトリクスにおける1の位置をインデックスの形で保存することを特徴として構成される請求項21または請求項22記載のLDPCデコーダ。
- 前記第1の変数ノードメモリと前記第2の変数ノードメモリ、および、前記第1のメモリと第2のメモリは、どちらか一方を出力として用いている場合には他方が入力として用いられ、繰り返し復号における繰り返しサイクル毎に交互に入力と出力が入れ替えられることを特徴とする請求項21記載のLDPCデコーダ。
- 予め計算されるオフライン処理によって、複数のノードを数個のカテゴリに分類可能な疎な検査マトリクスHの行列操作により対角要素に1を持つ下三角マトリクスTを含む上三角零マトリクス
前記上三角零マトリクスより、予め計算されるオフライン処理によって
前記第1の手段および第2の手段により得られたマトリクスFの第1の要素の位置をインデックスの形で蓄積する第1のメモリと、
情報ビット系列Sが格納されている第2のメモリと、
第1の行カウンタと、
前記第1の行カウンタによってアドレッシングされた前記第1のメモリが出力するインデックスによってアドレッシングされた前記第2のメモリの出力の排他的論理和をとることによって第1のパリティ系列p1を得る第1の回路と、
前記第1のパリティ系列p1と前記オフライン処理で得られたマトリクスBの積を取り、前記情報ビット系列Sと前記オフライン処理で得られたマトリクスAの積を取って排他的論理和をとることによって得られた
前記マトリクスTの第1の要素の位置をインデックスの形で蓄積する第4のメモリと、
第2のパリティ系列p2が格納される第5のメモリと、
第2の行カウンタと、
前記第2の行カウンタによってアドレッシングされた前記第4のメモリが出力するインデックスによって逐次読み出しがアドレッシングされる前記第5のメモリの出力と、前記第2の行カウンタによってアドレッシングされる前記第3のメモリの出力の排他的論理和をとることによって前記第2のパリティ系列p2を得て前記第2の行カウンタによって書き込みアドレッシングされる前記第5のメモリへ書き込む第2の回路と、を有し、
前記オフライン処理と第1及び第2の回路によるオンライン処理によって符号化処理を行うことを特徴とするLDPCエンコーダ。 - 第2のパリティ系列p2が格納される前記第5のメモリがマトリクスTの行重みの数分有したミラーメモリであり、
マトリクスTの要素の1の位置がインデックスとして格納されている第4のメモリは単位アドレスに対して行重み分のインデックスを出力するフォーマットであって、これらのインデックスを各ミラーメモリに対して読み出しアドレッシングすることによって行重み分の排他的論理和をとることを一度に行うことを特徴とする請求項25記載のLDPCエンコーダ。
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