JP5844667B2 - Decoding device, decoding method, and wireless communication device - Google Patents
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Description
本発明は、受信データを誤り訂正復号する復号装置、復号方法及び無線通信装置に関する。 The present invention relates to a decoding device, a decoding method, and a wireless communication device that perform error correction decoding on received data.
映像及び音声を扱う電子機器の品質が向上するにつれデータの大容量化が進み、通信システムにおいても送受信されるデータの大容量化が進んでいる。電子機器(例えば、携帯電話)においては小型化、低コスト、低消費電力が求められ、更に通信システムにおいては出来るだけ少ない誤りによってデータを送受信することが要求されている。このため、データ通信においては誤り訂正機能(例えば、FEC:Forward Error Correction)が大きな役割を果たしている。 As the quality of electronic equipment that handles video and audio has improved, the capacity of data has increased, and the capacity of data to be transmitted and received has also increased in communication systems. Electronic devices (for example, mobile phones) are required to be downsized, low cost, and low power consumption, and communication systems are required to transmit and receive data with as few errors as possible. For this reason, an error correction function (for example, FEC: Forward Error Correction) plays a major role in data communication.
従来、誤り訂正技術は、硬判定誤り訂正(例えば、リードソロモン符号、BCH符号)から軟判定誤り訂正(例えば、ビタビ復号)に移行してきたが、近年では、より訂正能力の高い軟判定誤り訂正(例えば、ターボ(Turbo)符号、又は低密度パリティ検査(LDPC:Low-Density Parity-Check)符号)が用いられている。 Conventionally, error correction technology has shifted from hard decision error correction (for example, Reed-Solomon code, BCH code) to soft decision error correction (for example, Viterbi decoding), but in recent years, soft decision error correction with higher correction capability has been performed. (For example, a Turbo code or a Low-Density Parity-Check (LDPC) code) is used.
軟判定誤り訂正符号は、受信したデータを「0」と「1」の2値のビット列として確定的に表現(硬判定)するのではなく、受信したデータの確からしさを複数ビットによって表現(軟判定)することで訂正能力を向上させている。 The soft decision error correction code does not express the received data as a binary bit string of “0” and “1” (hard decision), but expresses the probability of the received data by a plurality of bits (soft). Judgment) improves the correction ability.
最近の誤り訂正符号化システムにおいては、理論的な限界であるシャノン限界に近い通信を、如何にして実現するかという課題への取り組みの結果として、ターボ符号又はLDPC符号が用いられている。 In recent error correction coding systems, turbo codes or LDPC codes are used as a result of tackling the problem of how to realize communication close to the Shannon limit, which is a theoretical limit.
但し、ターボ符号又はLDPC符号が用いられる誤り訂正符号を用いるには、回路構成は複雑さを増し、回路規模も大きい。通信中における受信データに対して誤り訂正を実施する動作が、現在実用化されている誤り訂正回路に含まれることが、複雑化の要因である。従って、誤り訂正回路は消費電力も大きくなるため、小型化及び低消費電力化の妨げとなる。 However, in order to use an error correction code using a turbo code or LDPC code, the circuit configuration increases in complexity and the circuit scale is large. The cause of the complexity is that an operation for performing error correction on received data during communication is included in an error correction circuit currently in practical use. Therefore, the error correction circuit also increases power consumption, which hinders downsizing and low power consumption.
回路規模が大きくなるもう1つの要因は、処理するデータのビット数である。即ち、軟判定は、受信したデータの確からしさを複数ビットによって表現しているため、データ(軟判定値)のビット数が増えれば回路規模も大きくなる。また、ビット数が増えると回路の消費電力も増える。 Another factor that increases the circuit scale is the number of bits of data to be processed. That is, since the soft decision expresses the certainty of received data by a plurality of bits, the circuit scale increases as the number of bits of data (soft decision value) increases. Also, as the number of bits increases, the power consumption of the circuit also increases.
軟判定ビット数に関しては、伝送路としてのチャネルの品質に応じて軟判定ビット数を変える(スケーリングする)先行技術が、特許文献1及び特許文献2に開示されている。特許文献1の概要を図12に示し、特許文献2の概要を図13に示す。
With respect to the number of soft decision bits,
特許文献1では、復調器56から出力されたソフト値(軟判定値)を、予め選択されたチャネル品質値66の関数として使用されるべきスケールファクターを決定するために、復号器58を通してプロセッサ44に供給する。プロセッサ44は、スケーリングされたソフト値を復号器58に返す。復号器58の入力に含まれるスケーリング回路は、スケーリング依存の反復復号プロセスを実行するために使われる回路である。即ち、反復復号プロセス処理される前にソフト入力値をスケールするためにスケーリング回路が用いられる。スケーリングファクタについては、プロセッサ44を用いて方程式を解いて決定する。
In U.S. Pat. No. 6,057,056, a soft value (soft decision value) output from a
また、特許文献2では、通信路監視部49は、誤り訂正復号部25から出力される訂正結果に基づいてビット誤り率(BER)を常時算出し、ビット誤り率を基に通信路の状態を常時監視している。また、通信路監視部49は、ビット誤り率に基づいて通信路の信号対雑音比(SNR)を求め、信号対雑音比をスケーリング部50に出力している。スケーリング部50は、通信路監視部49から受けた信号対雑音比に基づいて、尤度決定部48からの対数尤度比λnに所定倍率を乗算するか否かを判定する。スケーリング部50は、尤度決定部48からの対数尤度比λnに所定倍率を乗算すべき場合には、対数尤度比λnに所定倍率を乗算して誤り訂正復号部25に出力する。
Further, in
しかし、特許文献1では、誤り訂正を実行する前に予めスケーリングファクタの計算を終了しておく必要がある。また、スケーリングファクタの計算は複雑であるし、計算を開始してから終了するまでの時間が長い。また、特許文献2においても、ビット誤り率の測定から軟判定値のスケーリングの決定に至るまでの処理にかかる時間が長い。
However, in
ここで、携帯電話等の移動端末においては通信品質が時間と共に変化するため、適応的に、スケーリング値を反映する必要がある。 Here, in a mobile terminal such as a mobile phone, the communication quality changes with time, so it is necessary to adaptively reflect the scaling value.
しかし、従来技術では、仮に伝送路の通信品質が良好な状況であっても、スケーリング決定の処理時間が長いため、誤り訂正復号回路が処理するビット数を適応的に減らすことは、困難であり、このため、従来構成のスケーリング値の算出では誤り訂正復号回路における消費電力の低減が困難であった。 However, in the prior art, even if the communication quality of the transmission path is good, it is difficult to adaptively reduce the number of bits processed by the error correction decoding circuit because the processing time for scaling determination is long. For this reason, it is difficult to reduce the power consumption in the error correction decoding circuit in the calculation of the scaling value of the conventional configuration.
本発明は、上述した従来の事情に鑑みてなされたものであって、伝送路の通信品質に応じて、受信データの復号処理量を低減して高速に復号する復号装置、復号方法及び無線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and includes a decoding device, a decoding method, and wireless communication that perform high-speed decoding by reducing the amount of decoding processing of received data according to the communication quality of a transmission path. An object is to provide an apparatus.
本発明は、ヘッダを含む受信データを復号する復号装置であって、前記受信データの軟判定値を反復復号により誤り訂正復号する誤り訂正復号部と、前記誤り訂正復号の出力結果を基に、データ誤りの有無を検出するデータ誤り検出部と、前記ヘッダの誤り訂正復号における反復復号の繰り返し回数と、前記データ誤りの有無の検出結果とを基に、前記誤り訂正復号の対象とする前記受信データの有効ビット数を決定する制御部と、を備える。 The present invention is a decoding device for decoding received data including a header, based on an error correction decoding unit that performs error correction decoding of the soft decision value of the received data by iterative decoding, and an output result of the error correction decoding, The data error detection unit that detects the presence or absence of a data error, the number of repetitions of iterative decoding in the error correction decoding of the header, and the reception subject to the error correction decoding based on the detection result of the presence or absence of the data error And a control unit that determines the number of effective bits of data.
また、本発明は、ヘッダを含む受信データを復号する復号方法であって、前記受信データのヘッダを反復復号により誤り訂正復号するステップと、誤り訂正復号の出力結果を基に、データ誤りの有無を検出するステップと、前記ヘッダの誤り訂正復号における反復復号の繰り返し回数と、前記データ誤りの有無の検出結果とを基に、前記誤り訂正復号の対象とする前記受信データの有効ビット数を決定するステップと、を含む。 In addition, the present invention is a decoding method for decoding received data including a header, the step of performing error correction decoding of the header of the received data by iterative decoding, and the presence or absence of a data error based on the output result of error correction decoding The number of effective bits of the received data to be subjected to the error correction decoding is determined based on the detection step, the number of repetitions of iterative decoding in the error correction decoding of the header, and the detection result of the presence or absence of the data error Including the steps of:
本発明によれば、伝送路の通信品質に応じて、受信データの復号処理量を低減して高速に復号できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, according to the communication quality of a transmission line, the decoding processing amount of received data can be reduced and it can decode at high speed.
以下、本発明に係る復号装置、復号方法及び無線通信装置の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a decoding device, a decoding method, and a wireless communication device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<無線通信装置としての送受信装置300の構成>
本実施形態の送受信装置300の構成例を示すブロック図を図1に示す。無線通信装置としての送受信装置300は、送信部TXと受信部RXとを含む。
<Configuration of Transmission /
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the transmission /
送受信装置300の送信部TXは、誤り訂正符号器301、変調器302、DAC(Digital Analog Converter)303、送信アナログ処理部304、PA(Power Amplifier)305、及びアンテナAntが接続されたアンテナ(ANT)回路306を含む。
The transmission unit TX of the transmission /
送受信装置300の受信部RXは、アンテナAntが接続されたアンテナ回路306、受信アナログ処理部307、ADC(Analog Digital Converter)308、復調部309、誤り訂正復号器310及びデータ認識部311を含む。なお、アンテナAntは、例えばアンテナ素子を用いて構成される。また、アンテナAntが接続されたアンテナ回路306は、送信部TX又は受信部RXのいずれかに含まれても良い。
The reception unit RX of the transmission /
<送受信装置300が無線信号を送信する場合の動作>
誤り訂正符号器301は、送信データに対して、誤り訂正符号(例えば、誤り訂正の検査符号としての低密度パリティ検査(LDPC)符号により生成されたパリティ符号)を付加する。誤り訂正符号器301によりパリティ符号を付加された送信データは、変調器302に入力される。
<Operation when Transmission /
The error correction encoder 301 adds an error correction code (for example, a parity code generated by a low density parity check (LDPC) code as an error correction check code) to transmission data. The transmission data to which the parity code is added by the error correction encoder 301 is input to the
変調器302は、入力された送信データを、他の受信装置(不図示)と予め共有された変調方式に従って変調する。変調方式の種類としては、例えばBPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)がある。変調器302により変調された送信データはDAC303に入力される。
The
DAC303は、デジタル信号の送信データをアナログ信号に変換する。DAC303から出力されるアナログ信号は、送信アナログ処理部304に入力されて所定の信号処理(例えば、ベースバンド信号から高周波信号へのアップコンバート処理)を施された後、PA305に入力される。
The
PA305は、入力されたアナログ信号を電力増幅してアンテナ回路306に出力する。従って、アンテナ回路306から、アンテナAntを介して、無線送信信号(電波)が出力される。
The
<送受信装置300が無線信号を受信する場合の動作>
他の送信装置(不図示)から送信された無線信号は、アンテナAntを介して、アンテナ回路306において受信され、受信信号として受信アナログ処理部307に入力される。受信アナログ処理部307は、入力される受信信号に対して所定の信号処理(例えば、高周波信号からベースバンドへのダウンコンバート処理、AGC(Auto Gain Control)処理)を施す。受信アナログ処理部307により処理された受信信号はADC308に入力される。
<Operation when Transmission /
A radio signal transmitted from another transmission device (not shown) is received by the
ADC308は、アナログ信号として入力された受信信号をデジタル信号に変換し、受信データとして出力する。復調部309は、ADC308から入力された受信データを、他の送信装置(不図示)と予め共有された所定の変調方式(例えば、BPSK、QPSK、16QAM)に従って復調処理する。
The
復調部309により復調された受信データは、本実施形態の復号装置としての誤り訂正復号器310に入力される。誤り訂正復号器310は、入力された受信データに対して誤り訂正復号し、誤り訂正復号後の受信データをデータ認識部311に出力する。
The received data demodulated by the
データ認識部311は、誤り訂正復号器310から出力された誤り訂正後の受信データが入力され、送受信装置300の制御に必要なデータを認識する。例えば、データ認識部311は、受信データのヘッダに含まれているペイロードの変調形式及び符号化率の情報を認識し、ガードインターバル(GI)を基にして送受信装置300の制御に必要なタイミングを生成する。
The
以下、本実施形態の復号装置としての誤り訂正復号器310の構成及び動作について詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of the error correction decoder 310 as the decoding apparatus of the present embodiment will be described in detail.
<復号装置(誤り訂正復号器310)としての誤り訂正受信装置400の構成>
本実施形態の誤り訂正受信装置400の構成例を図2に示す。図2に示す誤り訂正受信装置400は、図1に示す誤り訂正復号器310に相当する。
<Configuration of Error
An example of the configuration of the error
誤り訂正受信装置400は、ビット数制限部401、誤り訂正復号部402、パリティチェック部403、制御部404及びクロック発生部405を含む。
The error
ビット数制限部401は、図1に示す復調部309の出力としての受信データを入力する。受信データは、ビットデータの「0」、「1」の確からしさを表す軟判定値である。本実施形態では5ビットの並列信号として、受信データRD1がビット数制限部401に入力される。なお、受信データRD1のビット数については必要に応じて変更しても良い。
Bit number limiting section 401 receives received data as an output of
ビット数制限部401は、軟判定値として誤り訂正復号部402に入力される受信データRD2の有効ビット数を制限する。具体的には、ビット数制限部401は、入力される5ビットの受信データRD1について、並列信号の最上位ビット以外の各ビットを「0」に固定した結果を受信データRD2として出力する。受信データRD2の5ビットにおいて、例えば、固定したビット以外は受信データRD1と同じ信号を出力し、又は、0固定するビットに対して四捨五入の処理をして出力する。
Bit number limiting section 401 limits the number of effective bits of received data RD2 input to error
ビット数制限部401が固定するビットは、制御部404から出力された制御信号CON1に応じて定まる。具体的には、ビット数制限部401は、入力された5ビットの並列信号の受信データを、受信データRD2の最下位ビットを固定した状態、下位の2ビットを固定した状態、下位の3ビットを固定した状態、下位の4ビットを固定した状態、又は全ビットを固定しない(RD1と同じ)状態のいずれかに切り替える。
The bits fixed by the bit number limiting unit 401 are determined according to the control signal CON1 output from the
なお、ビット数制限部401が誤り訂正復号部402に入力する受信データRD2の有効ビット数を変更することは、軟判定値のスケーリングと同義である。即ち、受信データRD2の有効ビット数を増やせば、誤り訂正復号部402の誤り訂正能力が高まり、有効ビット数を減らせば、誤り訂正復号部402の誤り訂正能力が低下する。
Note that changing the number of effective bits of the received data RD2 input to the error
誤り訂正復号部402は、軟判定値として受信データRD2を入力し、所定の復号を繰り返す、即ち、反復復号することにより、受信データの誤りを訂正する。復号の繰り返し回数は必要に応じて変更されても良い。誤り訂正復号部402の処理結果は1ビット信号の受信データRD3として、パリティチェック部403に入力される。また、誤り訂正復号部402は、クロック発生部405により供給される一定周期のクロックパルスCLKに同期して動作する。
Error
データ誤り検出部としてのパリティチェック部403は、誤り訂正復号部402から出力された受信データRD3を順次に入力し、パリティチェックすることにより、誤り訂正復号部402の誤り訂正処理の結果のデータに誤りが無いかどうかを識別する。
A parity check unit 403 serving as a data error detection unit sequentially receives the received data RD3 output from the error
パリティチェック部403は、パリティチェックの結果として、データ誤りの有無を表す信号PCHを制御部404に出力する。パリティチェック部403が出力する訂正後の受信データRD4は、誤り訂正復号部402から出力された受信データRD3と同じ1ビットの信号である。なお、パリティチェック部403は、クロック発生部405により供給される一定周期のクロックパルスCLKに同期して動作する。
The parity check unit 403 outputs a signal PCH indicating the presence or absence of a data error to the
制御部404は、図1に示すデータ認識部311から出力された「受信データイネーブル」と「符号化率」の信号を入力する。「受信データイネーブル」は、受信データの有効な期間を表すタイミング信号であり、受信信号中のガードインターバルに基づいてデータ認識部311が生成する。また、「符号化率」は、受信信号のヘッダ領域に含まれている情報である。
The
制御部404は、誤り訂正復号部402における復号の繰り返し回数を把握し、信号PCHを基にしてデータ誤りの有無を把握する。誤り訂正復号部402における復号の1回あたりの所要時間は一定であるため、制御部404は復号を開始してからの経過時間を基にして、誤り訂正復号部402の復号の繰り返し回数を把握する。
The
制御部404は、誤り訂正復号部402の復号の繰り返し回数と、信号PCHにより把握したデータ誤りの有無とに基づいて、ビット数制限部401が制限する受信データRD2の有効ビット数を決定し、有効ビット数に相当する制御信号CON1を出力する。制御部404は、受信信号(受信データ)のヘッダ領域を受信した場合に、誤り訂正復号部402の動作状況、即ち、伝送路の品質を監視して有効ビット数を決定する。
The
また、制御部404は、制御信号CON2の出力を制御することにより、クロック発生部405が出力するクロックパルスCLKの供給を停止させ、又はクロックパルスCLKの供給を再開させる。制御部404の具体的な動作については後述する。
In addition, the
<誤り訂正復号部402の構成例>
図2の誤り訂正受信装置400における誤り訂正復号部402の構成例を図3に示す。即ち、LDPC符号の復号方式として公知のミニサム復号法を用いる場合には、図3に示す回路により誤り訂正復号部402を構成できる。
<Configuration Example of Error
FIG. 3 shows a configuration example of the error
誤り訂正復号部402は、列処理部501及び行処理部502を含む。各処理部は、数式(1)及び(2)に従って、それぞれ演算処理する。即ち、図示しないが、列処理部501及び行処理部502の内部は、加算器及び最小値を探索する比較器を用いて構成される。
The error
このため、受信データRD2の各ビットが「0」のまま変化しない場合には、該当するビットを処理する回路の状態には変化が生じない。例えば、「0」と「0」とを加算した結果は「0」であるため、入力ビットが「0」のまま変化しなければ出力ビットも変化しない。ビットを処理する回路が動かないため、誤り訂正復号部402の回路が消費する電力が大幅に削減される。数式(1)及び(2)において、mは行番号を表し、nは列番号を表し、ωは1以下の正の実数を表す。
For this reason, when each bit of the received data RD2 remains “0” and does not change, the state of the circuit that processes the corresponding bit does not change. For example, since the result of adding “0” and “0” is “0”, the output bit does not change unless the input bit remains “0”. Since the circuit that processes the bits does not move, the power consumed by the circuit of the error
なお、「ミニサム復号法」を用いた誤り訂正復号部402は、例えばωとして「0.8」程度の値を与えれば、「sum−product」アルゴリズムと同等の誤り率特性を得ることができる。なお、「0.8」という値はあくまで一例であり、最適な値は検査行列Hによって異なる。
Note that the error
<誤り訂正受信装置400の動作タイミングの例>
誤り訂正受信装置400の動作に関するタイミングの具体例を図4、図5及び図6に示す。図4は、伝送路品質が悪い場合の誤り訂正受信装置400の動作例を示すタイムチャートである。図5は、伝送路品質が図4よりも良い場合の誤り訂正受信装置400の動作例を示すタイムチャートである。図6は、伝送路品質が図5よりも良い場合の誤り訂正受信装置400の動作例を示すタイムチャートである。
<Example of operation timing of error
Specific examples of timing related to the operation of the error
本実施形態では、一例として、図4に示すフレームフォーマットの受信データを誤り訂正受信装置400が受信することを想定している。即ち、受信データは、ヘッダデータDH、並びに、順次連続的に現れる1番目のペイロードデータDP1、2番目のペイロードデータDP2、3番目のペイロードデータDP3、・・・を含む。
In this embodiment, as an example, it is assumed that the error
ヘッダデータDHは、送受信装置300が送受信するデータを管理するための情報を保持している。具体的には、データ本体を格納するペイロードの変調形式、符号化率の情報を保持している。受信データのヘッダの変調形式は、他の送信装置(不図示)との間において予め共有されている。また、フレームフォーマット内の各データ間には、既知信号としてのガードインターバル(GI)が設けられている。
The header data DH holds information for managing data transmitted and received by the transmission /
誤り訂正受信装置400の各部の動作を次に示す。
The operation of each unit of error
ビット数制限部401は、制御部404からの制御信号CON1を入力しない場合には、復調部309から出力された受信データRD1を受信データRD2として誤り訂正復号部402に出力する。誤り訂正復号部402は、受信データRD2を入力して誤り訂正復号を繰り返す。誤り訂正復号処理を1回実行する毎に、誤り訂正後の受信データRD3を出力する。
When the control signal CON1 from the
パリティチェック部403は、入力された誤り訂正後の受信データRD3をパリティチェックする。パリティチェック部403は、シンドロームが0になれば誤り訂正後の受信データRD3にデータ誤りが無いと判断し、パリティチェックが「OK」の信号PCHを出力する。 The parity check unit 403 performs a parity check on the received error-corrected received data RD3. If the syndrome becomes 0, the parity check unit 403 determines that there is no data error in the error-corrected received data RD3, and outputs a signal PCH in which the parity check is “OK”.
また、図2に示す誤り訂正復号部402には、誤り訂正復号の繰り返し回数に上限が設けられている。例えば、図4〜図6に示した動作例においては、誤り訂正復号の繰り返し回数の上限を6回としている。
In addition, the error
図4に示す動作例では、伝送路の品質が悪い場合を想定しているため、繰り返し回数が上限の6回になった場合においてパリティチェックが「OK」となる。なお、繰り返し回数の0回目は誤り訂正が実行されない状態である。 In the operation example shown in FIG. 4, since it is assumed that the quality of the transmission path is poor, the parity check is “OK” when the number of repetitions reaches the upper limit of 6. Note that the 0th iteration is a state in which error correction is not executed.
従って、図4では、パリティチェックの結果が「OK」になるまで、誤り訂正復号部402が、何回も誤り訂正復号を繰り返す場合には、伝送路の品質が悪いと判断できる。制御信号CON1による有効ビット数の制限は実施されない。即ち、ビット数制限部401は、復調部309から出力された受信データRD1を、受信データRD2として誤り訂正復号部402に出力する。
Therefore, in FIG. 4, when the error
一方、図5に示す動作例では、誤り訂正復号の繰り返し回数が1回目の段階において、パリティチェックが「OK」となっている。即ち、誤り訂正復号部402は、比較的伝送路の品質が良かったために、1回目の誤り訂正復号において、データ誤りのない受信データを復号できる。
On the other hand, in the operation example shown in FIG. 5, the parity check is “OK” when the number of repetitions of error correction decoding is the first. In other words, since the error
また、パリティチェックが「OK」になると、制御部404が出力する制御信号CON2を基に、クロック発生部405は、誤り訂正復号部402に対してクロックパルスCLKの供給を停止する。誤り訂正復号部402はクロックパルスCLKに同期して動作しているため、クロックパルスCLKの供給が停止すると、誤り訂正復号部402の回路動作も停止する。つまり、誤り訂正受信装置400は、早い段階にてパリティチェックが「OK」になった場合には、クロックパルスCLKの供給の停止によって、誤り訂正復号部402の消費電力を低減できる。
When the parity check is “OK”, the
また、図6に示す動作例では、誤り訂正復号の繰り返し回数が0回目の段階において、パリティチェックが「OK」となっている。即ち、誤り訂正復号部402は誤り訂正復号する前にデータ誤りのない受信データを復号できているため、伝送路の品質が良い状態である。
In the operation example shown in FIG. 6, the parity check is “OK” when the number of repetitions of error correction decoding is zero. That is, since the error
また、図6に示す動作例においても、パリティチェックが「OK」となった以降は、クロック発生部405は、制御部404からの制御信号CON2を基に、誤り訂正復号部402に対してクロックパルスCLKの供給を停止し、誤り訂正復号部402の回路動作を停止させている。
Also in the operation example shown in FIG. 6, after the parity check becomes “OK”, the
<有効ビット数の制限>
図5又は図6に示す動作例では、伝送路の品質が良く、誤り訂正復号部402の訂正能力が下がったとしても、適切な誤り訂正結果が得られる可能性が高い。つまり、ビット数制限部401は、誤り訂正復号部402に入力される受信データRD2の有効ビット数を制限できる。
<Limit on number of valid bits>
In the operation example shown in FIG. 5 or FIG. 6, even when the quality of the transmission path is good and the correction capability of the error
制御部404は、有効ビット数を決定し、制御信号CON1を用いてビット数制限部401の動作を制御する。どの程度まで有効ビット数を制限できるかについては、伝送路の品質に応じて定まる。また、図4〜図6では、パリティチェックが「OK」と検出されるまでの誤り訂正復号部402の復号の繰り返し回数と、伝送路の品質との間に大きな相関がある。従って、制御部404は、パリティチェックが「OK」と検出されるまでの復号の繰り返し回数と有効ビット数とを対応付けて、有効ビット数を決定する。
The
<有効ビット数テーブルの説明>
制御部404は、有効ビット数テーブルを保持し、有効ビット数テーブルを用いて有効ビット数を決定する。これにより、制御部404は、ビット数制限部401が制限する有効ビット数を効率的に決定できる。有効ビット数テーブルの具体的な構成例を図7及び図8にそれぞれ示す。
<Description of effective bit number table>
The
図7に示す有効ビット数テーブルTBL1と図8に示す有効ビット数テーブルTBL2とは内容が異なっている。各々の有効ビット数テーブルTBL1,TBL2については、何れか一方が用いられても良いし、伝送路の品質の状況に応じて選択的に用いられても良い。また、有効ビット数テーブルの内容は、制御部404内のメモリ(例えば、不揮発性メモリ)に格納され、必要に応じて制御部404が内容を書き換えしても良い。
The effective bit number table TBL1 shown in FIG. 7 is different from the effective bit number table TBL2 shown in FIG. Either one of the effective bit number tables TBL1 and TBL2 may be used, or may be selectively used according to the state of the quality of the transmission path. The contents of the effective bit number table may be stored in a memory (for example, a non-volatile memory) in the
図7に示す有効ビット数テーブルTBL1は、次の4種類のデータDT1、DT2、DT3及びDT4を含む。即ち、データDT1はパリティチェック「OK」が検出されるまでの復号処理の繰り返し回数を表す。データDT2は軟判定ビット数を表す。データDT3は有効ビット数を表す。データDT4は「0」に固定されるビット数を表す。 The effective bit number table TBL1 shown in FIG. 7 includes the following four types of data DT1, DT2, DT3, and DT4. That is, the data DT1 represents the number of times the decoding process is repeated until the parity check “OK” is detected. Data DT2 represents the number of soft decision bits. Data DT3 represents the number of effective bits. Data DT4 represents the number of bits fixed to “0”.
なお、有効ビット数テーブルTBL1の中において最低限必要な情報は、データDT1と、データDT3又はデータDT4とである。即ち、制御部404は、図7に示す有効ビット数テーブルTBL1を参照することにより、データDT1に対応する復号の繰り返し回数と、データDT3又はデータDT4に対応する有効ビット数とを対応付けできる。
The minimum necessary information in the effective bit number table TBL1 is data DT1 and data DT3 or data DT4. That is, the
<有効ビット数の決定に関する具体例>
有効ビット数テーブルTBL1を用いる場合の具体例について説明する。例えば、図6に示す動作例では、ヘッダデータDHを復号する場合に復号の繰り返し回数が0回目にてパリティチェック「OK」となっている。制御部404は、有効ビット数テーブルTBL1のデータDT1の「0回目」を参照し、データDT1の「0回目」に対応するデータDT3の内容が「1ビット」であると認識し、有効ビット数を「1ビット」に決定する。
<Specific example for determining the number of effective bits>
A specific example of using the effective bit number table TBL1 will be described. For example, in the operation example illustrated in FIG. 6, when decoding the header data DH, the parity check “OK” is performed when the number of repetitions of decoding is zero. The
制御部404は、有効ビット数が「1ビット」であることを示す情報を、制御信号CON1としてビット数制限部401に与える。これにより、ビット数制限部401は、5ビットの並列信号によって構成される受信データRD2の中において、下位の4ビットをそれぞれ「0」に固定し、最上位の1ビットを有効ビットとする。
The
従って、図6に示す動作例では、ヘッダデータDHに続くペイロードデータDP1の受信データを復号する場合、誤り訂正復号部402に入力される受信データRD2の有効ビット数は1ビットになる。つまり、軟判定値である5ビットの受信データRD1が変化しても、受信データRD2を構成する5ビットの中において、下位の4ビットは「0」のまま変化しない。
Therefore, in the operation example shown in FIG. 6, when the received data of the payload data DP1 following the header data DH is decoded, the number of effective bits of the received data RD2 input to the error
また、図5に示す動作例では、ヘッダデータDHを復号する場合に復号の繰り返し回数が1回目にてパリティチェックが「OK」となっている。制御部404は、有効ビット数テーブルTBL1のデータDT1の「1回目」を参照し、データDT1の「1回目」に対応するデータDT3の内容が「2ビット」であると認識し、有効ビット数を「2ビット」に決定する。
Further, in the operation example shown in FIG. 5, when decoding the header data DH, the number of repetitions of decoding is the first and the parity check is “OK”. The
制御部404は、有効ビット数が「2ビット」であることを示す情報を、制御信号CON1としてビット数制限部401に与える。これにより、ビット数制限部401は、5ビットの並列信号によって構成される受信データRD2の中において、下位の3ビットをそれぞれ「0」に固定し、残りの上位2ビットを有効ビットとする。
The
<誤り訂正受信装置400における動作の流れの説明>
誤り訂正受信装置400のヘッダに対する動作を説明するフローチャートを図9に示す。また、誤り訂正復号器のペイロードに対する動作を説明するフローチャートを図10に示す。即ち、制御部404の制御により、図9及び図10に示す各手順に沿って、順次に制御が実施される。
<Description of Operation Flow in
FIG. 9 shows a flowchart for explaining the operation of the error
受信データRD1としてヘッダデータDHが現れた場合には、図9のステップS11〜S16が実行される。また、ペイロードデータ(DP1,DP2,・・・)が現れた場合には、図10のステップS21〜S28が実行される。 When the header data DH appears as the reception data RD1, steps S11 to S16 in FIG. 9 are executed. When payload data (DP1, DP2,...) Appears, steps S21 to S28 in FIG. 10 are executed.
<ヘッダデータDHを復号する場合の動作>
ビット数制限部401は、受信データRD2の有効ビット数を制限しない。つまり、5ビットの受信データRD1が受信データRD2として誤り訂正復号部402に入力される。
<Operation when Decoding Header Data DH>
The bit number limiting unit 401 does not limit the number of valid bits of the reception data RD2. That is, 5-bit received data RD1 is input to error
誤り訂正復号部402は、誤り訂正パラメータを算出し、受信データRD2に対して誤り訂正復号する。誤り訂正パラメータの初期値は0である。従って、誤り訂正復号部402は、初回、即ち、図4〜図6の「0回目」では、訂正しない状態にて復号する(S11)。
Error
制御部404は、誤り訂正復号部402における誤り訂正復号の繰り返し回数をカウントする(S12)。繰り返し回数の初期値は0とする。誤り訂正復号の1回あたりの所要時間が予め決まっているため、制御部404は、誤り訂正復号を開始してからの経過時間に従って、誤り訂正復号部402における誤り訂正復号の繰り返し回数をカウントする。
The
制御部404は、誤り訂正復号部402が復号を1回実行する毎に、パリティチェック部403が復号結果に対してパリティチェックしたパリティチェック結果としての信号PCHを監視し、パリティチェックがOKか否かを識別する(S13)。
Each time the error
誤り訂正復号部402が出力する受信データRD3にデータ誤りが生じている場合には(S13、NO)、パリティチェックがNGであるため、誤り訂正受信装置400の動作はステップS13からステップS11に戻る。つまり、誤り訂正復号部402が誤り訂正復号を複数回繰り返す(S11)。また、制御部404は、繰り返し回数をカウントする(S12)。
If there is a data error in the received data RD3 output from the error correction decoding unit 402 (S13, NO), the parity check is NG, and the operation of the error
パリティチェックがOKになった場合には(S13、YES)、制御部404は、制御信号CON2をクロック発生部405に出力し、クロックパルスCLKの誤り訂正復号部402及びパリティチェック部403への供給をクロック発生部405に停止させる(S14)。これにより、誤り訂正復号部402の動作及びパリティチェック部403の動作が停止する。
When the parity check is OK (S13, YES), the
パリティチェックがOKになった場合は(S13、YES)、制御部404は、誤り訂正復号の繰り返し回数を用いて、有効ビット数テーブルTBL1を参照して有効ビット数を決定する(S15)。制御部404は、制御信号CON1を出力し、ビット数制限部401が制限する有効ビット数を設定する(S16)。
When the parity check is OK (S13, YES), the
<ペイロードデータ(DP1,DP2,・・・)を復号する場合の動作>
図9に示すステップS16によってビット数制限部401は有効ビット数を制限するため、誤り訂正受信装置400がペイロードデータを受信する場合には、有効ビット数が制限された受信データRD2が誤り訂正復号部402に入力される(S21)。
<Operation when decoding payload data (DP1, DP2,...)>
In step S16 shown in FIG. 9, the bit number limiting unit 401 limits the number of effective bits. Therefore, when the error
誤り訂正復号部402は、誤り訂正パラメータを算出し、受信データRD2に対して誤り訂正復号する。誤り訂正パラメータの初期値は0である。従って、誤り訂正復号部402は、初回、即ち、図4〜図6の「0回目」では、訂正しない状態にて復号する(S22)。
Error
制御部404は、誤り訂正復号部402における誤り訂正復号の繰り返し回数をカウントする(S23)。繰り返し回数の初期値は0とする。誤り訂正復号処理の1回あたりの所要時間が予め決まっているため、制御部404は、1つのペイロードデータに対する誤り訂正復号を開始してからの経過時間に従って、誤り訂正復号部402における誤り訂正復号の繰り返し回数をカウントする。
The
制御部404は、誤り訂正復号部402が復号を1回実行する毎に、パリティチェック部403が復号結果に対してパリティチェックしたパリティチェック結果としての信号PCHを監視し、パリティチェックがOKか否かを識別する(S24)。
Each time the error
誤り訂正復号部402が出力する受信データRD3にデータ誤りが生じている場合は(S24、NO)、パリティチェックがNGになるため、誤り訂正受信装置400の動作はステップS14からステップS26を経由してステップS22に戻る。つまり、誤り訂正復号部402が誤り訂正復号を複数回繰り返す(S22)。また、制御部404は、繰り返し回数をカウントする(S23)。
If there is a data error in the received data RD3 output from the error correction decoding unit 402 (S24, NO), the parity check is NG, and the operation of the error
また、パリティチェックがNGの場合には(S24、NO)、制御部404は、繰り返し回数が事前に定めた最大値(例えば6回)になってもNGであるか否かを識別する(S26)。繰り返し回数が最大値になってもNGの場合には(S26、YES)、制御部404は、再び有効ビット数テーブルTBL1又はTBL2を参照し、有効ビット数を以前の有効ビット数よりも多い数に変更する(S27)。制御部404は、制御信号CON1を出力し、ステップS27によって変更された有効ビット数を、ビット数制限部401が制限する有効ビット数として設定する(S28)。
Further, when the parity check is NG (S24, NO), the
ステップS16において有効ビット数を制限する状態は、伝送路の品質が良い場合である。従って、ビット数制限部401が有効ビット数を制限した場合でも、通常であれば、誤り訂正復号の繰り返し回数が最大値になる前に、パリティチェックはOKになる。従って、ステップS26〜S28は必ずしも必要ではない。 The state where the number of effective bits is limited in step S16 is when the quality of the transmission path is good. Therefore, even when the bit number limiting unit 401 limits the number of valid bits, the parity check is OK before the number of repetitions of error correction decoding reaches the maximum value. Therefore, steps S26 to S28 are not always necessary.
しかし、場合によっては、伝送路の品質が急に悪化する可能性も考えられる。伝送路の品質が悪化した場合には、ステップS27及びS28において制御部404が有効ビット数を増やすことにより、誤り訂正復号部402の誤り訂正能力を向上できる。これにより、誤り訂正受信装置400は、伝送路の品質の動的な変化に対応して、受信データを復号できる。
However, depending on the case, the quality of the transmission path may suddenly deteriorate. When the quality of the transmission path deteriorates, the error correction capability of the error
<誤り訂正受信装置400の動作の有効性に関する検証>
軟判定値の有効ビット数と誤り率(BER)との関係を図10に示す。具体的には、各ビットあたりの雑音比(Eb/No)における誤り率(BER)と、受信データRD2の軟判定ビット数の関係のシミュレーション結果が図10に示されている。
<Verification on Effectiveness of Operation of
FIG. 10 shows the relationship between the number of effective bits of the soft decision value and the error rate (BER). Specifically, FIG. 10 shows a simulation result of the relationship between the error rate (BER) in the noise ratio (Eb / No) per bit and the number of soft decision bits of the received data RD2.
図10では、雑音が多い場合(Eb/No=3)では、軟判定ビット数を2ビット又は1ビットに少なくすると誤り率が劣化する。一方、雑音が少ない場合(Eb/No=9、Eb/No=10)では、軟判定ビット数を5ビットから1ビットに削減しても誤り率がほぼ一定であることが分かる。 In FIG. 10, when there is a lot of noise (Eb / No = 3), the error rate deteriorates if the number of soft decision bits is reduced to 2 bits or 1 bit. On the other hand, when the noise is low (Eb / No = 9, Eb / No = 10), it can be seen that the error rate is almost constant even if the number of soft decision bits is reduced from 5 bits to 1 bit.
つまり、伝送路の品質が良好であって雑音が少ない場合には、軟判定ビット数を5ビットから1ビットに削減しても誤り率が変化せず、同じ誤り訂正復号結果が得られる。従って、誤り訂正復号部402に入力される受信データRD2の軟判定値の有効ビット数を減らしても良い。
That is, when the quality of the transmission path is good and the noise is low, even if the number of soft decision bits is reduced from 5 bits to 1 bit, the error rate does not change and the same error correction decoding result is obtained. Therefore, the number of effective bits of the soft decision value of the reception data RD2 input to the error
そのため、例えば図7の有効ビット数テーブルTBL1では、制御部404は、パリティチェックが「OK」となった場合、復号の繰り返し回数DT1が少ないと、伝送路の品質が良い状況と判断し、有効ビット数DT3を減らすことができる。
Therefore, for example, in the effective bit number table TBL1 of FIG. 7, when the parity check is “OK”, the
つまり、制御部404は有効ビット数テーブルTBL1を用いて適切な有効ビット数を適宜、決定できる。図6の例では、繰り返し回数0回目にてパリティチェックが「OK」となった場合には、ビット数制限部401は、受信データRD2の下位4ビットを0に固定する。誤り訂正復号部402において計算されるデータ5ビットのうち4ビットが0であって固定となるため、消費電力を低減できる。
That is, the
誤り訂正復号部402は、LDPC符号の復号のために、サムプロダクト(sum−product)復号法又はサムプロダクト復号法を簡略化した復号方式(例えば、ミニサム(min−sum)復号法)を用いる。誤り訂正復号部402の内部回路は、例えば、主に加算器を用いて構成される。
The error
従って、処理対象の複数ビットの信号が「0」に固定したビットを含む場合には、固定したビットを処理する回路が不要となる。従って、誤り訂正復号部402の回路が消費する電力が削減される。
Therefore, when the multi-bit signal to be processed includes a bit fixed to “0”, a circuit for processing the fixed bit becomes unnecessary. Therefore, the power consumed by the circuit of the error
また、図9では、制御部404は、受信データのヘッダを処理する場合に有効ビット数を決定するため、データの本体を含むペイロードの処理では、有効ビット数を削減できる。これにより、消費電力を削減する効果が高まる。
In FIG. 9, the
以上により、本実施形態の誤り訂正受信装置400は、誤り訂正復号部402の繰り返し回数に対するパリティチェック結果に応じて軟判定ビット数の有効ビット数を変更する。これによって誤り訂正復号部402の動作回路を軽減でき、誤り訂正受信装置400を含む送受信装置300の消費電力を低減できる。
As described above, the error
誤り訂正受信装置400は、特に伝送路品質の良い場合には、クロックを停止させることによる消費電力の低減に加え、誤り訂正復号部402及びパリティチェック部403の動作の停止によって更なる消費電力を低減できる。
In particular, when the transmission path quality is good, the
以上、図面を参照して各実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although each embodiment was described with reference to drawings, this invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、伝送路の通信品質に応じて、受信データの復号処理量を低減して高速に復号する復号装置、復号方法及び無線通信装置として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a decoding device, a decoding method, and a wireless communication device that perform high-speed decoding by reducing the amount of decoding processing of received data according to the communication quality of the transmission path.
300 送受信装置
301 誤り訂正符号器
302 変調器
303 DAC
304 送信アナログ処理部
305 PA部
306 アンテナ回路
307 受信アナログ処理部
308 ADC
309 復調部
310 誤り訂正復号器
311 データ認識部
400 誤り訂正受信装置
401 ビット数制限部
402 誤り訂正復号部
403 パリティチェック部
404 制御部
405 クロック発生部
501 列処理部
502 行処理部
300 Transmission / Reception Device 301
304 Transmission
309 Demodulator 310
Claims (9)
前記受信データの軟判定値を反復復号により誤り訂正復号する誤り訂正復号部と、
前記誤り訂正復号の出力結果を基に、データ誤りの有無を検出するデータ誤り検出部と、
前記ヘッダの誤り訂正復号における反復復号の繰り返し回数と、前記データ誤りの有無の検出結果とを基に、前記誤り訂正復号の対象とする前記受信データの有効ビット数を決定する制御部と、
を備える復号装置。 A decoding device for decoding received data including a header,
An error correction decoding unit that performs error correction decoding of the soft decision value of the received data by iterative decoding;
Based on the output result of the error correction decoding, a data error detection unit for detecting the presence or absence of a data error;
A control unit that determines the number of effective bits of the received data to be subjected to error correction decoding based on the number of repetitions of iterative decoding in error correction decoding of the header and the detection result of presence or absence of the data error;
A decoding device comprising:
前記誤り訂正復号部に入力される前記受信データの軟判定値の前記有効ビット数を制限するビット数制限部と、を更に備え、
前記ビット数制限部は、
前記決定された前記有効ビット数に従って、前記誤り訂正復号部に入力される前記受信データの軟判定値の有効ビット数を制限する
復号装置。 The decoding device according to claim 1,
A bit number limiting unit that limits the number of effective bits of the soft decision value of the received data input to the error correction decoding unit,
The bit number limiter is
A decoding device that limits the number of effective bits of the soft decision value of the received data input to the error correction decoding unit according to the determined number of effective bits.
前記ビット数制限部は、
前記決定された前記有効ビット数に従って、前記軟判定値を構成する複数ビットの中において、最下位ビット若しくは最下位ビットを含む複数ビットを0に固定する
復号装置。 The decoding device according to claim 2,
The bit number limiter is
A decoding device that fixes the least significant bit or a plurality of bits including the least significant bit to 0 among a plurality of bits constituting the soft decision value according to the determined number of effective bits.
前記制御部は、
前記反復復号処理の繰り返し回数と、前記有効ビット数との対応関係を表す情報を保持する有効ビット数テーブルを有し、
前記制御部は、
前記有効ビット数テーブルに従って、前記有効ビット数を決定する
復号装置。 The decoding device according to any one of claims 1 to 3,
The controller is
An effective bit number table holding information representing a correspondence relationship between the number of repetitions of the iterative decoding process and the effective bit number;
The controller is
A decoding device that determines the effective bit number according to the effective bit number table.
前記制御部は、
前記受信データのペイロードに対する前記誤り訂正復号において、反復復号の繰り返し回数が所定の上限回数を超えても前記データ誤りが検出される場合には、前記有効ビット数を増やす
復号装置。 The decoding device according to any one of claims 1 to 4,
The controller is
In the error correction decoding for the payload of the received data, if the data error is detected even if the number of repetitions of iterative decoding exceeds a predetermined upper limit number, the number of effective bits is increased.
前記誤り訂正復号部は、
低密度パリティ検査符号又はターボ符号を用いた反復復号により、前記入力された前記受信データを誤り訂正復号する
復号装置。 A decoding device according to any one of claims 1 to 5,
The error correction decoding unit
A decoding device that performs error correction decoding on the input received data by iterative decoding using a low density parity check code or a turbo code.
前記データ誤り検出部は、
前記誤り訂正復号部の出力における前記データ誤りをパリティチェックにより検出する
復号装置。 The decoding device according to any one of claims 1 to 6,
The data error detector is
A decoding device that detects the data error in the output of the error correction decoding unit by a parity check.
前記受信データのヘッダを反復復号により誤り訂正復号するステップと、
誤り訂正復号の出力結果を基に、データ誤りの有無を検出するステップと、
前記ヘッダの誤り訂正復号における反復復号の繰り返し回数と、前記データ誤りの有無の検出結果とを基に、前記誤り訂正復号の対象とする前記受信データの有効ビット数を決定するステップと、を含む
復号方法。 A decoding method for decoding received data including a header,
Error correcting decoding the received data header by iterative decoding;
Detecting the presence or absence of a data error based on the output result of error correction decoding;
Determining the number of effective bits of the received data to be subjected to error correction decoding based on the number of repetitions of iterative decoding in error correction decoding of the header and the detection result of the presence or absence of the data error. Decryption method.
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