RU2321170C2 - Method for receiving signals with turbo-encoding on basis of convolution codes with element-wise decision-making according to algorithm of maximum a posteriori probability - Google Patents
Method for receiving signals with turbo-encoding on basis of convolution codes with element-wise decision-making according to algorithm of maximum a posteriori probability Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321170C2 RU2321170C2 RU2006116245/09A RU2006116245A RU2321170C2 RU 2321170 C2 RU2321170 C2 RU 2321170C2 RU 2006116245/09 A RU2006116245/09 A RU 2006116245/09A RU 2006116245 A RU2006116245 A RU 2006116245A RU 2321170 C2 RU2321170 C2 RU 2321170C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbo
- maximum
- code
- scalar product
- algorithm
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Error Detection And Correction (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к системам связи, использующим сигналы с турбокодированием (ТК) на основе сверточных кодов, а именно к способам итеративного приема сигналов с ТК.The present invention relates to communication systems using signals with turbo coding (TC) based on convolutional codes, and in particular to methods for iteratively receiving signals from TC.
Известен итеративный способ приема сигналов с ТК на основе алгоритма Витерби с мягкими решениями [1]. Способ предполагает обновление метрик выжившего пути по решетке за счет прохода решетки в противоположном направлении. Недостатком данного способа является большая вероятность ошибки на бит по сравнению с алгоритмом максимума апостериорной вероятности (MAP) вследствие рассмотрения только выживших путей.There is an iterative method of receiving signals from the TC based on the Viterbi algorithm with soft solutions [1]. The method involves updating the metrics of the surviving path along the grate due to the passage of the grating in the opposite direction. The disadvantage of this method is the greater probability of error per bit compared with the algorithm for maximum posterior probability (MAP) due to the consideration of only surviving paths.
Известен итеративный способ приема сигналов с турбокодированием на основе оконного алгоритма MAP [2]. Способ обладает большим быстродействием, но в результате деления целого блока на ряд независимых участков уступает полному алгоритму MAP по вероятности ошибки на бит.A known iterative method for receiving signals with turbo coding based on the MAP window algorithm [2]. The method has high speed, but as a result of dividing the whole block into a number of independent sections, it is inferior to the complete MAP algorithm in probability of error per bit.
В качестве прототипа авторами принят способ приема сигналов с турбокодированием (ТК) с итеративным декодированием по максимуму апостериорной вероятности [3]. На каждой итерации декодеры обмениваются мягкими решениями, полученными на предыдущих итерациях.As a prototype, the authors adopted a method of receiving signals with turbo coding (TC) with iterative decoding to the maximum a posteriori probability [3]. At each iteration, the decoders exchange soft decisions obtained at previous iterations.
Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является относительно высокая вероятность ошибки на блок по окончании итеративного процесса декодирования, обусловленная влиянием остаточных ошибок.The disadvantage of the method selected as a prototype is the relatively high probability of errors per block at the end of the iterative decoding process due to the influence of residual errors.
Целью заявленного изобретения является снижение вероятности ошибки на блок при приеме сигналов с турбокодированием.The aim of the claimed invention is to reduce the likelihood of errors per block when receiving signals with turbo coding.
Поставленная цель достигается за счет применения алгоритма приема в целом с поэлементным принятием решения по максимуму апостериорной вероятности. Для этого используется блок формирования разрешенных кодовых слов, причем не отдельного компонентного кода, а турбокода в целом. Блок вычислений на основе оценок, полученных по MAP алгоритму, находит скалярное произведение принятого кодового вектора турбокода и каждого разрешенного кодового слова. Блок выделения определяет по максимуму скалярного произведения наиболее вероятное кодовое слово турбокода, и блок принятия решения осуществляет жесткое декодирование систематических бит выделенного слова.This goal is achieved through the use of the reception algorithm as a whole with element-wise decision making on the maximum of posterior probability. For this, a block for generating permitted code words is used, not a separate component code, but the turbo code as a whole. The block of calculations based on the estimates obtained by the MAP algorithm finds the scalar product of the received turbocode code vector and each allowed code word. The allocation unit determines the most probable turbocode codeword from the maximum of the scalar product, and the decision unit performs hard decoding of the systematic bits of the selected word.
Благодаря этому получен технический результат, а именно снижена вероятность ошибки на блок турбокода, что в целом повышает достоверность приема сигналов с ТКС.Thanks to this, a technical result is obtained, namely, the probability of error per turbocode block is reduced, which generally increases the reliability of receiving signals from the TCS.
Заявляемый способ приема сигналов с ТКС поясняется чертежами, гдеThe inventive method of receiving signals from TCS is illustrated by drawings, where
на фиг.1 схематически изображены основные блоки итеративного процесса декодирования турбокодов;figure 1 schematically shows the main blocks of an iterative process for decoding turbo codes;
на фиг.2 приведена схема блока принятия решения в целом с учетом поэлементной оценки.figure 2 shows the block diagram of the decision-making as a whole, taking into account the element-wise assessment.
На фиг.1 показан итеративный декодер турбокода на основе двух компонентных декодеров. Согласно фиг.1 первый компонентный декодер 2 принимает сигналы Xk систематического сверточного кода, проверочные биты Y1k первого компонентного кода с выхода демультиплексора 1 и априорную информацию Lu с выхода второго компонентного декодера 4 на предыдущей итерации через деперемежитель 5. На первой итерации априорная информация отсутствует и Lu=0. Далее первый компонентный декодер 2 осуществляет декодирование принятой последовательности по алгоритму максимума апостериорной информации (MAP) и априорная информация Lu поступает на вход второго декодера 4 через перемежитель 3. Второй компонентный декодер 4 также декодирует принятую последовательность, состоящую из информационных бит Xk, проверочных бит Y2k и априорной информации Lu, завершая таким образом одну полную итерацию. Итеративный процесс декодирования продолжается либо до заданного числа итераций, либо до срабатывания критерия остановки итеративного процесса по коррелированности выходов компонентных декодеров.Figure 1 shows an iterative decoder turbo code based on two component decoders. According to FIG. 1, the first component decoder 2 receives systematic convolutional code signals Xk, the check bits Y1k of the first component code from the output of demultiplexer 1, and a priori information Lu from the output of the second component decoder 4 at the previous iteration through deinterleaver 5. At the first iteration, there is no a priori information and Lu = 0. Next, the first component decoder 2 decodes the received sequence according to the maximum posterior information algorithm (MAP) and the a priori information Lu is input to the second decoder 4 through the interleaver 3. The second component decoder 4 also decodes the received sequence consisting of information bits Xk, check bits Y2k and Lu a priori information, thus completing one complete iteration. The iterative decoding process continues either to a given number of iterations, or until the criterion for stopping the iterative process by the correlation of the outputs of the component decoders is triggered.
Выход MAP алгоритма записывается какThe output of the MAP algorithm is written as
где L(xk|у) - выходное логарифмическое отношение правдоподобия,where L (x k | y) is the output logarithmic likelihood ratio,
xk - k-й информационный бит,x k is the kth information bit,
у - принятая последовательность,y is the accepted sequence,
- прямая метрика состояния, - direct metric of state,
βk(s) - обратная метрика состояния,β k (s) is the inverse metric of the state,
- метрика ветви, - branch metric,
- предыдущее состояние кодера, - previous state of the encoder,
s - следующее состояние кодера.s is the next state of the encoder.
Используя алгебру логарифма правдоподобия [4], выражение (1) записывается в видеUsing the likelihood logarithm algebra [4], expression (1) is written as
где L(хk|у) - выходное логарифмическое отношение правдоподобия,where L (x k | y) is the output logarithmic likelihood ratio,
Lcyk - канальные измерения принятой последовательности,L c y k - channel measurements of the received sequence,
Lu - априорная информация.Lu - a priori information.
После окончания итеративного процесса декодирования мягкие решения как информационных бит, так и обновленных проверочных, с выхода декодера последней итерации подаются на блок нормирования значений 7. Нормирование значений мягких решений декодера осуществляется согласно выражению 3:After the end of the iterative decoding process, soft decisions of both information bits and updated test ones are fed from the output of the last iteration decoder to the
где с - масштабный коэффициент,where c is the scale factor
d - коэффициент сдвига,d is the shear coefficient,
[min] - минимальное значение,[min] is the minimum value
[max] - максимальное значение.[max] - the maximum value.
В блоке 8 формируются разрешенные кодовые слова на заданной длине принятия решения К. Блок 9 вычисляет скалярное произведение принятой нормированной последовательности и кодовыми словами. Блок 10 по максимуму скалярного произведения выбирает наиболее вероятное кодовое слово и в блоке 11 происходит сравнение скалярного произведения с границей существования единственного кодового слова [5]:In
гдеWhere
- нормированная последовательность мягких решений декодера, - normalized sequence of soft decisions of the decoder,
- разрешенное кодовое слово, - allowed codeword,
n - длина блока принятия решения,n is the length of the decision block,
d - минимальное расстояние турбокода,d is the minimum distance of the turbo code,
α - коэффициент, учитывающий мягкие решения декодера.α - coefficient taking into account the soft decisions of the decoder.
В [5] представлено выражение для блоковых кодов. Для компонентных сверточных кодов вместо минимального расстояния кода d необходимо использовать сегментное расстояние , поскольку декодирование турбокодов происходит поблочно.In [5], an expression for block codes is presented. For component convolutional codes, instead of the minimum code distance d, it is necessary to use a segment distance , since the decoding of turbo codes occurs block by block.
Минимальное сегментное расстояние [6] турбокода рассчитывается согласно выражению 5:The minimum segment distance [6] of the turbo code is calculated according to expression 5:
где - минимальное сегментное расстояние,Where - minimum segment distance
j - количество шагов по решетке кода,j is the number of steps on the code lattice,
σ1, σ'1, σ2, σ'2 - состояния компонентных кодеров,σ 1 , σ ' 1 , σ 2 , σ' 2 are the states of component encoders,
- расстояние Хэмминга. - Hamming distance.
Если неравенство (4) выполняется, то принятое слово маркируется как правильное. Маркировка правильных кодовых слов осуществляется для сокращения вариантов перебора при дополнительных процедурах анализа принятой последовательности. Например, при наличии внешнего кода CRC целесообразно перебирать наименее достоверные позиции в принятой последовательности, тогда как маркированные кодовые слова предполагаются принятыми с высокой достоверностью.If inequality (4) holds, then the accepted word is marked as correct. The marking of the correct code words is carried out to reduce search options with additional procedures for analyzing the accepted sequence. For example, if there is an external CRC code, it is advisable to sort out the least reliable positions in the accepted sequence, while marked code words are assumed to be received with high reliability.
В блоке 12 происходит выделение информационных бит и принятие жесткого решения.In
Таким образом, применение приема в целом с поэлементным принятием решения по MAP позволяет исправлять остаточные одиночные ошибки, что снижает вероятность ошибки на блок.Thus, the application of the technique as a whole with the element-wise MAP decision-making allows correcting residual single errors, which reduces the probability of an error per block.
Список литературыBibliography
1. Патент США №6487694, МПК Н03М 13/29, 2002.1. US patent No. 6487694, IPC H03M 13/29, 2002.
2. Патент США №6980605, МПК H03D 1/00, 2005.2. US patent No. 6980605, IPC H03D 1/00, 2005.
3. Патент США №5446747, МПК G06F 11/10, 1992.3. US patent No. 5446747,
4. Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003 г.4. B. Sklyar. Digital communication. Theoretical Foundations and Practical Applications, 2nd Edition - M.: Williams Publishing House, 2003
5. Р.Блейхут. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки, - М.: Мир, 1986 г.5. R. Bleikhut. Theory and practice of error control codes - M .: Mir, 1986
6. М.Хендлери, Р.Йоханнессон, В.В.Зяблов. Декодирование в окне с точки зрения расстояний // Проблемы передачи информации 2002. Т.38, №3.6. M. Handler, R. Johannesson, V.V. Zyablov. Decoding in a window from the point of view of distances // Problems of information transfer 2002. V.38, No.3.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006116245/09A RU2321170C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Method for receiving signals with turbo-encoding on basis of convolution codes with element-wise decision-making according to algorithm of maximum a posteriori probability |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006116245/09A RU2321170C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Method for receiving signals with turbo-encoding on basis of convolution codes with element-wise decision-making according to algorithm of maximum a posteriori probability |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2321170C2 true RU2321170C2 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=39366529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006116245/09A RU2321170C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Method for receiving signals with turbo-encoding on basis of convolution codes with element-wise decision-making according to algorithm of maximum a posteriori probability |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2321170C2 (en) |
-
2006
- 2006-05-11 RU RU2006116245/09A patent/RU2321170C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4227481B2 (en) | Decoding device and decoding method | |
US20070011586A1 (en) | Multi-threshold reliability decoding of low-density parity check codes | |
KR100512668B1 (en) | Iteration terminating using quality index criteria of turbo codes | |
Yu et al. | A least square method for parameter estimation of RSC sub-codes of turbo codes | |
US7657819B2 (en) | Method and apparatus for termination of iterative turbo decoding | |
US8949697B1 (en) | Low power Reed-Solomon decoder | |
EP2595321A1 (en) | Tail-biting convolutional decoding apparatus and decoding method | |
US20010021233A1 (en) | Soft-decision decoding of convolutionally encoded codeword | |
US6950975B2 (en) | Acceleration of convergence rate with verified bits in turbo decoding | |
JP5374156B2 (en) | Apparatus and method for decoding and encoding data | |
US7716554B2 (en) | System and method for blind transport format detection with cyclic redundancy check | |
EP2599253B1 (en) | Initializing decoding metrics | |
US20050031053A1 (en) | Decoding method and apparatus | |
CN101147327A (en) | Metric calculations for map decoding using the butterfly structure of the trellis | |
JP2005065271A5 (en) | ||
RU2321170C2 (en) | Method for receiving signals with turbo-encoding on basis of convolution codes with element-wise decision-making according to algorithm of maximum a posteriori probability | |
US10084486B1 (en) | High speed turbo decoder | |
Kim et al. | A new list decoding algorithm for short-length TBCCs with CRC | |
CN113556135B (en) | Polarization code belief propagation bit overturn decoding method based on frozen overturn list | |
CN113765622B (en) | Branch metric initializing method, device, equipment and storage medium | |
US10116337B2 (en) | Decoding method for convolutionally coded signal | |
CN113258937B (en) | Component decoder, extrinsic information storage unit, and Turbo code decoder | |
Rumanek et al. | New channel coding methods for satellite communication | |
CN114567411B (en) | Decoding method, decoding device, electronic equipment and storage medium | |
RU2522299C1 (en) | Method and apparatus for noise-immune decoding of signals obtained using low-density parity check code |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080512 |