专利名称：解码装置及解码方法
技术领域：
本发明涉及解码技术，特别是涉及对基于LDPC被编码的数据进行解码的解码装置及解码方法。
背景技术：
近年来，作为在低S/N的传输路径中也具有高效的错误纠正能力的错误纠正码，LDPC(Low Density Parity Check Code,低密度奇偶校验码)受到瞩目，被应用于多个领域。LDPC中，在发送侧通过基于稀疏校验矩阵生成的编码矩阵，对数据进行编码。在此，稀疏校验矩阵是指元素由I或O组成、且I的个数较少的矩阵。另一方面，在接收侧基于校验矩阵进行数据的解码和奇偶性校验。特别是，利用BP (Belief Propagation，置信传播)法等进行反复解码从而提高解码性能。
在该解码中，反复执行在校验矩阵的行方向进行解码的校验节点处理和在列方向进行解码的变量节点处理。作为校验节点处理之一，已知利用Gallager (加拉格)函数、双曲线函数的sum-product (和积)解码。sum-product解码中，将从传输路径噪声的分散值求出的通信路径值作为事前值(prior value)来使用。将sum-product解码简化的解码方法为min-sum(最小和)解码。min-sum解码不使用复杂的函数,能够仅通过比较运算、和运算等简单的处理进行校验节点处理。进一步，min-sum解码不需要通信路径值，因而因处理的简化、高速化而被广泛应用。为了削减min-sum解码的电路规模，提出使用校验矩阵的各行的事前值比(prior value ratio)的最小值和次小值(例如参照专利文献I)。
现有技术文献
专利文献
专利文献I JP特开2010-28408号公报发明内容
发明要解决的课题
min-sum解码比sum-product解码易于实现。另一方面，min-sum解码的解码特性一般具有比sum-product解码差的倾向。因此,希望在抑制min-sum解码的电路规模增加的同时，提高解码特性。
本发明鉴于上述状况 ，其目的在于提供一种提高min-sum解码的解码特性的技术。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的一种方式的解码装置具备:输入部，输入被编码的数据；解码部，通过对在输入部所输入的数据执行最小和算法，而交替执行校验节点处理和变量节点处理，所述校验节点处理基于事前值比来更新外部值比，所述变量节点处理基于外部值比来更新事前值比；以及控制部，根据在解码部的变量节点处理中所更新的事前值比的大小，调节在校验节点处理中更新外部值比时应使用的归一化常数的大小。
根据该方式，由于根据事前值比的大小调节归一化常数的大小，因而通过使用反映事前值比的概率的归一化常数，能够提高解码特性。
控制部优选在事前值比的大小越大时，使归一化常数越大。此时，事前值比的概率越大，更新外部值比时的事前值比的影响就越大，因而能够提高解码特性。
控制部优选具备:存储部，存储多个归一化常数；和选择部，基于在解码部的变量节点处理中所更新的事前值比的大小，选择存储部所存储的多个归一化常数中的任意一个。此时，由于选择所存储的多个归一化常数中的任意一个，因而能够抑制处理的复杂化。
本发明的其他方式为解码方法。该方法具备如下步骤:输入被编码的数据的步骤；通过对所输入的数据执行最小和算法而交替执行校验节点处理和变量节点处理的步骤，所述校验节点处理基于事前值比来更新外部值比，所述变量节点处理基于外部值比来更新事前值比；以及调节步骤，根据在变量节点处理中所更新的事前值比的大小，调节在校验节点处理中更新外部值比时应使用的归一化常数的大小。
调节步骤优选在事前值比的大小越大时，使归一化常数越大。
调节步骤优选基于在变量节点处理中所更新的事前值比的大小，选择存储器所存储的多个归一化常数中的任意一个。
此外，上述结构要素的任意组合、本发明的表述在方法、装置、系统、记录介质、计算机程序等之间的转换，也作为本发明的方式而有效。
发明效果
根据本发明，能够提高最小和解码的解码特性。
图1是表示本发明的实施例的通信系统的结构的图。
图2是表示在图1的LDPC编码部所使用的校验矩阵的图。
图3是表示图1的解码部的结构的图。
图4是表示示意地表示图3的解码部的动作的Tanner (泰纳)图的图。
图5是表示图3的解码部的外部值比的更新的概要的图。
图6是表示图3的解码部的事前值比的更新的概要的图。
图7是表示图1的接收装置的BER特性的图。
图8是表示图3的解码部的解码顺序的流程图。
具体实施方式
在具体说明本发明之前，首先陈述其概要。本发明的实施例涉及通信系统，所述通信系统包括:执行LDPC编码的发送装置；和接收装置，基于校验矩阵对在发送装置所编码的数据(以下称为“编码数据”)反复执行解码。特别是，接收装置执行min-sum算法。如上所述，min-sum算法能够通过简便的处理实现，但解码特性容易变差。为了在抑制处理量的增加的同时改善解码特性，本实施例的通信系统、特别是接收装置如下构成。
min-sum算法通过反复执行校验节点处理和变量节点处理,提高解码的精度。校验节点处理在使用归一化常数的同时，基于事前值比更新外部值比(extrinsic valueratio) 0本实施例的接收装置基于事前值比的大小，决定归一化常数。此时，预先存储多个归一化常数，选择其中任意一个。另外，接收装置使用所决定的归一化常数执行校验节点处理。
图1表示本发明的实施例的通信系统100的结构。通信系统100包括发送装置10、接收装置12。发送装置10包括信息数据生成部20、LDPC编码部22、调制部24。接收装置12包括解调部26、解码部28、信息数据输出部30。
信息数据生成部20获取应发送的数据，并生成信息数据。此外，也可以将获取的数据直接作为信息数据。信息数据生成部20将信息数据输出到LDPC编码部22。LDPC编码部22从信息数据生成部20输入信息数据。LDPC编码部22将基于LDPC中的校验矩阵的奇偶性(以下称为“LDPC奇偶性”)附加到信息数据中。附加了 LDPC奇偶性的信息数据相当于上述编码数据。LDPC编码部22将编码数据输出到调制部24。图2表示在LDPC编码部22所使用的校验矩阵。校验矩阵Hmn为m行η列的矩阵。在此,为了使说明明确,而使校验矩阵Hmn为4行8列，但并不限定于此。返回图1。
调制部24从LDPC编码部22输入编码数据。调制部24对编码数据进行调制。作为调制方式，使用 PSK (Phase Shift Keying,相移键控)，FSK (Frequency Shift Keying,频移键控)等。调制部24作为调制信号而发送调制后的编码数据。解调部26从调制部24经由通信路径、例如无线传输路径接收调制信号。解调部26对调制信号进行解调。解调使用公知的技术即可，因而在此省略其说明。解调部26将解调结果(以下称为“解调数据”)输出到解码部28。
解码部28输入来自解调部26的解调数据。解码部28对解调数据反复执行基于LDCP中的校验矩阵的解码处理。作为解码处理，例如执行min-sum算法。min-sum算法按照如下顺序执行。
1.初始化:初始化事前值比，设定最大解码反复次数。
2.校验节点处理:对校验矩阵的行方向更新外部值比。
3.变量节点处理:对校验矩阵的列方向更新事前值比。
4.计算暂时推断语(一時推定語/temporary estimated word)。
省略这些顺序的详细说明，在后述的校验节点处理中，使用归一化常数。解码部28基于在变量节点处理中所更新的事前值比决定归一化常数，详情将后述。解码部28将解码结果(以下称为“解码数据”)输出到信息数据输出部30。信息数据输出部30输入来自解码部28的解码数据。信息数据输出部30基于解码数据生成信息数据。此外，也可以将解码数据直接作为信息数据。信息数据输出部30包括外码解码部，例如可解码CRC(CyclicRedundancy Check,循环冗余校验)等外码。
该结构在硬件上能够通过任意计算机的CPU、存储器、其他LSI (大规模集成电路)来实现，在软件上能够通过加载到存储器的程序等来实现，在此描述通过它们的协作而实现的功能块。然而，本领域技术人员应该理解这些功能块能够通过硬件、软件、或其组合而以多种形式来实现。
图3表示解码部28的结构。解码部28包括帧构成部40、控制部42、数据存储部44、min-sum处理部46及解码结果运算部48。另外,控制部42包括检测部50、选择部52及归一化常数存储部54，min-sum处理部46包括校验节点处理部56、变量节点处理部58。
帧构成部40输入来自未图示的解调部26的解调数据。解调数据可以说是经由通信路径被LDPC编码的数据。帧构成部40检测解调数据所含的帧同步信号。帧构成部40基于帧同步信号，确定利用解调数据形成的帧的单位。例如，在帧的开头部分配置有帧同步信号、且帧的期间为固定长度时，帧构成部40在检测到帧同步信号后将固定长度的期间确定为帧。此外，LDPC编码的单位可以为帧。帧构成部40将以帧为单位汇集的解调数据存储于数据存储部44。数据存储部44以帧为单位暂时存储解调信号。
min-sum处理部46输入来自数据存储部44的解调数据，并且输入来自选择部52的归一化常数。min-sum处理部46使用归一化常数,对解调数据执行min-sum算法。在min-sum算法中，交替执行校验节点处理部56和变量节点处理部58。图4表示示意地表示解码部28的动作的Tanner图。Tanner图中，从bl到b8称为变量节点，从cl到c4称为校验节点。在此，设变量节点的个数为n，bn为第η个变量节点。另外，设校验节点的个数为m, cm为第m个校验节点。变量节点bl到b8连接有图3的数据存储部44所储存的数据yl到y8。返回图3。
校验节点处理部56输入来自选择部52的归一化常数，并且在反复解码的最初将事前值比β初始化。在此，直接使用数据存储部44所存储的解调数据。然后，校验节点处理部56求出事前值比的绝对值的最小值min | β mn’ |。校验节点处理部56在与校验节点相连的变量节点之间更新从cm到bm的外部值比a mn。a mn的计算对于满足校验矩阵Hmn=I的所有的组(m，η)，如下进行。
a mn=a (Π sign ( β mn')).min | β mn，| …(I)
在此,η’为A(m) \n:A(m)表示与校验节点m连接的变量节点集合，\η表示不包含η的差集合。另外，sign表示signature (签名)函数,min | β mn’ |表示绝对值的最小值选择。在此，a为归一化常数。图5表示解码部28的外部值比的更新的概要。外部值比all从β ’导出。即，校验节点处理部56基于事前值比更新外部值比。返回图3。事前值比的绝对值的最小值min I ^mn |的导出在每次反复时被执行。
变量节点处理部58根据a mn在与变量节点相连的校验节点之间更新从bn到cn的事前值比β mn。β mn的计算对于满足校验矩阵Hmn=I的所有的组(m, η),如下进行。
β mn= Σ a m，η+λ n...(2)
在此，λ η等于输入数据yn。输入数据yn相当于来自解调部26的解调数据。另夕卜，m’为B(n)\m:B(n)表示与变量节点η连接的校验节点集合，\m表示不包含m的差集合。图6表示解码部28的事前值比的更新的概要。事前值比β 从al’l导出。即，变量节点处理部58基于外部值比来更新事前值比。返回图3。
检测部50从校验节点处理部56输入用于进行校验节点处理的事前值比的绝对值的最小值min| βπιη’ |。该值可以说是在变量节点处理部58所更新的事前值比的大小。检测部50从一次校验节点处理所使用的多个事前值比的绝对值的最小值min β mn’ |中选择一个最小值。检测部50将所选择的绝对值的最小值输出到选择部52。归一化常数存储部54存储多个归一化常数。在此,作为两个归一化常数而存储第1归一化常数和第2归一化常数。例如，第1归一化常数为“0.65”，第2归一化常数为“0.72”。即，第2归一化常数大于第I归一化常数。
选择部52输入来自检测部50的绝对值的最小值。选择部52将绝对值的最小值与阈值进行比较，基于比较结果，选择归一化常数存储部54所存储的多个归一化常数中的任意一个。例如，阈值为“0.5”。具体说明，选择部52在绝对值的最小值比0.5小时，选择第I归一化常数，在绝对值的最小值为0.5以上时，选择第2归一化常数。因此，事前值比的绝对值的大小越大，归一化常数越大。
事前值比的绝对值的大小反映事前值比的概率。另一方面，如式(I)所示，归一化常数相当于更新外部值比时的事前值比的影响程度。在事前值比的概率较高的情况下，更新外部值比时的事前值比的影响较大，在事前值比的概率较低的情况下，更新外部值比时的事前值比的影响较小。其结果，外部值比的更新精度提高，从而解码特性提高。
选择部52将所选择的归一化常数输出到校验节点处理部56。所选择的归一化常数用于在校验节点处理部56进行外部值比α的更新。如此，控制部42根据在变量节点处理部58所更新的事前值比的大小，调节在校验节点处理部56更新外部值比时应使用的归一化常数的大小。
解码结果运算部48在反复进行预定次数的在校验节点处理部56进行的处理和在变量节点处理部58进行的处理后，计算暂时推断语。此外，解码结果运算部48在反复进行预定次数之前，若奇偶性校验的结果正确，则也可以计算暂时推断语。解码结果运算部48可以将暂时推断语作为解码结果输出。
图7表示接收装置12的BER特性。图7中，横轴为传输路径的S/N的相对值，纵轴表示误码率。另外，菱形的记号相当于使归一化常数固定为0.72而执行校验节点处理的情况，方形的记号相当于如图3的解码部28那样，切换为第I归一化常数或第2归一化常数而执行校验节点处理的情况。切换归一化常数的情况与使归一化常数固定的情况相比，无论附加噪声的大小如何均可提高解码特性。
说明基于上述结构的通信系统100的动作。图8是表示解码部28的解码顺序的流程图。校验节点处理部56初始化事前值比β (SlO)。校验节点处理部56导出min| βπιη’ | (S12)。选择部52在min β mn’ |比阈值0.5小时(S14的“是”)，作为归一化常数a而选择第I归一化常数0.65 (S16)。另一方面，选择部52在min | β mn’ |不比阈值0.5小时(S14的“否”)，作为归一化常数a而选择第2归一化常数0.72 (S18)。校验节点处理部56使用归一化常数a更新外部值比amn(S20)。变量节点处理部58使用外部值比a mn更新事前值比i3mn(S22)。若反复解码未结束(S24的“否”)，则返回步骤12。若反复解码结束(S24的“是”)，则结束处理。
根据本发明的实施例，由于根据事前值比的大小调节归一化常数的大小，因而在更新外部值比时，能够使用反映事前值比的概率的归一化常数。另外，由于使用反映事前值比的概率的归一化常数，因而能够提高解码特性。另外，由于事前值比的大小越大，则归一化常数越大，因而事前值比的概率越大，则能够使更新外部值比时的事前值比的影响越大。另外，由于事前值比的大小越小，则归一化常数越小，因而事前值比的概率越小，则能够使更新外部值比时的事前值比的影响越小。另外，由于选择存储的多个归一化常数中的任意一个，因而能够抑制处理的复杂化。另外，由于用于选择归一化常数的最小值已经在校验节点处理中被导出，因而能够减少新处理的追加。
以上，基于实施例说明了本发明。该实施例是例示，其各构成要素、各处理过程的组合可以有各种变形例，另外本领域技术人员应理解那样的变形例也属于本发明的范围。
本发明的实施例中，以通信系统100是无线通信系统作为前提，因而发送装置10及接收装置12包含于无线通信装置。但并不限定于此，例如也可以以通信系统100是有线通信系统作为前提。此时，发送装置10及接收装置12包含于有线通信装置。根据本变形例，本发明可应用于各种装置。
本发明的实施例中，使存储于归一化常数存储部54、且在选择部52作为选择对象的归一化常数的个数为2。但并不限定于此，例如归一化常数的个数也可以为3以上。此时，在选择部52也规定与归一化常数的个数对应的个数的阈值。根据本变形例，能够细致地设定归一化常数。
本发明的实施例中，发送装置10执行LDPC编码。但并不限定于此，例如即使是LDPC编码以外的编码，发送装置10也可以执行解码时能够执行sum-piOduct算法的编码。根据本变形例，本发明可应用于各种编码。
符号说明
10发送装置
12接收装置
20信息数据生成部
22LDPC 编码部
24调制部
26解调部
28解码部
30信息数据输出部
40帧构成部
42控制部
44数据存储部
46min_sum 处理部
48解码结果运算部
50检测部
52选择部
54归一化常数存储部
56校验节点处理部
58变量节点处理部
100通信系统
产业利用性
根据本发明，能够提高min-sum解码的解码特性。
权利要求
1.一种解码装置，其特征在于，具备: 输入部，输入被编码的数据； 解码部，通过对在上述输入部所输入的数据执行最小和算法，而交替执行校验节点处理和变量节点处理，所述校验节点处理基于事前值比来更新外部值比，所述变量节点处理基于外部值比来更新事前值比；以及 控制部，根据在上述解码部的变量节点处理中所更新的事前值比的大小，调节在校验节点处理中更新外部值比时应使用的归一化常数的大小。
2.根据权利要求1所述的解码装置，其特征在于， 上述控制部在事前值比的大小越大时，使归一化常数越大。
3.根据权利要求1或2所述的解码装置，其特征在于， 上述控制部具备: 存储部，存储多个归一化常数；和 选择部，基于在上述解码部的变量节点处理中所更新的事前值比的大小，选择上述存储部所存储的多个归一化常数中的任意一个。
4.一种解码方法，其特征在于，具备如下步骤: 输入被编码的数据的步骤； 通过对所输入的数据执行最小和算法而交替执行校验节点处理和变量节点处理的步骤，所述校验节点处理基于事前值比来更新外部值比，所述变量节点处理基于外部值比来更新事前值比；以及 调节步骤，根据在变量节点处理中所更新的事前值比的大小，调节在校验节点处理中更新外部值比时应使用的归一化常数的大小。
5.根据权利要求4所述的解码方法，其特征在于， 上述调节步骤在事前值比的大小越大时，使归一化常数越大。
6.根据权利要求4或5所述的解码方法，其特征在于， 上述调节步骤基于在变量节点处理中所更新的事前值比的大小，选择存储器所存储的多个归一化常数中的任意一个。
全文摘要
数据存储部(44)输入被LDPC编码的数据。min-sum处理部(46)通过对所输入的数据执行min-sum算法，而交替执行校验节点处理和变量节点处理，所述校验节点处理基于事前值比来更新外部值比，所述变量节点处理基于外部值比来更新事前值比。控制部(42)根据在变量节点处理中所更新的事前值比的大小，调节在校验节点处理中更新外部值比时应使用的归一化常数的大小。
文档编号H03M13/19GK103155419SQ20118004724
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月20日 优先权日2010年9月30日
发明者速水淳 申请人:Jvc建伍株式会社