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，尤其涉及对被进行了基于LDPC的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，作为在低S/N的传输路径中也具有强力的纠错能力的纠错码，LDPC (LowDensity Parity Check Code:低密度奇偶校验码)备受关注,并已适用在多个领域中。在LDPC中的发送侧，通过基于稀疏校验矩阵而生成的编码矩阵来编码数据。在此，所谓稀疏校验矩阵，是由元素I或元素O构成的矩阵、是I的数量较少的矩阵。另一方面，在接收侧，基于校验矩阵进行数据的解码和奇偶校验。特别地，解码性能通过BP(Belief Propagation:置信传播)法等的迭代解码而提高。在此解码中，反复执行在校验矩阵的行方向上进行解码的校验节点处理和在列方向上解码的变量节点处理。作为校验节点处理中的一种，已知有使用Gallager函数、双曲函数的sum — product (和乘积)解码。在sum — product解码中，将基于传输路径噪声的方差而求出的信道值作为估计值(prior value)来使用。希望在这样的sum — product解码中，通过迭代解码的迭代次数的减少来使得收敛性高速。为与此对应，例如已有对校验节点赋予优先级、从优先级高的校验节点起执行处理的方案(例如参照专利文献I)。〔在先技术文献〕〔专利文献〕〔专利文献I〕日本特开2006- 279396号公报
发明内容
〔发明所要解决的课题〕可以使用shuffled解码来作为用于通过减少迭代解码的迭代次数而使得收敛性高速的一个解决方法。在sum — product解码等中，其通过在对I行的校验节点处理结束时立刻执行变量节点处理，来依次更新估计值比(prior value ratio)。另一方面,在通常的sum - product解码中，在对校验矩阵的所有行的校验节点处理结束后执行变量节点处理。通过shuffled解码，由于是依次执行使用了被校验节点处理更新后的外部值比(extrinsic value ratio)的变量节点处理,故需要更新针对相应的列的所有变量节点的估计值比。其结果，运算量会与列方向上的非零元素的数量(列重)成比例地增加。本发明是鉴于这样的状况而研发的，其目的在于提供一种既保持高速的收敛性，又抑制运算量的增加的技术。〔用于解决课题的手段〕
为解决前述课题，本发明的一个方案的解码装置包括:输入部，输入被进行了编码的数据；校验节点处理部，针对在输入部中所输入的数据，按照奇偶校验矩阵的各行，基于估计值比来更新外部值比；确定部，从与在校验节点处理部中更新后的外部值比对应、且由奇偶校验矩阵的行和列来确定的元素中，确定出列相同而行不同的新的元素；以及变量节点处理部，在校验节点处理部中的对各行的更新结束后，针对在确定部中所确定的新的元素，基于外部值比来更新估计值比。校验节点处理部和变量节点处理部交替反复地执行处理；确定部确定同一列中所包含的多个元素中的、要在校验节点处理部中接下来被更新的元素，作为新的元素。根据该方案，确定出同一列中所包含的多个元素中的、在校验节点处理部中接下来要被更新的元素作为新的元素，故能够减少应执行变量节点处理的元素数。在校验节点处理部所使用的奇偶校验矩阵中，在行方向和列方向上配置有多个由单位矩阵或单位矩阵的循环移位矩阵构成的基本矩阵，确定部可以在奇偶校验矩阵的列方向上、确定不同于如下基本矩阵的基本矩阵中所包含的新的元素:包含有与在校验节点处理部中更新后的外部值比对应的元素的基本矩阵。此时，由于是确定不同于如下基本矩阵的基本矩阵所包含的新的元素，故能够执行基本矩阵单位的处理:包含有与在校验节点处理部中已更新的外部值比对应的元素的基本矩阵。被配置在校验节点处理部所使用的奇偶校验矩阵中的基本矩阵也由零矩阵构成；确定部在不同于如下基本矩阵的基本矩阵是零矩阵的情况下停止新的元素的确定:包含有与在校验节点处理部中更新后的外部值比对应的元素。在该情况下，若不同于包含有与在校验节点处理部中已更新的外部值比对应的元素的基本矩阵的基本矩阵是零矩阵，则停止新的元素的确定，故即使基本矩阵包含有零矩阵，也能够执行变量节点处理。本发明的另一个方案是解码方法。该方法包括:输入被进行了编码的数据的步骤；针对所输入的数据，按照奇偶校验矩阵的各行，基于估计值比来更新外部值比的步骤；从与更新后的外部值比对应、且由奇偶校验矩阵的行和列来确定的元素中，确定出列相同而行不同的新的元素的步骤；以及在基于估计值比更新外部值比的步骤中的针对各行的更新结束后，针对所确定出的新的元素，基于外部值比来更新估计值比的步骤。基于估计值比更新外部值比的步骤和基于外部值比更新估计值比的步骤交替反复地执行处理；进行确定的步骤确定同一列中所包含的多个元素中的、在基于估计值比更新外部值比的步骤中接下来要被更新的元素，作为新的元素。在基于估计值比更新外部值比的步骤中所使用的奇偶校验矩阵中，在行方向和列方向上配置有多个由单位矩阵或单位矩阵的循环移位矩阵构成的基本矩阵；进行确定的步骤在奇偶校验矩阵的列方向上确定不同于如下基本矩阵的基本矩阵所包含的新的元素:包含有与更新后的外部值比对应的元素的基本矩阵。在基于估计值比更新外部值比的步骤所使用的奇偶校验矩阵中所配置的基本矩阵也由零矩阵构成；进行确定的步骤在不同于包含有与更新后的外部值比对应的元素的基本矩阵的基本矩阵是零矩阵的情况下，停止新的元素的确定。此外，将以上构成元素的任意组合、本发明的表现形式在方法、装置、系统、记录介质、计算机程序等间变换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。〔发明效果〕通过本发明，既能够保持高速的收敛性，又抑制运算量的增加。
图1是表示本发明的实施例1的通信系统的结构的图。图2是表示在图1的LDPC编码部中所使用的校验矩阵的一个例子的图。图3是表示图1的解码部的结构的图。图4是表示特纳图(Tanner graph)的图，该图中示意性地表示了图3的解码部的动作。图5是表示图3的解码部中的外部值比的更新的概要的图。图6是表示图3的解码部中的估计值比的更新的概要的图。图7是表示在图1的通信系统中所使用的校验矩阵的图。图8是详细表示图7中的校验矩阵的图。图9是表示图3的确定部所存储的列号表的数据结构的图。图10是表示图3的确定部所存储的行号表的数据结构的图。图11是表示图3的解码部的解码步骤的流程图。图12是表示在本发明的实施例2的通信系统中所使用的校验矩阵的图。图13是详细表示图12中的校验矩阵的图。图14是表示本发明的实施例2的确定部所存储的列号表的数据结构的图。图15是表示本发明的实施例2的确定部所存储的行号表的数据结构的图。
具体实施例方式(实施例1)在具体地说明本发明之前，首先叙述概要。本发明的实施例1涉及通信系统，该通信系统包括执行LDPC编码的发送装置和基于校验矩阵对在发送装置中被编码了的数据(以下称作“编码数据”)执行迭代解码的接收装置。特别地，在min — sum (最小和)解码时，接收装置还执行shuffled解码。在此,min — sum解码是将sum — product解码简略化后的解码方法。min - sum解码不使用复杂的函数、而是仅以比较运算、和运算等简单的处理来执行校验节点处理。另一方面，如前述的那样，shuffled解码在对校验矩阵的I行的校验节点处理结束时执行变量节点处理。但是，应被执行变量节点处理的列中包含多个元素，故处理量会增加。为与此对应，本实施例的通信系统、特别是接收装置执行以下处理。接收装置对构成校验矩阵的I行执行校验节点处理。详细情况会后述，外部值比通过校验节点处理而被更新。接下来，接收装置从已更新外部值比的元素中确定出该元素所被配置的列中的下一应被执行校验节点处理的新的元素。在此，从已更新外部值比的元素所被配置的列中仅确定出一个新的元素。进而，接收装置对新的元素执行变量节点处理。继这些之后，接收装置改变校验矩阵中的行而执行校验节点处理。此后，接收装置反复执行预定次数的校验节点处理和变量节点处理。图1表示本发明的实施例1的通信系统100的结构。通信系统100包括发送装置
10、以及接收装置12。发送装置10包括信息数据生成部20、LDPC编码部22、以及调制部
24。接收装置12包括解调部26、解码部28、以及信息数据输出部30。信息数据生成部20取得应发送的数据，生成信息数据。此外，所取得的数据也可以被直接作为信息数据。信息数据生成部20将信息数据输出给LDPC编码部22。LDPC编码部22被从信息数据生成部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(以下称作“LDPC奇偶”)附加于信息数据。被附加LDPC奇偶后的信息数据相当于前述的编码数据。LDPC编码部22将编码数据输出给调制部24。图2表示在LDPC编码部22中所使用的校验矩阵的一个例子。校验矩阵Hmn是m行η列的矩阵。在此，为使说明简单明了，将校验矩阵Hmn定为4行8列，但其不限定于此。返回图1。调制部24被从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:移相键控)、FSK(Frequency Shift Keying:移频键控)等。调制部24将调制后的编码数据作为调制信号而发送。解调部26介由信道、例如无线传输路径从调制部24接收调制信号。解调部26对调制信号进行解调。在进行解调时使用公知的技术即可，故在此省略其说明。解调部26将解调结果(以下称作“解调数据”)输出给解码部28。解码部28被输入来自解调部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解码。在此、特别地,在min — sum解码中的变量节点处理中，执行shuffled解码。按以下步骤来执行min —sum解码。1.初始化:将估计值比初始化，并设定最大迭代解码次数。2.校验节点处理:针对校验矩阵的行方向更新外部值比。3.变量节点处理:针对校验矩阵的列方向更新估计值比。4.计算暂时推定词(一時推定語、temporary estimated word)。解码部28将解码结果(以下称作“解码数据”)输出给信息数据输出部30。信息数据输出部30被输入来自解码部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，可以直接将解码数据作为信息数据。信息数据输出部30可以包括外码(outercode)解码部,例如对CRC (Cyclic Redundancy Check:循环冗余校验)等外码进行解码。该结构从硬件上来讲，能够由任意的计算机CPU、存储器、其它LSI来实现，从软件上来讲，由被载入存储器的程序等实现，但在此仅描述了通过它们的合作而实现的功能块。因此，本领域技术人员当理解这些功能块能够仅由硬件、仅由软件、或由它们的组合以各种形式实现。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、以及解码结果计算部48。此外,min — sum处理部46包括校验节点处理部56、变量节点处理部58、以及确定部60。帧构成部40被输入来自未图示的解调部26的解调数据。可以说解调数据是介由信道被进行了 LDPC编码的数据。帧构成部40检测出解调数据所包含的帧同步信号。帧构成部40基于帧同步信号确定由解调数据形成的帧的单位。例如，当帧同步信号被配置于帧的开头部分且帧的期间是定长时，帧构成部40在检测到帧同步信号后将定长的期间确定为帧。此外，LDPC编码的单位可以是帧。帧构成部40使汇集为帧单位的解调数据存储于数据存储部44。数据存储部44按帧单位临时存储解调信号。此外，数据存储部44还存储相当于校验矩阵的表。进而，数据存储部44还存储在校验节点处理中被更新的外部值比、在变量节点处理中被更新的估计值等。min — sum处理部46被输入来自数据存储部44的解调数据。min — sum处理部46对解调数据执行min — sum解码。在min — sum解码中，校验节点处理部56和变量节点处理部58交互地动作。此外，min 一 sum处理部46还执行shuffled解码,故在针对校验矩阵中的I行的校验节点处理结束后，变量节点处理被立刻执行。图4表示特纳图，该特纳图示意性地表示了解码部28的动作。在特纳图中，bl至b8被称作变量节点、cl至c4被称作校验节点。在此，将变量节点的数量记为n，将bn作为第η个变量节点。此外，将校验节点的数量记为m，将cm作为第m个校验节点。变量节点bl至b8上连接有被保存于图3的数据存储部44的数据yl至y8。如以下那样定义N (m)和M (η)。〔式I〕
NOn):= {n: hmn = 1}M (n):= {m: hmn = 1}⑴若将它们适用于图2的校验矩阵，则被表示成N (1) = {1，2，3，4}、N (2) = (1,3,5，7}、N (3) = {2，4，6，8}、N (4) = { 5，6，7，8 }、M (1)={1，2}、M (2) = {1,3},M (3) ={1，2}、M (4) = {1，3}、M (5) = {2，4}、M (6) = {3，4}、M (7) = {2，4}、M (8) = {3，4}。对于校验节点处理所进行的外部值比a mn的更新，使用来自在图4的特纳图中校验节点cl所连接的bl、b2、b3、b4的估计值比βηιη。例如,如图5所示那样进行外部值比a 11的更新。图5表示解码部28中的外部值比的更新的概要。在a 11的更新中，使用除变量节点bl以外的b2、b3、b4的估计值比。min — sum解码中的校验节点处理被如下这样表不。〔式2〕
权利要求
1.一种解码装置，其特征在于，包括: 输入部，输入被进行了编码的数据， 校验节点处理部，针对在上述输入部中所输入的数据，按照奇偶校验矩阵的各行，基于估计值比来更新外部值比， 确定部，从与在上述校验节点处理部中更新后的外部值比对应、且由奇偶校验矩阵的行和列来确定的元素中，确定出列相同而行不同的新的元素，以及 变量节点处理部，在上述校验节点处理部中的对各行的更新结束后，针对在上述确定部中所确定的新的元素，基于外部值比来更新估计值比； 其中，上述校验节点处理部和上述变量节点处理部交替反复地执行处理； 上述确定部确定同一列中所包含的多个元素中的、要在上述校验节点处理部中接下来被更新的元素，作为新的元素。
2.如权利要求1所述的解码装置，其特征在于， 在上述校验节点处理部所使用的奇偶校验矩阵中，在行方向和列方向上配置有多个由单位矩阵或单位矩阵的循环移位矩阵构成的基本矩阵； 上述确定部在奇偶校验矩阵的列方向上、确定不同于如下基本矩阵的基本矩阵中所包含的新的元素:包含有与在上述校验节点处理部中更新后的外部值比对应的元素的基本矩阵。
3.如权利要求2所述的解码装置，其特征在于， 被配置在上述校验节点处 理部所使用的奇偶校验矩阵中的基本矩阵也由零矩阵构成； 上述确定部在不同于如下基本矩阵的基本矩阵是零矩阵的情况下停止新的元素的确定:包含有与在上述校验节点处理部中更新后的外部值比对应的元素。
4.一种解码方法，其特征在于，包括: 输入被进行了编码的数据的步骤， 针对所输入的数据，按照奇偶校验矩阵的各行，基于估计值比来更新外部值比的步骤，从与更新后的外部值比对应、且由奇偶校验矩阵的行和列来确定的元素中，确定出列相同而行不同的新的元素的步骤，以及 在上述基于估计值比更新外部值比的步骤中的针对各行的更新结束后，针对所确定出的新的元素，基于外部值比来更新估计值比的步骤； 其中，上述基于估计值比更新外部值比的步骤和上述基于外部值比更新估计值比的步骤交替反复地执行处理； 上述进行确定的步骤确定同一列中所包含的多个元素中的、在上述基于估计值比更新外部值比的步骤中接下来要被更新的元素，作为新的元素。
5.如权利要求4所述的解码方法，其特征在于， 在上述基于估计值比更新外部值比的步骤中所使用的奇偶校验矩阵中，在行方向和列方向上配置有多个由单位矩阵或单位矩阵的循环移位矩阵构成的基本矩阵； 上述进行确定的步骤在奇偶校验矩阵的列方向上确定不同于如下基本矩阵的基本矩阵所包含的新的元素:包含有与更新后的外部值比对应的元素的基本矩阵。
6.如权利要求5所述的解码方法，其特征在于，在上述基于估计值比更新外部值比的步骤所使用的奇偶校验矩阵中所配置的基本矩阵也由零矩阵构成； 上述进行确定的步骤在不同于包含有与更新后的外部值比对应的元素的基本矩阵的基本矩阵是零矩阵 的情况下，停止新的元素的确定。
全文摘要
校验节点处理部(56)针对所输入的数据，按照奇偶校验矩阵的各行，基于估计值比来更新外部值比。确定部(60)从与更新后的外部值比对应、且由奇偶校验矩阵的行和列来确定的元素中，确定出列相同而行不同的新的元素。确定部(60)确定出同一列中所包含的多个元素中的、在校验节点处理部(56)中接下来要被更新的元素作为新的元素。在校验节点处理部(56)中的各行的更新结束后，变量节点处理部(58)针对所确定的新的元素，基于外部值比来更新估计值比。校验节点处理部(56)和变量节点处理部(58)交替反复地执行处理。
文档编号H03M13/19GK103190080SQ20118005248
公开日2013年7月3日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月29日
发明者速水淳 申请人:Jvc建伍株式会社