How to optimize the size of the blocks of coded data, a method for iterative decoding of blocks of data, a device for iterative decoding blocks of coded data, coding / decoding system, apparatus for turbo equalization blocks of devices and data for encoding a block of data |
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| 申请号 | JP2002064110 | 申请日 | 2002-03-08 | 公开(公告)号 | JP4097124B2 | 公开(公告)日 | 2008-06-11 |
| 申请人 | ミツビシ・エレクトリック・インフォメイション・テクノロジー・センター・ヨーロッパ・ビー・ヴィ; | 发明人 | アノー・グェガン; | ||||
| 摘要 | |||||||
| 权利要求 | 反復復号化にかけられることを目的として、符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法であって、 標準サイズ（Ｎ）のブロックを復号化するために 利用可能なリソース（Ｔ）を見積もる第１のステップと、 相異なる複数の １以上の整数（ｋ）で前記標準サイズを割った約数であり、平均して、 前記利用可能なリソースに適合する反復数（（−）ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）を必要とする複数のブロックサイズ（Ｎ／ｋ）の中から、反復復号化の出力において最も低い誤り率を達成することができるブロックサイズを求める第２のステップと を含むことを特徴とする符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記利用可能なリソースは、１ブロックの全てのデータを受信し、かつ前記ブロックにおいて前記反復復号化を達成するために利用することができる時間あるいはエネルギーである ことを特徴とする請求項１記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記データがチャネルインターリーバによってインターリーブされるときに、前記利用可能なリソースは、デインターリーブされた形で１ブロックのデータを取得し、デインターリーブされたデータの１ブロックにおいて前記反復復号化を達成するために利用することができる時間あるいはエネルギーである ことを特徴とする請求項１記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記第１のステップは、現時点のブロックサイズの場合に、前記利用可能なリソースに適合した最大反復数（ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）も決定する ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記標準ブロックサイズおよび信号対雑音比の場合に、前記反復復号化によって達成されなければならない最小反復数（ｎ ｒｅｑ ）を、必要とされる最大誤り率の関数として推定する ことを特徴とする請求項４記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記第２のステップは、前記最大反復数が前記最小反復数を超えた場合にのみ行われる ことを特徴とする請求項５記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記第２のステップは、前記標準サイズの約数である前記ブロックサイズ（Ｍ／ｋ）の中から、かつ種々の最大反復数の中から、前記利用可能なリソースに適合する平均反復数（（−）ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）を与える、前記ブロックサイズおよびこのサイズに関連する最も大きな最大反復数（ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）を選択する ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記反復復号化の出力において最も低い誤り率を達成できるようにする前記最適ブロックサイズは、前記関連する最大反復数の場合に、選択された前記約数のサイズの中から求められる ことを特徴とする請求項７記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 ｋで割った約数である所与のサイズ、および所与の最大反復数の場合に、前記平均反復数は、信号対雑音比にしたがって、約数サイズの一連のブロックのうちの各ブロックのための前記反復復号化によって行われることになる反復数の平均値として決定され、所定の信頼度判定基準が満たされるか、あるいはこのブロックの場合の反復数が前記所与の最大反復数に達する場合には、前記約数サイズのブロックにおいて前記反復が停止される ことを特徴とする請求項７又は８記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 種々の約数サイズ、種々の最大反復数および種々の信号対雑音比の場合の平均反復数がテーブルに格納される ことを特徴とする請求項９記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記テーブルは、前記反復復号化が継続されるのに応じて更新される ことを特徴とする請求項１０記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 前記平均反復数は、前記テーブルにおいて利用することができる値を補間することにより得られることを特徴とする請求項９又は１０記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。 ブロックが初期サイズを有する、符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法であって、 最適ブロックサイズが請求項７から請求項１２までのいずれかに記載の方法によって決定され、前記初期サイズのブロック内のデータが最適サイズの一連のサブブロックとして符号化されているときに、前記サブブロックは、前記反復復号化の一連の反復によって順次復号化され、所定の信頼度判定基準が満たされるか、あるいは反復数が前記最適サイズに関連する前記最大反復数に達する場合には、前記サブブロックの場合の前記反復が停止される ことを特徴とする符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法。 ブロックが初期サイズを有する、符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法であって、 最適ブロックサイズが請求項７から請求項１２までのいずれかに記載の方法によって決定され、前記初期サイズのブロック内のデータが最適サイズの一連のサブブロックとして符号化されているときに、前記サブブロックは、前記反復復号化の１回の反復を前記各サブブロックにおいて連続して行うことにより復号化され、所定の停止判定基準が満たされるか、あるいは反復数が前記最適サイズに関連する前記最大反復数に達する場合には、前記サブブロックの場合の前記反復が行われないようにする ことを特徴とする符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法。 ブロックが初期サイズを有する、符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法であって、 最適ブロックサイズが請求項７から請求項１２までのいずれかに記載の方法によって決定され、前記初期サイズのブロック内のデータが最適サイズの一連のサブブロックとして符号化されているときに、前記サブブロックは、前記反復復号化の１回の反復を前記各サブブロックにおいて連続して行うことにより復号化され、所定の停止判定基準が満たされるか、あるいは前記利用可能なリソースが使い尽くされた場合には、前記サブブロックの場合の前記反復が行われないようにする ことを特徴とする符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法。 ターボ符号器によって符号化されたデータのブロックを反復復号化するための装置であって、 請求項７から請求項１２までのいずれかに記載の方法を実施するための手段を備え、 前記手段は最適ブロックサイズを供給し、 前記ターボ符号器に最適ブロックサイズの情報を送信するための手段 をさらに備えることを特徴とする符号化されたデータのブロックを反復復号化するための装置。 データのブロックを符号化するように構成されるターボ符号器と、 前記ターボ符号器によって符号化される前記データの前記ブロックを復号化するように構成される請求項１６による反復復号化装置と を備え、 前記反復復号化装置は、前記最適ブロックサイズの情報を受信し、受信された前記情報にしたがって少なくとも１つの内部インターリーバのサイズを変更するための手段を有する 符号化／復号化システム。 請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の方法を実施するための手段を備え、 前記手段は最適ブロックサイズを供給し、 前記最適ブロックサイズにしたがって符号化されたデータのブロックのサイズを適応的に変更するための手段 をさらに備えることを特徴とするデータのブロックを符号化するための装置。 符号器によって符号化され、変調されたデータのブロックをターボ等化するための装置であって、 請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の方法を実施するための手段を備え、 前記手段は最適ブロックサイズを供給し、 前記符号器に前記最適ブロックサイズの情報を送信するための手段 をさらに備えることを特徴とするデータのブロックをターボ等化するための装置。 |
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| 说明书全文 | 【０００１】
ｄは１反復当たりの復号化速度であり、Ｔ ｒｅｃはサイズＮのブロックが受信機においてデインターリーブされた形で利用可能になるまでの時間である。 Ｍ ＞ Ｎの場合に、サイズＭのチャネルインターリーブが送信機において適用される場合には、これはＴ ｒｅｃ ＝Ｍ／Ｄ ｕを与えるであろう。 ただし、Ｄ ｕは有効な情報速度である。 チャネルインターリーブが用いられない場合には、受信時間は単にＴ ｒｅｃ ＝Ｎ／Ｄ ｕになるであろう。
可能なリソースを見積もる第１のステップと、 相異なる複数の １以上の整数の因子で割った標準サイズの約数であり、利用可能なリソースに適合する反復数を平均的に必要とする複数のブロックサイズの中から、反復復号化の出力において最も低い誤り率を達成することができるブロックサイズを求める第２のステップとを含む。
ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの場合に、反復復号器において、最後の反復が行われる前に、そのブロックを完全に復号化することができるということを利用することである。 たとえば、その反復のための停止判定基準が完全に理想的な判定基準である（ＢＥＲが０、すなわちブロック内に全く誤りがない）場合には、平均反復数、（−）ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは多くの場合に、図６において確認することができるように、設定数よりも小さい。 この図は、ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの種々の値、およびＮ＝１０００のブロックサイズの場合に、信号対雑音比の関数として（−）ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの変化を示す。 図７は、ブロックサイズＮ＝１０，０００の場合のこの変化を示す。 この２つの例では、所与の最大反復数、ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの場合に、平均反復数が最大に達することはなく、これは信号対雑音比が高いに場合に一層そのようになることを確認することができる。 当然、実際には、完全な判定基準は存在せず、たとえば、ＣＲＣによって誤りがないことを確認し、ＣＲＣがもはや誤りを検出しなくなった直後に、反復が停止される。 しかしながら、ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓに対する（−）ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの変化に関する結論は依然として有効である。 なお、（−）ｎにおいて、（−）はｎのオーバーラインを表わす。
ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは上記のように固定され、（１）によるインターリーバのサイズがそこから導出される。 ヒストグラムの平均（−）ｎ ∞は、無限の設定数に対応する。 所与の設定数ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの場合に、平均（−）ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、曲線の斜線領域上で得られる。
ｌａｔｅｎｃｙ ＜ Ｔを満たす一対の値（ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ 、Ｎ）が決定されているものと仮定する。 ただしＴ ｌａｔｅｎｃｙは（１）によって与えられる。 これ以降、ｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓおよびＴ ｌａｔｅｎｃｙはそれぞれｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓおよびＴ （１） ｌａｔｅｎｃｙで示されるであろう。
（ｋ） ｌａｔｅｎｃｙは以下の式によって表される。
（ｋ） ｒｅｃは、縮小されたサイズＮ／ｋのｋ個のブロックが、適用可能な場合にはインターリーブされた形で、受信機において利用可能になるまでの受信時間である。 チャネルインターリーブが存在しない場合、この受信時間はＮ／（ｋ・Ｄ ｕ ）＋Σ ｋ ｉ＝２ δｔ （ｉ） ｒｅｃに等しい。 ただし、Ｎ／（ｋ・Ｄ ｕ ）は、第１のブロックサイズＮ／ｋの受信時間であり、δｔ （ｉ） ｒｅｃは、（ｉ−１）番目のブロックの復号化の終了時と、ｉ番目のブロックの受信の終了時との間で受信機が待たなければならない時間である。 したがって、これは、Ｎ／（ｋ・Ｄ ｕ ） ＜ Ｔ （ｋ） ｒｅｃ ＜Ｎ／Ｄ ｕを与える。 一方、Ｍ ｋ ＞ Ｎ／ｋの場合に、サイズＭ ｋのチャネルインターリーバが送信機に適用されているとき、これは、Ｔ （ｋ） ｒｅｃ ＝Ｍ ｋ ／Ｄ ｕ ＋Σ Ｎ／Ｍｋ ｉ＝２ δ （ｉ） ｒｅｃを与える。 ただしδ （ｉ） ｒｅｃは、一方においてk． Mk／Nブロックの（ｉ−１）番目のグループのデインターリーブおよびその復号化の終了時と、もう一方ではｉ番目のグループの受信の終了時との間の待ち時間である。 実際には、Ｍ ｋ ＝Ｎが得られることになり、それゆえＴ （ｋ） ｒｅｃ ＝Ｍ ｋ ／Ｄ ｕである。
ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ （ｉ）は、所与の設定反復数ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの場合に、所定の停止判定基準を用いて、サイズＮ／ｋのｉ番目のブロックにおいて復号器によって行われる反復数である。
（ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、ｋ個のブロックの組において行われる平均反復数である。 （−）ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは一般に、ブロックサイズＮ／ｋの場合に選択される設定数ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓと、信号対雑音比とに依存することに留意されたい。 これ以降、用語（Ｎ／ｋ、ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）は、サイズＮ／ｋのブロック上で動作するターボ符号のために用いられ、多くても１ブロック当たりｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓによって復号化されるであろう。
ｋはｋとともに減少し（幅広い意味で）、それゆえＴ （ｋ） ｒｅｃは、チャネルインターリーブが適用されるか否かにはかかわらず、ｋの減少関数であり、すなわちＴ （ｋ＋１） ｒｅｃ ＜ Ｔ （ｋ） ｒｅｃであることにまず最初に留意されたい。
（ｋ） ｌａｔｅｎｃｙ ＜ Ｔが満たされるような整数ｋおよび設定数ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓを見いだすことができるということに基づいている。 関係Ｔ （ｋ） ｌａｔｅｎｃｙ ＜ Ｔは、最大反復数（ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）ではなく、平均反復数（（−）ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）に関わるため、一般にＴ （１） ｌａｔｅｎｃｙ ＜ Ｔよりも制約が少ない。
ｄ ＜ Ｔを満たす設定数ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝３の場合の反復復号化のプロセスを示す（簡略化するために、チャネルインターリーブは行われず、受信時間は０であるものと仮定する）。 反復プロセスは３番目の反復の終了時には収束されず、復号化されたブロックには誤りが残留する。 図の下側の部分は、そのブロックのサイズを１０分割したときの状況を示す。 設定数ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、８に等しくなるように選択されている。 大部分のブロックの場合に、反復プロセスは、ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの反復の前、およびｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの反復の前であっても、良好に収束することが明らかに示される。 この例では、ブロック８のみが依然として、８番目の反復の終了時に誤りを有する。 待ち時間の制約条件は、（−）ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝３であるため、良好に満たされる。 そのブロックを分割することにより、一定の待ち時間および計算リソースの場合に、クリティカルなブロックに反復を「集中」できるようになる。 したがって、受信機の性能は、ブロックの分割前には３つの反復復号化を有する、長さＮのターボ符号の性能であるのに対して、分割後には、８つの反復復号化後に長さＮ／１０のターボ符号の性能になる。
（１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝３からｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝８に変化するときの、多項式（１３，１５） ｏｃｔの２つの要素符号器からなる図１のターボ符号器により符号化されるターボ符号の性能を示す。 この比較は、（−）ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＜ ３の場合にのみ有効であり、それは、図６に見ることができるように、Ｃ／Ｎ ＞ −０．７５ｄＢに対応する。 −０．７５ｄＢの信号対雑音比で、ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝３の場合、平均反復数（−）ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは最大値ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓに等しいことは図７から明らかである。 一方、同じ条件下において、同じ信号対雑音比で、ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝３の場合に、平均反復数（−）ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、その最大値から外れていることが図６から明らかである。 ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝８までの場合に相当する、（−）ｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓが３未満のままである限り増加させることができる。 Ｃ／Ｎ ＞ −０．７５ｄＢの範囲の場合に、ＢＥＲおよびＰＥＲの両方に関して、一定の待ち時間に対して最大反復数が増加するので、ブロックサイズを１０分の１に分割することにより、性能が著しく改善されることが図１０から明らかである。
（１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓに関連付けられる長さＮのターボ符号から、最大反復数ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓに関連付けられる長さＮ／ｋのターボ符号（Ｎ／ｋ、ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）に変更できるようになる。 待ち時間の制約条件を満たすために、（−）ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓとする場合には、ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＞ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓであり、それにより不完全なブロックに反復を集中できるようになる。 因子ｋの選択は、Ｔ （ｋ） ｌａｔｅｎｃｙ ＜ Ｔを満たすターボ符号（Ｎ／ｋ、ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）の性能によってなされる。 実際には、ｋの選択において、さらに低くなると、Ｎ／ｋが小さくなるインターリーブ利得と、さらに高くなると、ｋが大きくなる反復復号化（ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＞ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）に起因する利得との間で妥協がはかられる。
（１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓが決定される。 同様に、Ｎ、およびテーブル８３１による信号対雑音比C／Nから、８３０において、ＢＥＲあるいはＰＥＲの必要なレベルに達するために必要とされる反復数ｎ ｒｅｑが決定される。 次に８４０では、ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓおよびｎ ｒｅｑが比較される。 ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＞ ｎ ｒｅｑである場合には、そのブロックのサイズは分割することはできず（同じ性能の場合に、反復数を増加することになるため）、最適化プロセスは終了する。 一方、ｎ （１） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＜ｎ ｒｅｑである場合には、８５０において、テーブル８５１から、信号対雑音比を考慮して、全ての対（Ｎ／ｋ、ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ）が求められる。 ただし、ｋ ＞ １で、ｋはＮの除数であり、Ｔ （ｋ） ｌａｔｅｎｃｙ ＜ Ｔである。 その後、最良の性能（ＢＥＲ、ＰＥＲ）を与えるｋの値と、Ｔ （ｋ） ｌａｔｅｎｃｙ ＜ Ｔを満たすことができるようにする（最も大きな）関連する最大反復数ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓとが選択される。 ８６０では、選択されたｋの値が、実際の反復数の平均化を保証する閾値ｋ ｍｉｎより大きいか否かが検査される。 小さい場合には、そのブロックのサイズの分割は実行されない（ｋ＝１）。 一方、大きい場合には、因子ｋが、戻りチャネル上でターボ符号器に送信される。 ターボ符号器はそれに応じて、ブロックのサイズを、値Ｎ／ｋと、内部インターリーバ（１つまたは複数）のサイズとに適合させる。
（ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓが直接求められる。 こうして、その制約条件にしたがって、最良の実現可能な性能が確実に得られるようになる。
ｉｌｃが固定されているか、あるいはｋが小さいときに有利である。 これは、チャネルインターリーブ時間Ｔ ｉｌｃが固定されている場合には、１ブロックを復号化することができるようになる前に時間Ｔ ｉｌｃだけ待つ必要があり、ｋが小さい場合には、あらゆる平均化の問題点を改善することができるようになるためである。
（１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝３の反復に達する場合に、停止判定基準を用いて、各ブロックにおいて最大でｎ （１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝８の復号化反復が順次行われる。
（１０） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ ＝４
ｉｌｃが固定されていないか、あるいはｋが大きいときに有利である。 これは、時間Ｔ ｉｌｃが固定されていない場合には、おそらく性能の劣化を犠牲にして、サイズｋ／Ｎのｋ'＜ｋ個の連続したブロックにおけるインターリーブに対応する値まで短縮させることができるためである。 結果として、（２）によって与えられる待ち時間Ｔ （ｋ） ｌａｔｅｎｃｙも短縮させることができる。 この待ち時間の利得は、ｋ個の各ブロックの場合の最大反復数ｎ （ｋ） ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓを増加することにより、性能の利得に変換することができる。
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