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JPH0815270B2 - Error correction block code decoding method - Google Patents

Error correction block code decoding method

Info

Publication number
JPH0815270B2
JPH0815270B2 JP61157034A JP15703486A JPH0815270B2 JP H0815270 B2 JPH0815270 B2 JP H0815270B2 JP 61157034 A JP61157034 A JP 61157034A JP 15703486 A JP15703486 A JP 15703486A JP H0815270 B2 JPH0815270 B2 JP H0815270B2
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JP
Japan
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word
received
code
bit
bits
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61157034A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6313444A (en
Inventor
正 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP61157034A priority Critical patent/JPH0815270B2/en
Priority to CA000524366A priority patent/CA1296065C/en
Priority to US06/937,176 priority patent/US4763331A/en
Priority to SE8605236A priority patent/SE463845B/en
Priority to GB8629347A priority patent/GB2185367B/en
Publication of JPS6313444A publication Critical patent/JPS6313444A/en
Publication of JPH0815270B2 publication Critical patent/JPH0815270B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、データに冗長ビットを付加して誤り訂正
ブロック符号として送信された符号の復号方法に関し、
例えば、陸上移動無線におけるデータ伝送方式に用いら
れた誤り訂正ブロック符号に対する復号法に適用され
る。
The present invention relates to a decoding method of a code transmitted by adding redundant bits to data and transmitted as an error correction block code,
For example, it is applied to a decoding method for an error correction block code used in a data transmission system in land mobile radio.

「従来の技術」 よく知られているように、移動通信におけるデータ伝
送では伝送路で発生する高速で変動幅の大きいフェージ
ングのために符号誤りが発生し、なんらかの誤り制御を
行う事が不可欠である。この場合、フェージングピッチ
の変動に応じて誤りのパターンが様々に変化する移動通
信の環境では、誤り訂正能力がフレーム内の誤りの数だ
けに依存するランダム誤り訂正のブロック符号が適して
いると考えられる。
"Prior art" As is well known, in data transmission in mobile communication, a code error occurs due to the high speed and wide fluctuation fading that occurs in the transmission line, and some kind of error control is essential. . In this case, in a mobile communication environment in which the error pattern changes variously depending on the fading pitch fluctuation, it is considered that a random error correction block code whose error correction capability depends only on the number of errors in a frame is suitable. To be

このブロック誤り訂正符号の復号法には、符号の持つ
代数的な冗長性だけを利用して復号を行う最小距離復号
法が従来から用いられてきた。しかしながら、この最小
距離復号法は符号の持つ代数的性質に着目して受信語に
最も近い符号語を求めるもので、受信語の各ディジット
の誤り率は復号に何ら影響を与えない。つまり、各ディ
ジットの誤り率は全て等しいものとみなされ、符号間距
離から定まる誤り訂正能力を越えるビット数の誤りが発
生した場合は誤受信となる。
As a decoding method for this block error correction code, a minimum distance decoding method has been conventionally used in which decoding is performed using only the algebraic redundancy of the code. However, this minimum distance decoding method focuses on the algebraic property of the code to find the code word closest to the received word, and the error rate of each digit of the received word has no effect on the decoding. In other words, the error rates of the digits are all considered to be equal, and if an error occurs in a number of bits that exceeds the error correction capability determined by the inter-code distance, it results in erroneous reception.

一方、最尤復号法では各ビットの誤り率を用いて、ど
の符号語が送られたとみなすのが最も確からしいかを計
算し、その確率が最大となる符号語を復号結果とする。
この最尤復号法を行えば、最小距離復号法における誤り
訂正能力を越えるビット数の誤りが発生しても訂正でき
るが、符号語数が多くなると、復号処理が膨大になると
いう欠点がある。
On the other hand, in the maximum likelihood decoding method, the error rate of each bit is used to calculate which codeword is most likely to be considered to have been sent, and the codeword with the highest probability is used as the decoding result.
This maximum-likelihood decoding method can correct an error with a bit number exceeding the error correction capability of the minimum distance decoding method, but has the drawback that the decoding process becomes enormous if the number of codewords increases.

最小距離復号法は、受信語の各ディジットの誤り率が
全て等しい場合、最尤復号法と等価になるが、移動通信
のように、各ディジットの誤り率が異なる場合、最尤復
号とはならない。逆に言えば、移動通信では各ディジッ
トの誤り率を用いた最尤復号を行えばワード誤り率特性
を改善し得る可能性がある。むしろ受信レベルが大きく
変動する移動通信では、最尤復号を行う方が自然である
と考えられる。
The minimum distance decoding method is equivalent to the maximum likelihood decoding method when the error rates of all the digits of the received word are all the same, but it is not the maximum likelihood decoding when the error rates of the digits are different, as in mobile communication. . Conversely, in mobile communication, it is possible that the word error rate characteristic can be improved by performing maximum likelihood decoding using the error rate of each digit. Rather, it is more natural to perform maximum likelihood decoding in mobile communications where the reception level fluctuates greatly.

所で、移動通信では、通常の場合、受信側で受信機に
具備された受信電界レベル検出回路により、各ビットの
識別点における受信電界レベルを測定することができ
る。従って、各ビットについての受信電界レベルのサン
プル値により、各ビットの誤り率を推定することが可能
である。にもかかわらず、移動通信における誤り訂正ブ
ロック符号に対する従来の復号には、最小距離復号法が
行なわれ、個々のビットの誤り率は復号にはまったく利
用されていなかった。このために、ワード誤り率を十分
小さくすることができなかった。
Incidentally, in mobile communication, normally, the reception electric field level detection circuit provided in the receiver on the reception side can measure the reception electric field level at the identification point of each bit. Therefore, it is possible to estimate the error rate of each bit from the sample value of the received electric field level for each bit. Nevertheless, the minimum distance decoding method has been used for conventional decoding of error correction block codes in mobile communication, and the error rate of individual bits has never been used for decoding. Therefore, the word error rate cannot be reduced sufficiently.

米国雑誌IEEE Transaction on Information Theory、
Vol.IT-18,No.1.Jan.1972,170〜181頁に受信復号語Yの
ディジットYi(i=1,…,N)と符号語の全集合中のj番
目の符号語XjのディジットXjiとについて が最小となるXjを見つけて復号語とすることが示されて
いる。この信頼度情報αは、受信信号の位相と共にレ
イレイフェイジングの大きさが既知であるとして各受信
復調出力ベースバンド信号の各ディジット対応部分に、
レイレイフェイジングの特性の対応する重みを与えて求
めている。
IEEE Transaction on Information Theory,
Vol.IT-18, No.1.Jan.1972, pp. 170-181, digit Y i (i = 1, ..., N) of received decoded word Y and jth code word X in the total set of code words. About j 's Digit X ji It is shown that X j that minimizes is found and used as the decoded word. This reliability information α i is given to each digit corresponding part of each reception demodulation output baseband signal assuming that the magnitude of the ray-ray phasing is known together with the phase of the reception signal.
It is calculated by giving the corresponding weight of the ray ray phasing characteristic.

このように検波出力(復調出力)を利用するため、線
形検波器を必要とし、FSKやDPSKのような非線形変調信
号の受信復号には適用することができない。更にフェー
ジングを正しく推定する処理が複雑であり、しかも移動
通信のように速いフェージングが生じる環境ではフェー
ジングを正しく推定することは困難である。
Since the detection output (demodulation output) is used in this way, a linear detector is required and cannot be applied to reception / decoding of a non-linear modulation signal such as FSK or DPSK. Furthermore, the process of correctly estimating fading is complicated, and it is difficult to correctly estimate fading in an environment where fast fading occurs such as mobile communication.

「問題点を解決するための手段」 この発明は、データに冗長ビットを付加して誤り訂正
ブロック符号として送信された符号に対する復号方法で
あって、受信符号はビット単位に識別復号を行って1フ
レームの受信語を作り、またその受信語の各ディジット
ごとの受信電界レベルを検出し、可能性のある各符号語
と受信語とを対応ディジットごとに比較し、両者が不一
致となったディジットに対し、その受信電界レベルと対
応したもので重み付けしてその和を各符号語ごとに求
め、その和が最小となる符号語を復号結果とする。上記
受信電界レベルと対応した値の和を求める際に、受信電
界レベルの単調増加関数で定義される適当な重みを掛算
して求めてもよい。
"Means for Solving Problems" The present invention is a decoding method for a code transmitted by adding a redundant bit to data and transmitted as an error correction block code. The received word of the frame is made, the received electric field level for each digit of the received word is detected, and each possible code word and the received word are compared for each corresponding digit. On the other hand, the sum corresponding to the received electric field level is weighted to obtain the sum for each code word, and the code word having the smallest sum is used as the decoding result. When obtaining the sum of the values corresponding to the received electric field level, it may be obtained by multiplying an appropriate weight defined by a monotonically increasing function of the received electric field level.

「実施例」 第1図は、この発明の実施例を示す。受信アンテナ11
は受信機12に接続され、受信機12から受信復調出力13と
受信電界レベル出力14とが出力される。これら出力13,1
4はビット単位復号器15へ供給され、ビット単位の識別
が行われると同時に、識別タイミングにおける受信電界
レベルがサンプリングされ、1フレームの受信語と、各
ビットにおける受信電界レベルのサンプル値とが出力16
としてブロック符号復号器17へ供給される。ブロック符
号復号器17は符号語の全体、又は一部の符号と受信語と
の異なるビットにおける受信電界レベルのサンプル値、
又は、その値より求まる受信CNR(搬送波雑音比)値の
総和を最小化する符号語を求める処理を実行し、その結
果を復号出力18として出力する。
"Embodiment" FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Receiving antenna 11
Is connected to a receiver 12, and the receiver 12 outputs a reception demodulation output 13 and a reception electric field level output 14. These outputs 13,1
4 is supplied to the bit-by-bit decoder 15, and at the same time identification is performed in bit units, the reception electric field level at the identification timing is sampled, and the reception word of one frame and the sample value of the reception electric field level at each bit are output. 16
Is supplied to the block code decoder 17. The block code decoder 17 is a sample value of the received electric field level in all bits of the code word, or a part of the code and the received word at different bits,
Alternatively, a process for obtaining a codeword that minimizes the sum of the received CNR (carrier noise ratio) values obtained from the value is executed, and the result is output as the decoding output 18.

次に、復号動作を説明する。よく知られているよう
に、移動通信では、受信電界レベルは大きく変動する
が、ビット単位の復号における識別時点での受信電界レ
ベルは、受信機12より、受信電界レベル出力14として出
力されている。この受信電界レベルがRの時のビット誤
り率PE(γ)は γ=R2/(2N):受信CNR N:受信機の雑音電力 α:定数 で表現される。そこで、受信語Yの第iディジットに対
して、Pe(γi)をこのビットの誤り率推定値とし、こ
の値を用いて全ての符号語に対して、Yを受信した時の
事後確率を計算すれば、最も確からしい送信語が求まり
最尤復号が可能である。
Next, the decoding operation will be described. As is well known, in mobile communication, the received electric field level fluctuates greatly, but the received electric field level at the time of identification in bit-by-bit decoding is output from the receiver 12 as a received electric field level output 14. . The bit error rate P E (γ) when the received electric field level is R is γ = R 2 / (2N): Received CNR N: Noise power of receiver α: Expressed as a constant. Therefore, for the i-th digit of the received word Y, P e (γi) is used as the error rate estimation value of this bit, and this value is used to calculate the posterior probability when Y is received for all code words. If the calculation is performed, the most probable transmission word is obtained and maximum likelihood decoding is possible.

さらに、式(1)のビット誤り率はγの増加に対して
急激に減少するので、事後確率の最大値は、代数的復号
法、つまり最小距離復号法による復号結果判明した誤り
ビットにおけるビット誤り率の積にほぼ等しい。ところ
が、式(1)のビット誤り率は指数関数の形で表現され
ているので、事後確率を最大ならしめる符号語を求める
ことは、符号語の各ディジットと受信語との対応ディジ
ットとが不一致となるディジットにおける受信CNRのそ
の符号語についての総和を最小とする符号語を見い出す
ことに等しい。また、受信電界レベルRは、R≧0であ
ることからこのことは、不一致となるディジットの受信
電界レベルの総和を最小化する符号語を見出すこととも
等価である。さらに、受信電界レベルの単調増加関数で
定義される任意の重みW(R)を付けて総和を求めても
よい。
Furthermore, since the bit error rate in equation (1) decreases sharply as γ increases, the maximum value of the posterior probabilities is the bit error in the error bit found in the decoding result by the algebraic decoding method, that is, the minimum distance decoding method. It is almost equal to the product of rates. However, since the bit error rate in equation (1) is expressed in the form of an exponential function, it is necessary to find the code word that maximizes the posterior probability by not matching each digit of the code word with the corresponding digit of the received word. Equivalent to finding the codeword that minimizes the sum of the received CNR for that codeword at Further, since the reception electric field level R is R ≧ 0, this is equivalent to finding a code word that minimizes the sum of the reception electric field levels of the digits that do not match. Further, the sum may be obtained by adding an arbitrary weight W (R) defined by a monotonically increasing function of the received electric field level.

以上の復号アルゴリズムをブロック符号復号器17は実
行する。定式化して表現すると、 Y=(Y1,……,YN):受信語 Ω:符号語の全体の集合 Xj=(Xj1,…,XjN):Ω内のj番目の符号語 γ:Yiの識別時の受信CNR に対して、 となるXj(Xj∈Ω)を見つけることとなる。
The block code decoder 17 executes the above decoding algorithm. When formulated and expressed, Y = (Y 1 , ..., Y N ): received word Ω 0 : entire set of code words X j = (X j1 , ..., X jN ): j-th in Ω 0 For the received CNR at the time of identifying the codeword γ i : Y i , Then we find X j (X j ∈ Ω).

以上により、この発明の復号方法は最尤復号に近い動
作が可能であり、ワード誤り率特性の改善が可能である
ことが示された。しかしながら、上述の復号法では全て
の符号語の集合Ωの中から、式(2)を満たす符号語
を求めるために、全ての符号語に対して、式(2)の左
辺を計算し、その中で最小なものを選ぶ場合は、符号語
の数が多いと、その計算量が膨大な量となる。つまり上
述では全ての符号語が復号結果となる可能性があるとし
たが、このような可能性のある符号語を例えば以下のア
ルゴリズムにより、計算量を減らすことができる。
From the above, it has been shown that the decoding method of the present invention can perform an operation close to maximum likelihood decoding and can improve the word error rate characteristic. However, in the above decoding method, in order to obtain a codeword satisfying the expression (2) from the set Ω 0 of all the codewords, the left side of the expression (2) is calculated for all the codewords, When selecting the smallest one among them, the number of code words is large and the amount of calculation becomes enormous. That is, in the above description, it is assumed that all codewords may be the decoding result, but the calculation amount of codewords having such a possibility can be reduced by the following algorithm, for example.

受信語Yの各ディジットの内、受信CNRγの小さ
いものから順にKビット選ぶ。但し、符号間距離2d+1
に対して0<K≦2dとする。なお、K=0で最小距離信
号と等しく、K=Nで先に述べたすべての符号語につい
て処理する場合と等しくなる。
Of each digit of the received word Y, K bits are selected in order from the smallest received CNRγ i . However, the code distance 2d + 1
With respect to 0 <K ≦ 2d. It should be noted that K = 0 is equivalent to the minimum distance signal, and K = N is equivalent to the case of processing all the codewords described above.

このKビットが受信消失したとし、2K種類のパター
ンをこの部分にあてはめ、代数的復号法(最小距離復号
法)により、Cビットの誤り訂正復号を行なう。但し、
0≦C≦dである。
Assuming that K bits have been lost and received, 2 K kinds of patterns are applied to this portion, and C-bit error correction decoding is performed by the algebraic decoding method (minimum distance decoding method). However,
0 ≦ C ≦ d.

のそれぞれのパターンに対する復号結果の集合Ω
に対して、 となるXjをΩから求め、送信語Xjとする。
Set of decoding results Ω for each pattern of
For Then, X j is obtained from Ω and used as the transmission word X j .

このアルゴリズムにより、最大、2K回の代数的復号
と、その結果の符号語(2K個より少ない)に対して式
(2)の左辺を計算すればよいことになる。
With this algorithm, algebraic decoding up to 2 K times and the left side of equation (2) should be calculated for the resulting codeword (less than 2 K ).

次に、この復号原理を、第2図を用いて具体的に説明
する。
Next, this decoding principle will be specifically described with reference to FIG.

例として、符号長N=23,符号間距離2d+1=7の符
号(Golay符号)を考え、送信語として全ディジットが
“0"のものを送信したとする。受信側でこのフレーム
(1語)を受信した時の受信CNRは第2図中の曲線21に
示すように変化し、受信語Yとして、 Y=〔Y1Y2……Y23〕 =〔00000000011010000011000〕 を得たとする。受信語Yには、Y10Y11Y13Y19Y20の5ビ
ット誤りが生じているので、従来の代数的復号では誤受
信となり(この符号は、代数的復号により3ビット誤ま
りまで正しく復号可能である)、これは送信語に対し隣
接する符号語からの2ビット誤まりとして復号される。
この2ビットの位置は例えば第1,第7ディジットY1,Y7
であると特定されたとする。(第2図中では、Δ印で示
した)。すなわち、この場合の隣接する符号語はY″=
〔10000010011010000011000〕である。この2ビットに
おける受信CNRは、第2図に示すように、γ=20,γ
=24〔dB〕である。
As an example, assume that a code having a code length N = 23 and an inter-code distance of 2d + 1 = 7 (Golay code) is used and that all the digits are "0". When the receiving side receives this frame (1 word), the received CNR changes as shown by the curve 21 in FIG. 2, and the received word Y is Y = [Y 1 Y 2 ...... Y 23 ] = [ 00000000011010000011000] is obtained. The received word Y, so 5 bit errors Y 10 Y 11 Y 13 Y 19 Y 20 has occurred, it is erroneous reception in the conventional algebraic decoding (this code, the algebraic decoding correctly to 3 bit erroneous Mari It is decodable), which is decoded as a 2-bit error from the codeword adjacent to the transmitted word.
The position of these two bits is, for example, the first and seventh digits Y 1 , Y 7
Is identified as (Indicated by Δ in FIG. 2). That is, the adjacent codewords in this case are Y ″ =
[10000010011010000011000]. The received CNR in these two bits is γ 1 = 20, γ 7 as shown in FIG.
= 24 [dB].

消失ビット数Kは2d=6以内でよいが、例えばK=3
ビットとし、受信CNRの低い方から3ビットを消失ビッ
トとする。この3ビットは、第2図の場合第10,11,12デ
ィジットY10,Y11,Y12であり、これを第2図ではEとし
て示している。(この中に誤まりビットであるY10,Y11
が含まれている。) 次に、この3ビットに、23とおりのパターン22をあて
はめると、具体的には、23とおりのパターンを発生さ
せ、その各パターンとこの部分とビットごとに排他的論
理和演算を行なうと、この演算結果、その3ビットが
(000)の時、すなわち、発生させるパターンが(110)
の時に、受信語は、 Y′=〔00000000000010000011000〕 となって、送信語に対する誤まりビット数はY13,Y19,Y
20の3ビットとなるので、送信語である全ディジット
“0"のパターンに復号される。
The number of lost bits K may be within 2d = 6, but for example K = 3
3 bits from the lowest received CNR are erasure bits. In the case of FIG. 2, these three bits are the 10 , 11 , and 12 digits Y 10 , Y 11 , and Y 12 , which are shown as E in FIG. (In this, the error bits Y 10 and Y 11
It is included. ) Next, when 2 3 patterns 22 are applied to these 3 bits, specifically, 2 3 patterns are generated, and an exclusive OR operation is performed for each pattern, this portion and each bit. And, as a result of this operation, when the 3 bits are (000), that is, the pattern to be generated is (110)
At this time, the received word becomes Y ′ = [00000000000010000011000], and the number of error bits for the transmitted word is Y 13 , Y 19 , Y
Since it is 20 3 bits, it is decoded into a pattern of all digits "0" which is a transmission word.

しかし、受信側では、全ディジット“0"のパターン
が、送信語であるかは、この段階ではわからない。送信
語が全ディジット“0"であるとした時の実際の誤まりビ
ットは受信語Yのビットのうち、“1"になおったもので
あるから第10,11,13,19,20ディジットであり、この各デ
ィジットにおける受信CNRは、γ10=16,γ11=7,γ12
12,γ19=16,γ20=3〔dB〕である。
However, at the receiving side, it is not known at this stage whether the pattern of all digits "0" is the transmission word. When the transmitted word is all digits "0", the actual error bit is the one of the bits of the received word Y that has been corrected to "1", so the 10th, 11th, 13th, 19th, 20th digit is used. Yes, the received CNR for each digit is γ 10 = 16, γ 11 = 7, γ 12 =
12, γ 19 = 16, γ 20 = 3 [dB].

次に、隣接符号に復号されたと仮定した時の誤まりビ
ット(不一致となったディジット)の受信CNRの和と、
全ディジット“0"に復号された時の誤まりビットの受信
CNRの和とを比較する。その結果は隣接符号の場合:γ
+γ=351〔真値〕全ディジット“0"の場合:γ10
+γ11+γ12+γ19+γ20=121 〔真値〕 となる(この計算は、デシベル表現の受信CNRの真値に
変換して行なう)。従って、全ディジット“0"の方が、
誤まりビットにおける受信CNRの和が小さいので、送信
語は全ディジット“0"のパターンであると判定され、正
しく復号される。つまり受信語Yと消失ビットの置きか
え可能性のあるすべての送信語との誤まりビットに対応
するCNRの総和を求め、それが最小になる送信語が正規
のものであると判定する。
Next, the sum of the received CNR of the erroneous bits (mismatched digits), assuming that they have been decoded into adjacent codes, and
Receiving erroneous bits when decoded to all digits "0"
Compare with the sum of CNR. If the result is adjacent code: γ
1 + γ 7 = 351 [True value] When all digits are "0": γ 10
+ Γ 11 + γ 12 + γ 19 + γ 20 = 121 [true value] (this calculation is performed by converting to the true value of the received CNR in decibel representation). Therefore, all digits "0" are
Since the sum of the received CNRs in the error bits is small, the transmitted word is determined to be a pattern of all digits "0" and is correctly decoded. That is, the sum of the CNRs corresponding to the erroneous bits of the received word Y and all the transmitted words in which the lost bits may be replaced is obtained, and it is determined that the transmitted word having the smallest CNR is a legitimate one.

以上に説明した復号アルゴリズムは、例えば第3図に
示すブロック符号復号器17により実行される。第3図に
おいて、ビット単位復号器出力16は受信号フレーム毎の
1フレーム分の受信語24とその受信語の各ディジットに
おける受信電界レベルのサンプル値25とから成る。受信
電界レベルのサンプル値25は消失ビット発生回路26へ供
給される1フレーム中で、受信レベルの低い順に所定ビ
ット数(Kビットとする)だけ消失ビット(消失ディジ
ット)が選択される。消失ビット発生回路26から1フレ
ーム中の消失ビットの位置を示すデータ27がパターン発
生回路28へ供給され、パターン発生回路28は、1フレー
ム中の消失ビットの位置に全パターン(2Kとおりある)
をあてはめ、そのビットを“1"として時間的に、ずらせ
ながら全パターンを出力し、全パターンを出力し終えた
ら、パターン終了パルス29を出力する。パターン発生回
路28からのパターン出力31はファーストインファースト
アウト(FIFO)レジスタ32に格納され、FIFOレジスタ32
の出力消失ビット33と受信語24中の各ビットとの対応す
るものが排他的論理和回路34で排他的論理和演算され
る。排他的論理和回路34の出力35はブロック符号の最小
距離復号回路36で最小距離復号され、その復号動作終了
時に、FIFOレジスタ32へ読み出しパルス37を出力する。
The decoding algorithm described above is executed by the block code decoder 17 shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, the bit-by-bit decoder output 16 consists of a received word 24 for one frame for each received signal frame and a sampled value 25 of the received electric field level at each digit of the received word. In the received electric field level sample value 25, the erasure bits (erasure digits) are selected by a predetermined number of bits (K bits) in ascending order of the reception level in one frame supplied to the erasure bit generation circuit 26. Data 27 indicating the position of the lost bit of lost bit generating circuit 26 from one frame is supplied to the pattern generating circuit 28, the pattern generating circuit 28, (which as 2 K) entire pattern position of the lost bit in one frame
Is applied, the bit is set to "1", and all patterns are output while being shifted in time, and when the output of all patterns is completed, the pattern end pulse 29 is output. The pattern output 31 from the pattern generation circuit 28 is stored in the first-in first-out (FIFO) register 32, and the FIFO register 32
The corresponding bits of the output loss bit 33 of FIG. 1 and each bit in the received word 24 are subjected to exclusive OR operation by the exclusive OR circuit 34. The output 35 of the exclusive OR circuit 34 is minimum distance decoded by the minimum distance decoding circuit 36 of the block code, and at the end of the decoding operation, the read pulse 37 is output to the FIFO register 32.

最小距離復号回路36からの最小距離復号結果38は、排
他的論理和回路39で、受信語24の各対応ビット(ディジ
ット)との排他的論理和演算が行われ、両者が互に異な
るビット(ディジット)が“1"となるパターン41が出力
される。このパターン41は演算器42に入力され、パター
ン41の1フレーム内の“1"のディジットに対応する受信
電界レベルのサンプル値25の和、又は2乗和が計算され
る。その演算結果43は最小値検出回路44に入力され、パ
ターン終了パルス29が入力されるまでの間の、演算結果
43の値と最小距離復号結果38とを記憶すると同時に、パ
ターン終了パルス29が入力された時点で、その記憶して
いる演算結果43内の最小のものに対応する最小距離復号
結果38のパターンを復号した送信語として出力する。
The minimum distance decoding result 38 from the minimum distance decoding circuit 36 is subjected to an exclusive OR operation with each corresponding bit (digit) of the received word 24 in the exclusive OR circuit 39, and the bits (bits) different from each other ( The pattern 41 whose digit) is "1" is output. The pattern 41 is input to the calculator 42, and the sum or square sum of the sampled values 25 of the received electric field level corresponding to the digit "1" in one frame of the pattern 41 is calculated. The calculation result 43 is input to the minimum value detection circuit 44, and the calculation result until the pattern end pulse 29 is input.
At the same time that the value of 43 and the minimum distance decoding result 38 are stored, the pattern of the minimum distance decoding result 38 corresponding to the smallest one of the stored operation results 43 is stored at the time when the pattern end pulse 29 is input. Output as a decrypted transmission word.

消失ビット発生回路26が前述のアルゴリズムのステッ
プ,パターン発生回路28,FIFOレジスタ38,排他的論理
和回路34,最小距離復号回路36がステップ,排他的論
理和回路39,演算器42が、式(2)′の左辺の値の計
算、最小値検出回路44が式(2)′の最小なものを見い
出す動作をそれぞれ行なっている。
The lost bit generation circuit 26 is the step of the above-mentioned algorithm, the pattern generation circuit 28, the FIFO register 38, the exclusive OR circuit 34, the minimum distance decoding circuit 36 is the step, the exclusive OR circuit 39, and the arithmetic unit 42 are the expressions ( The calculation of the value on the left side of 2) 'and the minimum value detection circuit 44 perform the operation of finding the minimum value of the equation (2)'.

「発明の効果」 次に、この発明による改善効果について述べる。第4
図に示すように、復号のエリアは消失ビット数Kと誤り
訂正ビット数Cの値によって以下のように区分される。
"Effect of Invention" Next, the improvement effect of the present invention will be described. Fourth
As shown in the figure, the decoding area is divided as follows according to the values of the erasure bit number K and the error correction bit number C.

(i)符号間距離2d+1に対して、誤り訂正ビット数C
が、 C≦〔(2d−K)/2〕 ……(3) 〔・〕:Gaussの記号 の時、消失ビット訂正により唯一の符号語に復号でき
る。従ってこの符号語が式(2)′の最小化を満足す
る。
(I) Error correction bit number C for inter-code distance 2d + 1
However, when C ≦ [(2d−K) / 2] (3) [·]: Gauss symbol, it can be decoded into a unique codeword by erasure bit correction. Therefore, this code word satisfies the minimization of equation (2) '.

(ii)C>〔(2d−K)/2〕の時、Ωは複数の符号語か
ら構成される。従って、これらに対して、式(2)の左
辺を計算しなければ、最小化する符号語は見い出せな
い。
(Ii) When C> [(2d-K) / 2], Ω is composed of a plurality of code words. Therefore, for these, the code word to be minimized cannot be found unless the left side of the equation (2) is calculated.

以下、(i),(ii)の場合について、改善効果を定
量的に示す。
In the following, in the cases of (i) and (ii), the improvement effect is quantitatively shown.

(i)の場合 消失としないK−Kビットの受信CNRの確率密度は、 で与えられる。第5図に、N=23(Golay符号を想定)
に対するPc(γ)を示す。第5図より明らかなように、
消失ビット数Kが大きくなるに従って、確率密度関数の
ピークが右に寄り、ダイバーシチ効果が得られることが
わかる。この、N−Kビット中の平均ビット誤り率は、
式(1)のビット誤り率を、式(4)の確率密度関数に
より平均化することにより得られる。第6図に、その結
果を示す。同図より明らかなように、Kが大きいほど、
平均誤り率特性は改善される。
In the case of (i) The probability density of the received CNR of KK bits that is not lost is Given in. In Fig. 5, N = 23 (assuming Golay code)
P c (γ) for As is clear from FIG.
It can be seen that as the number of lost bits K increases, the peak of the probability density function shifts to the right, and the diversity effect is obtained. This average bit error rate in NK bits is
It is obtained by averaging the bit error rate of equation (1) with the probability density function of equation (4). The results are shown in FIG. As is clear from the figure, the larger K is,
The average error rate performance is improved.

一方、Kが大きいほど等価的な符号間距離が短くなる
ので、誤り訂正能力が低下し、全体でのワード誤り率が
良くなるとは限らない。
On the other hand, the larger K is, the shorter the equivalent inter-code distance is. Therefore, the error correction capability is reduced, and the overall word error rate is not always improved.

次にワード誤り率を求める。消失扱いとしないN−K
ビット中の誤り数が、C個以下であれば正しく復号さ
れ、誤りがC+1個以上の時誤りとなる。ランダム誤り
を仮定すれば、ワード誤り率は、 で与えられる。但し、Pb1は第6図の平均ビット誤り率
である。
Next, the word error rate is calculated. NK not treated as lost
If the number of errors in a bit is C or less, it is correctly decoded, and if the number of errors is C + 1 or more, it is an error. Assuming random error, the word error rate is Given in. However, P b1 is the average bit error rate in FIG.

第7図に、式(5)より求めた平均CNRとワード誤り
率PW1との関係を示す。同図より明らかなように、消失
ビット数K=2,誤り訂正ビット数C=2とする時、最も
改善効果が大きく、ワード誤り率=10-3を得る受信CNR
で比較して、K=0,C=3とする場合(消失扱いをせず
3ビット誤り訂正を行う。図中PW0)より、約2dB所要受
信CNRが低減される。
FIG. 7 shows the relationship between the average CNR obtained from equation (5) and the word error rate P W1 . As is clear from the figure, when the number of lost bits K = 2 and the number of error correction bits C = 2, the reception CNR that has the greatest improvement effect and obtains the word error rate = 10 −3
In comparison, when K = 0 and C = 3 (3-bit error correction is performed without erasure treatment, P W0 in the figure), the required reception CNR is reduced by about 2 dB.

(ii)の場合 この場合のワード誤り率PW2は、 PW2=PW′+PW″ ……(6) PW′=Prob{消失扱いとしないN−Kビット中にC+
1個以上の誤りが発生する} PW″=Prob{消失扱いとしないN−Kビット中の誤り
数はC個以下だが、式(2)′の結果、誤った符号語に
復号される} のように表される。この内、PW′は、前項のPW1の計算
と同様にして、ランダム誤りの場合は、 により求められる。また、PW″は、ランダム誤りの場
合、次式となる。
In case of (ii) The word error rate P W2 in this case is P W2 = P W ′ + P W ″ (6) P W ′ = P rob {C + in N−K bits not treated as erasure
One or more errors occur} P W ″ = P rob {The number of errors in N−K bits that are not treated as erasure is C or less, but as a result of equation (2) ′, it is decoded into an erroneous codeword. }, Where P W ′ is the same as the calculation of P W1 in the previous section, and in the case of a random error, Required by. Further, P W ″ is given by the following equation in the case of a random error.

但し、 S=K−k,t=e−K+k,e=2d+1−k−l であり、Pc(γ)は、式(4)に与えたもの、また、Pe
(γ)は、 である。また、 である。第8図に、N=23,2d+1=7(Golay符号)の
場合のワード誤り率PW2と、平均受信CNRとの関係を示
す。消失ビット数K=3,誤り訂正ビット数C=3の場
合、2はK=3,C=2の場合の各計算結果であり、この
図中には、誤り訂正だけによるワード誤り率PW0(K=
0,C=3)、及び式(7)におけるPW′(消失扱いとし
ないN−Kビット中の誤り数がC+1個以上の確率)も
示してある。この図より、以下の事がいえる。
However, S = K−k, t = e−K + k, e = 2d + 1−k−1 And P c (γ) is given by equation (4), and P e
(Γ) is Is. Also, Is. FIG. 8 shows the relationship between the word error rate P W2 and the average received CNR when N = 23,2d + 1 = 7 (Golay code). When the number of lost bits K = 3 and the number of error correction bits C = 3, 2 is each calculation result in the case of K = 3 and C = 2, and in this figure, the word error rate P W0 by only error correction is shown. (K =
0, C = 3), and P W ′ (probability that the number of errors in N−K bits not treated as erasure is C + 1 or more) in Expression (7) are also shown. From this figure, the following can be said.

K=3,C=3の場合、PW2はPW′よりも劣化するが、
K=3,C=2の場合、PW2はPW′とほとんど同一である。
When K = 3 and C = 3, P W2 deteriorates more than P W ′,
When K = 3 and C = 2, P W2 is almost the same as P W ′.

K=3,C=3の場合のPW2の方がK=3,C=2の場合
のより良い特性を示すが、その差はわずかである。3ビ
ット誤り訂正だけを行う場合と比較して、これらはワー
ド誤り率10-3得る平均受信CNRで約4dB改善される。
P W2 in the case of K = 3 and C = 3 shows better characteristics in the case of K = 3 and C = 2, but the difference is slight. These are improved by about 4 dB in the average received CNR to obtain a word error rate of 10 −3 , as compared with the case of performing only 3-bit error correction.

計算機シミュレーションによる確認 以上の理論値は、ランダム誤りを仮定して求めたもの
であるが、γが有相関の場合、消失部分、及び消失と
しない部分のビットにおける受信CNRの結合確率密度を
求めることは困難である。そこで、計算機シミュレーシ
ョンにより(i),(ii)の場合のワード誤り率特性を
求めた。シミュレーションの手法は以下のとおりであ
る。
Confirmation by computer simulation The above theoretical values are obtained by assuming a random error, but when γ i is correlated, the joint probability density of the received CNR in the bits of the erasure part and the part that is not erasure is calculated. Is difficult. Therefore, the word error rate characteristics in the cases of (i) and (ii) were obtained by computer simulation. The simulation method is as follows.

レイリーフェージングに相当する振幅変動を発生さ
せる。
Amplitude variation corresponding to Rayleigh fading is generated.

第iディジット(ビット)の振幅値から受信CNRγ
を計算し によりビット誤り率を計算する。
Received CNRγ from the amplitude value of the i-th digit (bit)
calculate i The bit error rate is calculated by

区間(0,1)の乱数を発生させ、i番目の値Xiが、X
i<Pbiの時第iディジットを誤りとする。
A random number in the interval (0,1) is generated, and the i-th value X i is X
When i <P bi , the i-th digit is regarded as an error.

〜をくり返す。fDT(fD:フェージングピッチ,
T=1/fb、fb:ビットレート)に相当する正規化サンプリ
ング周期で振幅値をサンプリングする。
Repeat ~. f D T (f D : fading pitch,
The amplitude value is sampled at a normalized sampling period corresponding to T = 1 / fb, fb: bit rate).

シミュレーションの結果を第9図に示す。第9図A
は、(i)の場合のPW1に対するシミュレーション結果
で、パラメータは、K=2,C=2,第9図B,第9図Cは、
(ii)の場合のPW′(消失としないN−Kビット中にC
+1個以上の誤りが発生する確率)に対するシミュレー
ション結果で、パラメータは同図BがK=3,C=2,同図
Cが、K=3,C=3である。これらより、以下のことが
言える。
The result of the simulation is shown in FIG. Fig. 9A
Is the simulation result for P W1 in the case of (i), and the parameters are K = 2, C = 2, FIG. 9B, and FIG. 9C,
In the case of (ii), P W ′ (C in N-K bits that are not lost)
In the simulation result for the probability of occurrence of +1 or more errors), the parameters are K = 3, C = 2 in FIG. 9B and K = 3, C = 3 in FIG. From these, the following can be said.

ランダム誤りと見なせる時(fDT=1の時)、いず
れのシミュレーション結果も一致する。
When it can be regarded as a random error (when f D T = 1), both simulation results agree.

(i),(ii)のいずれの場合も、fDTが大きくな
るに従ってワード誤り率特性も劣化するが、劣化の割合
いが、(ii)の場合は、fDT=0.5,0.2で、それほど大き
くなく、その後、急激に劣化するのが特徴である。
In both cases (i) and (ii), the word error rate characteristic deteriorates as f D T increases, but the deterioration rate is f D T = 0.5,0.2 in the case of (ii). The feature is that it is not so large and then deteriorates rapidly.

第10図は、第9図の結果より求めた平均受信CNR 10dB
におけるfDTとワード誤り率改善量PW1/PW0,PW′/PW0
との関係を示したもので、fDT=0.01の時、(i)の場
合には改善量がほとんど無くなるのに対し、(ii)の場
合には、改善量が約1/2(K=3,C=3)、及び3/4(K
=3,C=2)となることがわかる。
Figure 10 shows the average received CNR of 10 dB obtained from the results in Figure 9.
F D T and word error rate improvement amount P W1 / P W0 , P W ′ / P W0
When f D T = 0.01, there is almost no improvement in case of (i), whereas in case of (ii), the improvement is about 1/2 (K = 3, C = 3), and 3/4 (K
It can be seen that = 3, C = 2).

以上、述べてきたように、この発明によれば、移動通
信のように受信電界レベルが大きく変動する場合にも、
最尤復号可能となり、その改善効果は、符号長N=23,
符号間距離2d+1=7の符号に対して、 (i)の場合、ワード誤り率10-3を得る受信CNRで
最大2dB (ii)の場合、同様の評価で、最大4dBの改善効果
がある。
As described above, according to the present invention, even when the received electric field level greatly changes as in mobile communication,
Maximum likelihood decoding becomes possible, and the improvement effect is that the code length N = 23,
For a code having an inter-code distance of 2d + 1 = 7, in the case of (i), the maximum is 2 dB in the reception CNR that obtains the word error rate of 10 −3, and in the case of (ii), the similar evaluation has an improvement effect of a maximum of 4 dB.

上述では、ビット誤り訂正が可能な2元符号を対象に
説明したが、この結果はリードソロモン符号のようなバ
イト誤り訂正符号の復号法にもそのままの形で適用でき
る。
In the above description, a binary code capable of bit error correction has been described, but the result can be applied to a decoding method of a byte error correction code such as Reed Solomon code as it is.

この発明では受信電界レベルを信頼度情報とするもの
であり、復調出力から得るものでないから、変調形式に
無関係に、つまり非線形変調信号の復号でも受信電界レ
ベルを簡易かつ正確に検出でき、よって非線形変調信号
の復号にも適用でき、しかもフェージングの推定など複
雑な処理を必要とせず、速いフェージング環境下でも有
効に動作する。移動通信受信機ではもともと受信電界レ
ベル検出する機能を備えているから、それの出力を信頼
度情報として利用できる。
In the present invention, the received electric field level is used as the reliability information and is not obtained from the demodulation output. Therefore, the received electric field level can be easily and accurately detected regardless of the modulation format, that is, even when decoding the nonlinear modulation signal, and therefore the nonlinear It can also be applied to the decoding of modulated signals, does not require complex processing such as fading estimation, and operates effectively even in a fast fading environment. Since the mobile communication receiver originally has a function of detecting a received electric field level, its output can be used as reliability information.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明による復号法が適用された受信装置の
一構成例を示すブロック図、第2図はこの発明復号の原
理を具体的に示す図、第3図は、第1図中のブロック符
号復号器17の詳細な一構成例を示すブロック図、第4図
は、消失ビット数と誤り訂正ビット数、及び、復号エリ
アの関係を示す図、第5図は、消失としないN−Kビッ
トの受信CNRの確率密度関数を示す図、第6図は消失と
しないN−Kビットの平均ビット誤り率特性図、第7図
は(i)の場合のワード誤り率特性の理論値を示す図、
第8図は(ii)の場合のワード誤り率特性の理論値を示
す図、第9図は(i),(ii)のワード誤り率特性のシ
ミュレーション結果を示す図、第10図は、シミュレーシ
ョンにより求めたfDTと、この発明による改善量との関
係を示す図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a receiving apparatus to which the decoding method according to the present invention is applied, FIG. 2 is a diagram specifically showing the principle of decoding according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration example of the block code decoder 17, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the number of lost bits and the number of error correction bits, and the decoding area. FIG. FIG. 6 is a diagram showing a probability density function of K-bit received CNR, FIG. 6 is an average bit error rate characteristic diagram of NK bits that are not lost, and FIG. 7 is a theoretical value of the word error rate characteristic in the case of (i). Figure showing,
FIG. 8 is a diagram showing the theoretical value of the word error rate characteristic in the case of (ii), FIG. 9 is a diagram showing the simulation result of the word error rate characteristic of (i) and (ii), and FIG. 10 is a simulation. It is a figure which shows the relationship between fD T calculated | required by and the improvement amount by this invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】データに冗長ビットを付加して誤り訂正ブ
ロック符号として送信された符号に対する復号法におい
て、 受信符号をビット単位の識別復号を行って受信語を作る
と共に、 その受信語の各ディジットごとの受信電界レベルを求
め、 可能性のある各符号語と受信語とを対応ディジットごと
に比較し、 不一致となったディジットにおける、受信電界レベルよ
り計算される重みの総和が最小となる符号語を復号結果
とすることを特徴とする誤り訂正ブロック符号復号法。
1. A decoding method for a code transmitted by adding a redundant bit to data as an error correction block code, wherein a received code is subjected to bit-by-bit identification decoding to create a received word, and each digit of the received word. The received electric field level for each is calculated, each possible code word and the received word are compared for each corresponding digit, and the code word for which the sum of the weights calculated from the received electric field level in the disagreement digit is the minimum An error correction block code decoding method characterized in that
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