KR19990081470A

KR19990081470A - Method of terminating iterative decoding of turbo decoder and its decoder

Info

Publication number: KR19990081470A
Application number: KR1019980015423A
Authority: KR
Inventors: 이정운; 김대중; 박판종
Original assignee: 곽치영; 주식회사 데이콤
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-15

Abstract

본 발명은 터보부호(turbo codes)의 복호기에 관한 것으로, 특히, 복호시간을 단축할 수 있는 터보부호의 복호기에 관한 것이다. 터보부호를 복호하기 위해서 반복 복호를 하는데, 반복 복호를 많이하면 할수록 데이터 지연이 커지기 때문에 이러한 지연을 줄이는 것이 본 발명의 목적이다. 반복복호를 수행하는 터보코드를 복호화하는 장치에서 최대 복호 횟수까지 진행하지 않고 중간에 반복복호를 종료하여 복호데이타를 출력하는 방법은, 먼저, 이전 복호데이타를 저장한다. 다음으로, 현재 복호데이타와 이전복호데이타를 비교하여 기설정된 조건을 만족하면 반복복호를 종료한다. 무조건 최대로 반복할 수 있는 횟수까지 반복 복호를 하는 것이 아니라 적당한 시기에 복호를 끝냄으로써 복호시간을 단축시켜서 데이터 지연을 줄일 수 있다.The present invention relates to a turbo code decoder, and more particularly, to a turbo code decoder that can shorten the decoding time. In order to decode the turbo code, iterative decoding is performed. As the number of iterative decoding increases, the data delay becomes larger. Therefore, it is an object of the present invention to reduce such delay. In a method of decoding a turbo code that performs repetitive decoding, a method of outputting decoded data by ending repetitive decoding in the middle without proceeding up to the maximum number of decoding, first, stores previous decoding data. Next, the current decoding data is compared with the previous decoding data, and if the predetermined condition is satisfied, the repeated decoding ends. It is possible to reduce the data delay by shortening the decoding time by not performing repeated decoding until the maximum number of times that can be repeated unconditionally.

Description

Method of terminating iterative decoding of turbo decoder and its decoder

본 발명은 터보부호(turbo codes)의 복호기에 관한 것으로, 특히 복호시간을 단축할 수 있는 터보부호의 복호기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbo code decoder, and more particularly, to a turbo code decoder that can shorten the decoding time.

현재 터보부호가 차세대 이동통신의 오류정정부호(error correction codes)로 많은 연구가 되고 있다 이 터보부호의 성능은 현재 이동통신 환경에서 많이 사용되고 있는 길쌈부호(convolutional codes)의 성능보다 더 우수한 것으로 알려져 있다.The turbo code is currently being studied as an error correction code of the next generation of mobile communication. The performance of the turbo code is known to be superior to that of convolutional codes which are widely used in the mobile communication environment. .

이하, 도1의 터보부호기를 참조하여 일반적인 터보부호의 부호화 과정을 설명한다Hereinafter, a general turbo code encoding process will be described with reference to the turbo encoder of FIG. 1.

터보부호의 부호화를 용약하면, N 정보비트의 프레임(frames)으로 이루어진 입력을 이용하여 패리티(parity) 심벌을 만드는 두 개의 간단한 RSC (recursive systematic convolutional) 부호를 병렬로 연결한 구조로 되어있다. 도1에서처럼 터보부호기는 정보비트(101)를 하나의 출력 χ(101)로 하고, 이 정보신호(101)를 제1 RSC 부호기(100)를 통과하여 Y₁ (102)를 얻고, 정보신호(101)를 N 정보비트의 프레임과 동일한 크기를 갖는 인터리버(interleaver)(11O)를 통과시켜 얻은 신호(103)를 또 다른 RSC 부호기로서 제2 RSC부호기(120)를 통과하여 Y₂ (104)를 얻은 후 송신하게 된다. 따라서 터보부호의 출력은 제1RSC 부호기의 출력뿐만 아니라 인터리버를 통해 변형된 출력으로 인해 이중의 패리티정보를 지니게 된다. 그러나 터보부호기에서 원하는 부호율을 얻기 위해 Y₁ (102)와 Y₂ (104)를 천공기를 통해 출력신호를 천공한다. 예를 들어 부호율을 1/2로하기 위해서는 Y₁ 와 Y₂ 를 번갈아 한번씩 출력되도록 천공하면 된다. 이렇게 천공하여 최종적으로 얻은 패리티 비트 Y(105)를 χ와 함께 전송한다.If the encoding of the turbo code is reduced, two simple recursive systematic convolutional (RSC) codes that make a parity symbol using an input of frames of N information bits are connected in parallel. As shown in Fig. 1, the turbo encoder outputs an information bit 101 as one output χ. (101), this information signal (101) passes through the first RSC encoder (100), and Y _1. (102), the signal 103 obtained by passing the information signal 101 through an interleaver (110) having the same size as a frame of N information bits is used as a second RSC encoder. Pass through Y ₂ After getting 104, it will be sent. Accordingly, the output of the turbo code has dual parity information due to the output of the first RSC encoder as well as the output modified through the interleaver. However, in order to obtain the desired code rate in the turbo encoder, Y ₁ 102 and Y ₂ The 104 punches the output signal through the puncturer. For example, to make the code rate 1/2, Y ₁ With Y ₂ You can drill alternately to output once. The parity bit Y finally obtained by drilling like this Χ 105 Send along with.

이러한 터보부호로 부호화된 부호어(codewords)를 복호화(decoding)하는데는 도2와 같은 구조로써 복호기(decoder) 두 개를 직렬로 연결하여 복호한다.To decode codewords coded by the turbo code, the decoder is serially connected and decoded as shown in FIG. 2.

이러한 각각의 복호기는 소프트(soft) 입력에 소프트 출력을 가져야 한다 일반적으로 이러한 복호기는 MAP (maχimum a posteriori)과 SOVA (soft output Viterbialgorithms) 복호기를 사용한다. 그러나 성능은 MAP 복호기가 더 우수한 것으로 알려져 있다. 터보부호의 복호기는 기존의 연접부호(concatenated codes)등과 같은 다단계 부호기의 복호기와는 달리 두 복호기 사이에 부가정보(eχtrinsic information)의 교환이 이루어져 복호를 반복적으로 수행할 수 있다. 그리고 반복 횟수의 증가에 따라 성능도 향상된다.Each of these decoders should have a soft output on the soft input. In general, these decoders use a machiimum a posteriori (MAP) and a soft output viterbialgorithms (SOVA) decoder. However, the performance is known to be better MAP decoder. Unlike the decoder of the multilevel encoder such as conventional concatenated codes, the turbo coder exchanges additional information (eχtrinsic information) between the two decoders to perform decoding repeatedly. And as the number of iterations increases, performance also improves.

도2에 도시된 바와 같이, 터보부호로 부호화된 부호어의 복호화는 다음과 같다.As shown in FIG. 2, decoding of a codeword encoded by a turbo code is as follows.

먼저, χ(201)와 y(202)를 도1과 같은 터보부호기의 부호어가 채널(channel)을 통과한 신호라 했을 때, χ는 정보비트가 채널을 통과한 신호이고 y는 패리티 비트가 채널을 통과한 신호가 된다. 먼저 수신된 패리티 신호 y(202)를 디펑쳐링(depuncturing)하여(도면에 도시안됨) 도1의 제1 RSC부호기(100)에 해당되는 패리티 비트(203)는 제1복호기(DEC1)(210)으로, 제2 RSC부호기2(120)에 해당되는 패리티 비트(204)는 제2복호기(DEC2)(230)로 보낸다.First, χ 201 and y When 202 is a signal through which a codeword of a turbo encoder as shown in FIG. 1 passes through a channel, χ Is the signal that the information bit passed through the channel and y Becomes a signal where the parity bit has passed through the channel. Parity signal y received first By depuncturing 202 (not shown), the parity bit 203 corresponding to the first RSC encoder 100 of FIG. 1 is the first decoder (DEC1) 210 and the second RSC encoder. The parity bit 204 corresponding to 2 120 is sent to the second decoder DEC2 230.

제1복호기(DEC1)(210)에서는 χ(201)와 y₁ (203)을 이용하여 복호한 다음, 제1복호기(DEC1)의 출력 (205)을 다시 인터리빙(interleaving)한 신호(206)와 y₂ (204)를 이용하여 제2복호기(DEC2)(230)으로 복호한다. 이때 반복복호를 원하지 않을 경우에는 제2복호기(DEC2)의 출력신호(207)를 디인터리빙(deinter leaving)한 다음 경판정기(250)를 통해 경판정한 신호(208)를 복호 신호로 내 놓는다. 그러나 반복복호를 하기 위해서는 제2복호기(DEC2)의 출력신호(208)를 디인터리빙 한 신호(209)와 수신신호 χ(201)와 y₁ (203)을 이용하여 제1복호기(DEC1)(210)으로 다시 복호한다. 이러한 반복복호는 원하는 성능을 얻을 수 있을 때까지 할 수 있다.In the first decoder (DEC1) 210, χ 201 and y ₁ Decode using 203, and then interleaving the output 205 of the first decoder DEC1 again with y ₂ and y _2. Decode by the second decoder (DEC2) 230 using the (204). In this case, if the repeated decoding is not desired, the output signal 207 of the second decoder DEC2 is deinterleaved, and the hard decision signal 208 is output as a decoding signal through the hard decision unit 250. However, in order to perform repeated decoding, a signal 209 and a reception signal χ obtained by deinterleaving the output signal 208 of the second decoder DEC2 are included. 201 and y ₁ Decoded back to the first decoder (DEC1) 210 by using (203). This iterative decoding can be done until the desired performance is achieved.

이러한 터보부호의 성능을 결정하는 요소들은 RSC 부호의 구조, 인티리버구조 및 크기 그리고 복호방법 및 복호 횟수 등이 있다. 가장 좋은 성능을 나타내는 RSC 부호의 구조를 얻기 위해서는 모의실험을 통해 시행착오를 겪으며 구할 수 있다. 그리고 복호기는 MAP 복호기의 성능이 가장 좋은 것으로 알려져 있다. 또한 인터리버는 랜덤 인터리버를 사용할수록 크기가 클수록 더 좋은 성능을 보인다. 그리고 복호 횟수가 커질수록 성능이 좋아진다. 하지만, 일반적인 통신 시스템에서는 데이터 전송의 지연(delay)이 제한되어 있고, 터보부호복호기에서는 복호 횟수가 증가되더라도 성능이 증가되지 않는 복호 횟수가 있기 때문에 복호 횟수를 무한히 할 수 없다. 따라서, 이러한 기술은 복호 횟수가증가되더라도 성능이 증가되지 않는 복호 횟수가 있기 때문에 비 효율적일 뿐만아니라 데이터 전송의 지연(delay)되는 문제점이 있었다.Factors that determine the performance of the turbo code include the structure of the RSC code, the structure and size of the integrated receiver, the decoding method and the number of decoding. In order to obtain the structure of the RSC code that shows the best performance, it can be obtained through trial and error through simulation. The decoder is known to have the best performance of the MAP decoder. Also, the larger the interleaver is, the better the random interleaver is. The higher the number of decoding, the better the performance. However, in a general communication system, the delay of data transmission is limited, and in the turbo code decoder, the number of decoding cannot be infinite because the number of decoding does not increase even if the number of decoding increases. Therefore, such a technique is not only inefficient, but also delayed in data transmission because there is a decoding frequency in which the performance is not increased even if the decoding number is increased.

따라서, 본 발명에서는 적당한 복호 횟수에 복호를 중단할 수 있는 개선된 터보코드 복호기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved turbo code decoder that can stop decoding at an appropriate number of decoding times.

도1은 일반적인 터보코드 부호기의 블록도,1 is a block diagram of a general turbo code encoder;

도2 종래 터보코드 복호기의 블록도,2 is a block diagram of a conventional turbo code decoder;

도3 본 발명에 따른 터보코드 복호기의 블록도이다.3 is a block diagram of a turbo code decoder according to the present invention.

본 발명에 따른 코드부호 복호기의 특징은 항상 어떤 정해놓은 최대 반복복호 횟수까지 복호를 하는 것이 아니라 복호 탈출 조건에 맞는 상황이 되면 더이상 반복복호를 시행하지 않고 복호가 끝나는 것이다. 여기서 탈출 조건은 현 복호 단계보다 1단계 앞 단계의 복호데이타와 현 복호 단계의 복호 데이터가 같을 경우로 고려한다. 즉 현재 복호단계가 끝나면 복호데이타를 메모리에 저장을 한 후 바로 앞 단계의 데이터와 비교를 한다. 이 때 이 두 데이터가 같으면 더 이상 복호를 계속해도 성능향상을 꾀할 수 없는 상태이거나 이미 데이터 오류를 완전히 정정했다고 가정하고, 더 이상 복호를 진행시키지 않고 복호 데이터를 출력으로 내 보낸다.A feature of the coded decoder according to the present invention is that the decoding is not always performed until a predetermined maximum number of repeated decoding times, but the decoding ends without performing the repeated decoding any more when the situation meets the decoding escape condition. Here, the escape condition is considered to be the case where the decoding data of the first step and the decoding data of the current decoding step are the same as the current decoding step. That is, after the current decoding step, the decoding data is stored in the memory and compared with the data of the previous step. If the two data are the same, it is assumed that the performance cannot be improved even if the decoding continues, or the data error has been completely corrected, and the decoded data is output to the output without further decoding.

이하, 도3을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도3은 기설정된 복호 횟수에 복호를 중단할 수 있는 기능을 수행하는 스위치(360) 및 데이터 저장 및 비교기(370)을 제외한 다른 구성요소는 도2와 동일하다. 따라서, 새롭게 추가된 부분을 설명하고 나머지는 생략한다.3 is the same as in FIG. 2 except for the switch 360 and the data storage and comparator 370 which perform a function of stopping decoding at a predetermined number of decoding times. Therefore, the newly added part will be described and the rest will be omitted.

본 발명에 따르면, 복호 탈출 조건에 맞는 상황이 되면 더 이상 반복복호를 시행하지 않고 복호가 끝나도록 하고, 이 탈출 조건을, 본 실시예에서는, 현 복호단계보다 1단계 앞 단계의 복호데이타와 현 복호 단계의 복호 데이터가 같을 경우로 고려했다. 즉 현재 복호단계가 끝나면 데이터 저장 및 비교기(370)에서 복호 데이타(309)를 메모리에 저장을 한 후 바로 앞 단계의 데이터와 비교를 한다. 이때 이 두 데이터가 같으면 더 이상 복호를 계속해도 성능향상을 꾀할 수 없는 상태이거나 이미 데이터 오류를 완전히 정정했다고 가정하고, 더 이상 복호를 진행시키지 않고 복호 데이터를 출력(311)으로 내 보낸다. 그러나 이 두 데이터가 같지 않다면, 전 단계의 복호 데이터를 버리고 스위치(360)에 복호 실패신호를 보내 계속 복호가 진행되도록 한다. 이러한 데이터 저장 및 비교기(370)은 프레임 길이의 두배되는 메모리로 구성될 수 있으며, 한 비트의 데이터의 비교는 한 개의 시스템 클럭으로 동작시킬수 있기 때문에 하드웨어로 구성하는데 복잡하지도 않고 데이터를 비교하는데 많은 시간도 소요되지 않기 때문에 하드웨어 구성도 쉽다.According to the present invention, if the situation meets the decryption escape condition, the decoding process is terminated without performing the repeated decoding any more. It is considered that the decoding data of the decoding step is the same. In other words, after the current decoding step is completed, the data storage and comparator 370 stores the decoded data 309 in the memory and compares the data with the previous step. At this time, if these two data are the same, it is assumed that the performance cannot be improved even if the decoding continues any more or the data error has been completely corrected, and the decoded data is sent to the output 311 without further decoding. However, if the two data are not the same, the decoding data of the previous step is discarded and a decoding failure signal is sent to the switch 360 to continue decoding. The data storage and comparator 370 may be configured with a memory that is twice the frame length. Since the comparison of one bit of data can be performed with one system clock, the data storage and comparator 370 is not complicated to configure in hardware. The hardware configuration is easy because it does not take any.

한편, 데이터 자장 및 비교기(370)를 도면부호 (305) 위치에 둘 수 있으며, 데이터를 저장하고 비교하는데 전 복호단계의 출력과 현 단계의 첫 번째 복호기의 출력(305) 그리고 현 복호 단계의 출력의 세 데이터를 비교할 수도 있다.On the other hand, the data magnetic field and the comparator 370 can be placed at the position 305, and the data of the previous decoding step, the output of the first decoder of the current decoder 305 and the output of the current decoding step are stored and compared. You can also compare the three data sets.

본 발명은 무조건 최대로 반복할 수 있는 횟수까지 반복 복호를 하는 것이아니라 적당한 시기에 복호를 끝냄으로써 복호시간을 단축시켜서 데이터 지연을 줄일 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the data delay by shortening the decoding time by not performing repeated decoding until the maximum number of times that can be repeated unconditionally.

Claims

In the apparatus for decoding a turbo code that performs half-north decoding, the decoding data is generated by ending the repeated decoding in the middle without proceeding up to the maximum number of decoding times.

Storing previous decrypted data; And

And repeating decoding by comparing current decoding data with previous decoding data.

The method of claim 1,

End of the iterative decoding is repeated decoding decoding method of the turbo decoder, characterized in that the current decoding data and the previous decoding data is the same.

The decoded data determined by the turbo decoder is stored, the current decoding data is compared with the previous decoding data to determine the end of the repeated decoding, and when the repeated decoding is finished, the current decoding data is generated as the final decoding data. Repeat decoding end determining means; And

And switching means for providing or not providing a signal provided from said deinterleaver to said first decoder in response to a signal determined from said iterative decoding end determining means.

The method of claim 3,

And the end of the iterative decoding in the means for determining the end of the iterative decoding is when the current decoding data and the previous decoding data are the same.