JP5705106B2 - ユークリッド空間リード−マラー符号の軟判定復号を実行する方法 - Google Patents
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Description
光ネットワーク等の高速通信ネットワークにおいて、レイテンシが主な課題である。これによって、レイテンシと、実施の複雑度と、チャネル符号の選択において重要なコーディング利得との間にトレードオフが生じる。多くの場合に、いかなるコーディング技法の使用も、復号及び符号化の複雑度の追加、並びにレイテンシの増大という犠牲を払うことでしか利得をもたらすことができない。十分な利得をもたらす一方で、符号化及び復号の複雑度を低く保つコーディング技法を見つけることが重要である。
利用可能な帯域幅をより効率的に利用するために、光ファイバー通信システムにおいてポーラー符号(米国特許第7,756,424号「Optical CDMA communications system using OTDL device」を参照されたい)が光学的に用いられてきた。リード−マラー符号、すなわちポーラー符号のサブセットを用いて、シャノン限界によって予測される容量限界に近い性能を達成することができる。リード−マラー復号器は線形誤り訂正符号を用いる。リード−マラー(RM)符号は、局所的に検査可能な符号及び局所的に復号可能な符号の分類に属す。RM符号は、通信用途における確率的検査可能証明の設計において有用である。リード−マラー符号の特殊な例には、アダマール符号及びウォルシュ−アダマール符号が含まれる。
当該技術分野において既知であるように、硬判定復号器は、通常0又は1の、可能な離散値の固定の集合を有するデータを復号する。
一次リード−マラー符号の最大尤度復号及びアダマール変換
RM(1,m)符号の多項式は、1+x1+…+xmである。RM(1,m)符号は、符号語のそれぞれが、BPSKマッピング後に、アダマール行列
符号RM(m,m)の生成行列Gは最大階数であり、2つの要素(GF(2))のガロア域において反転可能である。このため、復号器はGの行列反転を実行してG−1を得て、2を法とした算術において、閾値演算後の受信ベクトルをG−1と乗算する。
RM(1,m)符号及びRM(m,m)符号を復号する上記の2つの手順を所与として、次に、一般的なRM(r,m)符号を再帰的に復号することができる。RM(r,m)符号は、よく知られているプロトキン分解を介して、RM(r−1,m−1)符号及びRM(r,m−1)符号に分解することができることに留意する。
最大尤度復号は通常、受信信号に最も類似した符号語及び対応する復号されていないビットパターンを見つける。いくつかの用途では、単一の類似した符号語のみでなく、複数の符号語も見つけることが有用である可能性がある。
Yを受信ベクトルとし、
従来技術では、MAPは符号語に対してのみ動作し、個々のビットに対しては動作しない。この発明の実施の形態は、ビットレベルのMAP復号の方法を提供する。RM(1,m)及びRM(m,m)について正確なMAP復号器が提供され、より高次のRM符号について近似MAP復号器が提供される。加えて、リスト最大尤度(ML)復号器に基づいた高速MAP復号器も提供する。
rを受信ビットとし、σ2を雑音分散とし、
rを受信ビットとし、σ2を雑音分散とし、ci(i=1,2,…,2m)を全ての二値ベクトルとする。まず、r及びσ2を所与として全てのciの尤度を求める。これは確率理論に基づいてよく知られている。その後、2を法としてc=Gbであることに留意する。ここでGは生成多項式であり、bは復号されていないビットである。2を法とした算術でGの反転を求めることは容易である。ciの尤度及びGの反転を用いて、次に各ビットのMAPを求めることができる。
図6は、より高次のRM符号のための復号方法を示している。この方法はML復号器に類似している。以下の差異を強調する。
より高速なMAP復号器のために、図4について上述したMLリスト復号器を用いることが可能である。リスト復号器は、観測信号を所与として尤度が最も高い少数の符号語を返す。ここで、各符号語は入力ビットパターンに対応する。少数の尤度が高い符号語を用いて、少数の尤度が高いビットパターンが特定される。次に、これらの尤度が高いビットパターンの重み付けされた合計を検討することによって近似MAPを計算することができる。
Claims (11)
- ユークリッド空間リード−マラー(RM)符号の符号語の軟判定復号を実行する方法であって、次数r及び長さ2mの符号語の符号RM(r,m)は、m個の変数を有し、項が次数rの単項式からなるブール多項式の係数に関連付けられた全ての二値ベクトルの集合であり、該方法は、
尤度計算を用いて最適分解変数iを選択するステップと、
符号RM(r,m)を{(u,uv)|u∈RM(r,m−1)かつv∈RM(r−1,m−1)}として表すステップであって、ここで、uvはu及びvの成分ごとの乗算を表し、(u,uv)=(r1,r2)であるものと、
受信した符号語を、前記最適分解変数に基づいてr1=u及びr2=uvに分離するステップと、
前記最適分解変数に従って、RM(r−1,m−1)復号器を用いてr2を復号するステップであって、復号されたv及び復号されたビットの第1の集合を得るものと、
(r1+r2v)/2を用いて、前記復号されたvをr1と結合するステップと、
RM(r,m−1)復号器を用いて(r1+r2v)/2を復号するステップであって、復号されたu及び復号されたビットの第2の集合を得るものと、
を含み、
前記各ステップはプロセッサにおいて実行される、ユークリッド空間リード−マラー(RM)符号の符号語の軟判定復号を実行する方法。 - 前記選択するステップはvの対数尤度比を求め、絶対値演算及び最大値演算を用いる、請求項1に記載の方法。
- 前記選択するステップは和演算を用いる、請求項1に記載の方法。
- 前記選択するステップは最小値演算を用いる、請求項1に記載の方法。
- RM(1,m)符号の前記復号するステップは、アダマール変換を用いて、送信された符号語の最大尤度(ML)推定値を得る、請求項1に記載の方法。
- RM(1,m)符号の前記復号するステップは、複数の最も尤度の高い復号されたvのリストアダマール変換を用いる、請求項5に記載の方法。
- RM(m,m)符号は行列反転によって復号される、請求項1に記載の方法。
- RM(1,m)符号を前記アダマール変換を用いて復号し、前記符号語内の前記送信された情報ビットの最大事後確率(MAP)推定値を得る、請求項5に記載の方法。
- 受信ベクトルに基づいて各符号語の尤度を求めるステップであって、前記行列反転を用いて前記RM(m,m)符号を復号して、前記符号語内の送信された情報ビットの最大事後確率(MAP)推定値を得るものを更に含む、請求項7に記載の方法。
- 前記RM(r−1,m−1)復号器の出力において、前記送信された情報ビットの前記MAP推定値に基づいて有効な符号語の確率を求めるステップと、
前記RM(r−1,m−1)の出力から最も尤度の高い符号語を選択するステップであって、該符号語をr1と結合するものと、
を更に含む、請求項9に記載の方法。 - 重み和演算を用いて前記情報ビットの前記MAP推定値を求めるステップを更に含む、請求項10に記載の方法。
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