第3世代携帯電話標準ターボ符号のSum-Product復号

摘要

Turbo code has been adopted for the third-generation mobile phone standard (3GPP standard), and it will be adopted for next generation mobile communication standard with high-speed communication. To apply 3GPP standard Turbo code for high-speed communication, sum-product algorithm (SPA) decoding which is less complex, is examined. A previous report proposed to replacement of each constituent decoder by SPA decoders, but this decoding method deteriorates BER performance. We propose a SPA decoding method over the Tanner graph of the whole turbo code. To reduce the time of decoding, min-sum (MS) approximation is introduced. To search for parity check which is suitable for SPA, long constraint length (LCL) parity checks are tried. In addition, a concatenated parity check matrix is used, and a removing four-cycle method (RmFC) is applied before sum-product decoding. As a result, the proposed method realized E_b/N_0=1.1[dB] better BER performance at BER=10~(-6) than previous method. The LCL parity check decoding realized E_b/N_0=0.7[dB] better BER performance at BER=10~(-6) than (15,13)_8 parity check decoding. The concatenated parity check of (43,61)_8 and (201,317)_8 shows good BER performance among three kinds of concatenated parity checks. The proposed method which uses the concatenated parity check of (43,61)_8 and (201,317)_8 after RmFC suppresses the deterioration of BER performance and the gap to max-log-MAP decoding becomes E_b/N_0=1.3[dB] at BER=10~(-6). The laytency for decoding of the proposed method becomes 1/2000 of that of max-log-MAP decoding.%現在ターボ符号は第3世代携帯電話通信規格（3GPP標準）に採用され引続き高速通信である次世代携帯電話通信規格に採用されると考えられる.要素復号器をSPA復号器に置き換えた研究が行われているが特性が劣化してしまう.そこで，本研究ではターボ符号全体のタナーグラフ上のSPA復号を行う復号法を提案する.さらに復号処理時間の短縮を図るため，min-Sum（MS）復号を行う.また，SPA復号に適したパリティ検査として，拘束長の長い（LCL）パリティ検査を求める.さらに，パリティ検査行列の連接を用いた復号を行い，長さ4のルづの除去（RmFC）を適用する。その結果，（15,13)_8パリティ検査を用いたシミュレーションにおいて提案法は従来法に比べ，BER＝10~(-6)においてE_b/N_0＝1.1［dB］の改善となった.そして，LCLパリティ検査を用いることで，（15,13）_8パリティ検査に比べBER＝10~(-6)において0.7［dB〕特性が改善した.また，連接パリティ検査を用いた提案法によるMS復号において（43,61）_8パリティ検査と（201,317）_8パリティ検査を組み合わせた場合が良好な特性を示した.さらに，（43,61）_8パリティ検査と（201,317）_8パリティ検査に対しRmFCを行った結果，それらの連接パリティ検査を用いた提案法によるMS復号特性をmax-log-MAP復号に比べBER＝10~(-6)において1.3［dB］の劣化に抑えることができた.最後に，提案法によるMS復号とmax-log-MAP復号の復号処理時間の比較の結果，提案単によるMS復号がmax-log-MAP復号の1/2000の復号処理時間となることがわかった.