卒業論文(冗長ビット可変LDPC符号向けSum-Productアルゴリズムの回路化)
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[[ASL Wiki]]
*メンバー [#xab6941b]
-[[西川 智浩:http://zxp044.u-aizu.ac.jp/aslwiki/index.php?%C0%BE%C0%EE]]
-[[伊藤 俊之:http://zxp044.u-aizu.ac.jp/member.html#guest]]
*研究のイントロ [#k5d54eb6]
デジタル通信システムにおいては、高速かつ信頼性の高い情報伝達ができることが望ましい。雑音のある通信路を介して通信を行うとき、伝送速度を落とすことなく通信の品質(ビット/ブロック誤り率)を向上させるためには、通信路で生じた誤りを受信側でエラーを訂正するエラー訂正符号が必須である。エラー訂正符号とは、送信する情報ビットに冗長ビットを付加することで受信側でのエラーの検出、訂正を可能にするものである。近年のエラー訂正符号の動向として、畳み込み符号や、ターボ符号、低密度パリティ検査符号(Low-Density Parity Check 符号:LDPC符号)が次世代通信方式の符号の主流として非常に注目されている。
*LDPC符号 [#zc6dfcac]
**LDPCとは? [#ube47c2c]
Low-Density Parity-Check Code は1960年代にRobert Gallagarによって提案された符号である。LDPC符号は誤り訂正能力が非常に高いという特徴を持ち, Shannon限界に近い特性を示す誤り訂正符号として注目を集めている。LDPC符号とは非常に疎な検査行列からなるパリティ検査符号である。~
詳細は->[[LDPC:http://www.inference.phy.cam.ac.uk/mackay/gallager/papers/ldpc.pdf]]
[[ターボ符号:http://comm.nagaokaut.ac.jp/turbo_code/ieice-turbo.pdf]]
**ターボ符号との違い(LDPCの利点) [#c461cf6f]
ターボ符号とLDPC符号は、符号化定理であるシャノン限界に近い値の実現を達成できることが実験的に確かめられ注目されている。LDPC符号がターボ符号よりも優れている理由は以下の3つです。
-LDPC符号はターボ符号よりも計算量が少ない
-ハードウェア化しやすいアルゴリズムが存在する
-符号長などのパラメータを柔軟に変更可能
**LDPC符号の展望(実用化) [#f69f3dca]
LDPC符号は、非常に疎な検査行列により定義される線形符号であるため、LDPC符号を採用することで通信の高速化や通信距離の延長、伝送品質の向上などで大きな効果が期待されている。
-デジタル衛星規格DVB-S2での採用
-HDDなどの記録メディアのエラー訂正符号
**LDPC符号の欠点 [#v2cc6d45]
エラー訂正符号の復号処理においては一般に符号長nが長くなるほど復号の性能は増加するが、それに伴い計算量が増加してしまう。そのため、符号長nが短い場合や、バースト誤りへの対応などではLDPC符号の符号化利得は畳み込み符号よりも低くなる場合がある。
*研究内容 [#z8650184]
LDPC符号では、検査行列によって復号性能が左右される。そのためLDPC符号において、検査行列がエラーフロアの存在範囲を決定付ける。LDPC符号に求められる高い復号精度を実現するためには、検査行列を変化させることで対応できる。しかし、検査行列が変化するということは、処理を行う演算アーキテクチャも変化するということになる。そこで, 我々は, LDPCの復号アルゴリズムとしてSum-Productアルゴリズムを用いることとし, 検査行列の変化に応じて変わる演算アーキテクチャをFPGAデバイス上にハードウェア実装することをめざす. 本研究では, 検査行列が変化するたびにそれに合わせた復号アーキテクチャを自動生成するシステムを開発する.
*発表状況 [#md01931b]
-西川智浩, 奥山祐市, 北道淳司, 黒田研一, "Design of a LDPC decoder with variable redundant bits using the sum-product algorithm," 平成19年度 電気関係学会東北支部連合大会, 1A-11, Aug. 2007.
-平成18年度情報処理学会東北支部研究会セッションA-1
*コメント [#n97de62e]
何か意見や指摘がありましたら、よろしくお願い致します。
#comment
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*メンバー [#xab6941b]
-[[西川 智浩:http://zxp044.u-aizu.ac.jp/aslwiki/index.php?%C0%BE%C0%EE]]
-[[伊藤 俊之:http://zxp044.u-aizu.ac.jp/member.html#guest]]
*研究のイントロ [#k5d54eb6]
デジタル通信システムにおいては、高速かつ信頼性の高い情報伝達ができることが望ましい。雑音のある通信路を介して通信を行うとき、伝送速度を落とすことなく通信の品質(ビット/ブロック誤り率)を向上させるためには、通信路で生じた誤りを受信側でエラーを訂正するエラー訂正符号が必須である。エラー訂正符号とは、送信する情報ビットに冗長ビットを付加することで受信側でのエラーの検出、訂正を可能にするものである。近年のエラー訂正符号の動向として、畳み込み符号や、ターボ符号、低密度パリティ検査符号(Low-Density Parity Check 符号:LDPC符号)が次世代通信方式の符号の主流として非常に注目されている。
*LDPC符号 [#zc6dfcac]
**LDPCとは? [#ube47c2c]
Low-Density Parity-Check Code は1960年代にRobert Gallagarによって提案された符号である。LDPC符号は誤り訂正能力が非常に高いという特徴を持ち, Shannon限界に近い特性を示す誤り訂正符号として注目を集めている。LDPC符号とは非常に疎な検査行列からなるパリティ検査符号である。~
詳細は->[[LDPC:http://www.inference.phy.cam.ac.uk/mackay/gallager/papers/ldpc.pdf]]
[[ターボ符号:http://comm.nagaokaut.ac.jp/turbo_code/ieice-turbo.pdf]]
**ターボ符号との違い(LDPCの利点) [#c461cf6f]
ターボ符号とLDPC符号は、符号化定理であるシャノン限界に近い値の実現を達成できることが実験的に確かめられ注目されている。LDPC符号がターボ符号よりも優れている理由は以下の3つです。
-LDPC符号はターボ符号よりも計算量が少ない
-ハードウェア化しやすいアルゴリズムが存在する
-符号長などのパラメータを柔軟に変更可能
**LDPC符号の展望(実用化) [#f69f3dca]
LDPC符号は、非常に疎な検査行列により定義される線形符号であるため、LDPC符号を採用することで通信の高速化や通信距離の延長、伝送品質の向上などで大きな効果が期待されている。
-デジタル衛星規格DVB-S2での採用
-HDDなどの記録メディアのエラー訂正符号
**LDPC符号の欠点 [#v2cc6d45]
エラー訂正符号の復号処理においては一般に符号長nが長くなるほど復号の性能は増加するが、それに伴い計算量が増加してしまう。そのため、符号長nが短い場合や、バースト誤りへの対応などではLDPC符号の符号化利得は畳み込み符号よりも低くなる場合がある。
*研究内容 [#z8650184]
LDPC符号では、検査行列によって復号性能が左右される。そのためLDPC符号において、検査行列がエラーフロアの存在範囲を決定付ける。LDPC符号に求められる高い復号精度を実現するためには、検査行列を変化させることで対応できる。しかし、検査行列が変化するということは、処理を行う演算アーキテクチャも変化するということになる。そこで, 我々は, LDPCの復号アルゴリズムとしてSum-Productアルゴリズムを用いることとし, 検査行列の変化に応じて変わる演算アーキテクチャをFPGAデバイス上にハードウェア実装することをめざす. 本研究では, 検査行列が変化するたびにそれに合わせた復号アーキテクチャを自動生成するシステムを開発する.
*発表状況 [#md01931b]
-西川智浩, 奥山祐市, 北道淳司, 黒田研一, "Design of a LDPC decoder with variable redundant bits using the sum-product algorithm," 平成19年度 電気関係学会東北支部連合大会, 1A-11, Aug. 2007.
-平成18年度情報処理学会東北支部研究会セッションA-1
*コメント [#n97de62e]
何か意見や指摘がありましたら、よろしくお願い致します。
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