(57)【要約】【課題】復号処理量と誤り訂正能力を適切に調整することを可能にする技術を提供する。【解決手段】第１および第２の要素復号器は、トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする。繰り返し制御手段は、第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、第１の要素復号器で算出された事後尤度を第２の要素復号器にフィードバックし、第２の要素復号器で算出された事後尤度を第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定する。そして、繰り返し制御手段は、決定した状態更新回数および復号処理回数に基づいて、第１の要素復号器および第２の要素復号器を制御する。【選択図】図２
2010074369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする第１および第２の要素復号器と、
前記第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに前記状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、前記第１の要素復号器で算出された事後尤度を前記第２の要素復号器にフィードバックし、該第２の要素復号器で算出された事後尤度を該第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定し、決定した前記状態更新回数および前記復号処理回数に基づいて、前記第１の要素復号器および前記第２の要素復号器を制御する繰り返し制御手段と、を有するターボ復号装置。
【請求項２】
前記復号条件は、回線の雑音状態と符号化率のいずれか一方あるいは両方によって規定される、請求項１に記載のターボ復号装置。
【請求項３】
前記復号条件には目標誤り率が含まれ、
前記繰り返し制御手段は、復号されるデータの誤り率が前記目標誤り率に近くなるように、前記状態更新回数および前記復号処理回数を決定する、
請求項１または２に記載のターボ復号装置。
【請求項４】
前記繰り返し制御手段は、前記復号条件に基づいて、前記状態更新回数と前記復号処理回数の割合を決定する、請求項１から３のいずれか１項に記載のターボ復号装置。
【請求項５】
トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする第１および第２の要素復号器を用いて復号を行うためのターボ復号方法であって、
前記第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに前記状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、前記第１の要素復号器で算出された事後尤度を前記第２の要素復号器にフィードバックし、該第２の要素復号器で算出された事後尤度を該第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定し、
決定した前記状態更新回数および前記復号処理回数に基づく前記第１の要素復号器および前記第２の要素復号器の動作によって復号を行う、ターボ復号方法。
【請求項６】
前記復号条件は、回線の雑音状態と符号化率のいずれか一方あるいは両方によって規定される、請求項５に記載のターボ復号方法。
【請求項７】
前記復号条件には目標誤り率が含まれ、
復号されるデータの誤り率が前記目標誤り率に近くなるように、前記状態更新回数および前記復号処理回数を決定する、
請求項５または６に記載のターボ復号方法。
【請求項８】
前記復号条件に基づいて、前記状態更新回数と前記復号処理回数の割合を決定する、請求項５から７のいずれか１項に記載のターボ復号方法。
【請求項９】
トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする第１および第２の要素復号器を用いた復号を行うためのターボ復号プログラムであって、
前記第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに前記状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、前記第１の要素復号器で算出された事後尤度を前記第２の要素復号器にフィードバックし、該第２の要素復号器で算出された事後尤度を該第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定する手順と、
決定した前記状態更新回数および前記復号処理回数に基づいて、前記第１の要素復号器および前記第２の要素復号器を動作させる手順と、
をコンピュータに実行させるためのターボ復号プログラム。
【請求項１０】
前記復号条件は、回線の雑音状態と符号化率のいずれか一方あるいは両方によって規定される、請求項９に記載のターボ復号プログラム。
【請求項１１】
前記復号条件には目標誤り率が含まれ、
復号されるデータの誤り率が前記目標誤り率に近くなるように、前記状態更新回数および前記復号処理回数を決定する、
請求項９または１０に記載のターボ復号プログラム。
【請求項１２】
前記復号条件に基づいて、前記状態更新回数と前記復号処理回数の割合を決定する、請求項９から１１のいずれか１項に記載のターボ復号プログラム。
【請求項１３】
データをトレリス符号化し、得られた符号を送信するターボ符号化装置と、
トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする第１および第２の要素復号器を備え、前記第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに前記状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、前記第１の要素復号器で算出された事後尤度を前記第２の要素復号器にフィードバックし、該第２の要素復号器で算出された事後尤度を該第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定し、決定した前記状態更新回数および前記復号処理回数に基づいて、前記第１の要素復号器および前記第２の要素復号器を動作させることにより、前記ターボ符号化装置から受信した信号からデータを復号するターボ復号装置と、を有する通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テイルバイティングを用いたターボ符号を復号する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ符号は、強力な誤り訂正能力を持つ符号として広く知られている。そして、ターボ符号の一種としてＣＴＣ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  Ｔｕｒｂｏ  Ｃｏｄｅ）がある（特許文献１参照）。ＣＴＣは、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１６に規定されるＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）規格で採用されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、一般的なＣＴＣ符号化器の構成を示すブロック図である。図７を参照すると、ＣＴＣ符号化器１０は、要素符号化器１１、１２およびインタリーバ１３を有している。２つの要素符号化器１１、１２は並列に接続されている。各要素符号化器１１、１２への入力系列をランダム化するために、要素符号化器１２の前にインタリーバ１３が挿入されている。
【０００４】
要素符号化器１１は、符号化器１０へのバイナリ入力系列Ａを入力として、バイナリの符号化系列Ｙ１を出力する。
【０００５】
インタリーバ１３は、バイナリ入力系列Ａの順序を並べ替えた系列を生成する。要素符号化器１２は、インタリーバ１３にて生成された系列を入力として、バイナリの符号化系列Ｙ２を出力する。
【０００６】
ＣＴＣでは、要素符号化器１１、１２による要素符号化の過程において、テイルバイティングという手法が用いられる。テイルバイティングとは、符号化器の初期状態と最終状態とが同一になるように、被符号化系列に応じた初期状態を設定する手法である。これにより、トレリス終端のために、余分なビットを付加することが不要になる。
【０００７】
ＣＴＣ復号処理は、例えば非特許文献２に記載されている。図８は、一般的なＣＴＣ復号器の構成を示すブロック図である。図８を参照すると、ＣＴＣ復号器８０は、要素復号器８１、８７、インタリーバ８４、８５、デインタリーバ８９、９０、加算器８２、８６、減算器８３、８８、最終復号結果判定器９１、および繰り返し制御器９２を有している。ＣＴＣ復号器８０への入力信号ａ，ｙ１，ｙ２は、ＣＴＣ符号化器１０の出力Ａ、Ｙ１、Ｙ２に対応する信号であり、通信路雑音等を含んだ軟値である。
【０００８】
要素復号器８１、８７は、ＣＴＣ符号化器１０にある２つの要素符号化器１１、１２に各々対応する復号器である。テイルバイティング手法を用いたターボ符号の一般的な復号処理では、トレリスの連続性を利用した反復処理が行われる。すなわち、長さｋの被符号化系列の復号において、各要素復号器では、ある復号回のｋシンボル分の要素復号処理によって得られた全状態の尤度情報を、次の復号回の同一の要素復号器の処理における尤度初期値として用いる。
【０００９】
要素復号器８１、８７の計算アルゴリズムとしては、ＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａ  Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ  Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）復号、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ，ＳＯＶＡ（Ｓｏｆｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｖｉｔｅｒｂｉ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）復号等が用いられる。
【００１０】
インタリーバ８４、８５は、ＣＴＣ符号化器１０にあるインタリーバ１３と同一の並べ替え機能を持っている。デインタリーバ８９、９０は、インタリーバ８４、８５による並べ替えが元に戻るような並べ替え機能を持っている。
【００１１】
ＣＴＣ復号器８０の動作について説明する。
【００１２】
加算器８２は、入力信号ａと、デインタリーバ８９の出力Ｌｅ２を加算する。復号を開始する時点ではデインタリーバ８９の出力は０であり、加算器８２は入力信号ａをそのまま出力する。要素復号器８１は、加算器８２の出力と、入力信号ｙ１とを入力とし、軟値の事後尤度情報Ｌ１を復号結果として出力する。
【００１３】
減算器８３では、外部尤度情報Ｌｅ１＝Ｌ１−ａ−Ｌｅ２が得られる。Ｌｅ１はインタリーバ８４を経て信号Ｌｅ１’となる。一方、インタリーバ８５は、入力信号ａの順番を並べ替えた信号ａ’を出力する。信号ａ’と信号Ｌｅ１’は加算器８６で加算され、要素復号器８７に入力される。
【００１４】
要素復号器８７は、加算器８６の出力と、入力信号ｙ２とを入力とし、軟値の事後尤度情報Ｌ２’を出力する。減算器８８では外部尤度情報Ｌｅ２’＝Ｌ２’−ａ’−Ｌｅ１’が得られる。Ｌｅ２’はデインタリーバ８９に入力される。
【００１５】
デインタリーバ９０は、要素復号器８７から出力された信号Ｌ２’の順番を並べ替える。判定器９１は、デインタリーバ９０の出力信号をバイナリ系列に判定することにより、最終復号結果を生成する。
【００１６】
要素復号器８１で系列Ａに対応する事後尤度情報Ｌ１を求めたら、その値を用いて、要素復号器８７では、系列Ａをインタリーブした系列Ａ’について事後尤度情報Ｌ２’を求める。Ｌ２’を求めたら、その値を用いて、要素復号器８１で事後尤度情報Ｌ１を再度計算する。これらの処理は、繰り返し制御器９２からの制御により、所定の繰り返し回数になるまで繰り返される。
【００１７】
以上のように、ＣＴＣ復号では、インタリーバによってランダム化された異なる２系列間での尤度情報を交換しながら復号処理が反復される。復号処理の回数が浅い段階では誤りが生じやすいが、反復回数を増やすことによって誤りが訂正されていくことが期待される。特許文献２には、ターボ復号器による復号の繰り返し回数を制御することにより、所定の誤り率を得る技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１３６００６号公報
【特許文献２】特開２００７−２７４３３５号公報
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，  Ｐａｒｔ  １６：  Ａｉｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｆｉｘｅｄ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ．８０２．１６−２００４，ａｐｐｒｏｖｅｄ  ２４  Ｊｕｎｅ  ２００４
【非特許文献２】Ｓｅ−Ｂｉｎ  Ｉｍ，  Ｍｉｎ−Ｇｕ  Ｋｉｍ，  Ｈｙｕｎｇ−Ｊｉｎ  Ｃｈｏｉ、“Ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｔａｉｌ−ｂｉｔｉｎｇ  ＭＡＰ  Ｄｅｃｏｄｅｒ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  Ｔｕｒｂｏ  Ｃｏｄｅｓ  ｉｎ  ＯＦＤＭ  Ｓｙｓｅｍｓ”，  ＩＥＥＥ  ＴＥＮＣＯＮ，ｐｐ．５８９−５９２，２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したように、ＣＴＣ復号では、復号処理の反復回数を増やすことにより、誤り訂正能力を向上させることができる。しかしながら、復号処理の反復回数を増やせば、それだけ要素復号器の処理量が増大してしまう。そのため、要素復号器の処理量と誤り訂正能力の両方を適切に調整することが求められている。
【００１９】
本発明の目的は、復号処理量と誤り訂正能力を適切に調整することを可能にする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明のターボ復号装置は、
トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする第１および第２の要素復号器と、
前記第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに前記状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、前記第１の要素復号器で算出された事後尤度を前記第２の要素復号器にフィードバックし、該第２の要素復号器で算出された事後尤度を該第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定し、決定した前記状態更新回数および前記復号処理回数に基づいて、前記第１の要素復号器および前記第２の要素復号器を制御する繰り返し制御手段と、を有している。
【００２１】
本発明のターボ復号方法は、トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする第１および第２の要素復号器を用いて復号を行うためのターボ復号方法であって、
前記第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに前記状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、前記第１の要素復号器で算出された事後尤度を前記第２の要素復号器にフィードバックし、該第２の要素復号器で算出された事後尤度を該第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定し、
決定した前記状態更新回数および前記復号処理回数に基づく前記第１の要素復号器および前記第２の要素復号器の動作によって復号を行う方法である。
【００２２】
本発明のプログラムは、トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする第１および第２の要素復号器を用いた復号を行うためのターボ復号プログラムであって、
前記第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに前記状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、前記第１の要素復号器で算出された事後尤度を前記第２の要素復号器にフィードバックし、該第２の要素復号器で算出された事後尤度を該第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定する手順と、
決定した前記状態更新回数および前記復号処理回数に基づいて、前記第１の要素復号器および前記第２の要素復号器を動作させる手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２３】
本発明の通信システムは、
データをトレリス符号化し、得られた符号を送信するターボ符号化装置と、
トレリスの順方向および逆方向の状態更新を行って事後尤度を算出し、算出した事後尤度を相互に他方にフィードバックする第１および第２の要素復号器を備え、前記第１および第２の要素復号器が事後尤度を算出するまでに前記状態更新を行う回数である状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでに、前記第１の要素復号器で算出された事後尤度を前記第２の要素復号器にフィードバックし、該第２の要素復号器で算出された事後尤度を該第１の要素復号器にフィードバックして復号処理を行う回数である復号処理回数とを、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定し、決定した前記状態更新回数および前記復号処理回数に基づいて、前記第１の要素復号器および前記第２の要素復号器を動作させることにより、前記ターボ符号化装置から受信した信号からデータを復号するターボ復号装置と、を有している。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、事後尤度を１回算出する間の状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでの復号処理回数とを復号条件に応じて決定するので、誤り訂正能力と、最終的な復号結果を得るためのトータルの処理量とを適切に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態による通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の通信システムは例えばＷｉＭＡＸシステムである。図１を参照すると、本実施形態の通信システムは送信装置１と受信装置２を有している。送信装置１はＣＴＣ符号化器１０を備え、受信装置２０はＣＴＣ復号器２０を備えている。
【００２７】
ＣＴＣ符号化器１０は、送信すべきデータをターボ符号の一種であるＣＴＣにトレリス符号化する。ＣＴＣ符号化器１０の構成は特に限定されないが、一例として図７に示した構成がある。
【００２８】
図７を参照すると、ＣＴＣ符号化器１０は、並列に接続された２つの要素符号化器１１、１２と、インタリーバ１３とを有している。要素符号化器１２の前に挿入されたインタリーバ１３が入力系列をランダム化している。
【００２９】
要素符号化器１１は、符号化器１０へのバイナリ入力系列Ａを入力として要素符号化を行い、その結果であるバイナリの符号化系列Ｙ１を出力する。要素符号化器１２は、インタリーバ１３にてランダム化された系列を入力として要素符号化を行い、その結果であるバイナリの符号化系列Ｙ２を出力する。要素符号化器１１、１２による要素符号化の過程ではテイルバイティングが用いられる。
【００３０】
本実施形態のＣＴＣ復号器２０は、受信信号に含まれているＣＴＣを復号し、データを判定する。
【００３１】
図２は、本実施形態によるＣＴＣ復号器の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、ＣＴＣ復号器２０は、要素復号器２１、２７、インタリーバ２４、２５、デインタリーバ２９、３０、加算器２２、２６、減算器２３、２８、最終復号結果判定器３１、および繰り返し制御器３２を有している。ＣＴＣ復号器１０への入力信号は、ＣＴＣ符号化器１０の出力に対応する信号であり、通信路雑音等を含んだ軟値である。
【００３２】
まず、ＣＴＣ復号器２０の基本的な構成および動作について説明する。
【００３３】
要素復号器２１、２７は、トレリスの順方向および逆方向の確率更新を行って事後尤度を算出する復号器である。なお、確率は、事後尤度を算出するまでの一連の処理における各状態を示している。確率と尤度には特定の関連があり、確率を基にして尤度を計算することができる。要素復号器２１、２７が事後尤度を算出する際に確率更新を行う回数を状態更新回数とする。また、要素復号器２１、２７は、確率を更新する代わりに尤度そのものを更新することにしてもよい。なお、本実施形態では、事後尤度を算出するまでの一連の処理における各状態を確率によって示す例を示したが、それを尤度によって示すこともできる。その場合、状態更新回数は、尤度更新を行う回数を意味する。
【００３４】
要素復号器２１からの事後尤度計算の出力は要素復号器２７にフィードバックされる。要素復号器２７からの事後尤度計算の出力は要素復号器２１にフィードバックされる。このフィードバックが繰り返された後に判定器３１によるデータの判定が行われる。データの判定までに繰り返されるフィードバックの回数を復号処理回数とする。
【００３５】
繰り返し制御器３２は、状態更新回数と復号処理回数を、復号に要求される条件である復号条件に応じて決定し、決定した状態更新回数と復号処理回数を用いて要素復号器２１、２７を制御する。
【００３６】
判定器３１は、要素復号器２１、２７が状態更新回数および復号処理回数の分の処理を行った後、要素復号器２７の出力に基づいてデータの判定を行う。判定器３１の出力がＣＴＣ復号器２０による復号結果のデータである。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、事後尤度を１回算出する間の状態更新回数と、最終的な復号結果を得るまでの復号処理回数とを復号条件に応じて決定する。トータルの復号処理量は状態更新回数と復号処理回数に依存して決まるので、本実施形態によれば誤り訂正能力とともに、最終的な復号結果を得るためのトータルの処理量も適切に調整することができる。
【００３８】
なお、上述では、ＣＴＣ復号器２０の基本的な構成および動作を説明するために、インタリーバ、デインタリーバ、加算器、および減算器に触れていない。以下では、本実施形態のＣＴＣ復号器２０について、より詳細に説明する。
【００３９】
ＣＴＣ復号器２０は、図７に示したＣＴＣ符号化器１０で符号化された信号を通信路を介して受信し、受信した信号からデータを復号するものである。復号器２０への入力信号ａ，ｙ１，ｙ２は、ＣＴＣ符号化器１０の出力Ａ、Ｙ１、Ｙ２に対応する信号であり、通信路雑音等を含んだ軟値である。
【００４０】
要素復号器２１、２７は、ＣＴＣ符号化器１０にある２つの要素符号化器１１、１２に各々対応する復号器である。要素復号器２１、２７は，トレリスの連続性を利用した反復処理により、テイルバイティング手法を用いたターボ符号を復号する。すなわち、長さｋの被符号化系列の復号において、要素復号器２１、２７は、ある復号回のｋシンボル分の要素復号処理によって得られた全状態の尤度情報を、次の復号回の同一の要素復号器の処理における尤度初期値として用いる。
【００４１】
要素復号器２１、２７は、計算アルゴリズムとして、例えば、ＭＡＰ復号、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ，あるいはＳＯＶＡ復号を用いる。
【００４２】
インタリーバ２４、２５は、ＣＴＣ符号化器１０にあるインタリーバ１３と同一の並べ替え機能を持っている。デインタリーバ２９、３０は、インタリーバ２４、２５による並べ替えが元に戻るような並べ替え機能を持っている。
【００４３】
ＣＴＣ復号器２０の動作について説明する。
【００４４】
加算器２２は、入力信号ａと、デインタリーバ２９の出力Ｌｅ２を加算する。復号を開始する時点ではデインタリーバ２９の出力は０であり、加算器２２は入力信号ａをそのまま出力する。要素復号器２１は、加算器２２の出力と、入力信号ｙ１とを入力とし、軟値の事後尤度情報Ｌ１を復号結果として出力する。
【００４５】
減算器２３では、外部尤度情報Ｌｅ１＝Ｌ１−ａ−Ｌｅ２が得られる。Ｌｅ１はインタリーバ２４を経て信号Ｌｅ１’となる。一方、インタリーバ２５は、入力信号ａの順番を並べ替えた信号ａ’を出力する。信号ａ’と信号Ｌｅ１’は加算器２６で加算され、要素復号器２７に入力される。
【００４６】
要素復号器２７は、加算器２６の出力と、入力信号ｙ２とを入力とし、軟値の事後尤度情報Ｌ２’を出力する。減算器２８では外部尤度情報Ｌｅ２’＝Ｌ２’−ａ’−Ｌｅ１’が得られる。Ｌｅ２’はデインタリーバ２９に入力される。
【００４７】
デインタリーバ３０は、要素復号器２７から出力された信号Ｌ２’の順番を並べ替える。判定器３１は、デインタリーバ３０の出力信号をバイナリ系列に判定することにより、最終復号結果を生成する。
【００４８】
要素復号器２１で系列Ａに対応する事後尤度情報Ｌ１を求めたら、その値を用いて、要素復号器２７では、系列Ａをインタリーブした系列Ａ’について事後尤度情報Ｌ２’を求める。Ｌ２’を求めたら、その値を用いて、要素復号器２１で事後尤度情報Ｌ１を再度計算する。
【００４９】
これらの処理は、繰り返し制御器３２からの制御により、所定の復号処理回数になるまで繰り返される。
【００５０】
図３は、要素復号器４０の構成を示すブロック図である。要素復号器２１と要素復号器２７は同じ構成である。図３には、要素復号器２１と要素復号器２７に共通する構成が要素復号器４０として示されている。
【００５１】
図３を参照すると、要素復号器４０は、前方確率計算器４３、後方確率計算器４５、尤度計算器４７、メモリ４１、４２、４４、４６、および反復制御器４８を有している。
【００５２】
図２において、加算器２２から要素復号器２１に入力される信号、あるいは加算器２６から要素符号器２７に入力される信号は、図３において、信号Ｌｅ＋ａとして示されている。信号Ｌｅ＋ａのｋシンボル分がメモリ４１に記憶される。
【００５３】
図２において、要素復号器２１に入力される信号ｙ１、あるいは要素復号器２７に入力される信号ｙ２は、図３において、信号ｙとして示されている。信号ｙのｋシンボル分がメモリ４２に記憶される。
【００５４】
前方確率計算器４３に接続されているメモリ４４は、トレリスの各シンボル位置での内部状態の尤度を記憶する。復号処理の開始時点では、最初のシンボルの内部状態の尤度計算で参照する尤度はすべて同一の値を設定する。
【００５５】
前方確率計算器４３は、メモリ４１および４２に記憶されている各時点のシンボルの値を用いて、メモリ４４に記憶されている１シンボル前の状態の尤度より、現シンボルでの各状態の尤度を計算し、メモリ４４に書き込むという処理を行う。
【００５６】
前方確率計算器４３は、この処理をｋシンボル分繰り返す。ｋシンボル分の処理が終わったら、ｋシンボル目の各状態の尤度を、次の復号処理において最初のシンボルの内部状態の尤度を計算するときの参照値とする。また、前方確率計算器４３は、前方への確率の更新を複数回繰り返す場合、前回の更新処理により算出された内部状態の最終結果を次回の更新処理の初期値とする。なお、ここでは前方はトレリスの順方向を意味する。
【００５７】
後方確率計算器４５に接続されているメモリ４６も、トレリスの各シンボル位置での内部状態の尤度を記憶する。後方確率計算器４５は、メモリ４１および４２に記憶されている各時点のシンボルの値を用いて、メモリ４６に記憶されている１シンボル後の状態の尤度より、現シンボルでの各状態の尤度を計算し、メモリ４６に書き込むという処理を行う。
【００５８】
後方確率計算器４５は、この処理をｋシンボル分繰り返す。メモリ４６で最初に参照されるのは、ｋシンボル目の値を用いてｋ−１シンボル目の各状態の尤度を計算するときの、各状態の尤度であり、この尤度には前方確率計算器４３で計算したｋシンボル目の各状態の尤度をコピーして用いる。また、後方確率計算器４５は、後方への確率の更新を複数回繰り返す場合、前回の更新処理により算出された内部状態の最終結果を次回の更新処理の初期値とする。なお、ここでは後方はトレリスの逆方向を意味する。
【００５９】
反復制御器４８は、図４の繰り返し制御器３２からの指示に従って、上述したような前方確率計算器４３と後方確率計算器４５の反復動作を制御する。前方確率計算器４３および後方確率計算器４５が確率を更新を繰り返す回数は、上述した状態更新回数である。
【００６０】
前方確率計算器４３による計算と後方確率計算器４５による計算が終了したら、尤度計算器４７が事後尤度情報を計算する。尤度計算器４７は各シンボルについて、メモリ４１、４２、４４、４６に記憶されているそれぞれのシンボル位置での値を用いて事後尤度情報を算出する。
【００６１】
なお、前方確率計算器４３による前方確率の計算、後方確率計算器４５による後方確率の計算、および尤度計算器４７による事後尤度の計算に用いられるアルゴリズムは、ＭＡＰ復号、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ，ＳＯＶＡ復号等である。前方確率はトレリスの順方向に更新した確率を意味する。後方確率はトレリスの逆方向に更新した確率を意味する。
【００６２】
図４は、本実施形態によるＣＴＣ復号器２０の動作を示すフローチャートである。図４を参照すると、まず、繰り返し制御器３２が、復号条件に応じて、状態更新回数および復号処理回数を決定する（ステップ１０１）。
【００６３】
復号条件は、例えば、回線の雑音状態と符号化率のいずれか一方あるいは両方によって規定されるものであってもよい。あるいは、復号条件には目標誤り率が含まれ、繰り返し制御器３２は、復号されるデータの誤り率が目標誤り率に近くなるように、状態更新回数および復号処理回数を決定することにしてもよい。または、繰り返し制御器３２は、与えられた復号条件において誤り率をできるだけ低くするように、状態更新回数および前記復号処理回数を決定することにしてもよい。また、繰り返し制御器３２は、復号条件に基づいて、前方の確率と後方の確率を更新する回数を所定回に固定して、状態更新回数と復号処理回数の割合を決定するものであってもよい。
【００６４】
また、ここでは一例として、繰り返し制御器３２は、予め定められた状態更新回数と復号処理回数の複数の組み合わせの中から適切な組み合わせを選ぶことにする。具体的には、状態更新回数が１で復号処理回数が８という組み合わせＡと、状態更新回数が２で復号処理回数が４という組み合わせＢがあるとする。繰り返し制御器３２は、復号条件に基づいて、組み合わせＡ、Ｂのいずれかを選択する。
【００６５】
組み合わせＡが選択されると、要素復号器２１の前方確率計算器４３が前方確率を１回更新し（ステップ１０２）、後方確率計算器４５が後方確率を１回更新し（ステップ１０３）、そして尤度計算器４７が事後尤度を計算する（ステップ１０４）。
【００６６】
続いて、要素復号器２７の前方確率計算器４３が前方へ確率を１回更新し（ステップ１０５）、後方確率計算器４５が後方へ確率を１回更新し（ステップ１０６）、そして尤度計算器４７が事後尤度を計算する（ステップ１０７）。
【００６７】
そして、上述した要素復号器２１、２７による復号処理は８回になるまで繰り返された後（ステップ１０８）、判定器３１による判定が行われ、一連の復号動作が終了する。
【００６８】
一方、ステップ１０１において組み合わせＢが選択されると、要素復号器２１の前方確率計算器４３が前方へ確率を２回更新し（ステップ１０９、１１０）、後方確率計算器４５が後方へ確率を２回更新し（ステップ１１１、１１２）、そして尤度計算器４７が事後尤度を計算する（ステップ１１３）。
【００６９】
続いて、要素復号器２７の前方確率計算器４３が前方へ確率を２回更新し（ステップ１１４、１１５）、後方確率計算器４５が後方へ確率を２回更新し（ステップ１１６、１１７）、そして尤度計算器４７が事後尤度を計算する（ステップ１１８）。
【００７０】
そして、上述した要素復号器２１、２７による復号処理は４回になるまで繰り返された後（ステップ１１９）、判定器３１による判定が行われ、復号動作が終了する。
【００７１】
ここで組み合わせＡと組み合わせＢを比較する。
【００７２】
組み合わせＢでは各要素復号器２１、２７において前方確率更新と後方確率更新をそれぞれ２回行っている。これらは組み合わせＡにおける回数の２倍に当たる。また、要素復号器２１、２７は、確率の更新を繰り返す際に、前回の更新処理により算出された内部状態の最終結果を、次回の更新処理の初期値とする。このような処理はテイルバイティングが適用されていることにより可能となっている。
【００７３】
また、組み合わせＢでは、要素復号器２１および要素復号器２７を一巡する復号処理が４回行われる。これに対して組み合わせＡでは、上記復号処理が８回行われる。つまり、組み合わせＢでの復号処理の回数は、組み合わせＡでの復号処理の回数の１／２である。
【００７４】
以上より、組み合わせＡとＢで、要素復号器２１、２７による前方確率と後方確率の更新処理の演算量が同じである。演算量が同じとなる複数の組み合わせの中から適切な組み合わせを選択することにより、トータルの復号処理に要する演算量を一定以下に保ちながら、良好な誤り訂正能力を得ることができる。
【００７５】
例えば、状態更新回数および復号処理回数に対する誤り率特性を考慮することにより最適な比率を選択することができる。複数の組み合わせ（Ａ、Ｂ）の中から誤り訂正能力が高くなる組み合わせを選択すれば、最大限の誤り訂正能力を発揮することができる。また、トータルの処理量を考慮して組み合わせを選択してもよい。組み合わせＢは組み合わせＡよりも事後尤度を計算する回数が少ないので、組み合わせＢを選択することによりトータルの処理量を低減することができる。例えば、組み合わせＡと組み合わせＢとで誤り訂正能力に差がない場合、組み合わせＢを選択することにより、より少ない処理量で同等の誤り訂正能力を発揮できる。
【００７６】
図５、６は、状態更新回数および復号処理回数を変化させたときの誤り率特性の違いを示すグラフである。図５、６の横軸は雑音電力に対する符号化ビットあたりの電力の比率（Ｅｂ／Ｎｏ）である。雑音は白色雑音である。
【００７７】
図５、６には、符号化率が１／３、１／２、２／３、３／４の４通りのグラフが示されている。１／３が四角形印で示され、１／２がひし形印で示され、２／３が三角形印で示され、３／４が丸印で示されている。
【００７８】
図５、６に示すような誤り率特性は復号処理の繰り返し回数によって変化する。ここでは、組み合わせＡ（状態更新回数が８回で復号処理回数が１回）が黒塗り印および太線で示され、組み合わせＢ（状態更新回数が４回で復号処理回数が２回）が白抜き印および細線で示されている。
【００７９】
なお、符号化率を変化させるに際しては、基本の符号化率を１／３とし、１／３より大きい符号化率は、符号化系列から所定の割合でデータを間引くことにより実現することとした。すなわち、送信側からは符号化系列Ｙ１およびＹ２からデータを間引いた信号を送信し、受信側は、受信した信号に対して、間引かれたデータとして０を代入し、符号化率１／３の系列として復号することとした。
【００８０】
図５では誤り率がＢＬＥＲ（Ｂｌｏｃｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）で示され、図６では誤り率がＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）で示されている。図５に示すような誤り率特性はブロックサイズによって変化する。ここではブロックサイズは２４０ビットであるとする。
【００８１】
図５、６を参照すると、符号化率が小さいときには、Ｅｂ／Ｎｏが低い領域において、太線の方が細線よりも誤り率が低く、良好な特性を示している。しかしながら、Ｅｂ／Ｎｏが高く誤り率が小さい領域、あるいは符号化率が大きい場合には、細線の方が太線よりも誤り率が低く、良好な特性を示している。
【００８２】
例えば、パケット伝送において目安となるブロック誤り率０．１の場合、符号化率が１／３あるいは１／２のときには太線の方が細線よりも特性が良い。その場合、繰り返し制御器３２は、例えば、符号化率が１／２以下であれば組み合わせＡを選択し、符号化率が２／３以上であれば組み合わせＢを選択すればよい。
【００８３】
また、高品質なデータ伝送においては、ビット誤り率が１０の−６乗以下であることが要求される。そのような領域では細線の方が太線よりも特性が良い。その場合、繰り返し制御器３２は、処理するデータが高品質なデータ伝送であれば、組み合わせＢを選択し、処理するデータが低品質なデータ伝送であれば、組み合わせＡを選択すればよい。
【００８４】
このように、復号条件とされる符号化率および誤り訂正能力によって、要素復号器内での状態更新回数と、処理全体における復号の繰り返し回数との最適な比率は異なる。また、基本的には図５と図６には同じ傾向が見られる。
【００８５】
なお、上述した本実施形態では、状態更新回数の例として１回あるいは２回を挙げ、復号処理回数の例として８回あるいは４回を挙げている。しかし、本発明は、この例に限定されるものではない。他の例として、状態更新回数を３回以上としてもよい。
【００８６】
なお、上述した実施形態のＣＴＣ復号器２０は、各部の処理を規定したソフトウェアプログラムをコンピュータに実行させることにより実現することもできる。
【００８７】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明は、これらの実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、これらの実施形態を組み合わせて使用したり、一部の構成を変更したりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施形態による通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態によるＣＴＣ復号器の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態による要素復号器の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態によるＣＴＣ復号器の動作を示すフローチャートである。
【図５】状態更新回数および復号処理回数を変化させたときの誤り率特性の違いを示すグラフである。
【図６】状態更新回数および復号処理回数を変化させたときの誤り率特性の違いを示すグラフである。
【図７】一般的なＣＴＣ符号化器の構成を示すブロック図である。
【図８】一般的なＣＴＣ復号器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８９】
１    送信装置
２    受信装置
１０    ＣＴＣ符号化器
１１、１２    要素符号化器
１３    インタリーバ
２０    ＣＴＣ復号器
２１、２７    要素復号器
２４、２５    インタリーバ
２９、３０    デインタリーバ
２２、２６    加算器
２３、２８    減算器
３１    最終復号結果判定器
３２    繰り返し制御器
４１、４２、４４、４６    メモリ
４０    要素復号器
４３    前方確率計算器
４５    後方確率計算器
４７    尤度計算器
４８    反復制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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