(57)【要約】【課題】軟入力軟出力の復号の性能を向上させる。【解決手段】時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスに、フレームシンク部に対応する枝を追加する。図９は、フレームシンク部に対応する枝を含む１時刻分の混合トレリスである。この混合トレリスは、３４の状態を有し、フレームシンク部に対応する枝を含めて枝数Ｅが１４０となる。本発明は、軟入力軟出力の復号を行う、例えば、光ディスク装置等に適用できる。【選択図】図９
2010073264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データを符号化した符号化データがチャネルを経由することにより得られる軟値のデータである入力軟値データを、前記入力データの尤度を表す軟値のデータである出力軟値データに復号する復号装置において、
時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、前記チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの１周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、
前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータと
を対応付けて記憶する記憶手段と、
前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算を行う計算手段と
を備え、
前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、
前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む
復号装置。
【請求項２】
前記遷移情報は、前記周期性を有する前記時変トレリスの１周期の期間に存在する複数の遷移パターンのうちのいずれの前記遷移パターンであるかを示す遷移パターン情報である
請求項１に記載の復号装置。
【請求項３】
前記時変トレリスは、前記符号化データを変調符号化する変調符号と、PR(Partial Response)チャネルとを表現する混合トレリスである
請求項２に記載の復号装置。
【請求項４】
前記PRチャネルは、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルである
請求項３に記載の復号装置。
【請求項５】
前記変調符号は、17PP符号(Parity Preserve/Prohibit Repeated Minimum Transition Runlength)である
請求項３に記載の復号装置。
【請求項６】
前記計算手段は、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズムにしたがった前記所定の計算を行う
請求項２に記載の復号装置。
【請求項７】
入力データを符号化した符号化データがチャネルを経由することにより得られる軟値のデータである入力軟値データを、前記入力データの尤度を表す軟値のデータである出力軟値データに復号する復号装置の復号方法において、
前記復号装置が、
時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、前記チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの１周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、
前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータと
を対応付けて記憶し、
前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算を行う
ステップを含み、
前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、
前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む
復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復号装置、および復号方法に関し、特に、軟値のデータである入力軟値データを、他の軟値のデータである出力軟値データに復号する、軟入力軟出力の復号に用いて好適な復号装置、および復号方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク等の記録媒体にデータを記録する場合には、誤り訂正等のために、データは、符号化されて記録される。
【０００３】
図１は、光ディスクに対してデータを記録し、また再生する光ディスク装置の従来の構成の一例を示している。
【０００４】
データの記録時において、この光ディスク装置１０では、図示せぬ光ディスクに記録する記録対象のデータが、リードソロモン符号器１１に供給される。ここで、記録対象のデータは、ビット列であり、各ビットは、０または１のうちのいずれかの値をとる。
【０００５】
リードソロモン符号器１１は、記録対象のデータをリードソロモン符号に符号化し、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列としてのリードソロモン符号を、変調符号器１２に供給する。
【０００６】
変調符号器１２は、リードソロモン符号器１１からのリードソロモン符号を、例えば、17PP符号(Parity Preserve/Prohibit Repeated Minimum Transition Runlength)等の変調符号に変調符号化する。そして、変調符号化の結果得られる変調符号として、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列としての17PP符号を、NRZI(Non Return to Zero Inversion)変換器１３に供給する。
【０００７】
ここで、光ディスク装置１０では、安定した再生を行うために、変調符号が用いられる。変調符号としては、光ディスクに形成されるピットの長さを制限するために、例えば、１と１との間に連続して存在する0の個数をd個以上k個以下に制限する(d,k)制限を行うRLL(Run Length Limited)符号や、DC(Direct Current)成分の制御が可能な符号が用いられる。
【０００８】
例えば、ブルーレイディスクでは、17PP符号と呼ばれる変調符号が採用されている。17PP符号は、１と１との間に、１乃至７の範囲のいずれかの個数の０が現れる(1,7)制限を行う符号(Run Length Limited Code(1,7))であって、かつ、DC成分を制御可能な変調符号である。
【０００９】
なお、変調符号器１２での変調符号化は、例えば、リードソロモン符号と17PP符号とを対応付けた変換テーブルを用いて行うことができる。
【００１０】
NRZI変換器１３は、変調符号器１２からの17PP符号をNRZI変換し、その結果得られるNRZI信号を記録再生系１４に供給する。記録再生系１４は、NRZI変換器１３からのNRZI信号を、図示せぬ光ディスクにピットの形で書き込む。
【００１１】
ここで、NRZI変換では、NRZI変換器１３に対する入力が０である場合には、直前の出力が、そのままNRZI信号として出力され、入力が１である場合には、直前の出力が反転されて、NRZI信号として出力される。
【００１２】
したがって、仮にNRZI変換器１３に対する入力が、17PP符号のように、１と１との間に、少なくとも１個の０が入るビット列ではない、例えば、１が連続したビット列11111111である場合には、NRZI変換器１３の出力は、ビット列10101010となる。そして、このビット列10101010に対応するピットが光ディスクに形成される。なお、ビット列10101010に対応して形成されたピットに基づき、光ディスクから再生される再生信号は、１ビットに相当する短い周期で、H(High)レベルとL(Low)レベルとが切り換わる、振幅の小さい信号となるため、再生信号の信号レベルを検出しにくくなる。
【００１３】
これに対して、NRZI変換器１３に対する入力が、１と１との間に、少なくとも１個の０が入る17PP符号であり、例えば、１と０とが交互に並んだ10101010である場合には、NRZI変換器１３の出力は、11001100となる。そして、このビット列11001100に対応するピットが光ディスクに形成される。そして、ビット列11001100に対応して形成されたピットに基づいて、光ディスクから再生される再生信号は、２ビットに相当するある程度長い周期で、HレベルとLレベルとが切り換わる、振幅がある程度大きい信号となるため、再生信号の信号レベルを検出しやすくなる。
【００１４】
なお、NRZI変換器１３に対する入力が、０が長期に亘って連続するビット列である場合には、光ディスクから再生される再生信号は、長期に亘って、レベルの変化が緩やかな信号となる。この場合、光ディスク装置１０の各ブロックの動作に必要なクロック信号を生成するPLL(Phase Lock Loop)のロックに時間を要する、あるいはPLLがロックしない、といった問題が生じるので、NRZI変換器１３に対する入力は、17PP符号のように、0が連続する最大の個数も、ある程度の値に制限される。
【００１５】
データの再生時において、図１の光ディスク装置１０では、記録再生系１４が、光ディスクから再生信号を再生する。記録再生系１４は、図示せぬA/D(Analog/Digital)変換器や等化器等を有し、光ディスクからの再生信号をA/D変換し、さらに、波形等化等の処理を施して、軟値のデータを出力する。なお、記録再生系１４は、その他、図示せぬPLL回路を有し、PLL回路では、再生信号に基づいて、光ディスク装置１０の各ブロックを動作させるためのクロック信号が生成される。
【００１６】
記録再生系１４が出力する軟値のデータは、ビタビ復号器１６に供給される。
【００１７】
ここで、図１の光ディスク装置１０において、光ディスクに対する記録再生を行う記録再生系１４は、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルなどのPR(Partial Response)チャネルと、AWGN(Additive White Gaussian Noise)チャネルから構成されると考えることができる。
【００１８】
したがって、NRZI変換器１３が出力するNRZI信号は、記録再生系１４において、PRチャネルを介し、さらに、AWGNチャネルを介することにより、ノイズが付加され、軟値のデータとして出力される。
【００１９】
PRチャネルは、時刻の経過にしたがって遷移する状態（ステート）と、ある時刻t-1の状態から次の時刻tの状態への遷移を表す枝とからなるトレリスで表現することができる。そして、トレリスで表現することができるPRチャネルに、NRZI変換器１３を含めたチャネルsys#11も、トレリスで表現することができる。トレリスで表現することができるチャネルを経由して（介して）読み出しがされた軟値のデータは、最尤復号により硬値のデータに復号することができる。
【００２０】
そこで、ビタビ復号器１６は、記録再生系１４からの軟値のデータを、最尤復号の１つであるビタビ復号によって、硬値のデータである17PP符号に復号し、変調復号器１７に供給する。
【００２１】
変調復号器１７は、ビタビ復号器１６からの、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列である17PP符号を、例えば、リードソロモン符号と17PP符号とを対応付けた変換テーブルを用いて、リードソロモン符号に復号し、リードソロモン復号器１８に供給する。
【００２２】
リードソロモン復号器１８は、変調復号器１７からの、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列であるリードソロモン符号を、元の、０または１のうちのいずれかの値をとるデータ(記録対象のデータ)に復号して出力する。
【００２３】
ところで、上述のように、ビタビ復号器１６は、軟値のデータを、硬値のデータに復号するが、近年、軟値のデータを他の軟値のデータに復号する、いわゆる軟入力軟出力復号を行う軟入力軟出力復号装置を採用することに対する要請が高まっている。
【００２４】
軟入力軟出力復号装置の実装アルゴリズムには、例えば、BCJR(Bahl-Cocke-Jeinek-Raviv)アルゴリズム、Max-Log-BCJRアルゴリズム、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズム等がある。
【００２５】
BCJRアルゴリズムは、畳み込み符号の復号後のシンボル誤り率を最小にする復号法として知られている（例えば、非特許文献１を参照）。BCJRアルゴリズムでは、復号結果として各シンボルを出力するのではなく、各シンボルの尤度を出力することができる。このようなシンボルの尤度の出力は、軟出力(soft-output)と呼ばれる。
【００２６】
近年、連接符号の内符号の復号出力や、繰り返し復号法の各繰り返しの復号出力を、軟出力とすることで、シンボル誤り確率を小さくする研究がされており、そのような軟出力を復号出力とする、軟入力軟出力の復号に適した復号法として、BCJRアルゴリズムが注目されている。
【００２７】
図２は、BCJRアルゴリズムを説明する通信路のモデル（通信路モデル）を示している。この通信路モデルは、畳み込み符号器２１、無記憶通信路２２、および復号器２３で構成され、ディジタルの情報（データ）を畳み込み符号化し、雑音がある無記憶通信路（チャネル）を介して得られたデータを復号する。
【００２８】
すなわち、畳み込み符号器２１には、畳み込み符号化の対象の入力データitが供給される。ここで、tは時刻を表し、入力データitは、時刻tに、畳み込み符号器２１に供給される畳み込み符号化の対象のデータである。
【００２９】
畳み込み符号器２１は、そこに供給される入力データitを畳み込み符号化し、入力データitの畳み込み符号化結果としての符号化データXtを出力する。符号化データXtは、無記
憶通信路２２を経由する（介する）ことにより、軟値のデータである入力軟値データYtとなって、復号器２３に供給される。復号器２３では、入力軟値データYtを、入力データitの尤度を表す軟値のデータである出力軟値データλtに復号する軟入力軟出力の復号が行われる。
【００３０】
図３は、図２の畳み込み符号器２１を表すトレリスを示している。
【００３１】
トレリスは、上述したように、時刻の経過にしたがって遷移する状態Stと、ある時刻t-1の状態St-1から次の時刻tの状態Stへの遷移を表す枝とで表現される。
【００３２】
なお、畳み込み符号器２１は、図示せぬシフトレジスタを内蔵し、そのシフトレジスタを用いて畳み込み符号化を行うが、トレリスの状態の個数(時刻tの状態数)Mは、畳み込み符号器２１が内蔵するシフトレジスタが取り得る内容の数（シフトレジスタが記憶する値のパターン数）に等しい。
【００３３】
図３のトレリスにおいては、時刻t-1の状態St-1が、状態m'(m'=0,1,・・・,M-1)であり、次の時刻tに、入力データitに対して、符号化データXtが観測され、時刻tの状態Stが、状態m(m=0,1,・・・,M-1)に遷移している。
【００３４】
ここで、時刻tにおいて、状態m'から状態mに遷移する状態遷移確率pt(m|m')を、式（１）で表す。
【００３５】
【数１】
2010073264.tif 000003
・・・（１）
【００３６】
なお、Pr{A|B}は、事象Bが起こった条件のもので、事象Aが起こる条件付き確率を表す。
【００３７】
いま、畳み込み符号化が、時刻t=0の状態S0=0から開始され、符号化データXtの系列（時系列）X1τ=X1,X2,・・・,Xτを出力し、時刻t=τの状態Sτ=0で終了することとする。
【００３８】
さらに、無記憶通信路２２が、符号化データ（の系列）X1τの入力に対して、入力軟値データYtの系列Y1τ=Y1,Y2,・・・,Yτを出力することとする。
【００３９】
ここで、雑音がある無記憶通信路２２の遷移確率は、すべての時刻t=1,2,・・・,τについて、式（２）を満たす関数R(|)によって定義される。
【００４０】
【数２】
2010073264.tif 000004
・・・（２）
【００４１】
ここで、関数R(Yj|Xj)は、時刻t=jの符号化データXjが、無記憶通信路２２を介することにより、入力軟値データYjに変換される変換確率を表す。
【００４２】
そして、入力データitが取り得る値が、例えば、０または１であるとすると、入力軟値データ（の系列）Y1τ(=Y1,Y2,・・・,Yτ)が観測された場合の、時刻tの入力データitの尤度（を表す軟値のデータである出力軟値データ）λtは、入力軟値データY1τが観測されたときに、入力データitが１である確率Pr{it=1|Y1τ}と、入力軟値データY1τが観測されたときに、入力データitが０である確率Pr{it=0|Y1τ}とを用いて、式（３）で表される。
【００４３】
【数３】
2010073264.tif 000005
・・・（３）
【００４４】
式（３）の出力軟値データλtを求めるために、確率αt(m)，βt(m)、およびγt(m',m,i)を、次式で定義する。
【００４５】
【数４】
2010073264.tif 000006
・・・（４）
【００４６】
【数５】
2010073264.tif 000007
・・・（５）
【００４７】
【数６】
2010073264.tif 000008
・・・（６）
【００４８】
式（４）の確率αt(m)は、入力軟値データYtの系列全体Y1τの先頭の時刻１から、ある時刻tまでの間において、入力軟値データの系列Y1t=Y1,Y2,・・・,Ytが観測されたときに、トレリスにおいて、時刻tに、状態mにいる(St=m)確率Pr{St=m;Y1t}であり、以下、適宜、前向き確率という。なお、Pr{A;B}は、事象ＡとＢとがともに起こる確率を表す。
【００４９】
式（５）の確率βt(m)は、ある時刻t+1から、入力軟値データYtの系列全体Y1τの最後の時刻τまでの間において、入力軟値データの系列Yt+1τ=Yt+1,Yt+2,・・・,Yτが観測されるときに、トレリスにおいて、時刻tに、状態mにいる確率（時刻tに、状態mにいて、その後の時刻t+1から時刻τまでの間に、入力軟値データの系列Yt+1τ=Yt+1,Yt+2,・・・,Yτが観測される確率）Pr{Yt+1τ|St=m}であり、以下、適宜、後ろ向き確率という。
【００５０】
式（６）の確率γt(m',m,i)は、トレリスにおいて、時刻t-1に、状態m'にいて、次の時刻tの入力データitがある値iであるときに、ある入力軟値データYtが観測され、時刻tに、状態mに遷移する確率（枝メトリック）Pr{St=m;Yt;it=i|St-1=m'}であり、以下、適宜、出力遷移確率という。
【００５１】
なお、前向き確率αt(m)は、符号化の開始時(t=0)の状態S0=0から、入力軟値データY1t=Y1,Y2,・・・,Ytをもとに、時系列順に算出した時刻t-1における各状態0,1,・・・,M-1の通過確率に対応する。
【００５２】
また、後ろ向き確率βt(m)は、符号化の終了時(t=τ)の状態Sτ=0から、入力軟値データの系列Yt+1τ=Yt+1,Yt+2,・・・,Yτをもとに、時系列の逆順に算出した時刻tにおける各状態0,1,・・・,M-1の通過確率に対応する。
【００５３】
さらに、出力遷移確率γt(m',m,i)は、時刻tにおける入力軟値データYtと、入力データitが値iである入力確率とをもとに算出した、時刻tに、状態m'から状態mに遷移するトレリスの各枝の出力の受信確率に対応する。
【００５４】
図４は、状態の個数Ｍが４個である場合における出力遷移確率γt(m',m,i)を示している。
【００５５】
ここでは、上述したように、入力データitが取り得る値が０または１の２通りであるので、時刻t-1のある１つの状態St-1から、時刻tの状態Stへの遷移の仕方も２通りある。そして、状態の個数Mが４個であるので、時刻t-1の状態St-1から、時刻tの状態Stへの遷移の仕方、つまり、時刻t-1の状態St-1から、時刻tの状態Stへの枝は、８通り（＝２通り×４個）だけあり、出力遷移確率γt(m',m,i)は、その８通りの枝それぞれを通る確率を表す。
【００５６】
式（３）の出力軟値データλtは、前向き確率αt(m)、後ろ向き確率βt(m)、および出力遷移確率γt(m',m,i)を用い、式（７）によって計算することができる。
【００５７】
【数７】
2010073264.tif 000009
・・・（７）
【００５８】
ところで、式（４）の時刻tの前向き確率αt(m)は、その１時刻前の時刻t-1の前向き確率αt-1(m')と、時刻tの入力データitが値iであるときに、時刻t-1の状態St-1=m'から、時刻tの状態St=mに遷移する出力遷移確率γt(m',m,i)とを用いて、式（８）で表すことができる。
【００５９】
【数８】
2010073264.tif 000010
・・・（８）
【００６０】
ここで、図２の通信路モデルにおいて、畳み込み符号化は、上述したように、時刻t=0の状態S0=0から開始されるので、時刻t=0の前向き確率α0(m)は、式（９）で表される。
【００６１】
【数９】
2010073264.tif 000011
・・・（９）
【００６２】
また、式（５）の時刻tの後ろ向き確率βt(m)は、その１時刻後の時刻t+1の後ろ向き確率βt+1(m')と、時刻t+1の入力データit+1が値iであるときに、時刻tの状態St=mから、時刻t+1の状態St+1=m'に遷移する出力遷移確率γt+1(m,m',i)とを用いて、式（１０）で表すことができる。
【００６３】
【数１０】
2010073264.tif 000012
・・・（１０）
【００６４】
ここで、図２の通信路モデルにおいて、畳み込み符号化は、上述したように、時刻t=τの状態Sτ=0で終了するので、時刻t=τの後ろ向き確率βτ(m)は、式（１１）で表される。
【００６５】
【数１１】
2010073264.tif 000013
・・・（１１）
【００６６】
さらに、式（６）の出力遷移確率γt(m',m,i)は、時刻t-1の状態St-1=m'から、時刻tの状態St=mに遷移する状態遷移確率pt(m|m')（式（１））と、値iの入力データitを畳み込み符号化することにより得られる符号化データ（状態St-1=m'から状態St=mに遷移するときに、畳み込み符号器２１が出力する符号化データ）Xが、無記憶通信路２２を介することにより、時刻tの入力軟値データYtに変換される変換確率R(Yt|X)とを用いて、式（１２）で表される。
【００６７】
【数１２】
2010073264.tif 000014
・・・（１２）
【００６８】
図２の復号器２３では、式（７）の出力軟値データλtが、式（８）乃至式（１２）にしたがって求められる。
【００６９】
すなわち、復号器２３では、入力軟値データYtを受信するごとに、式（１２）にしたがい、出力遷移確率γt(m',m,i)が求められ、さらに、その出力遷移確率γt(m',m,i)を用いて、式（８）（式（９））にしたがい、前向き確率αt(m)が求められる。
【００７０】
さらに、復号器２３は、入力軟値データの系列Y1τすべてを受信すると、出力遷移確率γt+1(m',m,i)を用いて、式（１０）（式（１１））にしたがい、後ろ向き確率βt(m)を求める。
【００７１】
そして、復号器２３は、すべての時刻t=1,・・・,τと、すべての状態m=0,1,・・・,M-1について求められた前向き確率αt(m)、後ろ向き確率βt(m)、および出力遷移確率γt(m',m,i)を用いて、式（７）にしたがい、すべての時刻t=1,・・・,τについての出力軟値データλtを求める。
【００７２】
BCJRアルゴリズムによれば、以上のようにして、出力軟値データλtが求められる。
【００７３】
ところで、BCJRアルゴリズムでは、積演算を含むために演算量が大となる。また、BCJRアルゴリズムでは、符号化データが時刻t=τで終結している必要があるために、より長く続く符号化データ（連続データ）を復号することが困難である。
【００７４】
そこで、積演算をなくして演算量を削減する軟入力軟出力復号の方法として、Max-Log-BCJRアルゴリズムや、Log-BCJRアルゴリズムが提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。なお、非特許文献２では、Max-Log-BCJRアルゴリズムはMax-Log-MAPアルゴリズムと、Log-BCJRアルゴリズムはlog-MAPアルゴリズムと呼ばれている。
【００７５】
また、連続データを復号する軟入力軟出力復号の方法として、スライディングウインドウ処理を行うSW-BCJRアルゴリズムが提案されている（例えば、特許文献１、または非特許文献３を参照）。
【００７６】
以下、Max-Log-BCJRアルゴリズム、Log-BCJRアルゴリズム、およびSW-BCJRアルゴリズムについて、簡単に説明する。
【００７７】
Max-Log-BCJRアルゴリズムでは、確率を、ネイピア数(Napier's constante)であるｅを底とする対数（自然対数）で表し、確率の積演算を、式（１３）に示すように、対数の和演算に置き換え、確率の和演算を、式（１４）に示すように、対数の最大値演算で近似する。
【００７８】
【数１３】
2010073264.tif 000015
・・・（１３）
【００７９】
【数１４】
2010073264.tif 000016
・・・（１４）
【００８０】
なお、max(x,y)は、xとyの中の最大値を選択することを表す。
【００８１】
いま、前向き確率（を表すデータ）として、式（１５）のαt'(m)を、後ろ向き確率（を表すデータ）として、式（１６）のβt'(m)を、出力遷移確率（を表すデータ）として、式（１７）のγt'(m',m,i)を、それぞれ採用することとする。
【００８２】
【数１５】
2010073264.tif 000017
・・・（１５）
【００８３】
【数１６】
2010073264.tif 000018
・・・（１６）
【００８４】
【数１７】
2010073264.tif 000019
・・・（１７）
【００８５】
この場合、式（１５）の前向き確率αt'(m)は、式（１５）に式（８）を代入することにより、式（１８）で近似することができる。
【００８６】
【数１８】
2010073264.tif 000020
・・・（１８）
【００８７】
また、式（１６）の後ろ向き確率βt'(m)は、式（１６）に式（１０）を代入することにより、式（１９）で近似することができる。
【００８８】
【数１９】
2010073264.tif 000021
・・・（１９）
【００８９】
さらに、式（１７）の出力遷移確率γt'(m',m,i)は、式（１７）に式（１２）を代入することにより、式（２０）で表すことができる。
【００９０】
【数２０】
2010073264.tif 000022
・・・（２０）
【００９１】
ここで、式（１８）および式（１９）において、ｉ＝０，１についてのmax（下部に、ｉ＝０，１が記載されているmax）は、その後に続く値が、変数ｉが０のときにとる値と、変数ｉが１のときにとる値との中の、最大値を選択することを表す。
【００９２】
また、式（１８）および式（１９）において、m'についてのmaxは、その後に続く値が、各値の変数m'に対してとる値の中の最大値を選択することを表す。なお、m'についてのmaxは、m'が取り得る値としての状態0,1,・・・,M-1のうちの、入力データit=iがあったときに、状態mへの遷移が存在する状態m'を対象に求められる。
【００９３】
式（１５）乃至式（１７）と同様に、出力軟値データとして、式（２１）のλt'を採用することとすると、式（２１）の出力軟値データλt'は、式（２１）に、式（７）を代入することにより、式（２２）で近似することができる。
【００９４】
【数２１】
2010073264.tif 000023
・・・（２１）
【００９５】
【数２２】
2010073264.tif 000024
・・・（２２）
【００９６】
ここで、式（２２）において、m=0,1,・・・,M-1についてのmaxは、その後に続く値が、変数mが0,1,・・・,M-1それぞれのときにとる値の中の最大値を選択することを表す。
【００９７】
また、式（２２）において、m'についてのmaxは、その後に続く値が、各値の変数m'に対してとる値の中の最大値を選択することを表す。なお、式（２２）右辺の第１項のm'についてのmaxは、m'が取り得る値としての状態0,1,・・・,M-1のうちの、入力データit=1があったときに、状態mへの遷移が存在する状態m'を対象に求められる。また、第２項のm'についてのmaxは、m'が取り得る値としての状態0,1,・・・,M-1のうちの、入力データit=0があったときに、状態mへの遷移が存在する状態m'を対象に求められる。
【００９８】
図２の復号器２３では、式（２２）の出力軟値データλtを、式（１８）乃至式（２０）を用いて求めることができる。
【００９９】
すなわち、復号器２３では、入力軟値データYtを受信するごとに、式（２０）にしたがい、出力遷移確率γt'(m',m,i)が求められ、さらに、その出力遷移確率γt'(m',m,i)を用いて、式（１８）にしたがい、前向き確率αt'(m)が求められる。
【０１００】
さらに、復号器２３は、入力軟値データの系列Y1τすべてを受信すると、出力遷移確率γt+1'(m',m,i)を用いて、式（１９）にしたがい、後ろ向き確率βt'(m)を求める。
【０１０１】
そして、復号器２３は、すべての時刻t=1,・・・,τと、すべての状態m=0,1,・・・,M-1について求められた前向き確率αt'(m)、後ろ向き確率βt'(m)、および出力遷移確率γt'(m',m,i)を用いて、式（２２）にしたがい、すべての時刻t=1,・・・,τについての出力軟値データλt'を求める。
【０１０２】
Max-Log-BCJRアルゴリズムによれば、以上のようにして、出力軟値データλt'が求められる。
【０１０３】
Max-Log-BCJRアルゴリズムには、積演算が含まれていないため、BCJRアルゴリズムに比較して、演算量を大幅に減らすことができる。
【０１０４】
ところで、和演算ex+eyの対数log(ex+ey)については、次式が成り立つ。
【０１０５】
【数２３】
2010073264.tif 000025
・・・（２３）
【０１０６】
式（２３）右辺のlog(1+e-|x-y|)は、|x-y|を変数とする１次元の関数となるので、各値の変数|x-y|と、その値の変数|x-y|に対する関数log(1+e-|x-y|)の値（関数値）とを対応付けたテーブル（以下、適宜、関数テーブルという）を準備しておけば、和演算ex+eyの対数log(ex+ey)は、関数テーブルを用い、式（２３）にしたがって正確に求めることができる。
【０１０７】
Log-BCJRアルゴリズムでは、Max-Log-BCJRアルゴリズムにおいて式（１４）で近似される確率の和演算が、式（２３）にしたがって正確に求められる。
【０１０８】
したがって、Log-BCJRアルゴリズムでは、Max-Log-BCJRアルゴリズムと比較すると、式（２３）右辺のlog(1+e-|x-y|)の加算分の演算量が増加するものの、Max-Log-BCJRアルゴリズムと同様、積演算は不要である。さらに、式（２２）で求められる出力軟値データλt'は、関数テーブルによって、式（２３）右辺のlog(1+e-|x-y|)を求めるときに生じる量子化誤差を無視することができるとすれば、BCJRアルゴリズムで求められる式（７）のλtの対数をとった値に一致する。
【０１０９】
次に、SW-BCJRアルゴリズムについて説明する。
【０１１０】
BCJRアルゴリズムでは、入力軟値データの系列Y1τすべてを受信してからでないと、後ろ向き確率βt(m)を求めることができないため、符号化データが時刻t=τで終結している必要があり、そのため、連続データを復号することが困難である。
【０１１１】
そこで、SW-BCJRアルゴリズムでは、ビタビ復号と同様に、打ち切り長Ｄを導入し、時刻t-Dから打ち切り長Ｄだけ後の時刻tの後ろ向き確率βt(m)に、初期値として、例えば、1/M（状態の個数M分の１）を与えることで、時刻t-Dの出力軟値データλt-Dが求められる。
【０１１２】
すなわち、図５は、SW-BCJRアルゴリズムを説明する図である。
【０１１３】
SW-BCJRアルゴリズムでは、時刻t=0の前向き確率α0'(m)の初期化が、例えば、BCJRアルゴリズムと同様に、式（９）にしたがって行われた後、入力軟値データYtを受信するごとに、以下の処理が行われ、これにより、連続データにつき、出力軟値データが求められる。
【０１１４】
すなわち、SW-BCJRアルゴリズムでは、時刻tの入力軟値データYtが受信されると、式（１２）にしたがい、出力遷移確率γt(m',m,i)が求められる。
【０１１５】
また、後ろ向き確率βt(m)が、式（１１）を用いずに、すべての状態m=0,1,・・・,M-1について、1/Mに初期化される。
【０１１６】
そして、時刻tから、打ち切り長Ｄだけ時間的に遡った時刻（前の時刻）t-Dの後ろ向き確率βt-D(m)が、既に求められている出力遷移確率γt-D+1(m',m,i),γt-D+2(m',m,i),・・・,γt(m',m,i)と、後ろ向き確率βt(m)の初期値1/Mとを用い、式（１０）にしたがって求められる。
【０１１７】
さらに、時刻t-Dの後ろ向き確率βt-D(m)、および、１時刻前の時刻t-1において求められた時刻t-D-1の前向き確率αt-D-1(m)、さらには、打ち切り長Ｄだけ前の時刻t-Dにおいて時刻t-Dの入力軟値データYt-Dを受信したときに求められた時刻t-Dの出力遷移確率γt-D(m',m,i)を用いて、式（２４）にしたがい、時刻t-Dの出力軟値データλt-Dが求められる（図５）。
【０１１８】
【数２４】
2010073264.tif 000026
・・・（２４）
【０１１９】
そして、時刻t-D-1の前向き確率αt-D-1(m)と、時刻t-Dの出力遷移確率γt-D(m',m,i)とを用いて、式（８）にしたがい、時刻t-Dの前向き確率αt-D(m)が求められる。この、時刻t-Dの前向き確率αt-D(m)は、次の時刻t+1の入力軟値データYt+1を受信したときに、式（２４）により、時刻t-D+1の出力軟値データλt-D+1を求めるのに用いられる。
【０１２０】
なお、非特許文献３には、SW-BCJRアルゴリズムの他、SW-BCJRアルゴリズムとLog-BCJRアルゴリズムとを組み合わせたSW-Log-BCJRアルゴリズム、および、SW-BCJRアルゴリズムとMax-Log-BCJRアルゴリズムとを組み合わせたSW-Max-Log-BCJRアルゴリズム（非特許文献３では、SWAL-BCJRアルゴリズムと呼ばれている）も記載されている。
【０１２１】
SW-Log-BCJRアルゴリズム、およびSW-Max-Log-BCJRアルゴリズムによれば、積演算なしで連続データを復号することができる。
【０１２２】
ここで、以下、適宜、出力遷移確率γt(m',m,i)（γt(m',m,i)の対数をとったγt'(m',m,i)）も同様）を、単に、γと記載する。同様に、前向き確率αt(m)（αt(m)の対数をとったαt'(m)も同様）を、αと、後ろ向き確率βt(m)（βt(m)の対数をとったβt(m)も同様を、βと、出力軟値データλt（λtの対数をとったλt'も同様）を、λと、それぞれ記載する。
【０１２３】
【特許文献１】国際公開第99/62183号パンフレット
【非特許文献１】Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv, "Optimal decoding of liner codes for minimizing symbol error rate", IEEE Trans. Inf. Theory, vol. IT-20, pp. 284-287, Mar. 1974
【非特許文献２】Robertson, Villebrun and Hoeher, "A comparison of optimal and sub-optimal MAP decoding algorithms operating in the log domain", IEEE Int. Conf. on Communications, pp. 1009-1013, June 1995
【非特許文献３】Benedetto and Montorsi, "Soft-output decoding algorithms in iterative decoding of turbo codes", TDA progress Report 42-124, Feb, 1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０１２４】
ところで、軟入力軟出力の復号で対象とするトレリスには、時変トレリスがある。時変トレリスは、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有する。
【０１２５】
すなわち、例えば、入力データitが０または１のうちのいずれかの値をとる場合には、ある１の状態からの遷移としては、入力データitが０であるときの遷移と、入力データitが１であるときの遷移との２つの遷移が存在する。
【０１２６】
そして、トレリスには、１の状態について存在する２つの遷移のうちの、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有する時変トレリスがある。
【０１２７】
時変トレリスでは、状態について存在する遷移の中で、可能な遷移（および不可能な遷移）が時刻によって変化するので、ある時刻では可能な遷移が、他の時刻では不可能な遷移となる（ある時刻では不可能な遷移が、他の時刻では可能な遷移となる）ことがある。
【０１２８】
ここで、以下、適宜、時変トレリスにおいて、状態について存在する遷移の中で、可能な遷移を表す枝を、有効枝といい、不可能な遷移を表す枝を、無効枝という。
【０１２９】
また、時変トレリスは、周期性を有するので、ある時刻の状態と次の時刻の状態との間に存在する遷移を表す枝のうちの、可能な遷移を表す有効枝（および不可能な遷移を表す無効枝）がとるパターン（以下、適宜、遷移パターンという）は、一定の周期で現れる。
【０１３０】
すなわち、周期性を有する時変トレリスの１周期の時間を、周期Ｔと表すことにすると、その周期Ｔの先頭から終わりまでにおいて、ある時刻の状態と次の時刻の状態との間には、様々な遷移パターンが現れる。そして、時刻tの状態と次の時刻t+1の状態との間に現れた遷移パターンは、周期Ｔだけ後の時刻t+Tの状態と次の時刻t+T+1の状態との間に、再び現れる（但し、周期Ｔが経過する前の時刻にも現れることがある）。
【０１３１】
軟入力軟出力の復号では、入力軟値データYtから出力軟値データλを求める、例えば、式（１８）、式（１９）、式（２２）等の所定の計算に、枝のデータである出力遷移確率γが用いられる。
【０１３２】
しかしながら、時変トレリスでは、状態について存在する遷移の中で、可能な遷移、つまり、有効枝が時刻によって変化する。
【０１３３】
そして、軟入力軟出力の復号において、出力軟値データλを求める所定の計算を、有効枝のみならず、無効枝についても行うと、可能性として、無効枝を通るパスの尤度が最も高くなることがあり得るため、軟入力軟出力の復号の性能（精度）が劣化するおそれがある。
【０１３４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、軟入力軟出力の復号の性能を向上させるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０１３５】
本発明の一側面である復号装置は、入力データを符号化した符号化データがチャネルを経由することにより得られる軟値のデータである入力軟値データを、前記入力データの尤度を表す軟値のデータである出力軟値データに復号する復号装置において、時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、前記チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの１周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータとを対応付けて記憶する記憶手段と、前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算を行う計算手段とを備え、前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む。
【０１３６】
前記遷移情報は、前記周期性を有する前記時変トレリスの１周期の期間に存在する複数の遷移パターンのうちのいずれの前記遷移パターンであるかを示す遷移パターン情報とすることができる。
【０１３７】
前記時変トレリスは、前記符号化データを変調符号化する変調符号と、PRチャネルとを表現する混合トレリスとすることができる。
【０１３８】
前記PRチャネルは、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルとすることができる。
【０１３９】
前記変調符号は、17PP符号とすることができる。
【０１４０】
前記計算手段は、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズムにしたがった前記所定の計算を行うことができる。
【０１４１】
本発明の一側面である復号方法は、入力データを符号化した符号化データがチャネルを経由することにより得られる軟値のデータである入力軟値データを、前記入力データの尤度を表す軟値のデータである出力軟値データに復号する復号装置の復号方法において、前記復号装置が、時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、前記チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの１周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータとを対応付けて記憶し、前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算を行うステップを含み、前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む。
【０１４２】
本発明の一側面においては、時刻の経過にしたがって遷移する状態と、状態の遷移を表す枝とからなり、チャネルを表現するトレリスであって、可能な遷移が時刻によって変化し、周期性を有するトレリスである時変トレリスについて、前記周期性を有する前記時変トレリスの１周期における所定のタイミングを表す位相情報に基づいて生成される、前記枝が表す遷移が可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報と、前記入力軟値データから前記出力軟値データを求める所定の計算に用いる、前記枝のデータとが対応付けて記憶され、前記遷移情報に基づき、可能な遷移を表す枝のみのデータを用いて、前記所定の計算が行われる。なお、前記符号化データは、フレームシンク部とデータ部から成るフレーム構造を有し、前記時変トレリスは、前記フレームシンク部に対応する前記枝を含む。
【発明の効果】
【０１４３】
本発明の一側面によれば、軟入力軟出力の復号の性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１４４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【０１４５】
図６は、光ディスクに対してデータを記録し、また再生するものであって、再生時に軟入力軟出力の復号を行う光ディスク装置の構成例を示している。この光ディスク装置６０は、図８を参照して後述する本発明の一実施の形態である光ディスク装置のベースとなるものである。
【０１４６】
データの記録時には、光ディスク装置６０において、図示せぬ光ディスクに記録することを目的としたデータ（記録対象のデータ）が、リードソロモン符号器６１に供給される。
【０１４７】
ここで、記録対象のデータは、ビット列であり、各ビットは、０または１のうちのいずれかの値をとる。
【０１４８】
リードソロモン符号器６１は、記録対象のデータをリードソロモン符号に符号化し、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列としてのリードソロモン符号を、LDPC(Low Density Parity Check)符号器６２に供給する。
【０１４９】
LDPC符号器６２は、リードソロモン符号器６１からのリードソロモン符号を符号化し、その結果得られる、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列としてのLDPC符号を、入力データitとして、変調符号器６３に供給する。
【０１５０】
変調符号器６３は、例えば、LDPC符号と17PP符号とを対応付けた変換テーブルを用い、LDPC符号器６２からの入力データit（LDPC符号）を、変調符号化（17PP符号化等）し、その結果得られる、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列としての17PP符号を、NRZI変換器６４に供給する。
【０１５１】
NRZI変換器６４は、変調符号器６３からの17PP符号をNRZI変換し、その結果得られるNRZI信号を記録再生系６５に供給する。記録再生系６５は、NRZI変換器６４からのNRZI信号を、図示せぬ光ディスクにピットの形で書き込む。
【０１５２】
データの再生時には、光ディスク装置６０において、記録再生系６５が、光ディスクから再生信号を再生する。記録再生系６５は、図１の記録再生系１４と同様に、図示せぬA/D変換器、等化器、PLL回路等を有し、光ディスクからの再生信号をA/D変換し、さらに、波形等化等の処理を施して、軟値のデータYtを出力する。なお、記録再生系６５が内蔵するPLL回路では、再生信号に基づいて、光ディスク装置の各構成要素の動作を同期させるためのクロック信号が生成される。
【０１５３】
記録再生系６５が出力する軟値のデータは、SISO(Soft In Soft Out)復号器６７に供給される。
【０１５４】
なお、光ディスクに対してデータの記録再生を行う記録再生系６５は、PR121チャネル、PR1221チャネル、またはPR12221チャネルなどのPRチャネルと、AWGNチャネルとから構成されると考えることができる。
【０１５５】
したがって、NRZI変換器６４が出力するNRZI信号は、記録再生系６５において、PRチャネルを介することにより、符号間干渉を受けた信号となり、さらに、AWGNチャネルを介することにより、ノイズが付加され、軟値のデータとして出力される。
【０１５６】
ところで、PRチャネルは、上述したように、トレリスで表現することができる。そして、トレリスで表現することができるPRチャネルにNRZI変換器６４を含めたチャネルsys#21も、トレリスで表現することができる。
【０１５７】
また、変調符号器６３の入力から出力までのチャネル、すなわち、図６では、LDPC符号を変調符号化する変調符号は、有効枝と無効枝、つまり、可能な遷移が時刻によって変化する、周期性を有する時変トレリスで表現することができる。
【０１５８】
そして、トレリスで表現することができる上述したチャネルsys#21に、時変トレリスで表現することができる変調符号器６３を含めたチャネルsys#22も、時変トレリスで表現することができる。
【０１５９】
時変トレリスで表現することができるチャネルsys#22を経由して（介して）得られた軟値のデータYtは、最尤復号により硬値のデータに復号することができる。ただし、光ディスク装置６０では、リードソロモン符号器６１の直後に、LDPC符号器６２が設けられており、このため、リードソロモン符号を復号する直前に、LDPC符号を復号する必要がある。そこで、光ディスク装置６０には、LDPC符号を復号するためのLDPC復号器６８が設けられている。
【０１６０】
LDPC復号器６８でのLDPC符号の復号は、LDPC符号の尤度を表す軟値が入力とされる（軟入力（Soft-Input）を対象に復号が行われる）。そこで、LDPC復号器６８には、LDPC符号の尤度を表す軟値、すなわち、ここでは、LDPC符号器６２から変調符号器６３への入力データitとしてのLDPC符号の尤度を表す軟値λtを入力として与える必要がある。
【０１６１】
このため、SISO復号器６７では、記録再生系６５からの軟値のデータ（入力軟値データYt）を、後段のLDPC復号器６８に与える軟値のデータに復号する軟入力軟出力の復号が行われ、その復号結果の出力軟値データλtがLDPC復号器６８に供給される。なお、SISO復号器６７は、例えば、SW-Log-BCJRアルゴリズム、またはSW-Max-Log-BCJRアルゴリズムにしたがって、軟入力軟出力の復号を行う。
【０１６２】
ここで、SISO復号器６７は、図２の復号器２３に相当し、記録再生系６５のAWGNチャネルは、図２の無記憶通信路２２に相当する。そして、変調符号器６３、NRZI変換器６４、および記録再生系６５のPRチャネルで構成され、時変トレリスで表現されるチャネルsys#22は、図２の畳み込み符号器２１に相当する。したがって、チャネルsys#22は、入力データitとしてのLDPC符号を、符号化データXtに符号化する符号器（畳み込み符号器）とみなすことができる。
【０１６３】
LDPC復号器６８は、SISO復号器６７からの軟値のデータλtを、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列であるリードソロモン符号に復号し、リードソロモン復号器６９に供給する。
【０１６４】
リードソロモン復号器６９は、LDPC復号器６８からの、０または１のうちのいずれかの値をとるビット列であるリードソロモン符号を、０または１のうちのいずれかの値をとる元のデータ（記録対象のデータ）に復号して出力する。
【０１６５】
なお、図６の光ディスク装置６０において、チャネルsys#22は、時変トレリスで表すことができる。そして、チャネルsys#22を表す時変トレリスは、上述したように、有効枝と無効枝（可能な遷移と不可能な遷移）が時刻によって変化し、周期性を有する。
【０１６６】
ここで、時変トレリスについて説明する。
【０１６７】
図７は、時変トレリスの一例を示している。この時変トレリスは、４つの状態0,1,2,3を有する。そして、各状態については、２つの遷移が存在し、したがって、時変トレリスの枝数は、８（=2遷移×4状態）になっている。
【０１６８】
すなわち、図７の時変トレリスでは、状態0から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す２つの枝、状態1から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す２つの枝、状態2から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す２つの枝、および、状態3から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す２つの枝の合計で８つの枝が存在する。
【０１６９】
さらに、図７の時変トレリスでは、状態について存在する８つの枝のうち、有効枝と無効枝が、時刻によって変化している。
【０１７０】
すなわち、図７の時変トレリスにおいて、例えば、時刻tの状態から時刻t+1の状態への遷移では、８つの枝のうち、状態0から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す２つの枝が有効枝（図中、実線の矢印で示す）になっており、他の６つの枝は無効枝（図中、点線の矢印で示す）になっている。
【０１７１】
また、例えば、時刻t+1の状態から時刻t+2の状態への遷移では、８つの枝のうち、状態0から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す２つの枝、および、状態1から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す２つの枝の合計で４つの枝が有効枝になっており、他の４つの枝は無効枝になっている。
【０１７２】
さらに、例えば、時刻t+2の状態から時刻t+3の状態への遷移、時刻t+3の状態から時刻t+4の状態への遷移、および、時刻t+4の状態から時刻t+5の状態への遷移では、いずれの遷移においても、８つの枝のうち、状態0から状態1への遷移を表す１つの枝、状態1から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す２つの枝、状態2から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す２つの枝、および、状態3から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す２つの枝の合計で７つの枝が有効枝になっており、他の１つの枝（状態0から状態0への遷移を表す１つの枝）は無効枝になっている。
【０１７３】
また、例えば、時刻t+5の状態から時刻t+6の状態への遷移では、８つの枝のうち、状態0から状態0への遷移を表す１つの枝、状態1から状態2への遷移を表す１つの枝、状態2から状態0への遷移を表す１つの枝、および、状態3から状態2への遷移を表す１つの枝の合計で４つの枝が有効枝になっており、他の４つの枝は無効枝になっている。
【０１７４】
さらに、例えば、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移では、８つの枝のうち、状態0から状態0への遷移を表す１つの枝、および、状態2から状態0への遷移を表す１つの枝の、合計で２つの枝が有効枝になっており、他の６つの枝は無効枝になっている。
【０１７５】
そして、図７の時変トレリスの周期Ｔは７時刻になっており、したがって、時刻t+8以降には、時刻t乃至t+7で現れた遷移パターン（可能な遷移を表す有効枝、および不可能な遷移を表す無効枝がとるパターン）が繰り返し現れる。
【０１７６】
いま、時変トレリスに存在する枝が表す遷移が、可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す情報を、遷移情報と称することにすると、遷移情報としては、例えば、枝情報やパターン情報を採用することができる。
【０１７７】
すなわち、時刻t-1の状態から時刻tの状態への遷移を、時刻tの遷移と称することにすると、枝情報は、各時刻の遷移を表す枝ごとの、その枝が、有効枝であるか、または無効枝であることを表す、例えば、１ビットの情報である。
【０１７８】
一方、パターン情報は、各時刻の遷移の遷移パターンを表す情報である。
【０１７９】
例えば、図７の時変トレリスでは、時刻t+1の遷移（時刻tの状態から時刻t+1の状態への遷移）の遷移パターンは、１周期（時間T）の他の時刻の遷移の遷移パターンと異なっている。同様に、時刻t+2の遷移の遷移パターン、時刻t+6の遷移の遷移パターン、および時刻t+7の遷移の遷移パターンも、他の時刻の遷移の遷移パターンと異なっている。
【０１８０】
また、時刻t+3の遷移の遷移パターン、時刻t+4の遷移の遷移パターン、および時刻t+5の遷移の遷移パターンは、一致しているが、時刻t+3,t+4、およびt+5以外の時刻の遷移の遷移パターンとは異なっている。
【０１８１】
したがって、図７の時変トレリスでは、時刻t+1の遷移の遷移パターン、時刻t+2の遷移の遷移パターン、時刻t+3乃至t+5の時刻の遷移の遷移パターン、時刻t+6の遷移の遷移パターン、および時刻t+7の遷移の遷移パターンの、５種類の遷移パターンが存在する。
【０１８２】
遷移情報としてパターン情報を採用し、入力軟値データYtから出力軟値データλを求める所定の計算に、有効枝のみの出力遷移確率γを用い、無効枝の出力遷移確率γを用いないことにより、軟入力軟出力の復号の性能を向上させることができる。
【０１８３】
次に、図８は、本発明の一実施の形態である光ディスク装置の構成例を示している。この光ディスク装置２８０は、光ディスクからデータを再生するときの軟入力軟出力の復号に際し、上述したように、枝の出力遷移確率γと、その枝の遷移情報とを対応付けて記憶し、有効枝のみの出力遷移確率γを用いて、出力軟値データλを求める所定の計算を行うものである。
【０１８４】
なお、図中、図６の光ディスク装置６０と対応する部分については、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
【０１８５】
すなわち、光ディスク装置２８０は、リードソロモン符号器６１、LDPC符号器６２、変調符号器６３、NRZI変換器６４、記録再生系６５、LDPC復号器６８、およびリードソロモン復号器６９が設けられている点で、図６の光ディスク装置６０と一致する。そして、光ディスク装置２８０は、位相検出器２８１が新たに設けられており、また、光ディスク装置６０のSISO復号器６７に代えてSISO復号器２８２が設けられている点で、光ディスク装置６０と相違する。
【０１８６】
位相検出器２８１には、記録再生系６５から入力軟値データYtが供給される。位相検出器２８１は、記録再生系６５からの入力軟値データYtを、例えば、ビダビ復号することにより、時変トレリスの１周期の所定のタイミングとしての、例えば、先頭のタイミングを表す位相情報を生成してSISO復号器２８２に供給する。
【０１８７】
ここで、変調符号器６３において、変調符号として、例えば、17PP符号を採用することにすると、17PP符号はフレーム構造を成しており、各フレーム（1902ビットのデータ部）の境界に、フレームの先頭であることを表すフレームシンク部が挿入されて構成される。なお、フレームシンク部は、データ部がとり得ない既知の30ビットのビット列である。
【０１８８】
また、17PP符号は、時変トレリスで表現される。そして、17PP符号を表現する時変トレリスでは、フレームどうしの境界で、特殊な遷移が行われる。
【０１８９】
位相検出器２８１は、その特殊な遷移に対応する、フレームの先頭を表すフレームシンク部を検出し、そのフレームシンク部の検出に応じて、フレームの先頭のタイミング、換言すれば、時変トレリスの１周期の先頭のタイミングを表す位相情報としての、例えば、17PP符号のフレームの先頭でのみアクティブとなる信号を生成し、SISO復号器２８２に供給する。
【０１９０】
なお、例えば、チャネルsys#21のPRチャネルが、PR12221チャネルである場合、そのPR12221チャネルと、17PP符号（データ部だけでなく、フレームシンク部までも含む）とを混合した混合トレリス（PR12221チャネルと17PP符号とを表現する時変トレリス）は、図９に示す通りとなる。
【０１９１】
すなわち、図９は、フレームシンク部用の枝を含む１時刻分の混合トレリスの遷移を図示している。図９の混合トレリスは、３４の状態を有し、フレームシンク部用の枝を含めて枝数Ｅが１４０となる。
【０１９２】
また、図９の混合トレリスに対応するPR12221チャネルからの出力は、図１０に示すとおり、-8，-6，-4，-2，0，2，4，6，8の系列となる。なお、図９の混合トレリスの１時刻分が、PR12221チャネルの３つの出力に対応するので、１フレームは644(=1932/3)時刻によって表現される。すなわち、この混合トレリスは、周期Ｔが644時刻となる。また、遷移情報としてのパターン情報の数（パターン数P）は１５となる。
【０１９３】
図１０乃至図１２は、図９の混合トレリスを数値表として表している。図１０乃至図１２において、現在状態および次状態の括弧内の値は、左側の値が17PP符号の状態を表し、右側の値がPR12221チャネルの状態を表している。有効となる遷移パターン番号とは、周期Ｔの期間に存在する１５種類の遷移パターンのうち、どの遷移パターンにおいて、有効であるか（無効であるか）を表している。
【０１９４】
例えば、枝番号１の枝は、現状態(0,1)から次状態(1,7)に遷移する枝であって、１５種類のパターンのうち、8，9，10，11，12，13，14の遷移パターンにおいて有効枝となる（0，1，2，3，4，5，6，7の遷移パターンにおいて無効枝となる）ことを表している。
【０１９５】
また例えば、枝番号２の枝は、現状態(0,1)から次状態(0,8)に遷移する枝であって、１５種類のパターンのうち、0，7，8，9，10，11，12，13，14の遷移パターンにおいて有効枝となる（1，2，3，4，5，6の遷移パターンにおいて無効枝となる）ことを表している。
【０１９６】
さらに例えば、枝番号１９の枝は、現状態(1,0)から次状態(1,0)に遷移する枝であって、１５種類のパターンのうち、3の遷移パターンにおいて有効枝となる（0，1，2，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14の遷移パターンにおいて無効枝となる）ことを表している。
【０１９７】
なお、例えば、枝番号１９，５０などのように、枝番号に＊（アスタリスク）が付けられた１０本の枝が、フレームシンク部に対応する枝である。
【０１９８】
図１４乃至図１６は、１フレーム分（644時刻分）の時変トレリス（混合トレリス）の遷移パターンを図示している。644時刻分の時変トレリスのうち、時刻0から時刻9までがフレームシンク部に対応し、時刻10から時刻643までがデータ部に対応する。
【０１９９】
具体的には、時刻0に遷移パターン0となり、時刻1に遷移パターン1となり、時刻2に遷移パターン2となり、時刻3に遷移パターン3となり、時刻4に遷移パターン4となり、時刻5に遷移パターン2となり、時刻6に遷移パターン3となり、時刻7に遷移パターン5となる。
【０２００】
また、時刻8に遷移パターン6となり、時刻9に遷移パターン7となり、時刻10に遷移パターン8となり、時刻11に遷移パターン9となり、時刻12に遷移パターン10となり、時刻13乃至時刻640に遷移パターン11となる。
【０２０１】
さらに、時刻641に遷移パターン12となり、時刻642に遷移パターン13となり、時刻643に遷移パターン１４となる。
【０２０２】
図８に戻る。SISO復号器２８２は、位相検出器２８１から供給される位相情報に基づいて生成される遷移情報と、出力軟値データλを求める所定の計算に用いる、枝の出力遷移確率γとを対応付けて記憶し、その遷移情報に基づき、有効枝に対応する出力遷移確率γだけを用いて、例えば、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズムにより、出力軟値データλを求める所定の計算を行い、その結果得られる出力軟値データλをLDPC復号器６８に供給する。
【０２０３】
すなわち、SISO復号器２８２は、軟入力軟出力の復号の対象とする時変トレリスに存在する各枝が表す遷移が、可能な遷移、または不可能な遷移であることを表す遷移情報を、例えば、時変トレリスの１周期の先頭の時刻（タイミング）を基準とする、周期Ｔの各時刻について、その遷移パターンを記憶している。
【０２０４】
そして、SISO復号器２８２は、位相検出器２８１から位相情報が供給されてから時間△T後の時刻tでは、記録再生系６５から供給される、時刻tの入力軟値データYtから、式（２０）にしたがい、時刻tの出力遷移確率γ（時刻t-1の状態から時刻tの状態への遷移を表す枝の出力遷移確率γ）を、時変トレリスに存在する枝すべてについて求め、その出力遷移確率γと、時刻tについての遷移情報とを対応付けて記憶する。
【０２０５】
さらに、SISO復号器２８２は、遷移情報に基づき、有効枝に対応するの出力遷移確率γを用いて、式（１８）、式（１９）、および式（２２）の計算を行い、出力軟値データλを求めて、LDPC復号器６８に供給する。
【０２０６】
次に、図８のSISO復号器２８２が行う、時刻tの出力遷移確率γと遷移情報とを対応付けて記憶する処理について、図１７を参照して詳述する。ただし、説明を簡単にするため、図７の例と同様の、４つの状態について８つの枝が存在する時変トレリスを例にして説明する。
【０２０７】
図１７左は、時変トレリスの一部、すなわち、図７の時変トレリスの、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移の部分を示しており、図１７右は、遷移情報としての枝情報およびパターン情報を示している。
【０２０８】
SISO復号器２８２は、記録再生系６５（図８）から、時刻t+7の入力軟値データYt+7が供給されると、時刻t+6に、状態m'にいて、次の時刻t+7の入力データit+7が値０または１であるときに、入力軟値データYt+7が観測され、状態mに遷移する出力遷移確率γt+7(m',m,1)とγt+7(m',m,0)（正確には、γt+7'(m',m,1)とγt+7'(m',m,0)）のそれぞれを、式（２０）にしたがって計算する。
【０２０９】
ここで、時変トレリスでは、図７で説明したように、状態0から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す２つの枝、状態1から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す２つの枝、状態2から状態0と状態1それぞれへの遷移を表す２つの枝、および、状態3から状態2と状態3それぞれへの遷移を表す２つの枝の合計で８つの枝が存在する。
【０２１０】
そして、例えば、時刻t+6に、状態0にいて、入力データitが値０または１であったときに、それぞれ、状態0または状態1に遷移し、状態1にいて、入力データitが値０または１であったときに、それぞれ、状態2または状態3に遷移し、状態2にいて、入力データitが値０または１であったときに、それぞれ、状態0または状態1に遷移し、状態3にいて、入力データitが値０または１であったときに、状態2または3に遷移することとする。
【０２１１】
この場合、SISO復号器２８２では、図１７左に示すように（図１７左では、γt+7(m',m,i)の、時刻を表すサフィックスt+7が省略されている）、状態0にいて、入力データitが値０であり、状態0に遷移する枝0→0の出力遷移確率γt+7(0,0,0)、状態0にいて、入力データitが値１であり、状態1への遷移を表す枝0→1の出力遷移確率γt+7(0,1,1)、状態1にいて、入力データitが値０であり、状態2への遷移を表す枝1→2の出力遷移確率γt+7(1,2,0)、状態1にいて、入力データitが値１であり、状態3への遷移を表す枝1→3の出力遷移確率γt+7(1,3,1)、状態2にいて、入力データitが値０であり、状態0への遷移を表す枝2→0の出力遷移確率γt+7(2,0,0)、状態2にいて、入力データitが値１であり、状態1への遷移を表す枝2→1の出力遷移確率γt+7(2,1,1)、状態3にいて、入力データitが値０であり、状態2への遷移を表す枝3→2の出力遷移確率γt+7(3,2,0)、および、状態3にいて、入力データitが値１であり、状態3への遷移を表す枝3→3の出力遷移確率γt+7(3,3,1)の、８つの枝それぞれの出力遷移確率γt+7(m',m,i)が求められる。
【０２１２】
また、SISO復号器２８２では、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移の遷移情報が求められる。
【０２１３】
ここで、図７で説明したように、時変トレリスにおいて、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移では、８つの枝のうちの、状態0から状態0への遷移を表す枝、および、状態2から状態0への遷移を表す枝の合計で２つの枝が有効枝になっており、他の６つの枝は無効枝になっている。
【０２１４】
遷移情報としてパターン情報が採用される場合には、SISO復号器２８２では、パターン情報が、図７で説明したように、時刻t+6の状態から時刻t+7の状態への遷移の遷移パターンを表す値（遷移パターン番号）２とされる。
【０２１５】
そして、SISO復号器２８２では、枝0→0の出力遷移確率γt+7(0,0,0)、枝0→1の出力遷移確率γt+7(0,1,1)、枝1→2の出力遷移確率γt+7(1,2,0)、枝1→3の出力遷移確率γt+7(1,3,1)、枝2→0の出力遷移確率γt+7(2,0,0)、枝2→1の出力遷移確率γt+7(2,1,1)、枝3→2の出力遷移確率γt+7(3,2,0)、および、枝3→3の出力遷移確率γt+7(3,3,1)との、８つの枝の出力遷移確率と、パターン情報を表す値（遷移パターン番号）２とが対応付けられて記憶される。
【０２１６】
次に、SISO復号器２８２の処理について説明する。
【０２１７】
SISO復号器２８２では、入力軟値データYtから出力軟値データλを求める所定の計算としての式（１８）、式（１９）、および式（２２）の計算に用いる、枝のデータとしての出力遷移確率γを、入力軟値データYtが供給されるごとに求めて記憶する、出力遷移確率γの記憶処理と、記憶した出力遷移確率γを用いて、式（１８）の前向き確率α、式（１９）の後ろ向き確率β、および式（２２）の出力軟値データλを計算する、前向き確率α、後ろ向き確率β、および出力軟値データλの計算処理とが行われる。
【０２１８】
まず、SISO復号器２８２による記憶処理について、図１８のフローチャートを参照して説明する。
【０２１９】
記憶処理では、記録再生系６５（図８）からSISO復号器２８２に対して、入力軟値データYtが供給されると、ステップＳ１３１において、SISO復号器２８２は、記録再生系６５からの入力軟値データYtを用いて、式（２０）の計算を行うことにより、上述したような、時変トレリスのＥ本の枝の出力遷移確率γを計算し、γRAM制御部４０２に供給する。
【０２２０】
また、ステップＳ１３１において、SISO復号器２８２は、内蔵するカウンタのカウント値を１だけインクリメントする。なお、このカウンタは、位相検出器２８１（図８）から、アクティブの位相情報を受信した場合、カウント値を０にリセットする。
【０２２１】
この後、処理は、ステップＳ１３１からステップＳ１３２に進み、SISO復号器２８２は、カウンタのカウント値を、遷移パターン情報に変換することにより、直前のステップＳ１３１において出力遷移確率γが求められたＥ本の枝についての遷移パターン情報を生成する。
【０２２２】
ステップＳ１３３において、SISO復号器２８２は、Ｅ本の枝の出力遷移確率γと、そのＥ本の枝についての遷移パターン情報とを対応付け、そのＥ本の枝の出力遷移確率γと遷移パターン情報とのセットを記憶する。
【０２２３】
以下、記録再生系６５（図８）からSISO復号器２８２に対して、入力軟値データYtが供給されるたびに、ステップＳ１３１乃至Ｓ１３３の処理が行われる。
【０２２４】
次に、SISO復号器２８２による計算処理について、図１９のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１４１において、SISO復号器２８２は、上述したステップＳ１３３で記憶した、Ｅ本の枝の出力遷移確率γと遷移パターン情報とのセットを読み出する。
【０２２５】
ステップＳ１４２において、SISO復号器２８２は、読み出したパターン情報を、Ｅ本の枝の枝情報に変換する。ステップＳ１４３において、SISO復号器２８２は、変換された遷移情報としてのＥ本の枝の枝情報に基づき、Ｅ本の枝の出力遷移確率γのうちの、有効枝のみの出力遷移確率γを用いて、所定の計算を行う。
【０２２６】
すなわち、Ｅ本の枝の出力遷移確率γのうち、有効枝のみの出力遷移確率γと、前回求められた１時刻前の時刻tα-1の前向き確率αとを用いて、式（１８）の計算が行われ、時刻tαの前向き確率αが求められる。
【０２２７】
また、Ｅ本の枝の出力遷移確率γのうち、有効枝のみの出力遷移確率γと、前回求められた１時刻後の時刻tβ1+1の後ろ向き確率βとを用いて、式（１９）の計算が行われ、時刻tβ1の後ろ向き確率βが求められる。
【０２２８】
さらに、Ｅ本の枝の出力遷移確率γのうち、有効枝のみの出力遷移確率γと、前回求められた１時刻後の時刻tβ2+1の後ろ向き確率βとを用いて、式（１９）の計算が行われ、時刻tβ2の後ろ向き確率βが求められる。
【０２２９】
また、Ｅ本の枝の出力遷移確率γのうちの有効枝のみの出力遷移確率γ、先に求められた前向き確率α、および、後ろ向き確率βを用いて、式（２２）の計算が行われ、出力軟値データλが求められる。
【０２３０】
以下、各時刻、つまり、記録再生系６５（図８）からSISO復号器２８２に対して、入力軟値データYtが供給されるたびに、ステップＳ１４１乃至Ｓ１４３の処理が行われる。
【０２３１】
以上のように、SISO復号器２８２においては、遷移情報としてのパターン情報と出力遷移確率γとを対応付けて記憶し、遷移情報に基づき、有効枝のみの出力遷移確率γを用いて、出力軟値データλを求める式（１８）、式（１９）、および式（２２）の計算を行うので、時変トレリスにおける無効枝の出力遷移確率γが、出力軟値データλを求める所定の計算に用いられることが防止され、その結果、軟入力軟出力の復号の性能を向上させることができる。
【０２３２】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２３３】
すなわち、SISO復号器２８２では、SW-Max-Log-BCJRアルゴリズムの他、例えば、SW-Log-BCJRアルゴリズム等にしたがって、軟入力軟出力の復号を行うことが可能である。
【０２３４】
また、本実施の形態では、光ディスクから得られた入力軟値データYtを、出力軟値データλtに復号することとしたが、本発明は、光ディスク等の記録媒体から得られた入力軟値データYtを出力軟値データλtに復号する場合の他、例えば、無線や有線の伝送媒体を介して送信されてきた入力軟値データYtを出力軟値データλtに復号する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３５】
【図１】従来の光ディスク装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】BCJRアルゴリズムを説明する通信路のモデルを示す図である。
【図３】図２の畳み込み符号器を表すトレリスを示す図である。
【図４】状態の個数Mが４個である場合の、出力遷移確率γt(m',m,i)を示す図である。
【図５】SW-BCJRアルゴリズムを説明する図である。
【図６】軟入力軟出力の復号を行う光ディスク装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】時変トレリスを示す図である。
【図８】本発明を適用した光ディスク装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】フレームシンク部に対応する枝を含む１時刻分の混合トレリスを示す図である。
【図１０】図９の混合トレリスの出力を示す図である。
【図１１】図９の混合トレリスの各枝が有効となる遷移パターン番号を示す図である。
【図１２】図９の混合トレリスの各枝が有効となる遷移パターン番号を示す図である。
【図１３】図９の混合トレリスの各枝が有効となる遷移パターン番号を示す図である。
【図１４】図９の混合トレリスの１周期分の遷移パターンを示す図である。
【図１５】図９の混合トレリスの１周期分の遷移パターンを示す図である。
【図１６】図９の混合トレリスの１周期分の遷移パターンを示す図である。
【図１７】図８のSISO復号器が行う、時刻tの出力遷移確率γと遷移情報とを対応付けて記憶する処理を説明する図である。
【図１８】図８のSISO復号器による記憶修理を説明するフローチャートである。
【図１９】図８のSISO復号器による計算修理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０２３６】
２１  畳み込み符号器，  ２２  無記憶通信路，  ２３  復号器，  ６１  リードソロモン符号器，  ６２  LDPC符号器，  ６３  変調符号器，  ６４  NRZI変換器，  ６５  記録再生系，  ６７  SISO復号器，  ６８  LDPC復号器，  ６９  リードソロモン復号器，  ２８１  位相検出器，  ２８２  SISO復号器
【図１】
2010073264.tif 000027
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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