(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報信号、第１付加信号、及び第２付加信号を受信し、情報信号の復号処理により生成した復号データの尤度データを前回尤度データとして、再度、情報信号の復号処理に用いるターボ復号器であって、
前記情報信号、第１付加信号、及び前回尤度データを用いて、情報信号の第１の復号処理を行い、第１尤度データを出力する第１復号部と、
前記情報信号、前回尤度データ、及び第１尤度データを用いて、情報信号の復号処理して復号データを出力する復号計算部と、を備えたターボ復号器。
【請求項２】
情報信号、第１付加信号、及び第２付加信号を受信し、情報信号の復号処理により生成した復号データの尤度データを前回尤度データとして、再度、情報信号の復号処理に用いるターボ復号器であって、
前記情報信号、第１付加信号、及び前回尤度データを用いて、情報信号の第１の復号処理を行い、第１尤度データを出力する第１復号部と、
前記第１尤度データを所定規則に基づいて並べ替えた並替第１尤度データを出力する第１インターリーバと、
前記情報信号を所定規則に基づいて並べ替えた並替情報信号を出力する第２インターリーバと、
前記並替情報信号、第２付加信号、及び並替第１尤度データを用いて、情報信号の第２の復号処理を行い、第２尤度データを出力する第２復号部と、
前記第２尤度データを所定規則に基づいて並べ替えた並替第２尤度データを出力する第３インターリーバと、
前記情報信号、前回尤度データ、及び第１尤度データを用いて、情報信号の復号処理して復号データを出力する復号計算部と、を備えたターボ復号器。
【請求項３】
前記復号計算部は、前記情報信号、第１尤度データ、及び並替第２尤度データを用いて復号した復号データをも出力可能であることを特徴とする請求項２に記載のターボ復号器。
【請求項４】
前記並替第２尤度データを、次回の第１復号部での前回尤度データとして用いることを特徴とする請求項２又は３に記載のターボ復号器。
【請求項５】
前記第２復号部は、第１復号部により共用することを特徴とする請求項２又は３に記載のターボ復号器。
【請求項６】
前記第１、第２、及び第３のインターリーバは、何れか２つ、或いは３つを共用することを特徴とする請求項２又は３に記載のターボ復号器。
【請求項７】
復号処理の繰り返し回数を設定する繰り返し回数設定部を設け、
前記復号計算部は、前記繰り返し回数設定部に設定された繰り返し回数に応じた情報信号の復号処理回数目での復号データを出力することを特徴とする請求項１、２、又は３項に記載のターボ復号器。
【請求項８】
情報信号、第１付加信号、及び第２付加信号を受信し、情報信号の復号処理により生成した復号データの尤度データを前回尤度データとして、再度、情報信号の復号処理に用いるターボ復号方法であって、
前記情報信号、第１付加信号、及び前回尤度データを用いて、情報信号の第１の復号処理を行い、第１尤度データを出力する第１復号ステップと、
前記第１尤度データを所定規則に基づいて並べ替えた並替第１尤度データを出力する第１並べ替えステップと、
前記情報信号を所定規則に基づいて並べ替えた並替情報信号を出力する第２並べ替えステップと、
前記並替情報信号、第２付加信号、及び並替第１尤度データを用いて、情報信号の第２の復号処理を行い、第２尤度データを出力する第２復号ステップと、
前記第２尤度データを並べ替えて、並替第２尤度データを出力する第３並べ替えステップと、
前記情報信号、前回尤度データ、及び第１尤度データを用いて、情報信号の復号処理して復号データを出力する復号計算ステップと、を有するターボ復号方法。
【請求項９】
前記請求項８記載のターボ復号方法を記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボ符号を受信して誤り訂正を行うターボ復号器及びその方法、さらにその方法を記憶した記憶媒体に係り、誤り特性良化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ターボ符号は１９９３年に発表されて以来、符号化利得の高いことから注目されており、次世代移動通信システム等の通信路符号化への適用が検討されている。
ターボ符号の概要については、例えば文献（Claude Berrou 「Near Optimum error correcting cording And Decoding:Turbo cordes」、IEEE TransactionsonCommunications, Vol.44 No.10,October 1996, 1262頁〜1271頁）や、文献（井坂元彦−今井秀樹「Shannon 限界への道標："parallel concatenated(Turbo)cording", "Turbo (iterative) decording"とその周辺」、電子情報通信学会技報IT98-51,(1998-12））に詳しい。
【０００３】
以下にターボ符号のポイントを簡単に列記する。
(i)同一構成の符号器を並列あるいは直列に複数個連接する。
(ii)それぞれの符号器に入力するデータ列については、相関がなくなるようにインターリーバを用いる。ランダム性の高いインタ−リーバが望ましい。
(iii)復号側において、軟判定入力データから尤度情報について軟判定復号データ及びその軟判定尤度データの出力を行う。
(iv)復号側において、軟判定尤度データを新たな尤度情報として使用することにより繰り返し復号を行う。
尚、軟判定データとは、１と０の２値データではなく、特定のビット数で表現する値をいい、軟判定入力データとは、受信した軟判定データをいう。軟判定尤度データとは、復号するデータの尤度を軟判定データとして表したものであり、軟判定復号データとは、軟判定入力データと軟判定尤度データをもとに計算する復号データである。
【０００４】
ターボ符号の原理について、簡単に説明する。ここでは、符号器を並列に連接する一般的な構成で、符号化レートを１／３、拘束長Ｋ＝３としている。
ターボ符号器の構成を図１０に示す。
【０００５】
ターボ符号器は、再帰的畳み込み（ＲＳＣ：Recursive Systematic Convolutional）符号器４００、再帰的畳み込み符号器４１０、及びインターリーバ４２０にて概略構成される。
【０００６】
ＲＳＣ符号器４００，４１０は同一の構成で、再帰的畳み込みを実施する符号器である。
インターリーバ４２０は、入力データ列Ｘを並べ替え、Ｘと同じ要素で順番の異なるデータ列Ｘ’を作成する並べ替え部である。
【０００７】
ＲＳＣ符号器４００及び４１０の動作について説明する。これは、図１１に示すように、２個のレジスタ４３０からなるシフトレジスタとモジュロ４４０の加算器２個とにより構成できる。
【０００８】
この符号器における内部状態（ｂ１、ｂ２）はシフトレジスタの値によって表され、内部状態（００）、内部状態（０１）、内部状態（１０）、内部状態（１１）の４つの内部状態がある。そして、入力が与えられた時、遷移できる内部状態は常に２通りである。
【０００９】
ＲＳＣ符号器４００及び４１０における状態遷移を図１２に示す。
内部状態（００）の場合に、入力が０の時には内部状態（００）に遷移して符号出力は０となり、入力が１の時には内部状態（１０）に遷移して符号出力は１となる。
内部状態（０１）の場合に、入力が０の時には内部状態（１０）に遷移して符号出力は０となり、入力が１の時には内部状態（００）に遷移して符号出力は１となる。
内部状態（１０）の場合に、入力が０の時には内部状態（１１）に遷移して符号出力は１となり、入力が１の時には内部状態（０１）に遷移して符号出力は０となる。
内部状態（１１）の場合に、入力が０の時には内部状態（０１）に遷移して符号出力は１となり、入力が１の時には内部状態（１１）に遷移して符号出力は０となる。
【００１０】
入力データ列Ｘについて、ＲＳＣ符号器４００による畳み込み符号後のデータ列をＹ１とする。また、入力データ列Ｘをインターリーバ４２０によってインターリーブした後の入力データ列Ｘ’のＲＳＣ符号器４１０による畳み込み符号後のデータ列をＹ２とする。
即ち、入力データ列Ｘにより、第１の符号系列Ｙ１と、第２の符号系列Ｙ２が生成される。ＲＳＣ符号器の出力は、Ｘ，Ｙ１，Ｙ２を並べて出力する。
【００１１】
入力データ列Ｘを（０，１，１，０，０，０，１）とし、インターリーバ４２０を用いたインターリーブ後のデータ列Ｘ’を（０，０，１，０，１，０，１）とした場合に、その畳み込み符号結果をＹ１（０，１，０，０，１，１，１）、Ｙ２（０，０，１，１，０，１，１）とする。この場合のＲＳＣ符号器内の内部状態遷移状態を図１３と図１４に示す。図１３はＹ１に関する内部状態遷移図を示しており、図１４はＹ２に関する内部状態遷移図を示している。図１３、図１４において太線で示す線が状態遷移状態を表している。
【００１２】
次にターボ復号器の基本的な構成例を図１５に示す。Iteration１〜Iterationｎと記してあるブロック６００、６１０、６２０、６３０が復号の１単位となる。Iteration がつながっている構成となっているが、これは処理が繰り返し行われることを示している。
【００１３】
図１６は、復号単位ブロック、すなわち各Iteration 処理に用いられる構成のブロック図を示している。復号単位ブロックは、軟判定デコーダ１０、１１、インターリーバ２０、２１、復元用インターリーバ２２、及び復号計算部３３によって構成される。尚、最段のブロック６００に入力される尤度情報Ｅは初期値（０，０，０，０，‥‥０，０：値０）を示している。
【００１４】
軟判定デコーダ１０、１１は、軟判定入力をもとに軟判定出力を出力する復号器である。
インターリーバ２０、２１は、ＲＳＣ符号器側で使用するインターリーバ４２０と同一の動作を行う並べ替え部である。
復元用インターリーバ２２は、インターリーバ２０、２１により並び替えられたデータ列を元のデータ列に復元するための並べ替え部である。
復号演算部３３は、エラー訂正後のデータを作成するための手段である。
【００１５】
ブロックに入力される信号は、受信系列（Ｘ、Ｙ１、Ｙ２）及び、信号の尤度情報Ｅである。このうち、信号（Ｘ、Ｙ１、Ｅ）が一組で、軟判定デコーダ１０により最初の軟判定軟出力のエラー訂正処理を行う。これにより、ＲＳＣ符号器４００における符号化に対応したエラー訂正処理を行い、その結果として各信号の新たな尤度情報Ｅ１を作成する。
【００１６】
次に、新たな尤度情報Ｅ１を加えた信号（Ｘ、Ｙ２、Ｅ１）の組み合わせで再度、軟判定軟出力エラー訂正処理を行う。この場合、ＲＳＣ符号器４１０における畳み込み符号化の前にインターリーバ４２０によりデータの並び替えを実施しているので（図１０参照）、前記尤度情報Ｅ１にはインターリーバ２０によるデータ並べ替えを、信号Ｘにはインターリーバ２１によるデータ並べ替えをそれぞれ実施し、新たなデータ列（Ｘ’、Ｅ１’）とする。この新たなデータ列（Ｘ’、Ｅ１’）を用いてＲＳＣ符号器４１０における符号化に対応したエラー訂正処理を軟判定デコーダ１１にて行い、その結果として各信号の新たな尤度情報Ｅ２を作成する。ここで、次の繰り返し処理を行う場合のＲＳＣ符号器４１０系列における符号化に対応したエラー訂正処理に必要なデータ列（Ｘ’、Ｅ１’）は、インターリーバ２０及びインターリーバ２１によって並び変わっているので、尤度情報Ｅ２は復元用インターリーバ２２によりデータの並び替えを行い尤度情報Ｅ２’となる。尤度情報Ｅ２’は、Iteration（反復）処理を繰り返す場合の尤度情報として利用される。
また、復号計算部３３において、この時点での復号結果Ｘ”を得ることができる。
【００１７】
ターボ符号の復号方法については、様々な手法が考えられるが、ビタビ処理の応用で出力データを軟出力することを特長とするSOVA（Soft Output Viterbi Algorithm）あるいは、最尤判定法の計算効率の向上したLog-MAP（Maximum A Posteriori Probability）が主流となっている。ここでは、Log-MAP処理での場合について計算の一例を説明する。
【００１８】
まず、説明で使用する記号については、下記のように定義する。
ｍ：内部状態
ｍ’：内部状態（遷移前）
Ｓt ：時刻ｔにおける内部状態
Ｘt ：時刻ｔにおける出力情報
Ｘ：推定出力
Ｙt ：時刻ｔにおける受信データ情報
(a):  ｐt（ｍ｜ｍ’）：内部状態ｍ’である時に、内部状態ｍに遷移する確率
ｐt（ｍ｜ｍ’）＝Ｐｒ（Ｓt＝ｍ｜Ｓt-1＝ｍ’）
(b):  ｑt（Ｘ｜ｍ，ｍ’）：内部状態がｍ’からｍに遷移する場合に、その時の出力がＸである確率
ｑt（Ｘ｜ｍ，ｍ’）＝Ｐｒ（Ｘt＝Ｘ｜Ｓt＝ｍ；Ｓt-1＝ｍ’）
(c):  Ｒ（Ｙt，Ｘ）：送信データＸ，受信データＹt となる確率。
【００１９】
(d):  γt（ｍ，ｍ’）：受信データＹtの際に、内部状態がｍ’からｍに遷移する確率。
【数１】
0003540224.tif 000002
【００２０】
(e):  αt（ｍ）：時刻ｔにおける内部状態がｍである確率。
【数２】
0003540224.tif 000003
【００２１】
(f):  βt（ｍ）：時刻ｔにおける内部状態がｍである確率。
【数３】
0003540224.tif 000004
【００２２】
(g):  σt（ｍ，ｍ’）：時刻ｔにおける内部状態がｍ’からｍ変化した確率
【数４】
0003540224.tif 000005
【００２３】
次に、計算手順について説明する。
予め計算できる上記(a)：ｐt（ｍ｜ｍ’）、(b)：ｑt（Ｘ｜ｍ，ｍ’）については、事前に計算、あるいは最適化を実施する。ちなみに、図１０に示すターボ符号器の場合の(a)：Ｐt（ｍ｜ｍ’）を下記表１とし、
【００２４】
【表１】
0003540224.tif 000006
【００２５】
(b)：ｑt（Ｘ｜ｍ，ｍ’）は、下記表２とする。
【００２６】
【表２】
0003540224.tif 000007
【００２７】
次に、受信データ毎に(c)：Ｒ（Ｙt，Ｘ）を求め、それに従って(d)：γt（ｍ，ｍ’）、(e)：αt（ｍ）の計算を全ての受信データについて、繰り返す。(c)については、例えば標準偏差σのガウス分布を想定する。この場合の確率密度関数Ｐ（Ｘ）は、下記式で表され、図１７にはそのグラフを示す。尚、ｍ＝−１ or ＋１である。
【００２８】
【数５】
0003540224.tif 000008
【００２９】
図１７の中で第１系列５００は、入力データを１（−１）とした場合のデータｐ（Ｙt｜Ｘt＝−１）を表し、第２系列５１０は、入力データを０（＋１）とした場合のデータｐ（Ｙt｜Ｘt＝＋１）を表す。横軸にＹt値 で、縦軸にｐ（Ｙt｜Ｘt＝−１）及びｐ（Ｙt｜Ｘt＝＋１）の値とする。これらを考慮して上記Ｒ（Ｙt，Ｘ）を下記式にて求める。
【００３０】
【数６】
0003540224.tif 000009
【００３１】
また、(e)：αt（ｍ）の演算ついての初期値は、α0(0) ＝０，α0(1)＝−∞，α0(2)＝−∞，α0(3)＝−∞となる。
【００３２】
次に、上記で求めたαt を元に(f)：βt（ｍ）を求め、それに従って(g)：σt（ｍ，ｍ’）を計算する。(g)によって、入力データの想定を行い、ＭＡＰ推定候補を計算する。この処理を全てのデータについて繰り返す。
また、(f)の演算ついての初期値は、βn(0) ＝０，βn(1)＝−∞，βn(2) ＝−∞，βn(3) ＝−∞となる。
【００３３】
ＭＡＰ候補の推定については、下式を求め、復号器の尤度情報として使用する。
【００３４】
【数７】
0003540224.tif 000010
【００３５】
最終的に誤り計正を行った結果を得るためには、前段軟判定デコーダ１０から尤度情報Ｅ１と後段軟判定デコーダ１１からの尤度情報Ｅ２’を基に復号結果を作成する。
復号結果の計算には、下記式（１）が使用される。
Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’  ；Ｌｃ≒４Ｅｃ／Ｎｏ＝２／σ2    （１）
上記式（１）の計算結果の符号を確認することにより、送信データの推定を行うことができる。計算結果の符号が、（＋）であれば（＋１）、（−）であれば（−１）が送信されたと想定できる。
このターボ符号による、エラー訂正特性を図１８に示す。
【００３６】
図１８に於いてno-coding７００は、符号化無しの場合を示す。ＩＴ＝１：７１０は繰り返し処理１回の場合、ＩＴ＝２：７２０は繰り返し処理２回の場合、ＩＴ＝３：７３０は繰り返し処理３回の場合、ＩＴ＝４：７４０は繰り返し処理４回の場合、ＩＴ＝５：７５０は繰り返し処理５回のターボ復号処理を行った場合のＢＥＲ（Bit Error Rate）特性を示している。
尚、Viterbi：７６０は、５ｂｉｔ軟判定Viterbi復号（拘束長９、Rate＝１／３）におけるＢＥＲ特性を示す。
図１８でのＢＥＲ特性の示す通り、ターボ符号によれば、繰り返しの設定を多くするたびにエラー訂正能力が向上している。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ターボ符号においては、繰り返し復号を用いることにより、エラー訂正特性の向上をはかることができる一方、処理量が多くなるために、繰り返し復号の回数には制限がある。
言い換えれば、処理量の制限によってエラー訂正特性に制限が入る。
図１８に示す従来例エラー訂正特性で、ビットエラーレート１０-6を実現する必要が有る場合、繰り返し回数２であれば、Ｅｂ／Ｎｏは３．０となる。繰り返し回数３であれば、Ｅｂ／Ｎｏは２．２以下となる。すなわち、必要なエラー訂正特性に応じて、繰り返し回数に選択することになる。
従って、処理量からして繰り返し回数を３回に設定することが出来ないような場合であれば、繰り返し回数２にせざるを得ず、よってＥｂ／Ｎｏは３．０となり、エラー訂正能力は相対的に低下する。
【００３８】
本発明は、前記の問題点を解消するためなされたものであって、細かい繰り返し制御を可能とするターボ復号器を提供することを目的とする。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
本発明の第１の要旨は、情報信号、第１付加信号、及び第２付加信号を受信し、情報信号の復号処理により生成した復号データの尤度データを前回尤度データとして、再度、情報信号の復号処理に用いるターボ復号器であって、情報信号、第１付加信号、及び前回尤度データを用いて、情報信号の第１の復号処理を行い、第１尤度データを出力する第１復号部と、情報信号、前回尤度データ、及び第１尤度データを用いて、情報信号の復号処理して復号データを出力する復号計算部と、を備えたターボ復号器にある。
【００４０】
第１の要旨によれば、”後段の尤度データ”ではなく、”前回尤度データ”を用いて復号計算部にて復号計算を行うことにより、従来と異なった繰り返しタイミング、或いは細かな繰り返しタイミングにて復号計算が可能となる。
すなわち、従来では、第１復号部により情報信号、第１付加信号、及び前回尤度データを用いて復号データの前段の第１尤度データを求め、その第１尤度データ、情報信号、及び第２付加信号を用いて後段の復号処理を行い、復号データの”後段の尤度データ”を求め、その”後段の尤度データ”あるいは”第１尤度データと後段の尤度データ”等を用いて復号計算を実施するものであった。それに対して、第１の要旨では”前回尤度データと第１尤度データ”を用いて情報信号の復号処理を行うので従来の半分の繰り返しタイミングにて復号計算が可能となる。
【００４１】
本発明の第２の要旨は、情報信号、第１付加信号、及び第２付加信号を受信し、情報信号の復号処理により生成した復号データの尤度データを前回尤度データとして、再度、情報信号の復号処理に用いるターボ復号器であって、情報信号、第１付加信号、及び前回尤度データを用いて、情報信号の第１の復号処理を行い、第１尤度データを出力する第１復号部と、第１尤度データを所定規則に基づいて並べ替えた並替第１尤度データを出力する第１インターリーバと、情報信号を所定規則に基づいて並べ替えた並替情報信号を出力する第２インターリーバと、並替情報信号、第２付加信号、及び並替第１尤度データを用いて、情報信号の第２の復号処理を行い、第２尤度データを出力する第２復号部と、第２尤度データを所定規則に基づいて並べ替えた並替第２尤度データを出力する第３インターリーバと、情報信号、前回尤度データ、及び第１尤度データを用いて、情報信号の復号処理して復号データを出力する復号計算部と、を備えたターボ復号器にある。
また、本発明の第３の要旨は、復号計算部は、情報信号、第１尤度データ、及び並替第２尤度データを用いて復号した復号データをも出力可能であることを特徴とする要旨２に記載のターボ復号器にある。
【００４２】
本発明の第２、３の要旨によれば、”並替第２尤度データ”、或いは、付加信号の数に対応した”後段の尤度データ”に変わって、”前回尤度データ”を用いて復号計算を行うことにより、従来と異なった繰り返しタイミング、或いはより細かな繰り返しタイミングにて復号計算が可能となる。
すなわち、従来では”並替第２尤度データ”、”後段の尤度データ”、あるいは”第１尤度データと並替第２尤度データ”等を用いて、情報信号の復号計算を実施するものであったのに対して、第２、３の要旨では”前回尤度データと第１尤度データ”を用いて情報信号の復号処理を行うので従来の半分の繰り返しタイミングにて復号計算が可能となる。
【００４３】
本発明の第４の要旨は、並替第２尤度データを、次回の第１復号部での前回尤度データとして用いることを特徴とする要旨２又は３に記載のターボ復号器にある。
第４の要旨によれば、”並替第２尤度データ”に変わって、”前回尤度データ”を用いて復号計算を行うことにより、従来と異なった繰り返しタイミング、或いはより細かな繰り返しタイミングにてコンパクトな構成にて復号計算が可能となる。
【００４４】
本発明の第５の要旨は、第２復号部は、第１復号部により共用することを特徴とする要旨２又は３に記載のターボ復号器にあり、また、本発明の第６の要旨は、第１、第２、及び第３のインターリーバは、何れか２つ、或いは３つを共用することを特徴とする要旨２又は３に記載のターボ復号器にある。
第５、６の要旨によれば、同一動作を行う復号部やインターリーバを共用する構成とすることでよりコンパクトなターボ復号器となる。
【００４５】
本発明の第７の要旨は、復号処理の繰り返し回数を設定する繰り返し回数設定部を設け、復号計算部は、繰り返し回数設定部に設定された繰り返し回数に応じた情報信号の復号処理回数目での復号データを出力することを特徴とする要旨１、２、又は３項に記載のターボ復号器にある。
第７の要旨によれば、繰り返し回数を設定できるので、処理量を考慮して最適なエラー訂正能力を調整できる。
【００４６】
本発明の第８の要旨は、情報信号、第１付加信号、及び第２付加信号を受信し、情報信号の復号処理により生成した復号データの尤度データを前回尤度データとして、再度、情報信号の復号処理に用いるターボ復号方法であって、情報信号、第１付加信号、及び前回尤度データを用いて、情報信号の第１の復号処理を行い、第１尤度データを出力する第１復号ステップと、第１尤度データを所定規則に基づいて並べ替えた並替第１尤度データを出力する第１並べ替えステップと、情報信号を所定規則に基づいて並べ替えた並替情報信号を出力する第２並べ替えステップと、並替情報信号、第２付加信号、及び並替第１尤度データを用いて情報信号の第２の復号処理を行い、第２尤度データを出力する第２復号ステップと、第２尤度データを並べ替えて並替第２尤度データを出力する第３並べ替えステップと、情報信号、前回尤度データ、及び第１尤度データを用いて情報信号の復号処理して復号データを出力する復号計算ステップと、を有するターボ復号方法にある。
第８の要旨によれば、従来の半分の繰り返しステップのタイミングにて復号計算が可能となる。
【００４７】
本発明の第９の要旨は、要旨８記載のターボ復号方法を記憶した記憶媒体にある。
第９の要旨によれば、記憶媒体、例えば半導体メモリ、回転型記憶メモリ等にターボ復号方法を記憶することで、ＣＰＵ、ＤＳＰ等の制御デバイスにて簡単にターボ復号処理が可能となり、種々の通信機器での汎用的な処理が可能となる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態に係るターボ復号器の構成のブロック図である。尚、前記した構成と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
第１の実施形態に係るターボ復号器は、軟判定デコーダ１０、１１と、インターリーバ２０、２１と、復元用インターリーバ２２、及びセレクタ＆復号計算部３３を備えている。
【００４９】
軟判定デコーダ１０、１１は、軟判定入力をもとに軟判定復号データと軟判定尤度データを出力する復号器である。インターリーバ２０、２１は、ＲＳＣ符号器側で使用するインターリーバ４２０と同一の動作を行う並べ替え部である。
復元用インターリーバ２２は、インターリーバ２０、２１により並び替えられたデータ列を元のデータ列に復元するための復元用並べ替え部である。
【００５０】
図２を参照してインターリーバによるインタ−リーブ処理を説明する。
インターリーバは、アドレスカウンタ３００、アドレスカウンタの値に対し一意に変換データを作成するアドレ変換データ作成用手段３１０、モード状態によってデータの切り替えを行うデータ切り替え手段３２０、元データ格納領域３３０、及び並び替え後データ用格納領域３４０を備えている。
【００５１】
アドレス変換データ作成用手段３１０は、論理回路あるいは、テーブルデータを格納したメモリを用いる構成にて実現される。
データ切り替え手段３２０でのモード信号は、ターボ符号の動作状態により決まる。モードがインタ−リーブ動作の場合には、アドレスカウンタ３００の値が、並び替え後データ用格納領域３４０へのアドレスデータとして設定され、アドレス変換データ作成用手段３１０を経由して出力されるデータが、元データ格納領域３３０に設定される。元データ格納領域３３０にあるデータを異なるアドレスにマッピングすることにより、インタ−リーブの実現を行う。
【００５２】
復元用インターリーバ２２は、インターリーバ２０、２１により並び替えられたデータ列を元のデータ列に復元するための復元用並べ替え部である。
モードが復元インタ−リーブ動作の場合には、アドレスカウンタ３００の値が、元データ格納領域３３０へのアドレスデータとして設定され、アドレス変換データ作成用手段３１０を経由して出力されるデータが、並び替え後データ用格納領域３４０に設定される。インタ−リーブと逆の流れになり、復元時のデータ並び替えを実現出来る。
【００５３】
セレクタ＆復号計算部３０では、必要なデータの選択及びエラー訂正後の復号データ作成を行う判定、処理部である。
【００５４】
復号ブロック（ターボ復号器）は、受信系列（Ｘ、Ｙ１、Ｙ２）と信号の尤度情報Ｅを入力信号とし、このうち、信号（Ｘ、Ｙ１、Ｅ）が一組で、軟判定デコーダ１０により最初の軟判定軟出力のエラー訂正処理を行う。これにより、ＲＳＣ符号器４００における符号化に対応したエラー訂正処理を行い、その結果として各信号の新たな尤度情報Ｅ１を作成する。
【００５５】
次に、新たな尤度情報Ｅ１を加えた信号（Ｘ、Ｙ２、Ｅ１）の組み合わせで再度、軟判定軟出力エラー訂正処理を行う。
ＲＳＣ符号器４１０における畳み込み符号化の前にインターリーバ４２０によりデータの並び替えを実施しているので（図１０参照）、前記尤度情報Ｅ１にはインターリーバ２０によるデータ並べ替えを、信号Ｘにはインターリーバ２１によるデータ並べ替えをそれぞれ実施し、新たなデータ列（Ｘ’、Ｅ１’）とする。この新たなデータ列（Ｘ’、Ｅ１’）を用いてＲＳＣ符号器４１０における符号化に対応したエラー訂正処理を軟判定デコーダ１１にて行い、その結果として各信号の新たな尤度情報Ｅ２を作成する。ここで、次の繰り返し処理を行う場合のＲＳＣ符号器４１０系列における符号化に対応したエラー訂正処理に必要なデータ列（Ｘ’、Ｅ１’）は、インターリーバ２０及びインターリーバ２１によって並び変わっているので、尤度情報Ｅ２は復元用インターリーバ２２によりデータの並び替えを行い尤度情報Ｅ２’となる。尤度情報Ｅ２’は、Iteration（反復）処理を繰り返す場合の尤度情報として利用される。
【００５６】
そして、本実施形態では繰り返し処理の単位ブロックにおいて、最初の軟判定デコーダ１０に入力される信号の尤度情報Ｅをセレクタ＆復号計算部３０へ入力する構成としている。そして、セレクタ＆復号計算部３０では、下記式（２）の計算を可能としている。
Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１                           （２）
上記式（２）でのＥは、前回繰り返し時のＥ２’と等価である。
また、本実施形態では従来例にある復号パスも選択できるので、（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）の復号計算をも行うことができる。
【００５７】
すなわち、セレクタ＆復号計算部３０においては、復号結果として（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）と（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）の何れかを選択することができる。従来例における復号結果は、（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）のみであったが、本第１の実施形態では新たな復号結果（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）を使用可能としている。
【００５８】
本第１の実施形態に於けるエラ−訂正特性を図３に示す。
図に於いて、ＩＴ＝１: ８００は繰り返し処理１回の場合、ＩＴ＝２: ８１０は繰り返し処理２回の場合、ＩＴ＝３: ８２０は繰り返し処理３回の場合、ＩＴ＝４: ８３０は繰り返し処理４回の場合、及びＩＴ＝５: ８４０は繰り返し処理５回の場合を示している。
【００５９】
また、ＩＴ＝１．５: ８５０は繰り返し処理２回目の（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）、ＩＴ＝２．５: ８６０は繰り返し処理３回目の（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）、ＩＴ＝３．５: ８７０は繰り返し処理４回目の（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）、及びＩＴ＝４．５: ８８０は繰り返し処理５回目の（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）を示している。
【００６０】
図３からわかるように、上記式（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）を使用した場合の誤り訂正特性は、従来の式（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）を使用した場合の誤り特性を補完する作用がある。
従って、従来のターボ復号処理よりも繰り返し回数の選択幅が増え、より繰り返し回数とエラー訂正特性の最適な処理を選択することができ、より細かい繰り返し制御を可能とするターボ復号器を提供することが可能となった。
上記した実施形態例では、同一構成の２個の軟判定デコーダ１０、１１を使用した場合について説明したが、１個の軟判定デコーダによっても同様のターボ復号を行うことができるので、第２の実施形態例として以下に説明する。
【００６１】
本発明の第２の実施形態例について図４を参照して説明する。尚、前記した構成と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態のターボ復号器は、軟判定デコーダ１０、２個のインターリーバ２０、２１、復元用インターリーバ２２、セレクタ＆復号計算部１３０、及び４個の入力信号選択手段（ＳＷ）１２０〜１２３によって構成されている。
【００６２】
上記した実施形態例では、１個の軟判定デコーダ１０により繰り返し復号を可能とするために入力信号選択手段（ＳＷ）１２０〜１２３を設けており、各入力信号選択手段（ＳＷ）は所謂スイッチとして機能する電気的導通切り替え回路であり、図示しない制御部からの制御情報に基づいて電気的導通路を切り替えるものである。例えば、トランジスタ等の電気制御スイッチや機械制御スイッチ等適宜、機能、目的等に応じて選択できる。
【００６３】
ＳＷ１２０には、尤度情報Ｅと後述する尤度情報Ｅ”が入力され、何れか一方の尤度情報が選択し、ＳＷ１２１には、受信信号Ｘとその受信信号Ｘをインターリーバ２１にてインターリーブした後のＸ’とを入力とし何れか一方を選択出力する。また、ＳＷ１２２には、受信信号Ｙ１、Ｙ２が入力されて何れか一方が選択出力される。ＳＷ１２０〜１２２にて選択出力された信号に基づいて軟判定デコーダ１０が軟判定何出力のエラー訂正処理を行って新たな尤度情報Ｅ’をインターリーバ２０及び復元用インターリーバ２２に入力する。ＳＷ１２３は、インターリーバ２０及び復元用インターリーバ２２によりインターリーブされた尤度情報を入力として何れか一方の尤度情報Ｅ”を選択出力する。かかる尤度情報Ｅ”は、前記したＳＷ１２０とセレクタ＆復号計算部１３０の入力情報として用いられる。
【００６４】
各繰り返し処理において実行する前半の復号処理においては、ＳＷ１２０で尤度情報ＥとＥ”から尤度情報Ｅを選択し、ＳＷ１２１で受信情報ＸとＸ’から受信情報Ｘを選択し、ＳＷ１２２でパリティ情報Ｙ１とＹ２からパリティ情報Ｙ１を選択する。
その結果、外部からの尤度情報Ｅ、外部からの情報ビットＸとＹ１を軟判定デコーダ１０で使用する。その出力尤度情報Ｅ’は、インタ−リーバ２０によって並び替えられたのち、ＳＷ１２３を介して尤度情報Ｅ”となる。
【００６５】
各繰り返し処理において実行する後半の復号処理については、ＳＷ１２０で尤度情報ＥとＥ”から尤度情報Ｅ”を選択し、ＳＷ１２１で受信情報ＸとＸ’から並べ替え後の受信情報Ｘ’を選択し、ＳＷ１２２でパリティ情報Ｙ１とＹ２からＹ２を選択する。
その結果、外部からの尤度情報Ｅ”、外部からの情報ビットＸ’とＹ２を軟判定デコーダ１０で使用する。その出力尤度情報Ｅ’は、復号用インタ−リーバ２２によって元の並び方に並び直されたのち、ＳＷ１２３を介して尤度情報Ｅ”となる。
【００６６】
以上より、セレクタ＆復号計算部１３０が復号結果として、前半演算部におけるＥ’と後半復号における復号インターリーバからの出力Ｅ”にて求める（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ’＋Ｅ”）と、前半演算部における入力情報列Ｅと前半復号における出力Ｅ’で（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ’）を算出可能となり、処理量あるいは回路規模の増大を抑えつつもエラー訂正特性を向上することができる。その結果、従来での構成を用いた場合に比較し、同等なエラー特性を求めるのであれば、高集積化、その結果としての低消費電力化が可能となる。同等な回路規模であれば、より高性能なエラー訂正が可能となる。
従って、本発明は、ターボ復号器を必要とするシステムに有効な作用を行うことができる。
また、上記実施形態では、ターボ復号器内にインタ−リーブ、復元用インタ−リーブを別個に用いた場合を示したが、それらは全て同一手順に従った並び替えを行うものであるので、１つにまとめた構成について第３の実施形態として後述する。
【００６７】
本発明の第３の実施形態例について図５を参照して説明する。尚、前記した構成と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、図４に示した前記第２の実施形態例の構成において、インターリーバ２１、復号用インタ−リーバ２２をインタ−リーブ２０にまとめ、其れに伴って、ＳＷ１２３を削除し、新たに入力信号選択手段（ＳＷ）２２３を軟判定デコーダ１０の出力を直列入力するものとしている。
【００６８】
受信信号Ｘをインターリーブするインターリーバ２１をインタ−リーブ２０が代用するので、受信信号ＸはＳＷ２２３を介してインタ−リーブ２０に入力され、並べ替え後のＸ’がＳＷ１２１に入力される。
【００６９】
そして、セレクタ＆復号計算部２３０には、インターリーバ（復元としての）２０の出力尤度情報Ｅ”と、軟判定デコーダ１０の出力尤度情報Ｅ’と、外部からの尤度情報Ｅ、情報ビットＸとが入力され、適宜使用されて復号処理可能としている。
【００７０】
各繰り返し処理において実行する前半の復号処理について、ＳＷ１２０で尤度情報ＥとＥ”からＥを選択し、ＳＷ１２１で受信情報ＸとＸ’からＸを選択し、ＳＷ１２２でパリティ情報Ｙ１とＹ２からＹ１を選択する。
その結果、外部からの尤度情報Ｅ、外部からの情報ビットＸとＹ１を軟判定デコーダ１０で使用する。その出力尤度情報Ｅ’は、ＳＷ２２３を介してインタ−リーバ２０によって並び替えられ、尤度情報Ｅ”となる。
【００７１】
各繰り返し処理において実行する後半の復号処理については、ＳＷ１２０で尤度情報ＥとＥ”からＥ”を選択し、ＳＷ１２１で受信情報ＸとＸ’からＸ’を選択し、ＳＷ１２２でパリティ情報Ｙ１とＹ２からＹ２を選択する。
その結果、外部からの尤度情報Ｅ”、外部からの情報ビットＸ’とＹ２を軟判定デコーダ１０で使用する。その出力尤度情報Ｅ’は、ＳＷ２２３を介してインタ−リーバ２０によって元の並び方に並び直されて尤度情報Ｅ”となる。
【００７２】
以上より、セレクタ＆復号計算部２３０が復号結果として、前半演算部における尤度情報Ｅ’と後半復号における復号インターリーバ２０からの出力尤度情報Ｅ”にて求める（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ’＋Ｅ”）と、前半演算部１０における入力情報列Ｅと前半復号における出力尤度情報Ｅ’で（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ’）を算出可能となり、よりコンパクトな構成により、高集積化、低消費電力化、及びより細かい繰り返し制御を可能とするターボ復号器を提供することが可能となった。
前記実施形態では、前半演算部における尤度情報Ｅ’と後半復号における復号インターリーバ２０からの出力尤度情報Ｅ”にて求める（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ’＋Ｅ”）と、前半演算部における入力情報列Ｅと前半復号における出力尤度情報Ｅ’での算出結果（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ’）を用いて復号結果を得るものを説明したが、次に反復回数を適宜選択する場合について第４の実施形態例として説明する。
【００７３】
本発明の第４の実施形態例について図６を参照して説明する。尚、前記した構成と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図６は、図１に示した第１の実施形態例の構成に加え、繰り返し回数用レジスタ４０を設けたものである。ＳＩＲ測定部６０やＦＥＲ測定部７０による測定結果等から所望のエラー訂正特性を実現するための繰り返し回数を制御部５０が計算し、その繰り返し回数情報の制御信号を繰り返し回数用レジスタ４０するとともに、その繰り返し回数情報をセレクタ＆復号計算部３１に出力する構成としている。
また、尤度情報Ｅ２’は、Iteration（反復）処理を繰り返す場合の尤度情報Ｅとして利用されることをフィードバックループにより明記している。
【００７４】
繰り返し回数用レジスタ４０は、通常の繰り返し回数情報に加え、上記第１の実施形態例で示した（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）と（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）のどちらを復号計算として使用するかの設定を行う。この手段により、ターボ復号処理で用いる繰り返し回数、及び（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）と（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）の何れを使用するかの設定が可能となり、必要なエラー訂正特性を実現するためにエラー訂正能力の調整をすることができる。
【００７５】
繰り返し回数用レジスタ４０には、ＳＩＲ測定部６０、あるいはＦＥＲ測定部７０の外部要因等により、制御部５０が必要とする繰り返し回数を設定する。
例えば、同一のパワーで対象ＢＥＲが１０-3のサービスから、対象ＢＥＲが１０-4のサービスに変更する場合には、繰り返し回数を多く設定して対応することができる。
【００７６】
以上述べたように本実施形態によれば外部要因等により所望のエラー訂正特性を実現するための繰り返し回数が制御部５０による自動的に設定され、最適な処理が可能となる。  尚、前記実施の形態例では、（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）と（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）の両方の復号計算が可能となる場合例に説明したが、常に両復号計算が必要とするものではなく、例えば外部要因等により（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）のみの復号計算により、従来の復号計算回数の半分の計算回数の周期にて復号の精度を高めていっても良いことはいうまでもない。次に、かかる場合について第５の実施形態例として説明する。
【００７７】
本発明の第５の実施形態例について図７を参照して説明する。尚、前記した構成と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態例では、予め（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）のみの復号計算を繰り返し行い、復号の精度を高めるものであるので、前記実施形態例と異なり（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）との選択をする必要はない。従って、図７の構成では、図１のセレクタ＆復号計算部３０に変わって復号計算部３２を用い、（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）の計算を行う。
【００７８】
図８は、本実施形態に於いて（Ｌｃ・Ｘ十Ｅ＋Ｅ１）の各繰り返し回数ＩＴを１．５回、２．５回、３．５回、及び４．５回とした場合のエラー訂正特性を示しており、その繰り返し回数ＩＴに対応して符号９００、９１０、９２０、及び９３０として示している。ここでのエラー訂正特性は、図１８に示した従来例におけるエラー訂正特性とは異なる特性を示すことがわかる。
このように（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）を復号用データとして利用する手法においては、前記第２、第３の実施形態例として説明した軟判定デコーダを共用する構成や、インタ−リーブを共用する構成を取ることも可能である。
あるいは、第５の実施形態例のように繰り返し回数用レジスタ４０により繰り返し回数を設定する手法において、復号方法を固定することにより（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）の復号を実現することができる。
【００７９】
また、本発明における構成は、記憶デバイスにプログラムを搭載し、ＤＳＰあるいはＣＰＵ等の制御手段によって実現することも可能である。図９には、第１の実施形態例の構成における処理をソフトウェアにて実現する場合の処理手順を示している。尚、記憶デバイスとしては、半導体メモリ、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ等や回転型メモリ、例えばコンパクトディスク、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等がある。
【００８０】
まず、受信データＸ，Ｙ１、Ｙ２を設定し（Ｓ１）、該受信データＸについてインターリーブを行いＸ’を作成する（Ｓ２）。
次に、繰り返し回数や条件を設定し（Ｓ３）、最初の尤度情報Ｅは全て０とする（Ｓ４）。次に、受信データＸ，Ｙ１と尤度情報Ｅ（＝０）を用いて軟判定デコード処理を行い尤度情報Ｅ１を作成する（Ｓ５）。
【００８１】
スッテップＳ６にて、前記ステップＳ３にて設定した繰り返し回数、条件等を比較し、繰り返し回数、条件等を満たした場合には復号処理を終了し、（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ＋Ｅ１）の演算処理して復号データを得る（Ｓ６）。一方、条件を満たさなければステップＳ７に進み、尤度情報Ｅ１をインターリーバ処理し、尤度情報Ｅ１’を作成する（Ｓ７）。
【００８２】
次に、インターリーバ後の受信データＸ’，受信データＹ１と尤度情報Ｅ１’を用いて軟判定デコード処理を行い尤度情報Ｅ２を作成する（Ｓ８）。
【００８３】
次に、尤度情報Ｅ２を復元用のインターリーバ処理により尤度情報Ｅ２’を作成し（Ｓ９）、再度、ステップＳ３にて設定した繰り返し回数、条件等を比較し、条件を満たさなければ尤度情報Ｅ２’を尤度情報Ｅに置換（Ｓ１１）した後にステップＳ５に進んで処理を繰り返す。一方、繰り返し回数、条件等を満たした場合には復号処理を終了し、（Ｌｃ・Ｘ＋Ｅ１＋Ｅ２’）の演算処理して復号データを得る。
【００８４】
なお、前記の実施形態では本発明の好適例を説明したが、本発明はこれに限定されないことはもちろんである。
例えば、本実施形態ではターボ符号器側では、ＲＳＣ符号器４００、４１０の２個、インターリーバ４２０が１個とする構成例としたので、ターボ復号器側の軟判定デコーダ（復号器）を２個、或いは共用して１個使用し、インターリーバ３個、或いは共用して１又は２個と必要数適時設けたが、ターボ符号器側でインターリーバ４２０の数を増やしてＲＳＣ符号器の数を多くした場合には、そのＲＳＣ符号器の数に併せて軟判定デコーダ処理回数が多くなり、軟判定デコーダ数が増加あるいは適宜共用した構成となる。同様に、インターリーブ処理回数も増加するので、ＲＳＣ符号器の増加（インターリーバの増加）に併せて適宜多くする構成となる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明した通り、発明によれば、処理量あるいは回路規模の増大を抑えつつもエラー訂正特性を向上することができる。その結果、従来での構成を用いた場合に比較し、同等なエラー特性を求めるのであれば、高集積化、その結果としての低消費電力化が可能となる。同等な回路規模であれば、より高性能なエラー訂正が可能となる。
従って、本発明は、ターボ復号器を必要とするシステムに有効な作用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るターボ符号内のインーターリーブ構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るターボ復号器のＢＥＲ特性図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係るターボ復号器のＢＥＲ特性図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るターボ復号器をソフトウエアにて実現する場合の処理手順のフローチャートである。
【図１０】従来のターボ符号器のブロック図である。
【図１１】従来のＲＳＣ符号器のブロック図である。
【図１２】従来のターボ符号器における状態遷移を示す説明図である。
【図１３】従来のターボ符号器における状態遷移を示す説明図である。
【図１４】従来のターボ符号器における状態遷移を示す説明図である。
【図１５】従来のターボ復号処理の繰り返し処理の説明図である。
【図１６】従来のターボ復号器のブロック図である。
【図１７】標準偏差σのガウス分布図である。
【図１８】従来のターボ復号器のＢＥＲ特性図である。
【符号の説明】
１０、１１  軟判定デコーダ
２０、２１  インターリーバ
２２  復元用インターリーバ
３０  セレクタ＆復号計算部
３３  復号計算部
４０  繰り返し回数用レジスタ
Ｘ  入力データ列
Ｘ’  イーリーブ処理した入力データ列
Ｅ  尤度情報
Ｅ１、Ｅ２  新たな尤度情報
Ｅｌ’  Ｅ１をインターリーブ処理したデータ列（尤度情報）
Ｅ２’  Ｅ１をインターリーブ処理したデータ列（尤度情報）
Ｘ”  復号されたデータ列
Ｙｌ  入力データ列Ｘの畳み込み符号化したデータ列
Ｙ２  データ列Ｘ’の畳み込み符号化したデータ列
【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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【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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