(57)【要約】本発明は、トレリス図における一組のブランチ遷移によって表すことができる符号を規定する構造を有する符号器によって生成される少なくとも１つのコード語を復号化する方法に関する。更に、本発明は、対応する復号器と、この復号器を用いる通信ネットワークにおける移動端末と基地局とに関する。また、本発明は、基地局および移動端末を備える通信システムを提供する。復号化処理における誤った情報の影響を低減するために、本発明は、最大帰納的アルゴリズム（ＭＡＰ）または最大ログマップ（Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ）アルゴリズムの前方再帰および／または後方再帰における信頼できる情報の一部だけを使用することを提案する。
2007529974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
復号器において、トレリス図における一組のブランチ遷移によって表すことができる符号を規定する構造を有する符号器によって生成される少なくとも１つのコード語を復号化する方法であって、
ａ）前記復号器における一組のブランチ遷移確率を、受信されるコード語と前記符号器の構造とに基づいて初期化するステップと、
ｂ）第１の確率分布および第２の確率分布を、前記少なくとも１つのコード語を符号化するために使用される符号器の初期状態に応じて初期化するステップと、
ｃ）前記第１の確率分布の値を、再帰アルゴリズムを用いて、前記第１の確率分布の初期値と前記一組のブランチ遷移確率とに基づいて再計算するステップと、
ｄ）前記第２の確率分布の値を、再帰アルゴリズムを用いて、前記第２の確率分布の初期値と前記一組のブランチ遷移確率とに基づいて再計算するステップと、
ｅ）復号化されるコード語を、前記受信されるコード語と、前記一組のブランチ遷移確率、ならびに前記第１および第２の確率分布に基づいて計算される外的確率測度と、に基づいて再構成するステップと、を含み、
ステップｃ）およびｄ）のいずれか一方または双方において、前記第１の確率分布または前記第２の確率分布の初期値の一部、および前記一組のブランチ遷移確率の一部が、それぞれの確率分布を再計算するために使用され、
使用される一部の値は、所定の信頼性基準を満たす、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記符号器は、フィードフォワード数学的演算およびフィードバック数学的演算の少なくとも１つを含むシフトレジスタ構造によって表すことができる、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記符号は、最大帰納的アルゴリズムを用いることにより復号化に好適である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ステップａ）において、前記一組のブランチ遷移確率を初期化するために、内的確率測度を用いるステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｅ）において、復号化されるコード語を再構成するために、内的確率測度を用いるステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
分離される２つの復号器インスタンスによって表すことができる復号器は、第１の復号ステップにおいて、前記少なくとも１つのコード語を復号化するために使用され、
前記第１の復号器インスタンスの外的確率測度を、前記第２の復号器インスタンスの内的確率測度として用いるステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項４または請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第１の復号器インスタンスにおいて、ステップａ）からｅ）を含む第２の復号化の反復を実行するステップを更に含み、
前記第１の復号器インスタンスは、前記第２の復号器インスタンスの外的確率測度を、内的確率測度として用いる、
ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記信頼性基準は、前記少なくとも１つのコード語が受信される無線チャネルのチャネル推定と、前記第１および／または第２の確率分布の要素の絶対値と、実行される復号化ステップの数と、ランダムな処理と、のうちの少なくとも１つに基づく、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記要素に対する信号対雑音比、および／または前記要素の絶対値が所定の閾値よりも低い場合、前記信頼性基準は、前記第１または第２の確率分布の要素によって満たされない、
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
トレリス図における一組のブランチ遷移によって表すことができる符号を規定する構造を有する符号器によって生成される少なくとも１つのコード語を復号化する復号器であって、
ａ）前記復号器における一組のブランチ遷移確率を、受信されるコード語と前記符号器の構造とに基づいて初期化し、
ｂ）第１の確率分布および第２の確率分布を、前記少なくとも１つのコード語を符号化するために使用される符号器の初期状態に応じて初期化し、
ｃ）前記第１の確率分布の値を、再帰アルゴリズムを用いて、前記第１の確率分布の初期値と前記一組のブランチ遷移確率とに基づいて再計算し、
ｄ）前記第２の確率分布の値を、再帰アルゴリズムを用いて、前記第２の確率分布の初期値と前記一組のブランチ遷移確率とに基づいて再計算し、
ｅ）復号化されるコード語を、前記受信されるコード語と、前記一組のブランチ遷移確率、ならびに前記第１および第２の確率分布に基づいて計算される外的確率測度と、に基づいて再構成する、処理手段を備え、
前記処理手段は、ステップｃ）およびｄ）のいずれか一方または双方において、前記第１の確率分布または前記第２の確率分布の初期値の一部、および一組のブランチ遷移確率の一部を、それぞれの確率分布を再計算するために使用するように適合され、
使用される一部の値は、所定の信頼性基準を満たす、
ことを特徴とする復号器。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の方法を実行するように適合される手段を備える、
ことを特徴とする請求項１０記載の復号器。
【請求項１２】
移動体通信システムにおける移動端末であって、
少なくとも１つのコード語を受信する受信手段と、
受信される少なくとも１つのコード語を復調する復調手段と、
請求項１０または請求項１１記載の復号器と、
を備える移動端末。
【請求項１３】
少なくとも１つのコード語におけるデータを符号化する符号化手段と、
前記少なくとも１つのコード語を送信する送信手段と、を更に備え、
送信される少なくとも１つのコード語は、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の方法による復号化に好適である、請求項１２記載の移動端末。
【請求項１４】
移動体通信システムにおける基地局であって、
少なくとも１つのコード語を受信する受信手段と、
受信される少なくとも１つのコード語を復調する復調手段と、
請求項１０または請求項１１記載の復号器と、
を備える基地局。
【請求項１５】
少なくとも１つのコード語におけるデータを符号化する符号化手段と、
前記少なくとも１つのコード語を送信する送信手段と、を更に備え、
送信される少なくとも１つのコード語は、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の方法による復号化に好適である、請求項１４記載の基地局。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５記載の基地局のうちの少なくとも１つと、請求項１２または請求項１３記載の移動端末のうちの少なくとも１つと、を備える移動体通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレリス図における一組のブランチ遷移によって表すことができる符号を規定する構造を有する符号器によって生成される少なくとも１つのコード語を復号化する方法に関する。また、本発明は、それぞれの復号器、ならびに復号器を用いる通信ネットワークにおける移動局および基地局を提供する。更に、基地局および移動局を備える通信システムが提供される。
【背景技術】
【０００２】
シフトレジスタによる符号化
畳み込み符号および関連する符号は、１つ以上のカスケードシフトレジスタまたは連結シフトレジスタを用いて生成される。簡略化のために、以下では二値のシフトレジスタを考える。二値のシフトレジスタは、０または１の二値をとることができる。シフトが生ずると、各レジスタのコンテンツは、後続するレジスタに対して、その新しいコンテンツとなるように送られる。通常、符号器への入力は、第１のレジスタの新しいコンテンツとして使用される。
【０００３】
二値のシフトレジスタ符号器の出力は、通常、シフトの前における幾つかのシフトレジスタのコンテンツのモジュロ２加算によって得られる。例として、簡単な二値のシフトレジスタ符号器を図１に示す。図１において、シフトレジスタの数ｒ＝２であり、状態の数Ｍ＝４である。各シフトレジスタは、Ｄによって表され、各モジュロ２加算ユニットは、「＋」によって表される。２つの出力ビットは、１つの入力ビットから得られる。そのうち、第１の出力ビットは、入力ビット（上部分岐）と同一であり、第２の出力ビットは、シフトレジスタの状態および入力ビット（下部分岐）のモジュロ２加算によって得られる。
【０００４】
図２には、図１からの符号器に対する状態遷移図が示されている。各状態は、シフトレジスタの値によって表される。各遷移は、有向辺（ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ｅｄｇｅ）によって表される。０の入力ビットによる遷移は、破線エッジ（ｂｒｏｋｅｎ  ｅｄｇｅ）によって示され、１の入力ビットによる遷移は、実線エッジ（ｓｔｒａｉｇｈｔ  ｅｄｇｅ）によって示される。各エッジは、入力ビットによって更にラベリングされ、対応する出力ビットによって後続される。状態遷移図の代替的な表示は、図３に示すようなトレリス素子により構成されるトレリスである。シフトレジスタ符号化（畳み込み符号化としても知られている）に関する更なる詳細は、例えば、非特許文献１に記載されている。
【０００５】
シフトレジスタは、畳み込み符号について一般的に用いられる。最近では、シフトレジスタは、極めて低いエラー率を実現する「ターボ符号」にも使用されるので、通信システムにとって魅力的なものとなっている。
【０００６】
シフトレジスタ符号に対して普及している復号アルゴリズムは、例えば、ビタビアルゴリズムおよび最大帰納的アルゴリズムである。前者は、従来の畳み込み符号にしばしば使用され、後者は、その帰納的確率の出力によりターボ符号の復号化に非常に好評である。
【０００７】
最大帰納的アルゴリズム
最大帰納的アルゴリズムの詳細な説明を以下の段落で説明する。簡単のために、二値の場合をより詳細に説明する。ただし、非二値の場合への拡張は、当業者に対して何らの問題も課さない。一般に、非二値の場合では、発生確率は通常、対数尤度比によって表されない。その代わり、幾つかの（可能性として対数）絶対確率測度が使用されうる。最終的には、後続する対数尤度比が与えられる全ての式は、上述の絶対確率測度を満たすように変更されなくてはならない。
【０００８】
二値の場合の簡略化された特徴は、２つの事象しかとり得ないので、これらの発生確率は、対数尤度比（ＬＬＲ）に関して表される。ＬＬＲは、一般に、
【数１】
2007529974.tif 000003
によって定義され、ｘが２つの可能な事象の１つである確率の比の自然対数として定義される。
【０００９】
本明細書では、以下の記号を用いる。
【表１】
2007529974.tif 000004
【００１０】
アルゴリズムは、前方再帰（ｆｏｒｗａｒｄ  ｒｅｃｕｒｓｉｏｎ）および後方再帰（ｂａｃｋｗａｒｄ  ｒｅｃｕｒｓｉｏｎ）と一般的に呼ばれる２つの構成要素を有する。より具体的には、２つの分布αｋおよびβｋは、再帰的に更新される。品質αｋ（Ｓｋ）は、受信したシーケンスｙ１…ｙｋを前提として、情報ビットｋに対して状態Ｓｋ＝ｍにあるための確率測度を表す。同様にして、βｋ（Ｓｋ）は、受信したシーケンスｙｋ…ｙＫを前提として、情報ビットｋに対して状態Ｓｋ＝ｍにあるための確率測度を表す。
【００１１】
これら双方の再帰は、いわゆるブランチ遷移確率γｋ，ｉ（ｙｋ，ｍ′，ｍ″）に基づいて定義される。これは、遷移を生ずる情報ビットがｄｋ＝ｉであると仮定したときの、受信したコード語ｙｋの観察を前提とした状態ｍ′と状態ｍ″との間における遷移の確率を表す。ブランチ遷移確率は、
【数２】
2007529974.tif 000005
として計算される。
【００１２】
ｑ（ｄｋ＝ｉ｜Ｓｋ−１，Ｓｋ）の値は、ビットｉが状態Ｓｋ−１から状態Ｓｋへの遷移と関連付けられるか否かに依存し、１または０である。Ｐｒ｛Ｓｋ｜Ｓｋ−１｝は、情報ビットｄｋの先験的確率である。ターボ復号化の概念では、この確率は、別の復号器から得られた外的な情報でもよい。他の項も当業者によって容易に得られるであろう。例えば、どの先験的情報も利用可能でない場合、これらの確率は同等に設定される。
【００１３】
式２は、ｑ（ｄｋ＝ｉ｜Ｓｋ−１，Ｓｋ）＝１の場合の遷移に対してだけγ値が存在すると仮定される場合に指標ｉを省略することにより簡単化される。この仮定を用いて、当該式は
【数３】
2007529974.tif 000006
と書き換えることができる。
【００１４】
符号器入力における各情報ビットｄｋに対して、符号器の入力において２つのコード化ビットｘｋ＝（ｘｋｓｘｋｐ）が存在する場合を考える。式３は、更に簡略化され、結果として１／２のコードレートが得られる。更に、二値の場合を考えると、式３は対数表現を用いて更に簡略化される。
【数４】
2007529974.tif 000007
【００１５】
二値のシフトレジスタ符号の場合、状態の数Ｍは、
【数５】
2007529974.tif 000008
として計算される。
【００１６】
初期化
状態Ｓｋ−１から始まり状態Ｓｋで終わる各ブランチ遷移に対して、ＢＰＳＫ（二位相偏移変調）、ＡＷＧＮ（加算性白色ガウス雑音）の場合に対するブランチ遷移確率は、
【数６】
2007529974.tif 000009
によって求められる。ここで、ｋは１乃至Ｋである。
【００１７】
最後の項は以下で頻繁に使用されるので、式６は、
【数７】
2007529974.tif 000010
として書き換えられる。この書き換えには、
【数８】
2007529974.tif 000011
を用いる。
【００１８】
Ｌｃは、信号対雑音比（ＳＮＲ）から得られるチャネル倍率であり、この場合、
【数９】
2007529974.tif 000012
である。ここで、σ２はチャネルの雑音分散を表す。
【００１９】
αｋおよびβｋの初期値は、システムパラメータに応じて初期化される。状態ｍ＝０で始まり、終わるコードについて、初期化は、
【数１０】
2007529974.tif 000013
および
【数１１】
2007529974.tif 000014
でなくてはならない。
【００２０】
前方再帰
各状態Ｓｋに対して、ｋは１乃至Ｋの値をとり、αｋは、
【数１２】
2007529974.tif 000015
として計算される。
【００２１】
後方再帰
各状態Ｓｋに対して、ｋはＫ−１乃至０の値をとり、βｋは、
【数１３】
2007529974.tif 000016
として計算される。
【００２２】
復号化
フル復号化処理（ｆｕｌｌ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）は、前方再帰および後方再帰の適用よりなる。これらの再帰後、各情報ビットの軟出力判断（すなわち、帰納的確率）を更新することができる。
【数１４】
2007529974.tif 000017
【数１５】
2007529974.tif 000018
【００２３】
上記の式では、Ｓ＋は、データ入力Ｄｋ＝１によって生ずる全ての状態遷移ｍ′→ｍ″に対応する順序対（ｍ′，ｍ″）の組である。Ｓ−は、Ｄｋ＝０として、同様に定義される。
【数１６】
2007529974.tif 000019
【数１７】
2007529974.tif 000020
【００２４】
式１５を用いれば、ｋ番目に送信されるビットの値は、
【数１８】
2007529974.tif 000021
として推定される。
【００２５】
式１４で得られる外的量Ｌｅは、後続する復号器のための内的情報として使用され得ることに留意されたい。同様にして、式１５における量Ｌｉは、別の復号器の外的情報から内的情報として得ることができる。
【００２６】
当業者には、別の復号器からどの情報も利用可能でない場合に、これら双方の量が適切な値に設定され得ることが理解されるであろう。ターボ符号、内的情報および外的情報へのアルゴリズムの適用に関する詳細は、非特許文献２に記載されている。
【００２７】
最大ログマップ（Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ）アルゴリズム
関連する計算を簡略化するために、式１２および式１３は、近似および代入され、
【数１９】
2007529974.tif 000022
および
【数２０】
2007529974.tif 000023
となる。
【００２８】
同様にして、決定変数（ｄｅｓｉｃｉｏｎ  ｖａｒｉａｂｌｅ）は、式１４を、
【数２１】
2007529974.tif 000024
に変形することにより得られる。
【００２９】
しかしながら、これらの近似は、復号化の性能を劣化する可能性がある。
【００３０】
前方再帰および後方再帰に対する式からも分かるように、送信されるコード語に対応する受信ベクトルから最終的に求められる多数の値からの情報が関係している。雑音のあるチャネル環境では、幾つかの受信値が誤った情報を運ぶ可能性が高く、このことは、誤った情報が上述の値から推察され、かつ繰り返しの復号化が伝搬されることを示している。
【非特許文献１】Lin et al., "Error Control Coding: Fundamentals and Applications", Prentice-Hall Inc., chapter 10
【非特許文献２】Berrou et al., "Near Shannon Limit Error-Correcting Coding and Decoding: Turbo Codes (1)", Proc. IEEE Int. Conf. On Communications, pp. 1064-1070, May 1993
【発明の開示】
【００３１】
したがって、本発明の目的は、このような誤った情報の影響を低減することである。
【００３２】
この目的は、独立項の技術的内容により実現される。本発明の有利な実施の形態は、従属項の技術的内容である。
【００３３】
本発明の一態様によると、従来技術の式において要求されているように、前方再帰および／または後方再帰の全ての情報が処理されない。その代わりに、本発明の本実施の形態によると、幾つかの項が排除される。どの項を排除すべきかといった決定は、例えば、その信頼性に応じてなされる。すなわち、前方再帰および／または後方再帰を決定するときに使用される復号化性能を劣化させ得る項は、対応する式から省略される。
【００３４】
本発明の異なる例示的な実施の形態の１つでは、トレリス図における一組のブランチ遷移によって表すことができる符号を規定する構造を有する符号器によって生成される少なくとも１つのコード語を復号化する方法が提供される。
【００３５】
本実施の形態によると、当該方法は、前記復号域における一組のブランチ遷移確率を、受信されるコード語と前記符号器の構造とに基づいて初期化するステップと、第１の確率分布および第２の確率分布を、前記少なくとも１つのコード語を符号化するために使用される符号器の初期状態に応じて初期化するステップと、前記第１の確率分布の値を、再帰アルゴリズムを用いて、前記第１の確率分布の初期値と前記一組のブランチ遷移確率とに基づいて再計算するステップと、前記第２の確率分布の値を、再帰アルゴリズムを用いて、前記第２の確率分布の初期値と前記一組のブランチ遷移確率とに基づいて再計算するステップと、復号化されるコード語を、前記受信されるコード語と、前記一組のブランチ遷移確率、ならびに前記第１および第２の確率分布に基づいて計算される外的確率測度と、に基づいて再構成するステップと、を含む。
【００３６】
前記第１または第２の確率分布の値を再計算するステップのいずれか一方または双方では、前記第１の確率分布または前記第２の確率分布の初期値の一部、および前記一組のブランチ遷移確率の一部が、それぞれの確率分布を再計算するために使用される。更に、この使用される一部の値のみが、所定の信頼性基準を満たす。
【００３７】
更なる実施の形態では、前記符号器は、フィードフォワード数学的演算およびフィードバック数学的演算の少なくとも１つを含むシフトレジスタ構造によって表すことができる。
【００３８】
更に、本発明の別の実施の形態では、前記符号は、最大帰納的アルゴリズムを用いることで復号化に好適となる。
【００３９】
本発明の更なる実施の形態では、当該方法は、前記一組のブランチ遷移確率を初期化するために内的確率測度を用いるステップを更に含む。
【００４０】
本発明の別の実施の形態は、復号化されるコード語を再構成するために内的確率測度を用いるステップを含む。
【００４１】
本実施の形態の更なる変形例では、分離される２つの復号器インスタンスによって表すことができる復号器は、第１の復号化ステップにおいて前記少なくとも１つのコード語を復号化するために使用され、当該方法は、前記第１の復号器インスタンスの外的確率測度を前記第２の復号器インスタンスの内的確率測度として用いるステップを更に含む。
【００４２】
本実施の形態の別の変形例では、当該方法は、前記第１の復号器インスタンスにおいて第２の復号化の反復を実行するステップを更に含み、前記第１の復号器インスタンスは、前記第２の復号器インスタンスの外的確率測度を内的確率測度として用いる。
【００４３】
本発明の更なる実施の形態によると、前記信頼性基準は、少なくとも１つのコード語が受信される無線チャネルのチャネル推定と、前記第１および／または第２の確率分布の要素の絶対値と、実行される復号化ステップの数と、ランダムな処理と、のうちの少なくとも１つに基づく。別の変形例では、前記要素に対する信号対雑音比、および／または前記要素の絶対値が所定の閾値よりも低い場合、前記信頼性基準は、前記第１または第２の確率分布の要素によって満たされない。
【００４４】
更に、本発明は別の実施の形態において、トレリス図における一組のブランチ遷移によって表すことができる符号を規定する構造を有する符号器によって生成される少なくとも１つのコード語を復号化する復号器を提供する。
【００４５】
当該復号器は、前記復号器における一組のブランチ遷移確率を、受信されるコード語と前記符号器の構造とに基づいて初期化し、第１の確率分布および第２の確率分布を、前記少なくとも１つのコード語を符号化するために使用される符号器の初期状態に応じて初期化し、前記第１の確率分布の値を、再帰アルゴリズムを用いて、前記第１の確率分布の初期値と前記一組のブランチ遷移確率とに基づいて再計算し、前記第２の確率分布の値を、再帰アルゴリズムを用いて、前記第２の確率分布の初期値と前記一組のブランチ遷移確率とに基づいて再計算し、符号化されるコード語を、前記受信されるコード語と、前記一組のブランチ遷移確率、ならびに前記第１および第２の確率分布に基づいて計算される外的確率測度と、に基づいて再構成する処理手段を備える。
【００４６】
更に、当該処理手段は、前記第１または第２の確率分布の値を再計算するステップのいずれか一方または双方において、前記第１の確率分布または第２の確率分布の初期値の一部、および一組のブランチ遷移確率の一部を、それぞれの確率分布を再計算するために使用するように適応されており、この使用される一部の値のみが、所定の信頼性基準を満たしている。
【００４７】
本発明の更なる実施の形態では、上述の復号化方法のいずれか１つを実行するように適合される手段を備える復号器が提供される。
【００４８】
更に、本発明の別の実施の形態は、移動体通信システムにおける移動端末に関し、当該移動端末は、少なくとも１つのコード語を受信する受信手段と、受信される少なくとも１つのコード語を復調する復調手段と、本発明の実施の形態の１つによる復号器と、を備える。
【００４９】
別の実施の形態では、当該移動端末は、少なくとも１つのコード語におけるデータを符号化する符号化手段と、前記少なくとも１つのコード語を送信する送信手段と、を更に備え、送信される少なくとも１つのコード語は、上述の復号化方法による復号化に好適である。
【００５０】
本発明の更なる実施の形態では、移動体通信システムにおける基地局が提供され、当該基地局は、少なくとも１つのコード語を受信する受信手段と、受信される少なくとも１つのコード語を復調する復調手段と、本発明の実施の形態の１つによる復号器と、を備える。
【００５１】
別の実施の形態では、当該基地局は、少なくとも１つのコード語におけるデータを符号化する符号化手段と、前記少なくとも１つのコード語を送信する送信手段と、を更に備え、送信される少なくとも１つのコード語は、上述の復号化方法による復号化に好適である。
【００５２】
更なる実施の形態によると、本発明の実施の形態の１つによる少なくとも１つの基地局と、本発明の実施の形態の１つによる少なくとも１つの移動端末と、を備える移動体通信システムが提供される。
【００５３】
以下では、本発明を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。図中において、同様のまたは対応する詳細部には同じ参照番号を付与する。
【００５４】
以下の段落では、「ｘ∈Ａ＼Ｂ」という表現は「ｘは集合Ｂを除いた集合Ａの要素」を意味しており、これは「ｘは集合Ａの要素であるが集合Ｂの要素ではない」に相当する。
【００５５】
前述のセクションで概略した通り、初期化、前方再帰、後方再帰、および最大帰納的アルゴリズムの決定ステップ（例えば、式６、１２、１３、１４、１５参照）において数学式が解かれる。
【００５６】
一般的に、これらの式は以下の項を含む。
・初期化に対する式はｙ値を伴う項を含む。
・前方再帰に対する式はΓ値および決定されたα値を伴う項を含む。
・後方再帰に対する式はΓ値および決定されたβ値を伴う項を含む。
【００５７】
前方再帰に対する式１２の分子は、状態Ｓｋ−１から始まり状態Ｓｋ＝ｍで終わる状態遷移に対する値の合計として解釈することができる。したがって、「前方の組」は、以下のように定義される。
【数２２】
2007529974.tif 000025
【００５８】
Ｔｋ，ｍは、情報ビットｄｋによる状態Ｓｋ−１からＳｋへの遷移を可能としたときの組である。
【００５９】
したがって、
【数２３】
2007529974.tif 000026
となる。
【００６０】
同様に、後方再帰に対する式１３の分子は、状態Ｓｋ＋１から始まり状態Ｓｋ＝ｍで終わる状態遷移に対する値の合計として解釈することができる。したがって、第２の「後方の組」は、以下のように定義される。
【数２４】
2007529974.tif 000027
【００６１】
Ｕｋ，ｍは、情報ビットｄｋによる状態ＳｋからＳｋ＋１への遷移を可能としたときの組である。
【００６２】
したがって、
【数２５】
2007529974.tif 000028
となる。
【００６３】
本発明によると、排他集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍは、前方再帰および／または後方再帰に対して追加的に定義される。
【００６４】
排他集合Δｋ，ｍは、前方の組Ｔｋ，ｍの要素を示している。この前方の組Ｔｋ，ｍは、特定の信頼性基準を満たさないので、前方再帰ステップにおいて使用されない。同様にして、排他集合Ωｋ，ｍは、特定の信頼性基準を満たさず、後方再帰ステップにおいて使用されない後方の組Ｕｋ，ｍの要素を示している。
【００６５】
排他集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍを用いると、上記式を以下のように変更することができる。
【００６６】
新たな前方再帰
【数２６】
2007529974.tif 000029
代替的に簡略化すると、
【数２７】
2007529974.tif 000030
【００６７】
新たな後方再帰
【数２８】
2007529974.tif 000031
代替的に簡略化すると、
【数２９】
2007529974.tif 000032
【００６８】
集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍの双方が空の場合、従来技術の挙動が繰り返される。排他集合Δｋ，ｍが前方の組Ｔｋ，ｍと同じ要素を含む場合、αｋ（Ｓｋ＝ｍ）の値は、この再帰式からは決定されない。
【００６９】
このような場合、対応するαｋ（Ｓｋ＝ｍ）＝−∞を設定することが有用である。同様にして、βｋ（Ｓｋ＝ｍ）＝−∞は、排他集合Ωｋ，ｍが後方の組Ｕｋ，ｍと同じ要素を含む場合に設定される。
【００７０】
ｋのある値に関して、排他集合が全てのｍ＝１…Ｍに対して前方の組と等しい場合、αｋ（ｍ）は、−ｌｎＭに設定される。これは、全ての状態Ｓｋ＝１…Ｍは同様に等しいことを意味する。同じことが後方の組についてもいえる。
【００７１】
一般的に、排他集合は、例えば、式が解かれる状態指数ｍ、式が解かれる情報ビット指数ｋ、および／または復号処理（例えば、ターボ復号化コンテキスト）の反復回数に依存する。
【００７２】
排他集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍの定義
前述したとおり、排他集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍは、誤っていると推定され、または誤っている可能性が高い式（または復号化処理）からのデータを排除するために定義される。このようなデータが含まれている場合、生成される出力も同様に誤っている可能性が高い。したがって、本発明は、上記の式からこのような値を無視することにより、復号化出力に対するこれらの負の影響を克服することを提案する。
【００７３】
前述したとおり、新しい前方再帰ステップ（式２６または２７参照）および後方再帰ステップ（式２８または２９参照）に対する排他集合は、信頼性のないメッセージが計算から排除されるように定義される。本発明の更なる実施の形態では、排他集合は、例えば、互いに独立して定義される。すなわち、排他集合Δｋ，ｍの要素は、必ずしも排他集合Ωｋ，ｍの要素ではない。
【００７４】
同様にして、本発明の別の実施の形態では、排他集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍは、復号化の反復において独立して設定されてもよい。反復回数が増加すると、通過するメッセージの全体的な信頼性は、比較的良好な送信状態のために向上される。これは、例えば、復号化エンティティ間で交換される外的情報の信頼性が復号化の反復回数の増加によって向上されるターボ符号の復号化に適用可能である。
【００７５】
したがって、反復回数を増加させると、排他集合の要素の数は低減し、復号化の最終段（反復に関しての）において排他集合が空になる。
【００７６】
本発明の別の実施の形態では、排他集合は、例えば、これまでに処理された反復回数と、通信システムによって与えられるパラメータである復号化の反復回数の最大数との双方に依存する。これにより、反復ステップの進行に依存して、排他集合における要素が徐々に減少する。
【００７７】
排他集合を決定するために単独でまたは組み合わせて使用され得る基準の典型的なリストは、チャネル推定（信号対雑音比）、絶対ＬＬＲ値、反復回数（ターボ復号化コンテキストにおいて）、および／またはランダム処理である。
【００７８】
例えば、チャネル推定基準により、受信したデータに認められる品質に応じた排他集合の定義が可能となる。その利点は、チャネル推定が、受信した符号化情報の信頼性を推定するために復号器において既知である独立側情報の一種を提供することである。しかしながら、チャネル推定の粒度は、数ビットよりなるセグメントに制限されるので、排他集合を定義するための全ての状況で単独では適用可能ではない。
【００７９】
絶対ＬＬＲ値基準により、微細な粒度での信頼性の推定が可能になる。ＬＬＲ値の定義により、大きい絶対値は高い信頼を表す。反対に、小さい絶対値は低い信頼を表す。したがって、絶対ＬＬＲ値のランキングは、排他集合の一部となるように与えられる式に対する最小値を決定するために使用されうる。例えば、ＬＬＲ値基準は、排他集合における要素を決定するために、単独でまたは他の基準と組み合わせて使用されてもよい。
【００８０】
更なる可能な基準は、ランダム処理基準である。この基準は、排他集合の要素を決定するために、単独でまたは他の基準と共に使用されてもよい。例えば、チャネル推定により、受信した情報の１０％が信頼できないと推測される。各情報に対して、排他集合の要素となる可能性は１０％である。
【００８１】
次に、図７、８、９を参照して、本発明の別の実施の形態を説明する。
【００８２】
図７は、本発明の一実施の形態による復号化処理のフローチャートを示している。ステップ７０１において、エアインタフェースを介してコード語ｙｋを受信すると、ステップ７０２において、復号器は排他集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍを生成する。
【００８３】
排他集合を生成するために、ステップ７０４および７０５において、前方再帰および／または後方再帰における計算からどの要素が排除されるべきかを決定するために幾つかの異なる決定パラメータが使用される。例えば、受信手段は、コード語またはその個々のビットの受信に対するチャネル品質に関する情報を供給し、あるいは復号器に排他集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍを供給さえする。
【００８４】
更に、ステップ７０３において、遷移確率Γ（ｙｋ，Ｓｋ−１，Ｓｋ）が、符号器の構造の知識および受信したコード語ｙｋに基づいて、初期化される。また、ステップ７０４において、確率分布αｋおよびβｋが初期化される。これは、例えば、受信したコード語ｙｋを生成するために使用される符号器の構造の知識を用いて行われる。
【００８５】
復号器を正しく初期化した後、ステップ７０５および７０６において、例えば、式２６乃至２９に定義されるように、前方再帰および後方再帰が実行される。これらの再帰では、排他集合Δｋ，ｍおよびΩｋ，ｍが考慮される。すなわち、分布αｋおよびβｋにおける値の一部、および／またはΓ（ｙｋ，Ｓｋ−１，Ｓｋ）の一部が、再帰ステップを実行するために使用される。
【００８６】
αｋおよびβｋの新しい値が再計算されると、復号器によってコード語が再構成される。このステップは、例えば、復号化されたコード語ｄ＾ｋの個々のビットを決定するための外的ＬＬＲＬｅ（ｘｋｓ）および推定基準Ｌ（ｄｋ）の生成を含む。
【００８７】
更なる実施の形態では、後続するコード語に対する次の復号化処理のブランチ遷移確率Γ（ｙｋ，Ｓｋ−１，Ｓｋ）の初期化のためのパラメータとして、外的ＬＬＲＬｅ（ｘｋｓ）または推定基準Ｌ（ｄｋ）を再使用することも可能である。しかしながら、これは、前のコード語から次のコード語への復号化エラーの伝搬を容易にする。
【００８８】
図８および図９は、本発明の更なる例示的な実施の形態によるターボ原理を用いた復号化処理のフローチャートを示している。これらの実施例では、多数の復号器インスタンスが復号器において使用される。例えば、このような構造は、ターボ符号器／ターボ復号器による使用に適用されうる。
【００８９】
図８および図９における左側のブランチは、第１の復号器インスタンスの動作を示し、右側のブランチは第２の復号器インスタンスの動作を示す。２つの異なる復号器インスタンスのパラメータ間をより区別するために、１ｓおよび２ｓが上付きまたは下付きで付与される。
【００９０】
原則として、双方の復号器インスタンスによって実行されるステップは、図７を参照して説明した対応するステップに類似する。したがって、図８および図９の以下の説明では、本復号化処理における変更に焦点を当てる。
【００９１】
図８では、ステップ８０１において、受信手段は、コード語ｙｋを受信し、第１の復号器インスタンスに供給する。例えば、受信手段の個々のビットに対する受信品質の指標を用いて排他集合Δ１ｋ，ｍおよびΩ１ｋ，ｍが生成されまたは得られると（ステップ７０２参照）、ブランチ遷移確率Γ１（ｙｋ，Ｓ１ｋ−１，Ｓ１ｋ）およびα１ｋおよびβ１ｋの値が初期化される（ステップ７０３および７０４参照）。次に、前方再帰ステップ７０５および後方再帰ステップ７０６が実行される。
【００９２】
本発明の本実施の形態によると、ステップ８０２では、コード語ｄ＾ｋを再構成する代わりに、第１の復号器インスタンスは、外的ＬＬＲＬ１ｅ（ｘｋｓ）（または、それに基づく推定基準Ｌ１（ｄｋ））を生成する。生成された外的ＬＬＲＬ１ｅ（ｘｋｓ）（または推定基準Ｌ１（ｄｋ））は、次に説明する復号化処理での使用のために、第２の復号器インスタンスに送られる。
【００９３】
ステップ８０３では、第２の復号器インスタンスは、受信手段からコード語ｙｋを受信する。次に、排他集合Δ２ｋ，ｍおよびΩ２ｋ，ｍが生成され、またはそれらが供給される。代替的には、例えば、鎖線矢印で示される第１の復号器インスタンスの結果を用いると、排他集合Δ２ｋ，ｍおよびΩ２ｋ，ｍは、ステップ８０３で生成される。ステップ８０３では、第１の復号器インスタンスの処理結果が選択的に考慮されることに留意されたい。
【００９４】
次に、第２の復号器インスタンスは、ステップ８０４において、ブランチ遷移確率Γ２（ｙｋ，Ｓ２ｋ−１，Ｓ２ｋ）を初期化してもよい。外的ＬＬＲＬ１ｅ（ｘｋｓ）または推定基準Ｌ１（ｄｋ）は、第２の復号器インスタンスにおける初期化において、内的ＬＬＲＬ２ｉ（ｘｋｓ）として使用されてもよい。更に、α２ｋおよびβ２ｋの値は、ステップ７０３および７０４で説明した方法と同様にして初期化される。
【００９５】
Γ２（ｙｋ，Ｓ２ｋ−１，Ｓ２ｋ）と、α２ｋと、β２ｋとが初期化されると、前方再帰ステップ８０６および後方再帰ステップ８０７は、図７のステップ７０５および７０６を参照して説明された方法と同様にして実行される。
【００９６】
確率分布α２ｋおよびβ２ｋを再計算した後、コード語ｄ＾ｋが再構成される。図８の例示的な実施の形態によると、外的ＬＬＲＬ２ｅ（ｘｋｓ）は、ステップ８０８において生成され、これらの値に基づいてコード語ｄ＾ｋがステップ８０９で再構成される。
【００９７】
以上より明らかとなるように、第２の復号器インスタンスは、第１の復号器インスタンスから遅延して動作することができる。これにより、第１の復号器インスタンスの結果が第２の復号化インスタンスの復号化処理で使用されうる。更に、代替的な実施の形態では、第１の復号器インスタンスは、第２の復号器インスタンスから得られるコード語と比較され得る復号化されたコード語を再構成してもよいことに留意されたい。この場合、第２の復号器は、第１の復号器インスタンスから遅れて動作してもしなくてもよい。この処理は、以下に図９を参照して詳述する。
【００９８】
図９は、本発明の更なる例示的な実施の形態によるターボ原理を用いた復号化処理のフローチャートを示す。図９の左側のブランチおよび右側のブランチに示す２つの復号器インスタンスにおける復号化処理は、略同じである。第１の復号器インスタンスにおける第１の復号化の反復は、図８を参照して説明したものと同様である。すなわち、図９における第１の復号化の反復についてのステップ９０１および９０２は、図７におけるステップ７０２および７０３と同様である。
【００９９】
前方再帰および後方再帰の初期化および計算がされると（ステップ７０４、７０５、７０６参照）、第１の復号器インスタンスは、第２の符号器インスタンスに供給される外的ＬＬＲＬ１ｅ（ｘｋｓ）を生成する。更に、第１の復号化インスタンスは、復号化されたコード語ｄ＾１ｋを構成する。
【０１００】
ステップ８０４（選択的にはステップ８０３）と並行して、あるいは第２の復号器インスタンスの結果の使用を可能にする遅延を用いて、第２の復号器インスタンスは、第１の復号器インスタンスと同様の復号化（ステップ８０３〜８０７、８０９、９０４）を実行し、または図８において第２の復号器インスタンスを参照して説明した復号化の反復を実行する。
【０１０１】
第１の復号化の反復の終わりでは、第２の復号化インスタンスは、再構成されたコード語ｄ＾２ｋを生成する。ステップ９０５では、生成された２つのコード語ｄ＾１ｋおよびｄ＾２ｋが比較され、これらが等しい場合には、復号化処理はステップ９０６で終了する。
【０１０２】
しかし、ステップ９０５における判断が負の結果の場合、更なる復号化の反復が実行される。この場合、第２の復号器インスタンスは、鎖線矢印で示すように、その外的ＬＬＲＬ２ｅ（ｘｋｓ）を、第１の復号器インスタンスに供給する（ステップ９０４）。第２の復号器インスタンスと同様に、第１の復号器インスタンスは、この外的情報を、内的情報として、例えば復号化の反復における内的ＬＬＲＬ１ｉ（ｘｋｓ）として用いる。すなわち、第２の復号器インスタンスの情報は、ステップ９０２において新たに初期化されたブランチ遷移確率Γ１（ｙｋ，Ｓ１ｋ−１，Ｓ１ｋ）の組を得るために、選択的には、ステップ９０１における新たな排他集合Δ１ｋ，ｍおよびΩ１ｋ，ｍを決定するために使用される。
【０１０３】
このようにして、復号器は、同様に再構成されたコード語ｄ＾１ｋおよびｄ＾２ｋを得る前に反復を数回実行し、受信したコード語ｙｋに対する復号化処理が終了する。更に、再構成されたコード語ｄ＾１ｋおよびｄ＾２ｋが所定の反復回数の後に一致しない場合、復号化処理は中止され、復号化エラーが次の処理インスタンスにシグナリングされる。
【０１０４】
図９の例示的な復号化処理は、双方の復号器インスタンスがコード語を再構成し、それらを比較するものとして説明したが、図８に示す実施の形態で提案した処理を、コード語を再構成する前に、復号化の数回の反復とともに使用することができることに留意されたい。
【０１０５】
次に、図１０をより詳細に説明する。図１０は、本発明の実施の形態による送信器と受信器とを示す。送信器１００１は、符号器１００２と送信手段１００３とを備える。送信手段は、符号器１００２によって符号化された信号を変調するための変調器を備えてもよい。鎖線矢印で示すように、符号器１００２は、入力データを、上述の復号化処理の様々な実施の形態による復号化に好適なコード語に符号化することができる。変調されたデータは、アンテナを用いて送信手段１００３によって送信される。
【０１０６】
符号化された信号を受信する受信器１００４は、受信信号を復調する復調器を備える受信手段１００６を有する。ｙｋ値、および送信品質または受信したコード語ｙｋにおける各ビットに対する信頼性基準等のパラメータが受信手段１００６で抽出されると、これらのデータは、復号器１００５に供給される。この復号器１００５は、上述したように、復号化処理を初期化するために、これらのデータを考慮する。
【０１０７】
復号器１００５は、再構成されたコード語を生成するために、上述の方法に応じて受信したデータを復号化するように適合された処理手段１００７を備える。
【０１０８】
図１１および図１２は、本発明の異なる実施の形態による移動端末（ＵＥ）１１０１と基地局（ノードＢ）１２０１とをそれぞれ示す。この移動端末１１０１と基地局は、それぞれ、通信を実行するために、図１０に示す送信器１００１と受信器１００４とを有する。
【０１０９】
図１３は、図１１に示す移動端末１１０１と図１２に示す基地局（ノードＢ）とを備える、本発明の実施の形態による通信システムの構造的な概観を示す。
【０１１０】
この概観図は、コアネットワーク（ＣＮ）１３０３とＵＭＴＳ陸上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）１３０２とを有するＵＭＴＳネットワーク１３０１を示す。移動端末１１０１は、ノードＢ１２０１への無線リンクを介してＵＴＲＡＮ１３０２に接続される。ＵＴＲＡＮ１３０２における基地局は、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１３０４に更に接続される。ＣＮ（１３０３）は、ＣＮ１３０３を公衆切換電話網（ＰＳＴＮ）に接続するための（ゲートウェイ）モバイルスイッチングセンター（ＭＳＣ）を有してもよい。ホームロケーション登録（ＨＬＲ）およびビジタロケーション登録（ＶＬＲ）は、ユーザ関連情報を記憶するために使用される。更に、コアネットワークは、サービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）およびゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）を介して、インターネットプロトコルベース（ＩＰベース）ネットワークへの接続も提供する。
【０１１１】
移動端末通信システムを例示的には参照したが、当業者には、本発明が無線（データ）ネットワーク、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＤＶＢ等のデジタルビデオ放送、またはＤＡＢやＤＲＭ等のデジタルオーディオ放送での使用にも適用可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】系統的符号化に対するシフトレジスタ符号器の設計を例示する図
【図２】図１に示す符号器の状態遷移図
【図３】図１に示す符号器に対するトレリスセグメント記述を示す図
【図４】前方再帰に対する変数を示すトレリスセグメントを示す図
【図５】後方再帰に対する変数を示すトレリスセグメントを示す図
【図６】決定に対する変数を示すトレリスセグメントを示す図
【図７】本発明の一実施の形態による復号化処理のフローチャートを示す図
【図８】本発明の異なる実施の形態によるターボ原理を用いた復号化処理のフローチャートを示す図
【図９】本発明の異なる実施の形態によるターボ原理を用いた復号化処理のフローチャートを示す図
【図１０】本発明の実施の形態による送信器および受信器を示す図
【図１１】図１０に示す送信器および受信器を備える本発明の実施の形態による移動端末を示す図
【図１２】図１０に示す送信器および受信器を備える本発明の実施の形態による基地局を示す図
【図１３】図１１に示す移動端末および図１２に示す基地局（ノードＢ）を備える本発明の実施の形態による通信システムの構造的な概観を示す図
【図１】
2007529974.tif 000033
【図２】
2007529974.tif 000034
【図３】
2007529974.tif 000035
【図４】
2007529974.tif 000036
【図５】
2007529974.tif 000037
【図６】
2007529974.tif 000038
【図７】
2007529974.tif 000039
【図８】
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【図９】
2007529974.tif 000041
【図１０】
2007529974.tif 000042
【図１１】
2007529974.tif 000043
【図１２】
2007529974.tif 000044
【図１３】
2007529974.tif 000045
【国際調査報告】
2007529974.tif 000046
2007529974.tif 000047
2007529974.tif 000048