(57)【要約】【課題】実際の受信信号が予め仮定された受信信号の統計的な性質からずれている場合でも、訂正能力が劣化しない軟判定復号装置および軟判定復号プログラムを提供する。【解決手段】対数尤度比算出部１０は、受信信号の対数尤度比と、受信信号の対数尤度比の平均値との差をオフセット補償された対数尤度比として出力する。誤り訂正復号部１８は、オフセット補償された対数尤度比に基づいて、符号長の単位で受信信号の誤り訂正復号を行なう。【選択図】図２
2008147764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号のオフセットが補償された対数尤度比を算出する尤度算出部と、
前記オフセット補償された対数尤度比に基づいて、符号長の単位で前記受信信号の誤り訂正復号を行なう誤り訂正復号部とを備え、
前記尤度算出部は、前記受信信号の対数尤度比と、前記受信信号の対数尤度比の平均値との差を前記オフセット補償された対数尤度比として出力する、軟判定復号装置。
【請求項２】
前記尤度算出部は、前記受信信号の系列を前記符号長ごとにグループ化し、
前記尤度算出部は、前記受信信号の対数尤度比の平均値として、前記受信信号が属するグループについての対数尤度比の平均値を用いる、請求項１記載の軟判定復号装置。
【請求項３】
前記受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、
前記尤度算出部は、
前記受信信号と定数とを乗算することによって前記受信信号の対数尤度比を算出する乗算部と、
前記乗算部から順次出力される受信信号の対数尤度比の平均値を算出する平均値算出部と、
前記乗算部から出力される受信信号の対数尤度比から、前記平均値算出部から出力される対数尤度比の平均値を減算して、減算結果を前記オフセット補償された対数尤度比として出力する減算部とを含み、
前記定数は、前記受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存し、
前記誤り訂正復号部は、sum-product復号法に従って誤り訂正復号を行なう、請求項１または２記載の軟判定復号装置。
【請求項４】
前記受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、
前記尤度算出部は、
前記受信信号と定数とを乗算することによって前記受信信号の対数尤度比を算出する乗算部と、
前記乗算部から順次出力される受信信号の対数尤度比の平均値を算出する平均値算出部と、
前記乗算部から出力される受信信号の対数尤度比から、前記平均値算出部から出力される対数尤度比の平均値を減算して、減算結果を前記オフセット補償された対数尤度比として出力する減算部とを含み、
前記定数は、前記受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存せず、
前記誤り訂正復号部は、簡略化された復号法に従って誤り訂正復号を行なう、請求項１または２記載の軟判定復号装置。
【請求項５】
前記受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、
前記尤度算出部は、
前記受信信号の平均値を算出する平均値算出部と、
前記受信信号から、前記平均値算出部から出力される受信信号の平均値を減算する減算部と、
前記減算部から出力される減算結果と定数とを乗算して、乗算結果を前記オフセット補償された対数尤度比として出力する乗算部とを含み、
前記定数は、前記受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存し、
前記誤り訂正復号部は、sum-product復号法に従って誤り訂正復号を行なう、請求項１または２記載の軟判定復号装置。
【請求項６】
前記受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、
前記尤度算出部は、
前記受信信号の平均値を算出する平均値算出部と、
前記受信信号から、前記平均値算出部から出力される受信信号の平均値を減算する減算部と、
前記減算部から出力される減算結果と定数とを乗算して、乗算結果を前記オフセット補償された対数尤度比として出力する乗算部とを含み、
前記定数は、前記受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存せず、
前記誤り訂正復号部は、簡略化された復号法に従って誤り訂正復号を行なう、請求項１または２記載の軟判定復号装置。
【請求項７】
前記受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、
前記尤度算出部は、
前記受信信号の平均値を算出する平均値算出部と、
前記受信信号から前記平均値を減算して、その結果を前記オフセット補償された対数尤度比として出力する減算部とを含み、
前記誤り訂正復号部は、簡略化された復号法に従って誤り訂正復号を行なう、請求項１または２記載の軟判定復号装置。
【請求項８】
コンピュータを、
受信信号のオフセットが補償された対数尤度比を算出する尤度算出部と、
前記オフセット補償された尤度に基づいて、符号長の単位で前記受信信号の誤り訂正復号を行なう誤り訂正復号部として機能させ、
前記尤度算出部は、前記受信信号の対数尤度比と、前記受信信号の対数尤度比の平均値との差を前記オフセット補償された対数尤度比として出力する、軟判定復号プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟判定復号装置および軟判定復号プログラムに関し、特に低密度パリティ検査符号を復号する軟判定復号装置および軟判定復号プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
データの通信システムを構築する場合には、高速通信、低消費電力、高通信品質（低ビット誤り率）等が要求される。受信符号の誤りを検出して訂正する誤り訂正技術は、これらの要求を満たす１つの技術として、無線、有線および記録システム等において幅広く利用されている。
【０００３】
近年、この誤り訂正技術の１つとして、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ：Low-Density Parity-Check）符号と、sum-product復号法とが注目されている。このＬＤＰＣ符号を利用する復号操作は、非特許文献１において議論されている。この非特許文献１においては、符号化率１／２のイレギュラーＬＤＰＣ符号を利用して白色ガウス通信路のシャノン（Shannon）限界まで０．０４ｄＢという復号特性が得られることが示されている。イレギュラーＬＤＰＣ符号は、パリティ検査行列の行重み（行において１が立つ数）および列重み（列において１が立つ数）が、一定ではない符号を示す。行重みおよび列重みが各行および各列において一定のＬＤＰＣ符号は、レギュラーＬＤＰＣ符号と呼ばれる。
【０００４】
この非特許文献１においては、ＬＤＰＣ符号をsum-product復号法に従って復号する数学的なアルゴリズムが示されているものの、その膨大な計算を具体的に行なう回路構成については何ら示していない。
【０００５】
非特許文献２は、ＬＤＰＣ符号の復号装置の回路構成について検討している。この非特許文献２においては、受信系列に基づいて情報シンボルの事後確率を、トレリスに基づくＭＡＰ（最大事後確率）アルゴリズム、すなわちＢＣＪＲアルゴリズムに従って計算する。このトレリスにおいて前方向および後方向の繰返しを各状態について計算し、これらの前方向および後方向の繰返し値に基づいて、事後確率を求めている。この計算式において、加算／比較／選択／加算装置を用いて計算する。ＬＤＰＣ符号の算出においては、sum-product復号法に基づき、検査行列を生成し、異なるチェックノードからの値を利用して、推定値を算出するように回路を構成している。
【０００６】
また、非特許文献３においては、対数領域でのmin-sum復号法が解説されている。この非特許文献３では、min-sum復号法によれば、加算、最小、正負の判定および正負の符号の乗算という４種類の基本演算のみでギャラガー（Gallager）のｆ関数に従う処理を実装することができ、実装時の回路構成を簡略化することができることが示されている。
【０００７】
非特許文献３および非特許文献４に記載されているsum-product復号法およびmin-sum復号法では、パリティ検査行列を用いて外部値対数比αを更新し（行処理）、次いで、この外部値対数比αに基づいてシンボルの事前値対数比γを算出する処理（列処理）が繰返される。
【０００８】
さらに、非特許文献５には、実装時の回路構成を簡略化するための別の方法として、UMP-APP(the Uniformly most powerful APP-based iterative decoding algorithm）の復号方法が提案されている。
【非特許文献１】S. Y. Chung et al.,“On the Design of Low-Density Parity-Check Codes within 0.0045dB of the Shannon Limit”IEEE COMUNICATIONS LETTERS, VOL.5, No.2, Feb. 2001, pp.58-60
【非特許文献２】E. Yeo et al.,“VLSI Architectures for Iterative Decoders inMagnetic Recording Channels”IEEE Trans. Magnetics, Vol.37, No.2, March 2001, pp.748-755
【非特許文献３】和田山正、「低密度パリティ検査符号とその復号法について」、信学技報、ＭＲ２００１−８３、２００１年１２月
【非特許文献４】Haotian Zhang et al.,“The Design of Structured Regular LDPC Codes With Larger Girth”IEEE Globecom 2003, pp.4022-4027
【非特許文献５】MarcP. C. Fossorier, “Reduced Complexity Iterative Decoding of Low-Density Parity Check Codes Based on Brief Propagation”, IEEE Trans. ON Communications, Vol. 47, No.5, May 1999, pp.673-680
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述の非特許文献１−５の復号方法では、受信された信号に基づいて対数尤度比が計算されるが、この計算方法は、予め仮定された受信信号の特性を基にして行なわれれる。しかしながら、受信信号は、実機の温度特性や周波数特性の影響を受けるため、実際の受信信号が、予め仮定された受信信号の統計的性質からずれる場合がある。そのような場合には、期待した訂正能力が得られない。
【００１０】
それゆえに、本発明の目的は、実際の受信信号が予め仮定された受信信号の統計的な性質からずれている場合でも、訂正能力が劣化しない軟判定復号装置および軟判定復号プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の軟判定復号装置は、受信信号のオフセットが補償された対数尤度比を算出する尤度算出部と、オフセット補償された対数尤度比に基づいて、符号長の単位で受信信号の誤り訂正復号を行なう誤り訂正復号部とを備え、尤度算出部は、受信信号の対数尤度比と、受信信号の対数尤度比の平均値との差をオフセット補償された対数尤度比として出力する。
【００１２】
好ましくは、尤度算出部は、受信信号の系列を符号長ごとにグループ化し、尤度算出部は、受信信号の対数尤度比の平均値として、受信信号が属するグループについての対数尤度比の平均値を用いる。
【００１３】
好ましくは、受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、尤度算出部は、受信信号と定数とを乗算することによって受信信号の対数尤度比を算出する乗算部と、乗算部から順次出力される受信信号の対数尤度比の平均値を算出する平均値算出部と、乗算部から出力される受信信号の対数尤度比から、平均値算出部から出力される対数尤度比の平均値を減算して、減算結果をオフセット補償された対数尤度比として出力する減算部とを含み、定数は、受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存し、誤り訂正復号部は、sum-product復号法に従って誤り訂正復号を行なう。
【００１４】
好ましくは、受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、尤度算出部は、受信信号と定数とを乗算することによって受信信号の対数尤度比を算出する乗算部と、乗算部から順次出力される受信信号の対数尤度比の平均値を算出する平均値算出部と、乗算部から出力される受信信号の対数尤度比から、平均値算出部から出力される対数尤度比の平均値を減算して、減算結果をオフセット補償された対数尤度比として出力する減算部とを含み、定数は、受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存せず、誤り訂正復号部は、簡略化された復号法に従って誤り訂正復号を行なう。
【００１５】
好ましくは、受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、尤度算出部は、受信信号の平均値を算出する平均値算出部と、受信信号から、平均値算出部から出力される受信信号の平均値を減算する減算部と、減算部から出力される減算結果と定数とを乗算して、乗算結果をオフセット補償された対数尤度比として出力する乗算部とを含み、定数は、受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存し、誤り訂正復号部は、sum-product復号法に従って誤り訂正復号を行なう。
【００１６】
好ましくは、受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、尤度算出部は、受信信号の平均値を算出する平均値算出部と、受信信号から、平均値算出部から出力される受信信号の平均値を減算する減算部と、減算部から出力される減算結果と定数とを乗算して、乗算結果をオフセット補償された対数尤度比として出力する乗算部とを含み、定数は、受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存せず、誤り訂正復号部は、簡略化された復号法に従って誤り訂正復号を行なう。
【００１７】
好ましくは、受信信号は、低密度パリティ検査符号化された信号であり、尤度算出部は、受信信号の平均値を算出する平均値算出部と、受信信号から平均値を減算して、その結果をオフセット補償された対数尤度比として出力する減算部とを含み、誤り訂正復号部は、簡略化された復号法に従って誤り訂正復号を行なう。
【００１８】
また、本発明の軟判定復号プログラムは、コンピュータを、受信信号のオフセットが補償された対数尤度比を算出する尤度算出部と、オフセット補償された尤度に基づいて、符号長の単位で受信信号の誤り訂正復号を行なう誤り訂正復号部として機能させ、尤度算出部は、受信信号の対数尤度比と、受信信号の対数尤度比の平均値との差をオフセット補償された対数尤度比として出力する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、実際の受信信号が予め仮定された受信信号の統計的な性質からずれている場合でも、訂正能力が劣化しないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、sum-product復号法によって誤り訂正復号を行なう軟判定復号装置に関する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の形態の通信システムの構成の一例を示す図である。
図１において、通信システムは、送信側において、Ｋビットの送信情報にＭビットの誤り訂正用の冗長ビットを付加して送信符号を生成する符号化器１と、この符号化器１からの（Ｋ＋Ｍ）（＝Ｎ）ビットの送信符号に対してバイナリ−バイポーラ変換を行なう変換器２とを含む。Ｎは、たとえば、１００〜１２００である。
【００２２】
符号化器１は、Ｋビットの情報に対し、パリティ計算用の冗長ビットＭビットを付加して、（Ｋ＋Ｍ）ビットのＬＤＰＣ符号（低密度パリティ検査符号）を生成する。パリティ検査行列Ｈ（Ｍ行、Ｎ列）においては、行数Ｍが冗長ビット数に対応し、列数Ｎが符号ビット数に対応する。
【００２３】
変換器２は、送信符号のビットが０の場合には１に変換し、送信符号のビットが１の場合には−１に変換して、通信路３に信号ｙnを送信する。
【００２４】
受信側においては、通信路３を介して受信した（Ｋ＋Ｍ）ビットの符号にパリティ検査行列演算処理を施して元のＫビットの情報を再生する復号化器５が設けられる。
【００２５】
復号化器５は、通信路から受信した信号ｘnを入力し、ＬＤＰＣパリティ検査行列Ｈを適用して、元のＫビットの送信情報を復元する。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態に従う復号化器５の構成を概略的に示す図である。
復号化器５は、軟判定復号器であって、受信信号ｘnのオフセット補償された対数尤度比λn″を算出する対数尤度比算出部１０と、オフセット補償された対数尤度比λn″にしたがって、符号長Ｎの単位で受信信号ｘnの誤り訂正復号を行なう誤り訂正復号部１８とを備える。
【００２７】
誤り訂正復号部１８は、sum-product復号法によって誤り訂正復号を行なう。誤り訂正復号部１８は、パリティ検査行列の行処理を行なう行処理部１２と、パリティ検査行列の列処理を行なう列処理部１４と、対数尤度比算出部１０からの対数尤度比λn″と行処理部１２の出力ビット（外部値対数比）αmnとに従って復号語を生成するループ判定部１６とを含む。
【００２８】
対数尤度比算出部１０は、受信信号ｘnのオフセットを補償した対数尤度比λn″を算出する。この処理の詳細は後述する。
【００２９】
行処理部１２および列処理部１４は、それぞれ、次式（１）および（２）に従って、演算処理を行ない、パリティ検査行列の行の各要素についての処理（行処理）および列についての各要素についての処理（列処理）を実行する。行処理部１２において、列処理部１４から与えられる事前値対数比βmnと対数尤度比λn″とに従って外部値対数比αmnを更新する。
【数１】
2008147764.tif 000003
ここで、上式（１）および（２）それぞれにおいて、ｎ′∈Ａ（ｍ）＼ｎおよびｍ′∈Ｂ（ｎ）＼ｍは、自身を除く要素を意味する。外部値対数比αmnについては、ｎ′≠ｎであり、事前値対数比βmnについては、ｍ′≠ｍである。また、αおよびβの行列内の位置を示す添え字“ｍｎ”は、通常は下付文字で示されるが、本明細書においては、読みやすさのために、「横並びの文字」で示す。
【００３０】
ここで、関数ｆ（ｘ）は、ギャラガ関数とよばれ、次式（３）で定義される。
【数２】
2008147764.tif 000004
また、関数ｓｉｇｎ（ｘ）は、次式（４）で定義される。
【数３】
2008147764.tif 000005
【００３１】
また、集合Ａ（ｍ）およびＢ（ｎ）は、２元Ｍ・Ｎ行列Ｈ＝［Ｈｍｎ］を復号対象のＬＤＰＣ符号の検査行列とした場合、集合［１，Ｎ］＝｛１，２，…，Ｎ｝の部分集合である。
Ａ（ｍ）＝｛ｎ：Ｈｍｎ＝１｝
Ｂ（ｎ）＝｛ｍ：Ｈｍｎ＝１｝
すなわち、部分集合Ａ（ｍ）は、検査行列Ｈの第ｍ行目において１が立っている列インデックスの集合を意味し、部分集合Ｂ（ｎ）は、検査行列Ｈの第ｎ列目において１が立っている行インデックスの集合を示す。
【００３２】
具体的に、今、図３に示す検査行列Ｈを考える。この図３に示す検査行列Ｈにおいては、第１行の第１列から第３列に“１”が立ち、また第２行の第３列および第４列に“１”が立ち、また第３行の第４列から第６列に、“１”が立つ。したがって、この場合、部分集合Ａ（ｍ）は以下のようになる。
Ａ（１）＝｛１，２，３｝、
Ａ（２）＝｛３，４｝、
Ａ（３）＝｛４，５，６｝。
【００３３】
同様、部分集合Ｂ（ｎ）については、以下のようになる。
Ｂ（１）＝Ｂ（２）＝｛１｝、
Ｂ（３）＝｛１，２｝、
Ｂ（４）＝｛２，３｝
Ｂ（５）＝Ｂ（６）＝｛３｝
【００３４】
この検査行列Ｈにおいて、タナー（Tanner）グラフを用いた場合、列に対応する変数ノードと行に対応するチェックノードの接続関係が、この“１”により示される。これを、本明細書においては「“１”が立つ」と称している。すなわち、図４に示すように、変数ノード１，２，３は、チェックノードＸ（第１行）に接続され、変数ノード３，４が、チェックノードＹ（第２行）に接続される。変数ノード４，５，６が、チェックノードＺ（第３行）に接続される。この変数ノードが検査行列Ｈの列に対応し、チェックノードＸ，ＹおよびＺが、この検査行列Ｈの各行に対応する。従って、図３に示す検査行列は、情報ビットが３ビット、冗長ビットが３ビットの合計６ビットの符号に対して適用される。
【００３５】
この検査行列Ｈは、“１”の数は少なく、低密度の検査行列であり、これにより、計算量を低減できる。
【００３６】
この変数ノードとチェックノードの間で各条件確率Ｐ（Ｘｉ｜Ｙｉ）を伝播させ、ＭＡＰアルゴリズムに従って、もっともらしい符号を各変数ノードについて決定する。ここで、条件付確率Ｐ（Ｘｉ｜Ｙｉ）は、Ｙｉの条件下でＸｉとなる確率を示す。
【００３７】
ループ判定部１６は、これらの行処理部１２および列処理部１４における演算処理結果に基づいて、１次推定語を生成し、これらの１次推定語が符号語を構成しているかを検査する。このパリティ検査時において、シンドロームが“０”とならない場合には、再び処理を繰返し実行する。この処理の繰返し回数が所定値に到達すると、そのときの１次推定語を符号語として出力する。
【００３８】
図３のパリティ検査行列では、“１”の数が“０”の数に比べて若干少ない例を示したが、本発明の実施形態で用いるパリティ検査行列Ｈは、“１”の数は非常に少なく、低密度のパリティ検査行列であり、これにより、計算量を低減できる。
【００３９】
これらの求められた外部値対数比αmnは、図２に示す列処理部１４およびループ判定部１６へ供給される。この列処理部１４は、先の式（２）において示された演算処理を行ない、検査行列Ｈの各行において生成された外部値対数比を用いて、自身を除く行以外の対応の列の“１”が立っている位置の外部値対数比を加算する。したがって、検査行列Ｈが図３に示される構成の場合、事前値対数比β１１は、第１列において自身が属する第１行以外には“１”が立っていないため、“０”となる。
【００４０】
ループ判定部１６は、この行処理部１２で生成される外部値対数比αmnと対数尤度比算出部１０からの対数尤度比λn″とを用いて、複数の符号で構成される符号語を生成する。符号の数は、検査行列の列の数に対応する。
【００４１】
図５は、このループ判定部１６の処理動作を示すフロー図である。以下、図５を参照して、ループ判定部１６の処理操作について説明する。
【００４２】
まず、初期動作として、ループ回数および事前値対数比βmnの初期設定が行なわれる。このループ回数は、列処理部１４で生成された事前値対数比βmnを用いて再び行処理部１２で外部値対数比αｍｎを生成するループにおける演算回数を示す。このループ回数においては、最大値が予め定められる。事前値対数比mnは、“０”に初期設定される（ステップＳＰ１）。
【００４３】
次いで、受信シンボル系列に従って、対数尤度比λn″および外部値対数比αmnが、それぞれ、対数尤度比算出部１０および行処理部１２により生成されて、ループ判定部１６へ供給される（ステップＳＰ２）。
【００４４】
ループ判定部１６は、これらの供給された対数尤度比λn″および外部値対数比αmnに従って、演算λn″＋Σαm′nを行って推定受信語Ｑnを算出する（ステップＳＰ３）。ここで、総和Σは、部分集合Ｂ（ｎ）の要素ｍ′について実行される。
【００４５】
このステップＳＰ３において算出された値Ｑnの正負の符号を判定し（ステップＳＰ４）、１次推定符号Ｃnを生成する（ステップＳＰ５）。この符号の正／負判定においては、たとえば、推定受信語Ｑnが２の補数表示されているときには、最上位ビット（符号ビット）のビット値を見ることにより、正および負の判定を行なうことができる。
【００４６】
推定符号Ｃnが全て生成され、符号語（Ｃ1，・・・，ＣN）が生成されると、次いでパリティ検査を実行する（ステップＳＰ６）。このパリティ検査においては、先の検査行列Ｈの転置行列を用いて、（Ｃ1，…，ＣN）・Ｈt＝０を計算する。この計算により、生成されるシンドロームが０であれば、１次推定語（Ｃ1，…，ＣN）を推定語として出力する（ステップＳＰ９）。
【００４７】
一方、この生成されたシンドロームが０と異なる場合には、ループ回数が最大値であるかの判定が行なわれる（ステップＳＰ７）。すなわち、この１次推定語の生成回数をカウントし、その生成回数が所定の最大回数に到達すると、その符号についての算出をそれ以上をやめて、現在生成されている１次推定語を符号語として出力する（ステップＳＰ９）。これにより、収束性の悪いノイジーな符号に対して、不必要に演算処理時間が要するのを防止する。
【００４８】
ステップＳＰ７において、ループ回数が最大値に到達していないと判定されると、このループ回数を１インクリメントして（ステップＳＰ８）、再び、行処理部１２および列処理部１４における処理を開始させて、再びステップＳＰ２からの処理を実行する。
【００４９】
復号装置によるこれら一連の処理が、ＬＤＰＣのsum-product法の動作である。
さて、対数尤度比算出部１０の処理の詳細を説明する。
【００５０】
（受信信号ｘnにオフセットが加わっていない場合の対数尤度比について）
まず、受信信号ｘnにオフセットが加わっていないときの対数尤度比について説明する。
【００５１】
図６に示すように、送信側から、送信データ（０または１）がバイナリ−バイポーラ変換された信号ｙ（＋１または−１）が送信され、通信路において、ノイズｎが加えられる。
【００５２】
通信路が加法性白色雑音路であると仮定すると、受信側で受信したｎビット目の信号がｘnのときに、対数尤度比λnは次の式で算出される。
【数４】
2008147764.tif 000006
送信データがランダムに０と１をとる場合には、受信信号ｘnは、等しい確率で正と負の値を取るので、対数尤度比λnの平均値は０となる。
【００５３】
（受信信号ｘnにオフセットが加わったときの対数尤度比について）
次に、受信信号ｘnにさらにオフセットμが加わったときの対数尤度比について説明する。
【００５４】
図７に示すように、送信側から、送信データ（０または１）がバイナリ−バイポーラ変換された信号ｙ（＋１または−１）が送信され、通信路において、ノイズｎおよびオフセットμが加えられる。
【００５５】
通信路が加法性白色雑音路であると仮定すると、受信側で受信したｎビット目の信号ｘn′は、次の式で表わされる。
【００５６】
【数５】
2008147764.tif 000007
したがって、対数尤度比λn′は次の式で表わされる。
【数６】
2008147764.tif 000008
対数尤度比λn′の平均は、次の式で表わされる。
【数７】
2008147764.tif 000009
したがって、対数尤度比λn′の平均値を求めることによって、オフセットを補償することができる。すなわち、本発明の実施形態では、次の式に従って、対数尤度比λn′を補正し、補正された対数尤度比λn″を用いて誤り訂正を行なう。
【数８】
2008147764.tif 000010
【００５７】
次に、このようにしてオフセット補償を行なう対数尤度比算出部の構成について説明する。
【００５８】
図８は、第１の実施形態の対数尤度比算出部の構成を表わす図である。
図８を参照して、この対数尤度比算出部１０は、定数記憶部４２と、乗算部４１と、平均値算出部４４と、減算部４３とを備える。
【００５９】
定数記憶部４２は、定数２／σ2の値を記憶する。ここで、σ2は、予め仮定された白色加法性雑音路の、白色雑音の分散値である。
【００６０】
乗算部４１は、各受信信号ｘn′と、定数記憶部４２に記憶されている定数２／σ2とを乗算することによって、受信信号ｘn′の対数尤度比λn′を算出する。
【００６１】
平均値算出部４４は、乗算部４１から出力される各対数尤度比λn′、つまり乗算結果２×ｘn′／σ2について、符号長ビット数であるＮ個を１単位（１グループ）として、各グループの平均値を算出することによって、各グループについての対数尤度比λn′の平均値Ｍを算出する。すなわち、平均値算出部４４は、ｘ1′〜ｘN′を第１グループ、ｘN+1′〜ｘ2N′を第２グループ、ｘ2N+1′〜ｘ3N′を第３グループ・・・としたときに、各グループについて、２×ｘn′／σ2の平均値Ｍを算出する。
【００６２】
減算部４３は、各対数尤度比λn′、つまり乗算結果２×ｘn′／σ2から、その受信信号ｘn′が属するグループについて平均値Ｍを減算し、減算結果を補正された対数尤度比λ″として行処理部１２およびループ判定部１６へ出力する。
【００６３】
図９は、第１の実施形態の対数尤度比算出部１０の処理手順を表わすフローチャートである。
【００６４】
図９を参照して、まず、乗算部４１は、各受信信号ｘn′と、定数記憶部４２に記憶されている定数２／σ2とを乗算する（ステップＳ１０１）。
【００６５】
次に、平均値算出部４４は、乗算部４１から出力される各乗算結果２×ｘn′／σ2について、符号長ビット数であるＮ個を１単位（１グループ）として、各グループの平均値を算出する（ステップＳ１０２）。
【００６６】
次に、減算部４３は、各乗算結果２×ｘn′／σ2から、その受信信号ｘn′が属するグループについての平均値Ｍを減算し、減算結果を補正された対数尤度比λ″として行処理部１２およびループ判定部１６へ出力する（ステップＳ１０３）。
【００６７】
以上のように、第１の実施形態によれば、実際の受信信号にオフセットが加わっている場合でも、オフセット補償された対数尤度比に基づいて誤り訂正を行なうので、訂正能力が劣化しないようにすることができる。訂正能力が劣化しないので、誤り訂正復号の繰り返し処理の回数（ループ回数）の増加を防止することができる。また、オフセット補償する単位、すなわち同じオフセット量（平均値）を用いる受信信号の個数は、誤り訂正復号する単位Ｎと同一であるので、誤り訂正復号に適した対数尤度比を得ることができる。また、第１の実施形態では、sum-product復号法に従って、誤り訂正を行なうので、精度のよい誤り訂正を行なうことができる。
【００６８】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、復号の処理負荷の軽減を目的とし行処理または列処理を簡略した復号法にによる誤り訂正復号を行なう軟判定復号装置に関する。
【００６９】
このような簡略された誤り訂正復号では、対数尤度比として受信信号の値または受信信号を定数倍（この定数は、受信信号に含まれるノイズ成分の分散に依存しない）した値を用いる。
【００７０】
行処理を簡略した代表的な復号法として、、式（３）のギャラガ関数を計算する代わりに、自信を除く最小値を求める手法であるmin-sum復号法（和田山正、「低密度パリティ検査符号とその復号法について」、信号技報、ＭＲ２００１−８３、２００１年１２月）、δ−min復号法（Sakai, W.Matsumoto, H.Yoshida, ”Low Complexity Decoding Algorithm for LDPC Codes and Its Discretized Density Evolution”, pp.13-18, RCS2005-42 (2005-7) Okayama, Japan, July, 2005）、A-min復号法（Jones, C., E. Vall´es, M. Smith, and J. Villasenor. 13-16 Oct. 2003. “Approximatemin* constraint node updating for ldpc code decoding.” Military Communications Conference, 2003. MILCOM 2003. IEEE.）、およびλ−min復号法（Guilloud, F.,Sept. 1-5, 2003b. “λ-Min Decoding Algorithm of Regular and Irregular LDPC Codes.” 3rd International Symposium on Turbo Codes & related topics.）などがある。その他の行処理を簡略した復号法として、ビット単位の論理演算を行なって、自信を除く最小値を近似的に算出する方法（特願２００６−１６２６４６号）がある。
【００７１】
また、列処理を簡略した代表的な復号法として、ＡＰＰ復号法（MarcP. C. Fossorier, “Reduced Complexity Iterative Decoding of Low-Density Parity Check Codes Based on Brief Propagation”, IEEE Trans. ON Communications, Vol. 47, No.5, May 1999, pp.673-680）、およびＡＰＰ復号法を改良した擬似対数尤度比を用いる手法（特願２００６−１６４９３５号）などがある。擬似対数尤度比を用いる手法では、各列ブロックの行処理の結果がすべて加算され、その加算結果が１時刻前の擬似対数尤度比に加えられて、順次、擬似対数尤度比が更新される。
【００７２】
また、上記の簡略化手法を組合わせて使用することも可能である。
以下では、上述のような簡略された復号法のうち代表的な復号法であるmin-sum復号法を例にして説明を行なう。
【００７３】
min-sum復号法では、行処理部と対数尤度比算出部が第１の形態と相違し、その他は、第１の実施形態と同様である。
min-sum復号法では、行処理部１２は、式（１）の代わりに、式（１０）に従って、演算処理を行なう。
【数９】
2008147764.tif 000011
【００７４】
次に、第２の実施形態の対数尤度比算出部５０の処理の詳細を説明する。
（受信信号ｘnにオフセットが加わっていない場合の対数尤度比について）
【００７５】
まず、受信信号ｘnにオフセットが加わっていないときの対数尤度比について説明する。この場合、通信路が加法性白色雑音路であると仮定すると、受信側で受信したｎビット目の信号がｘnのときに、対数尤度比λnは次の式で算出される。
【数１０】
2008147764.tif 000012
ここで、ｇは非ゼロの正の数であり、受信信号ｘnに含まれるノイズ成分の分散に依存しない。
【００７６】
送信データがランダムに０と１をとる場合には、受信信号ｘnは、等しい確率で正と負の値を取るので、対数尤度比λnの平均値は０となる。
（受信信号ｘnにオフセットが加わったときの対数尤度比について）
【００７７】
次に、受信信号ｘnにさらにオフセットμが加わったときの対数尤度比について説明する。この場合、通信路が加法性白色雑音路であると仮定すると、受信側で受信したｎビット目の信号ｘn′は、次の式で表わされる。
【数１１】
2008147764.tif 000013
したがって、対数尤度比λn′は次の式で表わされる。
【数１２】
2008147764.tif 000014
対数尤度比λn′の平均は、次の式で表わされる。
【数１３】
2008147764.tif 000015
したがって、対数尤度比λn′の平均値を求めることによって、オフセットを補償することができる。すなわち、本発明の実施形態では、次の式に従って、対数尤度比λn′を補正し、補正された対数尤度比λn″を用いて誤り訂正を行なう。
【数１４】
2008147764.tif 000016
【００７８】
次に、このようにしてオフセット補償を行なう対数尤度比算出部の構成について説明する。
【００７９】
図１０は、第２の実施形態の対数尤度比算出部の構成を表わす図である。
図１０を参照して、この対数尤度比算出部５０は、平均値算出部５４と、減算部５３とを備える。この対数尤度比算出部５０は、式（１１）のｇを「１」としたものである。したがって、この対数尤度比算出部５０は、受信信号ｘn′の対数尤度比λn′として受信信号ｘn′そのものを用いる。
【００８０】
平均値算出部５４は、各受信信号ｘn′について、符号長ビット数であるＮ個を１単位（１グループ）として、各グループの平均値を算出することによって、、各グループについての対数尤度比λn′の平均値Ｍを算出する。すなわち、平均値算出部５４は、ｘ1′〜ｘN′を第１グループ、ｘN+1′〜ｘ2N′を第２グループ、ｘ2N+1′〜ｘ3N′を第３グループ・・・としたときに、各グループについて、ｘn′の平均値Ｍを算出する。
【００８１】
減算部５３は、各受信信号ｘn′から、その受信信号ｘn′が属するグループについての平均値Ｍを減算し、減算結果を補正された対数尤度比λ″として行処理部１２およびループ判定部１６へ出力する。
【００８２】
図１１は、第２の実施形態の対数尤度比算出部の処理手順を表わすフローチャートである。
【００８３】
図１１を参照して、平均値算出部５４は、各受信信号ｘn′について、符号長ビット数であるＮ個を１単位（１グループ）として、各グループの平均値を算出する（ステップＳ２０１）。
【００８４】
次に、減算部５３は、各受信信号ｘn′から、その受信信号ｘn′が属するグループの平均値Ｍを減算し、減算結果を補正された対数尤度比λ″として行処理部１２およびループ判定部１６へ出力する（ステップＳ２０２）。
【００８５】
以上のように、第２の実施形態の誤り訂正復号装置によれば、第１の実施形態と同様に、実際の受信信号にオフセットが加わっている場合でも、訂正能力が劣化しないようにすることができ、誤り訂正復号の繰り返し処理の回数（ループ回数）の増加を防止することができ、誤り訂正復号に適した対数尤度比を得ることができる。さらに、第２の実施形態では、min-sum復号法に従って、誤り訂正を行なうので、オフセット補償された対数尤度比を簡易な回路で計算することができる。具体的には、第２の実施形態の対数尤度比算出部５０は、第１の実施形態の対数尤度比算出部１０に必要な定数記憶部４２および乗算部４１が不要である。
【００８６】
（変形例）
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含まれる。
【００８７】
（１）  分散σ2について
本発明の第１の実施形態では、定数記憶部４２に記憶されている２／σ2の値が乗算部４１に供給されたが、これに限定するものではない。たとえば、受信信号ｘn′のサンプル値から受信信号ｘn′に含まれるノイズ成分の分散σ2を算出し、算出したσ2から２／σ2を計算したものを乗算部４１に供給するものとしてもよい。
【００８８】
（２）  平均値Ｍの算出について
本発明の第１および第２の実施形態では平均値算出部は、各受信信号ｘn′について、符号長ビット数であるＮ個を１単位（１グループ）として、各グループの平均値を算出すした。そして、減算部は、各受信信号ｘn′から、その受信信号ｘn′が属するグループの平均値Ｍを減算したが、これに限定するものではない。
【００８９】
たとえば、平均値算出部は、各受信信号ｘn′を受信するごとに、それまでに受信した受信信号ｘ1′〜ｘn′の累積平均値Ｍを算出するものとしもよい。そして、減算部は、各受信信号ｘn′から累積平均値Ｍを減算するものとしてもよい。
【００９０】
（３）  帯域伝送について
本発明の実施形態では、２値信号を伝送路に送出するベースバンド伝送において、対数尤度比のオフセットを補償する方式について説明したが、これに限定するものではない。２値信号を振幅変調、周波数変調、位相変調する帯域伝送においても、受信信号ｘnについて、近似対数尤度比λn（ｎ＝1〜M、Ｍは、変調調ビット数）が次の式で表わされるような場合には、本発明の実施形態で説明した方式で近似対数尤度比λnのオフセットを補償することができる。
【数１５】
2008147764.tif 000017
ここで、ｋ1(ｘ、ｎ）およびｃ１（ｘ、ｎ）は、受信信号ｘおよびｎに依存する定数である。
【００９１】
一般に伝送路は、その周波数特性（振幅特性、位相特性）からコンスタレーションの拡大縮小、回転などの歪（ずれ）が生じる。受信機は、この影響を除去する機能（等化と呼ばれる）を用いて伝送路の影響を打ち消す処理を行なう。しかし、この等化を行なった後のコンスタレーションを詳細に観測すれば、微小に拡大、縮小などの歪（ずれ）が残っている。そのため、この状態から対数尤度比を計算すれば、この歪（ずれ）が原因となり、対数尤度比にオフセットが生じる。したがって、上述の方法によって、このオフセットを除去することによって、等化後に残存する歪（ずれ）をなくすことができる。
【００９２】
（４）  軟判定復号プログラム
本発明の実施形態で説明した軟判定復号器は、専用のハードウエア装置で実現されるものに限られない。外部から軟判定復号プログラムをメモリにインストールし、コンピュータがこの軟判定復号プログラムをメモリから読出して実行することによって、軟判定復号器の機能を実現することとしてもよい。この場合、軟判定復号プログラムは、図５、図９図１１などのフローチャートの各ステップを備える。
【００９３】
（５）  誤り訂正符号
本発明の実施形態では、誤り訂正符号の例としてＬＤＰＣについて説明したが、これに限定するものではなく、ビタビやターボ符号などへの応用も可能である。
【００９４】
（６）  第１の実施形態の対数尤度比算出部
本発明の第１の実施形態では、乗算処理、平均値算出、減算処理の順で処理を行なうことで補正された対数尤度比λ″を求めたが、これに限定されるものではない。平均値算出、減算処理、乗算処理の順で処理を行なうことでも、補正された対数尤度比λ″を求めることができる。
【００９５】
図１２は、第１の実施形態の変形例の対数尤度比算出部の構成を表わす図である。
図１２を参照して、この対数尤度比算出部８０は、定数記憶部８２と、平均値算出部８４と、減算部８３と、乗算部８１とを備える。
【００９６】
定数記憶部８２は、定数２／σ2の値を記憶する。ここで、σ2は、予め仮定された白色加法性雑音路の、白色雑音の分散値である。
【００９７】
平均値算出部８４は、受信信号ｘnについて、符号長ビット数であるＮ個を１単位（１グループ）として、各グループの平均値Ｍを算出する。すなわち、平均値算出部８４は、ｘ1′〜ｘN′を第１グループ、ｘN+1′〜ｘ2N′を第２グループ、ｘ2N+1′〜ｘ3N′を第３グループ・・・としたときに、各グループについて、ｘn′の平均値Ｍを算出する。
【００９８】
減算部８３は、各受信信号ｘn′から、その受信信号ｘn′が属するグループについて平均値Ｍを減算し、減算結果を出力する。
【００９９】
乗算部８１は、減算部８３から出力される減算結果と、定数記憶部８２に記憶されている定数２／σ2とを乗算し、乗算結果を補正された対数尤度比λ″として行処理部１２およびループ判定部１６へ出力する。
【０１００】
図１３は、第１の実施形態の変形例の対数尤度比算出部８０の処理手順を表わすフローチャートである。
【０１０１】
図１３を参照して、まず、平均値算出部８４は、各受信信号ｘn′について、符号長ビット数であるＮ個を１単位（１グループ）として、各グループの平均値Ｍを算出する（ステップＳ５０１）。
【０１０２】
次に、減算部８３は、各受信信号ｘn′から、その受信信号ｘn′が属するグループについての平均値Ｍを減算する（ステップＳ５０２）。
【０１０３】
次に、乗算部８１は、減算部８３から出力される減算結果と定数記憶部８２内の定数２／σ2とを乗算し、乗算結果を補正された対数尤度比λ″として行処理部１２およびループ判定部１６へ出力する（ステップＳ５０３）。
【０１０４】
（７）  第２の実施形態の対数尤度比算出部
図１０の対数尤度比算出部５０は、式（１１）のｇを「１」としたものであるが、式（１１）のｇが「１」以外の定数の場合には、図８に示す第１の実施形態の対数尤度比算出部１０において、定数記憶部４２にｇの値を記憶し、乗算部４１は、受信信号ｘn′と定数ｇとを乗算することにすればよい。
【０１０５】
また、図１２に示す第１の実施形態の変形例の対数尤度比算出部８０において、定数記憶部８２にｇの値を記憶し、乗算部８１は、減算部８３から出力される減算結果と定数ｇとを乗算することにすればよい。
【０１０６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施形態に従う復号装置を用いる通信システムの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に従う復号化器５の構成を概略的に示す図である。
【図３】パリティ検査行列Ｈの例を表わす図である。
【図４】図３に示すパリティ検査行列Ｘのタナーグラフを示す図である。
【図５】ループ判定部１６の処理動作を示すフロー図である。
【図６】受信信号ｘnにオフセットが加わっていない場合を説明するための図である。
【図７】受信信号ｘnにオフセットが加わった場合を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態の対数尤度比算出部の構成を表わす図である。
【図９】第１の実施形態の対数尤度比算出部の処理手順を表わすフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態の対数尤度比算出部の構成を表わす図である。
【図１１】第２の実施形態の対数尤度比算出部の処理手順を表わすフローチャートである。
【図１２】第１の実施形態の変形例の対数尤度比算出部の構成を表わす図である。
【図１３】第１の実施形態の変形例の対数尤度比算出部の処理手順を表わすフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
１  符号化器、２  変換器、３  通信路、５  復号化器、１０，５０，８０  対数尤度比算出部、１２  行処理部、１４  列処理部、１６  ループ判定部、１８  誤り訂正復号部、４１，８１  乗算部、４２，８２  定数記憶部、４３，５３，８３  減算部、４４，５４，８４  平均値算出部。
【図１】
2008147764.tif 000018
【図２】
2008147764.tif 000019
【図３】
2008147764.tif 000020
【図４】
2008147764.tif 000021
【図５】
2008147764.tif 000022
【図６】
2008147764.tif 000023
【図７】
2008147764.tif 000024
【図８】
2008147764.tif 000025
【図９】
2008147764.tif 000026
【図１０】
2008147764.tif 000027
【図１１】
2008147764.tif 000028
【図１２】
2008147764.tif 000029
【図１３】
2008147764.tif 000030