(57)【要約】【課題】復号の終了可否の判定を大幅に効率化可能なターボ復号方法を提供する。【解決手段】ステップＳ２において、ターボ復号器による復号が開始されると、ステップＳ３で要素復号器の軟判定値を導出し、ステップＳ４でＥＣＲ判定基準導出部にて軟判定値から当フレームのＥＣＲを推定する。ステップＳ５において、前回ＥＣＲ値との比較結果及び復号繰返し最大回数からターボ復号器による復号の終了判定が終了であれば、ステップＳ６で硬判定結果と復号結果とを出力し、終了でなければ、ステップＳ７で繰返し回数をカウントアップし、ステップＳ２に戻って上記の処理を繰り返す。【選択図】      図３
2004349901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報系列及びそれを並べ替えた系列をそれぞれ要素符号器で符号化した系列を繋いで符号語を作り出す連接符号化処理と、それぞれの要素符号に対応した復号を要素復号器で他方の復号結果を利用しながら繰返し行う繰返し復号処理とを行うシステムに用いられるターボ復号器であって、
送信されたデータの推定を行うための軟判定復号を行う要素復号器の軟判定値を導出する手段と、その導出された軟判定値からフレームの平均予測正確率を推定する手段と、この推定された平均予測正確率を基に前記繰返し復号処理の終了を判断する手段とを有することを特徴とするターボ復号器。
【請求項２】
前記繰返し復号処理の終了を判断する手段は、今回推定された現在の平均予測正確率と前回推定された前回の平均予測正確率との比較結果に応じて前記繰返し復号処理の終了を判断することを特徴とする請求項１記載のターボ復号器。
【請求項３】
前記繰返し復号処理の終了を判断する手段は、前記現在の平均予測正確率が前記前回の平均予測正確率より増大した時に前記繰返し復号処理を継続と判断し、前記現在の平均予測正確率が前記前回の平均予測正確率より増大しない時に前記繰返し復号処理を終了と判断することを特徴とする請求項２記載のターボ復号器。
【請求項４】
前記繰返し復号処理の繰返し回数を増加しても前記平均予測正確率の増加が緩慢である場合に最大復号繰返し回数を設定する手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載のターボ復号器。
【請求項５】
前記平均予測正確率を推定する手段は、前記要素復号器の対数尤度比から導出される各ビットの予測正確率を基に前記平均予測正確率を推定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載のターボ復号器。
【請求項６】
情報系列及びそれを並べ替えた系列をそれぞれ要素符号器で符号化した系列を繋いで符号語を作り出す連接符号化処理を行う符号器と、それぞれの要素符号に対応した復号を要素復号器で他方の復号結果を利用しながら繰返し行う繰返し復号処理を行う復号器とを含むシステムに用いられるダイナミック復号方法であって、前記復号器側に、送信されたデータの推定を行うための軟判定復号を行う要素復号器の軟判定値を導出するステップと、その導出された軟判定値からフレームの平均予測正確率を推定するステップと、この推定された平均予測正確率を基に前記繰返し復号処理の終了を判断するステップとを有することを特徴とするダイナミック復号方法。
【請求項７】
前記繰返し復号処理の終了を判断するステップは、今回推定された現在の平均予測正確率と前回推定された前回の平均予測正確率との比較結果に応じて前記繰返し復号処理の終了を判断することを特徴とする請求項６記載のダイナミック復号方法。
【請求項８】
前記繰返し復号処理の終了を判断するステップは、前記現在の平均予測正確率が前記前回の平均予測正確率より増大した時に前記繰返し復号処理を継続と判断し、前記現在の平均予測正確率が前記前回の平均予測正確率より増大しない時に前記繰返し復号処理を終了と判断することを特徴とする請求項７記載のダイナミック復号方法。
【請求項９】
前記復号器側に、前記繰返し復号処理の繰返し回数を増加しても前記平均予測正確率の増加が緩慢である場合に最大復号繰返し回数を設定するステップを含むことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか記載のダイナミック復号方法。
【請求項１０】
前記平均予測正確率を推定するステップは、前記復号器の対数尤度比から導出される各ビットの予測正確率を基に前記平均予測正確率を推定することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか記載のダイナミック復号方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はターボ復号器及びそれに用いるダイナミック復号方法に関し、特にターボ復号器における復号の繰返し回数の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムの受信品質の低下を防ぐためには、高い誤り訂正符号化技術が必須である。ターボ符号は情報理論の限界に近い伝送特性を実現する誤り訂正符号化法であり、情報系列及びそれを並べ替えた系列をそれぞれ要素符号器で符号化した系列を繋いで符号語を作り出す連接符号化と、それぞれの要素符号に対応した復号を、他方の復号結果を利用しながら繰返し行う繰返し復号とによって特徴付けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の繰返し復号方法において、繰返しの回数は予め規定されていることが通常である。この繰返し回数は計算機シミュレーション等で性能評価をした結果を基に設定される。
【０００４】
そして、通常、この繰返し回数を動的に変動させるような制御は実施されていない。また、一般的に、繰返し復号において複数回実施される軟入力軟出力復号は計算量が大きい。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１９０７４５号公報（第５，６頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の繰返し復号方法では、通信路の不安定状態等によって、受信系列のほとんどが数回の繰返し復号動作で正しい復号結果を算出することがあり、一般的な固定回数繰返し復号方式ですでに正しい復号結果を得られているにもかかわらず、予め決められている規定回数の繰返し復号が実施されてしまう。
【０００７】
一方、従来の繰返し復号方法では、誤りが相当少なくなっており、もう一回復号処理を行えば全ての誤りが訂正される可能性が高い場合がある。しかしながら、従来のターボ復号器では設定回数の復号を行うと、この状態を考慮せず、誤りを含む復号結果をそのまま出力してしまう。したがって、有効なターボ復号を実現するためには、ダイナミック復号方法が課題となっている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、復号の終了可否の判定を大幅に効率化することができるターボ復号器及びそれに用いるダイナミック復号方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によるターボ復号器は、情報系列及びそれを並べ替えた系列をそれぞれ要素符号器で符号化した系列を繋いで符号語を作り出す連接符号化処理と、それぞれの要素符号に対応した復号を要素復号器で他方の復号結果を利用しながら繰返し行う繰返し復号処理とを行うシステムに用いられるターボ復号器であって、
送信されたデータの推定を行うための軟判定復号を行う要素復号器の軟判定値を導出する手段と、その導出された軟判定値からフレームの平均予測正確率を推定する手段と、この推定された平均予測正確率を基に前記繰返し復号処理の終了を判断する手段とを備えている。
【００１０】
本発明によるダイナミック復号方法は、情報系列及びそれを並べ替えた系列をそれぞれ要素符号器で符号化した系列を繋いで符号語を作り出す連接符号化処理を行う符号器と、それぞれの要素符号に対応した復号を要素復号器で他方の復号結果を利用しながら繰返し行う繰返し復号処理を行う復号器とを含むシステムに用いられるダイナミック復号方法であって、前記復号器側に、送信されたデータの推定を行うための軟判定復号を行う要素復号器の軟判定値を導出するステップと、その導出された軟判定値からフレームの平均予測正確率を推定するステップと、この推定された平均予測正確率を基に前記繰返し復号処理の終了を判断するステップとを備えている。
【００１１】
すなわち、本発明のダイナミック復号方法は、無線通信システムにおけるターボ復号においてＥＣＲ（Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ  Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ：フレームデータの平均予測正確率）の推定によって軟判定復号の繰返しの終了を判断することによって、判定の効率化を図っている。
【００１２】
本発明のダイナミック復号方法では、上記のように、ターボ復号の処理速度が向上し、また簡単なアーキテクチャの付加で実現可能であるため、その実現が容易となる。
【００１３】
上述したように、本発明のダイナミック復号方法では、復号の終了可否の判定を大幅に効率化することが可能となるので、ターボ復号の処理速度を向上させ、ターボ復号の冗長な復号動作を無くし、装置の消費電力の削減が可能となる。
【００１４】
また、本発明のダイナミック復号方法では、簡単的な回路の付加で実現可能であるため、その実現が容易となり、通信路の状況等に対して復号回数をダイナミックに制御可能となり、復号精度を高くすることが可能となる。
【００１５】
このような復号の終了判定処理の効率化は、携帯電話のような通信のリアルタイム性が厳格に要求される機器にターボ復号装置を搭載した場合に、特に要求されるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるターボ符号器の構成を示すブロック図である。図１において、ターボ符号器１はインタリーバ１１と、要素符号器（＃１，＃２）１２，１３と、多重化回路１４とから構成され、送信データと、その送信データを畳込み符号化したデータと、送信データにインタリービングを行ったデータを畳込み符号化したデータとを出力する。
【００１７】
つまり、ターボ符号器１は情報系列Ｘ１及びそれをインタリーバ１１で並べ替えた系列をそれぞれ要素符号器（＃１，＃２）１２，１３で符号化した系列を多重化回路１４で繋いで符号語を作り出す連接符号化を行っている。
【００１８】
図２は本発明の一実施例によるターボ復号器の構成を示すブロック図である。図２において、ターボ復号器２は要素復号器（＃１，＃２）２１，２３と、インタリーバ２２と、デインタリーバ２４とからなる復号部２０と、ＥＣＲ（Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ  Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ：フレームデータの平均予測正確率）判定基準導出部２５と、復号終了／継続判定部３とから構成されている。
【００１９】
ターボ復号器２の復号部２０では要素復号器（＃１，＃２）２１，２３各々の要素符号に対応した復号を、他方の復号結果を利用しながら繰返し行う繰返し復号を行っている。
【００２０】
つまり、ターボ復号器２は二つの畳込み符号器［要素符号器（＃１，＃２）１２，１３に対応する二つの復号器［要素復号器（＃１，＃２）２１，２３］によって軟判定復号（送信されたデータの推定）を行い、一方の復号器の結果を他方の復号器にフィードバックしながら繰返し復号し、最終的に硬判定を行うことで受信データの“１”、“０”を確定する。
【００２１】
ターボ復号の信頼特性は、軟判定復号の繰返し回数を増大させるほど向上するが、一方で、繰返し回数が多くなることを意味し、処理遅延が問題となる。また、復号システムの消費電力も増大するという問題を生じる。
【００２２】
図３は本発明の一実施例によるダイナミック復号方法を示すフローチャートである。これら図１〜図３を参照して本発明の一実施例によるダイナミック復号方法について説明する。
【００２３】
本実施例によるダイナミック復号方法では、まず復号繰返し最大回数を設定した後に（図３ステップＳ１）、ターボ復号器２による復号を開始する（図３ステップＳ２）。
【００２４】
続いて、本実施例では要素復号器（＃２）２３の軟判定値を導出し（図３ステップＳ３）、ＥＣＲ判定基準導出部２５でその軟判定値より当フレームのＥＣＲを推定する（図３ステップＳ４）。
【００２５】
復号終了／継続判定部３は前回ＥＣＲ値との比較結果及び復号繰返し最大回数からターボ復号器２による復号の終了判定を行い（図３ステップＳ５）、ターボ復号器２による復号の終了と判定しなければ、繰返し回数をカウントアップし（図３ステップＳ７）、ステップＳ２に戻って上記の処理を繰り返す。また、復号終了／継続判定部３はターボ復号器２による復号の終了と判定すると、硬判定結果と復号結果とを出力し（図３ステップＳ６）、処理を終了する。
【００２６】
上記のように、本実施例では、軟判定値に着目し、要素復号器（＃２）２３の出力によってフレーム毎にＥＣＲを導出しているので、現在のＥＣＲ値と前回のＥＣＲ値とを比較し、もし前回のＥＣＲ値より増大すれば更なる復号器の誤り訂正が期待されると判断し、繰返し復号プロセスを継続する。これに対し、本実施例では、もし前回のＥＣＲ値より増大しなければ、復号の飽和状態と判断し、反復終了及び前回の復号結果の出力を行う。
【００２７】
図４は図２のターボ復号器２の軟判定値からのＥＣＲの計算及びそのＥＣＲからのダイナミック復号実行の処理を示すフローチャートである。図４において、ステップＳ１１〜Ｓ１５がターボ復号器２の軟判定値からＥＣＲを計算する処理を示し、ステップＳ１６〜Ｓ２０がそのＥＣＲからダイナミック復号を実行する処理を示している。
【００２８】
続いて、本実施例における一般的な繰返し復号器の動作について図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２に示すように、受信側では、受信された情報ビット系列Ｘ１及びパリティビット系列Ｘ２，Ｘ３に通信路上で雑音が混入した受信系列Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３がターボ復号器２に入力される。
【００２９】
受信側では、ターボ復号器２における繰返し復号アルゴリズムにおいて、まず要素復号器（＃１）２１（第１の軟入力軟出力復号器）において、Ｙ１，Ｙ２から外部情報Ｌｅを計算する。
【００３０】
次に、受信側では、要素復号器（＃２）２３（第２の軟入力軟出力復号器）において、Ｙ１，Ｙ３，Ｌｅから外部情報Ｌｅを更新し、更新した外部情報Ｌｅを要素復号器（＃１）２１にフィードバックし、上記の処理を繰返し行う。
【００３１】
本実施例では、ｍ回の繰返し処理後、対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｒａｔｉｏ）Ｌ（ｂｋ  ）を硬判定することで、送信データ系列を再生する。復号後のビットｂｋ０に対するＬＬＲ値Ｌ（ｂｋ  ）は、
【数１】
2004349901.tif 000003
2004349901.tif 000004
という式で表される。この（１）式において、Ｐ（ｂｋ０＝１）及びＰ（ｂｋ０＝０）は、それぞれｂｋ０＝１及びｂｋ０＝０となる確率である。繰返し回数も考慮して、ＬＬＲ値Ｌ（ｂｋ  ）はＬｉ  （ｂｋ  ）と表す。ここで、ｉは現在の復号回数である。
【００３２】
ターボ復号は通常に外部情報Ｌｅを更新しながら、繰り返して復号を行う。そのため、繰返し回数指定が必要であるが、繰返し回数が実験的なパラメータであり、確実な指定が難しいので、復号が確実に終了するような指定、すなわち固定値が余儀無くされる。
【００３３】
しかしながら、指定した繰返し回数より少ない回数で復号が完了してしまった場合、復号完了以降の復号は意味がないため、復号を終了させるのが好ましい。本実施例では、図４ステップＳ１１〜Ｓ１５に示すように、各フレームデータの平均予測正確率（ＥＣＲ）の計算からターボ復号所要繰返し回数の判断基準を導出している。
【００３４】
すなわち、（１）式によって、
【数２】
2004349901.tif 000005
2004349901.tif 000006
【数３】
2004349901.tif 000007
2004349901.tif 000008
という式に示すように、Ｐ（ｂｋ０＝１）及びＰ（ｂｋ０＝０）の推定を行うことができる。
【００３５】
上記の（２）式及び（３）式によって、各ビットの予測正確率は、
【数４】
2004349901.tif 000009
2004349901.tif 000010
という式で表すことができる。
【００３６】
全フレームデータに対して、平均予測正確率（ＥＣＲ）は、
【数５】
2004349901.tif 000011
2004349901.tif 000012
という式になる。ここで、Ｎはフレームデータの長さ（フレームの総ビット数）、ｂｋ０はビットの推定値（復号器出力の硬判定値）である。
【００３７】
ターボ復号では、通常に復号処理の繰返し回数を重ねる毎に復号結果の誤りが減っていくが、通信路の状態等によって復号回数を増加しても誤り訂正を改善することができず、誤りが残ってしまう場合がある。言い換えれば、復号は飽和状態になる。また、誤りが相当少なくなり、もう一回復号処理を行えば全ての誤りが訂正される可能性が高い場合もある。
【００３８】
従来のターボ復号器は設定回数の復号を行えば、この状態を考慮せず、誤りを含む復号結果をそのまま出力している。これに対して、本実施例では、導出したＥＣＲをターボ復号器２の誤り訂正能力として考慮し、現在の平均ＥＣＲと前回の平均ＥＣＲとの比較によって、復号終了の可否を探るため、終了可否の判定の効率化を図ることができる。
【００３９】
図５は図２の復号終了／継続判定部３の構成を示すブロック図である。図５において、復号終了／継続判定部３は復号終了／継続判定手段３１と、最大繰返し回数設定手段３２と、硬判定部３３と、復号結果出力部３４と、メモリ（＃１，＃２）３５，３６と、推定ＥＣＲ算出手段３７と、比較器３８とから構成されている。
【００４０】
メモリ（＃１）３５には前回の復号出力値が格納され、メモリ（＃２）３６には前回のＥＣＲ値が格納されている。推定ＥＣＲ算出手段３７は繰返し復号プロセスＡによる復号器出力Ｂから推定ＥＣＲを算出し、算出結果を比較器３８に送る。
【００４１】
比較器３８は推定ＥＣＲ算出手段３７の算出結果をメモリ（＃２）３６に格納された前回のＥＣＲ値と比較し、その比較結果を復号終了／継続判定手段３１に送る。
【００４２】
復号終了／継続判定手段３１は最大繰返し回数設定手段３２で設定された最大繰返し回数と、比較器３８の比較結果とから復号終了／継続の判定を行い、復号の継続と判定すると、その旨を繰返し復号プロセスＡに通知する。また、復号終了／継続判定手段３１は復号の終了と判定すると、その旨を硬判定部３３に通知する。
【００４３】
硬判定部３３は復号終了／継続判定手段３１から終了が通知されると、繰返し復号プロセスＡによる復号器出力Ｂとメモリ（＃１）３５に格納された前回の復号出力値とから硬判定を行い、その硬判定結果と復号結果とを復号結果出力部３４から出力させる。
【００４４】
上記の復号終了／継続判定部３においては、要素復号器（＃２）２３の対数尤度比によって各ビットの予測正確率、フレームＥＣＲを導出する。復号終了／継続判定部３では次回のＥＣＲ値と比較するため、このＥＣＲ値を保存することが必要である。
【００４５】
もし、現在のＥＣＲ値が前回保存したＥＣＲ値より大きい場合には復号プロセスを継続するべきであるが、現在のＥＣＲ値が前回保存したＥＣＲ値に等しい及び小さい場合には復号が飽和状態になるので、復号の終了条件を満足し、前回の復号器出力を硬判定し、復号結果が得られる。
【００４６】
一方、復号繰返し回数を増加してもＥＣＲ値の増加が非常に緩慢である場合には、復号効率向上のため、最大復号繰返し回数を設定する。もし、最大復号繰返し回数に達すれば、現在の復号器対数尤度比を硬判定し、復号結果を出力する。この処理によって、復号繰返し回数が収束できない場合にも対応することができる。このＥＣＲからのダイナミック復号プロセスＡの処理を図４ステップＳ１６〜Ｓ２０に示す。
【００４７】
このように、本実施例では、無線通信システムにおけるターボ復号においてＥＣＲの推定によって軟判定復号の繰返しの終了を判断することによって、復号の終了可否の判定を大幅に効率化することができる。これによって、本実施例では、ターボ復号の処理速度が向上し、ターボ復号の冗長な復号動作がなくなり、装置の消費電力を削減することができる。
【００４８】
また、本実施例では、簡単的な回路の付加で実現することができるため、その実現が容易となる。さらに、本実施例では、通信路の状況等によって復号回数がダイナミックであり、復号精度を高くすることができるという効果がある。このような復号の終了判定処理の効率は、携帯電話のような通信のリアルタイム性が厳格に要求される機器にターボ復号装置を搭載した場合に、特に要求されるものである。
【００４９】
尚、本発明では無線通信システムについて述べたが、記録媒体のデータ再生装置、光通信伝送システム、深宇宙通信（衛星通信）システム等に適用可能であり、これに限定されるものではない。また、本発明のターボ復号方法は、上記の実施例に限定されるものではなく、代替例、改変例、変形例について本発明から逸脱することなく適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、上記のような構成及び動作とすることによって、復号の終了可否の判定を大幅に効率化することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるターボ符号器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例によるターボ復号器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例によるダイナミック復号方法を示すフローチャートである。
【図４】図２のターボ復号器の軟判定値からのＥＣＲの計算及びそのＥＣＲからのダイナミック復号実行の処理を示すフローチャートである。
【図５】図２の復号終了／継続判定部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ターボ符号器
２  ターボ復号器
３  復号終了／継続判定部
１１，２２  インタリーバ
１２  要素符号器（＃１）
１３  要素符号器（＃２）
１４  多重化回路
２０  復号部
２１  要素復号器（＃１）
２３  要素復号器（＃２）
２４  デインタリーバ
２５  ＥＣＲ判定基準導出部
３１  復号終了／継続判定手段
３２  最大繰返し回数設定手段
３３  硬判定部
３４  復号結果出力部
３５  メモリ（＃１）
３６  メモリ（＃２）
３７  推定ＥＣＲ算出手段
３８  比較器
【図１】
2004349901.tif 000013
【図２】
2004349901.tif 000014
【図３】
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【図４】
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【図５】
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