(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信シンボルと参照シンボルの距離を測定して通信路値を求める通信路値演算手段と、
前記通信路値に基づいた事後値を用いて、複数の第１のビットおよび第２のビットで構成されるシンボル点に対して、前記第１のビットの前記通信路値を前記第２のビットの事後値で更新し、前記第２のビットの前記通信路値を前記第１のビットの事後値で更新することによって前記通信路値を更新する通信路値更新手段と、
前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成する要素復号手段と、
を備えた復号化装置において、
前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を保持する通信路値保持手段と、
前記要素復号手段によって生成された前記事後値の一部または全ての、異なる時点間での変化の度合いを示す値が所定の閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記事後値の一部または全ての、異なる時点間での変化の度合いを示す値が所定の閾値以下であると判定された場合に、前記通信路値更新手段による前記通信路値の更新処理を停止させ、前記通信路値保持手段によって保持された前記通信路値を前記要素復号手段に入力させる第１の制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする復号化装置。
【請求項２】
前記判定手段によって、前記事後値の一部または全ての、異なる時点間での変化の度合いを示す値が所定の閾値以下であると判定された場合に、前記要素復号手段に対して、パリティビットの事後値の生成処理を停止させる第２の制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送システムにおける復号時の演算量の削減を図った復号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誤り訂正符号の一種であるターボ符号に対する復号法として、MAP(Maximum A posteriori Probability)復号がよく知られているが、外部値のみならず事後値もフィードバックし、各イタレーション毎に通信路値を更新することで特性を向上させたツインターボ復号器が非特許文献１で提案されている。図７はツインターボ復号器の構成を示している。
【０００３】
ここで、情報ビットベクトルをXa、ターボ符号器の一方の要素符号器で生成されたパリティビットベクトルをXb、他方の要素符号器で生成されたパリティビットベクトルをXcとしている。従来のターボ復号器では、２つの要素復号器間をターボインタリーバによって連接し、各要素復号器において更新されたビットの外部値をもう一方の要素復号器の事前値としてフィードバックさせることにより、効率的なMAP復号を達成している。
【０００４】
また、ツインターボ復号器では、外部値のフィードバックに加え、事後値もフィードバックさせ、それを用いて通信路値を更新することで、ターボ符号の誤り訂正能力を改善している。具体的には、複数のビットb0，b1で構成される１つのシンボル点があった場合、b0の通信路値は、ペアビットであるb1の事後値によって更新され、b1の通信路値は、ペアビットであるb0の事後値によって更新される。
【非特許文献１】3GPP TSG RAN WG1#42 bis, R1-051261, "Enhancement of Distributed Mode for Maximizing Frequency Diversity", Oct. 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のツインターボ復号器では、従来からあるMax-Log-MAP復号やLog-MAP復号を用いたターボ復号器に比べて、イタレーション毎に通信路値を更新する処理が追加されているため、その分、演算量が増加する欠点がある。具体的には、通信路値更新器1-02，1-04において、通信路値を更新する処理の分、演算量が増加する。また、要素復号器1-03，1-07において、通信路値の更新のために必要な情報であるパリティビットの事後値を求める処理の分、演算量が増加する。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、復号時の演算量を削減することができる復号化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、受信シンボルと参照シンボルの距離を測定して通信路値を求める通信路値演算手段と、前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新する通信路値更新手段と、前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成する要素復号手段とを備えた復号化装置において、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を保持する通信路値保持手段と、前記復号化装置内における処理によって生成された所定の場所の値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって、前記所定の場所の値が前記所定の条件を満たすと判定された場合に、前記通信路値更新手段による前記通信路値の更新処理を停止させ、前記通信路値保持手段によって保持された前記通信路値を前記要素復号手段に入力させる第１の制御手段とをさらに備えたことを特徴とする復号化装置である。
【０００８】
また、本発明の復号化装置は、前記判定手段によって、前記所定の場所の値が前記所定の条件を満たすと判定された場合に、前記要素復号手段に対して、パリティビットの事後値の生成処理を停止させる第２の制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の復号化装置において、前記所定の場所の値は、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の復号化装置において、前記所定の場所の値は、前記要素復号手段によって生成された前記事後値であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の復号化装置において、前記所定の場所の値は、前記要素復号手段によって生成された前記外部値であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の復号化装置において、前記所定の場所の値は、前記要素復号手段によって生成された前記外部値を構成するビットの順番を並べ替えることによって生成された値であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の復号化装置において、前記所定の条件として、前記所定の場所の値の一部または全てが所定の閾値を超えることを条件とすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の復号化装置において、前記所定の条件として、前記所定の場所の値の一部または全てが、複数の異なる時点間で同一の符号であることを条件とすることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の復号化装置において、前記所定の条件として、前記所定の場所の値の一部または全ての、異なる時点間での変化の度合いを示す値が所定の閾値以下であることを条件とすることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の復号化装置において、前記所定の条件として、前記所定の場所の値の一部または全てが所定の閾値を超えること、前記所定の場所の値の一部または全てが、複数の異なる時点間で同一の符号であること、および前記所定の場所の値の一部または全ての、異なる時点間での変化の度合いを示す値が所定の閾値以下であること、のうち、少なくとも２つの異なる条件が満たされることを条件とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所定の場所の値が所定の条件を満たした場合に、通信路値の更新処理が停止されるので、復号時の演算量を削減することができるという効果が得られる。また、所定の場所の値が所定の条件を満たした場合に、パリティビットの生成処理も停止させることによって、復号時の演算量をより一層削減することができる。さらに、所定の場所の値が飽和または収束してから通信路値の更新が停止されるため、演算量の削減にも関わらず、特性劣化がほとんど生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態によるツインターボ復号器（復号化装置）の構成を示している。この図１を参照し、ツインターボ復号器における処理の流れについて述べる。入力として受信シンボルを受け取ると、通信路値演算器3-01は、参照シンボル（参照信号点、基準信号点）と受信シンボル（受信信号点）の距離を求め（測定し）、その距離に基づいた通信路値を得る。得られた通信路値のうち、情報ビットと送信側の第１の要素符号器からのパリティビットに関する通信路値(Xa，Xb)は拡張型通信路値更新器3-02に入力され、情報ビットと送信側の第２の要素符号器のパリティビットに関する通信路値(Xa，Xc)は拡張型通信路値更新器3-05に入力される。
【００１９】
拡張型通信路値更新器3-02には、直前のイタレーションにおいて要素復号器3-07から出力された事後値(Xa，Xc)も、ターボデインタリーバ3-09を介して（事後値(Xa，Xc)を構成するビットの順番が並べ替えられて）入力される。拡張型通信路値更新器3-02は、事後値(Xa，Xc)を用いて通信路値(Xa，Xb)を更新する。更新された通信路値は、更新後通信路値(Xa，Xb)として要素復号器3-03に入力される。
【００２０】
また、要素復号器3-03には、直前のイタレーションにおいて要素復号器3-07から出力された外部値(Xa)が、ターボデインタリーバ3-10を介して（外部値(Xa)を構成するビットの順番が並べ替えられて）、事前値(Xa)として入力される。要素復号器3-03は、事前値(Xa)を用いて更新後通信路値(Xa，Xb)の復号処理を行う。要素復号器3-03からは、復号処理の結果として外部値(Xa)と事後値(Xa，Xb)が出力される。外部値(Xa)は、ターボインタリーバ3-11を介して（外部値(Xa)を構成するビットの順番が並べ替えられて）、事前値(Xa)として要素復号器3-07に入力される。また、事後値(Xa，Xb)は事後値評価器3-04と拡張型通信路値更新器3-05に入力される。
【００２１】
事後値評価器3-04は、入力された事後値(Xa，Xb)が所定の条件を満たすか否かを判断する。後述するように、事後値(Xa，Xb)が所定の条件を満たした場合には、通信路値の更新処理等が停止される。事後値評価器3-04は、拡張型通信路値更新器3-02、拡張型通信路値更新器3-05、要素復号器3-03、および要素復号器3-07へ、判断結果に基づいた制御信号（図１における通信路値更新制御信号）を送信する。この通信路値更新制御信号は、演算による通信路値の更新処理を停止させるか否か（言い換えると、通信路値の更新処理を継続するか否か）を示す信号である。
【００２２】
拡張型通信路値更新器3-05は、拡張型通信路値更新器3-02と同様にして、事後値(Xa，Xb)を用いて通信路値(Xa，Xc)の更新を行い、更新後通信路値(Xa，Xc)を出力する。更新後通信路値(Xa，Xc)は、ターボインタリーバ3-06を介して（更新後通信路値(Xa，Xc)を構成するビットの順番が並べ替えられて）、要素復号器3-07に入力される。要素復号器3-07は、事前値(Xa)を用いて更新後通信路値(Xa，Xc)の復号処理を行う。復号処理の結果である外部値(Xa)は、ターボデインタリーバ3-10を通して、事前値(Xa)として要素復号器3-03に入力される。また、復号処理の結果である事後値(Xa，Xc)は、事後値評価器3-08に入力されると共に、ターボデインタリーバ3-09を通して拡張型通信路値更新器3-02に入力される。
【００２３】
事後値(Xa，Xc)を受け取った事後値評価器3-08は、事後値評価器3-04と同様の処理により、事後値(Xa，Xc)が所定の条件を満たすか否かを判断し、拡張型通信路値更新器3-02、拡張型通信路値更新器3-05、要素復号器3-03、および要素復号器3-07へ通信路値更新制御信号を送信する。
【００２４】
次に、拡張型通信路値更新器3-02，3-05について詳述する。ここでは例として拡張型通信路値更新器3-02について説明するが、拡張型通信路値更新器3-05についても同様である。図２は拡張型通信路値更新器3-02の構成を示している。図２において、通信路値更新器4-01は、従来の通信路値更新器（図７の通信路値更新器1-02）に対して、通信路値の更新を停止させるためのON/OFF機能を追加したものである。記憶装置4-03（通信路値保持手段）は、通信路値更新器4-01から出力された更新後の通信路値を、例えば次の通信路値の更新まで記憶するRAM等の記憶手段である。
【００２５】
スイッチ4-04は、通信路値更新器4-01および記憶装置4-03からの出力を切り替えて入力し、通信路値更新器4-01から出力された更新後の通信路値、または記憶装置4-03によって記憶されている更新後の通信路値を出力する。制御部4-02は、事後値評価器3-04，3-08からの信号を受けて拡張型通信路値更新器3-02内の各部の動作を制御する。拡張型通信路値更新器3-02には、通信路値(Xa，Xb)[信号B]と、前段の復号器の事後値(Xa，Xc)[信号A]と、通信路値の更新を行うか否かを指定する事後値評価器3-04，3-08からの通信路値更新制御信号[信号C, 信号D]が入力される。
【００２６】
信号Cおよび信号Dが通信路値の更新を示している場合、制御部4-02は、通信路値を更新させるためのON信号を通信路値更新器4-01へ出力し、記憶装置4-03に対して、書き込み可にするためのWrite信号を出力する。また、制御部4-02は、スイッチ4-04に対して、通信路値更新器4-01からの入力1を出力するようにスイッチ制御信号を出力する。具体的な動作としては次の通りである。通信路値更新器4-01は通信路値の更新を行い、その出力が記憶装置4-03とスイッチ4-04に与えられる。更新された通信路値が記憶装置4-03に記録され、スイッチ4-04からは入力1の信号、即ち通信路値更新器4-01からの信号が更新後通信路値(Xa，Xb)[信号E]として出力される。
【００２７】
また、信号Cおよび信号Dの少なくとも一方が通信路値の更新停止を示している場合、制御部4-02は、通信路値の更新を停止させるためのOFF信号を通信路値更新器4-01へ出力し、記憶装置4-03に対して、読み出し可にするためのRead信号を出力する。また、制御部4-02は、スイッチ4-04に対して、記憶装置4-03からの入力2を出力するようにスイッチ制御信号を出力する。具体的な動作としては次の通りである。通信路値更新器4-01は通信路値の更新を行わず、スイッチ4-04は、記憶装置4-03に記録された、前回のイタレーションにおける通信路値、即ち入力2を更新後通信路値(Xa，Xb)[信号E]として出力する。これ以降のイタレーションにおいても、記憶装置4-03に記録された通信路値が更新後通信路値(Xa，Xb)として出力される。
【００２８】
次に、要素復号器3-03，3-07の動作について詳述する。本実施形態で用いられる要素復号器3-03，3-07は、図７に示した要素復号器1-03，1-07に対して、パリティビットの事後値を求めるか否かを切り替える機能が追加されたものである。パリティビットの事後値は、通信路値を更新するために必要なものであるので、通信路値の更新が停止されている状態ではその事後値は必要ない。ゆえに、事後値評価器から通信路値の更新を停止させる信号が要素復号器に入力されている場合、パリティビットの事後値の演算処理（生成処理）を停止することで、演算量の削減が可能となる。
【００２９】
次に、事後値評価器3-04，3-08の動作について詳述する。事後値評価器3-04，3-08は、各イタレーション毎において、事後値を評価し、事後値の更新を停止させるか否かを判断し、その判断結果を拡張型通信路値更新器3-02，3-05と要素復号器3-03，3-07に与える。図３は、イタレーション毎に事後値がどのように変化していくのかを示している。これは、要素復号器3-03(Dec#1)から出力される事後値の一部を、イタレーション1回目(1st)から8回目(8th)にわたって観察したものである。この結果より、イタレーション6回目から8回目(Dec#1 6th，Dec#1 7th，Dec#1 8th)では、事後値はほぼ同じ値であることがわかる。このように、イタレーションを経ても事後値が変わらなくなった（事後値が飽和または収束した）時点で、事後値を使った通信路値の更新を停止させるための所定の条件として、次のようなものが考えられる。
【００３０】
あらかじめ、閾値a，b、時間dを決めておき、以下を条件とする。
（１）ある時刻tにおいて、事後値の一部または全てが閾値aを超えること。
（２）ある時刻t+dにおいて、事後値の一部または全てが時刻tの事後値と同一の符号であること。
（３）ある時刻tと時刻t+dにおいて、事後値の一部または全ての２つの時刻間での違い（変化の度合いを示す値）と所定の閾値とを比較した結果がある条件を満たすこと。例えば、事後値の一部または全ての２つの時刻間での差の絶対値、または２つの時刻間での比が閾値b以下であること。
（４）上記の条件のうち、少なくとも２つの異なる条件が満たされること。
【００３１】
図４は、イタレーション回数8回のツインターボ復号器において、通信路値の更新をイタレーション1回目から8回目の各時点で停止させた場合に、必要な浮動小数点演算回数がどのように変化するのかを示している。この結果より、イタレーション1回目で通信路値の更新を停止させた場合、最大で約25%の演算量の削減が実現できる。また、図４に示されるように、イタレーション5回目で通信路値の更新を停止させた場合、約11%の演算量の削減が実現されていることがわかる。
【００３２】
次に、本実施形態の変形例を説明する。図５は、本変形例によるツインターボ復号器の構成を示している。図１に示したツインターボ復号器は、２つの事後値評価器が独立に動作するように構成されているが、図５に示したツインターボ復号器には、１つの事後値評価器7-04が設けられている。これによって、図１に示したツインターボ復号器と同様の動作を行うツインターボ復号器をより安価に構成することができる。
【００３３】
図６は事後値評価器7-04の構成を示している。事後値評価器7-04には、要素復号器7-03からの事後値(Xa，Xb)と要素復号器7-07からの事後値(Xa，Xc)が入力される。スイッチ8-01はこれらの入力を切り替え、事後値(Xa，Xb)または事後値(Xa，Xc)を出力する。比較器8-02は、スイッチ8-01から出力された事後値と所定の閾値を比較し、比較結果に基づいた通信路値更新制御信号を拡張型通信路値更新器7-02、拡張型通信路値更新器7-05、要素復号器7-03、および要素復号器7-07へ送信する。比較器8-02が用いる閾値は、ROM等の記憶手段である閾値記憶装置8-03に記録されている。図６は、事後値が所定の閾値を超えたか否かを所定の条件として、通信路値の更新処理を停止させるか否かを判定する場合の事後値評価器7-04の構成を示しているが、前述した他の所定の条件を用いて判定を行うように事後値評価器7-04の構成を変形することも可能である。
【００３４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態では、事後値が所定の条件を満たした場合に、２つの拡張型通信路値更新器での通信路値の更新処理と２つの要素復号器でのパリティビットの事後値の生成処理が停止されるとしているが、２つの拡張型通信路値更新器のうち、いずれか一方または両方の通信路値の更新処理のみが停止されるとしてもよい。また、２つの拡張型通信路値更新器のうち、いずれか一方または両方の通信路値の更新処理が停止されると共に、２つの要素復号器のうち、いずれか一方の要素復号器でのパリティビットの事後値の生成処理が停止されるとしてもよい。
【００３５】
また、本実施形態では、事後値評価器は、事後値(Xa，Xb)または事後値(Xa，Xc)に基づいて、通信路値の更新処理を停止させるか否かの判定を行っているが、事後値(Xa)に基づいて判定を行ってもよい。さらに、本実施形態では、通信路値の更新処理を停止させるか否かの判定に用いる所定の場所の値として、要素復号器によって生成された事後値が用いられているが、事後値に代えて、更新後の通信路値や、外部値、事前値等を用いてもよい。
【００３６】
上述したように、本実施形態によれば、所定の場所の値（事後値等）が所定の条件を満たした場合に、演算による通信路値の更新処理が停止されるので、復号時の演算量を削減することができる。また、所定の場所の値（事後値等）が所定の条件を満たした場合に、パリティビットの生成処理も停止させることによって、復号時の演算量をより一層削減することができる。さらに、事後値等が飽和または収束してから通信路値の更新が停止されるため、演算量の削減にも関わらず、特性劣化がほとんど生じない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態によるツインターボ復号器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるツインターボ復号器が備える拡張型通信路値更新器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるイタレーション毎の事後値の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態における通信路値の更新停止タイミング毎の浮動小数点演算回数を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態によるツインターボ復号器の他の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態によるツインターボ復号器が備える事後値評価器の構成を示すブロック図である。
【図７】従来のツインターボ復号器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
3-01，7-01・・・通信路値演算器（通信路値演算手段）、3-02，3-05，7-02，7-05・・・拡張型通信路値更新器（通信路値更新手段）、3-03，3-07，7-03，7-07・・・要素復号器（要素復号手段）、3-04，3-08，7-04・・・事後値評価器（判定手段、第１の制御手段、第２の制御手段）、3-06，3-11，7-06，7-11・・・ターボインタリーバ、3-09，3-10，7-09，7-10・・・ターボデインタリーバ、4-01・・・通信路値更新器、4-02・・・制御部（第１の制御手段）、4-03・・・記憶装置、4-04，8-01・・・スイッチ、8-02・・・比較器、8-03・・・閾値記憶装置
【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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