(57)【要約】【課題】ブロック誤り訂正符号で符号化された系列の復号を実施した後のビット誤り率を最適化する軟判定量子化閾値を設定可能とする。【解決手段】本来の通信とは分けた所定の時点に予め決められた符号化系列を通信路を介して送信し、その受信系列データを入手し、入手した受信系列データを基に通信路の雑音分散を推定する。推定された雑音分散が示す通信路状態の情報および軟判定復号の条件に応じて、軟判定量子化閾値の解析を行い、最適化する閾値の配分を決める閾値設定情報を算出し、算出された閾値設定情報を基に各閾値の配分を行うようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック誤り訂正符号により符号化されて送信された符号系列を通信路を介して受信系列として受信し、この受信系列を量子化した後に軟判定復号する誤り訂正復号方法において、
所定の時点に予め決められた符号化系列を通信路を介して送信し、その受信系列データを入手する受信系列観測ステップと、
観測した受信系列データを基に通信路の雑音分散を推定する雑音分散推定ステップと、
推定された雑音分散が示す通信路状態の情報および軟判定復号の条件に応じて、軟判定量子化閾値の解析を行い、最適化する閾値の配分を決める閾値設定情報を算出する閾値解析ステップと、
算出された閾値設定情報を基に各閾値の配分を行う閾値調整ステップを備えたことを特徴とする誤り訂正復号方法。
【請求項２】
ブロック符号を復号する復号ステップと、
復号時に軟判定復号して算出した推定符号語系列と硬判定受信系列とを比較することにより復号動作で生じる反転ビット数を計数する復号ビット数カウントステップとを備え、
雑音分散推定ステップを用いて、前記反転ビット数の計数値を基に通信路の雑音分散を再推定し、再推定された雑音分散を用いて閾値解析ステップおよび閾値調整ステップの処理を順次実施し、必要に応じて前記復号ステップから前記閾値調整ステップの処理を繰り返し実施するようにしたことを特徴とする請求項１記載の誤り訂正復号方法。
【請求項３】
２次元的もしくは多次元的に構成したブロック誤り訂正符号により符号化されて送信された符号系列を通信路を介して受信系列として受信し、この受信系列を量子化した後に軟判定復号する誤り訂正復号方法において、
閾値解析ステップは、通信路状態の情報と最初に復号動作を開始する要素符号の軟判定復号の条件とに応じて軟判定量子化閾値の解析を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の誤り訂正復号方法。
【請求項４】
ブロック誤り訂正符号により符号化されて送信された符号系列を通信路を介して受信系列として受信し、この受信系列を量子化した後に軟判定復号する誤り訂正復号装置において、
予め入手している通信路の雑音情報と軟判定復号の条件に応じて軟判定量子化閾値の解析を行い、最適化する閾値の配分を決める閾値設定情報を算出する閾値解析手段と、
算出された閾値設定情報を基に軟判定量子化閾値を設定し、アナログ値で取り扱われる軟判定受信系列を量子化するアナログ／ディジタル変換手段と、
量子化された軟判定受信系列を基に軟判定復号を行う復号手段を備えたことを特徴とする誤り訂正復号装置。
【請求項５】
軟判定復号して算出した推定符号語系列と硬判定受信系列とを比較し、復号動作で生じる反転ビット数を計数し、通信路の雑音分散を動的に推定する雑音分散推定手段を備え、
閾値解析手段は、前記通信路の雑音分散の推定値と軟判定復号の条件に応じて軟判定量子化閾値の解析を行い動的な閾値設定情報を算出しアナログ／ディジタル変換手段に出力することを特徴とする請求項４記載の誤り訂正復号装置。
【請求項６】
２次元的もしくは多次元的に構成したブロック誤り訂正符号により符号化されて送信された符号系列を通信路を介して受信系列として受信し、この受信系列を量子化した後に軟判定復号する誤り訂正復号装置において、
閾値解析手段は、通信路状態の情報と最初に復号動作を開始する要素符号の軟判定復号の条件とに応じて、軟判定量子化閾値の最適化のための解析を行うことを特徴とする請求項４または請求項５記載の誤り訂正復号装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、誤り訂正符号の復号において、軟判定量子化閾値の最適設定を行う新規な誤り訂正復号方法および誤り訂正復号装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ここで、従来の誤り訂正復号方法における軟判定量子化閾値の設定方法の動作を具体的に説明する。
通信路のモデルとして、図７を想定する。図において、情報源から発生した“０”と“１”とで表現される２元の情報系列Ｍを、ＢＣＨ（Ｂｏｓｅ−Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ−Ｈｏｃｑｕｅｎｇｈｅｍ）符号に代表される、２元ブロック誤り訂正符号の符号化器５１で符号化し、その符号語の系列Ｃを変調器５２に送り、変調器５２で送信信号に変調する。この変調器５２での変調方式として、説明を簡単にするため、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）に代表されるような、２値変調であるとする。その２値変調される送信信号の送信電圧レベルをμ０，μ１とする。変調信号は、通信路５３にて雑音が付加され、受信信号として復調器５４に入力される。通信路５３で付加される雑音としては、ここでは加法的白色ガウス雑音（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｎｏｉｓｅ  ：以下ＡＷＧＮとする。）を想定する。“０”を送信した場合の分散をσ０２、“１”を送信した場合の分散をσ１２とする。従来の方法では、これらの分散は対称（σ０２＝σ１２）であることを想定している。
【０００３】
復調器５４は、受信信号を復調し、実数値（アナログ値）の受信系列Ｒを生成する。なお、この受信系列を“０”，“１”の２値で取り扱う場合のことを硬判定と言う。一方、２値以上の多値で取り扱う場合のことを軟判定と言い、その取り扱う情報のことを軟判定情報と呼ぶ。アナログ／ディジタル変換器５５は、アナログ値で取り扱われる軟判定受信系列Ｒを量子化し、軟判定量子化受信系列Ｒ’を生成する。この軟判定受信系列Ｒの量子化の方法につき、図８を用いて説明する。
【０００４】
復調された軟判定受信系列Ｒの１ビット分に着目し、その電圧レベルを数値化したものを受信シンボルｒと定義する。この受信シンボルｒが、送信電圧レベルをμ０，μ１とした２値変調された送信信号に、分散σ０２＝σ１２の対称ＡＷＧＮが混入したものであるとき、受信シンボルｒに対する確率密度関数ｆ０（ｒ），ｆ１（ｒ）は、以下のようになる。
【数１】
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【０００５】
アナログ／ディジタル変換器５５にて、実数で表現される受信シンボルｒを、量子化受信シンボルｒ’に量子化する場合、図８に示すように実施する。図８は、３ビット幅の量子化受信シンボルｒ’に量子化するときに設定する閾値の配置を示している。ここで、軟判定情報を算出するための軟判定量子化閾値Ｔ０，…，Ｔ６を、左右対称かつ均等に配分する。つまり、各閾値幅ｔ０１＝ｔ１２＝ｔ２３＝ｔ３４＝ｔ４５＝ｔ５６と設定する（例えば、非特許文献１参照）。ここで、ｔ０１は閾値Ｔ０と閾値Ｔ１とに挟まれた閉区間ｔ０１＝［Ｔ０，Ｔ１］と定義する。
【０００６】
アナログ／ディジタル変換器５５から出力された量子化受信系列Ｒ’を、復号器５６に入力する。復号器５６では、量子化受信系列Ｒ’を基に軟判定復号を実施し、推定送信符号語Ｃ’を生成する。なお、推定送信符号語Ｃ’から推定情報系列Ｍ’を算出するのは容易である。閾値幅ｔをどの程度の広さに設定するかにより、復号後のビット誤り率に差異が生じる。非特許文献１に記載の方法では、この閾値幅ｔは固定されている。
【０００７】
一方、畳込み符号を用い、復号器としてＶｉｔｅｒｂｉ復号器を用いた場合、送信１シンボル当りの送信電力Ｅｓ対片側雑音電力密度Ｎ０の比Ｅｓ／Ｎ０の大きさに応じ、復号後のビット誤り率が最適になる閾値幅は変動する。具体的には、Ｅｓ／Ｎ０が大きければ閾値幅を狭めに、Ｅｓ／Ｎ０が小さければ閾値幅を広めに取るという方法がある（例えば、非特許文献２参照）。また、畳込み符号を用い、復号器にＶｉｔｅｒｂｉ復号器を用いた場合、Ｅｓ／Ｎ０の値を推定する手段を利用し、Ｅｓ／Ｎ０に応じて閾値幅を調整する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−２３６０３９号公報（第３−４頁、第１、３、４図）
【非特許文献１】
Ｇ．Ｃ．Ｃｌａｒｋ  ａｎｄ  Ｊ．Ｂ．Ｃａｉｎ，  ‘Ｅｒｒｏｒ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ’，  Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｎ．Ｙ．，  １９８１  （ｐｐ１２−１４，  Ｆｉｇｕｒｅ  １−３）
【非特許文献２】
安田  豊、平田  康夫、小川  明著「ヴィタビ復号における軟判定しきい値の最適間隔」、電子情報通信学会誌、１９８１年１１月、Ｖｏｌ．Ｊ６４−Ｂ  Ｎｏ．１１、（ｐ．１２９７−１２９８）
【非特許文献３】
Ｇ．  ＤＡＶＩＤ  ＦＯＲＮＥＹ，  ＪＲ．  “Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｆｏｒｍ．  Ｔｈｅｏｒｙ，  ｖｏｌ．  ＩＴ−１２，  ｐｐ．  １２５−１３１，  Ａｐｒ．  １９６６．
【非特許文献４】
ＤＡＶＩＤ  ＣＨＡＳＥ，  “Ａ  Ｃｌａｓｓ  ｏｆ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｆｏｒｍ．  Ｔｈｅｏｒｙ，  ｖｏｌ．  ＩＴ−１８，  ｐｐ．  １７０−１８２，  Ｊａｎ．  １９７２．
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の誤り訂正復号方法は、以上のように構成されているが、軟判定量子化閾値の配分にあたって、分散のσ０２＝σ１２の対称ＡＷＧＮが混入したということを前提としているため、分散のσ０２とσ１２とが異なる非対称ＡＷＧＮに対しては必ずしも最適な閾値配分を設定できないという問題があった。また、従来の方法は、畳込み符号で符号化された系列の復号を実施した後のビット誤り率を最適化するように軟判定量子化閾値を設定するものであるため、また、通信路の雑音状態に応じて軟判定量子化閾値を動的に調整するものであるため、ブロック誤り訂正符号で符号化された系列の復号を実施する場合には必ずしも最適な閾値調整を実施できないという課題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、雑音分散のσ０２とσ１２とが異なる非対称ＡＷＧＮに対して最適な軟判定量子化閾値の配分を設定可能な誤り訂正復号方法および誤り訂正復号装置を得ることを目的とする。
【００１１】
また、この発明はブロック誤り訂正符号で符号化された系列の復号を実施した後のビット誤り率を最適化する軟判定量子化閾値を設定可能とする誤り訂正復号方法および誤り訂正復号装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決しようとする手段】
この発明に係る誤り訂正復号方法は、ブロック誤り訂正符号により符号化されて送信された符号系列を通信路を介して受信系列として受信し、この受信系列を量子化した後に軟判定復号する誤り訂正復号方法において、所定の時点に予め決められた符号化系列を通信路を介して送信し、その受信系列データを入手する受信系列観測ステップと、その観測した受信系列データを基に通信路の雑音分散を推定する雑音分散推定ステップと、推定された雑音分散が示す通信路状態の情報および軟判定復号の条件に応じて、軟判定量子化閾値の解析を行い、最適化する閾値の配分を決める閾値設定情報を算出する閾値解析ステップと、算出された閾値設定情報を基に各閾値の配分を行う閾値調整ステップを備えたものである。
【００１３】
この発明に係る誤り訂正復号装置は、ブロック誤り訂正符号により符号化されて送信された符号系列を通信路を介して受信系列として受信し、この受信系列を量子化した後に軟判定復号する誤り訂正復号装置において、予め入手している通信路の雑音情報と軟判定復号の条件に応じて軟判定量子化閾値の解析を行い、最適化する閾値の配分を決める閾値設定情報を算出する閾値解析手段と、算出された閾値設定情報を基に軟判定量子化閾値を設定し、アナログ値で取り扱われる軟判定受信系列を量子化するアナログ／ディジタル変換手段と、量子化された軟判定受信系列を基に軟判定復号を行う復号手段を備えたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の誤り訂正復号方法を示すフローチャートである。図２はこの実施の形態１によって設定する軟判定量子化閾値を模式的に記したもので、横軸は受信シンボルの電圧レベル（アナログ値）を示し、縦軸は確率密度を示す。
図１に従って動作を説明する。
まず、受信系列の観測を実施する（ステップＳＴ１）。この観測方法としては、通信前に通信路特性を試験するためのデータを予め取得しておく方法、通信開始時点でトレーニングデータを送信し、それを受信する方法、および通信中の一定時点間隔にトレーニングデータを送受信する方法などがある。この受信系列観測に当り、ＰＮ系列など既知データを送信すれば、受信側での処理が容易になる。
【００１５】
次に、ステップＳＴ１で観測された受信系列データを基に雑音分散の推定を実施する（ステップＳＴ２）。送信データが既知であれば、送信電圧レベルμ０，μ１および分散σ０２とσ１２を統計量として容易に計算できる。次に、通信路状態の情報および軟判定復号の条件に応じて、軟判定量子化閾値の最適設定のための解析を実施する（ステップＳＴ３）。この解析の具体的な方法については、以降で説明する。最後に、ステップＳＴ３で算出される閾値設定情報を基に各閾値の調整を実施する（ステップＳＴ４）。
【００１６】
ここで、ステップＳＴ３の閾値解析における軟判定量子化閾値の最適設定のための解析に関し、その具体的な方法について説明する。説明に当って、想定する前提条件を以下に記す。
まず、送信側では、“０”と“１”という２元の情報系列Ｍが２元ブロック符号で符号化され、その符号化された系列Ｃが２元送信系列として２値変調される。その２値変調される送信信号の送信電圧レベルをμ０，μ１とする。なお、ここでは、２値変調に関して説明するが、多値変調の場合でも、各隣接信号点間に設定する閾値の調整に適用することは可能である。
【００１７】
通信路は、非対称ＡＷＧＮを想定する。“０”を送信した場合の分散をσ０２、“１”を送信した場合の分散をσ１２とすると、図２のようにσ０２とσ１２とが異なる。なお、図２では、σ０２＜σ１２としている。
復調された受信系列Ｒの１ビット分に着目し、その電圧レベルを数値化したものを受信シンボルｒと定義する。平均値μ０，分散σ０２の正規分布に関し、確率密度関数ｆ０（ｒ）は前述の式（１）のようになり、平均値μ１，分散σ１２の正規分布に関し、確率密度関数ｆ１（ｒ）は前述の式（２）のようになる。また、平均値μ０，分散σ０２の正規分布に関し，閉区間ｔａｂ＝［Ｔａ，Ｔｂ］の確率分布関数をＦ０（ｔａｂ）とし、平均値μ１，分散σ１２の正規分布に関し、閉区間ｔａｂの確率分布関数をＦ１（ｔａｂ）と定義すると、式（３）および式（４）のようになる。
【数２】
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【００１８】
また、復号側では、限界距離復号を応用した、軟判定復号を実施するものとする。その代表的なものとして、一般化最小距離復号（ＧＭＤ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ：Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  、例えば、非特許文献３参照）やＣｈａｓｅ復号（例えば、非特許文献４参照）が知られており、ここでは詳細な説明を省略する。ここでは、この実施の形態１の説明に当って、Ｃｈａｓｅ復号を実施する場合を想定する。しかし、その他の軟判定復号の場合でもこの実施の形態１に適用させることは可能である。
【００１９】
Ｃｈａｓｅ復号を実施するブロック誤り訂正符号の符号長をｎ、情報長をｋ、最小距離をｄ、訂正能力をｔと定義する。Ｃｈａｓｅ復号では、以下の手順で復号を実施しているものとする。
Ｓｔｅｐ１：  軟判定受信系列Ｒに関し、ｎビット分ある軟判定受信シンボルｒから計算される、軟判定の信頼度を比較し、その絶対値の小さい、すなわち信頼度の低い下位ｂビットを選択する。
Ｓｔｅｐ２：  ２ｂ通りのテスト系列Ｑｊ，ｊ＝１，…，２ｂを作成する。作成方法は，Ｓｔｅｐ１で選択したビットに関し、０または１のすべての組み合わせ（２ｂ通り）を列挙する。
Ｓｔｅｐ３：  テスト系列Ｑｊ，ｊ＝１，…，２ｂと硬判定受信系列Ｙとを各ビット毎に排他的論理和を計算した系列Ｚｊ＝Ｑｊ＋Ｙ，ｊ＝１，…，２ｂを硬判定復号し、推定符号語の候補Ｘｊ’を生成する。
Ｓｔｅｐ４：  軟判定受信系列Ｒと推定符号語の候補Ｘｊ’，ｊ＝１，…，２ｂとの尤度を比較し、最も尤度の高いＸｊ’を推定符号語Ｃ’とする。
【００２０】
上記Ｓｔｅｐ１で、信頼度の低い下位ｂビットを選択する（以下、この個数ｂを「反転ビット数」と呼ぶ）が、その選択方法はいくつかある。ｂ＝ｄ−１とするなど、符号の最小距離ｄに依存する数値にするのが一般的である。しかし、この実施の形態１では、その選択方法については問わない。また、Ｓｔｅｐ２で、Ｑｊの選択方法にもいくつか方法があるが、この実施の形態１では、その選択方法を特定するものではない。ここで着目すべき点は、Ｃｈａｓｅ復号では、Ｓｔｅｐ１で、信頼度の低い下位ｂビットを「反転ビット」として選択するということである。この後説明する軟判定量子化閾値の最適化に当って、この反転ビット数ｂビットという数値を基準に、最適閾値の設定をする。
【００２１】
これまでに述べた前提条件の下での、軟判定量子化閾値の最適設定のための解析に関し、その具体的方法を以下に説明する。なお、この実施の形態１をわかりやすく説明するために、量子化受信系列Ｒ’の量子化ビット幅を３ビットとした場合を想定する。しかし、この実施の形態１は、これに限定されるものではない。
図１の閾値解析ステップＳＴ３では、入力するパラメータとして、ブロック符号の符号長ｎ、Ｃｈａｓｅ復号の反転ビット数ｂ、送信電圧レベルの平均値μ０，μ１、送信電圧レベルの分散σ０２，σ１２、および軟判定量子化受信系列Ｒ’の量子化ビット幅（ここでは３ビットで説明）を必要とする。
【００２２】
ここで説明する３ビット量子化の場合、Ｔ０，Ｔ１，…，Ｔ６という７個の軟判定量子化閾値の電圧レベルをそれぞれ選択する必要がある。前提条件として、Ｔ０＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ６となるように設定する。また、軟判定量子化閾値Ｔ０，Ｔ１，…，Ｔ６の中央にあるＴ３を硬判定閾値とする。まず、硬判定閾値Ｔ３の電圧レベルを決定する。硬判定閾値Ｔ３は、硬判定ビット誤り率を最小化するレベルに設定する。送信シンボル“０”が送信された割合をｐ０，送信シンボル“１”が送信された割合をｐ１とするとき、硬判定ビット誤り率ＢＥＲ（Ｔ３）は式（５）で表せる。
ＢＥＲ（Ｔ３）＝
ｐ１Ｆ１（Ｔ−∞３）＋ｐ０Ｆ０（Ｔ３∞）  （５）
なお、一般的には、送信情報系列Ｍは、予めスクランブラを通されて、ｐ０＝ｐ１＝１／２となるようにしている場合が多い。
式（５）で表される硬判定ビット誤り率ＢＥＲ（Ｔ３）を最小化するような硬判定閾値Ｔ３は、確率密度関数ｆ０（ｒ）とｆ１（ｒ）との交点に位置する。
【００２３】
次に、硬判定閾値Ｔ３以外の軟判定量子化閾値の設定をする。閾値の設定は、以下の条件をすべて満たすようにする。
条件ａ：硬判定閾値Ｔ３の最近傍の閾値（Ｔ２，Ｔ４）の内側領域ｔ２４＝［Ｔ２，Ｔ４］に入る確率｛Ｆ０（ｔ２４）＋Ｆ１（ｔ２４）｝／２を、式（６）の程度になるよう、Ｔ２，Ｔ４を調整する。
【数３】
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条件ｂ：ｔ２４内で、式（７）の真のビット誤り率ＢＥＲ（ｔ２４）を最大化する。
【数４】
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【００２４】
条件ｃ：閾値幅を式（８）、式（９）を満たすように設定する。
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条件ｄ：最外側の閾値外の領域に入る確率を、式（１０）を満たすように設定する。
【数５】
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【００２５】
ここで、条件ａ、ｂ、ｃおよびｄのそれぞれの意味について述べる。
条件ａは、符号長ｎビット中、軟判定受信シンボルｒが内側の閾値（Ｔ２，Ｔ４）の間に入る平均ビット数を、Ｃｈａｓｅ復号の反転ビット数ｂと同程度に設定することを目標とする。これにより、Ｃｈａｓｅ復号において反転させるビットを、硬判定閾値Ｔ３の近傍すなわち信頼度の低い領域から過不足なく選択でき、Ｃｈａｓｅ復号の性能を最大限に発揮できるようにする。式（６）の左辺が小さい場合、反転ビットとして信頼度の高いものが選択され、これによる性能劣化が発生する。また、式（６）の左辺が大きい場合、信頼度の低いものでも、反転ビットとして選択されない可能性が高くなり、これによる性能劣化が発生する。この条件ａを適用すると、硬判定閾値Ｔ３の近傍の閾値の閾値幅が設定される。また、その外側の閾値の閾値幅も、ここで設定された閾値幅を基準に設定される。
【００２６】
条件ｂは、硬判定閾値Ｔ３の近傍の閾値（Ｔ２，Ｔ４）の間に軟判定受信シンボルｒが入る確率に対する、送信シンボル“１”が硬判定受信シンボル“０”と誤って判定される確率Ｆ１（ｔ２３）と、送信シンボル“０”が硬判定受信シンボル“１”と誤って判定される確率Ｆ０（ｔ３４）とを加えた確率（ｔ２４内の真のビット誤り率ＢＥＲ（ｔ２４）と定義する。）の割合を最大化するよう、設定するものである。この真のビット誤り率ＢＥＲ（ｔ２４）の割合が高いほど、Ｃｈａｓｅ復号で正しく訂正されるビット数の割合が高くなり、したがってＣｈａｓｅ復号の性能を良くすることが出来る。この条件ｂを適用すると、分散の小さい送信シンボル側（ここでは“０”）の閾値幅を全体的に狭めに、分散の大きい送信シンボル側（ここでは“１”）の閾値幅を全体的に広めにとるように設定される。
【００２７】
条件ｃは、送信シンボルに対して硬判定受信シンボルが誤って判定されるような軟判定受信シンボルｒに着目し、硬判定閾値Ｔ３に近い側の閾値内にそのような軟判定受信シンボルｒに入る確率（例えば、真のビット誤り率ＢＥＲ（ｔ２３））を高めに、遠い側の閾値内に入る確率（例えば、真のビット誤り率ＢＥＲ（ｔ１２））を低めにするように設定するものである。これは、軟判定量子化受信シンボルｒ’の分布を、ＡＷＧＮの確率密度関数にできるだけ近似させることで、量子化に伴う量子化誤差を最小限に抑えるために実施するものである。この条件ｃを適用すると、少なくとも、硬判定閾値Ｔ３に近い側の閾値幅に対し、遠い側の閾値幅が極端に広くするようには設定されないことを示唆する。また逆に、硬判定閾値Ｔ３に近い側の閾値幅が極端に広くなる可能性も示唆する。しかし、この可能性は次に説明する条件ｄにより回避される。
【００２８】
条件ｄは、送信シンボルに対して硬判定受信シンボルが誤って判定されるような軟判定受信シンボルｒに着目し、最外側の軟判定量子化閾値Ｔ０またはＴ６の外側に入る確率（すなわち、真のビット誤り率ＢＥＲ（ｔ−∞０）、ＢＥＲ（ｔ６∞）の和が、符号長ｎビットに対する訂正能力ｔビットの割合より十分に小さくなるように閾値を調整するものである。これは、真の誤りビットに対応する軟判定受信シンボルｒの受信レベルが、最外側の軟判定量子化閾値の外側になると、Ｃｈａｓｅ復号ではその誤りビットを見逃してしまう。そのような誤りビットが、符号長ｎビット中に訂正能力ｔビットを越えてしまうと、訂正不可能になってしまう。この条件ｄにより、そのような見逃し誤りビット数を低減し、Ｃｈａｓｅ復号の性能の劣化を回避する。この条件ｄを適用すると、硬判定閾値Ｔ３に近い側の閾値幅に対し、遠い側の閾値幅を若干広めにとるように設定される。
【００２９】
なお、ここでは、軟判定量子化受信系列Ｒ’の量子化ビット幅を３ビットで説明した。しかし、この実施の形態１は、それ以外の量子化ビット幅の場合でも適用可能である。量子化ビット幅を３ビットよりも広く取ることが可能であれば、条件ａ、ｂで示した閾値幅決定式の基準を、硬判定閾値の最近傍の閾値とする代わりに、それよりも外側の閾値を基準にすることも可能である。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１によれば、閾値解析ステップＳＴ３で、ブロック誤り訂正符号の復号方法に応じて、また、非対称ＡＷＧＮの雑音状態に応じて、軟判定量子化閾値の配分を決定しているため、復号を実施した後のビット誤り率を最適化できる効果が得られる。
【００３１】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による誤り訂正復号方法を示すフローチャートである。図において、図１と同じ機能または要素のものは、同一の番号を割り当てて示し、これらの説明については省略する。
次に動作について説明する。
図３において、閾値調整ステップＳＴ４後、ブロック符号の復号を実施する（ステップＳＴ５）。閾値解析ステップＳＴ３および閾値調整ステップＳＴ４で、Ｃｈａｓｅ復号の反転ビット数ｂを基準に閾値が設定されている場合、この復号ステップＳＴ５でＣｈａｓｅ復号を実施すれば、復号後のビット誤り率の点で優位である。次に、軟判定復号した推定符号語Ｃ’と硬判定受信系列Ｙとを比較し、復号動作で反転したビット数を抽出して計数する（ステップＳＴ６）。ここで、反転したビット数を計数するにあたり、推定符号語の各ビットｃ’＝“０”のときに、硬判定受信系列の各ビットｙが“０”である個数と“１”である個数と、推定符号語の各ビットｃ’＝“１”のときに、硬判定受信系列の各ビットｙが“０”である個数と“１”である個数とをそれぞれ別個に計数すると、雑音分散推定ステップＳＴ２での、雑音分散σ０２とσ１２とを推定する処理上でより有益である。
【００３２】
次に、軟判定量子化閾値の動的な調整を継続するかどうかを判断する（ステップＳＴ７）。動的な閾値調整を停止する場合は、閾値設定を固定し、フローを停止する。一方、動的な閾値調整を継続する場合は、復号ビット数カウントステップＳＴ６で計数した復号反転ビット数の計数情報とともにフローの制御を、雑音分散推定ステップＳＴ２に受け渡す。雑音分散推定ステップＳＴ２では、計数した復号反転ビット数の計数情報を基に雑音分散σ０２とσ１２とを改めて推定する。
【００３３】
雑音分散推定ステップＳＴ２で再設定した通信路状態の情報、および軟判定復号の条件に応じて、閾値解析ステップＳＴ３で、軟判定量子化閾値の最適化のための解析を再び実施する。この軟判定量子化閾値の最適設定のための解析に関し、その具体的な方法は、実施の形態１での方法と同様に、雑音状態のパラメータおよび符号／復号パラメータに応じて、条件ａから条件ｄまでにすべて合致するように設定する。そして、その結果算出される閾値設定情報を基に、閾値調整ステップＳＴ４で、各閾値の再調整を実施する。以上のように、通信路状態の変動に応じ、閾値幅の調整を動的に実施する。
【００３４】
以上のように、この実施の形態２によれば、復号した推定符号語Ｃ’と硬判定受信系列Ｙとを比較し、復号動作で反転したビット数を計数することと、その計数情報を基に雑音分散σ０２とσ１２とを改めて推定することを繰り返しているので、ブロック誤り訂正符号で符号化された系列の復号を実施した後のビット誤り率を最適化するように通信路の雑音状態に応じて軟判定量子化閾値を動的に調整できる効果が得られる。
【００３５】
実施の形態３．
この実施の形態３では、上記各実施の形態で対象としている１次元的に構成したブロック符号の代わりに、積符号や連接符号など、２次元的もしくは多次元的に構成した符号に対する復号に対して、軟判定量子化閾値の設定方法を提供することを提案する。
【００３６】
説明を簡単にするため、２次元の積符号による例を記す。しかし、この実施の形態３は、多次元の場合や連接符号の場合でも適用が可能である。
２元の情報系列を、縦にｋ１ビット、横にｋ２ビットを２次元的に配分する。その情報系列に対し、縦方向に符号長ｎ１、情報長ｋ１、最小距離ｄ１、訂正能力ｔ１の２元ブロック符号Ｃ１により符号化し、横方向に符号長ｎ２、情報長ｋ２、最小距離ｄ２、訂正能力ｔ２の２元ブロック符号Ｃ２により符号化し、ｎ１×ｎ２の積符号を形成する。この積符号の構成を図４に示す。
【００３７】
積符号の復号は、要素符号Ｃ１およびＣ２を少なくとも１回づつ順番に復号する。復号する順番は、どちらの符号からでも構わない。符号化する順番も同様に問わない。ここでは、縦方向の要素符号Ｃ１から先に復号するものとして説明する。
【００３８】
閾値解析ステップＳＴ３において、条件ａ，ｂ，ｃ，ｄによる閾値設定を、通信路状態の情報および、最初に復号動作を開始する要素符号Ｃ１の軟判定復号の条件に応じて実施する。要素符号Ｃ１の復号にＣｈａｓｅ復号を適用する場合、要素符号Ｃ１のパラメータおよびＣｈａｓｅ復号の反転ビット数ｂ１を基に、条件ａ，ｂ，ｃ，ｄによる閾値設定を実施する。
【００３９】
以上のように、この実施の形態３によれば、閾値解析ステップＳＴ３で、２次元的もしくは多次元的に構成した符号に対する復号に対して、通信路状態の情報と最初に復号動作を開始する要素符号の軟判定復号の条件とに応じて軟判定量子化閾値の解析を行うようにしている。したがって、復号を実施した後のビット誤り率を最適化できる効果が得られる。
【００４０】
なお、これまで実施の形態１、２、３の具体的説明において、非対称ＡＷＧＮを前提としていたが、この発明の誤り訂正復号方法によれば、対称ＡＷＧＮの場合でも、閾値解析ステップＳＴ３における条件ａ，ｂ，ｃ，ｄによる閾値設定により、この発明の誤り訂正復号方法が、復号後ビット誤り率の最適化を行うことを可能にすることが分かる。
【００４１】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４による誤り訂正復号装置の構成を示すブロック図である。図において、前述した図７と同じ機能または要素のものは、同一の符号を割り当てて示し、その詳細な説明については省略する。
図５において、符号化器２１は、情報源から発生した情報系列を符号化する手段である。変調器５２は、符号化器２１で得られる符号語の系列を送信信号に変調する手段である。復調器５４は、通信路２３を介して雑音が付加された受信信号を復調し受信系列を生成する手段である。閾値解析器（閾値解析手段）２７は、予め入手している通信路の雑音情報と軟判定復号の条件に応じて軟判定量子化閾値の解析を実施する手段である。アナログ／ディジタル変換器（アナログ／ディジタル変換手段）２５は、閾値解析器２７で設定した軟判定量子化閾値を基に受信系列を量子化する手段である。復号器（復号手段）２６は、入力された量子化した受信系列の軟判定復号を実施し、推定符号語系列を出力する手段である。
【００４２】
次に動作について説明する。
まず、情報源から発生した、“０”と“１”とで表現される２元の情報系列Ｍは、ＢＣＨ符号に代表される２元ブロック誤り訂正符号の符号化器２１で符号化される。その符号語の系列Ｃは変調器５２で送信信号に２値変調され通信路２３を介して伝送される。なお、ここでは、２値変調に関して説明をするが、多値変調の場合でも、各隣接信号点間に設定する閾値の調整に適用することは可能である。
【００４３】
変調信号は、通信路２３にて雑音が付加され、受信信号として復調器５４に入力される。通信路２３は、ここでは非対称ＡＷＧＮを想定する。“０”を送信した場合の分散をσ０２、“１”を送信した場合の分散をσ１２とすると、図２のようにσ０２とσ１２とが異なる。なお、図２では、σ０２＜σ１２としている。復調器５４において、受信信号は復調され、実数値（アナログ値）の受信系列Ｒを生成する。
【００４４】
閾値解析器２７では、軟判定量子化閾値の解析が実施される。この軟判定量子化閾値の最適設定のための解析は、その具体的な方法は、上記実施の形態１で述べた方法と同様で、雑音状態のパラメータおよび符号／復号パラメータに応じて、条件ａから条件ｄまでにすべて合致するように閾値設定を行う。アナログ／ディジタル変換器２５では、閾値解析器２７で得られた閾値設定情報を基に軟判定量子化閾値を設定し、アナログ値で取り扱われる軟判定受信系列が量子化され、軟判定量子化受信系列Ｒ’が生成される。
【００４５】
アナログ／ディジタル変換器２５から出力された軟判定量子化受信系列Ｒ’は、復号器２６に入力され、軟判定量子化受信系列Ｒ’を基に軟判定復号が実施され、推定送信符号語Ｃ’が生成される。なお、推定送信符号語Ｃ’から推定情報系列Ｍ’を算出するのは容易である。
【００４６】
以上のように、この実施の形態４によれば、ブロック誤り訂正符号の復号方法に応じて、また、非対称ＡＷＧＮの雑音状態に応じて、軟判定量子化閾値の配分を決定しているため、復号を実施した後のビット誤り率を最適化できる効果が得られる。
【００４７】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５による誤り訂正復号装置の構成を示すブロック図である。図において、図５と同じ機能または要素のものは、同一符号を割り当てて示し、その詳細な説明は省略する。新たに設けられた雑音推定器（雑音分散推定手段）２８は、通信路の雑音分散を推定する手段である。したがって、閾値解析器２７は、その通信路の雑音分散の推定値または事前に観測した通信路状態の情報を基に閾値の解析を実施する。
【００４８】
次に動作について説明する。
雑音推定器２８では、復号器２６から出力される推定符号語系列Ｃ’と、アナログ／ディジタル変換器２５から出力される軟判定量子化受信系列Ｒ’を基に生成する硬判定受信系列Ｙとを比較し、復号動作で反転したビット数を計数する。ここで、反転したビット数を計数するにあたり、推定符号語の各ビットｃ’＝“０”のときに、硬判定受信系列の各ビットｙが“０”である個数と“１”である個数と、推定符号語の各ビットｃ’＝“１”のときに、硬判定受信系列の各ビットｙが“０”である個数と“１”である個数と、をそれぞれ別個に計数する。そして、その反転ビット数を基に、雑音分散σ０２とσ１２とを推定する。
【００４９】
次に、閾値解析器２７において、通信路状態の情報および軟判定復号の復号条件に応じて、軟判定量子化閾値の解析を実施する。この軟判定量子化閾値の最適設定のための解析に関し、その具体的な方法は、実施の形態１で述べた方法と同様で、雑音状態のパラメータおよび符号／復号パラメータに応じて、条件ａから条件ｄまでにすべて合致するように設定する。なお、閾値解析器２７では、通信路状態の情報として、雑音推定器２８から出力される雑音分散の推定値を用いる場合、通信路状態の変動に応じ、軟判定量子化閾値の動的な調整が可能となる。
【００５０】
以上のように、この実施の形態５によれば、復号動作で反転したビット数を計数することと、その計数値を基に雑音分散σ０２とσ１２とを改めて推定することを繰り返して行っているので、ブロック誤り訂正符号で符号化された系列の復号を実施した後のビット誤り率を最適化するように、通信路の雑音状態に応じて、軟判定量子化閾値を動的に調整できる効果が得られる。
【００５１】
実施の形態６．
この実施の形態６では、上記実施の形態４および実施の形態５における１次元的に構成したブロック符号の代わりに、積符号や連接符号など、２次元的もしくは多次元的に構成した符号に対する復号に対して、軟判定量子化閾値の設定方法を提供することを提案する。
【００５２】
説明を簡単にするため、２次元の積符号による例を記す。しかし、この実施の形態３は、多次元の場合や連接符号の場合でも適用が可能である。
図４に示す積符号の構成方法については、すでに実施の形態３で説明したので、ここでは省略する。またここでは、縦方向の要素符号Ｃ１から先に復号するものとして説明する。
【００５３】
閾値解析器２７において、条件ａ，ｂ，ｃ，ｄによる閾値設定を、通信路状態の情報および、最初に復号動作を開始する要素符号Ｃ１の軟判定復号の条件に応じて実施する。要素符号Ｃ１の復号にＣｈａｓｅ復号を適用する場合、要素符号Ｃ１のパラメータおよびＣｈａｓｅ復号の反転ビット数ｂ１を基に、条件ａ，ｂ，ｃ，ｄによる閾値設定を実施する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態６によれば、２次元的もしくは多次元的に構成した符号に対する復号に対して、通信路状態の情報と最初に復号動作を開始する要素符号の軟判定復号の条件とに応じて、軟判定量子化閾値の配分を決定することで、復号を実施した後のビット誤り率を最適化することができる効果が得られる。
【００５５】
なお、これまでの実施の形態４から実施の形態６では、非対称ＡＷＧＮを前提として具体的説明を行ってきたが、対称ＡＷＧＮの場合でも、条件ａ，ｂ，ｃ，ｄによる閾値設定により、閾値解析器２７で復号後ビット誤り率の最適化をすることは可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ブロック誤り訂正符号により符号化されて送信された符号系列を通信路を介して受信系列として受信し、この受信系列を量子化した後に軟判定復号する誤り訂正復号方法において、所定の時点に予め決められた符号化系列を通信路を介して送信し、その受信系列データを入手する受信系列観測ステップと、その観測した受信系列データを基に通信路の雑音分散を推定する雑音分散推定ステップと、推定された雑音分散が示す通信路状態の情報および軟判定復号の条件に応じて、軟判定量子化閾値の解析を行い、最適化する閾値の配分を決める閾値設定情報を算出する閾値解析ステップと、算出された閾値設定情報を基に各閾値の配分を行う閾値調整ステップを備えるように構成したので、ブロック誤り訂正符号で符号化された系列の復号方法に応じて、また、非対称ＡＷＧＮの雑音状態に応じて、軟判定量子化閾値の配分を決定しているため、復号を実施した後のビット誤り率を最適化できる効果がある。
【００５７】
この発明によれば、ブロック誤り訂正符号により符号化されて送信された符号系列を通信路を介して受信系列として受信し、この受信系列を量子化した後に軟判定復号する誤り訂正復号装置において、予め入手している通信路の雑音情報と軟判定復号の条件に応じて軟判定量子化閾値の解析を行い、最適化する閾値の配分を決める閾値設定情報を算出する閾値解析手段と、算出された閾値設定情報を基に軟判定量子化閾値を設定し、アナログ値で取り扱われる軟判定受信系列を量子化するアナログ／ディジタル変換手段と、量子化された軟判定受信系列を基に軟判定復号を行う復号手段を備えるように構成したので、ブロック誤り訂正符号で符号化された系列の復号方法に応じて、また、非対称ＡＷＧＮの雑音状態に応じて、軟判定量子化閾値の配分を決定しているため、復号を実施した後のビット誤り率を最適化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による誤り訂正復号方法を示すフローチャートである。
【図２】この発明の実施の形態１に係る軟判定量子化閾値の設定を模式的に示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２による誤り訂正復号方法を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態３に係る積符号の構成を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態４による誤り訂正復号装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態５による誤り訂正復号装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の誤り訂正復号方法を説明するための通信路のモデルを示すブロック図である。
【図８】従来のアナログ／ディジタル変換器における量子化受信シンボルの量子化を示す説明図である。
【符号の説明】
２１  符号化器、２３  通信路、２５  アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、２６  復号器、２７  閾値解析器、２８  雑音推定器、５２  変調器。
【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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