(57)【要約】【課題】  入力データに対して縦列連接符号化及び縦連接符号化変調を行なう。【解決手段】  ｄqfo＞１となる内符号ＩＩＲ成分へ入力される出力ビット系列の選び方ができるだけ多くなる符号化率ｋ／ｐの外符号と、内符号ＦＩＲ成分に入力されるビット系列と内符号ＩＩＲ成分に入力されるビット系列が混ざらないインターリーバと、１個のＦＩＲ入力成分と（ｐ−１）個のＩＩＲ入力成分から構成される符号化率ｐ／ｐの内符号と、入力距離１の送信シンボルの組が比較的小さいユークリッド距離にあり且つｂdfreeが変調方式毎に決められた一定の値以下であるような変調器で符号器を構成する。【選択図】  図１
2005073187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたデータに対して縦列連接符号化を行なう符号化装置であって、
入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｋ／ｐの符号化を行なう第１の符号化手段と、
前記第１の符号化手段により符号化されたｐ個のビット系列からなるデータを入力し、その順序を置換して並べ替える置換手段と、
前記置換手段により置換されたｐ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｐ／ｐの符号化を行なう第２の符号化手段を備え、
前記第２の符号化手段は、前記置換手段から供給されたｐ個のビット系列からなるデータのうち、１個のビット系列からなるデータに関しては有限インパルス応答若しくは符号化せずにそのまま出力する有限インパルス応答部と、他の（ｐ−１）個のビット系列からなるデータに関して無限インパルス応答を出力する無限インパルス応答部を備え、
前記置換手段は、前記第１の符号化手段から供給された前記ｐ個のビット系列からなるデータのうち、前記無限インパルス応答部に入力されるビット系列とそれ以外のビット系列が互いに混ざり合わないように順序を置換して並べ替え、
前記第１の符号化手段は、ｐ個の符号化ビット系列のうち前記無限インパルス応答部に入力される（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方がｐ／２個以上存在するように構成されている、
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
前記第２の符号化手段により符号化されたｐ個のビット系列からなるデータを所定の変調方式の伝送シンボルにマッピングするマッピング手段をさらに備え、縦列連接符号化変調を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項３】
前記第１の符号化手段は、ｐ個の符号化ビット系列のうち（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方がｐ個存在するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項４】
前記第１の符号化手段は、符号化率がｋ／（ｋ＋１）である、
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項５】
前記第１の符号化手段は、入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対し畳み込み符号化を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項６】
前記第１の符号化手段は、ｐ個の符号化ビット系列のうち（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方の個数及びｐ個の符号化ビット系列全体についての自由距離がともに同符号化率及び同メモリ数のうちで最大となる畳み込み符号化を行なう、
ことを特徴とする請求項５に記載の符号化装置。
【請求項７】
前記第１の符号化手段は、入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対し組織的畳み込み符号化を行なう、
ことを特徴とする請求項５に記載の符号化装置。
【請求項８】
前記第１の符号化手段は、ｐ個の符号化ビット系列のうち（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方の個数及びｐ個の符号化ビット系列全体についての自由距離がともに同符号化率及び同メモリ数のうちで最大となる組織的畳み込み符号化を行なう、
ことを特徴とする請求項７に記載の符号化装置。
【請求項９】
前記置換手段は、前記第１の符号化手段から供給されたｐ個のビット系列からなるデータを同一入力ビット系列に属するデータが同一出力ビット系列に属するように順序を置換して並べ替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
【請求項１０】
前記マッピング手段は２相位相変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１１】
前記マッピング手段は４相位相変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１２】
前記マッピング手段は８相位相変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１３】
前記マッピング手段は、１６値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１４】
前記マッピング手段は、３２値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１５】
前記マッピング手段は６４値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１６】
前記マッピング手段は、内符号の１時刻の出力ｐビットを２p値変調方式により１送信シンボルにマッピングするように変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１７】
前記マッピング手段は、ある１時刻においてのみ異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせるような前記第２の符号化手段の２つの入力ビット系列について、そのハミング距離が１となるときの当該２つの異なる送信シンボルの組の少なくとも一部が互いに最短のユークリッド距離にあるような点に配置される変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１８】
前記マッピング手段は、ある１時刻においてのみ異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせるような前記第２の符号化手段の２つの入力ビット系列について、そのハミング距離が１となるときの当該２つの異なる送信シンボルの組の少なくとも一部が互いに２番目に短いユークリッド距離にあるような点に配置される変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項１９】
前記マッピング手段は、ある１時刻においてのみ異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせるような前記第２の符号化手段の２つの入力ビット系列について、そのハミング距離が１となるときの当該２つの異なる送信シンボルの組の少なくとも一部が互いに最短又は２番目に短いユークリッド距離にあるような点に配置される変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
【請求項２０】
前記第１の符号化手段の符号化率が２／３であり、前記第２の符号化手段の符号化率が３／３であり、
前記マッピング手段は、信号点空間上で互いにユークリッド距離が最小となる異なる２つの送信シンボルのすべての組合せについて、ある１時刻においてのみ当該２つの異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせる前記第２の符号化手段の２つの入力ビット系列同士のハミング距離の合計が１６以下となるような８値位相変調による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項１２に記載の符号化装置。
【請求項２１】
前記第１の符号化手段の符号化率が３／４であり、前記第２の符号化手段の符号化率が４／４であり、
前記マッピング手段は、ユークリッド距離が最小となる異なる２つの送信シンボルのすべての組合せについて、ある１時刻においてのみ当該２つの異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせる前記第２の符号化手段の入力ビット系列同士のハミング距離の合計が４８以下となるような１６値直交振幅変調による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項１３に記載の符号化装置。
【請求項２２】
前記第１の符号化手段の符号化率が５／６であり、前記第２の符号化手段は、符号化率が６／６であり、
前記マッピング手段は、ユークリッド距離が最小となる異なる２つの送信シンボルのすべての組合せについて、ある１時刻においてのみ当該２つの異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせる前記第２の符号化手段の入力ビット系列同士のハミング距離の合計が２２４以下となるような６４値直交振幅変調による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項１５に記載の符号化装置。
【請求項２３】
前記第１の符号化手段は、符号化率が５／６、メモリ数が３であり、６個の符号化ビット系列のうち５個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような５個のビット系列の選び方が４通り存在し、６個の符号化ビット系列全体についての自由距離が３となる組織的畳み込み符号を行ない、
前記第２の符号化手段は、符号化率が６／６であり、
前記マッピング手段は６４値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項１５に記載の符号化装置。
【請求項２４】
前記第１の符号化手段は、符号化率が５／６、メモリ数が４であり、６個の符号化ビット系列のうち５個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような５個のビット系列の選び方が６通り存在し、６個の符号化ビット系列全体についての自由距離が４となる組織的畳み込み符号を行ない、
前記第２の符号化手段は、符号化率が６／６であり、
前記マッピング手段は６４値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項１５に記載の符号化装置。
【請求項２５】
入力されたデータに対して縦列連接符号化を行なう符号化方法であって、
入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｋ／ｐの符号化を行なう第１の符号化ステップと、
前記第１の符号化ステップにおいて符号化されたｐ個のビット系列からなるデータを入力し、その順序を置換して並べ替える置換ステップと、
前記置換ステップにおいて置換されたｐ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｐ／ｐの符号化を行なう第２の符号化ステップを備え、
前記第２の符号化ステップでは、前記置換ステップで出力されるｐ個のビット系列からなるデータのうち、１個のビット系列からなるデータに関しては有限インパルス応答若しくは符号化せずにそのまま出力するとともに、他の（ｐ−１）個のビット系列からなるデータに関して無限インパルス応答を出力し、
前記置換ステップでは、前記第１の符号化ステップで出力される前記ｐ個のビット系列からなるデータのうち、前記無限インパルス応答のために入力されるビット系列とそれ以外のビット系列が互いに混ざり合わないように順序を置換して並べ替え、
前記第１の符号化ステップでは、ｐ個の符号化ビット系列のうちの前記無限インパルス応答部に入力される（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方がｐ／２個以上存在する、
ことを特徴とする符号化方法。
【請求項２６】
前記第２の符号化ステップにおいて符号化されたｐ個のビット系列からなるデータを所定の変調方式の伝送シンボルにマッピングするマッピング・ステップをさらに備え、縦列連接符号化変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２５に記載の符号化方法。
【請求項２７】
前記第１の符号化ステップは、ｐ個の符号化ビット系列のうち（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方がｐ個存在するように構成される、
ことを特徴とする請求項２５に記載の符号化方法。
【請求項２８】
前記第１の符号化ステップの符号化率はｋ／（ｋ＋１）である、
ことを特徴とする請求項２５に記載の符号化方法。
【請求項２９】
前記第１の符号化ステップでは、入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対し畳み込み符号化を行なう、
ことを特徴とする請求項２５に記載の符号化方法。
【請求項３０】
前記第１の符号化ステップでは、ｐ個の符号化ビット系列のうち（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方の個数及びｐ個の符号化ビット系列全体についての自由距離がともに同符号化率及び同メモリ数のうちで最大となる畳み込み符号化を行なう、
ことを特徴とする請求項２９に記載の符号化方法。
【請求項３１】
前記第１の符号化ステップでは、入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対し組織的畳み込み符号化を行なう、
ことを特徴とする請求項２９に記載の符号化方法。
【請求項３２】
前記第１の符号化ステップでは、ｐ個の符号化ビット系列のうち（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方の個数及びｐ個の符号化ビット系列全体についての自由距離がともに同符号化率及び同メモリ数のうちで最大となる組織的畳み込み符号化を行なう、
ことを特徴とする請求項３１に記載の符号化方法。
【請求項３３】
前記置換ステップでは、前記第１の符号化ステップで生成されるｐ個のビット系列からなるデータを同一入力ビット系列に属するデータが同一出力ビット系列に属するように順序を置換して並べ替える、
ことを特徴とする請求項２５に記載の符号化方法。
【請求項３４】
前記マッピング・ステップでは２相位相変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項３５】
前記マッピング・ステップでは４相位相変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項３６】
前記マッピング・ステップでは８相位相変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項３７】
前記マッピング・ステップでは、１６値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項３８】
前記マッピング・ステップでは、３２値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項３９】
前記マッピング・ステップでは６４値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項４０】
前記マッピング・ステップでは、内符号の１時刻の出力ｐビットを２p値変調方式により１送信シンボルにマッピングするように変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項４１】
前記マッピング・ステップでは、ある１時刻においてのみ異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせるような前記第２の符号化ステップで生成される２つの入力ビット系列について、そのハミング距離が１となるときの当該２つの異なる送信シンボルの組の少なくとも一部が互いに最短のユークリッド距離にあるような点に配置される変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項４２】
前記マッピング・ステップでは、ある１時刻においてのみ異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせるような前記第２の符号化ステップで生成される２つの入力ビット系列について、そのハミング距離が１となるときの当該２つの異なる送信シンボルの組の少なくとも一部が互いに２番目に短いユークリッド距離にあるような点に配置される変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項４３】
前記マッピング・ステップでは、ある１時刻においてのみ異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせるような前記第２の符号化ステップで生成される２つの入力ビット系列について、そのハミング距離が１となるときの当該２つの異なる送信シンボルの組の少なくとも一部が互いに最短又は２番目に短いユークリッド距離にあるような点に配置される変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の符号化方法。
【請求項４４】
前記第１の符号化ステップの符号化率が２／３であり、前記第２の符号化ステップの符号化率が３／３であり、
前記マッピング・ステップでは、信号点空間上で互いにユークリッド距離が最小となる異なる２つの送信シンボルのすべての組合せについて、ある１時刻においてのみ当該２つの異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせる前記第２の符号化ステップで生成される２つの入力ビット系列同士のハミング距離の合計が１６以下となるような８値位相変調による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項３６に記載の符号化方法。
【請求項４５】
前記第１の符号化ステップの符号化率が３／４であり、前記第２の符号化ステップの符号化率が４／４であり、
前記マッピング・ステップでは、ユークリッド距離が最小となる異なる２つの送信シンボルのすべての組合せについて、ある１時刻においてのみ当該２つの異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせる前記第２の符号化ステップで生成される入力ビット系列同士のハミング距離の合計が４８以下となるような１６値直交振幅変調による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項３７に記載の符号化方法。
【請求項４６】
前記第１の符号化ステップの符号化率が５／６であり、前記第２の符号化ステップは、符号化率が６／６であり、
前記マッピング・ステップでは、ユークリッド距離が最小となる異なる２つの送信シンボルのすべての組合せについて、ある１時刻においてのみ当該２つの異なる送信シンボルを生じさせ他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせる前記第２の符号化ステップで生成される入力ビット系列同士のハミング距離の合計が２２４以下となるような６４値直交振幅変調による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項３９に記載の符号化方法。
【請求項４７】
前記第１の符号化ステップでは、符号化率が５／６、メモリ数が３であり、６個の符号化ビット系列のうちの５個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような５個のビット系列の選び方が４通り存在し、６個の符号化ビット系列全体についての自由距離が３となる組織的畳み込み符号を行ない、
前記第２の符号化ステップでは符号化率が６／６であり、
前記マッピング・ステップでは６４値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項３９に記載の符号化方法。
【請求項４８】
前記第１の符号化ステップは、符号化率が５／６、メモリ数が４であり、６個の符号化ビット系列のうちの５個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような５個のビット系列の選び方が６通り存在し、６個の符号化ビット系列全体についての自由距離が４となる組織的畳み込み符号を行ない、
前記第２の符号化ステップの符号化率が６／６であり、
前記マッピング・ステップでは６４値直交振幅変調方式による変調を行なう、
ことを特徴とする請求項２５に記載の符号化方法。
【請求項４９】
請求項１に記載の符号化装置によって縦列連接符号化されたデータを復号化する復号装置であって、
前記第２の符号化手段に対応して備えられ、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第１の軟出力復号手段と、
前記第１の軟出力復号手段に縦列に連接し、前記第１の置換手段により並べ替えられたｐ個のビット系列からなるデータの配列を、前記第１の符号化手段により符号化されたｐ個のビット系列からなるデータの配列に戻すように、入力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを並べ替える第１の置換手段と、
前記第１の符号化手段に対応して備えられ且つ前記逆置換手段に縦列に連接し、前記第１の置換手段から出力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第２の軟出力復号手段と、
前記置換手段と同一の置換位置情報に基づいて、前記第２の軟出力復号手段から出力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを構成する各軟値の順序を置換して並べ替える第２の置換手段とを備え、
前記第１の軟出力復号手段は、前記情報ビットに対する事前確率情報として前記第２の置換手段から出力された軟入力のデータを入力する、
ことを特徴とする復号装置。
【請求項５０】
前記第２の符号化手段及び前記マッピング手段に対応して備えられ、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第１の軟出力復号手段をさらに備え、
請求項２に記載の符号化装置により所定の変調方式の伝送シンボルにマッピングされた縦列連接符号化変調された符号化データの復号を行なう、
ことを特徴とする請求項４９に記載の復号装置。
【請求項５１】
請求項２５に記載の符号化方法により縦列連接符号化されたデータを復号化する復号方法であって、
前記第２の符号化ステップに対応して備えられ、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第１の軟出力復号ステップと、
前記第１の軟出力復号ステップに縦列に連接し、前記第１の置換ステップにより並べ替えられたｐ個のビット系列からなるデータの配列を、前記第１の符号化ステップにおいて符号化されたｐ個のビット系列からなるデータの配列に戻すように、入力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを並べ替える第１の置換ステップと、
前記第１の符号化ステップに対応して備えられ且つ前記逆置換ステップに縦列に連接し、前記第１の置換ステップで出力される軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第２の軟出力復号ステップと、
前記置換ステップと同一の置換位置情報に基づいて、前記第２の軟出力復号ステップで出力される軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを構成する各軟値の順序を置換して並べ替える第２の置換ステップとを備え、
前記第１の軟出力復号ステップでは、前記情報ビットに対する事前確率情報として前記第２の置換ステップで出力される軟入力のデータを入力する、
ことを特徴とする復号方法。
【請求項５２】
前記第２の符号化ステップ及び前記マッピング・ステップに対応して備えられ、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第１の軟出力復号ステップをさらに備え、
請求項２６に記載の符号化方法により所定の変調方式の伝送シンボルにマッピングされた縦列連接符号化変調された符号化データの復号を行なう、
ことを特徴とする請求項５１に記載の復号方法。
【請求項５３】
入力されたデータに対して縦列連接符号化を行なうための符号化処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｋ／ｐの符号化を行なう第１の符号化ステップと、
前記第１の符号化ステップにおいて符号化されたｐ個のビット系列からなるデータを入力し、その順序を置換して並べ替える置換ステップと、
前記置換ステップにおいて置換されたｐ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｐ／ｐの符号化を行なう第２の符号化ステップを備え、
前記第２の符号化ステップでは、前記置換ステップで出力されるｐ個のビット系列からなるデータのうち、１個のビット系列からなるデータに関しては有限インパルス応答若しくは符号化せずにそのまま出力するとともに、他の（ｐ−１）個のビット系列からなるデータに関して無限インパルス応答を出力し、
前記置換ステップでは、前記第１の符号化ステップで出力される前記ｐ個のビット系列からなるデータのうち、前記無限インパルス応答のために入力されるビット系列とそれ以外のビット系列が互いに混ざり合わないように順序を置換して並べ替え、
前記第１の符号化ステップでは、ｐ個の符号化ビット系列のうち前記無限インパルス応答部に入力される（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方がｐ／２個以上存在する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項５４】
請求項５３に記載のコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システム上で実行することにより縦列連接符号化された符号化データを復号化するための復号処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記第２の符号化ステップに対応して備えられ、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第１の軟出力復号ステップと、
前記第１の軟出力復号ステップに縦列に連接し、前記第１の置換ステップにより並べ替えられたｐ個のビット系列からなるデータの配列を、前記第１の符号化ステップにおいて符号化されたｐ個のビット系列からなるデータの配列に戻すように、入力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを並べ替える第１の置換ステップと、
前記第１の符号化ステップに対応して備えられ且つ前記逆置換ステップに縦列に連接し、前記第１の置換ステップで出力される軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第２の軟出力復号ステップと、
前記置換ステップと同一の置換位置情報に基づいて、前記第２の軟出力復号ステップで出力される軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを構成する各軟値の順序を置換して並べ替える第２の置換ステップとを備え、
前記第１の軟出力復号ステップでは、前記情報ビットに対する事前確率情報として前記第２の置換ステップで出力される軟入力のデータを入力する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力データに対して符号化変調を行なう符号化装置及び符号化方法、復号装置及び復号方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、入力データに対して縦列連接符号化及び縦連接符号化変調を行なう符号化装置及び符号化方法、復号装置及び復号方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、縦列連接符号化及び縦連接符号化変調を用いて、理論限界により近い高性能な符号化並びに復号化を行なう符号化装置及び符号化方法、復号装置及び復号方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、例えば、移動体通信や宇宙通信といった通信分野や、地上波又は衛星ディジタル放送といった放送分野、及び記録媒体に対する記録及び／又は再生を行なう磁気、光又は光磁気記録分野の研究が著しく進められている。この種の情報伝達や情報蓄積などを行なう際、情報源からの出力はブラックボックスを通過して情報使用者の手許に届く。
【０００４】
情報通信や放送であれば、ブラックボックスは伝送路に相当する。ここで、伝送の途中でノイズが加わり、情報源からの入力情報の一部が損なわれる事態が考えられる。また、情報蓄積の場合、ブラックボックスは記録媒体に相当するが、記録媒体内に存在する欠陥が、ノイズと同様に入力情報を損なうことがある。
【０００５】
このため、誤り訂正符号化及び復号の効率化を目的として符号理論の研究も盛んに行なわれている。すなわち、情報通信や情報蓄積の技術分野では一般に、情報源出力をブラックボックスに渡す前に、符号化器を用いて冗長度を付加することにより、ノイズに抗して誤りなく情報伝達できるようにする。また、ブラックボックスから受け取ったデータを、復号器ではこの冗長度を利用して誤りの検出や訂正を行って、情報源出力にできるだけ近い推定値を情報使用者に提供するようにしている。略言すれば、符号化及び復号化の役割は、伝送又は蓄積データに冗長ビットを付加することにより、誤りを検出し訂正する機能をデータ自体に持たせることにある。
【０００６】
符号性能の理論的限界として、いわゆるシャノンの通信路符号化定理により与えられる「シャノン限界」が知られている。ここで、シャノンの通信路符号化定理とは、「通信路容量Ｃ（ビット／シンボル）の通信路を用いて伝送速度Ｒ（ビット／シンボル）で情報を伝送する場合に、Ｒ≦Ｃであるならば、誤り確率を限りなく０に近づけることができる符号化方法が存在する」という定理であり、シャノン限界とは、誤りなしに送信可能な伝送速度の理論上の限界である。
【０００７】
このシャノン限界に近い性能を示す符号化方法として、縦列連接畳み込み符号（Ｓｅｒｉａｌｌｙ Ｃｏｎｃａｔ ｅｎａｔｅｄ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅｓ（以下、「ＳＣＣＣ」と記す））による符号化方法（例えば、非特許文献１を参照のこと）が知られている。
【０００８】
縦列連接畳み込み符号による符号化は、２つの畳み込み符号化器とインターリーバとを縦列に連接して構成される装置により行なわれる。そして、この縦列連接畳み込み符号の復号は、軟出力（ｓｏｆｔ−ｏｕｔｐｕｔ）を出力する２つの復号回路を縦列に連接して構成される装置により行なわれ、２つの復号回路の間で情報をやり取りし、最終的な復号結果が得られる。
【０００９】
また、この縦列連接畳み込み符号による符号化の応用として、縦列連接符号化変調（Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅｄ Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：以下、ＳＣＴＣＭと記す。）方式も知られている（例えば、非特許文献２を参照のこと）。このＳＣＴＣＭ方式は、縦列連接畳み込み符号による符号化と多値変調とを組み合わせたものであり、変調信号の信号点の配置と誤り訂正符号の復号特性とを統括して考慮するものである。
【００１０】
ここて、ＳＣＣＣ及びＳＣＴＣＭ方式による符号化を行なう符号化装置、並びにＳＣＣＣ及びＳＣＴＣＭ方式による符号の復号を行なう復号装置について説明する。
【００１１】
まず、ＳＣＣＣ方式による符号化装置について説明する。以下の説明では、図１３に示すように、ディジタル情報を図示しない送信装置が備える符号化装置５０１により縦列連接畳み込み符号化し、その出力を雑音のある無記憶通信路５０２を介して図示しない受信装置に入力して、この受信装置が備える復号装置５０３により復号し、観測する場合を考える。
【００１２】
ＳＣＣＣ方式による符号化を行なう符号化装置５０１としては、例えば図１４に示すように、第１の符号（以下、「外符号」と記す）の符号化を行なう畳み込み符号化器５１０と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ５２０と、第２の符号（以下、「内符号」と記す）の符号化を行なう畳み込み符号化器５３０を備えるものがある。図示の符号化装置５０１では、入力した１つのビット系列からなる入力データＤ５０１に対して符号化率が１／２の縦列連接畳み込み演算を行ない、２つのビット系列からなる符号化データＤ５０４に変換し、順次、無記憶通信路５０２に出力する。
【００１３】
内符号としての畳み込み符号化器５１０は、図１５に示すように、２つのシフト・レジスタと、３つの排他的論理和回路を備えている。シフト・レジスタは、保持している１ビットのデータを後段の回路に供給し続ける。そして、シフト・レジスタは、クロックに同期させて、１ビットの入力データを新たに保持し、この入力データを後段の回路に新たに供給する。また、排他的論理和回路は、入力される複数のデータを用いて排他的論理和演算を行ない、演算結果を１ビットのデータとして後段の回路に供給する。
【００１４】
図１５に示す畳み込み符号化器５１０は、１つのビット系列からなる入力データＤ５０１を入力すると、この入力データＤ５０１に対して畳み込み演算を行ない、演算結果を２つのビット系列からなる符号化データＤ５０２として後段のインターリーバ５２０に出力する。すなわち、畳み込み符号化器５１０は、外符号の符号化として符号化率が１／２の畳み込み演算を行ない、符号化データＤ５０２を後段のインターリーバ５２０に出力する。
【００１５】
インターリーバ５２０は、図１６に示すように、入力したデータを保持する入力データ保持メモリと、入力したデータの順序の並べ替え（置換）を行なうデータ置換回路と、データの置換位置情報を格納する置換データＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、出力するデータを保持する出力データ保持メモリを備えている。
【００１６】
図１６に示すインターリーバ５２０では、畳み込み符号化器５１０から出力された２つのビット系列からなる符号化データＤ５０２にインターリーブを施し、生成した２ビットの系列からなるインターリーブ・データＤ５０３を後段の畳み込み符号化器５３０に出力する。
【００１７】
外符号としての畳み込み符号化器５３０は、図１７に示すように、２つの排他的論理和回路と、２つのシフト・レジスタを備えている。図示の畳み込み符号化器５３０では、インターリーバ５２０からの２つのビット系列からなるインターリーブ・データＤ５０３を入力すると、インターリーブ・データＤ５０３に対して畳み込み演算を行ない、演算結果を符号化データＤ５０４とする。すなわち、畳み込み符号化器５３０は、内符号の符号化として符号化率が２／２の畳み込み演算を行ない、符号化データＤ５０４を外部に出力する。
【００１８】
このような符号化装置５０１は、畳み込み符号化器５１０により外符号の符号化として符号化率が１／２の畳み込み演算を行ない、畳み込み符号化器５３０により内符号の符号化として符号化率が２／２の畳み込み演算を行なうことによって、全体として、符号化率が（１／２）×（２／２）＝１／２の縦列連接畳み込み演算を行なう。この符号化装置５０１により符号化されたデータは、無記憶通信路５０２を介して受信装置に出力される。
【００１９】
一方、符号化装置５０１によるＳＣＣＣ方式の符号の復号を行なう復号装置５０３としては、例えば図１８に示すように、内符号の復号を行なう軟出力復号回路５７０と、入力したデータの順序を元に戻すデインターリーバ５８０と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ５９０と、外符号の復号を行なう軟出力復号回路６００で構成される。この復号装置５０３は、無記憶通信路５０２上で発生したノイズの影響によりアナログ値をとり軟入力（ｓｏｆｔ−ｉｎｐｕｔ）とされる受信語Ｄ５０７から符号化装置５０１における入力データＤ５０１を推定し、復号データＤ５１３として出力する。
【００２０】
ここで、軟出力復号回路５７０は、符号化装置５０１における畳み込み符号化器５３０に対応して備えられるものであり、いわゆるＢＣＪＲ（Ｂａｈｌ，Ｃｏｃｋｅ，Ｊｅｌｉｎｅｋ  ａｎｄ Ｒａｖｉｖ）アルゴリズムに基づくＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）復号やＳＯＶＡ（Ｓｏｆｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｖｉｔｅｒｂｉ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）復号を行なう。図示の例では、軟出力復号回路５７０は、軟入力の２つの受信語Ｄ５０７を入力するとともに、インターリーバ５９０から供給された軟入力の情報ビットに対する事前確率情報Ｄ５０９を入力し、これらの受信語Ｄ５０７と事前確率情報Ｄ５０９とを用いて、内符号の軟出力復号を行なう。そして、軟出力復号回路５７０は、符号の拘束条件により求められる情報ビットに対する外部情報Ｄ５１０を生成し、この外部情報Ｄ５１０を後段のデインターリーバ５８０に軟出力として出力する。なお、外部情報Ｄ５１０は、符号化装置５０１におけるインターリーバ５２０によりインターリーブされたインターリーブ・データＤ５０３に対応するものである。
【００２１】
デインターリーバ５８０は、符号化装置５０１におけるインターリーバ５２０によりインターリーブされたインターリーブ・データＤ５０３のビット配列を、それぞれ元の符号化データＤ５０２のビット配列に戻すように、軟出力復号回路５７０から出力される軟入力の外部情報Ｄ５１０にデインターリーブを施す。そして、デインターリーブして得られたデータを後段の軟出力復号回路６００における符号ビットに対する事前確率情報Ｄ５１１として出力する。
【００２２】
インターリーバ５９０は、軟出力復号回路６００から出力された軟入力である符号ビットに対する外部情報Ｄ５１２に対して、符号化装置５０１におけるインターリーバ５２０と同一の置換位置情報に基づいたインターリーブを施す。そして、インターリーブして得られたデータを軟出力復号回路５７０における情報ビットに対する事前確率情報Ｄ５０９として出力する。
【００２３】
軟出力復号回路６００は、符号化装置５０１における畳み込み符号化器５１０に対応して配設され、軟出力復号回路５７０と同様に、ＢＣＪＲアルゴリズム（前述）に基づくＭＡＰ復号やＳＯＶＡ復号を行なう。軟出力復号回路６００は、デインターリーバ５８０から出力された軟入力の符号ビットに対する事前確率情報Ｄ５１１を入力するとともに、値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報を入力し（図示しない）、これらの事前確率情報を用いて、外符号の軟出力復号を行なう。そして、軟出力復号回路６００は、符号の拘束条件により求められる符号ビットに対する外部情報Ｄ５１２を生成し、この外部情報Ｄ５１２をインターリーバ５９０に軟出力として出力する。また、軟出力復号回路６００は、符号の拘束条件により求められる情報ビットに対する外部情報を生成し、この外部情報に基づいて、硬出力（ｈａｒｄ−ｏｕｔｐｕｔ）の復号データＤ５１３を出力する（図示しない）。
【００２４】
このような復号装置５０３は、受信語Ｄ５０７を受信すると、軟出力復号回路５７０乃至軟出力復号回路６００の復号動作を例えば数回乃至数十回といった所定の回数だけ反復して行ない、所定回数の復号動作の結果として得られた軟出力の外部情報に基づいて、復号データＤ５１３を出力する。
【００２５】
次に、ＳＣＴＣＭ方式による符号化装置について説明する。但し、符号化装置４０１及び復号装置４０３は、それぞれ図１３に示した通信モデルにおける符号化装置５０１及び復号装置５０３に代わるものであることは言うまでもない。
【００２６】
符号化装置４０１は、図１９に示すように、外符号の符号化を行なう畳み込み符号化器４１０と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ４２０と、内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器４３０と、所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行なう多値変調マッピング回路４４０を備えている。この符号化装置４０１は、入力した２ビットの入力データＤ４０１に対して、符号化率が２／３の縦列連接畳み込み演算を行ない、３ビットの符号化データＤ４０４に変換し、例えば８ＰＳＫ変調方式の伝送シンボルにマッピングして、３ビットの１つの符号化伝送シンボルＤ４０５として出力する。
【００２７】
畳み込み符号化器４１０は、図２０に示すように、３つの排他的論理和回路４１１，４１３，４１５と、２つのシフト・レジスタ４１２，４１４で構成される。図示の畳み込み符号化器４１０は、２ビットの入力データＤ４０１1及びＤ４０１2を入力すると、これらの入力データに対して畳み込み演算を行ない、演算結果を３ビットの符号化データＤ４０２1、Ｄ４０２2、Ｄ４０２3として後段のインターリーバ４２０に出力する。すなわち、畳み込み符号化器４１０は、外符号の符号化として符号化率が２／３の畳み込み演算を行ない、符号化データＤ４０２を後段のインターリーバ４２０に出力する。
【００２８】
インターリーバ４２０は、図１６に示したインターリーバ５２０と同様の構成であり、３ビットの入出力を行なう。インターリーバ４２０は、畳み込み符号化器４１０から出力された３つのビット系列からなる符号化データＤ４０２を入力し、あらかじめ格納している置換位置情報に基づいてこの入力データＤ４０２を構成する各ビットの順序を並べ替えて、インターリーブ・データＤ４０３を生成する。
【００２９】
畳み込み符号化器４３０は、図２１に示すように、排他的論理和回路４３１と、シフト・レジスタ４３２で構成される。図示の畳み込み符号化器４３０は、３ビットのインターリーブ・データＤ４０３1、Ｄ４０３2、Ｄ４０３3を入力すると、これらに対して畳み込み演算を行ない、演算結果を３ビットの符号化データＤ４０４1、Ｄ４０４2、Ｄ４０４3として後段の多値変調マッピング回路４４０に出力する。すなわち、畳み込み符号化器４３０は、内符号の符号化として符号化率が３／３＝１の畳み込み演算を行ない、符号化データＤ４０４を後段の多値変調マッピング回路４４０に出力する。
【００３０】
多値変調マッピング回路４４０は、畳み込み符号化器４３０から出力された符号化データＤ４０４を、クロックに同期させて、例えば８ＰＳＫ変調方式の伝送シンボルにマッピングする。図示の例では、畳み込み符号化器４３０から出力された３ビットの符号化データＤ４０４を１つの伝送シンボルとしてマッピングし、１つの符号化伝送シンボルＤ４０５を生成する。そして、生成した符号化伝送シンボルＤ４０５を外部に出力する。
【００３１】
このような符号化装置４０１は、畳み込み符号化器４１０により外符号の符号化として符号化率が２／３の畳み込み演算を行ない、畳み込み符号化器４３０により内符号の符号化として符号化率が１の畳み込み演算を行なうことによって、全体として、符号化率が（２／３）×１＝２／３の縦列連接畳み込み演算を行なう。この符号化装置４０１により符号化され且つ変調されたデータは、無記憶通信路５０２を介して受信装置に出力される。
【００３２】
一方、復号装置４０３は、図２２に示すように、内符号の復号を行なう軟出力復号回路４５０と、入力したデータの順序を元に戻すデインターリーバ４６０と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ４７０と、外符号の復号を行なう軟出力復号回路４８０で構成される。図示の復号装置４０３は、無記憶通信路５０２上で発生したノイズの影響によりアナログ値をとり軟入力とされる受信語Ｄ４０６から符号化装置４０１における入力データＤ４０１を推定し、復号データＤ４１１として出力する。
【００３３】
軟出力復号回路４５０は、符号化装置４０１における畳み込み符号化器４１０に対応して配設され、ＢＣＪＲアルゴリズム（前述）に基づくＭＡＰ復号やＳＯＶＡ復号を行なう。軟出力復号回路４５０は、受信装置により受信された軟入力の受信語Ｄ４０６を入力するとともに、インターリーバ４７０から供給された軟入力の情報ビットに対する事前確率情報Ｄ４０７を入力し、これらの受信語Ｄ４０６と事前確率情報Ｄ４０７とを用いて、内符号の軟出力復号を行なう。そして、符号の拘束条件により求められる情報ビットに対する外部情報Ｄ４０８を生成して後段のデインターリーバ４６０に軟出力として出力する。なお、この外部情報Ｄ４０８は、符号化装置４０１におけるインターリーバ４２０によりインターリーブされたインターリーブ・データＤ４０３に対応する。
【００３４】
デインターリーバ４６０は、符号化装置４０１におけるインターリーバ４２０によりインターリーブされたインターリーブ・データＤ４０３のビット配列を、それぞれ元の符号化データＤ４０２のビット配列に戻すように、軟出力復号回路４５０から出力される軟入力の外部情報Ｄ４０８にデインターリーブを施す。そして、デインターリーブして得られたデータを後段の軟出力復号回路４８０における符号ビットに対する事前確率情報Ｄ４０９として出力する。
【００３５】
インターリーバ４７０は、軟出力復号回路４８０から出力された軟入力である符号ビットに対する外部情報Ｄ４１０に対して、符号化装置４０１におけるインターリーバ４２０と同一の置換位置情報に基づいたインターリーブを施す。そして、インターリーブして得られたデータを軟出力復号回路４５０における情報ビットに対する事前確率情報Ｄ４０７として出力する。
【００３６】
軟出力復号回路４８０は、符号化装置４０１における畳み込み符号化器４１０に対応して配設され、軟出力復号回路４５０と同様に、ＢＣＪＲアルゴリズム（前述）に基づくＭＡＰ復号やＳＯＶＡ復号を行なう。軟出力復号回路４８０は、デインターリーバ４６０から出力された軟入力の符号ビットに対する事前確率情報Ｄ４０９を入力するとともに、値が０である情報ビットに対する事前確率情報を入力し（図示しない）、これらの事前確率情報を用いて外符号の軟出力復号を行なう。そして、符号の拘束条件により求められる符号ビットに対する外部情報Ｄ４１０を生成し、インターリーバ４７０に軟出力として出力する。また、軟出力復号回路４８０は、符号の拘束条件により求められる情報ビットに対する外部情報を生成し、この外部情報に基づいて、硬出力の復号データＤ４１１を出力する（図示しない）。
【００３７】
図２２に示す復号装置４０３は、受信語Ｄ４０６を受信すると、軟出力復号回路４５０乃至軟出力復号回路４８０の復号動作を例えば数回乃至数十回といった所定の回数だけ反復して行ない、所定回数の復号動作の結果として得られた軟出力の外部情報に基づいて、復号データＤ４１１を出力する。
【００３８】
ところで、符号化装置５０１と復号装置５０３により構成されるシステム、及び符号化装置４０１と復号装置４０３により構成されるシステムは、性能が理論限界と十分に差があるという問題がある。
【００３９】
これを具体的に説明するために、ビット・エラー・レートの対数表示ｌｏｇ10ＢＥＲと、１ビット当たりの信号対雑音電力比Ｅb／Ｎ0との関係で示される性能曲線を図２３及び図２４にそれぞれ示している。なお、図２４においては、符号化装置４０１における多値変調マッピング回路４４０は、図２５に示すように信号点をマッピングし、最小ユークリッド距離となる符号語間の入力距離総和を１６としている。
【００４０】
図２３から明らかなように、符号化装置５０１と復号装置５０３により構成されるシステムにおける性能曲線は、Ｅb／Ｎ0が約２．０ｄＢ付近からウォーターフォール現象を呈することが判る。この符号化率での理論限界は０．２ｄＢ程度であるため、未だ改善の余地が残るのが実情である。
【００４１】
また、図２４から明らかなように、符号化装置４０１と復号装置４０３とにより構成されるシステムにおける性能曲線は、Ｅb／Ｎ0が約３．４ｄＢ付近からウォーターフォール現象を呈することが判る。この符号化率での理論限界は２．８ｄＢ程度であるため、未だ改善の余地が残るのが実情である。
【００４２】
【非特許文献１】Ｓ．Ｂｅｎｅｄｅｔｔｏ、Ｇ．Ｍｏｎｔｏｒｓｉ、Ｄ．Ｄｉｖｓａｌａｒ、Ｆ．Ｐｏｌｌａｒａ著“Ｓｅｒｉａｌ  Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｃｏｄｅｓ：Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ”（ＴＤＡ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｒｅｐｏｒｔ ４２−１２６，Ｊｅｔ ＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＬａｂｏｒａｔｏｒｙ， Ｐａｓａｄｅｎａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ａｕｇ．１５，１９９６）
【非特許文献２】Ｄ．Ｄｉｖｓａｌａｒ、Ｆ．Ｐｏｌｌａｒａ著“Ｓｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”（ｉｎ Ｐｒｏｃ．，Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．ｏｎ Ｔｕｒｂｏ Ｃｏｄｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｏｐｉｃｓ，Ｂｒｅｓｔ，Ｆｒａｎｃｅ，ｐｐ．８０−８７，Ｓｅｐｔ．１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４３】
本発明の目的は、入力データに対して縦列連接符号化及び縦連接符号化変調を好適に行なうことができる、優れた符号化装置及び符号化方法、復号装置及び復号方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４４】
本発明のさらなる目的は、縦列連接符号化及び縦連接符号化変調を用いて、理論限界により近い高性能な符号化並びに復号化を行なうことができる、優れた符号化装置及び符号化方法、復号装置及び復号方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、入力されたデータに対して縦列連接符号化を行なう符号化装置であって、
入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｋ／ｐの符号化を行なう第１の符号化手段と、この第１の符号化手段により符号化されたｐ個のビット系列からなるデータを入力し、その順序を置換して並べ替える置換手段と、この置換手段により置換されたｐ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｐ／ｐの符号化を行なう第２の符号化手段と、縦列連接符号化変調の場合には、この第２の符号化手段により符号化されたｐ個のビット系列からなるデータを所定の変調方式の伝送シンボルにマッピングするマッピング手段と、
を備えることを特徴とする符号化装置である。
【００４６】
ここで、第２の符号化手段は、この置換手段から供給されたｐ個のビット系列からなるデータのうち、１個のビット系列からなるデータに関しては有限インパルス応答若しくは符号化せずにそのまま出力し、その他の（ｐ−１）個のビット系列からなるデータに関して無限インパルス応答を出力する。また、置換手段は、第１の符号化手段から供給されたこのｐ個のビット系列からなるデータのうち、第２の符号化手段の無限インパルス応答部に入力されるビット系列とそれ以外のビット系列が互いに混ざり合わないように順序を置換して並べ替える。そして、第１の符号化手段は、ｐ個の符号化ビット系列のうち（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような、（ｐ−１）個のビット系列の選び方がｐ／２個以上存在するように構成されている。
【００４７】
本発明の第１の側面に係る符号化装置によれば、第１の符号化手段によって、入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｋ／ｐの符号化を行なう。次いで、置換手段によって、第１の符号化手段から供給されたｐ個のビット系列からなるデータに対して、所定のビット系列に入力されたデータがある特定のビット系列から出力されないように順序を置換して並べ替える。次いで、第２の符号化手段によって、置換手段から供給されたｐ個のビット系列からなるデータに関し、符号化率がｋ／ｐの符号化を行なう。そして、縦列連接符号化変調の場合にはマッピング手段によって、第２の符号化手段から供給されたｐ個のビット系列からなるデータを所定の変調方式の伝送シンボルにマッピングするようになっている。
【００４８】
また、本発明の第２の側面は、本発明の第１の側面に係る符号化装置によって縦列連接符号化されたデータを復号化する復号装置であって、この第１の軟出力復号手段に縦列に連接し、第１の置換手段により並べ替えられたｐ個のビット系列からなるデータのビット配列を、第１の符号化手段により符号化されたｐ個のビット系列からなるデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなるデータを並べ替える第１の置換手段と、第１の符号化手段に対応して備えられ且つ逆置換手段に縦列に連接し、逆置換手段から出力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第２の軟出力復号手段と、符号化器側の置換手段と同一の置換位置情報に基づいて、第２の軟出力復号手段から出力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを構成する各軟値の順序を置換して並べ替える第２の置換手段とを備えることを特徴とする復号装置である。
【００４９】
本発明の第２の側面に係る復号装置によれば、縦列連接符号化若しくは縦列連接符号化変調された符号に対し、第１の軟出力復号手段によって、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう。次いで、第１の置換手段によって、入力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを並べ替える。次いで、第２の軟出力復号手段によって、第１の置換手段から出力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう。そして、第２の置換手段によって、第１の置換手段と同一の置換位置情報に基づいて、第２の軟出力復号手段から出力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを構成する各ビットの順序を置換して並べ替える。
【００５０】
また、本発明の第３の側面は、入力されたデータに対して縦列連接符号化を行なうための符号化処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
入力されたｋ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｋ／ｐの符号化を行なう第１の符号化ステップと、
前記第１の符号化ステップにおいて符号化されたｐ個のビット系列からなるデータを入力し、その順序を置換して並べ替える置換ステップと、
前記置換ステップにおいて置換されたｐ個のビット系列からなるデータに対して符号化率がｐ／ｐの符号化を行なう第２の符号化ステップを備え、
前記第２の符号化ステップでは、前記置換ステップで出力されるｐ個のビット系列からなるデータのうち、１個のビット系列からなるデータに関しては有限インパルス応答若しくは符号化せずにそのまま出力するとともに、他の（ｐ−１）個のビット系列からなるデータに関して無限インパルス応答を出力し、
前記置換ステップでは、前記第１の符号化ステップで出力される前記ｐ個のビット系列からなるデータのうち、前記無限インパルス応答のために入力されるビット系列とそれ以外のビット系列が互いに混ざり合わないように順序を置換して並べ替え、
前記第１の符号化ステップでは、ｐ個の符号化ビット系列のうち前記無限インパルス応答部に入力される（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離が１よりも大きくなるような（ｐ−１）個のビット系列の選び方がｐ／２個以上存在する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００５１】
また、本発明の第４の側面は、本発明の第３の側面に係るコンピュータ・プログラムを実行することにより縦列連接符号化された符号化データを復号化するための復号処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記第２の符号化ステップに対応して備えられ、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第１の軟出力復号ステップと、
前記第１の軟出力復号ステップに縦列に連接し、前記第１の置換ステップにより並べ替えられたｐ個のビット系列からなるデータの配列を、前記第１の符号化ステップにおいて符号化されたｐ個のビット系列からなるデータの配列に戻すように、入力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを並べ替える第１の置換ステップと、
前記第１の符号化ステップに対応して備えられ且つ前記逆置換ステップに縦列に連接し、前記第１の置換ステップで出力される軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第２の軟出力復号ステップと、
前記置換ステップと同一の置換位置情報に基づいて、前記第２の軟出力復号ステップで出力される軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを構成する各軟値の順序を置換して並べ替える第２の置換ステップとを備え、
前記第１の軟出力復号ステップでは、前記情報ビットに対する事前確率情報として前記第２の置換ステップで出力される軟入力のデータを入力する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００５２】
本発明の第３及び第４の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第３及び第４の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第１及び第２の側面に係る符号化装置又は復号装置とそれぞれ同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、入力データに対して縦列連接符号化及び縦連接符号化変調を好適に行なうことができる、優れた符号化装置及び符号化方法、復号装置及び復号方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００５４】
また、本発明によれば、縦列連接符号化及び縦連接符号化変調を用いて、理論限界により近い高性能な符号化並びに復号化を行なうことができる、優れた符号化装置及び符号化方法、復号装置及び復号方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００５５】
本発明によれば、ｐ個の符号化ビット系列のうちの（ｐ−１）個のビット系列についての自由距離ｄqf0が１よりも大きくなる内符号ＩＩＲ成分へ入力される出力ビット系列の選び方ができるだけ多くなる符号化率ｋ／ｐの外符号と、内符号ＦＩＲ成分に入力されるビット系列と内符号ＩＩＲ成分に入力されるビット系列が混ざらないようにインターリーブするインターリーバと、１個のＦＩＲ入力成分と（ｐ−１）個のＩＩＲ入力成分から構成される符号化率ｐ／ｐの内符号と、入力距離１の送信シンボルの組が比較的小さいユークリッド距離にあり且つユークリッド距離が最小となる異なる２つの送信シンボルの組のすべてについて入力距離の合計ｂdfreeが変調方式毎に決められた一定の値以下であるような変調器によって、ＳＣＴＣＭ又はＳＣＣＣの符号器を構成することができる。これにより、従来よりも高性能のＳＣＴＣＭ又はＳＣＣＣを得ることができる。
【００５６】
また、本発明に係る復号装置は、内符号に対応して備えられ、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第１の軟出力復号手段と、この第１の軟出力復号手段に縦列に連接し、第１の置換手段により並べ替えられたｐ個のビット系列からなるデータのビット配列を、第１の符号化手段により符号化されたｐ個のビット系列からなるデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなるデータを並べ替える逆置換手段と、第１の符号化手段に対応して備えられ且つ逆置換手段に縦列に連接し、逆置換手段から出力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行なう第２の軟出力復号手段と、第１の置換手段と同一の置換位置情報に基づいて、第２の軟出力復号手段から出力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを構成する各軟値の順序を置換して並べ替える第２の置換手段とを備え、第１の軟出力復号手段は、情報ビットに対する事前確率情報として、第２の置換手段から出力された軟入力のデータを入力する。
【００５７】
したがって、本発明に係る復号装置によれば、第１の軟出力復号手段によって、入力された軟入力である受信語と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行ない、逆置換手段によって、入力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを並べ替え、第２の軟出力復号手段によって、逆置換手段から出力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報と、入力された軟入力であるｐ個の軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報とを用いて軟出力復号を行ない、第２の置換手段によって、第１の置換手段と同一の置換位置情報に基づいて、第２の軟出力復号手段から出力された軟入力のｐ個の軟値の系列からなるデータを構成する各ビットの順序を置換して並べ替えることによって、回路規模が小さく且つ高い性能での縦列連接符号化方式及び縦列連接符号化変調方式により符号化された符号の復号を行なうことができる。
【００５８】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
本発明は、従来構成の符号化装置及び復号装置では理論限界に対し未だ改善の余地があるということに鑑み、より高い性能での符号化並びに復号を行なうことができる符号化装置並びに復号装置について提案する。
【００６０】
第１の実施形態
本発明の第１の実施形態について、ＳＣＣＣとＳＣＴＣＭの両方の場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、ＳＣＴＣＭの場合について説明する。
【００６１】
図２６には、本発明の一実施形態に係るデータ符号化・復号システムの構成を模式的に示している。図示のシステムは、ディジタル情報を図示しない送信装置が備える符号化装置１により符号化し、その出力を雑音のある無記憶通信路２を介して図示しない受信装置に入力して、この受信装置が備える復号装置３により復号する通信モデルに適用したデータ送受信システムである。
【００６２】
図示のデータ送受信システムにおいて、符号化装置１は、縦列連接符号化変調（ＳＣＴＣＭ）方式による符号化を行なう。外符号としての第１の符号では、畳み込み演算により符号化率が２／３の符号化を行なう。また、内符号としての第２の符号では、畳み込み演算により、符号化率が３／３＝１の符号化を行なう。
【００６３】
特に、符号化装置１は、１ビット当りの信号対雑音電力比が低いところからウォーターフォール領域が現れ、さらに高いビット・エラー・レートでのいわゆるエラーフロアの出現を抑制することができる（後述）。また、復号装置３は、このような符号化装置１によりＳＣＴＣＭ方式による符号化がなされた符号の復号が可能である。
【００６４】
符号化装置１は、図２７に示すように、畳み込み演算を行なう第１の符号化手段及び第２の符号化手段としての２つの畳み込み符号化器１０、３０と、入力したデータの順序を並べ替える置換手段としてのインターリーバ２０と、所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行なうマッピング手段としての多値変調マッピング回路４０を備えている。図示の符号化装置１は、入力した２つのビット系列からなる入力データＤ１に対して、符号化率が２／３の縦列連接畳み込み演算を行ない、３つのビット系列からなる符号化データＤ４に変換し、例えば８ＰＳＫ（８−Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式の伝送シンボルにマッピングして３ビットを１つの符号化伝送シンボルＤ５として出力する。
【００６５】
ここでは、符号化装置１についての詳細な説明に先立って、当該符号化装置１を実現する２つの条件について説明する。
【００６６】
符号化装置１を実現する２つの条件のうち、第１の条件は、内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器３０として、入力する３つのビット系列からなるデータのうち少なくとも１つのビット系列のデータを畳み込み演算に関与させないか若しくは有限長インパルス応答（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：以下、ＦＩＲと略記する）型の符号として用い、それ以外のデータを無限長インパルス応答（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：以下、ＩＩＲと略記する）型の符号として再帰的組織畳み込み演算に用いることである。
【００６７】
この第１の条件は、符号性能を示す上で一般的に用いられるビット・エラー・レート（ＢＥＲ）の対数表示（ｌｏｇ10ＢＥＲ）と、１ビット当りの信号対雑音電力比（Ｅb／Ｎ0）との関係で示される性能曲線において、いわゆるウォーターフォール領域が低いＥb／Ｎ0から現れることから導入されるものである。
【００６８】
第１の条件を満たすように内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器３０を構成して用いた場合の性能曲線は、例えば図２８に示すようになる。なお、同図においては、畳み込み符号化器１０による外符号の符号化として、次式（１）で示される生成行列ＧOで与えられる符号化を行ない、畳み込み符号化器３０による内符号の符号化として、次式（２）で示される生成行列ＧIで与えられる符号化を行ない、多値変調マッピング回路４０による信号点のマッピングとして、図２９に示したように信号点をマッピングした場合についての性能曲線を示している。
【００６９】
【数１】
2005073187.tif 000003
【００７０】
図２８に示す性能曲線は、低いＥb／Ｎ0の範囲からウォーターフォール現象を呈するが、ビット・エラー・レートが対数表示で約１０-3という高い値でエラーフロア現象を呈する。
【００７１】
そこで、符号化装置１を実現する２つの条件のうち、第２の条件として、このように高いビット・エラー・レートでのエラーフロアの出現を抑制することを導入する。
【００７２】
ここで、エラーフロアが出現する原因としては、畳み込み符号化器１０による外符号をインターリーブした結果、外符号のすべての重みが内符号で符号化されない確率、すなわち、外符号の最小重み４となるすべての重みが畳み込み符号化器３０における畳み込み演算に関与されずにそのまま出力される確率である（１／３）4に支配されていると考えられる。なお、出力される３つのビット系列からなるデータのうちの１つのビット系列に、畳み込み符号化器１０による外符号の重みが集中することがないことは一般に知られている。
【００７３】
このことから、第２の条件を満たすためには、外符号のすべての重みが畳み込み符号化器３０におけるＦＩＲ型の符号として入力されないようにすればよい。ここでは、インターリーバ２０に工夫を凝らすことによって、外符号のすべての重みが畳み込み符号化器３０におけるＦＩＲ型の符号として入力される現象を回避することを提案する。このようなインターリーバ２０としては、さまざまなものが考えられるが、一例として、入力する３ビットのデータのそれぞれに対して個別的にインターリーブを施すことが考えられる。
【００７４】
実際に、入力する３つのビット系列からなるデータのそれぞれに対して個別的にインターリーブを施した場合の性能曲線を求めると、例えば図３０に示すようになる。なお、同図においても、畳み込み符号化器１０による外符号の符号化として、上式（１）で示される生成行列ＧOで与えられる符号化を行ない、畳み込み符号化器３０による内符号の符号化として、上式（２）で示される生成行列ＧIで与えられる符号化を行ない、多値変調マッピング回路４０による信号点のマッピングとして、図２９に示したように信号点をマッピングした場合についての性能曲線を示している。
【００７５】
図３０に示す性能曲線は、低いＥb／Ｎ0の範囲からウォーターフォール現象を呈するとともに、高いビット・エラー・レートでエラーフロア現象を呈することがない。
【００７６】
以下、このような２つの条件を満足する符号化装置１について具体的に説明する。
【００７７】
符号化装置１において、畳み込み符号化器１０としては、例えば図３１に示すように、３つの排他的論理和回路１１、１３、１５と、２つのシフト・レジスタ１２、１４で構成されるものが考えられる。
【００７８】
排他的論理和回路１１は、複数ビットの入力データを用いて排他的論理和演算を行ない、演算結果を後段の回路に供給する。その他の排他的論理和回路１３、１５も同様である。
【００７９】
シフト・レジスタ１２は、保持している１ビットのデータを後段の回路に供給し続け、クロックに同期させて、入力される１ビットのデータを新たに保持し、このデータを後段の回路に新たに供給する。シフト・レジスタ１４も同様である。
【００８０】
このような畳み込み符号化器１０は、２つのビット系列からなる入力データＤ１1、Ｄ１2を入力すると、これらの入力データＤ１1、Ｄ１2に対して畳み込み演算を行ない、演算結果を３つのビット系列からなる符号化データＤ２1、Ｄ２2、Ｄ２3として後段のインターリーバ２０に出力する。すなわち、畳み込み符号化器１０は、外符号の符号化として符号化率が２／３の畳み込み演算を行ない、符号化データＤ２を後段のインターリーバ２０に出力する。
【００８１】
インターリーバ２０は、上述した第２の条件を満たすものとしてさまざまなものが考えられるが、ここでは差し当たって上述したように、３つのビット系列からなる符号化データＤ２1、Ｄ２2、Ｄ２3に対してそれぞれ個別的にインターリーブを施すものとして説明する。インターリーバ２０は、図３２に示すように、符号化データＤ２1に対してインターリーブを施すインターリーバ２０1と、符号化データＤ２2に対してインターリーブを施すインターリーバ２０2と、符号化データＤ２3に対してインターリーブを施すインターリーバ２０3を備えている。
【００８２】
インターリーバ２０1は、入力したデータを保持する入力データ保持メモリ２１1と、入力したデータの順序の並べ替え（置換）を行なうデータ置換回路２２1と、データの置換位置情報を格納する置換データＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２３1と、出力するデータを保持する出力データ保持メモリ２４1で構成される。
【００８３】
入力データ保持メモリ２１1は、畳み込み符号化器１０から出力された３つのビット系列からなる符号化データＤ２のうちの１つのビット系列の符号化データＤ２1を入力して保持し、この符号化データＤ２1を所定のタイミングでデータ置換回路２２1に供給する。
【００８４】
データ置換回路２２1は、置換データＲＯＭ２３1に格納されているデータの置換位置情報に基づいて、入力データ保持メモリ２１1から供給された符号化データＤ２1の順序の並べ替えを行なう。データ置換回路２２1は、並べ替えたデータを出力データ保持メモリ２４1に供給する。
【００８５】
置換データＲＯＭ２３1は、例えば発生した乱数に基づいて決定されたデータの置換位置情報を格納する。すなわち、インターリーバ２０1は、この置換位置情報に基づいてデータのインターリーブを行なうランダム・インターリーバとして構成される。置換データＲＯＭ２３1に格納されている置換位置情報は、随時データ置換回路２２1により読み出される。
【００８６】
出力データ保持メモリ２４1は、データ置換回路２２1から供給されるデータを保持し、これらのデータを３つのビット系列からなるインターリーブ・データＤ３のうちの１つのビット系列のインターリーブ・データＤ３1として、所定のタイミングで後段の畳み込み符号化器３０に出力する。
【００８７】
このようなインターリーバ２０1は、畳み込み符号化器１０から出力された符号化データＤ２1にインターリーブを施し、後段の畳み込み符号化器３０に出力する。
【００８８】
より具体的には、入力データ保持メモリ２１1は、畳み込み符号化器１０から出力された符号化データＤ２1を順次入力して保持する。入力データ保持メモリ２１1は、所定のタイミングで、例えば、符号化データＤ２1を構成する各ビットを順次保持し、Ｎビット（Ｎは任意の自然数）からなるビット系列が生成されたタイミングで、保持しているデータをデータ置換回路２２1に供給する。
【００８９】
続いて、データ置換回路２２1は、置換データＲＯＭ２３1に格納されている置換位置情報に基づいて、入力データ保持メモリ２１1から供給されたビット系列を構成するＮ個の各ビットの順序を並べ替える。データ置換回路２２1は、並べ替えにより得られた新たなビット系列を出力データ保持メモリ２４1に供給する。
【００９０】
そして、出力データ保持メモリ２４1は、データ置換回路２２1から供給されたビット系列を構成する各ビットを保持し、保持したデータをインターリーブ・データＤ３1として、所定のタイミングで後段の畳み込み符号化器３０に出力する。
【００９１】
このように、インターリーバ２０1は、畳み込み符号化器１０から出力された符号化データＤ２1を入力し、この符号化データＤ２1を構成する各ビットの順序をあらかじめ格納している置換位置情報に基づいて並べ替え、インターリーブ・データＤ３1を生成する。
【００９２】
また、インターリーバ２０2は、インターリーバ２０1と同様に、入力データ保持メモリ２１2と、データ置換回路２２2と、置換データＲＯＭ２３2と、出力データ保持メモリ２４2とを有し、畳み込み符号化器１０から出力された符号化データＤ２2を入力し、この符号化データＤ２2を構成する各ビットの順序をあらかじめ格納している置換位置情報に基づいて並べ替え、インターリーブ・データＤ３2を生成し、後段の畳み込み符号化器３０に出力する。
【００９３】
さらに、インターリーバ２０3は、インターリーバ２０1と同様に、入力データ保持メモリ２１3と、データ置換回路２２3と、置換データＲＯＭ２３3と、出力データ保持メモリ２４3を備え、畳み込み符号化器１０から出力された符号化データＤ２3を入力し、この符号化データＤ２3を構成する各ビットの順序をあらかじめ格納している置換位置情報に基づいて並べ替え、インターリーブ・データＤ３3を生成し、後段の畳み込み符号化器３０に出力する。
【００９４】
このように、インターリーバ２０は、３つのインターリーバ２０1、２０2、２０3によって、３つのビット系列からなる符号化データＤ２1、Ｄ２2、Ｄ２3に対してそれぞれ個別的にインターリーブを施し、３つのビット系列からなるインターリーブ・データＤ３1、Ｄ３2、Ｄ３3を生成する。
【００９５】
畳み込み符号化器３０としては、例えば図３３に示すように、排他的論理和回路３１と、シフト・レジスタ３２とを有するものが考えられる。
【００９６】
排他的論理和回路３１は、２ビットのインターリーブ・データＤ３2、Ｄ３3を用いて排他的論理和演算を行ない、演算結果を３ビットの符号化データＤ４のうちの１ビットの符号化データＤ４3として後段の多値変調マッピング回路４０に出力するとともに、シフト・レジスタ３２に供給する。
【００９７】
シフト・レジスタ３２は、保持している１ビットのデータを排他的論理和回路３１に供給し続ける。そして、シフト・レジスタ３２は、クロックに同期させて、排他的論理和回路３１から供給される１ビットのデータを新たに保持し、このデータを排他的論理和回路３１に新たに供給する。
【００９８】
このような畳み込み符号化器３０は、３つのビット系列からなるインターリーブ・データＤ３1、Ｄ３2、Ｄ３3を入力すると、インターリーブ・データＤ３1を畳み込み演算に関与させずにそのまま後段の多値変調マッピング回路４０に符号化データＤ４1として出力するとともに、インターリーブ・データＤ３2並びにＤ３3に対して再帰的組織畳み込み演算を行ない、演算結果を符号化データＤ４2、Ｄ４3として後段の多値変調マッピング回路４０に出力する。すなわち、畳み込み符号化器３０は、上述した第１の条件を満たすべく、インターリーブ・データＤ３1をＦＩＲ型の符号として用い、それ以外のインターリーブ・データＤ３2、Ｄ３3をＩＩＲ型の符号として再帰的組織畳み込み演算に用いる。畳み込み符号化器３０は、内符号の符号化として符号化率が３／３＝１の畳み込み演算を行ない、符号化データＤ４を後段の多値変調マッピング回路４０に出力する。
【００９９】
多値変調マッピング回路４０は、畳み込み符号化器３０から出力された符号化データＤ４を、クロックに同期させて、上述した第２の条件を満たしつつ、例えば８ＰＳＫ変調方式の伝送シンボルにマッピングする。すなわち、多値変調マッピング回路４０は、畳み込み符号化器３０から出力された３ビットの符号化データＤ４を上述した第２の条件を満たしつつ１つの伝送シンボルとしてマッピングし、１つの符号化伝送シンボルＤ５を生成する。多値変調マッピング回路４０は、生成した符号化伝送シンボルＤ５を外部に出力する。
【０１００】
このような符号化装置１は、上述した第１乃至第２の条件を満たし、畳み込み符号化器１０により外符号の符号化として符号化率が２／３の畳み込み演算を行ない、畳み込み符号化器３０により内符号の符号化として符号化率が１の畳み込み演算を行なうことによって、全体として符号化率が（２／３）×１＝２／３の縦列連接畳み込み演算を行なうことができる。この符号化装置１により符号化され且つ変調されたデータは、無記憶通信路２を介して受信装置に出力される。
【０１０１】
一方、復号装置３は、図３４に示すように、軟出力（ｓｏｆｔ−ｏｕｔｐｕｔ）復号を行なう２つの軟出力復号回路５０及び８０と、入力したデータの順序を元に戻すデインターリーバ６０と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ７０と、入力したデータを２値化する２値化回路９０で構成される。図示の復号装置３は、無記憶通信路２上で発生したノイズの影響によりアナログ値をとり軟入力（ｓｏｆｔ−ｉｎｐｕｔ）とされる受信語Ｄ６から符号化装置１における入力データＤ１を推定し、復号データＤ１３として出力する。
【０１０２】
軟出力復号回路５０は、符号化装置１における畳み込み符号化器３０に対応して配設される。軟出力復号回路５０は、図３５に示すように、ＢＣＪＲアルゴリズム（前述）に基づく最大事後確率（ＭＡＰ）復号を行なうＭＡＰ復号器５１と、３つの差分器５２、５３、５４で構成される。
【０１０３】
ＭＡＰ復号器５１は、軟入力である受信語Ｄ６と、インターリーバ７０から供給された軟入力である３つの軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報（ａ ｐｒｉｏｒｉ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）Ｄ７1、Ｄ７2、Ｄ７3をそれぞれ入力し、ＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行ない、受信語Ｄ６を基に３つの軟値の系列からなる情報ビットに対する事後確率情報（ａ ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）Ｄ１４1、Ｄ１４2、Ｄ１４3を生成する。図示のＭＡＰ復号器５１は、生成した事後確率情報Ｄ１４1を差分器５２に供給し、生成した事後確率情報Ｄ１４2を差分器５３に供給し、生成した事後確率情報Ｄ１４3を差分器５４に供給する。
【０１０４】
差分器５２は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１４1と軟入力とされる事前確率情報Ｄ７1との差分値を求め、この差分値を符号の拘束条件により求まる３つの軟値の系列からなる情報ビットに対する外部情報（ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）Ｄ８のうちの１つの軟値の系列の外部情報Ｄ８1として後段のデインターリーバ６０に軟出力として出力する。
【０１０５】
また、差分器５３は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１４2と軟入力とされる事前確率情報Ｄ７2との差分値を求め、この差分値を３つの軟値の系列からなる情報ビットに対する外部情報Ｄ８のうちの１つの軟値の系列の外部情報Ｄ８2として後段のデインターリーバ６０に軟出力として出力する。
【０１０６】
また、差分器５４は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１４3と軟入力とされる事前確率情報Ｄ７3との差分値を求め、この差分値を３つの軟値の系列からなる情報ビットに対する外部情報Ｄ８のうちの１つの軟値の系列の外部情報Ｄ８3として後段のデインターリーバ６０に軟出力として出力する。
【０１０７】
このような軟出力復号回路５０は、受信装置により受信された軟入力の受信語Ｄ６を入力するとともに、インターリーバ７０から供給された軟入力の情報ビットに対する事前確率情報Ｄ７を入力し、これらの受信語Ｄ６と事前確率情報Ｄ７とを用いて、ＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行ない、内符号の軟出力復号を行なう。軟出力復号回路５０は、符号の拘束条件により求められる外部情報Ｄ８を生成し、この外部情報Ｄ８を後段のデインターリーバ６０に軟出力として出力する。
【０１０８】
具体的に説明するために、情報ビットをｕ、符号ビットをｃ、受信語Ｄ６をｙとすると、軟出力復号回路５０は、ＭＡＰ復号器５１に対して、受信語Ｄ６（ｙ）とともに、次式（３）で表される事前確率情報Ｄ７（Ｌ（ｕ））を入力する。
【０１０９】
【数２】
2005073187.tif 000004
【０１１０】
すなわち、軟出力復号回路５０は、ＭＡＰ復号器５１に対して、受信語Ｄ６（ｙ）と、情報ビットｕが１である確率Ｐ（ｕ＝１）と情報ビットｕが０である確率Ｐ（ｕ＝０）との比の自然対数で表される符号の拘束条件がない事前確率情報Ｄ７（Ｌ（ｕ））を入力する。
【０１１１】
続いて、軟出力復号回路５０は、ＭＡＰ復号器５１によって、ＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行ない、次式（４）で表される事後確率情報Ｄ１４（Ｌ*（ｕ））を生成する。
【０１１２】
【数３】
2005073187.tif 000005
【０１１３】
すなわち、軟出力復号回路５０は、ＭＡＰ復号器５１によって、受信語Ｄ６（ｙ）を受信した際に情報ビットｕが１である確率Ｐ＝（ｕ＝１｜ｙ）と、受信語Ｄ６（ｙ）を受信した際に情報ビットｕが０である確率Ｐ＝（ｕ＝０｜ｙ）との比の自然対数で表される符号の拘束条件に基づく事後確率情報Ｄ１４（Ｌ*（ｕ））を生成する。なお、この事後確率情報Ｄ１４（Ｌ*（ｕ））は、対数尤度比（ｌｏｇ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｒａｔｉｏ）とも呼ばれ、ここでは、受信語Ｄ６（ｙ）を受信した際の情報ビットｕの尤度を示すものである。
【０１１４】
そして、軟出力復号回路５０は、各差分器５２、５３、５４によって、それぞれ次式（５）で表されるように、事後確率情報Ｄ１４（Ｌ*（ｕ））と事前確率情報Ｄ７（Ｌ（ｕ））との差分値である外部情報Ｄ８（Ｌe（ｕ））を求める。
【０１１５】
【数４】
2005073187.tif 000006
【０１１６】
軟出力復号回路５０は、このようにして外部情報Ｄ８を生成し、この外部情報Ｄ８を後段のデインターリーバ６０に軟出力として出力する。なお、この外部情報Ｄ８は、符号化装置１におけるインターリーバ２０によりインターリーブされたインターリーブ・データＤ３に対応するものである。
【０１１７】
デインターリーバ６０は、符号化装置１におけるインターリーバ２０によりインターリーブされたインターリーブ・データＤ３のビット配列を、それぞれ元の符号化データＤ２のビット配列に戻すように、軟出力復号回路５０から出力される軟入力の外部情報Ｄ８にデインターリーブを施す。デインターリーバ６０は、デインターリーブして得られたデータを後段の軟出力復号回路８０における符号ビットに対する事前確率情報Ｄ９として出力する。
【０１１８】
インターリーバ７０は、軟出力復号回路８０から出力された軟入力である符号ビットに対する外部情報Ｄ１２に対して、符号化装置１におけるインターリーバ２０と同一の置換位置情報に基づいたインターリーブを施す。インターリーバ７０は、インターリーブして得られたデータを軟出力復号回路５０における情報ビットに対する事前確率情報Ｄ７として出力する。
【０１１９】
軟出力復号回路８０は、符号化装置１における畳み込み符号化器１０に対応して備えられるものである。軟出力復号回路８０は、図３６に示すように、上述したＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行なうＭＡＰ復号器８１と、５つの差分器８２、８３、８４、８５、８６で構成される。
【０１２０】
ＭＡＰ復号器８１は、デインターリーバ６０から出力された軟入力である３つの軟値の系列からなる符号ビットに対する事前確率情報Ｄ９1、Ｄ９2、Ｄ９3と、値が０である２つの軟値の系列からなる情報ビットに対する事前確率情報Ｄ１０1、Ｄ１０2を入力し、ＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行ない、２つの軟値の系列からなる情報ビットに対する事後確率情報Ｄ１５1、Ｄ１５2を生成するとともに、３つの軟値の系列からなる符号ビットに対する事後確率情報Ｄ１６1、Ｄ１６2、Ｄ１６3を生成する。ＭＡＰ復号器８１は、事後確率情報Ｄ１５1を差分器８２に、事後確率情報Ｄ１５2を差分器８３にそれぞれ供給する。また、ＭＡＰ復号器８１は、事後確率情報Ｄ１６1を差分器８４に、事後確率情報Ｄ１６2を差分器８５に、事後確率情報Ｄ１６3を差分器８６にそれぞれ供給する。
【０１２１】
差分器８２は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１５1と値が０である事前確率情報Ｄ１０1との差分値、すなわち、事後確率情報Ｄ１５1を符号の拘束条件により求まる２つの軟値の系列からなる情報ビットに対する外部情報Ｄ１１のうちの１つの軟値の系列の外部情報Ｄ１１1として後段の２値化回路９０に軟出力として出力する。
【０１２２】
また、差分器８３は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１５2と値が０である事前確率情報Ｄ１０2との差分値、すなわち、事後確率情報Ｄ１５2を２つの軟値の系列からなる情報ビットに対する外部情報Ｄ１１のうちの１つの軟値の系列の外部情報Ｄ１１2として後段の２値化回路９０に軟出力として出力する。
【０１２３】
また、差分器８４は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１６1と軟入力とされる事前確率情報Ｄ９1との差分値を求め、この差分値を３つの軟値の系列からなる符号ビットに対する外部情報Ｄ１２のうちの１つの軟値の系列の外部情報Ｄ１２1としてインターリーバ７０に軟出力として出力する。
【０１２４】
また、差分器８５は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１６2と軟入力とされる事前確率情報Ｄ９2との差分値を求め、この差分値を３つの軟値の系列からなる符号ビットに対する外部情報Ｄ１２のうちの１つの軟値の系列の外部情報Ｄ１２2としてインターリーバ７０に軟出力として出力する。
【０１２５】
また、差分器８６は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１６3と軟入力とされる事前確率情報Ｄ９3との差分値を求め、この差分値を３つの軟値の系列からなる符号ビットに対する外部情報Ｄ１２のうちの１つの軟値の系列の外部情報Ｄ１２3としてインターリーバ７０に軟出力として出力する。
【０１２６】
このような軟出力復号回路８０は、デインターリーバ６０から出力された軟入力の符号ビットに対する事前確率情報Ｄ９を入力するとともに、値が０である情報ビットに対する事前確率情報Ｄ１０を入力し、これらの事前確率情報Ｄ９及びＤ１０を用いて、ＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行ない、外符号の軟出力復号を行なう。軟出力復号回路８０は、符号の拘束条件により求められる外部情報Ｄ１１及びＤ１２を生成し、外部情報Ｄ１１を後段の２値化回路９０に軟出力として出力するとともに、外部情報Ｄ１２をインターリーバ７０に軟出力として出力する。
【０１２７】
具体的に説明するために、情報ビットをｕ、符号ビットをｃとすると、軟出力復号回路８０は、ＭＡＰ復号器８１に対して、次式（６）で表される事前確率情報Ｄ１０（Ｌ（ｕ））と、次式（７）で表される事前確率情報Ｄ９（Ｌ（ｃ））を入力する。
【０１２８】
【数５】
2005073187.tif 000007
【０１２９】
すなわち、軟出力復号回路８０は、ＭＡＰ復号器８１に対して、情報ビットｕが１である確率Ｐ（ｕ＝１）と、情報ビットｕが０である確率Ｐ（ｕ＝０）との比の自然対数で表される符号の拘束条件に基づく事前確率情報Ｄ１０（Ｌ（ｕ））と、符号ビットｃが１である確率Ｐ（ｃ＝１）と、符号ビットｃが０である確率Ｐ（ｃ＝０）との比の自然対数で表される符号の拘束条件に基づく事前確率情報Ｄ９（Ｌ（ｃ））を入力する。なお、上式（６）及び（７）における右辺に記されるべき符号の拘束条件は、ここでは省略している。またここでは、事前確率情報Ｄ１０（Ｌ（ｕ））は０であるが、これは情報ビットｕが０であるか１であるかの確率が１／２であることを示すことに他ならない。
【０１３０】
続いて、軟出力復号回路８０は、ＭＡＰ復号器８１によって、ＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行ない、次式（８）で表される事後確率情報Ｄ１５（Ｌ*（ｕ））と、次式（９）で表される事後確率情報Ｄ１６（Ｌ*（ｃ））を生成する。
【０１３１】
【数６】
2005073187.tif 000008
【０１３２】
すなわち、軟出力復号回路８０は、ＭＡＰ復号器８１によって、情報ビットｕが１である確率Ｐ（ｕ＝１）と、情報ビットｕが０である確率Ｐ（ｕ＝０）との比の自然対数で表される符号の拘束条件に基づく事後確率情報Ｄ１５（Ｌ*（ｕ））と、符号ビットｃが１である確率Ｐ（ｃ＝１）と、符号ビットｃが０である確率Ｐ（ｃ＝０）との比の自然対数で表される符号の拘束条件に基づく事後確率情報Ｄ１６（Ｌ*（ｃ））を生成する。なお、上式（８）及び（９）における右辺に記されるべき符号の拘束条件は、ここでは省略している。また、これらの事後確率情報Ｄ１５（Ｌ*（ｕ））と事後確率情報Ｄ１６（Ｌ*（ｃ））とは、「対数尤度比」とも呼ばれ、ここではそれぞれ、情報ビットｕの尤度と符号ビットｃの尤度とを示すものである。
【０１３３】
そして、軟出力復号回路８０は、差分器８２，８３のそれぞれによって、次式（１０）で表されるように、事後確率情報Ｄ１５（Ｌ*（ｕ））と事前確率情報Ｄ１０（Ｌ（ｕ））との差分値である外部情報Ｄ１１（Ｌe（ｕ））を求めるとともに、差分器８４，８５，８６のそれぞれによって、次式（１１）で表されるように、事後確率情報Ｄ１６（Ｌ*（ｃ））と事前確率情報Ｄ９（Ｌ（ｃ））との差分値である外部情報Ｄ１２（Ｌe（ｃ））を求める。
【０１３４】
【数７】
2005073187.tif 000009
【０１３５】
軟出力復号回路８０は、このようにして外部情報Ｄ１１及びＤ１２を生成し、外部情報Ｄ１１を後段の２値化回路９０に軟出力として出力するとともに、外部情報Ｄ１２をインターリーバ７０に軟出力として出力する。
【０１３６】
なお、軟出力復号回路８０は、情報ビットに対する事前確率情報Ｄ１０が０であることから、差分器８２並びに８３を必ずしも備える必要はない。
【０１３７】
２値化回路９０は、軟出力復号回路８０により生成された軟出力の外部情報Ｄ１１、すなわち事後確率情報Ｄ１５に基づいて、軟出力復号回路８０から供給された外部情報Ｄ１１を２値化し、硬出力（ｈａｒｄ−ｏｕｔｐｕｔ）の復号データＤ１３として出力する。
【０１３８】
このような復号装置３は、符号化装置１における畳み込み符号化器３０、１０のそれぞれに対応して軟出力復号回路５０、８０を配設することによって、復号複雑度が高い符号を複雑度の小さい要素に分解し、軟出力復号回路５０、８０の間の相互作用により特性を逐次的に向上させることができる。復号装置３は、受信語Ｄ６を入力すると、軟出力復号回路５０乃至軟出力復号回路８０の復号動作を例えば数回乃至数十回といった所定の回数だけ反復して行ない、所定回数の復号動作の結果として得られた軟出力の外部情報Ｄ１１、すなわち、事後確率情報Ｄ１５に基づいて、復号データＤ１３を出力する。
【０１３９】
上述した符号化装置１と復号装置３により構成されるデータ送受信システムにおける性能曲線を求めると、例えば図３７に示すようになる。なお、同図においては、畳み込み符号化器１０による外符号の符号化として次式（１２）で示される生成行列ＧOで与えられる符号化を行ない、畳み込み符号化器３０による内符号の符号化として次式（１３）で示される生成行列ＧIで与えられる符号化を行ない、多値変調マッピング回路４０による信号点のマッピングとして、図３８に示すように信号点をマッピングした場合についての性能曲線を示している。また、同図においては、比較のため、先に図２４に示した符号化装置４０１と復号装置４０３とにより構成される従来のシステムにおける性能曲線も示す。
【０１４０】
【数８】
2005073187.tif 000010
【０１４１】
図３７から明らかなように、符号化装置１と復号装置３により構成されるデータ送受信システムは、符号化装置４０１と復号装置４０３により構成される従来のシステムと比べて高い性能を有することが判る。なお、インターリーバ２０のサイズを大きくすると、性能曲線において、ウォーターフォール領域における傾きを大きくし、エラーフロアを下げることができる。
【０１４２】
また、符号化装置１と復号装置３により構成されるデータ送受信システムでは、符号化装置１は、畳み込み符号化器１０及び３０を縦列に連接し、上述した第１乃至第２の条件を満たしつつ、外符号の符号化として符号化率がｋ／（ｋ＋１）（ｋは任意の自然数）で表される畳み込み演算を行なった後、内符号の符号化として符号化率が１の畳み込み演算を行なうことによって、簡易な構成で、全体の符号化率をｋ／（ｋ＋１）という高い値に保つことができる。そして、復号装置３は、符号化装置１における畳み込み符号化器３０及び１０のそれぞれに対応する軟出力復号回路５０及び８０を連接して配設することによって、簡易な構成で、高精度の復号を行なうことができる。
【０１４３】
したがって、符号化装置１と復号装置３により構成されるデータ送受信システムは、符号化装置４０１と復号装置４０３により構成される従来のシステムと比較して、同程度の回路規模構成ながらも、エラーフロアが低く、且つ従来に比べてシャノン限界に近いＥb／Ｎ0でウォーターフォール現象を呈するという高い性能を発揮することができる。
【０１４４】
次に、ＳＣＣＣの場合について説明する。
【０１４５】
この実施形態は、図２６と同様に、ディジタル情報を図示しない送信装置が備える符号化装置７０１により符号化し、その出力を雑音のある無記憶通信路７０２を介して図示しない受信装置に入力して、この受信装置が備える復号装置７０３により復号する通信モデルに適用したデータ送受信システムである。
【０１４６】
このデータ送受信システムにおいて、符号化装置７０１は、縦列連接符号化（ＳＣＣＣ）方式による符号化を行なうものであり、外符号の符号化として符号化率が１／２の畳み込み演算を行ない、内符号の符号化として符号化率が２／２＝１の畳み込み演算を行なうものである。特に、符号化装置７０１は、後述するように、１ビット当たりの信号対雑音電力比が低いところからウォーターフォール領域が現れ、さらに高いビット・エラー・レートでのいわゆるエラーフロアの出現を抑制するものである。また、復号装置７０３は、このような符号化装置７０１によりＳＣＣＣ方式による符号化がなされた符号の復号を可能とするものである。
【０１４７】
符号化装置７０１は、図３９に示すように、畳み込み演算を行なう第１の符号化手段及び第２の符号化手段である２つの畳み込み符号化器７１０及び７３０と、入力したデータの順序を並べ替える置換手段であるインターリーバ７２０を備えている。この符号化装置１は、入力した１つのビット系列からなる入力データＤ７０１に対して、符号化率が１／２の縦列連接畳み込み演算を行ない、２つのビット系列からなる符号化データＤ７０４に変換する。
【０１４８】
ここではまず、符号化装置７０１についての詳細な説明に先立って、当該符号化装置７０１を実現する２つの条件について説明する。
【０１４９】
符号化装置７０１を実現する２つの条件のうち、第１の条件とは、内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器７３０として、入力する２つのビット系列からなるデータのうち、少なくとも１つのビット系列のデータを畳み込み演算に関与させないか若しくは有限長インパルス応答（ＦＩＲ）型の符号として用い、それ以外のデータを無限長インパルス応答（ＩＩＲ）型の符号として再帰的組織畳み込み演算に用いることである。
【０１５０】
この第１の条件は、符号性能を示す上で一般的に用いられるビット・エラー・レートの対数表示（ｌｏｇ10ＢＥＲ）と、１ビット当たりの信号対雑音電力比（Ｅb／Ｎ0）との関係で示される性能曲線において、いわゆるウォーターフォール領域が低いＥb／Ｎ0から現れることから導入されるものである。
【０１５１】
このような第１の条件を満たすように、内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器７３０を構成して用いた場合の性能曲線は、例えば図４０に示すようになる。なお、同図においては、畳み込み符号化器７１０による外符号の符号化として、次式（１４）で示される生成行列ＧOで与えられる符号化を行ない、畳み込み符号化器７３０による内符号の符号化として、次式（１５）で示される生成行列ＧIで与えられる符号化を行なった場合についての性能曲線を示している。
【０１５２】
【数９】
2005073187.tif 000011
【０１５３】
図４０に示す性能曲線は、低いＥb／Ｎ0の範囲からウォーターフォール現象を呈するが、ビット・エラー・レートが対数表示で約１０-3という高い値でエラーフロア現象を呈する。
【０１５４】
そこで、符号化装置７０１を実現する第２の条件として、このように高いビット・エラー・レートでのエラーフロアの出現を抑制することを導入する。
【０１５５】
ここで、エラーフロアが出現する原因としては、畳み込み符号化器７１０による外符号をインターリーブした結果、外符号のすべての重みが内符号で符号化されない確率、すなわち、外符号の最小重み５となるすべての重みが畳み込み符号化器７３０における畳み込み演算に関与されずにそのまま出力される確率である（１／３）5に支配されていると考えられる。なお、出力される２つのビット系列からなるデータのうちの１つのビット系列に、畳み込み符号化器７１０による外符号の重みが集中することがないことは一般に知られている。
【０１５６】
このことから、第２の条件を満たすためには、外符号のすべての重みが畳み込み符号化器７３０におけるＦＩＲ型の符号として入力されないようにすればよい。ここでは、インターリーバ７２０に工夫を凝らすことによって、外符号のすべての重みが畳み込み符号化器７３０におけるＦＩＲ型の符号として入力される現象を回避することを提案する。このようなインターリーバ７２０としては、さまざまなものが考えられるが、一例として、入力する２ビットのデータのそれぞれに対して個別的にインターリーブを施すことが考えられる。
【０１５７】
実際に、入力する２つのビット系列からなるデータのそれぞれに対して個別的にインターリーブを施した場合の性能曲線を求めると、例えば図４１に示すようになる。なお、同図においても、畳み込み符号化器７１０による外符号の符号化として、上式（１４）で示される生成行列ＧOで与えられる符号化を行ない、畳み込み符号化器７３０による内符号の符号化として、上式（１５）で示される生成行列ＧIで与えられる符号化を行なった場合についての性能曲線を示している。
【０１５８】
この性能曲線は、低いＥb／Ｎ0の範囲からウォーターフォール現象を呈するとともに、高いビット・エラー・レートでエラーフロア現象を呈することがない。
【０１５９】
以下、このような２つの条件を満足する符号化装置７０１について具体的に説明する。
【０１６０】
符号化装置７０１において、畳み込み符号化器７１０としては、例えば図１５に示した畳み込み符号化器５１０と同じものが考えられる。このような畳み込み符号化器７１０は、１つのビット系列からなる入力データＤ７０１を入力すると、これらの入力データＤ７０１に対して畳み込み演算を行ない、演算結果を２つのビット系列からなる符号化データＤ７０２として後段のインターリーバ７２０に出力する。すなわち、畳み込み符号化器７１０は、外符号の符号化として符号化率が１／２の畳み込み演算を行ない、符号化データＤ７０２を後段のインターリーバ７２０に出力する。
【０１６１】
インターリーバ７２０は、上述した第２の条件を満たすものとしてさまざまなものが考えられるが、ここでは差し当たって上述したように２つのビット系列からなる符号化データＤ７０２のそれぞれに対して個別的にインターリーブを施すものとして説明する。インターリーバ７２０は、図３２に示したインターリーバと同様に、符号化データＤ７０２1に対してインターリーブを施すインターリーバ７２０1と、符号化データＤ７０２2に対してインターリーブを施すインターリーバ７２０2を備えている。
【０１６２】
このように、インターリーバ７２０は、２つのインターリーバ７２０1及び７２０2によって、２つのビット系列からなる符号化データＤ７０２1及びＤ７０２2に対して個別的にインターリーブを施し、２つのビット系列からなるインターリーブ・データＤ７０３1及びＤ７０３2を生成する。
【０１６３】
畳み込み符号化器７３０としては、例えば図４２に示すように、２つの排他的論理和回路と、２つのシフト・レジスタで構成されるものが考えられる。
【０１６４】
図示の畳み込み符号化器７３０は、２つのビット系列からなるインターリーブ・データＤ７０３1及びＤ７０３2を入力すると、インターリーブ・データＤ７０３1を畳み込み演算に関与させずにそのまま符号化データＤ７０４1として出力するとともに、インターリーブ・データＤ７０３2に対して再帰的組織畳み込み演算を行ない、演算結果を符号化データＤ７０４2として出力する。すなわち、畳み込み符号化器７３０は、上述した第１の条件を満たすべく、インターリーブ・データＤ７０３1をＦＩＲ型の符号として用い、それ以外のインターリーブ・データＤ７０３2をＩＩＲ型の符号として再帰的組織畳み込み演算に用いる。畳み込み符号化器７３０は、内符号の符号化として符号化率が２／２＝１の畳み込み演算を行ない、符号化データＤ７０４を外部に出力する。
【０１６５】
このような符号化装置７０１は、上述した第１乃至第２の条件を満たし、畳み込み符号化器７１０により外符号の符号化として符号化率が１／２の畳み込み演算を行ない、畳み込み符号化器７３０により内符号の符号化として符号化率が１の畳み込み演算を行なうことによって、全体として、符号化率が（１／２）×１＝１／２の縦列連接畳み込み演算を行なうことができる。この符号化装置７０１により符号化されたデータは、無記憶通信路７０２を介して受信装置に出力される。
【０１６６】
一方、復号装置７０３は、図１８に示した復号装置５０３と同様に、軟出力（ｓｏｆｔ−ｏｕｔｐｕｔ）復号を行なう２つの軟出力復号回路と、インターリーバ７２０によって置換された入力データの順序を元に戻すデインターリーバと、インターリーバ７２０と同一の置換位置情報に基づき入力データの順序を並べ替えるインターリーバと、入力したデータを２値化する２値化回路で構成される。この復号装置７０３は、無記憶通信路７０２上で発生したノイズの影響によりアナログ値をとり軟入力（ｓｏｆｔ−ｉｎｐｕｔ）とされる受信語Ｄ７０６から符号化装置７０１における入力データＤ７０１を推定し、復号データＤ７１３として出力する。
【０１６７】
このような復号装置７０３は、符号化装置７０１における畳み込み符号化器７３０及び７１０のそれぞれに対応する軟出力復号回路を備えることによって、復号複雑度が高い符号を複雑度の小さい要素に分解し、２つの軟出力復号回路の間の相互作用により特性を逐次的に向上させることができる。復号装置７０３は、受信語Ｄ７０６を入力すると、２つの軟出力復号回路の復号動作を例えば数回乃至数十回といった所定の回数だけ反復して行ない、所定回数の復号動作の結果として得られた軟出力の外部情報、すなわち、事後確率情報に基づいて、復号データＤ７１３を出力する。
【０１６８】
上述した符号化装置７０１と復号装置７０３により構成されるデータ送受信システムにおける性能曲線を、符号化装置５０１と復号装置５０３により構成されるデータ送受信システムにおける性能曲線と比べると、図４３に示すようになる。なお、同図においては、畳み込み符号化器７１０による外符号の符号化として、上式（１４）で示される生成行列ＧOで与えられる符号化を行ない、畳み込み符号化器７３０による内符号の符号化として、上式（１５）で示される生成行列ＧIで与えられる符号化を行なった場合についての性能曲線を示している。
【０１６９】
図４３から明らかなように、符号化装置７０１と復号装置７０３により構成されるデータ送受信システムは、符号化装置５０１と復号装置５０３により構成される従来のシステムと比べて高い性能を有することが判る。なお、インターリーバ７２０のサイズを大きくすると、性能曲線において、ウォーターフォール領域における傾きを大きくし、エラーフロアを下げることができる。
【０１７０】
したがって、符号化装置７０１と復号装置７０３により構成されるデータ送受信システムは、符号化装置５０１と復号装置５０３により構成される従来のシステムと比較して、同程度の回路規模構成ながらも、エラーフロアが低く、且つ従来に比べてシャノン限界に近いＥb／Ｎ0でウォーターフォール現象を呈するという高い性能を発揮することができる。
【０１７１】
第２の実施形態
本発明の第１の実施形態に係る、符号化装置７０１と復号装置７０３により構成されるシステム、並びに符号化装置７０１と復号装置７０３とにより構成されるシステムでは、性能が理論限界となお十分に差がある。
【０１７２】
例えば、ビット・エラー・レートの対数表示（ｌｏｇ10ＢＥＲ）と、１ビット当たりの信号対雑音電力比（Ｅb／Ｎ0）との関係で示される性能曲線がそれぞれ図３７並びに図４３に示されている。
【０１７３】
このうち、図４３から明らかなように、符号化装置７０１と復号装置７０３で構成されるシステムにおける性能曲線は、Ｅb／Ｎ0が約０．５ｄＢ付近からウォーターフォール現象を呈することが判る。この符号化率での理論限界は０．２ｄＢ程度であるため、未だ改善の余地が残る。
【０１７４】
また、図３７から明らかなように、符号化装置１と復号装置３で構成されるシステムにおける性能曲線は、Ｅb／Ｎ0が約３．１ｄＢ付近からウォーターフォール現象を呈することが判る。この符号化率での理論限界は２．８ｄＢ程度であるため、未だ改善の余地が残る。
【０１７５】
そこで、本発明の第２の実施形態では、より高い性能での符号化及び復号を行なうことができる符号化装置並びに復号装置について考察する。
【０１７６】
図１には、本発明の第２の実施形態に係る、符号化率５／６、６４ＱＡＭ ＳＣＴＣＭによるデータ送受信システムにおける符号化装置の構成を模式的に示している。なお、上述した第１の実施形態では適用分野として放送技術を想定している関係上、符号化率２／３、８ＰＳＫ変調方式を例に挙げたが、第２の実施形態では、記録技術を想定してより高い符号化率に設定している。但し、本発明の要旨は、これらの符号化率や変調方式に限定されるものではない。
【０１７７】
外符号としての畳み込み符号化器１０１０は、符号化率５／６の畳み込み符号を行なう。
【０１７８】
インターリーバ１０２０は ｏｖｅｒａｌｌ、つまり外符号出力の６個のビット系列をランダムに混ぜ合わせて順序を置換して並べ替えるものと、ＦＩＲ−ＩＩＲ ｓｅｐａｒａｔｅ（分離）、つまり外符号出力の６個のビット系列のうち、内符号の無限インパルス応答部（ＩＩＲ成分）に入力されるビット系列とそれ以外のビット系列とが、互いに混ざり合わないように順序を置換して並べ替えるものとを考える。
【０１７９】
図２には、インターリーバ１０２１はＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバの構成例を列挙している。同図において、インターリーバ１０２１を構成する要素インターリーバはランダム・インターリーバ又はスプレッド制限インターリーバからなる。図中、（ａ）〜（ｆ）は、外符号出力の６個のビット系列を内符号ＦＩＲ成分と内符号ＩＩＲ成分に分ける６通りの方法を示している。
【０１８０】
内符号器１０３０は、符号化率６／６の畳み込み符号であり、１個の入力成分に関しては有限インパルス応答であるか若しくは符号化せずにそのまま出力するものであり（ＦＩＲ成分）、５個の入力成分については上述のＩＩＲ成分に該当する。
【０１８１】
変調装置１０４０は、６４ＱＡＭ変調を行なう変調装置であり、入力６ビットを１つの単位として６４個のいずれかの信号点に配置し送信する。
【０１８２】
本実施形態に係るＳＣＴＣＭ符号化器に対応するＳＣＴＣＭの復号器の構成は第１の実施形態に係るＳＣＴＣＭ復号器のそれとほぼ同じであるが、２つの要素復号器間でやり取りされるビット数が相違する。
【０１８３】
ここで、自由距離の定義について説明する。ある畳み込み符号について、終結された符号化出力ビット系列をｖとし、ｖに対応する符号化器への入力ビット系列をｕとする（ここで、「終結」とは畳み込み符号化器のすべてのレジスタに０が記憶された状態を指す）。但し、ｕは系列の長さが１以上で、ビット系列のうち少なくとも１つのビットは１であるものとする。この条件下におけるｖのハミング重み（すなわち、ビット系列中の１の個数）の最小値をその畳み込み符号の自由距離という。本明細書では、ある畳み込み符号についての自由距離をｄfreeと記述する。自由距離に関しては、例えばＡ．Ｄｈｏｌａｋｉａ著“Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｃｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”（Ｋｌｕｗｅｒ  ａｃａｄｅｍｉｃ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（１９９４）に記載されている。
【０１８４】
これに対し、外符号の出力ビット系列のうち内符号のＩＩＲ入力成分に入力されるものに限定したものをｖIとし、前記と同じ条件下におけるｖIのハミング重みの最小値を（出力を限定した自由距離）ｄqfoと呼ぶことにする。
【０１８５】
外符号のどの出力成分を内符号のＩＩＲ入力成分に入力するかで複数のｄqfoが考えられる。いま考慮している例の場合、内符号のＩＩＲ入力成分に入力される５個の外符号の出力ビット系列の選び方は６通りあるので（図２を参照のこと）、６通りのｄqfoを考えることができる。
【０１８６】
外符号の出力成分を内符号のＦＩＲ成分に入力されるものと、内符号のＩＩＲ成分に入力されるものに分け、もしｄqfo≦１になるようであれば、ｏｖｅｒａｌｌインターリーバに対して ＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバを用いてもエラーフロアは改善しない。逆に、ｄqfo＞１になるようであれば、ｏｖｅｒａｌｌインターリーバに対してＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバを用いることによりエラーフロアは改善する、という規則性を本発明者らは導き出した。
【０１８７】
したがって、出力成分をどのようにＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分に分けたとしても必ずｄqfo＞１になるような外符号であれば、どの５つの出力成分をＩＩＲ成分に選んでもｏｖｅｒａｌｌインターリーバ に対してＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバを用いればエラーフロアは必ず改善する、ということが言える。
【０１８８】
また、本発明者らは、出力成分をＦＩＲ成分とＩＩＲ成分に分けた場合にｄqfo≦１になるような分け方とｄqfo＞１になる分け方が両方あるような外符号を用いると、ｄqfo＞１の場合、ｏｖｅｒａｌｌインターリーバを用いた性能曲線に対してＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバを用いた性能曲線のエラーフロアが改善するが、性能曲線が落ち始めるＳＮＲがｏｖｅｒａｌｌインターリーバの性能曲線よりも悪くなるという経験則もさらに確認した。ｄqfo≦１となるＩＩＲ成分の選び方が多いほど落ち際が悪くなる度合が大きい。
【０１８９】
これに対し、出力成分のＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分に分けた場合にｄqfo＞１になるような分け方のみが存在しｄqfo≦１になるような分け方は存在しないような外符号を用いると、ｏｖｅｒａｌｌインターリーバを用いた性能曲線に対してＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバを用いた性能曲線のエラーフロアが改善し、なお且つ性能曲線が落ち始めるＳＮＲがｏｖｅｒａｌｌインターリーバの性能曲線と比較してほぼ同程度になるものがあるという経験則も、本発明者らは確認している。
【０１９０】
つまり、外符号の出力成分のＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分の分け方のうちでｄqfo＞１となるものが多ければ多いほど良い、と結論付けられる。全体の符号化率が５／６で１つのＦＩＲ成分５つのＩＩＲ成分から成る内符号（符号化率６／６）が存在し変調方式が６４ＱＡＭのＳＣＴＣＭという本実施形態に係る符号化装置の場合には、ｄqfo＞１となる外符号の出力成分のＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分の分け方は、分け方の個数の最大である６通りであることが望ましい。
【０１９１】
ここで、本実施形態において、ｄqfo＞１となるものが多くなるように外符号の出力成分のＦＩＲ成分とＩＩＲ成分を分けたときに、具体的にエラーフロアが改善される事例について考察してみる。ここでは、比較のために２つの異なるＳＣＴＣＭ符号化方式として方式Ａと方式Ｂについて考えてみる。 符号化器の構成は２つとも図１に示した通りである。方式Ａについての外符号の構成を図３に示し、方式Ｂについての外符号の構成を図４に示している。また、図５には方式Ａにおける６４ＱＡＭ変調への信号点配置の構成を示し、図６には方式Ｂにおける６４ＱＡＭ変調への信号点配置の構成を示している。インターリーバはｏｖｅｒａｌｌインターリーバとＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバ（図２参照）について考える。内符号の構成はＡ及びＢいずれの方式とも図７に示す通りである。復号器は２つの方式の符号構成を基に、前出と同様に構成される。
【０１９２】
図３で与えられる方式Ａの外符号について、ｄqfo＞１となる外符号の出力成分の分け方は４通りになる。これに対して、方式Ｂの外符号について、ｄqfo＞１となる外符号の出力成分の分け方は６通りになる。なお、２つの外符号の自由距離ｄfreeは両方とも４である。
【０１９３】
図８及び図９には、方式Ａ及び方式Ｂについて、インターリーバがｏｖｅｒａｌｌの場合（破線）と ＦＩＲ−ＩＩＲ分離の場合（実線）について、ＳＮＲ対ｌｏｇ10ＢＥＲの性能曲線を取ったものをそれぞれ示している。方式Ａの結果が図８、方式Ｂの結果が図９である。
【０１９４】
なお、図８及び図９の実線については、
（１）ｄqfo＞１となるように外符号出力をＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分に分けている。
（２）上記の（１）を満たし、性能曲線の落ち際が最も左側に寄る。
ことを基準に外符号の出力の分け方を１つずつ選んでいる。
【０１９５】
図８では、インターリーバを分割したことにより、実線のエラーフロアは点線に比べて低くなっていることが判る。しかし、落ち際は実線の方が点線に比べて右に寄ってしまっている。
【０１９６】
一方、図９では、インターリーバを分割したことにより、実線のエラーフロアは点線に比べて低くなり、しかも落ち際は点線と実線でほとんど重なっていることが判る。
【０１９７】
図１０では、図８並びに図９で実線で示される性能曲線をそれぞれ取って比較している。性能曲線が落ち始めるＳＮＲに注目すると、方式Ｂ（逆三角）の方が方式Ａ（十字）よりもわずかながら低いＳＮＲで性能曲線が落ち始めていることが分かる。よって方式Ｂのように、同符号化率、同メモリ数により畳み込み符号を行なう場合、出力成分のＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分の分け方のうちでｄqfo＞１となるものが多くなるものを外符号として用いる方が性能が良くなる、ということが言える。
【０１９８】
以上は、ｏｖｅｒａｌｌインターリーバとＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバについての比較であったが、ＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバをｉｎ−ｌｉｎｅインターリーバ、つまり６個の外符号出力ビット系列が互いに混ざり合わないように置換するインターリーバにして上述の比較を行なっても、同様の議論が成り立つ。
【０１９９】
図１１に示すインターリーバ１０２２は、ｉｎ−ｌｉｎｅインターリーバを用いたＳＣＴＣＭの構成例である。ここで、インターリーバ１０２２を構成する要素インターリーバはランダム・インターリーバ又はスプレッド制限インターリーバで構成される。
【０２００】
以上の比較結果より、ｄqfo＞１となるような外符号出力のＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分の分け方は６通り、若しくはできるだけ大きいパターン数であることが望ましく、そのようになる符号化率５／６の畳み込み符号を外符号として用いるのが良いことが分かる。ちなみに、符号化率５／６の組織的畳み込み符号について、レジスタ数が３の場合は、ｄqfo＞１となるような外符号出力のＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分の分け方は最大で４通りであり、レジスタ数が４の場合は、ｄqfo＞１となるような外符号出力のＦＩＲ成分、ＩＩＲ成分の分け方は最大で６通りである。
【０２０１】
また、符号性能を決める要素として、信号点配置における送信シンボル間の入力距離構造が挙げられる。
【０２０２】
信号点配置における送信シンボル間の入力距離について説明する。信号点空間上で異なる２つの送信シンボルの組を考える。符号化率が１でカタストロフィックでない内符号について、トレリス上のある１時刻においてのみそれら２つの異なる送信シンボルを生じさせ、他の時刻においては同じ送信シンボルを生じさせるように、内符号の２つの異なる符号化ビット系列を構成できることが知られている。このとき、それら内符号の２つの符号化ビット系列に対応する内符号の２つの入力ビット系列のハミング距離（すなわち、２つのビット系列のうちでビットが異なっている個数）を送信シンボル間の入力距離と呼ぶことにする。
【０２０３】
送信シンボル間の入力距離が１の関係にある２つの送信シンボルに関しては、できるだけ小さいユークリッド距離にあることが望ましい。本実施形態の場合、入力距離が１の関係にある送信シンボルの組については、すべて格子上の隣接する点同士であるのが最も良い。
【０２０４】
また、ユークリッド距離が最小となる異なる２つの送信シンボルのすべての組合せについて入力距離を合計したものをｂdfreeと呼ぶことにする（ここで決めたｂdfreeは一般的に通用しているｂdfreeの定数倍になるが、便宜的にこの定義を用いることにする）。６４ＱＡＭのＳＣＴＣＭの場合、最小のユークリッド距離にある送信点の組は全部で１１２組あるので、それら１１２組の送信シンボルのすべてについて入力距離を足すとｂdfreeが求まる。ｂdfreeは変調方式毎にある一定の値以下であることが望ましく、全体の符号化率が５／６で変調方式が６４ＱＡＭのＳＣＴＣＭの場合ｂdfree≦２２４であることが望ましい。
【０２０５】
図５及び図６に示す６４ＱＡＭ変調方式に基づく信号点配置は、いずれも入力距離が１の関係にある送信シンボルの組がすべて格子上の隣接する点同士にあり、且つｂdfree≦２２４である。
【０２０６】
なお、この場合の復号器の構成は、第１の実施形態と同様でよい。
【０２０７】
以上説明した本発明の第２の実施形態は、全体の符号化率が５／６で変調方式が６４ＱＡＭのＳＣＴＣＭについて示したものであるが、これ以外の符号化率、変調方式のＳＣＴＣＭについても同様の議論が成立する。例えば、全体の符号化率が２／３で変調方式が８ＰＳＫのＳＣＴＣＭ、全体の符号化率が３／４で変調方式が１６ＱＡＭのＳＣＴＣＭについても同様の議論が成立する。
【０２０８】
また、符号化装置１００１において、変調方式がＢＰＳＫ又はＧｒａｙマッピングによるＱＰＳＫの場合、符号はＳＣＴＣＭでなくＳＣＣＣとして扱われるが、この場合についても同様の議論が成立する。
【０２０９】
また、第２の実施形態では、符号化装置における外符号の符号化として、符号化率が５／６の符号化を行なうものとして説明してきたが、本発明は、これに限定されるものではなく、より一般的に、外符号の符号化率をｋ／ｐとし（０＜ｋ＜ｐ）、符号の符号化として１未満の符号化率の符号化を行なうものとして構わない。
【０２１０】
さらに、第２の実施形態では、符号化装置における外符号の符号化として組織的畳み込み符号化を行なうものとして説明してきたが、組織的でない畳み込み符号化としても構わない。
【０２１１】
また、第２の実施形態では、図２のインターリーバ１０２１のように、外符号のｐ個の出力ビット系列のうち、内符号ＦＩＲ成分に入力される１個のビット系列と残りのビット系列が互いに混ざり合わないようにインターリーブするインターリーバを用いた符号化装置について説明してきたが、図１１のインターリーバ１０２２のように、外符号のｐ個の出力ビット系列が互いに混ざり合わないようにインターリーブするインターリーバ（ｉｎ−ｌｉｎｅインターリーバ）を用いても構わない。
【０２１２】
また、第２の実施形態では、符号化装置における内符号の符号化として、符号化率が６／６の符号化を行ない、１つの入力ビット系列はＦＩＲであり残り５つの入力ビット系列はＩＩＲであるものとして説明してきたが、例えば、内符号の符号化率をｐ／ｐとして符号化を行ない、１つの入力ビット系列はＦＩＲであり残り（ｐ−１）個の入力ビット系列はＩＩＲであるものとしても構わない。
【０２１３】
また、第２の実施形態では、符号化装置における変調装置として、入力距離１の関係にある送信シンボルの組が比較的小さいユークリッド距離にあることが良く、特に入力距離１の関係にある送信シンボルの組のすべてが最小のユークリッド距離にあることが目安であると説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、例えば、入力距離１の関係にある送信シンボルの組の全部でなく一部でも良く、最小のユークリッド距離ではなく２番目に小さいユークリッド距離などとしても構わない。
【０２１４】
さらに、ｂdfreeは変調方式毎にある一定の値以下であることが良く、全体の符号化率が５／６で変調方式が６４ＱＡＭのＳＣＴＣＭの場合ｂdfree≦２２４であることが目安であると説明したが、他の変調方式においてはｂdfreeの上限となる値も異なってくる。例えば、全体の符号化率が２／３で変調方式が８ＰＳＫのＳＣＴＣＭの場合にはｂdfree≦１６が目安となり、全体の符号化率が３／４で変調方式が１６ＱＡＭのＳＣＴＣＭの場合ｂdfree≦４８が目安となる。
【０２１５】
さらに、第２の実施形態では、復号装置における軟出力復号回路として、ＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行なうものについて説明したが、本発明は、例えばＳＯＶＡによる復号を行なうといったように、他の軟出力復号にも適用可能である。
【０２１６】
さらにまた、第２の実施形態では、符号化装置及び復号装置をデータ送受信システムにおける送信装置及び受信装置に適用して説明したが、本発明は、例えばフレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）といった磁気、光又は光磁気ディスクなどの記録媒体に対する記録及び／又は再生を行なう記録及び／又は再生装置に適用することもできる。この場合、符号化装置により符号化されたデータは、無記憶通信路に等価とされる記録媒体に記録され、復号装置により復号されて再生される。
【０２１７】
また、本明細書中では、本発明に係る符号化装置及び復号装置ともハードウェアにより構成された装置であるものとして説明したが、これらの符号化装置及び復号装置とも、例えばワークステーションやパーソナル・コンピュータといったコンピュータ装置において実行可能なソフトウェアとして実現することが可能である。以下、この例について、図１２を参照しながら説明する。
【０２１８】
コンピュータ装置１５０は、同図に示すように、各部を統括して制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１５１と、各種プログラムを含む情報を格納する読取専用のＲＯＭ１５２と、ワークエリアとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１５３と、各種プログラムやデータなどの記録及び／又は再生を行なうＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１５４と、これらのＣＰＵ１５１、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３及びＨＤＤ１５４を接続するバス１５５と、ＣＰＵ１５１、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３及びＨＤＤ１５４と後述する表示部１５７、入力部１５８、通信部１５９及びドライブ１６０との間でデータの入出力を行なうための入出力インターフェース１５６と、各種情報を表示する表示部１５７と、ユーザによる操作を受け付ける入力部１５８と、外部との通信を行なうための通信部１５９と、フレキシブル・ディスクやコンパクト・ディスクなどの着脱自在な記録媒体１７０に対する各種情報の記録及び／又は再生を行なうドライブ１６０を備えている。
【０２１９】
ＣＰＵ１５１は、バス１５５を介してＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３及びＨＤＤ１５４と接続しており、これらのＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３及びＨＤＤ１５４を制御する。また、ＣＰＵ１５１は、バス１５５を介して入出力インターフェース１５６に接続しており、この入出力インターフェース１５６に接続されている表示部１５７、入力部１５８、通信部１５９及びドライブ１６０を制御する。さらに、ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭ１５２、ＨＤＤ１５４又はドライブ１６０に装着された記録媒体１７０に記録されている各種プログラムを実行する。
【０２２０】
ＲＯＭ１５２は、各種プログラムを含む情報を格納している。ＲＯＭ１５２に格納されている情報は、ＣＰＵ１５１の制御の下に読み出される。
【０２２１】
ＲＡＭ１５３は、ＣＰＵ１５１が各種プログラムを実行する際のワークエリアとして機能し、ＣＰＵ１５１の制御の下に、各種データを一時記憶する。
【０２２２】
ＨＤＤ１５４は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、ハードディスクに対して各種プログラムやデータなどの記録及び再生を行なう。
【０２２３】
バス１５５は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３及びＨＤＤ１５４から読み出された各種データなどを伝送するとともに、ＲＡＭ１５３及びＨＤＤ１５４に記録する各種データなどを伝送する。
【０２２４】
入出力インターフェース１５６は、ＣＰＵ１５１の制御の下に表示部１５７に各種情報を表示するためのインターフェースと、ユーザにより入力部１５８を介して操作された内容を示す制御信号をＣＰＵ１５１に対して伝送するためのインターフェースと、ＣＰＵ１５１の制御の下に通信部１５９を介して外部との間でデータを入出力するためのインターフェースと、ドライブ１６０に装着された記録媒体１７０に対して各種情報の記録及びは再生を行なうためのインターフェースを備え、ＣＰＵ１５１、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３及びＨＤＤ１５４からのデータを表示部１５７、入力部１５８、通信部１５９及びドライブ１６０に対して出力したり、表示部１５７、入力部１５８、通信部１５９及びドライブ１６０からのデータをＣＰＵ１５１、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３及びＨＤＤ１５４に対して入力したりする。
【０２２５】
表示部１５７は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）からなり、ＣＰＵ１５１の制御の下に、例えばＨＤＤ１５４に記録されていたデータ等の各種情報を表示する。
【０２２６】
入力部１５８は、例えばユーザによるキーボードやマウスの操作を受容し、操作内容を示す制御信号をＣＰＵ１５１に対して出力する。
【０２２７】
通信部１５９は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、例えばネットワーク回線や衛星回線などにより外部との通信を行なうインターフェースとして機能する。
【０２２８】
ドライブ１６０は、例えばフレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はＭＯといった磁気、光又は光磁気ディスク等の記録媒体１７０を着脱し、ＣＰＵ１５１の制御の下に、装着された記録媒体１７０に対する各種情報の記録や再生を行なう。
【０２２９】
このようなコンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１によって、上述した符号化装置１における符号化処理及び／又は復号装置３における復号処理をプログ
ラムを実行することにより実現することができる。
【０２３０】
まず、コンピュータ装置１５０における符号化処理について説明する。コンピュータ装置１５０は、例えばユーザが符号化プログラムを実行するための所定の操作を行なうと、入力部１５８によって、操作内容を示す制御信号をＣＰＵ１５１に対して供給する。これに応じて、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１によって、符号化プログラムをＲＡＭ１５３にロードして実行し、符号化して得られた符号化伝送シンボルを通信部１５９経由で外部へと出力するとともに、必要に応じて、表示部１５７に処理結果などを表示する。
【０２３１】
ここで、符号化プログラムは、例えば記録媒体１７０により提供されるものであって、ＣＰＵ１５１の制御の下に、この記録媒体１７０から直接読み出されてもよく、ハードディスクに１度記録されたものが読み出されてもよい。また、符号化プログラムは、ＲＯＭ１５２にあらかじめ格納されていてもよい。さらに、符号化の対象とするデータは、ここではハードディスクに記録されているものとする。なお、このデータは、上述した入力データＤ１に対応するものである。
【０２３２】
具体的には、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１により符号化プログラムを実行すると、ＣＰＵ１５１の制御の下に、ハードディスクに記録されている所望のデータを読み出し、このデータに対して外符号の符号化として符号化率２／３又は５／６の畳み込み演算を行ない、上述した符号化データＤ２に対応する符号化データを生成する。
【０２３３】
続いて、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、生成した符号化データに対してインターリーブを施し、上述したインターリーブ・データＤ３に対応するインターリーブ・データを生成する。このとき、コンピュータ装置１５０は、上述した第２の条件を満たすように、符号化データに対してインターリーブを施す。
【０２３４】
続いて、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、生成したインターリーブ・データに対して内符号の符号化として符号化率が３／３＝１又は６／６＝１の畳み込み演算を行ない、上述した符号化データＤ４に対応する符号化データを生成する。このとき、コンピュータ装置１５０は、上述した第１の条件を満たすように、内符号の符号化を行なう。
【０２３５】
そして、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、生成した符号化データを例えば８ＰＳＫ変調方式の伝送シンボルにマッピングし、上述した符号化伝送シンボルＤ５に対応する符号化伝送シンボルを生成する。このとき、コンピュータ装置１５０は、上述した第２の条件を満たすように、生成した符号化データをマッピングする。
【０２３６】
コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、生成した符号化伝送シンボルを１度ハードディスクなどに記録した後、所望のタイミングで符号化伝送シンボルを読み出し、通信部１５９を介して外部へと出力するとともに、要に応じて、表示部１５７に処理結果などを表示する。なお、生成した符号化伝
送シンボルは、記録媒体１７０等に記録することもできる。
【０２３７】
このように、コンピュータ装置１５０は、上述した符号化装置１における符号化処理を、符号化プログラムを実行するという形態で実現することができる。
【０２３８】
次に、コンピュータ装置１５０における復号処理について説明する。コンピュータ装置１５０は、例えばユーザが復号プログラムを実行するための所定の操作を行なうと、入力部１５８によって、操作内容を示す制御信号をＣＰＵ１５１に対して供給する。これに応じて、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１によって、復号プログラムをＲＡＭ１５３にロードして実行し、通信部１５９を介して外部から受信し、上述した受信語Ｄ６に対応するものでありハードディスクなどに記録されている受信語を復号するとともに、必要に応じて、表示部１５７に処理結果などを表示する。
【０２３９】
なお、復号プログラムも、符号化プログラムと同様に、例えば記録媒体１７０により提供されるものであって、ＣＰＵ１５１の制御の下に、この記録媒体１７０から直接読み出されてもよく、ハードディスクに１度記録されたものが読み出されてもよい。また、復号プログラムは、ＲＯＭ１５２にあらかじめ格納されていてもよい。
【０２４０】
具体的には、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１により復号プログラムを実行すると、ＣＰＵ１５１の制御の下に、ハードディスクから読み出した受信語、若しくは通信部１５９を介して受信した受信語に対して例えばＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行なうことによって、内符号の軟出力復号を行ない、上述した外部情報Ｄ８に対応する外部情報を生成する。
【０２４１】
続いて、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、生成した外部情報にデインターリーブを施し、上述した事前確率情報Ｄ９に対応する事前確率情報を生成する。
【０２４２】
続いて、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、生成した事前確率情報に対して例えばＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行なうことによって、外符号の軟出力復号を行ない、上述した外部情報Ｄ１２に対応する外部情報を生成し、この外部情報にインターリーブを施し、上述した事前確率情報Ｄ７に対応する事前確率情報を生成する。
【０２４３】
そして、コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、このような復号動作を例えば数回乃至数十回といった所定の回数だけ反復して行ない、上述した外部情報Ｄ１１に対応する所定回数の復号動作の結果として得られた軟出力の外部情報に基づいて、硬出力の復号データを出力する。
【０２４４】
コンピュータ装置１５０は、ＣＰＵ１５１の制御の下に、得られた復号データをハードディスクなどに記録し、必要に応じて、表示部１５７に処理結果などを表示する。なお、得られた復号データは、記録媒体１７０などに記録することもできる。
【０２４５】
このように、コンピュータ装置１５０は、上述した復号装置３における復号処理を、復号プログラムを実行するという形態で実現することができる。
【０２４６】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０２４７】
【図１】図１は、符号化率５／６、６４ＱＡＭ ＳＣＴＣＭによるデータ送受信システムにおける符号化装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、内符号のＦＩＲ入力成分とＩＩＲ入力成分を分離してインターリーブするインターリーバを用いた符号化率５／６、６４ＱＡＭ ＳＣＴＣＭによるデータ送受信システムにおける符号化装置の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、符号化装置が備える外符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図４】図４は、符号化装置が備える外符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図５】図５は、６４ＱＡＭ変調方式に基づく信号点配置を示した図である。
【図６】図６は、６４ＱＡＭ変調方式に基づく信号点配置を示した図である。
【図７】図７は、符号化装置が備える内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図８】図８は、ＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバを用いたデータ送受信システムにおける性能曲線と、ｏｖｅｒａｌｌインターリーバを用いたデータ送受信システムにおける性能曲線とを比較した図である。
【図９】図９は、ＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバを用いたデータ送受信システムにおける性能曲線と、ｏｖｅｒａｌｌインターリーバを用いたデータ送受信システムにおける性能曲線とを比較した図である。
【図１０】図１０は、ＦＩＲ−ＩＩＲ分離インターリーバを用いた異なる２つのデータ送受信システムにおける性能曲線を示した図である。
【図１１】図１１は、内符号の各入力成分を分離してインターリーブするインターリーバを用いた符号化率５／６、６４ＱＡＭ ＳＣＴＣＭによるデータ送受信システムにおける符号化装置の構成を示したブロック図である。
【図１２】図１２は、コンピュータ装置の構成を示したブロック図である。
【図１３】図１３は、通信モデルの構成を示したブロック図である。
【図１４】図１４は、従来のＳＣＣＣの符号化装置の構成を示したブロック図である。
【図１５】図１５は、図１４に示した符号化装置が備える外符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図１６】図１６は、図１４に示した符号化装置が備えるインターリーバの構成を示したブロック図である。
【図１７】図１７は、図１４に示した符号化装置が備える内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図１８】図１８は、従来のＳＣＣＣの復号装置の構成を示したブロック図である。
【図１９】図１９は、従来のＳＣＴＣＭの符号化装置の他の構成を示したブロック図である。
【図２０】図２０は、図１９に示した符号化装置が備える外符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図２１】図２１は、図１９に示した符号化装置が備える内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図２２】図２２は、従来の復号装置の他の構成を示したブロック図である。
【図２３】図２３は、図１４に示した符号化装置と図１８に示した復号装置により構成される従来のシステムにおける性能曲線を示した図である。
【図２４】図２４は、図１９に示した符号化装置と図２２に示した復号装置により構成される従来のシステムにおける性能曲線を示した図である。
【図２５】図２５は、８ＰＳＫ変調方式に基づく信号点配置を説明する図であって、最小ユークリッド距離の入力距離総和が１６の場合の信号点配置を示した図である。
【図２６】図２６は、本発明の第１の実施形態に係るデータ送受信システムを適用する通信モデルの構成を示したブロック図である。
【図２７】図２７は、符号化率２／３、８ＰＳＫ  ＳＣＴＣＭによるデータ送受信システムにおける符号化装置の構成を示したブロック図である。
【図２８】図２８は、第１の条件を満たす内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器を用いた場合の性能曲線を示した図である。
【図２９】図２９は、８ＰＳＫ変調方式に基づく信号点配置を示した図である。
【図３０】図３０は、第２の条件を満たすインターリーバを用いた場合の性能曲線を示した図である。
【図３１】図３１は、符号化装置が備える外符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図３２】図３２は、符号化装置が備えるインターリーバの構成を示したブロック図である。
【図３３】図３３は、符号化装置が備える内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図３４】図３４は、図２６に示したデータ送受信システムにおける復号装置の構成を示したブロック図である。
【図３５】図３５は、復号装置が備える内符号の軟出力復号を行なう軟出力復号回路の構成を示したブロック図である。
【図３６】図３６は、復号装置が備える外符号の軟出力復号を行なう軟出力復号回路の構成を示したブロック図である。
【図３７】図３７は、図２６に示したデータ送受信システムにおける性能曲線と、従来のシステムにおける性能曲線と比較した図である。
【図３８】図３８は、８ＰＳＫ変調方式に基づく信号点配置を説明する図であって、最小ユークリッド距離の入力距離総和が１４の場合の信号店配置を示した図である。
【図３９】図３９は、ＳＣＣＣによるデータ送受信システムにおける符号化装置の構成を示したブロック図である。
【図４０】図４０は、第１の条件を満たす内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器を用いた場合の性能曲線を示した図である。
【図４１】図４１は、第２の条件を満たすインターリーバを用いた場合の性能曲線を示した図である。
【図４２】図４２は、符号化装置が備える内符号の符号化を行なう畳み込み符号化器の構成を示したブロック図である。
【図４３】図４３は、図２６に示したデータ送受信システムにおける性能曲線と、従来のシステムにおける性能曲線とを比較した図である。
【符号の説明】
【０２４８】
１０１０…外符号器
１０２０，１０２１，１０２２…インターリーバ
１０３０…内符号器
１０４０…変調装置
【図１】
2005073187.tif 000012
【図２】
2005073187.tif 000013
【図３】
2005073187.tif 000014
【図４】
2005073187.tif 000015
【図５】
2005073187.tif 000016
【図６】
2005073187.tif 000017
【図７】
2005073187.tif 000018
【図８】
2005073187.tif 000019
【図９】
2005073187.tif 000020
【図１０】
2005073187.tif 000021
【図１１】
2005073187.tif 000022
【図１２】
2005073187.tif 000023
【図１３】
2005073187.tif 000024
【図１４】
2005073187.tif 000025
【図１５】
2005073187.tif 000026
【図１６】
2005073187.tif 000027
【図１７】
2005073187.tif 000028
【図１８】
2005073187.tif 000029
【図１９】
2005073187.tif 000030
【図２０】
2005073187.tif 000031
【図２１】
2005073187.tif 000032
【図２２】
2005073187.tif 000033
【図２３】
2005073187.tif 000034
【図２４】
2005073187.tif 000035
【図２５】
2005073187.tif 000036
【図２６】
2005073187.tif 000037
【図２７】
2005073187.tif 000038
【図２８】
2005073187.tif 000039
【図２９】
2005073187.tif 000040
【図３０】
2005073187.tif 000041
【図３１】
2005073187.tif 000042
【図３２】
2005073187.tif 000043
【図３３】
2005073187.tif 000044
【図３４】
2005073187.tif 000045
【図３５】
2005073187.tif 000046
【図３６】
2005073187.tif 000047
【図３７】
2005073187.tif 000048
【図３８】
2005073187.tif 000049
【図３９】
2005073187.tif 000050
【図４０】
2005073187.tif 000051
【図４１】
2005073187.tif 000052
【図４２】
2005073187.tif 000053
【図４３】
2005073187.tif 000054