(57)【要約】    【課題】      尤度を精度良く求めることにより、誤り率特性の劣化を防ぐこと。    【解決手段】  雑音分散演算部２０１は、Ａ／Ｄ変換における量子化雑音の分散を求めるとともにガウス雑音の分散を求め、求めた量子化雑音の分散とガウス雑音の分散とを合計して合計分散値を求める。軟判定復号部２０３及び軟判定復号部２０５は、軟判定復号データ、システマティックビットデータ及びパリティビットデータを用いて軟判定復号を行うとともに、軟判定復号を行う際に量子化雑音の分散値及びガウス雑音の分散値の合計分散値を入力信号の分散及び外部情報尤度の分散と見なして軟判定復号を行う。硬判定部２０８は、繰り返し軟判定復号した結果に対して硬判定する。  【選択図】      図２
2005286624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データにおけるガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを求める雑音分散演算手段と、
前記雑音分散演算手段にて求められた前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散とに基づいて前記受信データに対して繰り返し軟判定復号する軟判定復号手段と、
前記軟判定復号手段にて所定回数繰り返し軟判定復号された後の軟判定復号結果に対して硬判定を行う硬判定手段と、
を具備することを特徴とする復号装置。
【請求項２】
前記軟判定復号手段は、前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散との合計分散値を、軟判定復号毎の軟判定復号前の信号における分散と推定するとともに軟判定復号毎の軟復号出力における信頼度を示す外部情報尤度の分散と推定して繰り返し軟判定復号することを特徴とする請求項１記載の復号装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の復号装置を具備することを特徴とする受信装置。
【請求項４】
システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データにおけるガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを求めるステップと、
求められた前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散に基づいて前記システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる前記受信データに対して繰り返し軟判定復号するステップと、
所定回数繰り返し軟判定復号された後の軟判定復号結果に対して硬判定を行うステップと、
を具備することを特徴とする復号方法。
【請求項５】
前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散との合計分散値を、軟判定復号毎の軟判定復号前の信号における分散と推定するとともに軟判定復号毎の軟復号出力における信頼度を示す外部情報尤度の分散と推定して繰り返し軟判定復号することを特徴とする請求項４記載の復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に移動体通信及び衛星通信の分野に幅広く適用されるターボ復号装置及びターボ復号方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、受信信号の誤りを訂正するための誤り訂正符号は、特に誤りの生じやすい伝送路で通信を行う場合には、非常に重要な技術である。この誤り訂正符号の１つとして、近年注目されているのがターボ符号である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ターボ符号化されたデータを復号する際の特徴の１つとして、２つの復号器によって復号を繰り返して行うことが挙げられる。具体的には、１つ目の復号器の復号結果から求められる尤度（各復号結果の確からしさを示す値）を２つ目の復号器に入力し、２つ目の復号器では、尤度と受信データ（誤り検出のための冗長ビットを含んだデータ）を用いて復号を行う。さらに、２つ目の復号器の復号結果から求められる尤度を再度１つ目の復号器に入力して復号を繰り返す。このようにして、１つの復号器から算出された尤度を用いて繰り返し復号を行うことによって、復号精度が徐々にあがっていく。
【０００４】
ターボ符号器に対応する復号器は、２つの要素復号器（要素復号器１、要素復号器２）を結合して構成する。復号器では雑音（加法的白色ガウス雑音とする）を受けた、それぞれ情報ビットとパリティビットに対応した受信信号系列が入力され、要素復号器１において要素復号器２から伝えられた信頼度情報である事前値を用いて復号処理が行なわれ、外部値が出力される。外部値とは、要素復号器によるシンボルの信頼度の増分を表す。外部値として要素復号器１から出力されたデータは、インターリーバで並べ替えられ、事前値として要素復号器２に入力される。要素復号器２は、同じくインターリーバで並べ替えられた情報ビットに対応した受信信号と事前値が入力され復号処理を行なって外部値を出力する。そして、外部値として要素復号器２から出力されたデータは、デインターリーバでインターリーバによる並べ替えを戻す操作を受け、事前値として要素復号器１に入力され、繰り返し復号が行なわれる。数回から十数回の繰り返し後、要素復号器２は、対数事後確率比として定義される事後値を計算し、それを硬判定することで最終判定結果を出力する。
【０００５】
図６は、入力信号のＳＮＲ推定の誤差（オフセット）によるＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率特性）の劣化を示す図である。図６より、ＳＮＲ推定の誤差が大きいほどＢＥＲ特性が劣化している。
【特許文献１】特開２００２−２１７７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の復号装置及び復号方法においては、ターボ復号の誤り率特性は入力信号及び尤度に依存しているため、尤度が精度良く求められれば誤り率特性は劣化しないが、尤度を精度良く求めることができないことにより、誤り率特性が劣化するという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、尤度を精度良く求めることにより、誤り率特性の劣化を防ぐことができる復号装置及び復号方法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】
【０００８】
本発明の復号装置は、システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データにおけるガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを求める雑音分散演算手段と、前記雑音分散演算手段にて求められた前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散とに基づいて前記受信データに対して繰り返し軟判定復号する軟判定復号手段と、前記軟判定復号手段にて所定回数繰り返し軟判定復号された後の軟判定復号結果に対して硬判定を行う硬判定手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、量子化雑音を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができるので、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。
【００１０】
本発明の復号装置は、前記構成において、前記軟判定復号手段は、前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散との合計分散値を、軟判定復号毎の軟判定復号前の信号における分散と推定するとともに軟判定復号毎の軟復号出力における信頼度を示す外部情報尤度の分散と推定して繰り返し軟判定復号する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、前記効果に加えて、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散との合計分散値を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができる。
【００１２】
本発明の受信装置は、前記の復号装置を具備する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、量子化雑音を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができるので、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。
【００１４】
本発明の復号方法は、システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データにおけるガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを求めるステップと、求められた前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散に基づいて前記システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる前記受信データに対して繰り返し軟判定復号するステップと、所定回数繰り返し軟判定復号された後の軟判定復号結果に対して硬判定を行うステップと、を具備するようにした。
【００１５】
この方法によれば、量子化雑音を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができるので、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。
【００１６】
本発明の復号方法は、前記方法において、前記ガウス雑音の分散と前記量子化雑音の分散との合計分散値を、軟判定復号毎の軟判定復号前の信号における分散と推定するとともに軟判定復号毎の軟復号出力における信頼度を示す外部情報尤度の分散と推定して繰り返し軟判定復号するようにした。
【００１７】
この方法によれば、前記効果に加えて、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散との合計分散値を考慮して軟判定復号を行うことにより、外部尤度データを精度良く求めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、尤度を精度良く求めることにより、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の骨子は、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散に基づいて、システマティックビットデータ及びパリティビットデータからなる受信データに対して繰り返し軟判定復号することである。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る通信システム１００を示す図である。通信システム１００は、送信装置１２０、及び送信装置１２０からチャネル１０８を介して送信された送信データを受信する受信装置１２１から構成される。
【００２２】
最初に、送信装置１２０の構成について説明する。符号化部１０１は、送信データをターボ符号化してレートマッチング部１０２へ出力する。
【００２３】
レートマッチング部１０２は、符号化部１０１から入力した送信データのサイズを１フレームに収まるようにビット数を増加若しくは減少させて変調部１０３へ出力する。
【００２４】
変調部１０３は、レートマッチング部１０２から入力した送信データを変調して逆高速フーリエ変換（以下「ＩＦＦＴ」と記載する）部１０４へ出力する。
【００２５】
ＩＦＦＴ部１０４は、変調部１０３から入力した送信信号を直交周波数分割多重してガードインターバル（以下「ＧＩ」と記載する）挿入部１０５へ出力する。
【００２６】
ＧＩ挿入部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４から入力した送信信号にＧＩを挿入してデジタル／アナログ（以下「Ｄ／Ａ」と記載する）変換部１０６へ出力する。
【００２７】
Ｄ／Ａ変換部１０６は、ＧＩ挿入部から入力した送信信号をＤ／Ａ変換してＲＦ部１０７へ出力する。
【００２８】
ＲＦ部１０７は、Ｄ／Ａ変換部１０６から入力した送信信号をベースバンド周波数から無線周波数にアップコンバートして無線回線であるチャネル１０８を介して受信装置１２１へ送信する。
【００２９】
次に、受信装置１２１の構成について説明する。ＲＦ部１０９は、受信した受信信号を無線周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートしてアナログ／デジタル（以下「Ａ／Ｄ」と記載する）変換部１１０へ出力する。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換部１１０は、ＲＦ部１０９から入力した受信信号をＡ／Ｄ変換してＧＩ除去部１１１へ出力する。また、Ａ／Ｄ変換部１１０は、Ａ／Ｄ変換する際のダイナッミクレンジの情報であるダイナミックレンジ情報及びダイナミクレンジにおけるビット数の情報であるビット数情報を復号部１１６へ出力する。
【００３１】
ＧＩ除去部１１１は、Ａ／Ｄ変換部１１０から入力した受信信号からＧＩを除去して高速フーリエ変換（以下「ＦＦＴ」と記載する）部１１２へ出力する。
【００３２】
ＦＦＴ部１１２は、ＧＩ除去部１１１から入力した受信信号をＦＦＴして復調部１１３へ出力する。
【００３３】
復調部１１３は、ＦＦＴ部１１２から入力した受信信号を復調してレートデマッチング部１１４及びＳＮＲ測定部１１５へ出力する。
【００３４】
レートデマッチング部１１４は、復調部１１３から入力した受信データにおいて、増加若しくは減少させたビット数を元に戻して復号部１１６へ出力する。
【００３５】
ＳＮＲ測定部１１５は、復調部１１３から入力した復調結果よりＳＮＲを測定し、測定したＳＮＲの情報であるＳＮＲ情報を復号部１１６へ出力する。
【００３６】
復号部１１６は、レートデマッチング部１１４から入力した受信データを繰り返し軟判定復号した後に硬判定を行うターボ復号して受信データを得る。この時、復号部１１６は、Ａ／Ｄ変換部１１０から入力したダイナミックレンジ情報及びビット情報より量子化雑音の分散を求め、求めた量子化雑音の分散を用いて軟判定復号結果を求める。
【００３７】
次に、復号部１１６の構成の詳細について、図２を用いて説明する。図２は、復号部１１６の構成を示すブロック図である。
【００３８】
雑音分散演算部２０１は、Ａ／Ｄ変換部１１０から入力したダイナミックレンジ情報とビット情報、及びＳＮＲ測定部１１５から入力したＳＮＲ情報に基づいて、熱雑音及びフェージングの影響による雑音等からなるガウス雑音の分散と、量子化雑音の分散との両方を考慮した分散を求めて、求めた分散の情報である分散情報を軟判定復号部２０３及び軟判定復号部２０５へ出力する。
【００３９】
インターリーバ２０２は、レートデマッチング部１１４から入力したシステマティックビットデータＸａを所定のパターンにて並び替えて軟判定復号部２０５へ出力する。
【００４０】
軟判定復号部２０３は、デインターリーバ２０６から入力した軟判定復号結果、レートデマッチング部１１４から入力したシステマティックビットデータＸａ、パリティビットデータＸｂ及び雑音分散演算部２０１から入力した分散情報より軟判定復号してインターリーバ２０４へ出力する。
【００４１】
インターリーバ２０４は、軟判定復号部２０３から入力した軟判定復号データをインターリーバ２０２と同じパターンにて並び替えて軟判定復号部２０５へ出力する。
【００４２】
軟判定復号部２０５は、インターリーバ２０４から入力した軟判定復号データＺｋ、インターリーバ２０２から入力したシステマティックビットデータＸａ、レートデマッチング部１１４から入力したパリティビットデータＸｃ及び雑音分散演算部２０１から入力した分散情報より軟判定復号して、デインターリーバ２０６及びデインターリーバ２０７へ出力する。なお、軟判定復号部２０５の詳細については後述する。
【００４３】
デインターリーバ２０６は、軟判定復号部２０５から入力した軟判定復号データＺｋを、インターリーバ２０２及びインターリーバ２０４にて並び替える前の配列に戻して軟判定復号部２０３へ出力する。
【００４４】
デインターリーバ２０７は、軟判定復号部２０５から入力した軟判定復号データＺｋを、インターリーバ２０２及びインターリーバ２０４にて並び替える前の配列に戻して硬判定部２０８へ出力する。
【００４５】
硬判定部２０８は、デインターリーバ２０７から入力した軟判定復号データＺｋを硬判定して受信データを得る。
【００４６】
次に、軟判定復号部２０５の構成の詳細について、図３を用いて説明する。図３は、軟判定復号部２０５の構成を示すブロック図である。
【００４７】
移行確率演算部３０１は、インターリーバ２０４から入力した軟判定復号データＺｋ、レートデマッチング部１１４から入力したシステマティックビットデータＸａ及び並び替えられていないパリティビットデータＸｂより移行確率γを求める。そして、移行確率演算部３０１は、求めた移行確率γの情報を前方確率演算部３０２及び後方確率演算部３０３へ出力する。
【００４８】
前方確率演算部３０２は、移行確率演算部３０１から入力した移行確率γの情報より前方確率αを求める。そして、前方確率演算部３０２は、求めた前方確率αの情報を結合確率演算部３０５へ出力する。
【００４９】
後方確率演算部３０３は、移行確率演算部３０１から入力した移行確率γの情報より後方確率βを求める。そして、後方確率演算部３０３は、求めた後方確率βの情報を記憶部３０４へ出力する。
【００５０】
記憶部３０４は、後方確率演算部３０３から入力した後方確率βの情報を記憶して、記憶している後方確率βを所定のタイミングにて結合確率演算部３０５へ出力する。
【００５１】
結合確率演算部３０５は、前方確率演算部３０２から入力した前方確率αの情報及び記憶部３０４から入力した後方確率βの情報より結合確率λを求める。さらに、結合確率演算部３０５は、求めた結合確率λより外部情報尤度Ｗを求める。そして、結合確率演算部３０５は、求めた外部情報尤度Ｗの情報を事後確率演算部３０６及びデインターリーバ２０６へ出力する。ここで、外部情報尤度とは、軟出力復号結果の信頼度を示すものである。
【００５２】
事後確率演算部３０６は、結合確率演算部３０５から入力した外部情報尤度Ｗの情報、インターリーバ２０４から入力した軟判定復号データＺｋ、及び雑音分散演算部２０１より入力した分散情報より事後確率Λ（ｄｋ）を求めて、求めた事後確率Λ（ｄｋ）の情報をデインターリーバ２０７へ出力する。なお、軟判定復号部２０３の構成は、事後確率演算部３０６にて求めた事後確率Λ（ｄｋ）を出力せずに廃棄する以外は図３と同一構成であるので、その説明は省略する。また、事後確率Λ（ｄｋ）を求める方法については後述する。
【００５３】
次に、雑音分散演算部２０１の構成の詳細について、図４を用いて説明する。図４は、雑音分算演算部２０１の構成を示すブロック図である。
【００５４】
ガウス雑音分散演算部４０１は、ＳＮＲ測定部１１５から入力したＳＮＲ測定結果よりガウス雑音の分散を求めて、求めたガウス雑音の分散値を加算器４０３へ出力する。
【００５５】
量子化雑音分散演算部４０２は、Ａ／Ｄ変換部１１０から入力したダイナミックレンジ情報及びビット数情報より量子化雑音の分散を求め、求めた量子化雑音の分散値を加算器４０３へ出力する。
【００５６】
加算器４０３は、ガウス雑音分散演算部４０１から入力したガウス雑音の分散値と量子化雑音分散演算部４０２から入力した量子化雑音の分散値とを加算した加算値を分散情報として軟判定復号部２０３及び軟判定復号部２０５へ出力する。
【００５７】
次に、復号部１１６において事後確率Λ（ｄｋ）を求める方法について説明する。
【００５８】
最初に、移行確率演算部３０１は、インターリーバ２０３から入力した軟判定復号結果、レートデマッチング部１１４から入力したシステマティックビットデータＸａ及び並び替えられていないパリティビットデータＸｂより、（１）式を用いて移行確率γを求める。
【００５９】
【数１】
2005286624.tif 000003
【００６０】
次に、前方確率演算部３０２は、移行確率γより（２）式を用いて前方確率αを求める。
【００６１】
【数２】
2005286624.tif 000004
【００６２】
次に、後方確率演算部３０３は、移行確率γより（３）式を用いて後方確率βを求める。
【００６３】
【数３】
2005286624.tif 000005
【００６４】
次に、結合確率演算部３０５は、前方確率α及び後方確率βより（４）式を用いて結合確率λを求める。
【００６５】
【数４】
2005286624.tif 000006
【００６６】
さらに、結合確率演算部３０５は、求めた結合確率λより（５）式を用いて外部情報尤度Ｗｋを求める。
【００６７】
【数５】
2005286624.tif 000007
【００６８】
そして、結合確率演算部３０５は、求めた外部情報尤度Ｗｋをデインターリーバ２０６へ出力するとともに、事後確率演算部３０６へ出力する。
【００６９】
一方、雑音分散演算部２０１は、ＳＮＲ測定結果及び（６）式より、ガウス雑音分散演算部４０１にて、受信データ全体と軟判定復号データＺｋとの両方のガウス雑音分散σｇ２を求める。
【００７０】
【数６】
2005286624.tif 000008
ここで、Ａ：振幅
Ｒ：符号化率
Ｅｂ／Ｎ０：１ｂｐｓの信号を伝送するために必要な電力と１Ｈｚ当たりの熱雑音電力との比。
【００７１】
また、雑音分散演算部２０１は、ダイナミックレンジ情報、ビット情報より、（７）式及び（８）式を用いて、量子化雑音分散演算部４０２にて、量子化雑音分散σｑ２を求める。
【００７２】
【数７】
2005286624.tif 000009
ここで、Ｅｍａｘ：ダイナミックレンジ
ｂ：ビット数。
【００７３】
【数８】
2005286624.tif 000010
【００７４】
次に、雑音分散演算部２０１は、ガウス雑音分散σｇ２及び量子化雑音分散σｑ２より（９）式を用いて、加算器４０３にて、ガウス雑音分散σｇ２と量子化雑音分散σｑ２との合計分散値σ２を求める。
【００７５】
【数９】
2005286624.tif 000011
【００７６】
そして、雑音分散演算部２０１は、求めた合計分散値σ２の情報を軟判定復号部２０３及び軟判定復号部２０５の事後確率演算部３０６へ出力する。
【００７７】
次に、事後確率演算部３０６は、合計分散値σ２、軟判定復号結果及び（５）式より、（１０）式を用いて事後確率Λ（ｄｋ）を求める。この時、事後確率演算部３０６は、軟判定復号部２０３または軟判定復号部２０５の軟判定復号毎において、雑音分散演算部２０１から入力した合計分散値を軟判定復号前の信号における分散及び外部情報尤度の分散と推定して、合計分散値σ２を（１０）式のσ２及びσｚ２の各々に代入する。
【００７８】
【数１０】
2005286624.tif 000012
【００７９】
そして、事後確率演算部３０６は、（１０）式より求めた事後確率Λ（ｄｋ）の情報をデインターリーバ２０７へ出力する。
【００８０】
このようにして求めた事後確率Λ（ｄｋ）は、硬判定部２０８にて硬判定される。即ち、硬判定部２０８は、事後確率事後確率Λ（ｄｋ）が「０」以上であれば「１」と判定し、事後確率事後確率Λ（ｄｋ）が「０」未満であれば「０」と判定する。
【００８１】
図５は、軟判定復号の際に量子化雑音を考慮しない従来の場合のＢＥＲ特性＃５０１と、軟判定復号の際に量子化雑音を考慮する本実施の形態の場合のＢＥＲ特性＃５０２との比較したものを示す図である。図５より、軟判定復号の際に量子化雑音を考慮した場合には、ビット誤り率特性を改善することができる。
【００８２】
このように、本実施の形態によれば、量子化雑音を考慮してターボ復号における軟判定復号を行うことにより、尤度を精度良く求めることができるので、誤り率特性の劣化を防ぐことができる。
【００８３】
なお、上記実施の形態において、ＯＦＤＭ信号を送受信することとしたが、これに限らず、ＯＦＤＭ以外の任意の信号の送受信に適用可能である。また、上記実施の形態において、ＳＮＲよりガウス雑音の分散を求めることとしたが、これに限らず、ＳＮＲの代わりにあらかじめ設定しておいた所定の係数を用いてガウス雑音の分散を求めるようにしても良い。また、上記実施の形態において、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを加算した合計分散値を用いて軟判定復号することとしたが、これに限らず、ガウス雑音の分散と量子化雑音の分散とを加算する以外の方法により求めたガウス雑音及び量子化雑音の両方を考慮した分散値を求めて軟判定復号しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明にかかる復号装置及び復号方法は、尤度を精度良く求めることにより、誤り率特性の劣化を防ぐ効果を有し、受信データを復号するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信システムを示す図
【図２】本発明の実施の形態に係る復号部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係る軟判定復号部の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係る雑音分散演算部の構成を示すブロック図
【図５】ＢＥＲ特性を示す図
【図６】ＢＥＲ特性を示す図
【符号の説明】
【００８６】
１０９  ＲＦ部
１１０  Ａ／Ｄ変換部
１１１  ＧＩ除去部
１１２  ＦＦＴ部
１１３  復調部
１１４  レートデマッチング部
１１５  ＳＮＲ測定部
１１６  復号部
１２１  受信装置
２０１  雑音分散演算部
２０３、２０５  軟判定復号部
２０８  硬判定部
【図１】
2005286624.tif 000013
【図２】
2005286624.tif 000014
【図３】
2005286624.tif 000015
【図４】
2005286624.tif 000016
【図５】
2005286624.tif 000017
【図６】
2005286624.tif 000018