(57)【要約】【課題】ターボ復号において、受信環境が劣悪なときに復号性能を大きく損なうことなく、消費電力や復号処理時間を低減する。【解決手段】本発明は、受信信号の復号に際し、受信ＳＩＲ推定部２０４において受信信号の受信ＳＩＲを推定し、ノーマライザ２０２において受信ＳＩＲが良好である場合に演算語長を長く設定し、受信ＳＩＲが不良である場合に演算語長を短く設定して、受信信号を受信系列として出力し、ターボ復号器２０３において受信系列を復号し、信頼度情報と受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号の受信品質を推定する受信品質推定部と、
前記受信品質推定部による推定結果に基づいて、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定し、前記受信信号を受信系列として出力する演算語長調節部と、
前記演算語長切部から出力された前記受信系列を復号し、該復号により取得される信頼度情報と前記受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力するターボ復号器と
を備えることを特徴とする受信ユニット。
【請求項２】
前記受信品質推定部は、前記受信信号に含まれる制御信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、該受信信号に含まれる情報信号の希望波対干渉波電力比から前記受信品質を推定することを特徴とする請求項１に記載の受信ユニット。
【請求項３】
電波信号を受信し、復調し、受信信号として出力する受信復調部と、
受信信号の受信品質を推定する受信品質推定部と、
前記受信品質推定部による推定結果に基づいて、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定し、前記受信信号を受信系列として出力する演算語長調節部と、
前記演算語長切部から出力された前記受信系列を復号し、該復号により取得される信頼度情報と前記受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力するターボ復号器と
を備えることを特徴とする携帯通信端末。
【請求項４】
前記受信品質推定部は、前記受信信号に含まれる制御信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、該受信信号に含まれる情報信号の希望波対干渉波電力比から前記受信品質を推定することを特徴とする請求項３に記載の携帯通信端末。
【請求項５】
受信品質推定部において、受信信号の受信品質を推定するステップ(1)と、
演算語長調節部において、前記ステップ(1)による推定結果に応じ、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定し、前記受信信号を受信系列として出力するステップ(2)と、
ターボ復号器において、前記ステップ(2)により出力された前記受信系列を復号し、該復号により取得される信頼度情報と前記受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力するステップ(3)と
を備えることを特徴とする復号方法。
【請求項６】
前記ステップ(1)では、前記受信信号に含まれる制御信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、該受信信号に含まれる情報信号の希望波対干渉波電力比から前記受信品質を推定することを特徴とする請求項５に記載の復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号の受信系列に対して、受信系列に含まれる信頼度情報を用いて誤り訂正を行いつつ復号結果を出力する受信ユニット、携帯通信端末及び復号方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における移動体通信にあっては、送信側で情報信号を符号化し、これを受信側にて復号することによって誤り訂正を行うことが可能となり、この誤り訂正の方式として種々の開発及び実用化がなされている。この誤り訂正を行うに際し、信号対雑音比、若しくはＥｂ／Ｎ０（Ｅｂ：１ビットあたりの電力，Ｎ０：１Ｈｚあたりの雑音電力）が、低くなった場合に、所定の誤り率で情報信号を復調できるかが、無線通信の信頼性において重要となる。かかる誤り訂正の理論的限界を裏付ける定理として、シャノンの定理があり、このシャノンの限界に漸近的に近づける符号としてターボ符号がある（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
このターボ符号では、情報系列を２つの符号器にそれぞれ入力し、各々パリティビット列を生成する。このとき、一方の符号器には情報系列をそのまま入力し、他方の符号器には、インターリーバで順序を並べ替えて入力する。そして、これら２つのパリティビット列を、単純に多重化するか、あるいは間引き(puncturing)しつつ多重化し、さらに情報系列と多重化して通信路に送出する。
【０００４】
一方、上述したターボ符号に対応したターボ復号器では、まず、受信系列を受け取り、第１の復号器により復号処理を行い、情報シンボルの復号結果とその信頼度情報を取得する。そして、インターリーバで並び替えられた第１の復号器からの信頼度情報及び受信系列を用いて第２の復号器により復号処理を行い、復号処理により得られた信頼度情報をデインターリーバで並び替えた後、第１の復号器へ送る。２回目以降の繰り返しでは、第１の復号器で、受信系列と、第２の復号器からの信頼度情報とに基づき復号処理を実行する。この処理を所定回数繰り返した後、最終判定を行い出力する。
【０００５】
そして、上述したターボ復号器のハードウェア化を行う場合、回路規模、消費電流、復号処理時間を考慮して、例えば、３２bit演算から８bit演算に制限するなど、演算語長を制限するのが通常である。
【非特許文献１】C.Berrou,A.Glavieux and G.Montorsi:"NEAR SHANNON LIMIT ERROR-CORRECTING CODING AND DECODING:TURBO-CODES(1)'', Proc.of ICC' 93(Geneva,Switzerland), pp.1064-1070
【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、上記ターボ復号器において、演算語長は短くすればするほど、回路規模の縮小や消費電力の低減、復号処理時間の短縮化を図ることができる反面、演算語長を小さく設定しすぎると、誤り訂正の効率が低下し所望の復号特性を得ることが困難になる。したがって、ハードウェア化を行う場合、これら処理時間と復号特性とのバランスを検討する必要がある。
【０００７】
その一方で、  受信環境が劣悪のときには、演算語長を大きめに設定しても、十分な誤り訂正の効果が得られず復号特性が限界が生じ、受信環境によらず一律な演算語長でハードウェア化を行うと、消費電流、復号処理時間の面で、効率が悪くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、受信品質に応じて、符号化における演算語長を可変とすることによって、受信環境が劣悪なときに復号性能を大きく損なうことなく、消費電力や復号処理時間を低減することのできる受信ユニット、携帯通信端末及び復号方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、受信信号の復号に際し、受信品質推定部において受信信号の受信品質を推定し、演算語長調節部において受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定して、受信信号を受信系列として出力し、ターボ復号器において前記受信系列を復号し、信頼度情報と受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力する。
【００１０】
このような本発明によれば、受信環境が劣悪のときには演算語長を短く設定し、処理速度の高速化により復号特性の向上を図り、受信環境が良好なときには、演算語長を長く設定し、誤り訂正の効率化による復号特性の向上を図ることができる。
【００１１】
なお、本発明では、受信信号に含まれる制御信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、受信信号に含まれる情報信号のＳＩＲ（希望波対干渉波電力比）から受信品質を推定することが好ましい。この場合には、送信電力が既知の制御信号（パイロット信号）を用いて、受信品質を推定することができ、より正確な受信品質の推定が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、受信信号を復号する際に、復号により取得される信頼度情報と受信系列とにより誤り訂正を所定回数行うターボ復号において、受信品質に応じ、符号化における演算語長を可変とすることによって、受信環境が劣悪なときに復号性能を大きく損なうことなく、消費電力や復号処理時間を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（通信システムの構成）
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、本発明に係る受信ユニット及び通信端末装置を、図１（ａ）に示す通信システムに適用した場合を例に説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る通信システムでは、送信側の通信端末１と、受信側の通信端末２とを備えており、ここでは、通信端末１において符号化された情報信号Ｄ１を、通信端末２において受信し、情報信号Ｄ３として復号する。
【００１５】
通信端末１は、送信系のモジュールとして情報信号Ｄ１を符号化するターボ符号化部１０１と、符号化された信号を変調する変調器１０２と、変調された信号にパイロット信号Ｄ２を多重化する多重器１０３と、多重化された信号を送信する送信部１００とを備えている。
【００１６】
図２（ａ）は、上記ターボ符号化部１０１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、入力された情報信号Ｄ１は、符号器１０１ｂへ入力されて符号化される。一方、入力された情報信号Ｄ１の他方は、インターリーブ回路１０１ａにより所定サイズでインターリーブされ、それから符号器１０１ｃにおいて符号化される。なお、ここで、符号器１０１ｃと符号器１０１ｃにおける符号化とは、組織的畳符号（n1,k）による符号化である。
【００１７】
これら各符号器１０１ｂ及び１０１ｃからの出力は切替器１０１ｄに入力され、この切替器１０１ｄにおいて、インターリーブ回路１０１ａに対応して交互に切り替えられて出力される。さらにこの切替器１０１ｄからの出力は、並／直変換器１０１ｅに入力され、無符号化ビット（入力情報のビット）と、符号化ビットの切り替え（並列／直列変換）が行われ、符号器出力として出力される。
【００１８】
一方、図１（ａ）に示すように、通信端末２は、受信系のモジュールとして、受信信号を受信する受信部２００と、この受信された信号を復調する復調器２０１と、復調信号を所定の演算語長に切り出すノーマライザ２０２と、ターボ復号を行い情報信号Ｄ３を出力するターボ復号器２０３と、受信信号のＳＩＲ（希望波対干渉波電力比）を推定する受信ＳＩＲ推定部２０４とを備えている。
【００１９】
図２（ｂ）は、ターボ復号器２０３の構成を示すブロック図である。ターボ復号器２０３は、受信系列を復号し、復号により取得される信頼度情報と受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力する復号器である。ターボ復号器２０３では、同図に示すように、入力信号が直／並変換器２０３ａで直列／並列変換され、ＭＡＰ復号器２０３ｂ及び２０３ｄへ入力される。ＭＡＰ復号器２０３ｂの一方の出力はインターリーブ回路２０３ｃに入力され、通信端末１側における符号化の際のインターリーブに対応したデータ長でソートが行われ、ＭＡＰ復号器２０３ｄに入力される。
【００２０】
ＭＡＰ復号器２０３ｄでは、これらの信号が復号され、デインターリーブ回路２０３ｆでインターリーブと逆の並び替え処理を受けて復号出力として出力される。一方、ＭＡＰ復号器２０３ｄの出力の一部は、デインターリーブ回路２０３ｅでインターリーブと逆の並び替えが施され、信頼度情報としてＭＡＰ復号器２０３ｂに入力される。この操作を必要回数繰り返す。
【００２１】
ここでＭＡＰ復号について説明する。送信側で符号化を行い、符号語wjを送信したときに、受信側で正しく復号するためには、受信語yが符号語wjの復号領域Rjに入る場合である。したがって、この場合の正しい復号の確立Pcは、各符号語が送られる確立をP(wj)とすると、
【数１】
2005260608.tif 000003
となる。
【００２２】
上式において、結合確立(wj,y)=P(wj)・P(y|wj)が最大になるようにする。すなわち、ある与えられた受信語yに対し条件付確立P(y|wj)を最大とする符号語が送られたと判断する。条件付確立P(y|wj)は、事後確率と呼び、この確率を最大とする符号語が送られたと推定する復号を最大事後確率復号（maximaum a posteriori probability decoding：ＭＡＰ符号）という。このアルゴリズムについては、例えば、文献「L.R.Bahl,J.Cocke,F.Jelinek,and J.Raviv,:"Optimal decoding of linear codes for minimizingsymbolerror rate,''IEEE Trans.Inform.Theory,Vol.IT-20,pp.284-287,1974」に詳細に述べられている。
【００２３】
ターボ復号器２０３への入力信号として、"The Log-Lkelihood Ratios（以下、LLR）"が用いられることについては、文献「C.Berrou,A.Glavieux and Member, IEEE: "NEAR Optimum Error Correcting Coding And Decoding: Turbo-Codes'',Proc.of IEEE' October, 1996, Vol.44, NO.10, pp.1261-1271」で述べられており、LLRは、以下のように定義されている。
【数２】
2005260608.tif 000004
【００２４】
また、AWGN Channelにおいて、数２は、以下のように定義される。
【数３】
2005260608.tif 000005
【００２５】
なお、上式において、Esは、１シンボル（ターボ符号化後の１bit）あたりのエネルギーであり、Ｎ0は、１Ｈｚあたりの雑音電力である。
【００２６】
前記ノーマライザ２０２は、復調器２０１により復調された受信信号を、前記受信ＳＩＲ推定部２０４により推定された受信ＳＩＲに応じた演算語長で、受信系列として出力する演算語長調節部であり、本実施形態では、図１（ｂ）に示すような、受信ＳＩＲと演算語長とを関連付けるルックアップテーブルＴ１を備えており、受信ＳＩＲ推定部２０４により推定された受信ＳＩＲに応じて演算語長を切り替える。すなわち、受信ＳＩＲ推定部２０４により推定された受信ＳＩＲについて、ルックアップテーブルＴ１参照し、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定する。
【００２７】
ルックアップテーブルＴ１は、図１（ｂ）に示すように、受信ＳＩＲが０〜４の場合、演算語長は４bitに設定され、受信ＳＩＲが４〜８dBの場合、演算語長は６bitに設定され、受信ＳＩＲが８dB以上の場合、演算語長は８bitに設定される。このルックアップテーブルＴ１は、通信システムにおいて要求されているパフォーマンスに応じて、任意に変えることが可能である。
【００２８】
受信ＳＩＲ推定部２０４は、受信信号に対して、通信路で生じたＳＮ比の劣化度合いを推定するモジュールである。ここで、受信ＳＩＲ推定部２０４の動作について詳述する。なお、ここでは、情報信号Ｄ１がDSCHにマッピングされているものとする。
【００２９】
まず、数４により、CPICH（Pilot channel）のRSCPを算出する。
【数４】
2005260608.tif 000006
【００３０】
次いで、数５により、CPICH  ISCPを算出する。
【数５】
2005260608.tif 000007
【００３１】
そして、CPICH_SN比を算出する。なお、ここでは、CPICH_RSCPは、信号成分の電力に相当し、CPICH_ISCPは干渉成分の電力に相当するので、次式により、CPICHのＳＮ比が求まる。
【数６】
2005260608.tif 000008
【００３２】
次に、DSCH_SN比（＝受信ＳＩＲ）を算出する。
【数７】
2005260608.tif 000009
【００３３】
（通信システムの動作）
以上説明した本実施形態に係る通信システムの動作について説明する。まず、通信端末１において、情報信号Ｄ１をターボ符号化部１０１により符号化し、符号化された信号を変調器１０２により変調し、この変調された信号にパイロット信号Ｄ２を、多重器１０３により多重化し、この多重化された信号を送信部１００により、通信路を通じて通信端末２に対して送信する。そして、送信された信号を通信端末２において受信する。係る通信端末２における処理を図３に示す。
【００３４】
通信端末２において信号が受信されると（Ｓ１０１）、受信された信号は、復調器２０１に入力され復調されるとともに、受信ＳＩＲ推定部２０４にも入力される。受信ＳＩＲ推定部２０４では、受信信号に含まれるパイロット信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、受信信号に含まれる情報信号Ｄ１の受信ＳＩＲが推定される（Ｓ１０２）。
【００３５】
そして、推定された受信ＳＩＲについて、ノーマライザ２０２でルックアップテーブルＴ１が参照され（Ｓ１０３）、受信品質に応じた演算語長が設定される（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）。すなわち、ノーマライザ２０２は、受信品質が良好である場合に演算語長を長く設定し、受信品質が不良である場合に演算語長を短く設定し、この設定された演算語長により受信信号を受信系列としてターボ復号器２０３に出力する。ターボ復号器２０３では、ノーマライザ２０２で調整された演算語長をもって受信系列を復号し、復号により取得される信頼度情報と前記受信系列とにより誤り訂正を所定回数行い、復号結果を出力する（Ｓ１０８）。
【００３６】
（本実施形態による効果）
以上説明したように本実施形態によれば、受信信号をターボ復号器により復号する際に、受信ＳＩＲ等の受信品質に応じ、符号化における演算語長を可変とすることによって、受信環境が劣悪なときに復号性能を大きく損なうことなく、消費電力や復号処理時間を低減することができる。
【００３７】
すなわち、図４に示すように、演算語長とBLER（ブロックエラー率）特性との関係において、受信ＳＩＲが劣悪であるとき（Ｅｂ／Ｎ０が小さいとき）は、演算語長による特性さは小さく、受信ＳＩＲが良好であるとき（Ｅｂ／Ｎ０が大きいとき）は、演算語長による特性差が大きい。したがって、本実施形態によれば、受信ＳＩＲが低いときに演算語長を短く設定し、受信ＳＩＲが高いとき演算語長を長く設定することによって、大きなBLER特性を招くことなく、ターボ復号器の消費電流削減、復号処理時間の短縮化を実現することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、受信信号に含まれるパイロット信号の受信電力及び雑音信号の受信電力に基づいて、受信信号に含まれる情報信号のＳＩＲ（希望波対干渉波電力比）から受信品質を推定するため、送信電力が既知の制御信号（パイロット信号）を用いて、受信品質を推定することができ、より正確な受信品質の推定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は、実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、ルックアップテーブルＴ１のデータ構造を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、実施形態に係るターボ符号化部１０１の構成を示す機能ブロック図であり、（ｂ）は、実施形態に係るターボ復号器２０３の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】実施形態に係るターボ復号器２０３の動作を示すフローチャート図である。
【図４】フェージング周波数２４０Ｈｚにおける、演算語長とBLER（ブロックエラー率）特性との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ｄ１  情報信号、Ｄ２  パイロット信号、Ｄ３  情報信号、Ｔ１  ルックアップテーブル、１，２  通信端末、１００  送信部、１０１  ターボ符号化部、１０１ａ  インターリーブ回路、１０１ｂ，１０１ｃ  符号器、１０１ｄ  切替器、１０１ｅ  並／直変換器、１０２  変調器、１０３  多重器、２００  受信部、２０１  復調器、２０２  ノーマライザ、２０３  ターボ復号器、２０３ａ  直／並変換器、２０３ｂ  ＭＡＰ復号器、２０３ｃ  インターリーブ回路、２０３ｄ  ＭＡＰ復号器、２０３ｅ，２０３ｆ  デインターリーブ回路、２０４  受信ＳＩＲ推定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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