(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＤＰＣ符号で符号化された受信信号を復号するＬＤＰＣ符号の復号化方法において、
前記ＬＤＰＣ符号のビットノードを上記受信信号の初期値を用いて初期化し、
前記受信信号の初期値に基づいて、前記ＬＤＰＣ符号の行方向と列方向とに、前記ビットノードを反復復号して上記ビットノードの事後値を得て、
上記事後値に応じて反復復号を再び進めるか否かを判断し、
反復復号を進める場合、上記ビットノードの事後値と設定値とを比較して、当該比較及びミスアラインメントに依る加減水準に基づいて、上記ビットノードの初期値を更新することを特徴とするＬＤＰＣ符号の復号化方法。
【請求項２】
請求項１項に記載のＬＤＰＣ符号の復号化方法において、
前記ビットノードの初期値の上記更新は、
上記ビットノードの事後値の絶対値が上記設定値の絶対値より大きければ上記ビットノードの初期値を更新することを特徴とするＬＤＰＣ符号の復号化方法。
【請求項３】
ＬＤＰＣ符号で符号化された受信信号を復号するＬＤＰＣ符号の復号化装置において、
前記ＬＤＰＣ符号のビットノードを上記受信信号の初期値を用いて初期化する初期化部と、
前記受信信号の初期値に基づいて、前記ＬＤＰＣ符号の行方向と列方向とに、前記ビットノードを反復復号して上記ビットノードの事後値を得る反復復号部と、
上記事後値に応じて反復復号を再び進めるか否かを判断する反復判断部と、
反復復号を進める場合、上記ビットノードの事後値と設定値とを比較して、当該比較及びミスアラインメントに依る加減水準に基づいて、上記ＬＤＰＣ符号のビットノードの初期値を更新する部分補償部とを含むことを特徴とするＬＤＰＣ符号の復号化装置。
【請求項４】
請求項３項に記載のＬＤＰＣ符号の復号化装置において、
上記部分補償部は、上記ビットノードの事後値の絶対値が上記設定値の絶対値より大きければ上記ビットノードの初期値を更新することを特徴とするＬＤＰＣ符号の復号化装置。
【請求項５】
参照光を光情報記録媒体に入射させて発生される再生光を介して光情報を再生する光情報再生装置において、
上記再生光を検出してデータページのイメージを検出する光情報検出器と、
上記データページのイメージを等化する等化器と、
上記等化器の出力を受信信号としてＬＤＰＣ符号を復号化するデータデコーディング部を含み、
上記データデコーディング部は、
前記ＬＤＰＣ符号のビットノードを上記受信信号の初期値を用いて初期化する初期化部と、
前記受信信号の初期値に基づいて、前記ＬＤＰＣ符号の行方向と列方向とに、前記ビットノードを反復復号して上記ビットノードの事後値を得る反復復号部と、
上記事後値に応じて反復復号を再び進めるか否かを判断する反復判断部と、
反復復号を進める場合、上記ビットノードの事後値と設定値とを比較して、当該比較及びミスアラインメントに依る加減水準に基づいて、上記ＬＤＰＣ符号のビットノードの初期値を更新する部分補償部とを含むことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光情報再生装置において、
上記部分補償部は、上記光情報検出と上記光情報記録媒体との間のミスアラインメントによる周辺データピクセルの値に応じ、上記ビットノードの初期値を増加させる程度を加減することを特徴とする光情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低密度パリティーチェック符号(ｌｏｗ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐａｒｉｔｙ  ｃｈｅｃｋ；以下、ＬＤＰＣ)の復号化方法及び復号化装置、これを用いた光情報再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光情報を処理する光情報処理装置としては、ＣＤ(ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ)、ＤＶＤ(ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ)、ＨＤ-ＤＶＤ、ブルーレイディスク、近接場光処理装置などがある。最近、大容量格納能力を有している次世代格納システムに対する要求の増大に応じて、ホログラフィ(ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ)を用いた光情報処理装置が注目されている。
【０００３】
ホログラフィを用いた光情報処理装置は、イメージ情報の記録及び再生の原理上ページ指向的なメモリ(ｐａｇｅ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｍｅｍｏｒｙ)であって、並列信号処理方式の入出力方式を用いるので、ビット単位方式のＣＤやＤＶＤに比べて根本的にデータ伝送率を高速化できる。また、イメージ情報を記録媒体の同一場所に重畳記録する多重化技法を用いることができ、格納密度を飛躍的に向上させることができる。
【０００４】
ホログラフィを用いた光情報処理装置は、原本データのイメージ情報を含む情報光(ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｂｅａｍ)と参照光(ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｂｅａｍ)とを光情報記録媒体(ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ｍｅｄｉｕｍ)に対して重畳させて照射し、これによる干渉パターン(ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐａｔｔｅｒｎ)を光情報記録媒体に記録する。記録された光情報を再生するためには、参照光を光情報記録媒体に照射すると、参照光が上記干渉パターンにより回折されて再生光が発生する。
【０００５】
再生光を介して再生されるデータページのイメージはＣＭＯＳセンサ(ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓｅｎｓｏｒ)またはＣＣＤ(ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ)のような受光配列素子を用いて検出される。検出されたデータページは一連の信号処理及びデコーディング過程を介して原本データに復元される。
【０００６】
ところが、データページのイメージ検出の際には、光情報記録媒体の収縮や回転などによるチャネルの特性によりエラーが発生することがある。例えば、ミスアラインメント(ｍｉｓ-ａｌｉｇｎｍｅｎｔ)によりデータページのイメージピクセル(以下、‘データピクセル’という)と受光配列素子のピクセル(以下、‘検出ピクセル’という)とが互いにマッチングされないことがある。上記のエラーは結果的に高いビットエラー率(ｂｉｔ  ｅｒｒｏｒ  ｒａｔｅ；以下、ＢＥＲ)をもたらす。
【０００７】
ＢＥＲを低くするためにリード-ソロモン符号(Ｒｅｅｄ-Ｓｏｌｏｍｏｎ  ｃｏｄｅ)などのような多様なエラー訂正符号が提案されている。最近にはシャノン(Ｓｈａｎｎｏｎ)限界にほぼ近接するエラー訂正性能を有するＬＤＰＣ符号の利用が提案されている。
【０００８】
ＬＤＰＣ符号はパリティーチェック行列(ｐａｒｉｔｙ  ｃｈｅｃｋ  ｍａｔｒｉｘ)の要素が大部分‘０’である線形ブロック符号(ｌｉｎｅａｒ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｄｅ)である。一般的なパリティーチェック符号は、情報シンボルで構成されたブロックと特定の情報シンボルのモジュロ和(ｍｏｄｕｌｏ  ｓｕｍ)であるパリティーチェックシンボルで構成され、１つのコードワード(ｃｏｄｅ  ｗｏｒｄ)をなす。このチェックシンボルと情報シンボルとの関係はパリティーチェック行列Ｈで示すことができる。パリティーチェック行列Ｈは線形斉次方程式(ｌｉｎｅａｒ  ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｅｑｕａｔｉｏｎ)の集合で表現される。即ち、ＬＤＰＣ符号はパリティーチェック符号の一種類であって、要素の大部分が０であり、単純に少数かつランダムに散在した加重値を有するパリティーチェック行列Ｈを用いる符号方式である。
【０００９】
パリティーチェック行列Ｈを有するＬＤＰＣ符号の符号化(ｅｎｃｏｄｉｎｇ)過程は次の通りである。上記Ｈ行列が得られると、ＧＨＴ=０の関係を用い、Ｈ行列に相応する生成行列(ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ｍａｔｒｉｘ)Ｇを得る。情報シンボルブロックＸに対応するコードワードＣはＣ=ＸＧで求められる。Ｈ行列(Ｍ×Ｎ)に対し各列当たり「１」の個数がＷ個、各行当たりの「１」の個数がＷ×(Ｎ/Ｍ)で一定である場合は、均一(ｒｅｇｕｌａｒ)ＬＤＰＣ符号という。もし、各列当たり「１」の個数が一定でなく、また、各行当たり「１」の個数が正確にＷ×(Ｎ/Ｍ)でない場合は、非均一(ｉｒｒｅｇｕｌａｒ)ＬＤＰＣ符号という。一般的に非均一ＬＤＰＣ符号はより良いエラー訂正能力を有するが、ハードウェアに実装することはより難しい。
【００１０】
ＬＤＰＣ符号の復号(ｄｅｃｏｄｉｎｇ)は受信された信号ベクトルからパリティーチェック行列Ｈとの積が０を満たす最も確率的に近似な符号語を探すことである。ＬＤＰＣ符号の復号方法のうちｓｕｍ-ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズムは確率値を用いた軟判定(ｓｏｆｔ  ｄｅｃｉｓｉｏｎ)反復復号を実行する。ｓｕｍ-ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズムは符号のグラフ上で確率に関するメッセージをノード間で互いに授受しながら最大尤度(ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ)基準を満たす符号語に収束するように反復復号するというものである。
【００１１】
ＬＤＰＣ符号の他の復号方法として、ログ尤度比率(ｌｏｇ-ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  ｒａｔｉｏ；以下、ＬＬＲ)を用いるＬＬＲ-ＢＰ(ｂｅｌｉｅｆ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ)アルゴリズムがある。以下、ＬＬＲ-ＢＰアルゴリズムを説明する。
【００１２】
コードワードをｃ、送信信号をｘ、受信信号をｙ、チャネルの雑音をｎとすると、y=[yn]=x+nである。ここで、コードワードc=(c1,c2,…,cN)は送信信号x=(x1,x2,…,xN)でマッピングされる。復号は受信された信号に対するコードワードの確率が最大になる信号を求める過程である。即ち、
【数１】
0005118317.tif 000002
の値が最大になるコードワード
【数２】
0005118317.tif 000003
を求めることである。
【００１３】
パリティーチェック行列Ｈの大きさはＭ×Ｎであり、H=[h(m,n)]で示す。ｍ番目チェックノードに対応するビットノードの集合をN(m)={n｜h(m,n)=1}で表示する。同様に、ｎ番目ビットノードに対応するチェックノードの集合を M(n)={m｜h(m,n)=1}で表示する。集合Ｎ(ｍ)とＭ(ｎ)の大きさは各々｜Ｎ(ｍ)｜と｜Ｍ(ｎ)｜で示す。
【数３】
0005118317.tif 000004
はｎ番目ビットを除外したＮ(ｍ)をいう。
【数４】
0005118317.tif 000005
はｍ番目チェックを除外したＭ(ｎ)をいう。
【００１４】
以下の反復復号アルゴリズムに用いられる記号(ｎｏｔａｔｉｏｎ)は次の通りである。
Ｆｎは受信信号ｙｎから得たｎ番目ビットのＬＬＲである。
ｚｍｎはＮ番目ビットノードでｍ番目チェックノードに行くｎ番目ビットのＬＬＲである。
ｚｎはそれぞれの反復により計算されたｎ番目ビットの事後(ａ  ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ)ＬＬＲである。
Ｌｍｎはｍ番目チェックノードでｎ番目ビットノードに行くｎ番目ビットのＬＬＲである。
(１)初期化ステップ
それぞれのｍ、ｎに対して
【数５】
0005118317.tif 000006
に初期化する。
(２)行方向反復復号
それぞれのｍ、ｎに対して次の通り定義する。
【数６】
0005118317.tif 000007
【数７】
0005118317.tif 000008
(３)列方向反復復号
それぞれのｍ、ｎに対して次の通り更新する。
【数８】
0005118317.tif 000009
【数９】
0005118317.tif 000010
(４)暫定復号
次の通り
【数１０】
0005118317.tif 000011
を決定する。
【数１１】
0005118317.tif 000012
【数１２】
0005118317.tif 000013
もし、
【数１３】
0005118317.tif 000014
であると、復号過程を中止して
【数１４】
0005118317.tif 000015
を正しい復号結果と判定する。もし、
【数１５】
0005118317.tif 000016
であり、復号が最大反復回数に到っていなかったら、上記(２)ステップから反復遂行する。もし、
【数１６】
0005118317.tif 000017
であり、最大反復回数だけ復号を実行したら、復号を中止して復号失敗を宣言する。
【００１５】
ホログラフィを用いた光情報処理装置では受光配列素子とデータページのイメージとの間のミスアラインメントによって２次元シンボル間干渉(ｉｎｔｅｒ-ｓｙｍｂｏｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ)が発生する。従って、より効率的で且つＢＥＲの向上したＬＤＰＣ符号の復号化が必要とされている。
【特許文献１】特開２００４−１８６９４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、上記の問題点を解決するために、ミスアラインメントによるエラーを訂正する低密度パリティーチェック符号の復号化方法及び復号化装置、並びにこれを用いた光情報再生装置を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、効率的な低密度パリティーチェック符号の復号化方法及び復号化装置、並びにこれを用いた光情報再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施態様によると、ＬＤＰＣ符号で符号化された受信信号を復号するＬＤＰＣ符号の復号化方法が提供される。まず、前記ＬＤＰＣ符号のビットノードを上記受信信号の初期値を用いて初期化する。前記受信信号の初期値に基づいて、前記ＬＤＰＣ符号の行方向と列方向とに、前記ビットノードを反復復号して上記ビットノードの事後値を得て、上記事後値に応じて反復復号を再び進めるか否かを判断する。反復復号を進める場合、上記ビットノードの事後値と設定値とを比較して、当該比較及びミスアラインメントに依る加減水準に基づいて、上記ビットノードの初期値を更新する。
【００１８】
本発明の他の実施態様によると、ＬＤＰＣ符号で符号化された受信信号を復号するＬＤＰＣ符号の復号化装置が提供される。上記ＬＤＰＣ符号の復号化装置は、前記ＬＤＰＣ符号のビットノードを上記受信信号の初期値を用いて初期化する初期化部と、前記受信信号の初期値に基づいて、前記ＬＤＰＣ符号の行方向と列方向とに、前記ビットノードを反復復号して上記ビットノードの事後値を得る反復復号部と、上記事後値に応じて反復復号を再び進めるか否かを判断する反復判断部と、反復復号を進行する場合上記ビットノードの事後値と設定値とを比較して、当該比較及びミスアラインメントに依る加減水準に基づいて、上記ＬＤＰＣ符号のビットノードの初期値を更新する部分補償部とを含む。
【００１９】
本発明のもう１つの実施態様によると、参照光を光情報記録媒体に入射させて発生される再生光を介して光情報を再生する光情報再生装置が提供される。上記光情報再生装置は上記再生光を検出してデータページのイメージを検出する光情報検出器と、上記データページのイメージを等化する等化器と、上記等化器の出力を受信信号してＬＤＰＣ符号を復号化するデータデコーディング部とを含む。前記データデコーディング部は、前記ＬＤＰＣ符号のビットノードを上記受信信号の初期値を用いて初期化する初期化部と、前記受信信号の初期値に基づいて、前記ＬＤＰＣ符号の行方向と列方向とに、前記ビットノードを反復復号して上記ビットノードの事後値を得る反復復号部と、上記事後値に応じて反復復号を再び進めるか否かを判断する反復判断部と、反復復号を進める場合、上記ビットノードの事後値と設定値とを比較して、当該比較及びミスアラインメントに依る加減水準に基づいて、上記ＬＤＰＣ符号のビットノードの初期値を更新する部分補償部とを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、修正されたＬＬＲ-ＢＰアルゴリズムを介してＬＤＰＣ符号の復号化の処理速度を高めることが可能となり、ＢＥＲを改善できる。従って、ミスアラインメントが激しいホログラフィを用いた光情報処理装置の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。明細書全体に亘って同じ参照番号は同じ構成要素を示す。
【００２２】
図１は本発明の一実施例による光情報処理装置を示したブロック図である。光情報処理装置はデータを情報光に載せ、上記情報光を参照光と共に光情報記録媒体に入射させて光情報を記録する。また、参照光のみを光情報記録媒体に入射させて再生される再生光を介してデータを再生する。このように、光情報処理装置は光情報の記録及び再生が可能な光情報記録再生装置である。他の実施例として、空間光変調器を閉める（非透過にする）ことにより、参照光を介して光情報を再生する機能のみを提供すると、この光情報処理装置は光情報再生装置として用いることができる。もう１つの実施例として、光情報検出器を閉め（検出機能を停止する）て光情報を記録する機能のみを提供すると、この光情報処理装置は光情報記録装置になる。
【００２３】
図１を参照すると、光情報処理装置(１００)は光源(１１０)、光分離器(ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ)(１２０)、多重化器(１３３)、空間光変調器(ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；１４０)、光情報検出器(１６０)、等化器(ｅｑｕａｌｉｚｅｒ；１７０)、データエンコーディング部(１８０)及びデータデコーディング部(２００)を含む。
【００２４】
光源(１１０)から照射された光は光分離器(１２０)を介して参照光(Ｒ)及び情報光(Ｉ)に分離される。参照光(Ｒ)は第１のシャッタ(１３１)を経て多重化器(１３３)によって反射され、光情報記録媒体(１５０)に所定角度に入射する。
【００２５】
情報光(Ｉ)は第２のシャッタ(１３４)を経て、反射鏡(１３４)によって経路が変わり、空間光変調器(１４０)に入射する。この際、空間光変調器(１４０)にはデータエンコーディング部(１８０)によって提供されるエンコーディングされたページ単位の２進データ、即ち、データページ情報が入力される。データエンコーディング部(１８０)は入力されたデータをＬＤＰＣ符号で符号化し、ページ単位で空間光変調器(１４０)に提供する。
【００２６】
空間光変調器(１４０)はデータエンコーディング部(１８０)から入力されたデータページ情報を光学的に変調して２次元イメージ化されたデータページを生成し、これを上記入射された情報光(Ｉ)に投影させて光情報記録媒体(１５０)に入射させる。
【００２７】
光情報記録媒体(１５０)に参照光(Ｒ)と情報光(Ｉ)とが入射されると、光情報記録媒体(１５０)の内部では入射された参照光(Ｒ)と情報光(Ｉ)との間の干渉によって発生された干渉パターンの強度によって光誘起移動電荷現象(ｌｉｇｈｔ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｂｉｌｅ  ｃｈａｒｇｅ)が発生してその干渉パターンが記録されるようになる。
【００２８】
多重化器(１３３)は参照光(Ｒ)が光情報記録媒体(１５０)に入射される角度を調節し、角度多重化を実現する。多重化器(１３３)はガルバノミラーのような回転ミラーであることが望ましい。
【００２９】
一方、記録されたデータの再生のためには参照光(Ｒ)のみを光情報記録媒体(１５０)に照射するとよい。再生の際に第１のシャッタ(１３１)は光分離器(１２０)によって分離された参照光(Ｒ)を通過させるが、第２のシャッタ(１３２)は情報光(Ｉ)を遮断する。
【００３０】
この際、第１のシャッタ(１３１)を通過して多重化器(１３３)から照射される参照光(Ｒ)は光情報記録媒体(１５０)に記録されている干渉パターンによって回折されてデータページのイメージを有する再生光が発生される。再生光は光情報検出器(１６０)によってデータページのイメージとして検出される。検出されたデータページのイメージは等化器(１７０)を介して等化され、データデコーディング部(２００)により復号される。
【００３１】
光情報検出器(１６０)はＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤのような受光配列素子で構成される。等化器(１７０)はＭＭＳＥ(ｍｉｎｉｍｕｍ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｅｒｒｏｒ)等化器のようなよく知られている構成を用いることができる。データデコーディング部(２００)はＬＤＰＣ符号を復号化する装置である。データデコーディング部(２００)は等化器(１７０)から出力されたＬＤＰＣ符号を復号化し、最終出力データを出力する。
【００３２】
一方、データページのイメージピクセル(以下、「データピクセル」という)と受光配列素子のピクセル(以下、「検出ピクセル」という)がミスアラインメントによって互いにマッチングされないことがある。一般的にミスアラインメントが一つのピクセルの中で発生する場合、周囲の８つのピクセルにより影響を受ける。
【００３３】
図２はミスアラインメントが発生した場合を表した図の一例である。
図２を参照すると、ミスアラインメントが発生した場合、検出ピクセル(Ｐ)とこれに対応する原本データピクセル(ｓ０)が一致しない。ミスアラインメントが発生しないと、検出ピクセル(Ｐ)は原本データピクセル(ｓ０)と正確に一致する。
【００３４】
ミスアラインメントが発生すると、検出ピクセル(Ｐ)により検出されるビットデータは原本データピクセル(ｓ０)外の３つの周辺データピクセル(ｓ１、ｓ２、ｓ３)により影響を受ける。
ここで、周辺データピクセルの位置、方向及び個数は多様に変わることがあり、必ず図示されている形態に制限されない。例えば、垂直方向にのみミスアラインメントが発生すると検出ピクセル(Ｐ)は１つの周辺データピクセル(ｓ１)により影響を受けるようになる。
【００３５】
ミスアラインメントの方向に応じて検出ピクセル(Ｐ)のビットデータは周辺データピクセル(ｓ１、ｓ２、ｓ３)のビット値によって増加するか或いは減少する。例えば、データピクセル(ｓ０)の値が「０」である場合、検出ピクセル(Ｘ)の値は周辺データピクセル(ｓ１、ｓ２、ｓ３)の値が加えられて初期ＬＬＲ値が大きくなる。周辺データピクセル(ｓ１、ｓ２、ｓ３)の値が全て「１」である場合、検出ピクセル(Ｘ)の値は「１」という誤った結果が出されることがある。
【００３６】
データピクセル(ｓ０)の値が「１」である場合、検出ピクセル(Ｐ)の値は周辺データピクセル(ｓ１、ｓ２、ｓ３)の値が加えられて初期ＬＬＲ値が小さくなることがある。周辺データピクセル(ｓ１、ｓ２、ｓ３)の値が全て「０」である場合、検出ピクセル(Ｐ)の値は「０」という誤った結果が出ることができる。
【００３７】
一方、ミスアラインメントの結果として上記と反対の状況が発生することもある。例えば、データピクセル(ｓ０)の値が「０」であり、周辺データピクセル(ｓ１、ｓ２、ｓ３)の値が「０」である場合、検出ピクセル(Ｐ)の値は「０」であり、復号化に良い影響を及ぼすことがある。また、データピクセル(ｓ０)の値が「１」であり、周辺データピクセル(ｓ１、ｓ２、ｓ３)の値が「１」である場合、検出ピクセル(Ｐ)の値は「１」となり、同様に復号化に良い影響を及ぼすことがある。
【００３８】
従って、本発明は反復復号ステップでミスアラインメントの結果として復号性能に悪影響を及ぼす場合に対して、確率的反復復号過程を通じ、部分的に補償する。これを介して収束(ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ)速度を高め、ＢＥＲを低くすることができる。
図３は図１のデータデコーディング部を示したブロック図である。
図３を参照すると、データデコーディング部(２００)は初期化部(２１０)、反復復号部(２２０)、反復判断部(２３０)及び部分補償部(２４０)を含む。
【００３９】
初期化部(２１０)は受信信号に初期化する。即ち、初期化部(２１０)は各ビット(ｚｍｎ)を受信信号のＬＬＲに初期化する。
反復復号部(２２０)は行方向と列方向とに各々反復復号してビットの事後ＬＬＲ(ｚｎ)を求める。反復復号部(２２０)は行方向反復復号をまず実行し、次いで行方向反復復号の結果を用いて列方向反復復号を実行する。反復復号部(２２０)は行方向反復復号部と列方向反復復号部とに分けることができる。
【００４０】
反復判断部(２３０)は事後ＬＬＲ(ｚｎ)の符号を介して暫定的なコードワード
【数１７】
0005118317.tif 000018
を求め、これを介して反復復号を再び進めるか否かを決定する。反復するか否かを決定する方法については図４を参照して後述する。反復復号を成功して終了する場合、反復判断部(２３０)はコードワード
【数１８】
0005118317.tif 000019
を出力データとして出力する。
【００４１】
反復復号を再び進める場合、部分補償部(２４０)は上記ビットの初期値を更新する。部分補償部(２４０)は事後ＬＬＲ(ｚｎ)と補償しようとするビット(Ｐ)の予め設定されたＬＬＲ基準(ＬＤ)とを比較して初期値を更新する。ここで、初期値はミスアラインメントの方向と大きさに応じ、更新される程度が変わる。
【００４２】
以下では図４を参照してデータデコーディング部(２００)を用いた復号化方法について説明する。
図４はＬＤＰＣ符号の復号化方法に関するフローチャートである。
【００４３】
コードワードをｃ、送信信号をｘ、受信信号をｙ、チャネルの雑音をｎとすると、ｙ=[ｙｎ]=ｘ+ｎである。ここでコードワードc=(c1,c2,…,cN)は送信信号x=(x1,x2,…,xN)でマッピングされる。
復号とは受信された信号に対するコードワードの確率が最大になる信号を求める過程である。即ち、
【数１９】
0005118317.tif 000020
の値が最大になるコードワード
【数２０】
0005118317.tif 000021
を求めることである。
【００４４】
パリティーチェック行列Ｈの大きさはｍ×ｎであり、H=[h(m,n)]で示す。ｍ番目チェックに対応するビットの集合をN(m)={n｜h(m,n)=1}で表示する。ｎ番目ビットに対応するチェックの集合をM(n)={m｜h(m,n)=1}で表示する。集合Ｎ(ｍ)とＭ(ｎ)の大きさは各々｜Ｎ(ｍ)｜と｜Ｍ(ｎ)｜で示す。
【数２１】
0005118317.tif 000022
はｎ番目ビットを除外したＮ(ｍ)をいう。
【数２２】
0005118317.tif 000023
はｍ番目チェックを除外したＭ(ｎ)をいう。
【００４５】
反復復号アルゴリズムに用いられる記号は次の通りである。
Ｆｎは受信信号ｙｎから得たｎ番目ビットのＬＬＲである。
ｚｍｎはｎ番目ビットノードでＭ番目チェックノードに行くｎ番目ビットのＬＬＲである。
ｚｎはそれぞれの反復で計算されたｎ番目ビットの事後(ａ  ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ)ＬＬＲである。
Ｌｍｎはｍ番目チェックノードでｎ番目ビットノードに行くｎ番目ビットのＬＬＲである。
ｐは補償しようとするビットである。
ｓはミスアラインメント方向に応じてビットｐに影響を与える周辺のビットベクトルである。例えば、周辺の３ビットがビットｐに影響を与える場合、ｓ=(ｓ１、ｓ２、ｓ３)となる。
Ｖはミスアラインメントの方向と大きさを示すベクトルである。
Ｄ(ｓ、Ｖ)はｓとＶによるビットｐの加減水準である。
ＬｄはＦｐの更新有無を決定するビットｐのＬＬＲ基準である。
ｄ０、ｅ０は更新の際に減少されるＬＬＲを決定する定数である。
ｄ１、ｅ１は更新の際に増加されるＬＬＲを決定する定数である。
【００４６】
初期化ステップで、それぞれのｍ、ｎに対して
【数２３】
0005118317.tif 000024
のように初期化する(ステップＳ１１０)。
一応、初期化が完了されると、以下は反復復号のステップになる。
【００４７】
行方向反復復号ステップはそれぞれのｍ、ｎに対して
【数２４】
0005118317.tif 000025
【数２５】
0005118317.tif 000026
のように定義される(ステップＳ１２０)。
【００４８】
行方向反復復号ステップに続く、列方向反復復号ステップはそれぞれのｍ、ｎに対して、
【数２６】
0005118317.tif 000027
【数２７】
0005118317.tif 000028
の通りに更新する(ステップＳ１３０)。
【００４９】
暫定復号ステップは、
【数２８】
0005118317.tif 000029
【数２９】
0005118317.tif 000030
を用い、
【数３０】
0005118317.tif 000031
を決定する(ステップＳ１４０)。
次に、
【数３１】
0005118317.tif 000032
の値に応じて反復如何を決定する(ステップＳ１５０)。
もし、
【数３２】
0005118317.tif 000033
であると、復号過程を中止し、
【数３３】
0005118317.tif 000034
を正しい復号結果と判定する(ステップＳ１５５)。
もし、
【数３４】
0005118317.tif 000035
であると、最大反復回数だけ復号を反復遂行するか否かを判断する(ステップＳ１６０)。最大反復回数だけ復号を遂行したら、復号を中止して復号失敗を宣言する(ステップＳ１６５)。
最大反復回数だけ復号を遂行しなかったら、確率的部分補償を実施する(ステップＳ１７０)。
【００５０】
もし、
【数３５】
0005118317.tif 000036
であると、
【数３６】
0005118317.tif 000037
のようにｄ０を計算する。
この際、Ｆｎ=Ｆｎ−ｄ０ｅ０に更新する。
【００５１】
もし、
【数３７】
0005118317.tif 000038
であると、数学式６
【数３８】
0005118317.tif 000039
のようにｄ１を計算する。
この際、Ｆｎ=Ｆｎ−ｄ１ｅ１に更新する。
初期値は
【数３９】
0005118317.tif 000040
であると更新される。初期値が更新される程度はミスアラインメントの方向と大きさに応じて変わる。
【００５２】
上記のように初期値を更新した後、再び行方向反復復号ステップ(ステップＳ１２０)から反復復号を実行する。
Ｌｄとｅ０、ｅ １は復号化過程中変わらない値であり、チャネル状況に応じて適切に選択して調節する。ｅ ０をｅ１より大きくするのが望ましい。ｄ０とｄ１を計算する際用いられるＤ(ｓ、Ｖ)の場合、ミスアラインメントより加えられる部分の強度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)と関連がある。しかしながら、Ｄ(ｓ、Ｖ)の正確な計算は難しいので、加えられる広さとピクセル中央との距離に比例するように計算してもよい。確率値Ｐ(ｓ)は暫定復号の際計算された値を用いてもよい。
【００５３】
本発明によると、ミスアラインメントによって元来値より大きくなるか或いは小さくなったビットのうち、復号化過程で確率が一定水準以上になるビットの初期ＬＬＲを変更する。これに伴いＬＬＲ-ＢＰアルゴリズムの収束速度を高め、ＢＥＲを低くすることができる。即ち、ミスアラインメントの影響を受けたにもかかわらず、正常なＬＬＲを有すると推定されるビットの初期ＬＬＲに対しミスアラインメントよる影響の比率に応じて補償する。結果的に正しい方向のＬＬＲを有するビットの確率を高めることによって、誤った方向のＬＬＲを有するビットのエラー訂正効果も高めることになる。
【００５４】
図５は復号化方法の性能を雑音偏差(ｎｏｉｓｅ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ)対ＢＥＲで示したグラフである。「ｕｎｃｏｄｅｄ」は等化器とＬＤＰＣ符号を用いない場合であり、「ＭＭＳＥ」はＭＭＳＥ等化器のみを用いた場合である。ＭＭＳＥ等化器は十分に大きい、既知パターンを用い、３×３畳込み(ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ)をした。「ＭＭＳＥ+ＬＤＰＣ」はＭＭＳＥ等化器に従来技術によるＬＬＲ-ＢＰアルゴリズムによる復号化方法を用いた場合である。「Ｐｒｏｐｏｓｅｄ」はＭＭＳＥ等化器に本発明による修正されたＬＬＲ-ＢＰアルゴリズムによる復号化方法を用いた場合である。
【００５５】
ナイキストの大きさ(Ｎｙｑｕｉｓｔ  ｓｉｚｅ)は１とし、ミスアラインメントは横方向に１/８、縦方向に３/８とした。ＬＤＰＣ符号は長さ２５００とし、符号化率０.７、０.８、０.９のそれぞれの場合に対してシミュレーションした。また、修正されたＬＬＲ-ＢＰアルゴリズムにおいて、Ｌｄ=０.２、ｅ０=０.６３３、ｅ１=０.１２６７におき、簡単な計算のためにＤ(Ｓ、Ｖ)は、加えられる部分の広さの割合で計算した。Ｐ(ｓ)は暫定復号の際決定された
【数４０】
0005118317.tif 000041
を用いた。
【００５６】
ＭＭＳＥ等化器でＢＥＲを低くし、強力なエラー訂正能力を有するＬＤＰＣ符号で復号化を実行した結果、「ｕｎｃｏｄｅｄ」や等化器のみを用いた場合よりＢＥＲが飛躍的に改善されることが理解される。また、符号化率が高まるほど本発明による復号化方法が従来技術による復号化方法よりＢＥＲがさらに低くなる。特に、符号化率が０.９の場合、従来技術によるＬＬＲ-ＢＰアルゴリズムで訂正され得ないエラーを本発明による修正されたＬＬＲ-ＢＰアルゴリズムを用いて大部分エラー訂正がなされる効果を見せている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施例による光情報処理装置を示したブロック図である。
【図２】ミスアラインメントが発生した場合を示した図の一例である。
【図３】図１のデータデコーディング部を示したブロック図である。
【図４】ＬＤＰＣ符号の復号化方法に関するフローチャートである。
【図５】復号化方法の性能を雑音偏差対ＢＥＲで示したグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１００  光情報処理装置
１１０  光源
１２０  光分離器
１３１  第１のシャッタ
１３２  第２のシャッタ
１３３  多重化器
１３４  反射鏡
１４０  空間光変調器
１５０  光情報記録媒体
１６０  光情報検出器
１７０  等化器
１８０  データエンコーディング部
２００  データデコーディング部
【図１】
0005118317.tif 000042
【図２】
0005118317.tif 000043
【図３】
0005118317.tif 000044
【図４】
0005118317.tif 000045
【図５】
0005118317.tif 000046