(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１から１より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、１の数がwで表される集合｛０,１｝の行nタプレットをhとし、転置がTで表現され且つスカラ積v.hTがモジュロ２で計算されるようなv.hT=0を満たす語v=(v1,...,vn)から成る２進符号Cにおいて選択される1つの語のｉ番目の２進要素viを表現する電気信号aiの送信に対応する受信電気信号がαiである受信信号列α=(α1,...,αn)を復号する方法であって、
hによりカバーされるvの２進要素の各々について、hによりカバーされると想定されるvのｉ番目の２進要素に関して求められ、αiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合をA(i,h)とし、且つA(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されるｉ番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]とするとき、量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[a=+1|A(i,h)]である付帯的情報を判定することから成る過程を含む復号方法において、
付帯的情報の判定は、公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって実行され、式中、数Sr(i)は、送信信号aiのエネルギーをE、送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度をNとするとき、z=exp(−4E/N)として、１からw−１までの任意の整数rに対して、１に初期設定された数S0(i)に繰り返し、
【数１】
0004587427.tif 000013
を適用することにより計算されることを特徴とする復号方法。
【請求項２】
hによりカバーされるvの２進要素の各々について、既に実行された付帯的情報計算の少なくとも一部を考慮に入れて求められる、aiが−１に等しくなる確率と、aiが＋１に等しくなる確率との比をρ(αi)とするとき、繰り返し
【数２】
0004587427.tif 000014
を適用することにより、付帯的情報の補助項目が判定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
量ρ(αi)は、ｉ番目の受信信号がαiである場合に送信されたｉ番目の信号がaiであった確率をP(ai|αi)とするとき、ρ(α)=P(−1|αi)/P(+1|αi)であるようなρ(α)=ρ(αi)・ρext[A(i,h)]により求められることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
ターボ復号方法において実現されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の方法。
【請求項５】
前記繰返しに関連する計算は多重精度で実行されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
１から１より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、１の数がwで表される集合｛０,１｝の行nタプレットをhとし、転置がTで表現され、且つスカラ積v.hTがモジュロ２で計算されるようなv.hT=0を満たす語v=(v1,...,vn)から成る２進符号Cにおいて選択される1つの語のｉ番目の２進要素viを表現する電気信号aiの送信に対応する受信電気信号がαiである受信信号列α=(α1,...,αn)を復号する装置であって、
hによりカバーされるvの２進要素の各々について、hによりカバーされると想定されるvのｉ番目の２進要素に関して求められ、αiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合をA(i,h)とし、且つA(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されるｉ番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]とするとき、量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[a=+1|A(i,h)]である付帯的情報を判定することから成る手段を有する復号装置において、
付帯的情報の判定は、公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって実行され、式中、数Sr(i)は、送信信号aiのエネルギーをE、送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度をNとするとき、z=exp(-4E/N)として、１からw−１までの任意の整数rに対して、１に初期設定された数S0(i)に繰り返し、
【数１】
0004587427.tif 000015
を適用することにより計算されることを特徴とする復号装置。
【請求項７】
hによりカバーされるvの２進要素の各々について、既に実行された付帯的情報計算の少なくとも一部を考慮に入れて求められる、aiが−１に等しくなる確率と、aiが＋１に等しくなる確率との比をρ(αi)とするとき、繰り返し
【数２】
0004587427.tif 000016
を適用することにより、付帯的情報の付加項目を判定する手段を更に有することを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
量ρ(αi)は、ｉ番目の受信信号がαiである場合に送信されたｉ番目の信号がaiであった確率をP(ai|αi)とするとき、ρ(α)=P(-1|αi)/P(+1|αi)であるようなρ(α)=ρ(αi).ρext[A(i,h)]により求められることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
各々が第１の入力端子でSr-1(i)の値を受信し、第２の入力端子で値−zαiを受信する複数の乗算器（１０1,...,１０w）と、
各々の第１の入力端子が前記乗算器（１０i）の各々の出力端子にそれぞれ接続している複数の加算器（１２1,...,１２w）と、
入力端子が前記乗算器（１０i）の各々の出力端子に接続している加算手段（１４）と、
第１の入力端子が前記加算手段（１４）の出力端子に接続し、第２の入力端子は値−１/rを受信し、且つ出力端子は前記加算器（１２i）の各々の第２の入力端子に接続している追加乗算手段（１６）と、
入力端子が前記加算器（１２1,...,１２w）の各々の出力端子に接続し、出力端子は前記乗算器（１０1,...,１０w）の各々の第１の入力端子に接続している遅延導入手段（１８）とを有し、
前記装置は、各々の前記加算器（１２i）が値Sr(i)を出力するように、任意のｉに対してS0(i)＝１により初期設定されることを特徴とする請求項７又は８記載の装置。
【請求項１０】
ターボ復号器で使用されることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記繰り返しに関連する計算は多重精度で実行されることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
付帯的情報を判定するために必要な計算のうちいくつかの計算の実現は並列に配置された回路により実行されることを特徴とする請求項６から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
付帯的情報を判定するために必要な計算のうちいくつかの計算の実現は直列に配置された回路により実行されることを特徴とする請求項６から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１から５のいずれか１項に記載の復号方法を実現するための手段を有することを特徴とするデジタル信号処理装置。
【請求項１５】
請求項６から１３のいずれか１項に記載の復号装置を有することを特徴とするデジタル信号処理装置。
【請求項１６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の復号方法を実現するための手段を有することを特徴とする遠隔通信ネットワーク。
【請求項１７】
請求項６から１３のいずれか１項に記載の復号装置を有することを特徴とする遠隔通信ネットワーク。
【請求項１８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の復号方法を実現するための手段を有することを特徴とする遠隔通信ネットワークの可動局。
【請求項１９】
請求項６から１３のいずれか１項に記載の復号装置を有することを特徴とする遠隔通信ネットワークの可動局。
【請求項２０】
請求項６から１３のいずれか１項に記載の復号装置を含むことを特徴とする音声を表現する信号を処理する装置。
【請求項２１】
パケット送信プロトコルを実現するための送信器を含むデータ送信装置において、請求項６から１３のいずれか１項に記載の復号装置及び／又は請求項２０記載の音声を表現する信号を処理する装置を含むことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項２２】
前記プロトコルはＡＴＭ型であることを特徴とする請求項２１記載のデータ送信装置。
【請求項２３】
前記プロトコルはＩＰ型であることを特徴とする請求項２１記載のデータ送信装置。
【請求項２４】
コンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ又はマイクロプロセッサにより読み取り可能であり、請求項１から５のいずれか１項に記載の複号方法を実現することを可能にする情報記憶手段。
【請求項２５】
一部又は全体が取り出し自在であり且つコンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ又はマイクロプロセッサにより読み取り可能であり、請求項１から５のいずれか１項に記載の復号方法を実現することを可能にする情報記憶手段。
【請求項２６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の復号方法を実現するための命令列を含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は復号方法、復号装置、及びそれらを使用するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
送信すべき１組の情報が集合｛０,１｝に属する符号の列により表現されているという状況を考えてみる。この集合を２進アルファベットといい、その要素を２進要素又はビットと呼ぶ。
【０００３】
これらの２進要素を送信するために、それらを電気的量に変換する。例えば、ビット０を正の電気信号により表現し、ビット１を負の電気信号により表現する。それらの電気信号は等しい絶対値を有する。ここでは、説明を簡単にするため、絶対値を１と等しくなるように任意に選択する。しかし、現実には、電気信号は意図される用途に従って適切であると思われる何らかの値、例えば、±５ボルトの電圧などの値をとることができる。
【０００４】
それらの電気信号を雑音により損なわれる送信チャネルを介して送信する場合、受信値は送信値とは異なる値になる。
【０００５】
特に、送信チャネルがホワイトガウスノイズにより損なわれる場合、集合｛−１,＋１｝に属する送信記号aに対応する受信値αは、送信チャネルの信号対雑音比により指定されるパラメータをσとし、σ＝√Ｎ／２Ｅ（式中、Nは雑音のスペクトルパワー密度であり、Eは送信される信号のエネルギーである）であるとき、確率密度が式
【０００６】
ｐ(α｜ａ)＝（σ√２π）-1・exp[-(a-α)2/2σ2]
により表されるような確率変数である。
【０００７】
受信される記号をαとするとき、記号aが送信された確率はP(a|α)と表される。αの形態で受信される、送信記号aの推定値^aを求めるために、ρ(α)=P(-1|α)/P(+1|α)の値を使用することができる。すなわち、ρ(α)＞１であれば、^aは−１と等しくなるように選択され、ρ(α)＜１であれば、^aは＋１と等しくなるように選択される。
【０００８】
情報の送信効率に対する雑音の影響を制限するという目的のために、情報を表現するときに可能な全ての信号列のうちごく一部のみを使用することから成る誤り修正符号化方式を実現できることは知られている。
【０００９】
そのような誤り修正符号化方式の一例はブロック線形符号化である。すなわち、送信すべき２進信号列はn個（nは正の整数である）の２進要素から成る語の列であり、それらの語は、それぞれ、集合｛０,１｝における（n−k）×n次元の行列（kはnより小さい整数）をHとし、ゼロ（０）の（n−k）タプレットを０とし、かつ転置を表す記号をTとするとき、v.HT=0を満たす長さnの語vの部分集合Cにおいて選択される。更に、行列積v.HTの要素はモジュロ２で計算される。
【００１０】
符号Cの語vは、いずれも、行列Hの行の線形組み合わせの結果であるどの２進nタプレットhに対してもv.hT=0を満たすことが当業者には良く知られている。尚、この点に関して、「線形組み合わせ」という表現は、それを定義する係数自体が２進要素であり且つその結果が常にモジュロ２で、既約であるべきであることを示唆している。
【００１１】
そのようにして求められた語hの集合を符号Cの直交符号又は双対といい、一般にC⊥と表される。そこで、１に等しいw（wはnより小さい整数である）個の２進要素と、０に等しいn−w個の２進要素とを含むことを意味する、重みがwであるC⊥の１つの語hについて考えてみる。
【００１２】
簡単にするため、１に等しいw個の２進要素はhの初めのw個の位置に現れる、すなわち、h=(1,...,1,0,...,0)であると仮定する。v=(v1,...,vn)とする。従って、等式v.hT=0は、Σvi=0（i=1〜w）モジュロ２を意味している。特に、これは、
v1=v2+v3+...+vw  mod2                （１）
であることを示唆し、より一般的には、１からｗまでの任意の整数ｉに対して、
vi=v1+...+vi-1+vi+1+...+vw    mod2    （２）
であることを示唆する。
【００１３】
簡単にするため、｛−１,＋１｝に属し、２進ｎタプレットvを表現する送信電気信号の列をa={a1,...,an}とする。対応する受信信号列をα=(α1,...,αn)とする。上記の等式（１）及び（２）は、所定のｈに対して、初めのw個の２進値viの各々について、αから取り出すことができる２つの独立した情報項目が存在することを示している。第１の情報項目は受信値αiであり、そこから先に説明したようにρ(αi)を計算することが可能である。第２の情報項目は、値αj（j＝１,...,ｉ-1,ｉ+1,...,w）の集合A（i,h）である。これは、任意のiに対して、A（i,h）の値αjが、対応する２進要素vjの忠実な変換である対応記号ajのノイズ画像であるためである。
【００１４】
viについて、付帯的情報といわれるこの第２の情報項目を説明するために、問題の送信チャネルの信号対雑音比によって決まる量z=exp(-2/σ2)=exp(-4E/N)を導入する。ここで、次のような定義が成り立つ。
【００１５】
【数３】
0004587427.tif 000002
【００１６】
A(i,h)の記号αjが与えられたとき、送信されるｉ番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]と定義する。量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[ai=+1|A(i,h)]は送信記号aiの値に「追加情報」を供給する。
【００１７】
量ρext[A(i,h)]は先に導入された多項式Sr(i)に従った非常に単純な表現を有することがわかる。すなわち、
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
送信信号列（又はその２進要素のごく一部）が何であったかを評価するために確率形の方法を使用する場合、次のような問題が起こる。すなわち、符号Ｃ⊥の語ｈに対応する、受信信号αjにより表現されるw個の受信２進要素に基づいて、できる限り低い計算コストでｉ＝１,...,wについて量ρext[A(i,h)]を判定することが求められる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の問題に対する解決方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、１から１より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、１の数がwで表される集合｛０,１｝の行nタプレットをhとし、転置がTで表現され且つスカラ積v.hTがモジュロ２で計算されるようなv.hT=0を満たす語v=(v1,...,vn)から成る２進符号Cにおいて選択される1つの語のｉ番目の２進要素viを表現する電気信号aiの送信に対応する受信電気信号がαiである受信信号列α=(α1,...,αn)を復号する方法であって、
hによりカバーされるvの２進要素の各々について、hによりカバーされると想定されるvのｉ番目の２進要素に関して求められ、αiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合をA(i,h)とし、且つA(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されるｉ番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]とするとき、量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[ai=+1|A(i,h)]である付帯的情報を判定することから成る過程を含む復号方法において、
付帯的情報の判定は、公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって実行され、式中、数Sr(i)は、送信信号aiのエネルギーをE、送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度をNとするとき、z=exp(-4E/N)として、１からw−１までの任意の整数rに対して、１に初期設定された数S0(i)に繰り返し、
【００２０】
【数１】
0004587427.tif 000003
を適用することにより計算されることを特徴とする復号方法を提案する。
【００２１】
位置ｉにあるhの２進要素が１であれば、語hは（v、a又はαの）指標位置ｉをカバーするといえる。
【００２２】
従って、本発明により、量ρext[A(i,h)]の計算を簡略化することが可能になるため、この計算をhの重みwに従って多項式の形態で表現できるいくつかのステップで実行することができる。
【００２３】
本発明の特定の特徴によれば、hによりカバーされるvの２進要素の各々について、既に実行された付帯的情報計算の少なくとも一部を考慮に入れて求められる、aiが−１に等しくなる確率と、aiが＋１に等しくなる確率との比をρ(αi)とするとき、繰り返し
【００２４】
【数２】
0004587427.tif 000004
を適用することにより、付帯的情報の補助項目が判定される。
【００２５】
従って、既に計算された付帯的情報を繰り返し使用することができる。
【００２６】
特定の特徴によれば、量ρ(αi)は、ｉ番目の受信信号がαiである場合に送信されたｉ番目の信号がaiであった確率をP(ai|αi)とするとき、ρ(α)=P(-1|αi)/P(+1|αi)であるようなρ(α)=ρ(αi)・ρext[A(i,h)]により求められる。
【００２７】
特定の特徴によれば、本発明の復号方法はターボ復号方法において実現される。
【００２８】
これにより、このターボ復号方法はその有効性を損なわずに簡単に実行される。
【００２９】
特定の特徴によれば、前記繰返しに関連する計算は多重精度で実行される。
【００３０】
従って、計算の精度は、提案されている復号方法においては本来固有のものである差の計算によって影響を受けない。
【００３１】
左記に示したのと同じ目的を達成するために、本発明は、更に、１から１より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、１の数がwで表される集合｛０,１｝の行nタプレットをhとし、転置がTで表現され且つスカラ積v.hTがモジュロ２で計算されるようなv.hT=0を満たす語v=(v1,...,vn)から成る２進符号Cにおいて選択される1つの語のｉ番目の２進要素viを表現する電気信号aiの送信に対応する受信電気信号がαiである受信信号列α=(α1,...,αn)を復号する装置であって、
hによりカバーされるvの２進要素の各々について、hによりカバーされると想定されるvのｉ番目の２進要素に関して求められ、αiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合をA(i,h)とし、且つA(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されるｉ番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]とするとき、量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[ai=+1|A(i,h)]である付帯的情報を判定することから成る手段を有する復号装置において、
付帯的情報の判定は、公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって実行され、式中、数Sr(i)は、送信信号aiのエネルギーをE、送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度をNとするとき、z=exp(-4E/N)として、１からw−１までの任意の整数rに対して、１に初期設定された数S0(i)に繰り返し
【００３２】
【数１】
0004587427.tif 000005
を適用することにより計算されることを特徴とする復号装置を提案する。
【００３３】
すなわち、量ρext[A(i,h)]の計算には、複雑さがhの重みwにおいてのみ多項式であるような装置が要求される。
【００３４】
加えて、以下では説明されない復号装置の特定の特徴及びその利点は復号方法の特徴及び利点と同様であるので、ここでは述べない。
特定の一実施の形態では、装置は、
−各々が第１の入力端子でSr-1(i)の値を受信し、第２の入力端子で値−zαiを受信する複数の乗算器と、
−各々の第１の入力端子が各々の乗算器の出力端子にそれぞれ接続している複数の加算器と、
−入力端子が各々の乗算器の出力端子に接続している加算モジュールと、
−第１の入力端子が加算モジュールの出力端子に接続し、第２の入力端子は値-1/rを受信し、出力端子は各々の加算器の第２の入力端子に接続している追加の乗算モジュールと、
−入力端子が各々の加算器の出力端子に接続し、出力端子は各々の乗算器の第１の入力端子に接続している遅延導入モジュールとを有し、
この装置は、各々の加算器が値Sr(i)を出力するように、任意のｉに対してS0(i)＝１により初期設定される。
【００３５】
特定の一実施の形態では、付帯的情報を判定するために必要な計算のうちいくつかの計算を並列に配置された回路により実行することができる。
【００３６】
別の実施の形態では、付帯的情報を判定するために必要な計算のうちいくつかの計算を直列に配置された回路により実行することができる。
【００３７】
更に、本発明は、前述のような復号方法を実現するための手段を有するデジタル信号処理装置にも関する。
【００３８】
本発明は前述のような復号装置を有するデジタル信号処理装置にも関する。
【００３９】
本発明は、前述のような復号方法を実現するための手段を有する遠隔通信ネットワークにも関する。
【００４０】
本発明は前述のような復号装置を有する遠隔通信ネットワークにも関する。
【００４１】
本発明は、前述のような復号方法を実現するための手段を有する遠隔通信ネットワークの可動局にも関する。
【００４２】
本発明は、前述のような復号装置を有する遠隔通信ネットワークの可動局にも関する。
【００４３】
本発明は、前述のような復号装置を含む、音声を表現する信号を処理する装置にも関する。
【００４４】
本発明は、パケット送信プロトコルを実現するための送信器を有するデータ送信装置であって、前述のような復号装置及び／又は音声を表現する信号を処理する装置を有する装置にも関する。
【００４５】
データ送信装置の特定の特徴によれば、パケット送信プロトコルはＡＴＭ（非同期転送モード）型である。
【００４６】
変形として、パケット送信プロトコルはＩＰ（インターネットプロトコル）型である。
【００４７】
更に、本発明は、
−コンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ又はマイクロプロセッサにより読み取り可能であり、前述のような復号方法を実現することを可能にする情報記憶手段、及び
−一部又は全体が取り出し自在であり且つコンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ又はマイクロプロセッサにより読み取り可能であり、前述のような復号方法を実現することを可能にする情報記憶手段にも関する。そのような取り出し自在の記憶手段の例としては、フロッピーディスク、ＣＤ-ＲＯＭ又はＤＶＤ-ＲＯＭなどがあるが、これらには限定されない。
【００４８】
本発明は、前述のような復号方法を実現するための命令列を含むコンピュータプログラムにも関する。
【００４９】
様々に異なるデジタル信号処理装置、様々に異なる遠隔通信ネットワーク、様々に異なる移動局、音声を表現する信号を処理する装置、データ送信装置、情報記憶手段及びコンピュータプログラムの特定の特徴及び利点は本発明による復号方法の特徴及び利点と同様であるので、ここでは説明しない。
【００５０】
本発明のその他の面及び利点は、限定する意味をもたない以下の特定の実施の形態の詳細な説明を読むことにより明白になるであろう。以下の説明は添付の図面にも関連している。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、ホワイトガウスノイズにより損なわれる送信チャネルを介して供給された受信信号列α=(α1,...,αn)について考えてみる。
【００５２】
１から１より大きい整数であるnまでの任意の整数ｉに対して、αiは電気信号aｉの送信に対応する受信電気信号である。電気信号aｉは、１の数がwで表されるような２進要素の行nタプレットをhとし、Tが転置を表し、且つスカラ積v.hTがモジュロ２で計算されるようなv.hT=0を満たす語から成る符号Cにおいて選択される語vのｉ番目の２進要素vｉを表す。
【００５３】
本発明の復号方法は、h=(h1,...,hn)により占められるといわれるvの２進要素viの各々についての、すなわち、hｉ＝１であるようなあらゆるｉに対しての付帯的情報を判定することから成るステップを含む。事実、位置ｉにあるhの２進要素が１であれば、語hはvの指標ｉの位置を占めるといわれる。
【００５４】
次に、一例としてw＝４である場合について提案されている方法を説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００５５】
冒頭の説明の中で挙げた定義に基づき、下記のような数式が成り立つ。
【００５６】
S1(1)=zα2+zα3+zα4,
S1(2)=zα1+zα3+zα4,
S1(3)=zα1+zα2+zα4,
S1(4)=zα1+zα2+zα3,
S2(1)=zα2+α3+zα2+α4+zα3+α4,
S2(2)=zα1+α3+zα1+α4+zα3+α4,
S2(3)=zα1+α2+zα1+α4+zα2+α4,
S2(4)=zα1+α2+zα1+α3+zα2+α3,
S3(1)=zα2+α3+α4,
S3(2)=zα1+α3+α4,
S3(3)=zα1+α2+α4,
S3(4)=zα1+α2+α3
上記の数式は次の等式を満たすことを検査することができる。
【００５７】
【数４】
0004587427.tif 000006
【００５８】
これらの等式は任意のwに対して有効であるより一般的な等式の特別なケースである。事実、任意のｉに対してS0(i)=1であるとすると、r=1,...,w−1に対して、
【００５９】
【数５】
0004587427.tif 000007
式中、等式（３）の右側のメンバにおいて、和は、j1＜j2＜...＜jrを満たす、１からwまでの整数の全てのrタプレット（j1,...,jr）（区切り記号を含む）に関し、且つ等式（４）の右側のメンバにおいて、和は、j1＜j2＜...＜jr−1を満たす、1からwまでの異なる、jに等しくない整数の全ての（r−1）タプレット（j1,...,jr−1）（区切り記号を含む）に関する。
【００６０】
等式（3）及び（4）の右側メンバの差は次の式により求められることが検証されている。
【００６１】
【数６】
0004587427.tif 000008
【００６２】
この等式から、
【００６３】
【数１】
0004587427.tif 000009
が得られる。
【００６４】
この繰り返しの項の解釈は次の通りである。和
【数７】
0004587427.tif 000010
は、r個の異なるファクタzαiの積として求められる各単項式をただ１度含む。項zαjSr-1(j)は、r個の異なるファクタzαiの積として求められる各単項式を、単項式zαjがこれらの単項式の各々のファクタであるという制約の下にただ１度含む。その結果、これら２つの数式の差は、実際には、単項式zαjが現れないr個の異なるファクタzαiの積として求められる全ての単項式の和、すなわち、Sr(j)である。
【００６５】
この繰り返しによって、r＞0であるとき、j＝1,...,wのときの全てのSr-1(j)値が分かったならば、直ちにj＝1,...,wのときの全てのSr(j)値を判定することが可能になる。
【００６６】
この繰返しの使用に差の計算が伴うのであれば、結果が差を計算すべき項と比較して小さい場合に起こりうる、結果における精度の欠如という従来の問題を回避するために、計算を多重精度で実行するのが有利である。
【００６７】
この目的のために、例えば、多数の２進要素により操作される量を必要最小限の量の２倍の大きさで表現することができる。
【００６８】
本発明は、図１に示す非常に単純な基本回路の使用によって、「直列」型又は「並列」型のいずれの実現にも特に適している。この回路は実際にはｉ＝1,...,w及びr＝1,...,w−1のときのw.(w−1) 値Sr(i)の反復計算に適合している。
【００６９】
この回路は一連の乗算器１０1,１０2,１０3,...,１０wを有し、各乗算器１０iは、第１の入力端子でSr-1(i)の値を受信し、第２の入力端子で値−zαiを受信する。
【００７０】
回路は一連の加算器１２1,１２2,１２3,...,１２wを更に含む。各乗算器１０iの出力端子は加算器１２iの第１の入力端子に接続している。
【００７１】
各乗算器１０iの出力端子は１つの加算モジュール１４の入力端子にも接続している。加算モジュール１４の出力端子は乗算器１６の第１の入力端子に接続し、乗算器１６の第２の入力端子は値-1/rを受信する。
【００７２】
乗算器１６の出力端子は各加算器１２iの第２の入力端子に接続している。
【００７３】
従って各加算器１２iは値Sr(i)を出力する。
【００７４】
任意のｉに対して回路の入力をS0(i)=１により初期設定すれば十分である。r=１のとき、回路はｉ=１,...,wの全ての値S1(i)を１つのステップで計算する。r=２のときに回路の入力端子でこれらの値S1(i)を使用して、値S2(i)を求める。この演算をこのようにして継続することにより、任意のrに対する値Sr(i)が求められる。図２は、この繰返し機能モードを概略的に示す。
【００７５】
加算器１２1,１２2,１２3,...,１２wの出力端子が遅延要素１８の行列により乗算器１０1,１０2,１０3,...,１０wの入力端子にそれぞれ接続され、それにより、値Sr-1(i)に従って値Sr(i)を与える繰返しを使用できるという点を除いて、図２は図１と同一であるので、ここでは説明しない。
【００７６】
また、図２の回路のようにw−１個の回路をカスケード配列で接続し且つそれらのうち第１の回路を任意のｉに対してS0(i)=１により初期設定することによって、グローバル回路を形成することも可能である。この場合、w個の値Sr(i)（ｉ＝１,...,w）はグローバル回路のr番目の段の出力として現れる。
【００７７】
更に、デュアルコードC⊥の異なる語hにより特定されるパリティ関係に対応する付帯的情報のいくつかの異なる項目を同時に計算するために、図１に示すような回路を所定の数だけ並列に、反復配列（図２に示すような構成）又はカスケード配列で配置することも可能である。
【００７８】
本発明はターボ復号に特に適用される。
以上の説明においては、送信のために使用される符号Cと直交する符号C⊥の１つ又は複数の語hを介して得られる付帯的情報の判定に沿って、ホワイトガウスノイズを伴う送信チャネルのケースを検討してきた。
【００７９】
しかし、C⊥の１つ又は複数の語hに基づいて、送信記号の値に関する付帯的情報の１つ又は複数の項目を判定した後、ターボ符号に関わる最近の研究（例えば、R. Pyndiahによる論文「Near optimum decoding of product codes：book turbo codes」、IEEE Transactions on Communications、４６、第８巻、１００３から１０１０ページに掲載、１９９８年８月刊参照）により示されているように、値ρ(α)=P(−1|α)/p(+1|α)に基づくだけではなく、既に実行された付帯的情報計算の全て又はその一部を考慮に入れて値ρ(α)にも基づいて、付帯的情報の新たな項目を計算すると有効であろう。この見解は誤り修正符号の反復復号の基礎にある。R. Pyndiahの論文の中で指示されているように、積符号それ自体がこの種の復号に特に適している。特に、C⊥の１つ又は複数の語hに基づいて、量ρext[A(i,h)]を計算したならば、ρ(αi)=P(−1|αi)/P(+1|αi)に基づくばかりでなく、積ρ(αi)=ρ(αi).ρext[A(i,h)]にも基づいて新たな付帯的情報項目を計算することが可能である。
【００８０】
図１を参照して先に説明した回路をこの目的のために容易に使用することができる。それは、この回路においては、値ρ(αi)はパラメータzαiにより表現されるからであり、それにより、ρ(αi)=zαiとなるからである。このため、復号中の任意の時点で、値ρ(αi)の新たな値ρ(αi)によりグローバルに表現される付帯的情報が存在する場合、図１において乗算係数zαiをこれらの新たな係数ρ(αi)と置き換えれば十分である。そこで、使用される繰返しは、
【００８１】
【数２】
0004587427.tif 000011
となり、式中、ρ(αi)はaiが−１と等しくなる確率とaiが＋１と等しくなる確率との比を表す。
【００８２】
送信されるn個の２進要素vi、又はそれと等価である、それらの要素を表現するn個の電気信号aiに対応するn個の値ρ(αi)の変化がどのような方法で管理されるかに関わらず、ρ(αi)の最終値が厳密に正であれば、aiの推定値は−１になり、ρ(αi)の最終値が厳密に負であればaiの推定値は＋１になる。
【００８３】
図３は、繰り返し型の実現形態をとった場合の図１の回路のこの種の利用構成を概略的に示す。回路を構成する要素は図１及び図２を参照して既に説明した要素と同じであり且つ同じ図中符号で示されているので、この回路については詳細には説明しない。
【００８４】
ターボ符号を使用するデータを復号するための本発明の使用方法を図４に概略的に示す。簡単にするため、図中に記載されている表記は復号の１回の繰返しにのみ関する。
【００８５】
受信信号列(α1,...,αn)、既に計算された付帯的情報ρ(αi)及びC⊥の語hから、hによりカバーされる全ての位置ｉについて新たな付帯的情報ρext[A(i,h)]を計算する。このことは図４の付帯的情報判定ブロック４０により示されている。次に、既に計算されたこの付帯的情報ρ(αi)を更新するために、この付帯的情報ρext[A(i,h)]を既に計算されたρ(αi)と再び組み合わせる。このことは再組み合わせ・更新ブロック４２により示されている。
【００８６】
語hの選択に関しては、例えば１つの同じ語hを非連続的に数回繰り返して用いることもできるが、本発明はこれに限定されない。しかし、情報ρ(αi)の更新時には、hの選択の最適化及び付帯的情報ρext[A(i,h)]と情報ρ(αi)との再組み合わせモードは共に本発明の範囲内ではない。従って、これらの要素はここでは詳述しない。
【００８７】
図５の流れ図は、本発明による復号方法のステップを示す。
【００８８】
図５に示すように、語vの２進要素viをそれぞれ表現する電気信号aiは先に送信されていたと仮定する。上述のように、語vは、１の数がwと表される集合｛０,１｝の行nタプレットをhとし、且つ転置をTと表し、スカラ積v.hTがモジュロ２で計算されるようなv.hT＝０を満たす語v＝（v1,...,vn）の２進符号Cから選択される。
【００８９】
また、電気信号の列α＝（α1,...,αn）が受信されていると仮定する。尚、受信信号αi（1≦i≦n）はそれぞれ送信信号ai（1≦i≦n）に対応している。
【００９０】
そこで、本発明による復号方法を初期設定するステップ５００は、１からwまでの任意のｉに対して、rと表される変数を値０に初期設定し、且つ先に定義した量Sr(i)を値１に初期設定することから成る。すなわち、Ｓ0(r)＝1∀i,1≦i≦wとなる。
【００９１】
そこで、rについての繰り返しは次のように実行される。
【００９２】
−増分ステップ５０２はrの値を１単位増分することから成り、
−付帯的情報判定ステップ５０４は、Sr-1(i)の知識からSr(i)を、先に説明したように１からwまでのあらゆるｉの値について求めることから成り、
−試験５０６は、rの値が値w−１に達したか否かを判定することから成る。
【００９３】
試験５０６の結果が否定であれば、ステップ５０２、５０４及び５０６を繰り返す。
【００９４】
試験５０６の結果が肯定であれば、それは１からwまでのｉについてr=w-1;Sw-1(i)が求められたことを意味する。
【００９５】
既に説明した通り、hによりカバーされる全ての位置ｉ及び１からwまでのあらゆるｉの値に対して、そこからρext[A(i,h)]と表されるviに関する付帯的情報が取り出される。ρext[A(i,h)]は、P[ai=−1|A(i,h)]/P[ai=+1|A(i,h)]に等しいものとして定義されており、式中、A(i,h)はαiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合であり、P[ai|A(i,h)]は、A(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されたｉ番目の信号がaｉである確率である。
【００９６】
先に説明したように、付帯的情報は公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって判定される。式中、数Sr(i)は、１からw−１までの任意の整数rに対して、繰り返し
【００９７】
【数１】
0004587427.tif 000012
を１に初期設定された数S0(i)に適用することにより計算される。式中、z=exp(-4E/N)であり、Eは送信信号aiのエネルギー、Nは送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度である。
【００９８】
図６は、ネットワークステーション又はコンピュータ復号ステーションの構成をブロック線図の形態で概略的に示す。
【００９９】
このステーションはキーボード３１１と、画面３０９と、外部情報宛先３１０と、無線受信器３０６とを有し、これらは共に処理カード３０１の入出力ポート３０３に接続している。
【０１００】
処理カード３０１は、
−中央処理装置３００と、
−ランダムアクセスメモリＲＡＭ３０４と、
−読み取り専用メモリＲＯＭ３０５と、
−入出力ポート３０３と
を有し、これらは全てアドレス・データバス３０２により接続されている。
【０１０１】
図６に示す各要素はマイクロコンピュータ及び送信システム、より一般的には情報処理システムの分野の当業者には良く知られているので、ここではこれらの一般的な要素についての説明を省略する。ただし、
−情報宛先３１０は、例えば、インタフェース周辺装置、表示装置、変調器、外部メモリ又はその他の情報処理システム（図示せず）であり、音声、サービスメッセージ又はマルチメディアデータを表現し且つ２進データ列の形態をとる信号列の受信が好都合であること、及び
−無線受信器３０６はケーブルなしチャネルを介してパケット送信プロトコルを実現し且つそのようなチャネルを介してパケットを受信することに注意すべきである。
【０１０２】
また、この説明で使用される用語「レジスタ」は、メモリ３０４及び３０５の各々において、容量の小さいメモリエリア（若干の２進データ）と、大容量のメモリエリア（１つのプログラムデータを完全に格納することができる）の双方を示すことにも注意すべきである。
【０１０３】
ランダムアクセスメモリ３０４は、この説明においては値を格納しているデータと同じ名前を付したメモリレジスタにデータ、変数及び中間処理結果を格納する。特に、ランダムアクセスメモリ３０４は、
−受信した２進データを送信チャネルからバス３０２への到着順に格納しているレジスタ「received_data」と、
−所定の時点における語vの各２進要素viに対応する付帯的情報を格納しているレジスタ「extrinsic_inf」と、
−計算された数Sr(i)の値を格納しているレジスタ「Sr(i)」とを含む。
読み取り専用メモリ３０５は、中央処理装置３００のオペレーティングプログラムをレジスタ「Program」に格納する。
【０１０４】
中央処理装置３００は、図１から図３に示す実施の形態及び／又は図４に示すターボ符号への適用及び／又は図５の流れ図を実現する。
変形として、本発明はソフトウェア方法により実現できるだけではなく、ハードワイヤード論理又はプログラム可能論理を使用してもおそらくは実現可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】特定の一実施の形態において本発明による復号方法を使用して量Sr(j)を同時計算する回路を概略的に示す図である。
【図２】図１の回路の対話型使用モードを概略的に示す図である。
【図３】受信符号αiの単純な知識より一般的な情報ρ(αi)を使用して量Sr(j)の計算を実行する、量Sr(j)を計算する回路のより一般的な実施の形態を概略的に示す図である。
【図４】特定の一実施の形態におけるターボ符号の分野への本発明の適用を概略的に示す図である。
【図５】本発明による復号方法のステップを示す流れ図である。
【図６】特定の一実施の形態における本発明による復号装置を含む電子装置を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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