(57)【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う符号化装置であって、
入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化手段と、
上記第１の符号化手段により符号化された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置換手段と、
上記置換手段から供給されたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化手段とを備え、
上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段は、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行い、
上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、パリティ検査符号化を行う符号化手段においてパリティを付加する単位の分布を設定する設定手段を備え、
上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、パリティ検査符号化を行う符号化手段は、上記設定手段による設定内容に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位を変化させることを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
上記設定手段は、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段に入力されたデータの総ビット数、上記符号化手段で行う符号化の符号化率及びパリティを付加する単位に応じて、上記符号化手段に入力されたデータに対してパリティを付加する単位の分布を設定することを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段以外の符号化手段は、累積加算による畳み込み符号化を行うことを特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項４】
入力されたデータに対して縦列連接符号化を行う符号化方法であって、
入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化工程と、
上記第１の符号化工程にて符号化された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置換工程と、
上記置換工程にて並べ替えられたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化工程とを備え、
上記第１の符号化工程又は上記第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程では、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行い、
上記第１の符号化工程又は上記第２の符号化工程のうち、パリティ検査符号化を行う符号化工程では、パリティを付加する単位の分布が設定され、この設定内容に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位を変化させることを特徴とする符号化方法。
【請求項５】
上記パリティ検査符号化を行う符号化工程では、入力されたデータの総ビット数、当該符号化工程で行う符号化の符号化率及びパリティを付加する単位に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位の分布が設定されることを特徴とする請求項４記載の符号化方法。
【請求項６】
上記第１の符号化工程又は上記第２の符号化工程のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化工程以外の符号化工程では、累積加算による畳み込み符号化を行うことを特徴とする請求項４記載の符号化方法。
【請求項７】
入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化手段と、上記第１の符号化手段により符号化された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第１の置換手段と、上記第１の置換手段から供給されたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化手段とを備え、上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段は、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化機器により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号装置であって、
上記第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値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号手段と、
上記第１の軟出力復号手段に縦列に連接し、上記第１の置換手段により並べ替えられたデータのビット配列を、上記第１の符号化手段により符号化されたデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力のデータを並べ替える逆置換手段と、
上記逆置換手段から出力されたデータのクロックレートを変換する第１のレート変換手段と、
上記第１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う第２の軟出力復号手段と、
上記第２の軟出力復号手段から出力されたデータのクロックレートを変換する第２のレート変換手段と、
上記第１の置換手段と同一の置換位置情報に基づいて、入力された軟入力の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第２の置換手段とを備え、
上記第１の軟出力復号手段は、上記情報ビットに対する事前確率情報として、上記第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８】
上記第２の軟出力復号手段により生成された軟出力の外部情報を２値化し、硬出力の復号データとして出力する２値化手段を備えることを特徴とする請求項７記載の復号装置。
【請求項９】
入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化手段と、上記第１の符号化手段により符号化された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第１の置換手段と、上記第１の置換手段から供給されたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化手段とを備え、上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段は、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化機器により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号装置であって、
上記第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値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号手段と、
上記第１の軟出力復号手段に縦列に連接し、上記第１の置換手段により並べ替えられたデータのビット配列を、上記第１の符号化手段により符号化されたデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力のデータを並べ替える逆置換手段と、
上記第１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う第２の軟出力復号手段と、
上記第１の置換手段と同一の置換位置情報に基づいて、入力された軟入力の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第２の置換手段とを備え、
上記第１の軟出力復号手段は、上記情報ビットに対する事前確率情報として、上記第２の置換手段から出力された軟入力のデータを入力し、
上記符号化機器は、上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、パリティ検査符号化を行う符号化手段においてパリティを付加する単位の分布を設定する設定手段を備えており、
上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、パリティ検査符号化を行う符号化手段は、上記設定手段による設定内容に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位を変化させるものであることを特徴とする復号装置。
【請求項１０】
上記第１の軟出力復号手段又は上記第２の軟出力復号手段のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段に対応して備えられる軟出力復号手段は、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段によるパリティ検査符号化の上記単位に応じた個々の軟出力復号手段を有しており、
上記逆置換手段から出力されたデータのクロックレートを変換する第１のレート変換手段と、
上記第１のレート変換手段によりクロックレートが変換されたデータを上記個々の軟出力復号手段に分配する分配手段とを備えることを特徴とする請求項９記載の復号装置。
【請求項１１】
上記設定手段は、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段に入力されたデータの総ビット数、上記符号化手段で行う符号化の符号化率及びパリティを付加する単位に応じて、上記符号化手段に入力されたデータに対してパリティを付加する単位の分布を設定するものであることを特徴とする請求項９記載の復号装置。
【請求項１２】
上記第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段以外の符号化手段は、累積加算による畳み込み符号化を行うものであることを特徴とする請求項７又は９記載の復号装置。
【請求項１３】
上記第１の軟出力復号手段又は上記第２の軟出力復号手段のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段に対応して備えられる軟出力復号手段は、ＢＣＪＲアルゴリズム、Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズム又はＬｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズムに基づく最大事後確率復号を行うことを特徴とする請求項７又は９記載の復号装置。
【請求項１４】
上記第１の軟出力復号手段又は上記第２の軟出力復号手段のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段に対応して備えられる軟出力復号手段は、入力されたデータである事前確率情報を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱う場合には、上記事前確率情報を変数とする下記一般式（１）及び下記一般式（２）で表される演算を行う演算手段を有し、
上記演算手段により演算された結果を用いて、軟出力の外部情報を生成することを特徴とする請求項７又は９記載の復号装置。
【数１】
0004505953.tif 000020
【数２】
0004505953.tif 000021
（ただし、Ａ，Ｂ，Ａ0，Ａ1，・・・，Ａnは、変数であり、ｌｏｇは、ネピヤの数ｅを底とする自然対数であり、＄は、演算子である。）
【請求項１５】
上記第１の軟出力復号手段又は上記第２の軟出力復号手段のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段以外の符号化手段に対応して備えられる軟出力復号手段は、ＢＣＪＲアルゴリズム、Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズム又はＬｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズムに基づく最大事後確率復号を行うことを特徴とする請求項７又は９記載の復号装置。
【請求項１６】
上記第１の軟出力復号手段又は上記第２の軟出力復号手段のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化手段以外の符号化手段に対応して備えられる軟出力復号手段は、少なくとも各ステートにおける確率対数尤度の差分値を変数の一部とする下記一般式（３）及び下記一般式（４）で表される演算を行う演算手段を有し、
上記演算手段により演算された結果を用いて、各時刻における軟出力を自然対数を用いて対数尤度表記した対数軟出力を算出することを特徴とする請求項７又は９記載の復号装置。
【数３】
0004505953.tif 000022
【数４】
0004505953.tif 000023
（ただし、Ａ，Ｂ，Ａ0，Ａ1，・・・，Ａnは、変数であり、ｌｏｇは、ネピヤの数ｅを底とする自然対数であり、＄は、演算子である。）
【請求項１７】
入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化工程と、上記第１の符号化工程にて符号化された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第１の置換工程と、上記第１の置換工程にて並べ替えられたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化工程とを備え、上記第１の符号化工程又は上記第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程では、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化方法により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号方法であって、
上記第２の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力である受信値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号工程と、
上記第１の置換工程にて並べ替えられたデータのビット配列を、上記第１の符号化工程にて符号化されたデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力のデータを並べ替える逆置換工程と、
上記逆置換工程にて並べ替えられたデータのクロックレートを変換する第１のレート変換工程と、
上記第１の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力であ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う第２の軟出力復号工程と、
上記第２の軟出力復号工程にて生成されたデータのクロックレートを変換する第２のレート変換工程と、
上記第１の置換工程と同一の置換位置情報に基づいて、入力された軟入力の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第２の置換工程とを備え、
上記第１の軟出力復号工程では、上記情報ビットに対する事前確率情報として、上記第２の置換工程にて並べ替えられた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１８】
上記第２の軟出力復号工程にて生成された軟出力の外部情報を２値化し、硬出力の復号データとして出力する２値化工程を備えることを特徴とする請求項１７記載の復号方法。
【請求項１９】
入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化工程と、上記第１の符号化工程にて符号化された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第１の置換工程と、上記第１の置換工程にて並べ替えられたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化工程とを備え、上記第１の符号化工程又は上記第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程では、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化方法により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号方法であって、
上記第２の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力である受信値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号工程と、
上記第１の置換工程にて並べ替えられたデータのビット配列を、上記第１の符号化工程にて符号化されたデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力のデータを並べ替える逆置換工程と、
上記第１の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力であ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う第２の軟出力復号工程と、
上記第１の置換工程と同一の置換位置情報に基づいて、入力された軟入力の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第２の置換工程とを備え、
上記第１の軟出力復号工程では、上記情報ビットに対する事前確率情報として、上記第２の置換工程にて並べ替えられた軟入力のデータを入力し、
上記第１の符号化工程又は上記第２の符号化工程のうち、パリティ検査符号化を行う符号化工程では、パリティを付加する単位の分布が設定され、この設定内容に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位を変化させていることを特徴とする復号方法。
【請求項２０】
上記第１の軟出力復号工程又は上記第２の軟出力復号工程のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化工程に対応して備えられる軟出力復号工程は、上記パリティ検査符号化を行う符号化工程によるパリティ検査符号化の上記単位に応じた個々の軟出力復号工程を有しており、
上記逆置換工程にて並べ替えられたデータのクロックレートを変換する第１のレート変換工程と、
上記第１のレート変換工程にてクロックレートが変換されたデータを上記個々の軟出力復号工程に分配する分配工程とを備えることを特徴とする請求項１９記載の復号方法。
【請求項２１】
上記パリティ検査符号化を行う符号化工程では、入力されたデータの総ビット数、当該符号化工程で行う符号化の符号化率及びパリティを付加する単位に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位の分布が設定されていることを特徴とする請求項１９記載の復号方法。
【請求項２２】
上記第１の符号化工程又は上記第２の符号化工程のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化工程以外の符号化工程では、累積加算による畳み込み符号化が行われていることを特徴とする請求項１７又は１９記載の復号方法。
【請求項２３】
上記第１の軟出力復号工程又は上記第２の軟出力復号工程のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化工程に対応して備えられる軟出力復号工程では、ＢＣＪＲアルゴリズム、Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズム又はＬｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズムに基づく最大事後確率復号を行うことを特徴とする請求項１７又は１９記載の復号方法。
【請求項２４】
上記第１の軟出力復号工程又は上記第２の軟出力復号工程のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化工程に対応して備えられる軟出力復号工程は、入力されたデータである事前確率情報を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱う場合には、上記事前確率情報を変数とする下記一般式（５）及び下記一般式（６）で表される演算を行う演算工程を有し、
上記演算工程にて演算された結果を用いて、軟出力の外部情報を生成することを特徴とする請求項１７又は１９記載の復号方法。
【数５】
0004505953.tif 000024
【数６】
0004505953.tif 000025
（ただし、Ａ，Ｂ，Ａ0，Ａ1，・・・，Ａnは、変数であり、ｌｏｇは、ネピヤの数ｅを底とする自然対数であり、＄は、演算子である。）
【請求項２５】
上記第１の軟出力復号工程又は上記第２の軟出力復号工程のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化工程以外の符号化工程に対応して備えられる軟出力復号工程では、ＢＣＪＲアルゴリズム、Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズム又はＬｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズムに基づく最大事後確率復号を行うことを特徴とする請求項１７又は１９記載の復号方法。
【請求項２６】
上記第１の軟出力復号工程又は上記第２の軟出力復号工程のうち、上記パリティ検査符号化を行う符号化工程以外の符号化工程に対応して備えられる軟出力復号工程は、少なくとも各ステートにおける確率対数尤度の差分値を変数の一部とする下記一般式（７）及び下記一般式（８）で表される演算を行う演算工程を有し、
上記演算工程にて演算された結果を用いて、各時刻における軟出力を自然対数を用いて対数尤度表記した対数軟出力を算出することを特徴とする請求項１７又は１９記載の復号方法。
【数７】
0004505953.tif 000026
【数８】
0004505953.tif 000027
（ただし、Ａ，Ｂ，Ａ0，Ａ1，・・・，Ａnは、変数であり、ｌｏｇは、ネピヤの数ｅを底とする自然対数であり、＄は、演算子である。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力されたデータに対して縦列連接符号化を行う符号化装置及び符号化方法、並びに、縦列連接符号化されたデータを復号する復号装置及び復号方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、移動体通信や深宇宙通信といった通信分野、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が、それにともない、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われている。
【０００３】
符号性能の理論的限界としては、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。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。
【０００４】
このシャノン限界に近い性能を示す符号化方法として、例えば、「S. Benedetto, G. Montorsi, D. Divsalar, F. Pollara, “Serial Concatenation of Interleaved Codes: Performance Analysis, Design, and Iterative Decoding”, TDA Progress Report 42-126, Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, Aug. 15, 1996」に記載されている縦列連接畳み込み符号（Serially Concatenated Convolutional Codes）による符号化方法が知られている。
【０００５】
この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われる。そして、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。
【０００６】
また、この縦列連接畳み込み符号による符号化をさらに簡略化したものとして、「Hui Jin and Robert J. McEliece, “RA codes achieve AWGN channel capacity”, pp. 10-18, in Proc. 13th International Symposium on Applied Algebra, Algebraic Algorithms, and Error-Correcting Codes. (Springer Lecture Notes in Computer Science no. 1719)」に記載されているＲＡ（Repeat-Accumulate）符号がある。このＲＡ符号は、繰り返し符号化を行う符号化器と入力したデータを累積加算するアキュムレータとを、インターリーバを介して縦列連接した装置により生成されるものであり、繰り返し数を無限大とした場合には、性能がシャノン限界に到達するものである。
【０００７】
以下、ＲＡ符号による符号化を行う符号化装置、及びＲＡ符号の復号を行う復号装置について説明する。なお、以下の説明においては、図２１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２０１により符号化し、その出力を雑音のある無記憶通信路２０２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２０３により復号し、観測する場合を考える。
【０００８】
ＲＡ符号による符号化を行う符号化装置２０１は、図２２に示すように、第１の符号（以下、外符号と記す。）の符号化として繰り返し符号化を行う繰り返し符号化器２１０と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ２２０と、第２の符号（以下、内符号と記す。）の符号化として累積加算による畳み込み符号化を行うアキュムレータ２３０とを備える。この符号化装置２０１は、入力したｋビットの入力データＤ２０１に対して、符号化率が“ｋ／ｑｋ＝１／ｑ”のＲＡ符号化を行い、ｑｋビットの符号化データＤ２０４に変換し、図示しない変調器等を介して外部に出力する。
【０００９】
繰り返し符号化器２１０は、ｋビットの入力データＤ２０１を入力すると、この入力データＤ２０１に対して繰り返し数ｑの繰り返し符号化を行い、ｑｋビットの符号化データＤ２０２として後段のインターリーバ２２０に出力する。すなわち、繰り返し符号化器２１０は、外符号の符号化として符号化率が“ｋ／ｑｋ＝１／ｑ”の繰り返し符号化を行い、符号化データＤ２０２を後段のインターリーバ２２０に出力する。なお、繰り返し数ｑとしては、通常、小さな値が選択され、例えばｑ＝３程度が一般的である。
【００１０】
インターリーバ２２０は、繰り返し符号化器２１０から出力されたｑｋビットの符号化データＤ２０２を入力し、所定の長さのインターリーブを施す。すなわち、インターリーバ２２０は、入力した符号化データＤ２０２を構成する各ビットの順序を並べ替え、生成したｑｋビットのインターリーブデータＤ２０３を後段のアキュムレータ２３０に出力する。
【００１１】
アキュムレータ２３０は、ｑｋビットのインターリーブデータＤ２０３を入力すると、このインターリーブデータＤ２０３に対して再帰的畳み込み演算を行うことによって、順次入力されるインターリーブデータＤ２０３の各ビットを累積加算し、演算結果をｑｋビットの符号化データＤ２０４として外部に出力する。すなわち、アキュムレータ２３０は、内符号の符号化として符号化率が“１”の再帰的畳み込み演算を行い、符号化データＤ２０４を外部に出力する。
【００１２】
このような符号化装置２０１は、繰り返し符号化器２１０により外符号の符号化として符号化率が“１／ｑ”の繰り返し符号化を行い、アキュムレータ２３０により内符号の符号化として符号化率が“１”の再帰的畳み込み演算を行うことによって、全体として、符号化率が“（１／ｑ）×１＝１／ｑ”のＲＡ符号による縦列連接符号化を行う。この符号化装置２０１により符号化されたデータは、図示しない変調器により所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングが行われ、無記憶通信路２０２を介して受信装置に出力される。
【００１３】
一方、符号化装置２０１によるＲＡ符号の復号を行う復号装置２０３としては、例えば図２３に示すように、内符号の復号を行う軟出力復号回路２４０と、入力したデータの順序を元に戻すデインターリーバ２５０と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ２６０と、外符号の復号を行う軟出力復号回路２７０とを備えるものがある。この復号装置２０３は、無記憶通信路２０２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）とされる受信値Ｄ２０５から符号化装置２０１における入力データＤ２０１を推定し、復号データＤ２１０として出力する。
【００１４】
軟出力復号回路２４０は、符号化装置２０１におけるアキュムレータ２３０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）復号を行うものである。軟出力復号回路２４０は、受信装置により受信された軟入力の受信値Ｄ２０５を入力するとともに、インターリーバ２６０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Ｄ２０６を入力し、これらの受信値Ｄ２０５と事前確率情報Ｄ２０６とを用いて、内符号の軟出力復号を行う。そして、軟出力復号回路２４０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Ｄ２０７を生成し、この外部情報Ｄ２０７を後段のデインターリーバ２５０に軟出力として出力する。なお、この外部情報Ｄ２０７は、符号化装置２０１におけるインターリーバ２２０によりインターリーブされたインターリーブデータＤ２０３に対応するものである。
【００１５】
デインターリーバ２５０は、符号化装置２０１におけるインターリーバ２２０によりインターリーブされたインターリーブデータＤ２０３のビット配列を、それぞれ、元の符号化データＤ２０２のビット配列に戻すように、軟出力復号回路２４０から出力される軟入力の外部情報Ｄ２０７にデインターリーブを施す。デインターリーバ２５０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２７０における符号ビットに対する事前確率情報Ｄ２０８として出力する。
【００１６】
インターリーバ２６０は、軟出力復号回路２７０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Ｄ２０９に対して、符号化装置２０１におけるインターリーバ２２０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２６０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２４０における情報ビットに対する事前確率情報Ｄ２０６として出力する。
【００１７】
軟出力復号回路２７０は、符号化装置２０１における繰り返し符号化器２１０に対応して備えられるものであり、ＭＡＰ復号やＳＯＶＡ復号を行うものである。軟出力復号回路２７０は、デインターリーバ２５０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Ｄ２０８を入力するとともに、図示しないが、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、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う。そして、軟出力復号回路２７０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Ｄ２０９を生成し、この外部情報Ｄ２０９をインターリーバ２６０に軟出力として出力する。また、軟出力復号回路２７０は、図示しないが、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Ｄ２１０を出力する。
【００１８】
このような復号装置２０３は、受信値Ｄ２０５を受信すると、軟出力復号回路２４０乃至軟出力復号回路２７０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い、所定の回数の復号動作の結果得られた軟出力の外部情報に基づいて、復号データＤ２１０を出力する。
【００１９】
以上のように、符号化装置２０１と復号装置２０３とにより構成されるシステムにおいては、ＲＡ符号による符号化及びＲＡ符号の復号を行うことが可能となる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したＲＡ符号は、符号化装置及び復号装置を、ともに、簡便な構成とすることができるものの、外符号の繰り返し数を大きくしなければ高い性能を得ることができず、符号化率が低いといった問題があった。そのため、ＲＡ符号は、性能の面では未だ改善の余地が残るのが実情であった。
【００２１】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、高い符号化率の下に、高性能の符号化及び復号を実現することができる符号化装置及び符号化方法、並びに、復号装置及び復号方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる符号化装置は、入力されたデータに対して縦列連接符号化を行う符号化装置であって、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化手段と、第１の符号化手段により符号化された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置換手段と、置換手段から供給されたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化手段とを備え、第１の符号化手段又は上記第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段は、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行い、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、パリティ検査符号化を行う符号化手段においてパリティを付加する単位の分布を設定する設定手段を備え、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、パリティ検査符号化を行う符号化手段は、設定手段による設定内容に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位を変化させることを特徴としている。
【００２３】
このような本発明にかかる符号化装置は、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段によって、パリティ検査符号化を行う。
【００２４】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる符号化方法は、入力されたデータに対して縦列連接符号化を行う符号化方法であって、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化工程と、第１の符号化工程にて符号化された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置換工程と、置換工程にて並べ替えられたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化工程とを備え、第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程では、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行い、第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、パリティ検査符号化を行う符号化工程では、パリティを付加する単位の分布が設定され、この設定内容に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位を変化させることを特徴としている。
【００２５】
このような本発明にかかる符号化方法は、第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程にて、パリティ検査符号化を行う。
【００２６】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる復号装置は、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化手段と、第１の符号化手段により符号化された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第１の置換手段と、第１の置換手段から供給されたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化手段とを備え、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段は、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化機器により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号装置であって、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値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号手段と、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データのビット配列に戻すように、入力された軟入力のデータを並べ替える逆置換手段と、逆置換手段から出力されたデータのクロックレートを変換する第１のレート変換手段と、第１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う第２の軟出力復号手段と、第２の軟出力復号手段から出力されたデータのクロックレートを変換する第２のレート変換手段と、第１の置換手段と同一の置換位置情報に基づいて、入力された軟入力の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ことを特徴としている。
また、上述した目的を達成する本発明にかかる復号装置は、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化手段と、第１の符号化手段により符号化された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第１の置換手段と、第１の置換手段から供給されたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化手段とを備え、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段は、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化機器により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号装置であって、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値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号手段と、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データのビット配列に戻すように、入力された軟入力の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、入力された軟入力であ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、入力された軟入力の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し、符号化機器は、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、パリティ検査符号化を行う符号化手段においてパリティを付加する単位の分布を設定する設定手段を備えており、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、パリティ検査符号化を行う符号化手段は、設定手段による設定内容に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位を変化させるものであることを特徴としている。
【００２７】
このような本発明にかかる復号装置は、符号化機器が備える第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段によって、パリティ検査符号化がなされた符号を復号する。
【００２８】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかる復号方法は、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化工程と、第１の符号化工程にて符号化された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第１の置換工程と、第１の置換工程にて並べ替えられたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化工程とを備え、第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程では、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化方法により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号方法であって、第２の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力である受信値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号工程と、第１の置換工程にて並べ替えられたデータのビット配列を、第１の符号化工程にて符号化されたデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力のデータを並べ替える逆置換工程と、逆置換工程にて並べ替えられたデータのクロックレートを変換する第１のレート変換工程と、第１の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力であ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う第２の軟出力復号工程と、第２の軟出力復号工程にて生成されたデータのクロックレートを変換する第２のレート変換工程と、第１の置換工程と同一の置換位置情報に基づいて、入力された軟入力の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第２の置換工程とを備え、第１の軟出力復号工程では、情報ビットに対する事前確率情報として、第２の置換工程にて並べ替えられた軟入力のデータを入力することを特徴としている。
また、上述した目的を達成する本発明にかかる復号方法は、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化工程と、第１の符号化工程にて符号化された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第１の置換工程と、第１の置換工程にて並べ替えられたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化工程とを備え、第１の符号化工程又は上記第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程では、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化方法により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号方法であって、第２の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力である受信値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号工程と、第１の置換工程にて並べ替えられたデータのビット配列を、第１の符号化工程にて符号化されたデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力のデータを並べ替える逆置換工程と、第１の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力であ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う第２の軟出力復号工程と、第１の置換工程と同一の置換位置情報に基づいて、入力された軟入力の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第２の置換工程とを備え、第１の軟出力復号工程では、情報ビットに対する事前確率情報として、第２の置換工程にて並べ替えられた軟入力のデータを入力し、第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、パリティ検査符号化を行う符号化工程では、パリティを付加する単位の分布が設定され、この設定内容に応じて、入力されたデータに対してパリティを付加する単位を変化させていることを特徴としている。
【００２９】
このような本発明にかかる復号方法は、符号化方法が備える第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程にて、パリティ検査符号化がなされた符号を復号する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
この実施の形態は、図１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。
【００３２】
まず、第１の実施の形態として示すデータ送受信システムについて説明する。
【００３３】
このデータ送受信システムにおいて、符号化装置１は、縦列連接符号化の１種であるＲＡ（Repeat-Accumulate）符号における繰り返し符号化器の代わりに、所定の単位の情報に対して１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化器を少なくとも備えるものである。以下では、この符号化装置１における符号をＰＡ（Parity-check-Accumulate）符号と称するものとする。また、復号装置３は、符号化装置１による符号の復号を行うものである。
【００３４】
符号化装置１は、図２に示すように、第１の符号（以下、外符号と記す。）の符号化として入力したデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加する（第１の）符号化手段であるパリティ検査符号化器１０と、入力したデータの順序を並べ替える（第１の）置換手段であるインターリーバ２０と、第２の符号（以下、内符号と記す。）の符号化として累積加算による畳み込み符号化を行う（第２の）符号化手段であるアキュムレータ３０とを備える。この符号化装置１は、入力したｋビットの入力データＤ１に対して、符号化率が“ｋ／（ｋ＋１）”の符号化を行い、ｋ＋１ビットの符号化データＤ４に変換し、図示しない変調器等を介して外部に出力する。
【００３５】
パリティ検査符号化器１０は、入力データＤ１を入力すると、この入力データＤ１に対してｋビット単位で１ビットのパリティを付加し、ｋ＋１ビットの符号化データＤ２として後段のインターリーバ２０に出力する。すなわち、パリティ検査符号化器１０は、外符号の符号化として符号化率が“ｋ／（ｋ＋１）”のパリティ検査符号化を行い、符号化データＤ２を後段のインターリーバ２０に出力する。
【００３６】
インターリーバ２０は、パリティ検査符号化器１０から出力されたｋ＋１ビットの符号化データＤ２を入力し、所定の長さＮのインターリーブを施す。インターリーバ２０は、図３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２１と、入力したデータの順序の並べ替え（置換）を行うデータ置換回路２２と、データの置換位置情報を生成する置換データ生成部２３と、出力するデータを保持する出力データ保持メモリ２４とを有する。
【００３７】
入力データ保持メモリ２１は、パリティ検査符号化器１０から出力されたｋ＋１ビットの符号化データＤ２を入力して保持し、この符号化データＤ２を所定のタイミングでデータ置換回路２２に供給する。
【００３８】
データ置換回路２２は、置換データ生成部２３により生成された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２１から供給された符号化データＤ２の順序の並べ替えを行う。データ置換回路２２は、並べ替えたデータを出力データ保持メモリ２４に供給する。
【００３９】
置換データ生成部２３は、例えば、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等を有しており、発生した乱数等に基づいてデータの置換位置情報を生成し、この置換位置情報をＲＯＭに格納する。置換データ生成部２３により生成されて格納されている置換位置情報は、随時データ置換回路２２により読み出される。
【００４０】
出力データ保持メモリ２４は、データ置換回路２２から供給されるデータを保持し、これらのデータをｋ＋１ビットのインターリーブデータＤ３として、所定のタイミングで後段のアキュムレータ３０に出力する。
【００４１】
このようなインターリーバ２０は、パリティ検査符号化器１０から出力された符号化データＤ２に長さＮのインターリーブを施し、後段のアキュムレータ３０に出力する。
【００４２】
より具体的には、入力データ保持メモリ２１は、パリティ検査符号化器１０から出力された符号化データＤ２を順次入力して保持する。そして、入力データ保持メモリ２１は、所定のタイミングで、例えば、符号化データＤ２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２２に供給する。
【００４３】
続いて、データ置換回路２２は、置換データ生成部２３により生成された置換位置情報に基づいて、入力データ保持メモリ２１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２２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２４に供給する。
【００４４】
そして、出力データ保持メモリ２４は、データ置換回路２２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Ｄ３として、所定のタイミングで後段のアキュムレータ３０に出力する。
【００４５】
このように、インターリーバ２０は、パリティ検査符号化器１０から出力されたｋ＋１ビットの符号化データＤ２を入力し、この符号化データＤ２を構成する各ビットの順序を予め格納している置換位置情報に基づいて並べ替え、ｋ＋１ビットのインターリーブデータＤ３を生成する。したがって、符号化装置１においては、ＮシンボルのインターリーブデータＤ３の中に、パリティ検査符号化器１０から出力されたＮ／（ｋ＋１）個の符号語が存在することになる。
【００４６】
アキュムレータ３０は、例えば図４に示すように、１つの排他的論理和回路３１と、１つのシフトレジスタ３２とを有するものが考えられる。
【００４７】
排他的論理和回路３１は、ｋ＋１ビットのインターリーブデータＤ３を構成する各ビットと、シフトレジスタ３２から供給されるデータとを用いて排他的論理和演算を行い、演算結果を符号化データＤ４として外部に出力するとともに、シフトレジスタ３２に供給する。
【００４８】
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。
【００４９】
このようなアキュムレータ３０は、ｋ＋１ビットのインターリーブデータＤ３を入力すると、このインターリーブデータＤ３に対して再帰的畳み込み演算を行うことによって、順次入力されるインターリーブデータＤ３の各ビットを累積加算し、演算結果をｋ＋１ビットの符号化データＤ４として外部に出力する。
【００５０】
ここで、このアキュムレータ３０における状態遷移図であるトレリスを記述すると、図５に示すようになる。同図において、破線で示すパスは、インターリーブデータＤ３として入力されるビットが“０”の場合を示し、実線で示すパスは、インターリーブデータＤ３として入力されるビットが“１”の場合を示している。また、各パスに付与されているラベルは、符号化データＤ４として出力されるビットを示している。ここでは、ステートは、シフトレジスタ３２の内容で表され、“０”、“１”のステートを、それぞれ、ステートＳ0、ステートＳ1と称している。このように、アキュムレータ３０におけるステート数は２となり、トレリスは、各ステートから次時刻におけるステートへと２本のパスが到達する構造を有する。
【００５１】
このようなアキュムレータ３０は、内符号の符号化として符号化率が“１”の再帰的畳み込み演算を行い、符号化データＤ４を外部に出力する。
【００５２】
このような符号化装置１は、パリティ検査符号化器１０により外符号の符号化として符号化率が“ｋ／（ｋ＋１）”のパリティ検査符号化を行い、アキュムレータ３０により内符号の符号化として符号化率が“１”の再帰的畳み込み演算を行うことによって、全体として、符号化率が“ｋ／（ｋ＋１）×１＝ｋ／（ｋ＋１）”の符号による縦列連接符号化を行う。この符号化装置１により符号化されたデータは、図示しない変調器により所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングが行われ、無記憶通信路２を介して受信装置に出力される。
【００５３】
このように、符号化装置１は、従来のＲＡ符号における繰り返し符号の代わりに、パリティ検査符号を用いることによって、従来のＲＡ符号であれば符号化率が最大でも“１／２”にしかならないところを、パリティを付加する単位ｋをｋ≧２とすることによって、符号化率を“１／２”よりも大きくすることができる。したがって、符号化装置１は、所望の高い符号化率の下に、高性能の符号化を行うことができる。
【００５４】
一方、復号装置３は、図６に示すように、いわゆる繰り返し復号を行うものとして構成される。なお、ここでは、説明を簡略化するために、符号化装置１におけるパリティ検査符号化器１０により符号化率が“２／３”の符号化を行うものに対応するものを示す。
【００５５】
復号装置３は、同図に示すように、軟出力（soft-output）復号を行う第１の軟出力復号手段及び第２の軟出力復号手段である軟出力復号回路４０，９０と、入力したデータの順序を元に戻す逆置換手段であるデインターリーバ５０と、入力したデータの順序を並べ替える第２の置換手段であるインターリーバ６０と、クロックレートの変換等を行う第１のレート変換手段であるレート変換回路７０と、同じくクロックレートの変換を行う第２のレート変換手段であるレート変換回路８０と、入力したデータを２値化する２値化手段である２値化回路１００とを備える。この復号装置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）とされる受信値Ｄ５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。
【００５６】
軟出力復号回路４０は、符号化装置１におけるアキュムレータ３０に対応して備えられるものである。軟出力復号回路４０は、アキュムレータ３０におけるトレリス上の各ステートの通過確率やステート間を遷移する各枝の出力の受信確率に基づき、これらの確率を直接値として保持して演算を行う「Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv, “Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate”, IEEE Trans. Inf. Theory, vol. IT-20, pp. 284-287, Mar. 1974」に記載されているＢＣＪＲ（Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv）アルゴリズムや、このＢＣＪＲアルゴリズムを改良し、確率を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱う「Robertson, Villebrun and Hoeher, “A comparison of optimal and sub-optimal MAP decoding algorithms operating in the domain”, IEEE Int. Conf. on Communications, pp. 1009-1013, June 1995」に記載されているＭａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰアルゴリズム若しくはＬｏｇ−ＭＡＰアルゴリズム（以下、Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズム若しくはＬｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズムと称する。）に基づく最大事後確率（Maximum A Posteriori probability；以下、ＭＡＰと記す。）復号を行う。
【００５７】
ここで、軟出力復号回路４０は、例えば確率を自然対数を用いて対数尤度表記して対数尤度の形式で扱う場合には、図７に示すように、受信値Ｄ５を対数尤度表記した確率である確率対数尤度（log likelihood）に変換する変換器４１と、ＭＡＰ復号を行うＭＡＰ復号器４２と、３つの差分器４３，４４，４５とを有する。
【００５８】
変換器４１は、軟入力である受信値Ｄ５を入力すると、この受信値Ｄ５を確率対数尤度に変換する。変換器４１は、例えば確率対数尤度として、確率の比の対数尤度表記である確率対数尤度比（log likelihood ratio）を扱う場合には、各受信値Ｄ５毎に確率対数尤度比を求める。変換器４１は、変換して得られた確率対数尤度Ｄ１４をＭＡＰ復号器４２に供給する。
【００５９】
ＭＡＰ復号器４２は、変換器４１から供給された軟入力である確率対数尤度Ｄ１４と、インターリーバ６０から供給された軟入力である３ビットの情報ビットに対する事前確率情報（a priori probability information）Ｄ６1，Ｄ６2，Ｄ６3とを入力してＭＡＰ復号を行い、確率対数尤度Ｄ１４を元に３ビットの情報ビットに対する事後確率情報（a posteriori probability information）Ｄ１５1，Ｄ１５2，Ｄ１５3を生成する。ＭＡＰ復号器４２は、生成した事後確率情報Ｄ１５1を差分器４３に供給するとともに、生成した事後確率情報Ｄ１５2を差分器４４に供給するとともに、生成した事後確率情報Ｄ１５3を差分器４５に供給する。
【００６０】
差分器４３は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１５1と軟入力とされる事前確率情報Ｄ６1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ビットの情報ビットに対する外部情報（extrinsic information）Ｄ７のうちの１ビットの外部情報Ｄ７1として後段のデインターリーバ５０に軟出力として供給する。
【００６１】
差分器４４は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１５2と軟入力とされる事前確率情報Ｄ６2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ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ７のうちの１ビットの外部情報Ｄ７2として後段のデインターリーバ５０に軟出力として供給する。
【００６２】
差分器４５は、軟入力とされる事後確率情報Ｄ１５3と軟入力とされる事前確率情報Ｄ６3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ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ７のうちの１ビットの外部情報Ｄ７3として後段のデインターリーバ５０に軟出力として供給する。
【００６３】
このような軟出力復号回路４０は、受信装置により受信された軟入力の受信語Ｄ５を入力するとともに、インターリーバ６０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Ｄ６を入力し、これらの受信値Ｄ５と事前確率情報Ｄ６とを用いてＭＡＰ復号を行い、内符号、すなわち、符号化装置１におけるアキュムレータ３０により符号化された符号の軟出力復号を行う。軟出力復号回路４０は、符号の拘束条件により求められる外部情報Ｄ７を生成し、この外部情報Ｄ７を後段のデインターリーバ５０に軟出力として供給する。
【００６４】
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、受信値Ｄ５をｙとすると、軟出力復号回路４０は、ＭＡＰ復号器４２に対して、受信語Ｄ５（ｙ）とともに、次式（９）で表される事前確率情報Ｄ６（Ｌ（ｕ））を入力する。
【００６５】
【数９】
0004505953.tif 000002
【００６６】
すなわち、軟出力復号回路４０は、ＭＡＰ復号器４２に対して、受信語Ｄ５（ｙ）と、情報ビットｕが“１”である確率Ｐｒ｛ｕ＝１｝と情報ビットｕが“０”である確率Ｐｒ｛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Ｄ６（Ｌ（ｕ））とを入力する。
【００６７】
続いて、軟出力復号回路４０は、ＭＡＰ復号器４２によりＭＡＰ復号を行い、次式（１０）で表される事後確率情報Ｄ１５（Ｌ*（ｕ））を生成する。
【００６８】
【数１０】
0004505953.tif 000003
【００６９】
すなわち、軟出力復号回路４０は、ＭＡＰ復号器４２によって、受信語Ｄ５（ｙ）を受信した際に情報ビットｕが“１”である確率Ｐｒ｛ｕ＝１｜ｙ｝と、受信語Ｄ５（ｙ）を受信した際に情報ビットｕが“０”である確率Ｐｒ｛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Ｄ１５（Ｌ*（ｕ））を生成する。なお、この事後確率情報Ｄ１５（Ｌ*（ｕ））は、ここでは、受信語Ｄ５（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。
【００７０】
そして、軟出力復号回路４０は、差分器４３，４４，４５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Ｄ１５（Ｌ*（ｕ））と事前確率情報Ｄ６（Ｌ（ｕ））との差分値である外部情報Ｄ７（Ｌe（ｕ））を求める。
【００７１】
【数１１】
0004505953.tif 000004
【００７２】
軟出力復号回路４０は、このようにして外部情報Ｄ７を生成し、この外部情報Ｄ７を後段のデインターリーバ５０に軟出力として出力する。なお、この外部情報Ｄ７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。
【００７３】
デインターリーバ５０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４０から供給された軟入力の外部情報Ｄ７にデインターリーブを施す。デインターリーバ５０は、デインターリーブして得られたデータＤ８を後段のレート変換回路７０に供給する。
【００７４】
インターリーバ６０は、レート変換回路８０から供給されたデータ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６０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４０における情報ビットに対する事前確率情報Ｄ６として出力する。
【００７５】
レート変換回路７０は、軟出力復号回路４０と軟出力復号回路９０との動作速度の違いを吸収するために、デインターリーバ５０から供給されたデータＤ８のクロックレートを変換する。具体的には、レート変換回路７０は、図示しないメモリから構成され、例えば軟出力復号回路４０の動作速度が軟出力復号回路９０の動作速度の４倍であった場合には、入力したデータＤ８をメモリに保持することによって、クロックレートを１／４倍にするといったように、入力したデータＤ８を軟出力復号回路４０と軟出力復号回路９０との動作速度の違いに応じてメモリに保持することによって、クロックレートを変換する。レート変換回路７０は、クロックレートの変換後のデータを後段の軟出力復号回路９０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。
【００７６】
レート変換回路８０は、レート変換回路７０と同様に、軟出力復号回路４０と軟出力復号回路９０との動作速度の違いを吸収するためのものであり、軟出力復号回路９０から供給された軟入力である符号ビットに対する外部情報Ｄ１１のクロックレートを変換する。レート変換回路８０は、クロックレートの変換後のデータＤ１２を後段のインターリーバ６０に供給する。
【００７７】
軟出力復号回路９０は、符号化装置１におけるパリティ検査符号化器１０に対応して備えられるものである。軟出力復号回路９０は、データ変換回路７０から出力された３ビットからなる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、図示しないが、値が“０”である２ビットの情報ビットに対する事前確率情報を入力し、これらの事前確率情報を用いてＭＡＰ復号を行い、外符号、すなわち、符号化装置１におけるパリティ検査符号化器１０により符号化された符号の軟出力復号を行う。実際には、軟出力復号回路９０は、次のような動作を行うことによって、ＭＡＰ復号を行う。ここでは、説明の簡略化のため、２元符号を例として説明する。すなわち、軟出力復号回路９０は、符号化装置１におけるアキュムレータ３０による符号から与えられる外部情報を事前確率情報とし、パリティ検査符号毎に事後確率情報を合計３ビットの各符号語シンボルに対して算出する。
【００７８】
ここで、軟出力復号回路９０は、事前確率情報Ｄ９を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱う場合には、図８に示すように、演算手段である３つの演算回路９１，９２，９３と、２つの加算器９４，９５とを有するものとして実現することができる。なお、演算回路９１，９２，９３は、それぞれ、「Robert G. Gallager, “Low-density parity-check codes”, MIT Press, 1963」に記載されている演算を行うものであり、演算子を“＄”と表すものとすると、変数Ａ，Ｂ∈Ｒ→Ｒに対して、次式（１２）及び次式（１３）のように定義される演算を行うものである。なお、次式（１２）及び次式（１３）におけるｌｏｇは、ネピヤの数ｅを底とする自然対数を示している。
【００７９】
【数１２】
0004505953.tif 000005
【００８０】
【数１３】
0004505953.tif 000006
【００８１】
演算回路９１は、３ビットの事前確率情報Ｄ９のうち、２ビット目の事前確率情報Ｄ９2と、３ビット目の事前確率情報Ｄ９3とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器９４に供給するとともに、３ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ１１のうちの１ビット目の外部情報Ｄ１１1として、レート変換回路８０に軟出力として供給する。
【００８２】
演算回路９２は、３ビットの事前確率情報Ｄ９のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ９1と、３ビット目の事前確率情報Ｄ９3とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器９５に供給するとともに、３ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ１１のうちの２ビット目の外部情報Ｄ１１2として、レート変換回路８０に軟出力として供給する。
【００８３】
演算回路９３は、３ビットの事前確率情報Ｄ９のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ９1と、２ビット目の事前確率情報Ｄ９2とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を３ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ１１のうちの３ビット目の外部情報Ｄ１１3として、レート変換回路８０に軟出力として供給する。
【００８４】
加算器９４は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ９1と、演算回路９１から供給される外部情報Ｄ１１1とを加算し、得られた結果を２ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ１０のうちの１ビット目の外部情報Ｄ１０1として、後段の２値化回路１００に軟出力として供給する。
【００８５】
加算器９５は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ９2と、演算回路９２から供給される外部情報Ｄ１１2とを加算し、得られた結果を２ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ１０のうちの２ビット目の外部情報Ｄ１０2として、後段の２値化回路１００に軟出力として供給する。
【００８６】
このような軟出力復号回路９０は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、レート変換回路７０から供給された軟入力の事前確率情報Ｄ９とを入力し、これらの事前確率情報を用いてＭＡＰ復号を行うことによって、符号の拘束条件により求められる外部情報Ｄ１０，Ｄ１１を生成し、外部情報Ｄ１０を２値化回路１００に軟出力として供給するとともに、外部情報Ｄ１１をレート変換回路８０に軟出力として供給する。
【００８７】
すなわち、軟出力復号回路９０は、生成する符号ビットに対する外部情報の各ビットとして、レート変換回路７０から供給された軟入力の事前確率情報のうち、自己のビットに対応する入力以外のビットとの間で演算子“＄”で表される演算を行い、生成する情報ビットに対する外部情報として、レート変換回路７０から供給された軟入力の事前確率情報のうち、自己のビットに対応する入力以外のビットとの間で行われた演算子“＄”で表される演算の結果と、自己のビットに対応する入力と、値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報とを加算する。換言すれば、外符号の軟出力復号を行う軟出力復号回路は、情報ビットに対する事前確率情報を“ＡＰＰ”とし、符号ビットに対する事前確率情報を“Ｒk”とすると、符号化装置１においてパリティを付加する単位に応じて、次式（１４）に示す演算を行い、符号ビットに対する外部情報（ＥＸ）を生成し、次式（１５）に示す演算を行い、情報ビットに対する外部情報（ＤＥＣ）を生成する。
【００８８】
【数１４】
0004505953.tif 000007
【００８９】
【数１５】
0004505953.tif 000008
【００９０】
ところで、上述した演算子“＄”については、次式（１６）に示す定理が成立する。ただし、次式（１６）における関数ｆは、正数ｘを変数として、次式（１７）で表される。
【００９１】
【数１６】
0004505953.tif 000009
【００９２】
【数１７】
0004505953.tif 000010
【００９３】
なお、上式（１６）における“ｓｇｎ”は、変数Ａiの符号であり、“｜Ａi｜”は、変数Ａiの絶対値を示している。
【００９４】
このように、演算子“＄”で表される演算は、関数ｆによる変換と加算とにより実現することができる。ここで、関数ｆは、図９に示すように、第１象限で与えられ、変数ｘの増加にともない０に漸近する減少関数であり、変数ｘとの関係を例えばＲＯＭ等にテーブルとして予め記憶させておいたり、変数ｘとの関係をいわゆる線形近似又は閾値近似等により近似するといったように、各種方法により実装することができる。また、関数ｆは、変数Ａiを符号と絶対値との組み合わせ（signed magnitude形式）で例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等に保持することによって、計算量の少ないより簡便な実装とすることも可能である。
【００９５】
このことから、演算回路９１，９２，９３は、それぞれ、上述した関数ｆと変数ｘとの関係を、図示しないＲＯＭに記憶されたテーブルを参照することにより求め、上式（１６）に示した演算を行うものであってもよく、若しくは、関数ｆと変数ｘとの関係を、線形近似又は閾値近似等により近似する構成であってもよい。また、演算回路９１，９２，９３は、それぞれ、図示しないＲＡＭに保持された関数ｆにおける変数Ａiの符号と絶対値との組み合わせを用いて、上式（１６）に示した演算を行うものであってもよい。
【００９６】
２値化回路１００は、軟出力復号回路９０から供給された外部情報Ｄ１０を２値化し、硬出力（hard-output）の復号データＤ１３として出力する。
【００９７】
このような復号装置３は、符号化装置１におけるアキュムレータ３０及びパリティ検査符号化器１０のそれぞれに対応する軟出力復号回路４０，９０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、軟出力復号回路４０，９０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、受信値Ｄ５を入力すると、軟出力復号回路４０乃至軟出力復号回路９０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い、所定の回数の復号動作の結果得られた軟出力の外部情報Ｄ１０に基づいて、復号データＤ１３を出力する。
【００９８】
このように、復号装置３は、符号化装置１により符号化されたＰＡ符号を繰り返し復号により高精度に復号することができる。
【００９９】
つぎに、第２の実施の形態として示すデータ送受信システムについて図１０乃至図１５を用いて説明する。
【０１００】
このデータ送受信システムは、上述した符号化装置１の代わりに、図１０に示す符号化装置１’を備え、この符号化装置１’により符号化された符号を後述する復号装置３’により復号するものである。このデータ送受信システムにおいて、符号化装置１’は、上述したＰＡ符号による符号化をさらに改良し、パリティを付加する情報の単位を任意の分布にしたがって変化させるものである。
【０１０１】
なお、図１０に示す符号化装置１’は、基本構成を図２に示した符号化装置１と同様とし、設定器１１０を備えたことに特徴を有している。したがって、先に図２に示した符号化装置１と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０２】
符号化装置１’は、図１０に示すように、上述したインターリーバ２０と、アキュムレータ３０との他に、パリティ検査符号化器１０’と、パリティ検査符号化器１０’においてパリティを付加する情報の単位の分布を設定する設定手段である設定器１１０とを備える。
【０１０３】
パリティ検査符号化器１０’は、上述したパリティ検査符号化器１０と同様に、入力したデータに対して所定のビット単位で１ビットのパリティを付加する。具体的には、パリティ検査符号化器１０’は、入力データＤ１を入力すると、設定器１１０から供給される制御信号Ｓに基づいて、入力データＤ１に対して所定のビット単位で１ビットのパリティを付加し、符号化データＤ２として後段のインターリーバ２０に出力する。ここで、パリティを付加する単位は、設定器１１０から供給される制御信号Ｓに応じて変化する。この単位については、後に詳述する。
【０１０４】
設定器１１０は、パリティ検査符号化器１０’においてパリティを付加する単位の分布を設定し、設定内容を示す制御信号Ｓをパリティ検査符号化器１０’に供給する。設定器１１０は、具体的には、符号化データＤ２のビット総数に対して、入力データＤ１のｉビット単位で１ビットのパリティを付加する比率をλiとすると、次式（１８）及び次式（１９）を満足するように、入力データＤ１に対してパリティを付加する単位の分布を設定する。
【０１０５】
【数１８】
0004505953.tif 000011
【０１０６】
【数１９】
0004505953.tif 000012
【０１０７】
より具体的に説明するために、パリティ検査符号化器１０’により符号化率Ｒが“４／５”の符号化を行う場合を考える。ここで、例えば図１１（Ａ）に示すように、パリティ検査符号化器１０’により生成される符号化データＤ２の総ビット数を５００００ビットとすると、入力データＤ１の総ビット数は、符号化率Ｒが“４／５”であることから、同図（Ｂ）に示すように、４００００ビットとなる。
【０１０８】
このとき、パリティ検査符号化器１０’は、ｉ＝３ビット単位で１ビットのパリティを付加する符号化と、ｉ＝５ビット単位で１ビットのパリティを付加する符号化とを行うものとすると、同図（Ａ）に示すように、５００００ビットの符号化データＤ２のうち、２／５のビット、すなわち、２００００ビットを３ビット単位でパリティ検査符号化して生成するとともに、残りの３／５のビット、すなわち、３００００ビットを５ビット単位でパリティ検査符号化して生成すればよい。
【０１０９】
ここで、同図（Ｂ）に示すように、符号化データＤ２のうちの２００００ビットを３ビット単位でパリティ検査符号化して生成するには、入力データＤ１のうちの２００００×３／（３＋１）＝１５０００ビットを必要とし、符号化データＤ２のうちの３００００ビットを５ビット単位でパリティ検査符号化して生成するには、入力データＤ１のうちの３００００×５／（５＋１）＝２５０００ビットを必要とすることになる。
【０１１０】
したがって、設定器１１０は、パリティ検査符号化器１０’に対して、４００００ビットの入力データＤ１のうち、１５０００ビットを３ビット単位でパリティ検査符号化するとともに、２５０００ビットを５ビット単位でパリティ検査符号化する旨を示す制御信号Ｓを供給する。
【０１１１】
このように、設定器１１０は、入力データＤ１の総ビット数、パリティ検査符号化器１０’で行わせるべき符号化の符号化率及びパリティを付加する単位に応じて、入力データＤ１に対してパリティを付加する単位の分布を設定し、その設定内容を示す制御信号Ｓをパリティ検査符号化器１０’に供給する。
【０１１２】
なお、パリティを付加する単位の分布は、入力データＤ１の総ビットに対して任意であってよく、例えば、図１１の例の場合には、入力データＤ１の最初の１５０００ビットを３ビット単位でパリティ検査符号化し、残りの２５０００ビットを５ビット単位でパリティ検査符号化してもよく、その他の組み合わせであってもよい。
【０１１３】
このような符号化装置１’は、パリティ検査符号化器１０’により外符号の符号化として符号化率が任意の“Ｒ（＜１）”のパリティ検査符号化を行い、アキュムレータ３０により内符号の符号化として符号化率が“１”の再帰的畳み込み演算を行うことによって、全体として、符号化率が“Ｒ×１＝Ｒ”の符号による縦列連接符号化を行う。この符号化装置１により符号化されたデータは、図示しない変調器により所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングが行われ、無記憶通信路２を介して受信装置に出力される。
【０１１４】
このように、符号化装置１’は、パリティ検査符号化器１０’においてパリティを付加する単位を任意の分布にしたがって変化させることによって、第１の実施の形態として示したＰＡ符号であれば符号化率に応じて一意に決定されるパリティ付加の単位を、入力データＤ１の任意の単位毎に異なるものとすることができることから、符号化率を“１”に近い所望の値とすることができ、この所望の高い符号化率の下に、より高性能の符号化を行うことができる。設定器１１０により設定されるパリティ付加の単位の分布を決定する方法としては、種々のものが考えられ、例えば、通常のＰＡ符号の場合からパリティ付加の単位の分布を変化させていき、最適な性能が得られる分布を探索するようにしてもよい。
【０１１５】
一方、復号装置３’は、図１２に示すように、いわゆる繰り返し復号を行うものとして構成される。なお、ここでは、説明を簡略化するために、符号化装置１’におけるパリティ検査符号化器１０’によって、ｉ＝３ビット単位で１ビットのパリティを付加する符号化と、ｉ＝５ビット単位で１ビットのパリティを付加する符号化とを行い、符号化率が“４／５”の符号化を行うものに対応するものを示す。
【０１１６】
また、同図に示す復号装置３’は、基本構成を図６に示した復号装置３と同様とし、符号化装置１’におけるパリティ検査符号化器１０’によるパリティを付加する単位に応じた複数の軟出力復号回路を備えたことに特徴を有している。したがって、先に図６に示した復号装置３と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１１７】
復号装置３’は、図１２に示すように、上述した軟出力復号回路４０と、デインターリーバ５０と、インターリーバ６０と、２値化回路１００との他に、クロックレートの変換等を行う第１のレート変換手段及び分配手段であるレート変換回路７０’と、同じくクロックレートの変換を行う第２のレート変換手段であるレート変換回路８０’と、パリティ検査符号化器１０’によるパリティを付加する単位に応じた軟出力復号を行う第２の軟出力復号手段である２つの軟出力復号回路９０1，９０2と、これらの軟出力復号回路９０1，９０2から供給されたデータを切り換えて出力するための切換スイッチ１２０とを備える。この復号装置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とされる受信値Ｄ５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Ｄ２３として出力する。
【０１１８】
レート変換回路７０’は、軟出力復号回路４０と軟出力復号回路９０1，９０2との動作速度の違いを吸収するために、デインターリーバ５０から供給されたデータＤ８のクロックレートを変換する。また、レート変換回路７０’は、クロックレートの変換後のデータを後段の軟出力復号器９０1，９０2に分配する機能も併せて備える。
【０１１９】
具体的には、レート変換回路７０’は、図１３に示すように、クロックレートを変換させるためにデータＤ８を保持するメモリ７１と、後述する切換スイッチ７３の動作を制御する制御部７２と、メモリ７１から供給されたクロックレートが変換されたデータを選択する切換スイッチ７３と、この切換スイッチ７３により選択されたデータをラッチする１０個のラッチ７４1，７４2，７４3，７４4，７４5，７４6，７４7，７４8，７４9，７４10とを有する。
【０１２０】
このようなレート変換回路７０’は、例えば軟出力復号回路４０の動作速度が軟出力復号回路９０1，９０2の動作速度の４倍であった場合には、入力したデータＤ８をメモリ７１に保持することによって、クロックレートを１／４倍にするといったように、入力したデータＤ８を軟出力復号回路４０と軟出力復号回路９０1，９０2との動作速度の違いに応じてメモリ７１に保持することによって、クロックレートを変換する。続いて、レート変換回路７０’は、制御部７２によって、メモリ７１に保持されているデータが、符号化装置１’におけるパリティ検査符号化器１０’によりｉビット単位でパリティが付加されて生成されたｉ＋１個のビットのうち、どのビットに相当するかを判別し、この制御部７２の制御の下に切換スイッチ７３を動作させ、メモリ７１から供給されたデータを各ラッチ７４1，７４2，７４3，７４4，７４5，７４6，７４7，７４8，７４9，７４10に分配する。そして、レート変換回路７０’は、パリティ検査符号化器１０’におけるパリティを付加する単位がｉ＝３の場合には、ラッチ７４1，７４2，７４3，７４4のそれぞれによって、４ビットのデータを１ビットずつラッチし、各ビットを後段の軟出力復号回路９０1における符号ビットに対する事前確率情報Ｄ１６1，Ｄ１６2，Ｄ１６3，Ｄ１６4として出力する。また、レート変換回路７０’は、パリティ検査符号化器１０’におけるパリティを付加する単位がｉ＝５の場合には、ラッチ７４5，７４6，７４7，７４8，７４9，７４10のそれぞれによって、６ビットのデータを１ビットずつラッチし、各ビットを後段の軟出力復号回路９０2における符号ビットに対する事前確率情報Ｄ１７1，Ｄ１７2，Ｄ１７3，Ｄ１７4，Ｄ１７5，Ｄ１７6として出力する。
【０１２１】
レート変換回路８０’は、レート変換回路７０’と同様に、軟出力復号回路４０と軟出力復号回路９０1，９０2との動作速度の違いを吸収するためのものであり、軟出力復号回路９０1から供給された軟入力である符号ビットに対する外部情報Ｄ１９又は軟出力復号回路９０2から供給された軟入力である符号ビットに対する外部情報Ｄ２１のクロックレートを変換する。レート変換回路８０’は、クロックレートの変換後のデータＤ１２を後段のインターリーバ６０に供給する。
【０１２２】
軟出力復号回路９０1は、符号化装置１におけるパリティ検査符号化器１０’に対応して備えられるものであり、ｉ＝３ビット単位で１ビットのパリティを付加してパリティ検査符号化された符号を復号するものである。軟出力復号回路９０1は、データ変換回路７０’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Ｄ１６を入力するとともに、図示しないが、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、これらの事前確率情報を用いてＭＡＰ復号を行い、外符号の軟出力復号を行う。
【０１２３】
ここで、軟出力復号回路９０1は、事前確率情報Ｄ１６を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱う場合には、図１４に示すように、演算手段である４つの演算回路９１1，９２1，９３1，９４1と、３つの加算器９５1，９６1，９７1とを有するものとして実現することができる。なお、演算回路９１1，９２1，９３1，９４1は、それぞれ、上式（１２）及び上式（１３）のように定義される演算を行うものである。
【０１２４】
演算回路９１1は、４ビットの事前確率情報Ｄ１６のうち、２ビット目の事前確率情報Ｄ１６2と、３ビット目の事前確率情報Ｄ１６3と、４ビット目の事前確率情報Ｄ１６4とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器９５1に供給するとともに、４ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ１９のうちの１ビット目の外部情報Ｄ１９1として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１２５】
演算回路９２1は、４ビットの事前確率情報Ｄ１６のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ１６1と、３ビット目の事前確率情報Ｄ１６3と、４ビット目の事前確率情報Ｄ１６4とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器９６1に供給するとともに、４ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ１９のうちの２ビット目の外部情報Ｄ１９2として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１２６】
演算回路９３1は、４ビットの事前確率情報Ｄ１６のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ１６1と、２ビット目の事前確率情報Ｄ１６2と、４ビット目の事前確率情報Ｄ１６4とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器９７1に供給するとともに、４ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ１９のうちの３ビット目の外部情報Ｄ１９3として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１２７】
演算回路９４1は、４ビットの事前確率情報Ｄ１６のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ１６1と、２ビット目の事前確率情報Ｄ１６2と、３ビット目の事前確率情報Ｄ１６3とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を４ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ１９のうちの４ビット目の外部情報Ｄ１９4として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１２８】
加算器９５1は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ１６1と、演算回路９１1から供給される外部情報Ｄ１９1とを加算し、得られた結果を３ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ１８のうちの１ビット目の外部情報Ｄ１８1として、被選択端子ａに軟出力として供給する。
【０１２９】
加算器９６1は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ１６2と、演算回路９２1から供給される外部情報Ｄ１９2とを加算し、得られた結果を３ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ１８のうちの２ビット目の外部情報Ｄ１８2として、被選択端子ａに軟出力として供給する。
【０１３０】
このような軟出力復号回路９０1は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、レート変換回路７０’から供給された軟入力の事前確率情報Ｄ１６とを入力し、これらの事前確率情報を用いてＭＡＰ復号を行うことによって、符号の拘束条件により求められる外部情報Ｄ１８，Ｄ１９を生成し、外部情報Ｄ１８を被選択端子ａに軟出力として供給するとともに、外部情報Ｄ１９をレート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１３１】
軟出力復号回路９０2は、符号化装置１におけるパリティ検査符号化器１０’に対応して備えられるものであり、ｉ＝５ビット単位で１ビットのパリティを付加してパリティ検査符号化された符号を復号するものである。軟出力復号回路９０2は、データ変換回路７０’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Ｄ１７を入力するとともに、図示しないが、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、これらの事前確率情報を用いてＭＡＰ復号を行い、外符号の軟出力復号を行う。
【０１３２】
ここで、軟出力復号回路９０2は、事前確率情報Ｄ１７を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱う場合には、図１５に示すように、演算手段である６つの演算回路９１2，９２2，９３2，９４2，９５2，９６2と、５つの加算器９７1，９８1，９９1，１００1，１０１1とを有するものとして実現することができる。なお、演算回路９１2，９２2，９３2，９４2，９５2，９６2は、それぞれ、上式（１２）及び上式（１３）のように定義される演算を行うものである。
【０１３３】
演算回路９１2は、６ビットの事前確率情報Ｄ１７のうち、２ビット目の事前確率情報Ｄ１７2と、３ビット目の事前確率情報Ｄ１７3と、４ビット目の事前確率情報Ｄ１７4と、５ビット目の事前確率情報Ｄ１７5と、６ビット目の事前確率情報Ｄ１７6とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器９７2に供給するとともに、６ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ２１のうちの１ビット目の外部情報Ｄ２１1として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１３４】
演算回路９２2は、６ビットの事前確率情報Ｄ１７のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ１７1と、３ビット目の事前確率情報Ｄ１７3と、４ビット目の事前確率情報Ｄ１７4と、５ビット目の事前確率情報Ｄ１７5と、６ビット目の事前確率情報Ｄ１７6とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器９８2に供給するとともに、６ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ２１のうちの２ビット目の外部情報Ｄ２１2として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１３５】
演算回路９３2は、６ビットの事前確率情報Ｄ１７のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ１７1と、２ビット目の事前確率情報Ｄ１７2と、４ビット目の事前確率情報Ｄ１７4と、５ビット目の事前確率情報Ｄ１７5と、６ビット目の事前確率情報Ｄ１７6とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器９９2に供給するとともに、６ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ２１のうちの３ビット目の外部情報Ｄ２１3として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１３６】
演算回路９４2は、６ビットの事前確率情報Ｄ１７のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ１７1と、２ビット目の事前確率情報Ｄ１７2と、３ビット目の事前確率情報Ｄ１７3と、５ビット目の事前確率情報Ｄ１７5と、６ビット目の事前確率情報Ｄ１７6とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器１００2に供給するとともに、６ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ２１のうちの４ビット目の外部情報Ｄ２１4として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１３７】
演算回路９５2は、６ビットの事前確率情報Ｄ１７のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ１７1と、２ビット目の事前確率情報Ｄ１７2と、３ビット目の事前確率情報Ｄ１７3と、４ビット目の事前確率情報Ｄ１７4と、６ビット目の事前確率情報Ｄ１７6とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を加算器１０１2に供給するとともに、６ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ２１のうちの５ビット目の外部情報Ｄ２１5として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１３８】
演算回路９６2は、６ビットの事前確率情報Ｄ１７のうち、１ビット目の事前確率情報Ｄ１７1と、２ビット目の事前確率情報Ｄ１７2と、３ビット目の事前確率情報Ｄ１７3と、４ビット目の事前確率情報Ｄ１７4と、５ビット目の事前確率情報Ｄ１７5とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行い、得られた結果を６ビットの符号ビットに対する外部情報Ｄ２１のうちの６ビット目の外部情報Ｄ２１6として、レート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１３９】
加算器９７2は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ１７1と、演算回路９１2から供給される外部情報Ｄ２１1とを加算し、得られた結果を５ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ２０のうちの１ビット目の外部情報Ｄ２０1として、被選択端子ｂに軟出力として供給する。
【０１４０】
加算器９８2は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ１７2と、演算回路９２2から供給される外部情報Ｄ２１2とを加算し、得られた結果を５ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ２０のうちの２ビット目の外部情報Ｄ２０2として、被選択端子ｂに軟出力として供給する。
【０１４１】
加算器９９2は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ１７3と、演算回路９３2から供給される外部情報Ｄ２１3とを加算し、得られた結果を５ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ２０のうちの３ビット目の外部情報Ｄ２０3として、被選択端子ｂに軟出力として供給する。
【０１４２】
加算器１００2は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ１７4と、演算回路９４2から供給される外部情報Ｄ２１4とを加算し、得られた結果を５ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ２０のうちの４ビット目の外部情報Ｄ２０4として、被選択端子ｂに軟出力として供給する。
【０１４３】
加算器１０１2は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、事前確率情報Ｄ１７5と、演算回路９５2から供給される外部情報Ｄ２１5とを加算し、得られた結果を５ビットの情報ビットに対する外部情報Ｄ２０のうちの５ビット目の外部情報Ｄ２０5として、被選択端子ｂに軟出力として供給する。
【０１４４】
このような軟出力復号回路９０2は、図示しない値が“０”である情報ビットに対する事前確率情報と、レート変換回路７０’から供給された軟入力の事前確率情報Ｄ１７とを入力し、これらの事前確率情報を用いてＭＡＰ復号を行うことによって、符号の拘束条件により求められる外部情報Ｄ２０，Ｄ２１を生成し、外部情報Ｄ２０を被選択端子ｂに軟出力として供給するとともに、外部情報Ｄ２１をレート変換回路８０’に軟出力として供給する。
【０１４５】
切換スイッチ１２０は、図示しない制御部の制御の下に動作し、軟出力復号回路９０1から出力された外部情報Ｄ１８に基づいて復号データＤ２３を出力する場合には、被選択端子ａと接続し、外部情報Ｄ１８を外部情報Ｄ２２として２値化回路１００に供給する。また、切換スイッチ１２０は、軟出力復号回路９０2から出力された外部情報Ｄ２０に基づいて復号データＤ２３を出力する場合には、被選択端子ｂと接続し、外部情報Ｄ２０を外部情報Ｄ２２として２値化回路１００に供給する。
【０１４６】
このような復号装置３’は、受信値Ｄ５を入力すると、軟出力復号回路４０乃至軟出力復号回路９０1，９０2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い、所定の回数の復号動作の結果得られた軟出力の外部情報Ｄ２２に基づいて、復号データＤ２３を出力する。
【０１４７】
このように、復号装置３’は、パリティを付加する単位が変化されたパリティ検査符号化器１０’による符号を復号することができ、符号化装置１’により符号化された符号を繰り返し復号により高精度に復号することができる。
【０１４８】
以上説明したように、符号化装置と復号装置とを用いて構成されるデータ送受信システムは、符号化装置において、パリティ検査符号化器によるパリティ検査符号化を行うことによって、ｋ／（ｋ＋１）で表される所望の高い符号化率の下に、高性能の符号化を行うことができ、復号装置において、パリティ検査符号化器による符号の復号を行うことができる。
【０１４９】
また、データ送受信システムは、符号化装置において、パリティ検査符号化器におけるパリティ付加の単位を任意の分布にしたがって変化させることによって、“１”に近い所望の高い符号化率の下に、より高性能の符号化を行うことができ、復号装置において、パリティ検査符号化器におけるパリティ付加の単位に応じた復号を行うことができる。
【０１５０】
すなわち、これらの符号化装置と復号装置とを用いて構成されるデータ送受信システムは、高性能の符号化及び復号システムを実現するものであり、ユーザに高い信頼性を提供することができるものである。
【０１５１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、符号化装置におけるアキュムレータとしては、図１６に示すように、２つの排他的論理和回路３１1’，３１2’と、２つのシフトレジスタ３２1’，３２2’とを有するアキュムレータ３０’といったように、ステート数が“２”以外のものであってもよい。
【０１５２】
また、上述した実施の形態では、符号化装置において、内符号の要素符号化器としてアキュムレータを備えるものとして説明したが、本発明は、必ずしもアキュムレータである必要はなく、任意の符号化を行う符号化器であっても適用可能である。
【０１５３】
さらに、上述した実施の形態では、符号化装置において、外符号の符号化を行う要素符号化器としてパリティ検査符号化器を備えるものとして説明したが、パリティ検査符号化器を内符号の符号化を行う要素符号化器として備えてもよい。
【０１５４】
すなわち、本発明は、少なくともパリティ検査符号化器を備える符号化装置であれば適用できるものである。勿論この場合には、復号装置としては、符号化装置に対応したものを用いることはいうまでもない。
【０１５５】
さらにまた、上述した第１の実施の形態では、復号装置における外符号の軟出力復号を行う軟出力復号回路として、符号化率が“２／３”の場合に対応するものを備えるものとして説明し、第２の実施の形態では、外符号の軟出力復号を行う軟出力復号回路として、パリティをｉ＝３ビット単位で付加して符号化する場合に対応するものと、パリティをｉ＝５ビット単位で付加して符号化する場合に対応するものとを備えるものとして説明したが、本発明は、符号化装置におけるパリティ付加の単位がいかなるものであっても適用できるものであり、それにともない、復号装置における軟出力復号回路も、パリティ検査符号化のパリティ付加の単位に応じた数及び構成とするだけで適用できるものである。
【０１５６】
また、上述した実施の形態では、復号装置における外符号の軟出力復号を行う軟出力復号回路として、パリティ検査符号化のパリティ付加の単位ｉを用いて“ｉ＋１”個の演算回路とｉ個の加算器とを有するものとして説明したが、本発明は、例えばこれらの演算回路及び加算器をそれぞれ共用するといったように、他の構成であってもよく、演算回路及び加算器をそれぞれ共用した場合には、回路規模の削減を図ることもできる。
【０１５７】
さらに、上述した実施の形態では、符号化装置におけるアキュムレータに対応する軟出力復号回路として、ＢＣＪＲアルゴリズムや、Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズム若しくはＬｏｇ−ＢＣＪＲアルゴリズムに基づくＭＡＰ復号を行うものについて説明したが、本発明は、例えばいわゆるＳＯＶＡ（Soft Output Viterbi Algorithm）による復号を行うといったように、他の軟出力復号にも適用可能である。
【０１５８】
以下では、この具体例として、確率を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱うＢＣＪＲアルゴリズムを改良した新規のアルゴリズムについて説明する。
【０１５９】
このアルゴリズムは、いわゆる時刻ｔにおける確率αt，βt，γt、及び軟出力λtを自然対数を用いて対数尤度表記した確率対数尤度Ｉαt，Ｉβt，Ｉγt、及び対数軟出力Ｉλtを求めるものであり、少なくとも各ステートにおける確率対数尤度Ｉαt，Ｉβtの値の差分値を用いて復号を行うものである。このアルゴリズムが適用される軟出力復号回路は、回路規模が削減され、処理の高速化を図ることができる。
【０１６０】
なお、以下では、対数尤度表記した確率対数尤度Ｉαt，Ｉβt，Ｉγtは、それぞれ、確率の比の対数尤度表記である確率対数尤度比であるものとして説明する。また、以下では、上述した符号化装置１におけるアキュムレータ３０による符号を軟出力復号回路４０により復号する場合について説明する。
【０１６１】
確率を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱うＢＣＪＲアルゴリズムにおいては、ｍを時刻ｔにおけるステートとすると、確率対数尤度Ｉαt（ｍ），Ｉβt（ｍ）を算出する際に本質的に必要となるのは、確率対数尤度Ｉαt（ｍ），Ｉβt（ｍ）の値そのものではなく、確率対数尤度Ｉαt（ｍ），Ｉβt（ｍ）を各ステートにおける値の総和で正規化した場合の値、すなわち、各ステートにおける値の差分値である。
【０１６２】
そこで、軟出力復号回路４０は、アキュムレータ３０における２つのステートＳ0，Ｓ1に対する確率対数尤度Ｉαt（ｍ），Ｉβt（ｍ）の反復演算を行うのではなく、ステートＳ0，Ｓ1における値の差分値に着目して演算を行う。ここで、ステートＳ0における時刻ｔでの確率対数尤度Ｉαt（Ｓ0）を“Ｕt”と置き換え、ステートＳ1における時刻ｔでの確率対数尤度Ｉαt（Ｓ1）を“Ｖt”と置き換え、ステートＳ0における時刻ｔでの確率対数尤度Ｉβt（Ｓ0）を“Ｗt”と置き換え、ステートＳ1における時刻ｔでの確率対数尤度Ｉβt（Ｓ1）を“Ｚt”と置き換える。
【０１６３】
このとき、上述した事前確率情報Ｄ６に対応するものであり、インターリーブデータＤ３として入力されるビットが“１”である確率と“０”である確率との比の自然対数値である事前確率情報をＡtとし、受信値Ｄ５のみから決定される符号化データＤ４の１シンボルの符号ビットに対する事後確率情報をｙtとすると、各ステートにおける確率対数尤度Ｉαt（ｍ）、すなわち、確率対数尤度Ｕt,Ｖtは、それぞれ、次式（２０）及び次式（２１）で表される。なお、次式（２０）及び次式（２１）における演算子“＃”は、いわゆるｌｏｇ−ｓｕｍ演算を示すものであり、以下、ｌｏｇ−ｓｕｍ演算は、演算子“＃”により表すものとする。
【０１６４】
【数２０】
0004505953.tif 000013
【０１６５】
【数２１】
0004505953.tif 000014
【０１６６】
したがって、各ステートにおける確率対数尤度Ｉαt（ｍ）の値の差分値、すなわち、確率対数尤度Ｕt,Ｖtの差分値Ｕt−Ｖtは、上述した演算子“＄”を用いて次式（２２）に示すように展開される。
【０１６７】
【数２２】
0004505953.tif 000015
【０１６８】
一方、各ステートにおける確率対数尤度Ｉβt（ｍ）、すなわち、確率対数尤度Ｗt,Ｚtは、それぞれ、事前確率情報Ａt及び事後確率情報ｙtを用いて、次式（２３）及び次式（２４）で表される。
【０１６９】
【数２３】
0004505953.tif 000016
【０１７０】
【数２４】
0004505953.tif 000017
【０１７１】
したがって、各ステートにおける確率対数尤度Ｉβt（ｍ）の値の差分値、すなわち、確率対数尤度Ｗt,Ｚtの差分値Ｗt−Ｚtは、次式（２５）に示すように展開される。
【０１７２】
【数２５】
0004505953.tif 000018
【０１７３】
このように、上式（２２）及び上式（２５）、すなわち、各ステートにおける確率対数尤度Ｉαt（ｍ），Ｉβt（ｍ）の値の差分値は、ともに、演算子“＄”で与えられる演算と加算とを用いて表現することができる。
【０１７４】
したがって、対数軟出力Ｉλtは、確率対数尤度Ｕt，Ｖt，Ｗt，Ｚt、事前確率情報Ａt及び事後確率情報ｙtを用いて、次式（２６）で表される。
【０１７５】
【数２６】
0004505953.tif 000019
【０１７６】
この上式（２６）において、演算子“＄”で表される右辺第２項及び第３項は、上述した外部情報Ｄ７に対応する外部情報を示している。このように、上式（２６）、すなわち、対数軟出力Ｉλtも、各ステートにおける確率対数尤度Ｉαt（ｍ），Ｉβt（ｍ）の値の差分値と同様に、演算子“＄”で与えられる演算と加算とを用いて表現することができる。
【０１７７】
したがって、確率を対数尤度表記して対数尤度の形式で扱う通常のＢＣＪＲアルゴリズムにおいては、確率対数尤度Ｉα，Ｉβのそれぞれを求める反復演算を行う際に、ステート数分の値を保持する必要があったが、このアルゴリズムにおいては、差分値Ｕt−Ｖt，Ｗt−Ｚtを求めればよく、それぞれ、“ステート数−１”分の値を保持すればよい。
【０１７８】
また、このアルゴリズムにおいては、差分値を用いることから、通常のＢＣＪＲアルゴリズムのように、保持している値のオーバーフローを生じることがなく、正規化を行う必要がない。
【０１７９】
さらに、このアルゴリズムにおいては、ｌｏｇ−ｓｕｍ演算を行う必要がないことにも注目すべきである。このアルゴリズムにおいては、差分値Ｕt−Ｖt，Ｗt−Ｚt及び対数軟出力Ｉλtを求める際に、演算子“＄”で表される演算をそれぞれ１回ずつ行えばよい。
【０１８０】
さらにまた、演算子“＄”で表される演算は、上式（１６）及び上式（１７）に示したように、関数ｆによる変換と加算とにより実現することができることから、計算量の少ないより簡便な実装とすることも可能である。
【０１８１】
以上の議論から、回路規模を削減することができ、処理の高速化を図ることができる軟出力復号回路４０の実装が期待できる。
【０１８２】
さて、このようなアルゴリズムを実装する軟出力復号回路４０は、図１７乃至図１９に示すような各部を備えるものとなる。ここで、図１７には、軟出力復号回路４０の各部のうち、確率対数尤度Ｉαtを算出する部分を示し、図１８には、確率対数尤度Ｉβtを算出する部分を示し、図１９には、対数軟出力Ｉλtを算出する部分を示している。
【０１８３】
なお、確率対数尤度Ｉγtは、事後確率情報ｙtと事前確率情報Ａtとにより決定されるものである。すなわち、確率対数尤度Ｉγtは、事後確率情報ｙtと事前確率情報Ａtとを用いて、事後確率情報ｙt毎に、すなわち、受信値毎に、符号の出力パターンと事後確率情報により決定される確率γの自然対数値である。換言すれば、軟出力復号回路４０は、図２０に示すマトリックスで表される確率対数尤度Ｉγtを算出することになる。
【０１８４】
図１７に示す軟出力復号回路４０は、確率対数尤度Ｉαtを算出するＩα算出回路として、上述した演算子“＄”で表される演算を行う演算手段である演算回路１３１と、加算器１３２と、データを保持するレジスタ１３３とを備える。
【０１８５】
演算回路１３１は、事前確率情報Ａtと、レジスタ１３３から供給された１時刻前の確率対数尤度の差分値Ｕt-1−Ｖt-1とを用いて、演算子“＄”で表される演算を行う。演算回路１３１は、演算して得られたデータを加算器１３２に供給する。なお、この演算回路１３１は、上述した関数ｆと変数ｘとの関係を、図示しないＲＯＭに記憶されたテーブルを参照することにより求め、上式（１６）に示した演算を行うものであってもよく、若しくは、関数ｆと変数ｘとの関係を、線形近似又は閾値近似等により近似する構成であってもよい。また、演算回路１３１は、図示しないＲＡＭに保持された関数ｆにおける変数Ａiの符号と絶対値との組み合わせを用いて、上式（１６）に示した演算を行うものであってもよい。
【０１８６】
加算器１３２は、事後確率情報ｙtと、演算回路１３１から供給されたデータとを加算し、得られたデータをレジスタ１３３に供給する。
【０１８７】
レジスタ１３３は、加算器１３２から供給されたデータ、すなわち、確率対数尤度の差分値Ｕt−Ｖtを保持する。このレジスタ１３３に保持された確率対数尤度の差分値Ｕt−Ｖtは、図示しない記憶回路に供給される。
【０１８８】
また、軟出力復号回路４０は、図１８に示すように、確率対数尤度Ｉβtを算出するＩβ算出回路として、加算器１３４と、演算子“＄”で表される演算を行う演算手段である演算回路１３５と、レジスタ１３６とを備える。
【０１８９】
加算器１３４は、図示しない記憶回路から読み出された事後確率情報ｙtと、レジスタ１３６から供給された１時刻前の確率対数尤度の差分値Ｗt-1−Ｚt-1とを加算し、得られたデータを演算回路１３５に供給する。
【０１９０】
演算回路１３５は、図示しない記憶回路から読み出された事前確率情報Ａtと、加算器１３４から供給されたデータとを用いて、演算回路１３１と同様の演算を行う。演算回路１３５は、演算して得られたデータをレジスタ１３６に供給する。
【０１９１】
レジスタ１３６は、演算回路１３５から供給されたデータ、すなわち、確率対数尤度の差分値Ｗt−Ｚtを保持する。このレジスタ１３６に保持された確率対数尤度の差分値Ｗt−Ｚtは、図示しない記憶回路に供給される。
【０１９２】
このような軟出力復号回路４０は、事前確率情報Ａtと事後確率情報ｙtとを用い、少なくとも各ステートにおける確率対数尤度Ｉαt，Ｉβtを変数の一部として、上式（２２）及び上式（２５）に示した演算を行い、各ステートＳ0，Ｓ1における確率対数尤度Ｉαt（Ｓ0），Ｉαt（Ｓ1）の差分値Ｉαt（Ｓ0）−Ｉαt（Ｓ1）（＝Ｕt−Ｖt）及び各ステートＳ0，Ｓ1における確率対数尤度Ｉβt（Ｓ0），Ｉβt（Ｓ1）の差分値Ｉβt（Ｓ0）−Ｉβt（Ｓ1）（＝Ｗt−Ｚt）を算出する。すなわち、軟出力復号回路４０は、事前確率情報Ａt及び事後確率情報ｙtに基づいて、事後確率情報ｙt毎に、符号化開始ステートから時系列順に各ステートに至る確率αの自然対数値である確率対数尤度Ｉαの各ステートにおける値の差分値を算出するとともに、打ち切りステートから時系列の逆順に各ステートに至る確率βの自然対数値である確率対数尤度Ｉβの各ステートにおける値の差分値を算出する。そして、軟出力復号回路４０は、レジスタ１３３に保持した差分値Ｕt−Ｖt及びレジスタ１３６に保持した差分値Ｗt−Ｚtを、図示しない記憶回路に供給する。
【０１９３】
また、軟出力復号回路４０は、図１９に示すように、対数軟出力Ｉλtを算出する部分として、２つの加算器１３７，１３９と、演算子“＄”で表される演算を行う演算手段である演算回路１３８とを備える。
【０１９４】
加算器１３７は、図示しない記憶回路から読み出された事後確率情報ｙtと、図示しない記憶回路から読み出された差分値Ｗt−Ｚtとを加算し、得られたデータを演算回路１３８に供給する。
【０１９５】
演算回路１３８は、図示しない記憶回路から読み出された差分値Ｕt−Ｖtと、加算器１３７から供給されたデータとを用いて、演算回路１３１と同様の演算を行う。演算回路１３８は、演算して得られたデータを加算器１３９に供給する。
【０１９６】
加算器１３９は、図示しない記憶回路から読み出された事前確率情報Ａtと、演算回路１３８から供給されたデータとを加算し、得られたデータを対数軟出力Ｉλtとして外部に出力する。
【０１９７】
このような軟出力復号回路４０は、図示しない記憶回路から読み出された事前確率情報Ａt、事後確率情報ｙt及び差分値Ｕt−Ｖt，Ｗt−Ｚtを用い、少なくとも各ステートにおける差分値Ｕt−Ｖt，Ｗt−Ｚtを変数の一部として、上式（２６）に示した演算を行い、各時刻における対数軟出力Ｉλtを算出する。そして、軟出力復号回路４０は、算出した対数軟出力Ｉλtを時系列順に並べ替えた後、外部に出力する。
【０１９８】
このように、軟出力復号回路４０は、通常のＢＣＪＲアルゴリズムを改良し、各ステートにおける確率対数尤度Ｉαt，Ｉβtの値の差分値を用いて復号を行うアルゴリズムを適用した軟出力復号を行うことができる。
【０１９９】
この軟出力復号回路４０は、差分値Ｕt−Ｖt，Ｗt−Ｚtのそれぞれを算出するために、“ステート数−１”、ここでは１つずつの演算回路１３１，１３５を備えるとともに、対数軟出力Ｉλtを算出するために、同じく１つの演算回路１３８を備えればよい。これらの演算回路１３１，１３５，１３８は、それぞれ、上述したように、簡便な構成とされることから、軟出力復号回路４０は、回路規模が削減されるとともに、処理時間の短縮化を図ることができる。
【０２００】
また、軟出力復号回路４０は、通常のＢＣＪＲアルゴリズムを実装する軟出力復号回路のように、正規化回路を備える必要がなく、さらに、差分値Ｕt−Ｖt，Ｗt−Ｚtのそれぞれを算出するために必要なレジスタの数も、“ステート数−１”、ここでは１つずつで済むことから、回路規模が削減され、処理の高速化を図ることができる。
【０２０１】
なお、この軟出力復号回路４０は、アキュムレータ３０に限らず、ステートの遷移が状態遷移図であるトレリスで表される線形のトレリス符号であれば、いかなる符号化率の符号化を行う要素符号化器による符号を復号することができる。例えば、ステート数が４の符号を復号する場合には、軟出力復号回路４０としては、“ステート数−１”、すなわち、３つの差分値を任意に選択して用いればよい。特に、この軟出力復号回路４０は、ステート数が小さい符号に対して有効に作用するものであり、アキュムレータ３０による符号の復号を行う際には、顕著な効果を奏するものである。
【０２０２】
このように、軟出力復号回路４０は、各ステートにおける確率対数尤度Ｉαt，Ｉβtの値の差分値を用いて復号を行うことによって、簡便且つ少ない演算処理で済み、性能を劣化させることなく、回路規模の削減とともに処理の高速化を図ることができる。
【０２０３】
本発明は、符号化装置におけるアキュムレータに対応する軟出力復号回路として、このようなアルゴリズムをはじめとする種々の軟出力復号を適用することができる。
【０２０４】
さらにまた、上述した実施の形態では、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、例えばフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はＭＯ（Magneto Optical）といった磁気、光又は光磁気ディスク等の記録媒体に対する記録及び／又は再生を行う記録及び／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。
【０２０５】
以上のように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【０２０６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる符号化装置は、入力されたデータに対して縦列連接符号化を行う符号化装置であって、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第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置換手段と、この置換手段から供給されたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化手段とを備え、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段は、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う。
【０２０７】
したがって、本発明にかかる符号化装置は、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段によって、パリティ検査符号化を行うことによって、所望の高い符号化率の下に、高性能の符号化を行うことができる。
【０２０８】
また、本発明にかかる符号化方法は、入力されたデータに対して縦列連接符号化を行う符号化方法であって、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化工程と、この第１の符号化工程にて符号化された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置換工程と、この置換工程にて並べ替えられたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化工程とを備え、第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程では、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う。
【０２０９】
したがって、本発明にかかる符号化方法は、第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程にて、パリティ検査符号化を行うことによって、所望の高い符号化率の下に、高性能の符号化を行うことを可能とする。
【０２１０】
さらに、本発明にかかる復号装置は、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第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第１の置換手段と、この第１の置換手段から供給されたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化手段とを備え、第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段は、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化機器により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号装置であって、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値と、入力された軟入力であ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データのビット配列に戻すように、入力された軟入力の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。
【０２１１】
したがって、本発明にかかる復号装置は、符号化機器が備える第１の符号化手段又は第２の符号化手段のうち、少なくとも一方の符号化手段によって、パリティ検査符号化がなされた符号を高精度に復号することができる。
【０２１２】
さらにまた、本発明にかかる復号方法は、入力されたデータに対して第１の符号の符号化を行う第１の符号化工程と、この第１の符号化工程にて符号化された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第１の置換工程と、この第１の置換工程にて並べ替えられたデータに対して第２の符号の符号化を行う第２の符号化工程とを備え、第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程では、入力されたデータに対して所定の単位毎に１ビットのパリティを付加するパリティ検査符号化を行う符号化方法により縦列連接符号化された符号の復号を行う復号方法であって、第２の符号化工程に対応して備えられ、入力された軟入力である受信値と、入力された軟入力であ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う第１の軟出力復号工程と、この第１の置換工程にて並べ替えられたデータのビット配列を、第１の符号化工程にて符号化されたデータのビット配列に戻すように、入力された軟入力のデータを並べ替える逆置換工程と、第１の符号化工程に対応して備えられ、逆置換工程にて並べ替えられた軟入力であ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う第２の軟出力復号工程と、第１の置換工程と同一の置換位置情報に基づいて、第２の軟出力復号工程にて生成された軟入力の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第２の置換工程とを備え、第１の軟出力復号工程では、情報ビットに対する事前確率情報として、第２の置換工程にて並べ替えられた軟入力のデータを入力する。
【０２１３】
したがって、本発明にかかる復号方法は、符号化方法が備える第１の符号化工程又は第２の符号化工程のうち、少なくとも一方の符号化工程にて、パリティ検査符号化がなされた符号を高精度に復号することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示すデータ送受信システムを適用する通信モデルの構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態として示すデータ送受信システムにおける符号化装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】符号化装置が備えるインターリーバの構成を説明するブロック図である。
【図４】符号化装置が備えるアキュムレータの構成を説明するブロック図である。
【図５】図４に示すアキュムレータにおけるトレリスを説明する図である。
【図６】同データ送受信システムにおける復号装置の構成を説明するブロック図である。
【図７】復号装置が備える内符号の復号を行う軟出力復号回路の構成を説明するブロック図である。
【図８】復号装置が備える外符号の復号を行う軟出力復号回路の構成を説明するブロック図である。
【図９】関数ｆを説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態として示すデータ送受信システムにおける符号化装置の構成を説明するブロック図である。
【図１１】符号化装置が備える設定器における動作を説明するための入力データと符号化データとを説明する図であって、（Ａ）は、符号化装置が備えるパリティ検査符号化器から出力される符号化データを示し、（Ｂ）は、パリティ検査符号化器に入力される入力データを示す図である。
【図１２】同データ送受信システムにおける復号装置の構成を説明するブロック図である。
【図１３】復号装置が備えるレート変換回路の構成を説明するブロック図である。
【図１４】復号装置が備える外符号の復号を行う軟出力復号回路の構成を説明するブロック図であって、パリティを３ビット単位で付加してパリティ検査符号化された符号を復号する軟出力復号回路の構成を説明するブロック図である。
【図１５】復号装置が備える外符号の復号を行う軟出力復号回路の構成を説明するブロック図であって、パリティを５ビット単位で付加してパリティ検査符号化された符号を復号する軟出力復号回路の構成を説明するブロック図である。
【図１６】符号化装置が備えるアキュムレータの構成を説明するブロック図であって、図４に示すアキュムレータとは異なるアキュムレータの構成を説明するブロック図である。
【図１７】復号装置が備える軟出力復号回路の構成を説明するブロック図であって、確率対数尤度Ｉαtを算出する部分を示すブロック図である。
【図１８】復号装置が備える軟出力復号回路の構成を説明するブロック図であって、確率対数尤度Ｉβtを算出する部分を示すブロック図である。
【図１９】復号装置が備える軟出力復号回路の構成を説明するブロック図であって、対数軟出力Ｉλtを算出する部分を示すブロック図である。
【図２０】確率対数尤度Ｉγtを示すマトリックスを説明する図である。
【図２１】通信モデルの構成を説明するブロック図である。
【図２２】従来の符号化装置の構成を説明するブロック図である。
【図２３】従来の復号装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１，１’  符号化装置、  ３，３’  復号装置、  １０，１０’  パリティ検査符号化器、  ２０，６０  インターリーバ、  ３０，３０’  アキュムレータ、  ４０，９０，９０1，９０2  軟出力復号回路、  ５０  デインターリーバ、７０，７０’，８０，８０’  レート変換回路、  １００  ２値化回路、  １１０  設定器、  ９１，９２，９３，９１1，９２1，９３1，９４1，９１2，９２2，９３2，９４2，９５2，９６2，１３１，１３５，１３８  演算回路、  １３３，１３６  レジスタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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