(57)【要約】【課題】符号化率を考慮して正規化処理を行うことにより、符号化率の高いデータをターボ復号した際のスループットの劣化を抑制すること。【解決手段】正規化部１５０は、受信信号より求めた尤度データが示す値に基づいてｍビットの尤度データを右シフトさせてｎ（ｍ＞ｎ）ビットの尤度データに変換するとともに、受信信号の符号化率が所定値以上の場合には符号化率が所定値未満の場合に比べて、右シフトのシフト量を小さくする。ターボ復号部１０９は、ｎビットに変換した尤度データを用いてターボ復号する。【選択図】図１
2013219647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号より求めた尤度データが示す値に基づいてｍビットの前記尤度データを右シフトさせてｎ（ｍ＞ｎ）ビットの前記尤度データに変換するとともに、前記受信信号の符号化率が所定値以上の場合には前記符号化率が所定値未満の場合に比べて、前記右シフトのシフト量を小さくする正規化手段と、
前記変換を行った前記尤度データを用いてターボ復号する復号手段と、
を具備するターボ復号装置。
【請求項２】
前記正規化手段は、
前記符号化率が所定値未満の場合には、第１のシフト量だけ前記尤度データを右シフトさせることにより前記変換を行い、前記符号化率が所定値以上の場合には、前記第１のシフト量からオフセット値を減算して求めた第２のシフト量だけ前記尤度データを右シフトさせることにより前記変換を行う
請求項１記載のターボ復号装置。
【請求項３】
前記正規化手段は、
前記受信信号の受信品質が所定値以上の場合には、前記受信品質が所定値未満の場合に比べて、前記シフト量を小さくする
請求項１記載のターボ復号装置。
【請求項４】
前記正規化手段は、
前記尤度データの値の度数分布に基づいて前記変換を行うとともに、前記受信品質が所定値未満の場合には、第１のシフト量だけ前記尤度データを右シフトさせることにより前記変換を行い、前記受信品質が所定値以上の場合には、前記第１のシフト量からオフセット値を減算して求めた第２のシフト量だけ前記尤度データを右シフトさせることにより前記変換を行う
請求項３記載のターボ復号装置。
【請求項５】
請求項１記載のターボ復号装置を具備する受信装置。
【請求項６】
受信信号より求めた尤度データが示す値に基づいてｍビットの前記尤度データを右シフトさせてｎ（ｍ＞ｎ）ビットの前記尤度データに変換するとともに、前記受信信号の符号化率が所定値以上の場合には前記符号化率が所定値未満の場合に比べて、前記右シフトのシフト量を小さくするステップと、
前記変換を行った前記尤度データを用いてターボ復号するステップと、
を具備するターボ復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばセルラー移動体通信システムで用いられるターボ復号装置及びターボ復号方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＳＰＡ＋（High Speed Packet Access plus）またはＬＴＥ（Long Term Evolution）等のセルラー移動体通信システムでは、誤り訂正符号化方式としてターボ符号を用いている。
【０００３】
ターボ符号を用いた場合の復号側において、ターボ復号のブロックは演算量も多いため、高速な実行速度を達成するためには、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のソフトウェア処理ではなく、ハードウェアで実現することが多い。その場合、ターボ復号のブロックに入力する尤度データのビット数は限られたものになる。このような限られたビット数の尤度データでターボ復号処理を実施する場合、できるだけ高い復号性能を得るために、ターボ復号のブロックに入力される前段において、尤度データを正規化処理する（例えば、特許文献１）。ここで、正規化処理とは、ターボ復号のブロックにおいて限られたビット数を有効に使うことができるように尤度データのビットシフト量を調整する処理を言う。この正規化処理によって復号性能は大きく変わる。
【０００４】
また、符号化率の高いデータにおいては、正規化処理における尤度データのビット精度に対する要求が高い。ここで、ビット精度は尤度データのビット数に依存し、ビット数が多いほどビット精度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５４１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のターボ復号装置においては、符号化率を考慮せずに正規化処理を行うので、符号化率の高いデータをターボ復号した際に、スループットの劣化が大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、符号化率を考慮して正規化処理を行うことにより、符号化率の高いデータをターボ復号した際のスループットの劣化を抑制することができるターボ復号装置及びターボ復号方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のターボ復号装置は、受信信号より求めた尤度データが示す値に基づいてｍビットの前記尤度データを右シフトさせてｎ（ｍ＞ｎ）ビットの前記尤度データに変換するとともに、前記受信信号の符号化率が所定値以上の場合には前記符号化率が所定値未満の場合に比べて、前記右シフトのシフト量を小さくする正規化手段と、前記変換を行った前記尤度データを用いてターボ復号する復号手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
本発明のターボ復号方法は、受信信号より求めた尤度データが示す値に基づいてｍビットの前記尤度データを右シフトさせてｎ（ｍ＞ｎ）ビットの前記尤度データに変換するとともに、前記受信信号の符号化率が所定値以上の場合には前記符号化率が所定値未満の場合に比べて、前記右シフトのシフト量を小さくするステップと、前記変換を行った前記尤度データを用いてターボ復号するステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、符号化率を考慮して正規化処理を行うことにより、符号化率の高いデータをターボ復号した際のスループットの劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における受信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるオフセット値を減算する前の尤度データの値の度数分布を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるオフセット値を減算した後の尤度データの値の度数分布を示す図
【図４】本発明の実施の形態２における受信装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態２におけるオフセット値を減算する前の尤度データの値の度数分布を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における本実施の形態と従来とのスループットの比較図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
＜受信装置の構成＞
本発明の実施の形態１における受信装置１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における受信装置１００の構成を示すブロック図である。
【００１４】
受信装置１００は、アンテナ１０１と、受信部１０２と、復調部１０３と、制御部１０４と、ターボ復号装置１６０とを有している。
【００１５】
アンテナ１０１は、信号を受信して受信部１０２に出力する。
【００１６】
受信部１０２は、アンテナ１０１から入力した受信信号をダウンコンバートして復調部１０３に出力する。
【００１７】
復調部１０３は、受信部１０２から入力した受信信号を復調処理して、受信信号のレベル（振幅）に応じた尤度データを求め、求めた尤度データをターボ復号装置１６０に出力する。
【００１８】
制御部１０４は、ターボ復号装置１６０から入力した復号データから符号化率情報を抽出し、抽出した符号化率情報が示す符号化率をターボ復号装置１６０に出力する。符号化率情報は、図示しない送信装置より制御データを用いて送信される。
【００１９】
ターボ復号装置１６０は、制御部１０４から通知された符号化率に基づいて、復調部１０３から入力した尤度データを正規化処理し、正規化処理した尤度データを用いてターボ復号して復号データを生成する。ターボ復号装置１６０は、生成した復号データを制御部１０４及び外部に出力する。
【００２０】
＜ターボ復号装置の構成＞
本発明の実施の形態１に係るターボ復号装置１６０について、図１を用いて説明する。
【００２１】
ターボ復号装置１６０は、正規化部１５０及びターボ復号部１０９を有している。
【００２２】
正規化部１５０は、制御部１０４から通知された符号化率と、復調部１０３から入力した尤度データの値とに基づいて、尤度データを正規化処理する。正規化部１５０は、正規化処理した尤度データをターボ復号部１０９に出力する。なお、正規化部１５０の構成の詳細及び正規化処理の方法については後述する。
【００２３】
ターボ復号部１０９は、正規化部１５０から入力した尤度データを用いてターボ復号して復号データを生成する。ターボ復号部１０９は、生成した復号データを制御部１０４及び外部に出力する。
【００２４】
＜正規化部の構成＞
本発明の実施の形態１における正規化部１５０の構成について、図１を用いて説明する。
【００２５】
正規化部１５０は、度数分布算出部１０５と、正規化シフト量算出部１０６と、シフト量オフセット減算部１０７と、ビットシフト処理部１０８とを有している。
【００２６】
度数分布算出部１０５は、復調部１０３から入力した尤度データの値の度数分布を算出する。度数分布算出部１０５は、算出した度数分布を正規化シフト量算出部１０６に出力する。
【００２７】
正規化シフト量算出部１０６は、度数分布算出部１０５から入力した度数分布に基づいて、正規化処理における尤度データを右シフトする際のシフト量を算出する。正規化シフト量算出部１０６は、算出したシフト量をシフト量オフセット減算部１０７に出力する。
【００２８】
シフト量オフセット減算部１０７は、制御部１０４から入力した符号化率が所定値以上の場合に、正規化シフト量算出部１０６から入力したシフト量からオフセット値を減算してシフト量を補正する。シフト量オフセット減算部１０７は、補正したシフト量をビットシフト処理部１０８に出力する。ここで、オフセット値は、固定値（例えば、「１」）を用いる。
【００２９】
シフト量オフセット減算部１０７は、制御部１０４から入力した符号化率が所定値未満の場合には、正規化シフト量算出部１０６から入力したシフト量をそのままビットシフト処理部１０８に出力する。なお、シフト量を補正する方法については後述する。
【００３０】
ビットシフト処理部１０８は、復調部１０３から入力したｍビットの尤度データを、シフト量オフセット減算部１０７から入力したシフト量だけ右シフトさせることにより、ｎ（ｍ＞ｎ）ビットの尤度データに変換する。ビットシフト処理部１０８は、ｎビットに変換した尤度データをターボ復号部１０９に出力する。
【００３１】
＜尤度データの正規化処理＞
本発明の実施の形態１における尤度データの正規化処理について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、オフセット値を減算する前の尤度データの値の度数分布を示す図である。図３は、オフセット値を減算した後の尤度データの値の度数分布を示す図である。
【００３２】
度数分布算出部１０５は、図２に示すような尤度データの値の度数分布を算出する。正規化シフト量算出部１０６は、尤度データの値の度数分布において全体の累積値に対して累積値がＰ［％］となる範囲Ｘ１を求める。そして、正規化シフト量算出部１０６は、求めた範囲Ｘ１を正規化の基準値とし、範囲Ｘ１毎に尤度データを２進数表記する。具体的には、正規化シフト量算出部１０６は、図２に示すように、範囲Ｘ１毎に、「１０００」、「１００１」、・・・、「０１１０」、「０１１１」と尤度データを２進数表記する。そして、正規化シフト量算出部１０６は、これらの各２進数標記のビット列の桁数Ｍを正規化シフト量とする。従って、図２の場合、正規化シフト量は「４」である。
【００３３】
図２では、度数分布のＡｍａｘよりも右の尤度データ及び−Ａｍａｘよりも左の尤度データの尤度データは、オーバーフローしている。従って、正規化シフト量算出部１０６は、限られたビット数を有効に使うために、オーバーフローしない範囲Ｒを設定することができるＰ値を設定する。正規化シフト量算出部１０６は、範囲Ｒにおいて、範囲Ｘ１毎に２進数表記することにより、正規化処理を行う。
【００３４】
本実施の形態における正規化処理では、上記の処理に加えて、さらに以下の処理を行う。即ち、シフト量オフセット減算部１０７は、符号化率が所定値以上の場合に、正規化シフト量算出部１０６で求めた右シフトのシフト量からオフセット値を減算する。例えば、シフト量オフセット減算部１０７は、正規化シフト量算出部１０６で求めた右シフトのシフト量「４」から、オフセット値である「１」を減算してシフト量を補正し、補正したシフト量「３」をビットシフト処理部１０８に出力する。
【００３５】
この結果、図２の尤度データの値の度数分布は、図３に示すように、Ｐの値を小さくして、範囲Ｘ１より小さい範囲Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）を設定することと同様の処理を行ったことになる。正規化シフト量算出部１０６で算出された補正前のシフト量は、シフト後の尤度データがオーバーフローせず、できるだけ狭い範囲内に収まるように決定されている。この際の右シフト量から「１」を減算することは、正規化シフト量算出部１０６で算出されたシフト量よりも右シフトのシフト量を少なくすることになる。従って、図３に示すように、補正後のシフト量で右シフトした後の尤度データの値の度数分布では、Ａｍａｘよりも右の尤度データ及び−Ａｍａｘよりも左の尤度データが多くなり、尤度データをオーバーフローさせることができる。
【００３６】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、符号化率を考慮して正規化処理を行うことにより、符号化率の高いデータをターボ復号した際のスループットの劣化を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、オフセット値を減算して右シフト量を少なくするので、簡単な処理によりスループットの劣化を抑制することができる。
【００３８】
＜変形例＞
本実施の形態において、尤度データの値の度数分布を用いて正規化処理したが、本発明はこれに限らず、度数分布を用いない他の方法により正規化処理してもよい。
【００３９】
（実施の形態２）
＜受信装置の構成＞
本発明の実施の形態２における受信装置４００の構成について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る受信装置４００の構成を示すブロック図である。
【００４０】
図４に示す受信装置４００は、図１に示す実施の形態１に係る受信装置１００に対して、復調部１０３の代わりに復調部４０１を有し、シフト量オフセット減算部１０７の代わりにシフト量オフセット減算部４０２を有する。なお、図４において、図１と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
受信装置４００は、アンテナ１０１と、受信部１０２と、制御部１０４と、復調部４０１と、ターボ復号装置４６０とを有している。
【００４２】
受信部１０２は、アンテナ１０１から入力した受信信号をダウンコンバートして復調部４０１に出力する。
【００４３】
復調部４０１は、受信部１０２から入力した受信信号を復調処理して尤度データを求め、求めた尤度データをターボ復号装置４６０に出力する。復調部４０１は、受信部１０２から入力した受信信号より受信品質を測定し、測定結果をターボ復号装置４６０に出力する。受信品質は、例えばＳＮＲ（Signal to Noise power Ratio）、ＢＬＥＲ（BLock Error Ratio）またはＢＥＲ（Bit Error Rate）等の通信回線の品質を表すものであればよい。
【００４４】
制御部１０４は、ターボ復号装置４６０から入力した復号データから符号化率情報を抽出し、抽出した符号化率情報が示す符号化率をターボ復号装置４６０に出力する。
【００４５】
ターボ復号装置４６０は、制御部１０４から通知された符号化率及び復調部４０１から通知された受信品質の測定値に基づいて、復調部４０１から入力した尤度データを正規化処理し、正規化処理した尤度データを用いてターボ復号して復号データを生成する。ターボ復号装置４６０は、生成した復号データを制御部１０４及び外部に出力する。
【００４６】
＜ターボ復号装置の構成＞
本発明の実施の形態２に係るターボ復号装置４６０について、図４を用いて説明する。
【００４７】
ターボ復号装置４６０は、正規化部４５０及びターボ復号部１０９を有している。
【００４８】
正規化部４５０は、制御部１０４から通知された符号化率及び復調部４０１から通知された受信品質の測定値に基づいて、復調部４０１から入力した尤度データを正規化処理する。正規化部４５０は、正規化処理した尤度データをターボ復号部１０９に出力する。
【００４９】
ターボ復号部１０９は、正規化部４５０から入力した尤度データを用いてターボ復号して復号データを生成する。ターボ復号部１０９は、生成した復号データを制御部１０４及び外部に出力する。
【００５０】
＜正規化部の構成＞
本発明の実施の形態２における正規化部４５０の構成について、図４を用いて説明する。
【００５１】
正規化部４５０は、度数分布算出部１０５と、正規化シフト量算出部１０６と、ビットシフト処理部１０８と、シフト量オフセット減算部４０２とを有している。
【００５２】
度数分布算出部１０５は、復調部４０１から入力した尤度データの値の度数分布を算出する。度数分布算出部１０５は、算出した度数分布を正規化シフト量算出部１０６に出力する。
【００５３】
正規化シフト量算出部１０６は、度数分布算出部１０５から入力した度数分布に基づいて、正規化処理における尤度データを右シフトする際のシフト量を算出する。正規化シフト量算出部１０６は、算出したシフト量をシフト量オフセット減算部４０２に出力する。
【００５４】
シフト量オフセット減算部４０２は、制御部１０４から入力した符号化率が所定値以上の場合、かつ復調部４０１から入力した受信品質の測定値が所定値以上の場合に、オフセット値を選択する。シフト量オフセット減算部４０２は、正規化シフト量算出部１０６から入力したシフト量からオフセット値を減算してシフト量を補正する。シフト量オフセット減算部４０２は、補正したシフト量をビットシフト処理部１０８に出力する。また、シフト量オフセット減算部４０２は、制御部１０４から入力した符号化率が所定値未満の場合もしくは復調部４０１から入力した受信品質の測定値が所定値未満の場合には、正規化シフト量算出部１０６から入力したシフト量をそのままビットシフト処理部１０８に出力する。
【００５５】
ビットシフト処理部１０８は、復調部４０１から入力したｍビットの尤度データを、シフト量オフセット減算部４０２から入力したシフト量だけ右シフトさせることにより、ｎビットの尤度データに変換する。なお、ビットシフト処理部１０８における上記以外の処理は、上記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５６】
＜尤度データの正規化処理＞
本発明の実施の形態２における尤度データの正規化処理について、図５を用いて説明する。図５は、オフセット値を減算する前の尤度データの値の度数分布を示す図である。なお、図５は、受信品質の測定値としてＳＮＲを用いた場合を示す。
【００５７】
ＳＮＲが低い場合、尤度データにはノイズも含まれるため、度数分布算出部１０５で算出される度数分布は滑らかに上昇するカーブ形状になる。この場合、Ｐの値を小さくすることにより、正規化の基準値が小さくなり、尤度データを右シフトさせるシフト量を小さくすることができる。従って、この場合、尤度データが少しオーバーフローする程度に正規化処理することも可能である。
【００５８】
しかしながら、少しオーバーフローする程度の正規化処理をする必要があるのは、回線品質が良好な（例えば、高ＳＮＲの）場合であることがシミュレーション結果からわかっている。回線品質が良好な場合、図５に示すように、３０ｄＢ程度の高ＳＮＲでは、ほとんどノイズがなく、度数分布が階段状になり、尤度データの値が「０」の近傍において累積値が存在しない。従って、Ｐの値を調整して右シフトのシフト量を少なくしようとすると、Ｐの値が極めて小さいため、Ｐの値を下げても、右シフトのシフト量はほとんど変わらず、右シフトのシフト量を少なくすることはできない。
【００５９】
一方、本実施の形態では、回線品質が良好な場合であっても、右シフトのシフト量からオフセット値を減算することにより、算出される右ビットのシフト量を少なくすることができる。この結果、本実施の形態では、回線品質が良好な場合であっても、度数分布のＡｍａｘよりも右の尤度データ及び−Ａｍａｘよりも左の尤度データを多くすることができ、尤度データをオーバーフローさせることができる。
【００６０】
なお、符号化率に基づいてオフセット値を減算する処理は上記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６１】
＜実験結果＞
図６は、本実施の形態と従来とのスループットの比較図である。図６より、本実施の形態では、高ＳＮＲの場合に、従来に比べてスループットの劣化を抑制することができる。
【００６２】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、受信品質を考慮して正規化処理を行うことにより、受信品質が良好なデータをターボ復号した際のスループットの劣化を抑制することができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、オフセット値を減算して尤度データの右シフト量を少なくすることにより、尤度データの値の度数分布を用いて正規化処理する場合において、スループットの劣化を抑制することができる。
【００６４】
＜全ての実施の形態に共通する変形例＞
上記実施の形態１及び実施の形態２において、オフセット値を固定値にしたが、本発明はこれに限らず、符号化率または受信品質の測定値に応じてオフセット値を可変にしてもよい。この場合、符号化率若しくは受信品質の測定値とオフセット値とを対応付けたテーブルを記憶することにより、オフセット値を可変にすることができる。
【００６５】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、オフセット値を減算して右シフト量を少なくしたが、本発明はこれに限らず、オフセット値を減算する以外の方法によりシフト量を補正して右シフト量を少なくしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明にかかるターボ復号装置及びターボ復号方法は、例えばセルラー移動体通信システムで用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１００  受信装置
１０１  アンテナ
１０２  受信部
１０３  復調部
１０４  制御部
１０５  度数分布算出部
１０６  正規化シフト量算出部
１０７  シフト量オフセット減算部
１０８  ビットシフト処理部
１０９  ターボ復号部
１５０  正規化部
１６０  ターボ復号装置
【図１】
2013219647.tif 000003
【図２】
2013219647.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013219647.tif 000006
【図５】
2013219647.tif 000007
【図６】
2013219647.tif 000008