(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反復復号化にかけられることを目的として、符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法であって、
標準サイズ（Ｎ）のブロックを復号化するために利用可能なリソース（Ｔ）を見積もる第１のステップと、
相異なる複数の１以上の整数（ｋ）で前記標準サイズを割った約数であり、平均して、前記利用可能なリソースに適合する反復数（（−）ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）を必要とする複数のブロックサイズ（Ｎ／ｋ）の中から、反復復号化の出力において最も低い誤り率を達成することができるブロックサイズを求める第２のステップと
を含むことを特徴とする符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項２】
前記利用可能なリソースは、１ブロックの全てのデータを受信し、かつ前記ブロックにおいて前記反復復号化を達成するために利用することができる時間あるいはエネルギーである
ことを特徴とする請求項１記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項３】
前記データがチャネルインターリーバによってインターリーブされるときに、前記利用可能なリソースは、デインターリーブされた形で１ブロックのデータを取得し、デインターリーブされたデータの１ブロックにおいて前記反復復号化を達成するために利用することができる時間あるいはエネルギーである
ことを特徴とする請求項１記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項４】
前記第１のステップは、現時点のブロックサイズの場合に、前記利用可能なリソースに適合した最大反復数（ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）も決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項５】
前記標準ブロックサイズおよび信号対雑音比の場合に、前記反復復号化によって達成されなければならない最小反復数（ｎｒｅｑ）を、必要とされる最大誤り率の関数として推定する
ことを特徴とする請求項４記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項６】
前記第２のステップは、前記最大反復数が前記最小反復数を超えた場合にのみ行われる
ことを特徴とする請求項５記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項７】
前記第２のステップは、前記標準サイズの約数である前記ブロックサイズ（Ｍ／ｋ）の中から、かつ種々の最大反復数の中から、前記利用可能なリソースに適合する平均反復数（（−）ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）を与える、前記ブロックサイズおよびこのサイズに関連する最も大きな最大反復数（ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）を選択する
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項８】
前記反復復号化の出力において最も低い誤り率を達成できるようにする前記最適ブロックサイズは、前記関連する最大反復数の場合に、選択された前記約数のサイズの中から求められる
ことを特徴とする請求項７記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項９】
ｋで割った約数である所与のサイズ、および所与の最大反復数の場合に、前記平均反復数は、信号対雑音比にしたがって、約数サイズの一連のブロックのうちの各ブロックのための前記反復復号化によって行われることになる反復数の平均値として決定され、所定の信頼度判定基準が満たされるか、あるいはこのブロックの場合の反復数が前記所与の最大反復数に達する場合には、前記約数サイズのブロックにおいて前記反復が停止される
ことを特徴とする請求項７又は８記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項１０】
種々の約数サイズ、種々の最大反復数および種々の信号対雑音比の場合の平均反復数がテーブルに格納される
ことを特徴とする請求項９記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項１１】
前記テーブルは、前記反復復号化が継続されるのに応じて更新される
ことを特徴とする請求項１０記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項１２】
前記平均反復数は、前記テーブルにおいて利用することができる値を補間することにより得られる
ことを特徴とする請求項９又は１０記載の符号化されたデータのブロックのサイズを最適化する方法。
【請求項１３】
ブロックが初期サイズを有する、符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法であって、
最適ブロックサイズが請求項７から請求項１２までのいずれかに記載の方法によって決定され、前記初期サイズのブロック内のデータが最適サイズの一連のサブブロックとして符号化されているときに、前記サブブロックは、前記反復復号化の一連の反復によって順次復号化され、所定の信頼度判定基準が満たされるか、あるいは反復数が前記最適サイズに関連する前記最大反復数に達する場合には、前記サブブロックの場合の前記反復が停止される
ことを特徴とする符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法。
【請求項１４】
ブロックが初期サイズを有する、符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法であって、
最適ブロックサイズが請求項７から請求項１２までのいずれかに記載の方法によって決定され、前記初期サイズのブロック内のデータが最適サイズの一連のサブブロックとして符号化されているときに、前記サブブロックは、前記反復復号化の１回の反復を前記各サブブロックにおいて連続して行うことにより復号化され、所定の停止判定基準が満たされるか、あるいは反復数が前記最適サイズに関連する前記最大反復数に達する場合には、前記サブブロックの場合の前記反復が行われないようにする
ことを特徴とする符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法。
【請求項１５】
ブロックが初期サイズを有する、符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法であって、
最適ブロックサイズが請求項７から請求項１２までのいずれかに記載の方法によって決定され、前記初期サイズのブロック内のデータが最適サイズの一連のサブブロックとして符号化されているときに、前記サブブロックは、前記反復復号化の１回の反復を前記各サブブロックにおいて連続して行うことにより復号化され、所定の停止判定基準が満たされるか、あるいは前記利用可能なリソースが使い尽くされた場合には、前記サブブロックの場合の前記反復が行われないようにする
ことを特徴とする符号化されたデータのブロックを反復復号化するための方法。
【請求項１６】
ターボ符号器によって符号化されたデータのブロックを反復復号化するための装置であって、
請求項７から請求項１２までのいずれかに記載の方法を実施するための手段を備え、
前記手段は最適ブロックサイズを供給し、
前記ターボ符号器に最適ブロックサイズの情報を送信するための手段
をさらに備えることを特徴とする符号化されたデータのブロックを反復復号化するための装置。
【請求項１７】
データのブロックを符号化するように構成されるターボ符号器と、
前記ターボ符号器によって符号化される前記データの前記ブロックを復号化するように構成される請求項１６による反復復号化装置と
を備え、
前記反復復号化装置は、前記最適ブロックサイズの情報を受信し、受信された前記情報にしたがって少なくとも１つの内部インターリーバのサイズを変更するための手段を有する
符号化／復号化システム。
【請求項１８】
請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の方法を実施するための手段を備え、
前記手段は最適ブロックサイズを供給し、
前記最適ブロックサイズにしたがって符号化されたデータのブロックのサイズを適応的に変更するための手段
をさらに備えることを特徴とするデータのブロックを符号化するための装置。
【請求項１９】
符号器によって符号化され、変調されたデータのブロックをターボ等化するための装置であって、
請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の方法を実施するための手段を備え、
前記手段は最適ブロックサイズを供給し、
前記符号器に前記最適ブロックサイズの情報を送信するための手段
をさらに備えることを特徴とするデータのブロックをターボ等化するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボ符号器つまりターボ等化器（turboequaliser）において実装されるような、反復復号化にかけられることを目的として符号化されたデータのブロックサイズを最適化する方法に関する。本発明は特に、いわゆる第３世代電気通信システムに当てはまる。
【０００２】
【従来の技術】
ターボ符号の概念は、論文「Near Shannon Limit Error-Correcting Coding and Decoding: Turbo-codes」（ICC-1993, Conference Proceedings, pp. 1064-1070）においてC. Berrou、A. GlavieuxおよびP. Thitimajshimaによって導入され、知られているように多くの開発がなされてきた。
【０００３】
ターボ符号化は、インターリーブステップによって分離される要素符号を連接することにより行われる。要素符号には、種々のタイプの符号を用いることができ、たたみ込みターボ符号の場合には再帰的組織符号（ＲＳＣで表す）を、ブロックターボ符号の場合にはブロック符号（ＲＳ、ＢＣＨ）を用いることができる。後者については、１９９６年に発表された論文「A very low complexity block turbo decoder for product codes」（Proc. of IEEE Globecom, pp. 101-105）において、R. Pyndiah、P. CombellesおよびP. Addeが記載している。種々のタイプの連接が想定されており、たとえば並列連接では、インターリーブされた後に同じ情報が各符号器によって個別に符号化され、直列連接では、各符号器の出力がインターリーブされた後、後続の符号器によって符号される。詳細な説明については、並列連接の場合にはBerrou他による上記の論文を、直列連接の場合にはS. Benedetto、G. Montorsi、D. DivsalarおよびF. Pollaraによる論文「Serial concatenation of interleaved codes: Performance analysis, design and iterative decoding」（JPL TDA Progr. Rep., Vol. 42-126, Aug. 1996）を参照することができる。
【０００４】
従来、ターボ符号の復号化は、一連の要素復号化動作からなり、ターボ復号化とも呼ばれる反復プロセスを用いて行われており、その要素復号化動作には、重み付けされた入力値を受信し、その入力にそれぞれ関連する重み付けされた出力値を供給することが含まれ、直列ターボ符号の場合には、対応する要素符号化動作の出力にも重み付けされた出力値が供給される。重み付けされた入力および出力値は、対応する要素符号器の入力および出力（直列ターボ符号の場合）における２値あるいはＭ値のシンボルの確率を表す。デインターリーブ動作およびインターリーブ動作は、符号化時に実行されるインターリーブ動作の関数として行われ、そのデインターリーブおよびインターリーブ動作によって、要素復号化動作は、対応する符号化動作の入力での順序と同じ順序でデータを考慮できるようになる。
【０００５】
図１はターボ符号器の一例を概略的に示す。図示されるターボ符号器は大きさ２の並列ターボ符号器である。データのブロックの形をとる情報ｘは、第１の出力ｙ１を供給するために第１の要素符号器１１０によって符号化され、かつインターリーバ１１５によってインターリーブされた後に、第２の出力ｙ２を供給するために第２の要素符号器１２０によって符号化される。組織情報は、１３０において符号化された情報ｙ１およびｙ２と多重化され、その後、チャネルインターリーバ１４０によってインターリーブされる。
【０００６】
受信されると、その情報は、図２に示されるターボ復号器を用いて復号化される。チャネルデインターリーバ１４５においてデインターリーブした後に、その情報ｘ、ｙ１およびｙ２は、デマルチプレクサ１５０によって逆多重化される。Ｌｏｇ  ＭＡＰタイプの要素復号器１６０および１７０はそれぞれ、要素符号器１１０および１２０に対応する。重み付けされた入力および出力タイプの復号器１６０は、ｘについての事前情報と符号化された情報ｙ１とを受信し、ｘについての事後情報をそこから導出する。事後情報と事前情報との間の差は、外因情報と呼ばれる。ｘについての事前情報、および第１の復号器によって供給される外因情報ｅ１はインターリーブされた後に加算され、ｘ（より正確にはｘ’、ｘのインターリーブされたバージョン）についての新しい事前情報が復号器１７０に供給される。復号器１７０は、この事前情報と符号化された情報ｙ２とから、ｘ’についての事後情報を推定する。その情報の差から、内因情報ｅ２’が、１７１において導出され、デインターリーバ１８０においてデインターリーブされた後に、１５１において組織的情報に加算され、復号器１６０にｘについての新しい事前情報が供給される。その後、所定の反復数ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓだけ復号化ステップが繰り返される。復号器１７０の出力の軟判定値（flexible values）は判定装置１９０にかけられ、硬判定値が供給される。誤り訂正検査１９５が判定装置１９０の出力に関して動作し、復号化されたブロックに誤りがないか否かを判定し、誤りがない場合には、所定の数ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓだけ待つことを必要とせずに、反復を終了する。別法では、反復の停止を決定するために、ターボ復号器は、ＣＲＣの代わりに、たとえば１９９６年３月に発表されたJ. Hagenauer他による論文「Iterative decoding of binary block and convolutional codes」（IEEE Transaction on Information Theory, vol. 42, pp. 429-445）、あるいは１９９３年１２月に発表されたM. Moherによる論文「Decoding via cross entropy minimization」（Proc. IEEE Globecom Conf., Houston, TX, pp. 809-813）開示される判定基準のような、重み付けされた値に関する別の停止判定基準を用いることができる。
【０００７】
反復復号化の原理は、C. Douillard他による論文「Iterative Correction of Intersymbol interference: Turbo-equalization」（European Trans. Telecomm., Vol. 6, No. 5. Sept./Oct., pages 507-511）において等化にも適用された。この反復等化方法はターボ等化とも呼ばれ、シンボル間干渉（ＩＳＩ）によって影響を及ぼされるチャネルが、たたみ込み符号器に等価であると見なすことができ、結果として、チャネル符号器、インターリーバおよび伝送チャネルを連接したものそのものが、ターボ復号器に等価であると見なすことができるという原理から出発している。
【０００８】
図４は、ターボ等化器の構造を概略的に示す。データは、図３に示される送信機と同じ側では、符号器２０１においてチャネル符号化され、その後インターリーバ２０２によってインターリーブされ、変調器２０３において、Ｍ値−シンボルマッピングにかけられる。そのデータは、チャネルインターリーバ２０４によってインターリーブされたシンボルのブロックの形で送信される。そのターボ等化器は、最初にチャネルデインターリーバ２１０を備え、その後、符号化されたデータの軟判定値（flexible values）を供給する、Ｌｏｇ−ＭＡＰタイプの重み付け出力等化器を備える。これらのデータはデインターリーバ２３０においてデインターリーブされ、その後、重み付けされた出力を有するＬｏｇ−ＭＡＰタイプの復号器２４０によって復号化される。復号器２４０から出力される軟判定値は、対応する硬判定値（hard values）を供給する判定装置２５０にかけられる。復号器２４０の入力における重み付けされた値は出力値から減算され、外因情報ｅが供給される。インターリーブ後、その外因情報は、一方では等化器２２０の出力において減算され、もう一方では再変調された後に、等化器に伝送される。受信されたシンボルおよび再変調された外因情報から、等化器２２０は新たな事前推定を続行する。こうして、ターボ等化器は、１つのシンボルブロックにおいて所定の数の反復を実行する。２５０の出力における誤り訂正検査２６０は誤りの存否を診断し、誤りがない場合には、所定の数ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓだけ待つことを必要とせずに、反復することなく反復プロセスをインタラプトする。別法では、停止判定基準は、上記のように、重み付けされた値に関連付けることができる。
【０００９】
設計に関連して、ターボ符号化およびターボ等化の両方の場合に、同じプロセッサ内、あるいは、それぞれ所与のランクの反復に対して役割を果たす、パイプラインに配列された専用回路内で、反復を次々と実行することができることに留意されたい。
【００１０】
ターボ符号化およびターボ等化の場合に、ビット誤り率（ＢＥＲ）あるいはパケット誤り率（ＰＥＲ）に関する性能を全て上げていくと、内部インターリーバ（ＩＬ）のサイズＮが長くなる。これは、内部インターリーバのサイズを大きくする、すなわちインターリーブが実行されるブロックのサイズを大きくすることにより、ターボ符号のハミング重み分布、および反復復号化の効果の両方が改善されるためである。インターリーブ利得はターボ符号のタイプによって変化する。これ以降、用語「性能」は、復号化されたデータに関するＢＥＲあるいはＰＥＲに対して区別することなく用いることにする。
【００１１】
図５は、一例として、ブロックのサイズＮが２００から１０００まで変化するときの図１のターボ符号器の場合のインターリーブ利得を示しており、その要素符号器は、多項式（１３，１５）ｏｃｔのＲＳＣ（再帰的組織たたみ込み）符号器である。
【００１２】
信号対雑音比（ＳＮＲあるいはＣ／Ｎ、すなわち搬送波対雑音比）が低いとき、システムの性能を改善するために大きなＮ値を用いることができることが、当分野において知られている。しかしながら、Ｎが大きくなると、受信機の待ち時間、すなわち、受信されたデータあるいはシンボルのブロックが実際に復号化された形で利用可能になるまでの時間に不利である。これは、受信機における待ち時間が以下の式によって表されるためである。
【００１３】
【数１】
0004097124.tif 000002
【００１４】
ただし、Ｄｄは１反復当たりの復号化速度であり、ＴｒｅｃはサイズＮのブロックが受信機においてデインターリーブされた形で利用可能になるまでの時間である。Ｍ＞Ｎの場合に、サイズＭのチャネルインターリーブが送信機において適用される場合には、これはＴｒｅｃ＝Ｍ／Ｄｕを与えるであろう。ただし、Ｄｕは有効な情報速度である。チャネルインターリーブが用いられない場合には、受信時間は単にＴｒｅｃ＝Ｎ／Ｄｕになるであろう。
【００１５】
所与の最大待ち時間あるいは設定待ち時間、および所定の数の反復の場合に、式（１）によって、最も良好な性能を与えるブロックサイズを得ることができる。
【００１６】
逆に、待ち時間の短縮は、ブロックサイズを縮小することにより達成することができるが、それに応じてシステムの性能が劣化することを犠牲にする。許容可能な性能を回復するために、送信電力を増加することが知られているが、それは当然の結果として、システムのリソースに負荷をかける。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の根底をなす課題は、所与の最大待ち時間、一般的には所与のリソースの場合に、当分野の現状よりも良好な性能をもたらすブロックサイズＮを判定することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によりもたらされる解決法は、反復復号化にかけることを目的として、符号化されたデータブロックのサイズを最適化する方法を特徴とし、その方法は、標準的なサイズのブロックを復号化するために利用可能なリソースを見積もる第１のステップと、相異なる複数の１以上の整数の因子で割った標準サイズの約数であり、利用可能なリソースに適合する反復数を平均的に必要とする複数のブロックサイズの中から、反復復号化の出力において最も低い誤り率を達成することができるブロックサイズを求める第２のステップとを含む。
【００１９】
利用可能なリソースは、たとえば、１ブロックの全データを受信し、そのブロックにおいて反復復号化を行うために利用可能な時間あるいはエネルギーである。そのデータがチャネルインターリーバによってインターリーブされている場合には、その利用可能なリソースは、１ブロックのデータをデインターリーブされた形で取得し、デインターリーブされたデータのブロックにおいて反復復号化を行うために利用可能な時間あるいはエネルギーとすることができる。
【００２０】
また第１のステップは、標準的なブロックのサイズの場合に、その利用可能なリソースに適合する最大反復数を判定することが有利である。その際、必要とされる最大誤り率にしたがって、現在のブロックサイズおよび信号対雑音比の場合に、反復復号化によって行われなければならない最小反復数が推定される。
【００２１】
その最大反復数がその最小反復数を超える場合には、第２のステップは行われる必要はない。
【００２２】
一実施形態によれば、第２のステップは、標準的なサイズの約数であるブロックサイズ、および種々の最大反復数の中から、その利用可能なリソースに適合する平均反復数を与える、ブロックサイズと、このサイズに関連する最も大きな最大反復数とを選択する。反復復号化の出力において最も低い誤り率を達成できるようにする最適なサイズは、選択された約数サイズの中から、かつ関連する最大反復数の場合に求められる。
【００２３】
所与の因子ｋによって割った約数であるサイズおよび所与の最大反復数の場合に、平均反復数は、約数サイズの一連のブロック内の各ブロックに対して反復復号化によって行われることになる反復数の平均値として、信号対雑音比に応じて判定することができ、所定の信頼度判定基準が満たされるか、あるいはこのブロックのための反復数がその所与の最大反復数に達する場合に、その約数サイズのブロックにおいてその反復が停止される。
【００２４】
種々の約数サイズ、種々の最大反復数および種々の信号対雑音比の場合の平均反復数は、テーブルに格納されることが有利である。そのテーブルは、反復復号化が続けられるのに応じて更新することができる。適用可能な場合には、平均反復数は、そのテーブル内の利用可能な値を補間することにより得られるであろう。
【００２５】
第１の変形形態によれば、初期サイズの１ブロック内のデータが一連の最適サイズのサブブロックとして符号化された後、そのサブブロックは、反復復号化の一連の反復によって順次復号化され、所定の信頼度判定基準が満たされるか、あるいはその反復数が最適サイズに関連する最大反復数に達する場合にサブロックのための反復が停止される。
【００２６】
第２の変形形態によれば、初期サイズの１ブロック内のデータが一連の最適サイズのサブブロックとして符号化された後、そのサブブロックは、各サブブロックにおいて反復復号化の１回の反復を連続して行うことにより復号化され、所定の停止判定基準が満たされるか、あるいはその反復数が最適サイズに関連する最大反復数に達する場合に、サブブロックにおいてはその反復が実行されなくなる。別法では、所定の停止判定基準が満たされるか、あるいはその利用可能なリソースが使い尽くされた場合に、反復が実行されなくなるであろう。
【００２７】
また本発明は、先に開示された最適化方法を実施するための手段を有するターボ符号器によって符号化されたデータのブロックを反復復号化するための装置を特徴とし、その手段は最適ブロックサイズを供給し、またその装置はターボ符号器に最適ブロックサイズの情報を送信するための手段も含む。
【００２８】
また本発明は、データのブロックを符号化するように構成されるターボ符号器と、ターボ符号器によって符号化されたデータのブロックを復号化するように構成される、上記のような反復復号化装置とを含む符号化／復号化システムに関し、反復復号化装置は、最適ブロックサイズの情報を受信し、その受信された情報にしたがって少なくとも１つの内部インターリーバのサイズを変更するための手段を備える。
【００２９】
また本発明は、データのブロックを符号化するための装置に関し、その装置は上記のような最適化方法を実施するための手段を有し、その手段は最適ブロックサイズを供給し、またその装置はその最適ブロックサイズにしたがって、符号化されたデータのブロックのサイズを適応的に変更するための手段も備える。
【００３０】
最後に、本発明は、符号器によって符号化され、変調されたデータのブロックをターボ等化するための装置に関し、その装置は上記の最適化方法を実施するための手段を有し、その手段は最適ブロックサイズを供給し、またその装置は符号器に最適ブロックサイズの情報を送信するための手段も備える。
【００３１】
上記の本発明の特徴および他の特徴は、例示的な実施形態の以下に記載される説明を読むことによりさらに明らかになるであろう。その説明は、添付の図面に関連して与えられる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の根底をなす一般的な概念は、設定数とも呼ばれる所定の最大反復数ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの場合に、反復復号器において、最後の反復が行われる前に、そのブロックを完全に復号化することができるということを利用することである。たとえば、その反復のための停止判定基準が完全に理想的な判定基準である（ＢＥＲが０、すなわちブロック内に全く誤りがない）場合には、平均反復数、（−）ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは多くの場合に、図６において確認することができるように、設定数よりも小さい。この図は、ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの種々の値、およびＮ＝１０００のブロックサイズの場合に、信号対雑音比の関数として（−）ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの変化を示す。図７は、ブロックサイズＮ＝１０，０００の場合のこの変化を示す。この２つの例では、所与の最大反復数、ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの場合に、平均反復数が最大に達することはなく、これは信号対雑音比が高いに場合に一層そのようになることを確認することができる。当然、実際には、完全な判定基準は存在せず、たとえば、ＣＲＣによって誤りがないことを確認し、ＣＲＣがもはや誤りを検出しなくなった直後に、反復が停止される。しかしながら、ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓに対する（−）ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの変化に関する結論は依然として有効である。なお、（−）ｎにおいて、（−）はｎのオーバーラインを表わす。
【００３３】
図８は、ＢＥＲ（それゆえＰＥＲ）を０にするために必要とされる反復数のヒストグラムを概略的に示す。実際には、無限の反復数を達成することはできないので、待ち時間に適合する設定反復数ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは上記のように固定され、（１）によるインターリーバのサイズがそこから導出される。ヒストグラムの平均（−）ｎ∞は、無限の設定数に対応する。所与の設定数ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの場合に、平均（−）ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、曲線の斜線領域上で得られる。
【００３４】
設定待ち時間Ｔを与え、Ｔｌａｔｅｎｃｙ＜Ｔを満たす一対の値（ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ、Ｎ）が決定されているものと仮定する。ただしＴｌａｔｅｎｃｙは（１）によって与えられる。これ以降、ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓおよびＴｌａｔｅｎｃｙはそれぞれｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓおよびＴ（１）ｌａｔｅｎｃｙで示されるであろう。
【００３５】
ここで、ブロックのサイズＮ、それゆえターボ符号器あるいはターボ等化器の内部インターリーバのサイズが、０以外の整数ｋによって除算されるものと仮定する。縮小されたサイズＮ／ｋのｋ個のブロックが復号化されるまでの待ち時間Ｔ（ｋ）ｌａｔｅｎｃｙは以下の式によって表される。
【００３６】
【数２】
0004097124.tif 000003
【００３７】
ただしＴ（ｋ）ｒｅｃは、縮小されたサイズＮ／ｋのｋ個のブロックが、適用可能な場合にはインターリーブされた形で、受信機において利用可能になるまでの受信時間である。チャネルインターリーブが存在しない場合、この受信時間はＮ／（ｋ・Ｄｕ）＋Σｋｉ＝２δｔ（ｉ）ｒｅｃに等しい。ただし、Ｎ／（ｋ・Ｄｕ）は、第１のブロックサイズＮ／ｋの受信時間であり、δｔ（ｉ）ｒｅｃは、（ｉ−１）番目のブロックの復号化の終了時と、ｉ番目のブロックの受信の終了時との間で受信機が待たなければならない時間である。したがって、これは、Ｎ／（ｋ・Ｄｕ）＜Ｔ（ｋ）ｒｅｃ＜Ｎ／Ｄｕを与える。一方、Ｍｋ＞Ｎ／ｋの場合に、サイズＭｋのチャネルインターリーバが送信機に適用されているとき、これは、Ｔ（ｋ）ｒｅｃ＝Ｍｋ／Ｄｕ＋ΣＮ／Ｍｋｉ＝２δ（ｉ）ｒｅｃを与える。ただしδ（ｉ）ｒｅｃは、一方においてk．Mk／Nブロックの（ｉ−１）番目のグループのデインターリーブおよびその復号化の終了時と、もう一方ではｉ番目のグループの受信の終了時との間の待ち時間である。実際には、Ｍｋ＝Ｎが得られることになり、それゆえＴ（ｋ）ｒｅｃ＝Ｍｋ／Ｄｕである。
【００３８】
ｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ（ｉ）は、所与の設定反復数ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの場合に、所定の停止判定基準を用いて、サイズＮ／ｋのｉ番目のブロックにおいて復号器によって行われる反復数である。
【００３９】
（−）ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、ｋ個のブロックの組において行われる平均反復数である。（−）ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは一般に、ブロックサイズＮ／ｋの場合に選択される設定数ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓと、信号対雑音比とに依存することに留意されたい。これ以降、用語（Ｎ／ｋ、ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）は、サイズＮ／ｋのブロック上で動作するターボ符号のために用いられ、多くても１ブロック当たりｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓによって復号化されるであろう。
【００４０】
一般に、チャネルインターリーブのサイズＭｋはｋとともに減少し（幅広い意味で）、それゆえＴ（ｋ）ｒｅｃは、チャネルインターリーブが適用されるか否かにはかかわらず、ｋの減少関数であり、すなわちＴ（ｋ＋１）ｒｅｃ＜Ｔ（ｋ）ｒｅｃであることにまず最初に留意されたい。
【００４１】
停止判定基準は、所定の残留誤り率を許容できることにも留意されたい。上記のように、重み付けされた出力（１つまたは複数）あるいは外因情報において動作する停止判定基準を用いることができ、所定の信頼度閾値に到達する際に、その反復の停止がなされるようになる。全ての場合に、停止判定基準は、復号化されたデータのブロックの信頼度に関連し、そのため信頼度判定基準とも呼ばれるであろう。用いられる停止判定基準は、ｋの全ての値の場合に同じになるように選択される。
【００４２】
本発明は、一般に、ｋ＝１の場合よりも良好な性能を与えつつ、制約条件Ｔ（ｋ）ｌａｔｅｎｃｙ＜Ｔが満たされるような整数ｋおよび設定数ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓを見いだすことができるということに基づいている。関係Ｔ（ｋ）ｌａｔｅｎｃｙ＜Ｔは、最大反復数（ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）ではなく、平均反復数（（−）ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）に関わるため、一般にＴ（１）ｌａｔｅｎｃｙ＜Ｔよりも制約が少ない。
【００４３】
２つの状況間の比較が図９に示される。１回の反復は、そのブロックの長さにわたって延在する水平線によって表される。その線は、反復後に誤りが残っている場合には破線であり、誤りがない場合には実線である。図の上側の部分は、サイズＮのブロックにおいて、待ち時間の制約条件３Ｎ／Ｄｄ＜Ｔを満たす設定数ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝３の場合の反復復号化のプロセスを示す（簡略化するために、チャネルインターリーブは行われず、受信時間は０であるものと仮定する）。反復プロセスは３番目の反復の終了時には収束されず、復号化されたブロックには誤りが残留する。図の下側の部分は、そのブロックのサイズを１０分割したときの状況を示す。設定数ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、８に等しくなるように選択されている。大部分のブロックの場合に、反復プロセスは、ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの反復の前、およびｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓの反復の前であっても、良好に収束することが明らかに示される。この例では、ブロック８のみが依然として、８番目の反復の終了時に誤りを有する。待ち時間の制約条件は、（−）ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝３であるため、良好に満たされる。そのブロックを分割することにより、一定の待ち時間および計算リソースの場合に、クリティカルなブロックに反復を「集中」できるようになる。したがって、受信機の性能は、ブロックの分割前には３つの反復復号化を有する、長さＮのターボ符号の性能であるのに対して、分割後には、８つの反復復号化後に長さＮ／１０のターボ符号の性能になる。
【００４４】
図１０は、ブロックの長さ（それゆえ、インターリーバ１１５の長さ）がＮ＝１０，０００からＮ＝１０００に変化し、設定反復数がそれに応じてｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝３からｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝８に変化するときの、多項式（１３，１５）ｏｃｔの２つの要素符号器からなる図１のターボ符号器により符号化されるターボ符号の性能を示す。この比較は、（−）ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＜３の場合にのみ有効であり、それは、図６に見ることができるように、Ｃ／Ｎ＞−０．７５ｄＢに対応する。−０．７５ｄＢの信号対雑音比で、ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝３の場合、平均反復数（−）ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは最大値ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓに等しいことは図７から明らかである。一方、同じ条件下において、同じ信号対雑音比で、ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝３の場合に、平均反復数（−）ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、その最大値から外れていることが図６から明らかである。ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓは、ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝８までの場合に相当する、（−）ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓが３未満のままである限り増加させることができる。Ｃ／Ｎ＞−０．７５ｄＢの範囲の場合に、ＢＥＲおよびＰＥＲの両方に関して、一定の待ち時間に対して最大反復数が増加するので、ブロックサイズを１０分の１に分割することにより、性能が著しく改善されることが図１０から明らかである。
【００４５】
一般的には、ブロックをｋ分の１に分割することにより、一定の待ち時間に対して、最大反復数ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓに関連付けられる長さＮのターボ符号から、最大反復数ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓに関連付けられる長さＮ／ｋのターボ符号（Ｎ／ｋ、ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）に変更できるようになる。待ち時間の制約条件を満たすために、（−）ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓとする場合には、ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＞ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓであり、それにより不完全なブロックに反復を集中できるようになる。因子ｋの選択は、Ｔ（ｋ）ｌａｔｅｎｃｙ＜Ｔを満たすターボ符号（Ｎ／ｋ、ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）の性能によってなされる。実際には、ｋの選択において、さらに低くなると、Ｎ／ｋが小さくなるインターリーブ利得と、さらに高くなると、ｋが大きくなる反復復号化（ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＞ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）に起因する利得との間で妥協がはかられる。
【００４６】
図１１は、本発明の第１の実施形態による、ブロックサイズを最適化する方法のための流れ図を概略的に与える。８１０において示される送信は、インターリーブ長Ｎを用いる。受信されると、Ｎから、および計算リソースおよび／または最大待ち時間Ｔに関する８２１の推定値から、８２０において、式（１）を用いて設定反復数ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓが決定される。同様に、Ｎ、およびテーブル８３１による信号対雑音比C／Nから、８３０において、ＢＥＲあるいはＰＥＲの必要なレベルに達するために必要とされる反復数ｎｒｅｑが決定される。次に８４０では、ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓおよびｎｒｅｑが比較される。ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＞ｎｒｅｑである場合には、そのブロックのサイズは分割することはできず（同じ性能の場合に、反復数を増加することになるため）、最適化プロセスは終了する。一方、ｎ（１）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＜ｎｒｅｑである場合には、８５０において、テーブル８５１から、信号対雑音比を考慮して、全ての対（Ｎ／ｋ、ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ）が求められる。ただし、ｋ＞１で、ｋはＮの除数であり、Ｔ（ｋ）ｌａｔｅｎｃｙ＜Ｔである。その後、最良の性能（ＢＥＲ、ＰＥＲ）を与えるｋの値と、Ｔ（ｋ）ｌａｔｅｎｃｙ＜Ｔを満たすことができるようにする（最も大きな）関連する最大反復数ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓとが選択される。８６０では、選択されたｋの値が、実際の反復数の平均化を保証する閾値ｋｍｉｎより大きいか否かが検査される。小さい場合には、そのブロックのサイズの分割は実行されない（ｋ＝１）。一方、大きい場合には、因子ｋが、戻りチャネル上でターボ符号器に送信される。ターボ符号器はそれに応じて、ブロックのサイズを、値Ｎ／ｋと、内部インターリーバ（１つまたは複数）のサイズとに適合させる。
【００４７】
本発明の一変形形態によれば、検査８４０は実行されず、８５０において、待ち時間の制約条件下で最良の性能を与えるｋの値および関連する数ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓが直接求められる。こうして、その制約条件にしたがって、最良の実現可能な性能が確実に得られるようになる。
【００４８】
８２１では、専用のリソース管理アルゴリズムを用いて、あるいはブロックサイズＮ／ｋの場合に行われる最大反復数を検査することにより実験的に、リソースを推定することができる。
【００４９】
テーブル８３１および８５１は予め作成されるか、得られた性能および実際の反復数から後で作成されることができる。またそれらのテーブルは予め作成されるか、あるいはシステムを使用し続けるのに応じて完成させることができる。そのテーブルにおいて利用できない値は、既知の値を補間することによって計算することができる。
【００５０】
当然の結果として、ブロックのサイズを分割した後に、リソースの制約条件（たとえば、待ち時間の制約条件）が緩められる場合か、あるいはサービス品質（ＱｏＳ）もはや最適な性能を必要としない場合には、その後システムを、最も大きなブロックサイズに戻すことができるか、あるいは初期のブロックサイズに戻すことさえできる。
【００５１】
本発明の第２の実施形態によれば、ブロックのサイズを最適化するプロセスが、伝送に関して達成され、そのシステムは、受信機と送信機との間に戻りチャネルを全く持たない。そのアルゴリズムは、受信機のリソースの推定を含まないが、所与のタイプの応用形態の場合に、受信機の待ち時間を増加することなく、誤り率（ＢＥＲ、ＰＥＲ）を改善しようとする。
【００５２】
ブロックのサイズＮが因子ｋによって分割されているとき、反復プロセスは２つの実現可能な方法で行うことができる。
【００５３】
第１の変形形態によれば、第１の復号化反復が、ｋ個の各ブロックの対して行われ、第２の復号化反復が、第１の反復等の後に誤りが残留しているブロックに対して、最大反復数に到達するか、あるいはさらに好ましくは、ｋ個のブロックの復号化のために割り当てられた利用可能なリソースあるいは時間が使い尽くされるまで行われる。各通過時に、残留する誤りを有するブロックが、停止判定基準を用いて特定される。このようにして、利用可能なリソースあるいは割り当てられた待ち時間が最適な形で用いられることになり、１ブロックの復号化にあまりにも長時間「手間取り」、ｋが反復数の十分な平均化を確実にするほど十分に大きくない場合に後続のブロックに不利になることが避けられることは確実である。
【００５４】
図９の例の場合に、この変形形態は以下のように実施されるであろう。
１−ブロック１〜１０に対する反復＃１
２−ブロック１〜１０に対する反復＃２→ブロック１、２、５、６、１０訂正
３−ブロック３、４、７、８，９に対する反復＃３→ブロック３、４、７、９訂正
４−ブロック８に対する反復＃４
５−ブロック８に対する反復＃５
６−ブロック８に対する反復＃６
７−ブロック８に対する反復＃７
８−ブロック８に対する反復＃８
【００５５】
この第１の復号化の変形形態は、チャネルインターリーブ時間Ｔｉｌｃが固定されているか、あるいはｋが小さいときに有利である。これは、チャネルインターリーブ時間Ｔｉｌｃが固定されている場合には、１ブロックを復号化することができるようになる前に時間Ｔｉｌｃだけ待つ必要があり、ｋが小さい場合には、あらゆる平均化の問題点を改善することができるようになるためである。
【００５６】
第２の変形形態によれば、ｋ＝１０ブロックがそれぞれ順次復号化される。平均してｋ個全てのブロックにわたって、１ブロック当たり理想的には（−）ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝３の反復に達する場合に、停止判定基準を用いて、各ブロックにおいて最大でｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝８の復号化反復が順次行われる。
【００５７】
図９の例の場合に、この変形形態は以下のように実施されるであろう。
１．ブロック１に対して反復１〜２
２．ブロック２に対して反復１〜２
３．ブロック３に対して反復１〜３
４．ブロック４に対して反復１〜３
５．ブロック５に対して反復１〜２
６．ブロック６に対して反復１〜２
７．ブロック７に対して反復１〜３
８．ブロック８に対して反復１〜ｎ（１０）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ＝４
９．ブロック９に対して反復１〜３
１０．ブロック１０に対して反復１〜２
【００５８】
第２の変形形態は、チャネルインターリーブ時間Ｔｉｌｃが固定されていないか、あるいはｋが大きいときに有利である。これは、時間Ｔｉｌｃが固定されていない場合には、おそらく性能の劣化を犠牲にして、サイズｋ／Ｎのｋ’＜ｋ個の連続したブロックにおけるインターリーブに対応する値まで短縮させることができるためである。結果として、（２）によって与えられる待ち時間Ｔ（ｋ）ｌａｔｅｎｃｙも短縮させることができる。この待ち時間の利得は、ｋ個の各ブロックの場合の最大反復数ｎ（ｋ）ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓを増加することにより、性能の利得に変換することができる。
【００５９】
ここまで基本的に取り扱われてきた待ち時間の制約条件は、反復復号化を達成するために満たされるべきリソースの制約条件のうちの１つにすぎないことに留意することが重要である。リソースは、プロセッサによって費やされるエネルギーも意味することができる。これは特に、反復復号化が高速のプロセッサによって処理される場合である。この場合の制約条件は、実行されることになる動作の数に、それゆえ計算時間自体ではなく、費やされるエネルギーに関係が深い。より一般的には、リソースは、反復復号化を達成するための計算手段によって費やされることになる、付加的な物理量、あるいはそのような物理量の組み合わせを意味するであろう。
【００６０】
さらに、本発明の説明は基本的には、ターボ符号化されたブロックのサイズおよびリソース制約条件の最適化のプロセスとして示されてきたが、同じようにして、この最適化がターボ等化器（第１の実施形態）で実行されるか、送信機（第２の実施形態）で実行されるかに関係なく、リソースの制約条件下にある、ターボ等化されたブロックのサイズを最適化するプロセスにも当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  当分野において知られているターボ符号器の一例を示す概略図である。
【図２】  図１のターボ符号器によって符号化されるデータを復号化するように構成される、既知の構造を有するターボ復号器の一例を示す概略図である。
【図３】  当分野において知られている送信機の一例を示す概略図である。
【図４】  当分野において知られているターボ等化器の一例を示す概略図である。
【図５】  第１のブロックサイズから第２のブロックサイズに変化する、図１のターボ符号器のインターリーブ利得を示すグラフである。
【図６】  所与の最大反復数の場合に、かつ完全な停止判定基準が用いられるときに、ブロックサイズが第１の値を有する場合の図２のターボ復号器の平均反復数を示すグラフである。
【図７】  所与の最大反復数の場合に、かつ完全な停止判定基準が用いられるときに、ブロックサイズが第２の値を有する場合の図２のターボ復号器の平均反復数を示すグラフである。
【図８】  完全な停止判定基準を満たすために必要とされる反復数のヒストグラムである。
【図９】  本発明の結果から生じる反復数の平均化の利点を示す図である。
【図１０】  種々のインターリーブ長および設定反復数を有するターボ符号器の性能を示すグラフである。
【図１１】  本発明の第１の実施形態による最適ブロックサイズを判定する方法の流れ図である。
【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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【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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