JP2001007711A - ターボ復号器 - Google Patents
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Abstract
様な伝送特性に柔軟に適応して高い伝送品質を確保でき
ることを目的とする。 【解決手段】 符号ブロック毎に受信系列を取り込み、
ターボ復号化を行うことによって伝送情報を復元する復
号化手段11と、そのターボ復号化の過程で得られた尤
度の値の分布を得る値域監視手段12と、その得られた
分布の下で、復号化手段11が共通の符号ブロックにつ
いてターボ復号化を完結するために行われるべき後続す
る演算の演算対象について、演算結果として得られる尤
度の値の分布の変化が抑制される位取りを決定する位取
り決定手段13とを備え、復号化手段11は、後続する
演算の演算対象に、位取り決定手段13によって決定さ
れた位取りを適用することを特徴とする。
Description
に基づいて生成された系列を復号化するターボ復号器に
関する。
は、送信端で行われた誤り訂正符号化方式に適応する復
号化が受信端で反復して行われために、所望の伝送速度
(SN比)に対してシャノンの「通信路符号化定理」で
与えられる最大のSN比(伝送速度)(一般に、「シャ
ノン限界」と称される。)に極めて近いSN比(伝送速
度)が得られる。
号器は、深宇宙通信だけではなく、移動体通信、放送お
よび磁気記録装置の再生系にも適用可能な符号化方式と
して有望であり、これらの分野に対する応用について、
積極的に研究、開発および実用化が進められつつある。
送系の構成例を示す図(1) である。図において、送信端
90と受信端91とは、伝送路92を介して接続され
る。送信端90では、伝送情報Uは、ターボ符号器93
に与えられ、そのターボ符号器93の出力は伝送路92
の一端にされる。ターボ符号器93では、上述した伝送
情報Uは要素符号器94-1とインタリーバ(π)95と
の入力に与えられ、そのインタリーバ95の出力は要素
符号器94-2の入力に接続される。ターボ符号器93の
出力には、 ・ 伝送情報Uに何ら符号化処理が施されることなく生
成された符号語(非復号化語)Xaと、 ・ この伝送情報Uに要素符号器94-1が所定の誤り訂
正符号化処理を施すことによって生成された符号語Xb
と、 ・ 同様に伝送情報Uに要素符号器94-2が所定の誤り
訂正符号化処理を施すことによって生成された符号語X
cとからなる送信系列が得られる。
て与えられ、かつ上述した符号語Xa、Xb、Xcにそ
れぞれ対応すると共に、軟判定の結果として得られた語
ya、yb、ycからなる受信系列が受信バッファ96
の対応する入力に与えられる。なお、この受信系列に
は、一般に、伝送路92の伝送特性の変動やその伝送路
92で重畳された雑音に起因するSN比の劣化を伴う。
yaに対応する出力は要素復号器97-1の第一の入力と
インタリーバ(π)98-1との入力に接続され、そのイ
ンタリーバ98-1の出力は要素復号器97-2の第一の入
力に接続される。受信バッファ96の出力の内、上述し
た語yb、ycに対応した出力はそれぞれ要素復号器9
7-1、97-2の第二の入力に接続され、その要素復号器
97-1の出力はインタリーバ98-2を介して要素復号器
97-2の第三の入力に接続される。要素復号器97-2の
一方の出力は、デインタリーバ(π-1)99-1を介して
要素復号器97-1の第三の入力に接続される。要素復号
器97-2の他方の出力はデインタリーバ(π-1)99-2
の入力に接続され、そのデインタリーバ99-2の出力に
は復号結果が得られる。
行われる符号化については、簡単のため、共に共通の拘
束長および符号化率が適用されてなる畳み込み符号化で
あると仮定する。このような構成の受信端91では、伝
送路92を介して与えられた受信系列は、規定の符号ブ
ロックの単位に上述した語ya、yb、ycに分離さ
れ、かつこれらの語に個別に対応した受信バッファ96
の記憶領域に格納される。
タリーバ98-1、98-2およびデインタリーバ99-1、
99-2は、この符号ブロックに対して施されるべき復号
化処理の開始に先行して初期化される。この初期化が完
了すると、要素復号器97-1は、要素復号器97-2から
デインタリーバ99-1を介して与えられる尤度と、受信
バッファ96からビット単位に与えられる語ya、yb
とに、送信端90で要素符号器94-1によって行われた
符号化処理に適応する復号化処理を施すことによって、
尤度L1を出力する。
受信バッファ96によって並行して与えられた語yaと
この尤度L1とに、送信端90でインタリーバ95によ
って行われたインターリーブ処理と同じインタリーブ処
理を施す。要素復号器97-2は、これらのインタリーブ
処理の結果と、受信バッファ96からビット単位に与え
られる語ycとに、受信端90で要素符号器94-2によ
って行われた符号化処理に適応する復号化処理を施すこ
とによって、尤度L2に併せて、復調結果(ここでは、
簡単のため、硬判定の結果として与えられると仮定す
る。)を出力する。
99-1と同様に、この復調結果にデインタリーブ処理を
施すことによって、上述した伝送情報Uに最も確からし
い復号結果を出力する。また、受信端91では、要素復
号器97-1、97-2、インタリーバ98-1、98-2およ
びデインタリーバ99-1、99-2は、受信バッファ96
と共に上述したビット単位に所定の回数に亘って連係し
つつ既述の処理を反復する。
は、このようにして反復される復号化の仮定で上述した
尤度が順次高められるために、連接符号が適用された伝
送系に比べて確度高く復元された伝送情報が得られる。
図10は、ターボ復号化方式が適用された伝送系の構成
例を示す図(2) である。
構成が同じものについては、同じ符号を付与して示し、
ここでは、その説明を省略する。図10と図9とにそれ
ぞれ示される伝送系の構成の相違点は、受信端91に代
えて備えられた受信端91Aの構成にある。受信端91
Aでは、図9および図10に二点鎖線の枠で示されるよ
うに、送信端90において要素符号器94-1によって行
われる符号化処理と、インタリーバ95と要素符号器9
4-2との連係の下で行われる符号化処理とにそれぞれ対
応した復号化処理が図9に示す受信端91と反対の順序
で行われる。
は、デインタリーバ99-2を介することなく、伝送情報
Uに最も確からしい復号結果が得られる。図11は、タ
ーボ復号化方式が適用された伝送系の構成例を示す図
(3) である。図において、図9に示すものと機能および
構成が同じものについては、同じ符号を付与して示し、
ここでは、その説明を省略する。
の構成の相違点は、受信端91に代えて備えられた受信
端91Bの構成にある。受信端91Bと受信端91との
構成の相違点は、要素復号器97-1、97-2に代えてこ
れらの要素復号器97-1、97-2を兼ねる要素復号器1
00が備えられ、インタリーバ98-1に代えてインタリ
ーバ101が備えられ、デインタリーバ99-2に代えて
デインタリーバ102が備えられ、インタリーバ98-2
とデインタリーバ99-1とに代えてこれらのインタリー
バ98-2とデインタリーバ99-1とを兼ねる帰還処理部
103が備えられ、受信バッファ96の出力の内、語y
b、ycにそれぞれ対応した出力と要素復号器100の
他方の入力との間にセレクタ104が配置されると共
に、これらの要素復号器100、インタリーバ101、
デインタリーバ102、帰還処理部103、セレクタ1
04および受信バッファ96の制御端子に対応する出力
ポートが接続された制御部105が備えられた点にあ
る。
部105は、受信バッファ96からビット単位に読み出
される語ya、yb、ycとの同期をとり、そのビット
毎に、(a) 要素復号器100が行うべき復号化処理の形
態、(b) インタリーバ101がインタリーブ処理を行う
べきか否かを示す情報I、(c) デインタリーバ102が
デインタリーブ処理を行うべき否かを示す情報D、(d)
インタリーブ処理とデインタリーブ処理との内、帰還処
理部103が行うべき一方を示す情報F、(e) 語yb、
ycの内、セレクタが選択すべき一方を示す情報Sを交
互に切り替える。
05の主導の下でインタリーバ101、デインタリーバ
102、帰還処理部103、セレクタ104および受信
バッファ96と連係することによって、図9あるいは図
10に示す要素復号器97-1、97-2によって行われる
復号化処理に等価な復号化処理を行う。
連係およびその連係の下で行われる復号化処理が所望の
速度で達成される限り、性能が低下することなく、図9
および図10に示す受信端91、91Aに比べてハード
ウエアの規模の削減がはかられる。なお、図11では、
上述したように交互に切り替えられる情報I、情報D、
情報Fは、セパレータ「/」によって分離され、かつ時
系列の順にリサイクリックに対応すると共に、 ・ インタリーブ処理が行われるべき状態を示す
「π」、 ・ デインタリーブ処理が行われるべき状態を示す「π
-1」、 ・ インタリーブ処理とデインタリーブ処理との双方が
不要であり、入力された情報はこれらの処理が何ら施さ
れることなく出力されるべき状態を示す「1」の内、何
れか2つからなる語の順列として与えられる。
様にセパレータ「/」によって分離され、かつ時系列の
順にリサイクリックに対応すると共に、セレクタ104
によって選択されるべき語yb、ycを個別に示す文字
列「yb」、「yc」の順列として示される。さらに、
図11では、これらの情報I、情報D、情報Fおよび情
報Sについては、何れも括弧<>と括弧()とで括られた2
通りが示され、これらの2通りの内、前者は図9に示す
受信端91によって行われる復号化処理と等価な処理が
実現されるために適用されるべき組み合わせを示し、後
者は図10に示す受信端91Aによって行われる復号化
処理と等価な処理が実現されるために適用されるべき組
み合わせを示す。
来例では、要素復号器97-1、97-2、100によって
算出される尤度L1、L2の値は、図12に示すよう
に、これらの要素復号器97-1、97-21、100によ
って既述の復号化処理が反復された回数Nが大きいほど
大きな値となる。
が頻繁にかつ大幅に変化し、あるいはその伝送路92で
送信系列に付加される雑音のレベルが大きいために上述
した回数Nが大きな値に達する状態であっても、伝送品
質が高く維持されるためには、要素復号器97-1、97
-2、100は受信系列として得られた語ya、yb、y
cの語長に比べて大幅に大きな語長による演算を行わな
ければならなかった。
びデインタリーバ99-1、99-2によってインタリーブ
処理やデインタリーブ処理に供されるメモリの単位記憶
領域当たりの語長は、同様に大きな値となる。したがっ
て、従来例では、伝送路92で生じ得る伝送品質の劣化
の程度が著しいほど、受信端を構成するハードウエアの
規模が増大する。
大が緩和されるためには、 ・ 回路の方式 ・ 適用されるべき素子の選定、 ・ 消費電力 ・ 熱設計を含む実装技術 ・ 要素復号器97-1、97-2、100によって行われ
るべき復号化処理のアルゴリズム にかかわる制約とが生じ易いために、ターボ符号化方式
の適用が妨げられ、あるいは所望の伝送品質が達成され
ない可能性があった。
が大幅に変更されることなく、伝送路の多様な伝送特性
に柔軟に適応し、かつ高い伝送品質を確保できるターボ
復号器を提供することを目的とする。
6〜8に記載の発明の原理ブロック図である。
に受信系列を取り込み、その受信系列のターボ復号化を
行うことによって、この受信系列で示される伝送情報を
復元する復号化手段11と、復号化手段11によって行
われるターボ復号化の過程で得られた尤度の値の分布を
得る値域監視手段12と、値域監視手段12によって得
られた分布の下で、復号化手段11が共通の符号ブロッ
クについてターボ復号化を完結するために行われるべき
後続する演算の演算対象について、演算結果として得ら
れる尤度の値の分布の変化が抑制される位取りを決定す
る位取り決定手段13とを備え、復号化手段11は、共
通の符号ブロックについてターボ復号化を完結するため
に後続して行う演算の演算対象に、位取り決定手段13
によって決定された位取りを適用することを特徴とす
る。
のターボ復号器において、復号化手段11は、共通の符
号ブロックについて、ターボ復号化を完結するために行
われるべき後続する演算の演算対象の内、送信端におい
て何ら符号化が施されることなくその符号ブロックに付
加された伝送情報を示す非符号化語に、その後続する演
算に先行して行われた演算とこの後続する演算とに先行
して施されるべきインタリーブ処理を一括して施し、か
つ位取り決定手段13によって決定された位取りを適用
することを特徴とする。
のターボ復号器において、復号化手段11は、共通の符
号ブロックについて、ターボ復号化を完結するために行
われるべき後続する演算の演算対象の内、送信端で何ら
符号化が施されることなくその符号ブロックに付加され
た伝送情報を示し、その後続する演算に先行して行われ
た先行演算に適用された非符号化語に、この先行演算に
際して施された全てのインタリーブ処理に対して可逆的
なデインタリーブ処理と、これらの先行演算と後続する
演算とに先行して施されるべき全てのインタリーブ処理
とを一括して施し、かつ位取り決定手段13によって決
定された位取りを適用することを特徴とする。
請求項3の何れか1項に記載のターボ復号器において、
復号化手段11は、受信系列に対応する送信系列を生成
するために送信端でターボ符号化の過程で行われた符号
化の回数N未満である数nの要素復号器21-1〜21-n
を有し、これらの要素復号器21-1〜21-nと連係する
ことによってパイプライン方式によりこの受信系列のタ
ーボ復号化を行うことを特徴とする。
ブロック図である。請求項5に記載の発明は、請求項1
ないし請求項3の何れか1項に記載のターボ復号器にお
いて、復号化手段11は、受信系列に対応する送信系列
を生成するために送信端でターボ符号化の過程で行われ
た複数の復号化の方式の全てに適応可能であり、これら
の復号化方式の内、指定された単一の復号化方式に基づ
く復号化を行う単一の要素復号器31を有し、その要素
復号器31を介してこれらの複数の復号化方式に基づく
復号を直列に行うことによってこの受信系列のターボ復
号化を行うことを特徴とする。
請求項5の何れか1項に記載のターボ復号器において、
復号化手段11は、後続する演算の演算対象に先行して
施されるインタリーブ処理とデインタリーブ処理とに供
されるメモリ11Mを有し、そのメモリ11Mの読み出
しに際して位取り決定手段13によって決定された位取
りを行うことを特徴とする。
請求項6の何れか1項に記載のターボ復号器において、
位取り決定手段13は、位取りが更新されるべきとき
に、先行して決定された位取りとの対比において変化し
た尤度の値域を求め、その値域の幅が所定の閾値を上回
ったときに、この値域の幅がその閾値未満となる位取り
を新たな位取りとして決定することを特徴とする。
請求項6の何れか1項に記載のターボ復号器において、
値域監視手段12は、先行して得られた尤度の最大値あ
るいは平均値としてこれらの尤度の分布を得ることを特
徴とする。請求項1に記載の発明にかかわるターボ復号
器では、復号化手段11は、符号ブロック毎に受信系列
のターボ復号化を行うことによって、この受信系列で示
される伝送情報を復元する。値域監視手段12は、この
ようなターボ復号化の過程で得られた尤度の値の分布を
得る。位取り決定手段13は、その分布の下で、復号化
手段11が共通の符号ブロックについて上述したターボ
復号化を完結するために行われるべき後続する演算の演
算対象について、演算結果として得られる尤度の値の分
布の変化が抑制される位取りを決定する。
符号ブロックについてターボ復号化を完結するために後
続して行う演算の演算対象に、位取り決定手段13によ
って決定された位取りを適用する。すなわち、ターボ復
号化の過程で上述した尤度が反復して求められる回数が
大きく、あるいは大幅に変化し得る場合であっても、そ
の尤度の精度が大幅に低下することなく、この尤度の値
の値域はほぼ一定に保たれる。
号器では、請求項1に記載のターボ復号器において、復
号化手段11は、共通の符号ブロックについて、ターボ
復号化を完結するために行われるべき後続する演算の演
算対象の内、送信端において何ら符号化が施されること
なくその符号ブロックに付加された伝送情報を示す非符
号化語に、その後続する演算に先行して行われた演算と
この後続する演算とに先行して施されるべきインタリー
ブ処理を一括して施し、かつ位取り決定手段13によっ
て決定された位取りを適用する。
非符号化語には、位取り決定手段13によって決定され
た位取りに適合する語長および精度による規定のインタ
リーブ処理が適宜施される。したがって、位取り決定手
段13によって決定された位取りの如何にかかわらずこ
のようなインタリーブ処理が一定の語長や精度で行われ
る場合に比べて、ターボ復号化の利得が高められる。
号器では、請求項1または請求項2に記載のターボ復号
器において、復号化手段11は、共通の符号ブロックに
ついて、ターボ復号化を完結するために行われるべき後
続する演算の演算対象の内、送信端で何ら符号化が施さ
れることなくその符号ブロックに付加された伝送情報を
示し、かつその後続する演算に先行して行われた先行演
算に適用された非符号化語に、この先行演算に際して施
された全てのインタリーブ処理に対して可逆的なデイン
タリーブ処理と、これらの先行演算と後続する演算とに
先行して施されるべき全てのインタリーブ処理とを一括
して施し、かつ位取り決定手段13によって決定された
位取りを適用する。
非符号化語には、位取り決定手段13によって決定され
た位取りに適合する語長および精度による規定のインタ
リーブ処理に先行して、先行する演算に際して施された
全てのインタリーブ処理を無効化するデインタリーブ処
理が施される。したがって、このデインタリーブ処理が
行われるために要する応答性の低下が許容され、あるい
はこれらのデインタリーブ処理とインタリーブ処理とが
一括して行われる限り、請求項2に記載のターボ復号器
と同様に、そのインタリーブ処理が位取り決定手段13
によって決定された位取りの如何にかかわらず一定の語
長や精度で行われる場合に比べて、ターボ復号化の利得
が高められる。
号器では、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載
のターボ復号器において、復号化手段11は、受信系列
に対応する送信系列を生成するために送信端でターボ符
号化の過程で行われた符号化の回数N未満である数nの
要素復号器21-1〜21-nを有し、これらの要素復号器
21-1〜21-nと連係することによってパイプライン方
式によりこの受信系列のターボ復号化を行う。
得る符号化の回数Nが大きく、あるいは変化し得る場合
であっても、ハードウエアの規模が小さく抑えられ、か
つ効率的なターボ復号化が可能となる。請求項5に記載
の発明にかかわるターボ復号器では、請求項1ないし請
求項3の何れか1項に記載のターボ復号器において、復
号化手段11に備えられた要素復号器31は、受信系列
に対応する送信系列を生成するために送信端でターボ符
号化の過程で行われた複数の復号化の方式の全てに適応
可能であり、これらの復号化方式の内、指定された単一
の復号化方式に基づく復号化を行う。復号化手段11
は、要素復号器31を介してこれらの複数の復号化方式
に基づく復号を直列に行うことによって上述した受信系
列のターボ復号化を行う。
得る符号化の回数が大きく、あるいは変化し得る場合だ
けではなく、これらの符号化の方式が一定ではなく、あ
るいは変化し得る場合であっても、ハードウエアの規模
が小さく抑えられ、かつ効率的なターボ復号化が可能と
なる。請求項6に記載の発明にかかわるターボ復号器で
は、請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載のター
ボ復号器において、復号化手段11は、後続する演算の
演算対象に先行して施されるインタリーブ処理とデイン
タリーブ処理とに供されるメモリ11Mを有し、そのメ
モリ11Mの読み出しに際して位取り決定手段13によ
って決定された位取りを行う。
定された位取りは、インタリーブ処理とデインタリーブ
処理との過程で一括して行われるので、復号化手段11
によって求められ、かつメモリ11Mに蓄積され得る尤
度の語長が許容される値である限り、ハードウエアの構
成の簡略化がはかられる。
号器では、請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載
のターボ復号器において、位取り決定手段13は、位取
りが更新されるべきときに、先行して決定された位取り
との対比において変化した尤度の値域を求める。さら
に、位取り決定手段13は、その値域の幅が所定の閾値
を上回ったときには、この値域の幅がその閾値未満とな
る位取りを新たな位取りとして決定する。
れた尤度の値が急激に増加した場合には、その尤度は、
下位オーダの値が丸められると共に、後続する演算に演
算対象として適用される。請求項8に記載の発明にかか
わるターボ復号器では、請求項1ないし請求項6の何れ
か1項に記載のターボ復号器において、値域監視手段1
2は、先行して得られた尤度の最大値あるいは平均値と
してこれらの尤度の分布を得る。
した尤度が反復して求められる回数に対してその尤度の
値が多く分布する値域が単峰であり、その回数に応じて
変化する方向が既知である限り、その値域の概略を精度
よく示す。したがって、請求項1ないし請求項6に記載
のターボ復号器に比べて、単純な算術演算に基づいて効
率的に、かつ確度高く位取りが行われる。
施形態について詳細に説明する。図3は、請求項1〜
4、7に記載の発明に対応した実施形態を示す図であ
る。図において、図9に示すものと機能および構成が同
じものについては、同じ符号を付与して示し、ここで
は、その説明を省略する。
相違点は、受信バッファ96と、要素復号器97-1、9
7-2およびインターリーバ98-1との段間に正規化部5
1が配置され、要素復号器97-1の出力とインターリー
バ98-2の入力との間と、要素復号器97-2の出力とデ
インタリーバ99-1の入力との間とに個別に接続された
ポートを有する正規化部52が備えられ、これらの要素
復号器97-1、97-2の出力に直結されたビット数検出
部53が備えられ、入力がそのビット数検出部53の出
力に直結され、かつ正規化部51、52の制御入力に個
別に接続された出力を有する正規化制御部54が備えら
れた点にある。
す従来例と同じであるので、ここでは、図示および説明
を省略する。また、本実施形態と図1および図2に記載
のブロック図との対応関係については、受信バッファ9
6、要素復号器97-1、97-2、インタリーバ98-1、
98-2、デインタリーバ99-1、99-2および正規化部
51、52は復号化手段11に対応し、ビット数検出部
53は値域監視手段12に対応し、正規化制御部54は
位取り決定手段13に対応し、要素復号器97-1、97
-2は要素符号器21-1〜21-nに対応する。
対応した本実施形態と動作を説明する図である。以下、
図3および図4を参照して本実施形態の動作を説明す
る。ビット数検出部53は、始動時には、要素復号器9
7-1、97-2によって算出される尤度について、これら
の要素復号器97-1、97-2がオーバフローや打ち切り
誤差を生じることなくインタリーバ98-1、98-2およ
びデインタリーバ99-1、99-2と連係できる標準的な
値域と、その値域に適応するビット数とを示すオーダ識
別情報の初期値を出力する。
的に連係して作動する状態では、要素復号器97-1、9
7-2が従来例と同様にして算出した尤度を示すビットの
内、その尤度を有効に示すビット(例えば、上位のビッ
トの内、値が「0」である無用なビットと、下位のビッ
トの内、値が「0」である無用なビットとの双方あるい
は何れか一方を含まないビット)の数と、これらのビッ
トの重み(オーダ)を示すオーダ識別情報を求める。
別情報が更新される度に、 ・ 新たなオーダ識別情報で示されるビット数と、 ・ 要素復号器97-1、97-2、インタリーバ98-1、
98-2およびデインタリーバ99-1、99-2に入力され
るべき語ya、yb、ycおよび尤度の規定の語長との
大小関係を判別する。
結果に応じてこれらの新たなビット数およびオーダ識別
情報を補正することによって、上述した連係の継続が保
証されるビット単位の位取りを示す第一の選択信号およ
び第二の選択信号を生成する。正規化部51は、従来例
と同様にして受信バッファ96からリサイクリックに適
宜読み出された語ya、yb、ycをそれぞれ示すビッ
ト列の内、上述した第一の選択信号で示されるオーダお
よびビット数のビットを抽出することによって上述した
位取りを行い(図4(1))、その位取りの結果として得ら
れた語ya、yb、ycを要素復号器97-1、97-2お
よびインタリーバ98-1に与える。
1、97-2によって個別に算出された尤度を示すビット
列の内、上述した第二の選択信号で示されるオーダおよ
びビット数のビットを抽出することによって同様に位取
りを行い(図4(2))、その位取りの結果として得られた
尤度をインタリーバ98-2およびデインタリーバ99-1
にそれぞれ与える。
いて従来例と同様にして反復して行われる復号化処理の
過程で得られた尤度の値域が変化しても、さらに、反復
して行われる復号化処理の演算対象となる語ya、y
b、ycおよび尤度は、オーバフローの回避と、丸め誤
差の最小化とを実現する位取りがはかられつつ、要素復
号器97-1、97-2、インタリーバ98-1、98-2およ
びデインタリーバ99-1、99-2に与えられる。
部53および正規化制御部54を構成するハードウエア
の規模は、一般に、復号化処理が反復され得る回数が大
きいほど大きな値となる演算器やメモリのハードウエア
の規模に比べて大幅に小さい。したがって、本実施形態
によれば、反復して行われ得る復号化処理の回数が大き
く、あるいは大幅に変化し得る場合であっても、要素復
号器97-1、97-2に備えられるべき演算器の語長と、
インタリーバ98-1、98-2およびデインタリーバ99
-1、99-2に個別に備えられるべきメモリの語長とが小
さな値であっても、信頼性の低下と、ランニングコスト
の増加とが軽微に抑えられ、かつ精度よくターボ復号化
が行われる。
実施形態を示す図である。図において、図11に示すも
のと機能および構成が同じものについては、同じ符号を
付与して示し、ここでは、その説明を省略する。本実施
形態と図11に示す従来例との構成の相違点は、インタ
リーバ101、デインタリーバ102、帰還処理部10
3、制御部105およびセレクタ104に代えて、それ
ぞれインタリーバ61、デインタリーバ62、帰還処理
部63、制御部64およびセレクタ65が備えられ、か
つ入力が帰還処理部63の入力と共に要素復号器100
の対応する出力に直結されると共に、出力が制御部64
の対応する入力ポートに接続されたビット数検出部66
が備えられた点にある。
との対応関係については、受信バッファ96、インタリ
ーバ61、要素復号器100、デインタリーバ62、帰
還処理部63、制御部64およびセレクタ104は復号
化手段11に対応し、ビット数検出部66は値域監視手
段12に対応し、制御部64は位取り決定手段13に対
応し、要素復号器100は要素復号器31に対応する。
ト数検出部66は、図3に示すビット数検出部53と同
様に、要素復号器100によって算出された尤度に応じ
て、ビット数およびオーダ識別情報を求める。さらに、
制御部64は、これらのビット数およびオーダ識別情報
が新たに求められる度に、図3に示す正規化制御部54
と同様にして、新たなビット数と、要素復号器100、
インタリーバ101およびデインタリーバ102に入力
されるべき語ya、yb、ycおよび尤度の規定の語長
との大小関係を判別し、その結果に応じてこれらの新た
なビット数およびオーダ識別情報を補正することによっ
て、上述した連係の継続が保証されるビット単位の位取
りを決定する。
と同様に、受信バッファ96からビット単位に読み出さ
れた語ya、yb、ycとの同期を確保し、そのビット
毎に、既述の情報I、情報D、情報Fおよび情報Sを生
成する。さらに、制御部64は、これらの情報I、情報
D、情報Fおよび情報Sに個別に上述した位取りを示す
位取り情報を付加することによって、情報i、情報d、
情報fおよび情報sを生成し、かつインタリーバ61、
デインタリーバ62、帰還処理部63およびセレクタ6
5に、これらの情報i、情報d、情報fおよび情報sを
それぞれ与える。
04と図3に示す正規化部51との双方の機能を有し、
上述した情報sに含まれる位取り情報に応じてその正規
化部51と同様に、受信バッファ96からリサイクリッ
クに適宜読み出された語yb、ycをそれぞれ示すビッ
ト列の内、この位取り情報で示されるオーダおよびビッ
ト数のビットを抽出することによって位取りを行う。さ
らに、セレクタ65は、その位取りの結果として得られ
た語ybあるいは語ycを要素復号器100に与える。
51と図11に示すインタリーバ101の機能を併有
し、上述した情報iに含まれる位取り情報に応じてその
正規化部51と同様に、受信バッファ96からリサイク
リックに適宜読み出された語yaを示すビット列の内、
この位取り情報で示されるオーダおよびビット数のビッ
トを抽出することによって位取りを行う。さらに、イン
タリーバ61は、その位取りの結果として得られた語y
aを要素復号器100に与える。
化部52の機能と図11に示す期間処理部103の機能
とを併有し、上述した情報fに含まれる位取り情報で示
される位取りをその正規化部52と同様にして行う。す
なわち、要素復号器100は、図11に示す従来例と同
様に図9および図10に示す要素復号器97-1、97-2
によって行われる復号化処理に等価な復号化処理を行
う。
示す実施形態に比べてハードウエアの規模の縮小化がは
かられ、その実施形態と同様にオーバフローの回避と丸
め誤差の最小化とがはかられる。図6は、請求項6に記
載の発明に対応した実施形態を示す図である。図におい
て、図3に示すものと機能および構成が同じものについ
ては、同じ符号を付与して示し、ここでは、その説明を
省略する。
の相違点は、インタリーバ98-2に代えてインタリーバ
71が備えられ、デインタリーバ99-1に代えてデイン
タリーバ72が備えられ、正規化部52が備えられず、
正規化制御部54の出力の内、その正規化部52に接続
された出力がこれらのインタリーバ71およびデインタ
リーバ72の対応する入力に接続された点にある。
供されるメモリ71Mと、そのメモリ71Mの読み出し
に供されるバスと正規化制御部54の対応する出力とに
接続された制御端子を有し、このメモリ71Mの読み出
しにかかわるアドレッシングを行う読み出し回路71R
とから構成される。デインタリーバ72は、デインタリ
ーブ処理に供されるメモリ72Mと、そのメモリ72M
の読み出しに供されるバスと正規化制御部54の対応す
る出力とに接続された制御端子を有し、このメモリ72
Mの読み出しにかかわるアドレッシングを行う読み出し
回路72Rとから構成される。
ブロック図との対応関係については、メモリ71M、7
2Mがメモリ11Mに対応する点を除いて、図3に示す
実施形態における対応関係と同じである。以下、本実施
形態の動作を説明する。インタリーバ71に備えられた
メモリ71Mとデインタリーバ72に備えられたメモリ
72Mの記憶領域の語長は、それぞれ要素復号器97-
1、97-2が図3に示す実施形態と同様に算出し得る尤
度を示す有効なビット列が確実に格納される値に予め設
定される。
記憶領域には、要素復号器97-1、97-2によって求め
られた尤度が所定のアドレッシング(以下、「書き込み
アドレッシング」という。)に基づいてリサイクリック
に書き込まれる。読み出し回路71R、72Rは、この
ようにしてメモリ71M、72Mの記憶領域に書き込ま
れた尤度を上述した書き込みアドレッシングとは異なる
読み出しアドレッシングの下で読み出し、その読み出さ
れた尤度を示すビット列の内、正規化部54によって与
えられた第二の信号で示されるオーダおよびビット数の
ビットを抽出することによって、図3に示す正規化部5
2に代わって位取りを行うと共に、その位取りの結果と
して得られた尤度を要素復号器97-2、97-1にそれぞ
れ与える。
すインタリーバ98-2とデインタリーバ99-1とに代え
て、同図に示す正規化部52を兼ねるインタリーバ71
とデインタリーバ72とが備えられるので、上述したよ
うに要素復号器97-1、97-2によって算出され得る尤
度を示す有効なビットの数が許容可能な値である限り、
復号化の精度が低下することなくハードウエアの構成の
簡略化がはかられる。
実施形態を示す図である。図において、図3に示すもの
と機能および構成が同じものについては、同じ符号を付
与して示し、ここでは、その説明を省略する。本実施形
態と図3に示す実施形態との構成の相違点は、ビット数
検出部53に代えて最大最小値検出部81が備えられた
点にある。
ブロック図との対応関係については、最大最小値検出部
81が値域監視手段12に対応する点を除いて、図3に
示す実施形態における対応関係と同じである。図8は、
請求項8に記載の発明に対応した本実施形態の動作を説
明する図である。
態の動作を説明する。最大最小値検出部81は、要素復
号器97-1、97-2によって算出された尤度(以下、
「更新尤度」という。)を取り込み、先行して適用され
ている位取り(以下、「先行位取り」という。)の下で
与えられる更新尤度の値について、この位取りの下で有
効に表され得る尤度の最大値以下に予め設定された上限
値と、同様にして表され得る尤度の最小値以上に予め設
定された下限値との大小関係を判別する。
うな判別を行うことによって、 ・ 更新尤度が上述した下限値未満であることを識別し
た場合には、予め決められた一定のビット数を保ちつつ
先行位取りより1ビット下位に位取りを変更すべき(図
8(1))旨を示すオーダ識別情報、 ・ 更新尤度が上述した下限値以上であり、かつ上限値
以下であることを識別した場合には、先行位取りが継続
して適用されるべき旨を示すオーダ識別情報、 ・ 更新尤度が上述した上限値を超えることを識別した
場合には、既述の一定のビット数を保ちつつ先行位取り
より1ビット上位に位取りを変更すべき(図8(2))旨を
示すオーダ識別情報 をそれぞれ生成する。
2は、このようなオーダ識別情報に適応して連係するこ
とによって、そのオーダ識別情報で示される位取りを行
う。すなわち、正規化部51、52は、上述した最大値
と上限値との差と、下限値と最小値との差とが予め適正
な値に設定される限り、要素復号器97-1、97-2が反
復する復号化の結果として得られた尤度の値や分布が急
激に変化した場合であっても、過度の丸め誤差が発生す
ることなく、段階的に位取りを変更することができる。
上限値との差と、下限値と最小値との差が適正な値に設
定されることによって、後続する復号化演算の結果とし
て得られる尤度のオーダが2ビット以上に亘って急激に
増加することが回避されている。しかし、先行する復号
化演算の結果として得られた尤度の最下位のビットの丸
められることが許容される場合には、 ・ 上述した2ビット以上に亘る急激なオーダの増加の
識別と、 ・ その尤度が後続する復号化演算に先行して丸められ
るべき旨を示す付帯情報をオーダ識別情報に付加する処
理と が最大最小値検出部81によって行われ、かつ正規化制
御部54および正規化部51、52によってこれらのオ
ーダ識別情報(付帯情報を含む。)に適応した位取りが
行われてもよい。
号器97-1、97-2によって行われるべき復号化演算の
方式に併せて、インタリーバ98-1、98-2によって行
われるべきインタリーブ処理とデインタリーバ99-1、
99-2によって行われるデインタリーブ処理との形態に
対して、柔軟な適応性が確保され、かつ既述の上限値お
よび下限値の誤差や偏差に対する安定性が高められる。
として得られた尤度のオーダが先行して同様に得られた
尤度のオーダに比べて2ビット以上に亘って大きくなっ
た場合に、その尤度を得る復号化処理の再試行と、その
再試行に先行する演算対象の位取りとが行われていな
い。しかし、復号化処理の速度の低下が許容される限
り、このような再試行が行われることによって、既述の
丸め誤差の発生が回避されてもよい。
数検出部53、66および最大最小検出部81によって
行われる処理の詳細な手順が示されていない。このよう
な処理手順については、既述の尤度の値の分布に適応
し、かつ後続して行われるべき演算の過程でオーバフロ
ーと、無用な丸め誤差の発生とが回避されるならば、如
何なるものであってもよい。
器97-1、97-2、100によって求められる尤度を示
すビット列の形式が何ら開示されていない。しかし、こ
のような形式については、既述の後続する演算の演算対
象として所望の精度でインタリーブ処理やデインタリー
ブ処理が施され、かつ位取りがはかられるならば、如何
なるものであってもよい。
号器97-1、97-2、100によって行われるべき復号
化演算の手順と、インタリーバ98-1、98-2、61、
71および帰還処理部63によって行われるべきインタ
リーブ処理の形態と、デインタリーバ99-1、99-2、
62および帰還処理部63によって行われるべきデイン
タリーブ処理の形態とが一定である。
化方式、インタリーブ処理の形態およびデインタリーブ
処理の形態については、受信された受信系列に同期して
既知の情報として与えられるならば、適宜切り替えられ
てもよい。また、上述した各実施形態では、要素復号器
97-1、97-2、100によって行われる復号化処理の
アルゴリズムが具体的に示されていない。
は、送信端90に備えられた要素符号器94-1、94-2
によって行われる符号化処理に適応し、かつ所望の精度
および応答性の実現が可能である限り、ビタビ復号だけ
ではなく、 ・ 正しく復号される確率を最大とする演算として達成
されるMAP(MaximumAposteriori Probability)復号
(log-MAP復号、sub-log-MAP復号であってもよい。)、 ・ 軟出力ビタビ復号法(SOVA:Soft-output Viterbi Al
gorithm) その他の復号化方式に基づいて実現が可能であるが、本
発明の特徴ではない。
1、97-2によって行われる復号化処理の詳細について
は、説明を省略することとする。さらに、上述した各実
施形態では、復号化処理の完了の識別に供される基準が
具体的に示されていない。しかし、これらの基準につい
ては、例えば、 ・ 先行して求められた尤度と新たに求められた尤度と
の差が所望の値未満となった時点、 ・ このような差の如何にかかわらず、予め決められた
回数に亘って尤度が反復して求められた時点、 その他の如何なる基準であってもよく、かつ多様な公知
のアルゴリズムの適用が可能であると共に、本発明の特
徴ではないので、ここでは、その説明を省略する。
演算の演算対象となるべき尤度と既述の語yaとの位取
りがその演算の開始と共にビット単位に行われている。
しかし、このような位取りについては、所望の速度およ
び精度によるターボ復号化が実現されるならば、伝送路
92を介して与えられる受信系列に適用された変調方式
の下で信号点配置に適応する限り、個々の信号点で示さ
れるシンボルの語長に対して予め決められた語長(ビッ
ト数)毎に行われてもよい。
りについては、語ya、yb、ycで示される符号ブロ
ック単位にターボ復号化を完結するために行われる後続
する演算の過程であるならば、その演算の如何なる時点
で行われてもよく、かつ複数回に亘って行われてもよ
い。また、図3、図6および図7に示す各実施形態で
は、送信端でターボ符号化に適用された要素符号器の数
N(=2)に等しい数の要素復号器97-1、97-2が受信
端に配置されている。
き要素復号器の数nは上述した要素符号器の数N未満で
あってもよく、かつこれらのn個の要素復号器が連係す
ることによってパイプライン方式に基づいて効率的にタ
ーボ復号化を行うことによって、伝送遅延時間の圧縮が
はかられ、あるいは伝送品質の向上がはかられてもよ
い。
は、ターボ復号化の過程で尤度が反復して求められる回
数が大きく、あるいは大幅に変化し得る場合であって
も、その尤度の精度が大幅に低下することなく、この尤
度の値の値域はほぼ一定に保たれる。
取り決定手段によって決定された位取りの如何にかかわ
らずインタリーブ処理が一定の語長や精度で行われる場
合に比べて、ターボ復号化の利得が高められる。
ボ符号化の過程で反復され得る符号化の回数Nが大き
く、あるいは変化し得る場合であっても、ハードウエア
の規模が小さく抑えられ、かつ効率的なターボ復号化が
可能となる。また、請求項5に記載の発明では、ターボ
符号化の過程で反復され得る符号化の回数が大きく、あ
るいは変化し得る場合だけではなく、これらの符号化の
方式が一定ではなく、あるいは変化し得る場合であって
も、ハードウエアの規模が小さく抑えられ、かつ効率的
なターボ復号化が可能となる。
化手段によって求められ得る尤度の語長が許容される値
である限り、ハードウエアの構成の簡略化がはかられ
る。また、請求項7に記載の発明では、ターボ復号化の
過程において、尤度は、オーダの急激な増加が抑制され
つつ精度よく求められる。さらに、請求項8に記載の発
明では、請求項1ないし請求項6に記載の発明に比べ
て、単純な算術演算に基づいて効率的に、かつ確度高く
位取りが行われる。
系や機器では、復号化部の構成が簡略化されるので、低
廉化、小型化、消費電力の節減および信頼性の向上がは
かられ、かつ高い精度および効率による復号化が実現さ
れるので、伝送品質や性能の向上がはかられる。
ック図である。
ある。
形態を示す図である。
施形態の動作を示す図である。
す図である。
す図である。
す図である。
動作を示す図である。
を示す図(1) である。
例を示す図(2) である。
例を示す図(3) である。
分布を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 符号ブロック毎に受信系列を取り込み、
その受信系列のターボ復号化を行うことによって、この
受信系列で示される伝送情報を復元する復号化手段と、 前記復号化手段によって行われるターボ復号化の過程で
得られた尤度の値の分布を得る値域監視手段と、 前記値域監視手段によって得られた分布の下で、前記復
号化手段が共通の符号ブロックについて前記ターボ復号
化を完結するために行われるべき後続する演算の演算対
象について、演算結果として得られる尤度の値の分布の
変化が抑制される位取りを決定する位取り決定手段とを
備え、 前記復号化手段は、 前記共通の符号ブロックについて前記ターボ復号化を完
結するために後続して行う演算の演算対象に、前記位取
り決定手段によって決定された位取りを適用することを
特徴とするターボ復号器。 - 【請求項2】 請求項1に記載のターボ復号器におい
て、 復号化手段は、 共通の符号ブロックについて、ターボ復号化を完結する
ために行われるべき後続する演算の演算対象の内、送信
端において何ら符号化が施されることなくその符号ブロ
ックに付加された伝送情報を示す非符号化語に、その後
続する演算に先行して行われた演算とこの後続する演算
とに先行して施されるべきインタリーブ処理を一括して
施し、かつ位取り決定手段によって決定された位取りを
適用することを特徴とするターボ復号器。 - 【請求項3】 請求項1に記載のターボ復号器におい
て、 復号化手段は、 共通の符号ブロックについて、ターボ復号化を完結する
ために行われるべき後続する演算の演算対象の内、送信
端で何ら符号化が施されることなくその符号ブロックに
付加された伝送情報を示し、その後続する演算に先行し
て行われた先行演算に適用された非符号化語に、この先
行演算に際して施された全てのインタリーブ処理に対し
て可逆的なデインタリーブ処理と、これらの先行演算と
後続する演算とに先行して施されるべき全てのインタリ
ーブ処理とを一括して施し、かつ位取り決定手段によっ
て決定された位取りを適用することを特徴とするターボ
復号器。 - 【請求項4】 請求項1ないし請求項3の何れか1項に
記載のターボ復号器において、 復号化手段は、 受信系列に対応する送信系列を生成するために送信端で
ターボ符号化の過程で行われた符号化の回数N未満であ
る数nの要素復号器を有し、これらの要素復号器と連係
することによってパイプライン方式によりこの受信系列
のターボ復号化を行うことを特徴とするターボ復号器。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項3の何れか1項に
記載のターボ復号器において、 復号化手段は、 受信系列に対応する送信系列を生成するために送信端で
ターボ符号化の過程で行われた複数の復号化の方式の全
てに適応可能であり、これらの復号化方式の内、指定さ
れた単一の復号化方式に基づく復号化を行う単一の要素
復号器を有し、その要素復号器を介してこれらの複数の
復号化方式に基づく復号を直列に行うことによってこの
受信系列のターボ復号化を行うことを特徴とするターボ
復号器。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項5の何れか1項に
記載のターボ復号器において、 復号化手段は、 後続する演算の演算対象に先行して施されるインタリー
ブ処理とデインタリーブ処理とに供されるメモリを有
し、そのメモリの読み出しに際して位取り決定手段によ
って決定された位取りを行うことを特徴とするターボ復
号器 - 【請求項7】 請求項1ないし請求項6の何れか1項に
記載のターボ復号器において、 位取り決定手段は、 位取りが更新されるべきときに、先行して決定された位
取りとの対比において変化した尤度の値域を求め、その
値域の幅が所定の閾値を上回ったときに、この値域の幅
がその閾値未満となる位取りを新たな位取りとして決定
することを特徴とするターボ復号器。 - 【請求項8】 請求項1ないし請求項6の何れか1項に
記載のターボ復号器において、 値域監視手段は、 先行して得られた尤度の最大値あるいは平均値としてこ
れらの尤度の分布を得ることを特徴とするターボ復号
器。
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