JP2002359563A - 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、データのブロックを反復復号化するための方法、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、符号化/復号化システム、データのブロックを符号化するための装置及びデータのブロックをターボ等化するための装置 - Google Patents
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、データのブロックを反復復号化するための方法、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、符号化/復号化システム、データのブロックを符号化するための装置及びデータのブロックをターボ等化するための装置Info
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Abstract
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
法を提供すること。 【解決手段】 本発明による方法は、標準サイズ(N)
のブロックを復号化するために利用することができるリ
ソース(T)を見積もる第1のステップと、1以上の整
数の因子(k)で割った標準サイズの約数であり、平均
して、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。
Description
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。
on Limit Error-Correcting Coding and Decoding: Tur
bo-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。
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 co
des」(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 inte
rleaved codes: Performance analysis, design and it
erative decoding」(JPL TDA Progr. Rep., Vol. 42-1
26, Aug. 1996)を参照することができる。
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。
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。
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15
0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1
10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1
60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1
90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 convoluti
onal codes」(IEEE Transaction on Information Theo
ry, 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 cro
ss entropy minimization」(Proc. IEEE Globecom Con
f., 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。
る論文「Iterative Correction ofIntersymbol interfe
rence: Turbo-equalization」(European Trans. Telec
omm., 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。
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2
03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。25
0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n
iterations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。
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。
ビット誤り率(BER)あるいはパケット誤り率(PE
R)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BE
R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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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することができるリソースを見積も
る第1のステップと、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。
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。
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。
場合には、第2のステップは行われる必要はない。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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n iterations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、n iterations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
(−)niterat ions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。
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n
iterations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nitera tionsの場合に、
平均(−)niterationsは、曲線の斜線領域
上で得られる。
<Tを満たす一対の値(niter ations、N)
が決定されているものと仮定する。ただしT
latencyは(1)によって与えられる。これ以
降、niterationsおよびTla tencyは
それぞれn(1) iterationsおよびT(1)
laten cyで示されるであろう。
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。
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)+Σk
i=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+Σ
N/Mk i=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。
設定反復数n(k) iterati ons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。
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。
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。
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。
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)
ite rations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。
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) iterati ons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。
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) i terations=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) ite rations
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>−0.7
5dB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。
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) iteratio ns=n(1)
iterationsとする場合には、n(k)
iterati ons>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。
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n
req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<n reqである場合には、85
0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) laten cy <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。
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)
it erations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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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
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) l atency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。
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。
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。
一例を示す概略図である。
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。
示す概略図である。
一例を示す概略図である。
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。
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。
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。
れる反復数のヒストグラムである。
点を示す図である。
を有するターボ符号器の性能を示すグラフである。
クサイズを判定する方法の流れ図である。
Claims (19)
- 【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す
ることができるリソース(T)を見積もる第1のステッ
プと、 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、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。
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