JP2003527025A - ターボ復号器及びターボ復号方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 妨害された通信路を伝達されるデータ信号（^Ｄ）を復号するために備えられており、記号推定器（ＭＡＰ＿ＤＥＣ）およびデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を備えているターボ復号器に関するものである。反復ターボ復号の演算ループ内部で、記号推定器（ＭＡＰ＿ＤＥＣ）が、２つの記号推定を行い、ＤＳＰが、インターリーブ工程およびデインターリーブ工程を行う。双方向インターフェース（ＦＭＩ）は、記号推定器（ＭＡＰ＿ＤＥＣ）とＤＳＰとの間のデータ伝達用に備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、請求項１の前提構成に基づく、送信器側でターボ符号によってエラ
ー保護符号化され（fehlerschutzcodierten）、妨害された通信路を介して伝達
され、そして受信器で検出されるデータ信号を復号するためのターボ復号器に関
するものである。さらに本発明は、請求項７の前提構成に基づくターボ復号方法
に関するものである。

【０００１】 情報技術の基本課題は、妨害通信路において、できるだけエラーの無いように
データ信号を伝達することにある。これを達成するために、伝達されるべきデー
タ信号に通信路符号化が行われる。伝送されるべき信号は、通信路符号化によっ
て、伝達通信路の特性に適合される。多数の異なる通信路符号化方法が使用され
る。通信路符号化（エラー保護符号化とも称される）の原則は、伝達される信号
に適切な冗長性を与えることによって、効果的なエラー保護を達成するというこ
とに基づいている。

【０００２】 移動式無線システムの場合は、信号伝送に関連して特に困難が生じる。このこ
とは、一方では、移動式無線システムの場合、時間的変化で多重反射、同通信路
妨害、ドップラー偏移、およびノイズが、受信器での極めて強い信号妨害を生じ
させることに起因している。他方、面積および経費の関係から、移動局の受信器
に使用できるエネルギーとハードウェアの資源は制限されている。従って、移動
無線技術では、できる限り少ない信号処理経費（資源エネルギーの保護）を用い
て、最大限のハードウェア効果（つまり、少ない面積で経費をかけず）としての
できるだけ低いエラー率で、送信された信号の再構築を達成することが試みられ
ている。

【０００３】 上述の要求は、通例として、同時に最適化することができないのではなく、受
信器の目的を見据えたソフトウェア／ハードウェア配置によって、要求の間で意
義のある均等化または妥協が行われなければならないことが明らかである。

【０００４】 エラー保護符号化の現在の方法は、いわゆる「ターボ符号化」である。ターボ
符号化においては、いわゆる「ターボ符号」が使用される。ターボ符号は、双方
向の平行に相互に連結した再帰たたみ込み符号（rekursive Faltungscodes）で
ある。ターボ符号は、特に大きなデータブロックの伝達の場合に、エラー保護符
号化の極めて効果的な形態を表現する。

【０００５】 ターボ符号を復号するために、受信器にターボ復号器を挿入する。このような
復号器は、以下に述べる従来技術を代表するP.Jungの著書『デジタル移動式無線
システムの解析と設計』（Stuttgart, B.G. Teubner, 1997 343〜 368ページ）
、特に図Ｅ．２に記載されている。ターボ符号器は、２つの再帰的に接続された
ＭＡＰ記号推定器から構成され、これらの間にターボ符号インターリーバ（Turb
o-Code-Verschachteler）が配置されている。復号するべきデータ信号が複数回
演算ループを流れることによって、ターボ復号は反復法で行われる。この演算ル
ープは、演算工程、すなわち第１記号推定−インターリーブ−第２記号推定−デ
インターリーブを備えている。

【０００６】 ターボ符号を実施する際に障害となるのは、反復信号処理および２つのＭＡＰ
記号推定器のせいで、ターボ復号器が該当する信号処理経費とハードウェア経費
とを必要とすることである。

【０００７】 従って、これまで、ターボ符号は、例えば衛星通信システムのような、資源が
あまり制限されていないシステムに使用されている。移動無線器の分野では、言
及された制限が原因で、ターボ符号は、まだ使用されていない。しかし、ＵＭＴ
Ｓ（欧州次世代移動体通信システム）基準は、ターボ符号化の可能性を既に含ん
でいる。

【０００８】 本発明の目的は、ターボ復号器およびターボ符号の復号方法を提供することで
ある。ターボ復号器もしくは復号方法は、代表的なハードウェア使用の際に、信
号処理の少ない、それゆえエネルギー源を節約した信号復号を可能にする。特に
、本発明のターボ復号器および本発明のターボ復号方法は、ターボ符号を移動式
無線の分野に実施することを可能にする。

【０００９】 本課題を解決するために、請求項１および７の特徴がある。

【００１０】 従って、本発明の概念は、ターボ符号の反復的な復号の際に何度も流れる演算
ループの（このような既に知られている）演算工程を適切に分割することによっ
て、２つの異なる演算手段で演算ループの資源経済的削減を可能にすることであ
る。本発明では、この分割によって達成できる資源節約は、演算ループの内部で
２度の双方向のデータ伝達に必要とされる追加経費を十二分に埋め合わせること
ができるということが確認された。

【００１１】 ハードウェアやり繰りに関しては、２つの記号推定工程(ａ)および（ｃ）用に
１つの記号推定器(第１演算手段)のみが必要だという利益がある。

【００１２】 小さなメモリ面積と多くの演算経費を必要とする演算工程（ａ）および（ｃ）
は、その大部分または全てがハードウェアに構成されている第１演算手段におい
て実施されることが好ましい。一方、大きなメモリ面積と僅かな演算経費を必要
とする演算工程（ｂ）および（ｄ）を削減するために、別個の第２演算手段が使
用される。この第２演算手段は、ファームウェアを削減するデジタル信号プロセ
ッサ（ＤＳＰ）であることが好ましい。従って、エネルギーのやり繰りに関して
言えば、本発明に基づく演算工程の２つの演算手段への分割は、全システムの「
ハードウエア−ソフトウエア−分割」に適合させることができるという利益を生
じる。

【００１３】 本発明のさらなる便宜的な形態は、代表的、統計的な情報の瞬間的チャンネル
状態のための計算が演算ループで行われている限り、この演算工程は、第２演算
手段から操作されているということによって特徴付けられている。

【００１４】 好ましくは、第１演算手段は、遷移メトリック値を生成するために組み合わせ
論理から構成される第１ハードウエア演算チップ、および／または、前後方再帰
メトリック値を生成するために組み合わせ論理から構成される第２ハードウエア
演算チップ、および／または、可能性（この可能性によって検出されたデータ信
号の推定されるデータ記号が特定の値を有している）を示す出力値を生成するた
めに組み合わせ論理から構成される第３ハードウエア演算チップを備えている。
上述の各ハードウェア演算チップによって、各値（遷移メトリック値；前後方再
帰メトリック値；出力値）を計算する際に、信号処理が適切に加速される。

【００１５】 本発明のターボ復号器のさらに有利な形態は、双方向インターフェースが、２
つのＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）チャンネルに割り当てられていること
により特徴づけられる。ＤＭＡチャンネルは、その都度、両方の演算手段の間の
迅速なデータ転送を可能にし、この際、２つのＤＭＡチャンネルを使用した結果
、各ＤＭＡチャンネルを異なるデータ形式用に配置することが可能である。

【００１６】 本発明の更に有利な形態を従属請求項に挙げる。

【００１７】 以下に、本発明を、図を参考にした実施例に基づいて説明する。

【００１８】 図１は、移動式無線システムの送信器Ｓおよび受信器Ｅを示す。送信器Ｓは、
例えば基地局に、受信器Ｅは、移動式無線システムの移動局に含まれている。

【００１９】 送信器Ｓは、ターボ符号器ＴＣＯＤ、変調器ＭＯＤおよび送信アンテナＳＡを
備えている。

【００２０】 ターボ符号器ＴＣＯＤは、デジタル入力信号を、データ記号例えばビット）ｕ ₁ 、ｕ₂、・・・の形態で受信する。以下に、ブロックごとの符号化に基づいて、
Ｎ入力信号データ記号（例えば、ビット）ｕ_n,ｎ＝１、２、・・・、Ｎから構成
される、最終的系列Ｕ＝（ｕ₁、ｕ₂、・・・、ｕ_N）を考察する。この場合、数
Ｎは、ブロックの大きさである。

【００２１】 入力信号は、伝送されるべき有用な情報（例えば、音声メッセージ）を搬送し
ている。例えば、マイクロフォン増幅器アナログ／デジタル変換器を介して回路
網（図示せず）を生成できる。

【００２２】 ターボ符号器ＴＣＯＤは、デジタル入力信号にエラー保護符号化のための冗長
性を供給する。ターボ符号器ＴＣＯＤの出力部には、エラー保護符号化されたデ
ータ信号がＫデータ記号（ビット）、Ｄ＝（ｄ₁, ｄ₂, ・・, ｄ_K）からなる系
列Ｄの形態で存在する。

【００２３】 Ｎ／Ｋ（入力ビット数／出力ビット数）比率は、符号器の符号率Ｒ_cとして示
される。

【００２４】 変調器ＭＯＤは、エラー保護符号化されたデータ信号を搬送信号に変調する。
エラー保護符号化されたデータ信号によって変調された搬送信号は、無線信号Ｆ
Ｓとして送信アンテナＳＡを介して発信される前に、図示していない方法によっ
て、送信フィルターによってスペクトル状に形成され、送信増幅器によって増幅
される。

【００２５】 受信器Ｅは、受信アンテナＥＡ、復調器ＤＭＯＤおよびターボ復号器ＴＤＥＣ
を備えている。

【００２６】 受信アンテナＥＡは、環境の影響と、他の加入者の無線信号による妨害とによ
って妨害された無線信号ＦＳを受信し、これを復調器ＤＭＯＤに導入する。

【００２７】 復調器ＤＭＯＤは、受信された無線信号ＦＳを、無線通信路で受けた信号妨害
を考慮しながら補正する。復調器ＤＭＯＤの出力部に提供された補正データ信号
は、データ記号系列^Ｄ＝（^ｄ₁,^ｄ₂,..,^ｄ_k）の形態で存在し、その要素^ｄ₁ ,^ｄ₂,..,^ｄ_kは、エラー保護符号化されたデータ記号系列Ｄのデータ記号ｄ₁,
ｄ₂,・・,ｄ_Kの、値が連続した推測値である。

【００２８】 均等化されたデータ信号は、ターボ復号器ＴＤＥＣに導入され、その出力部に
、復号された出力信号系列^Ｕ＝（^ｕ₁,^ｕ₂,..,^ｕ_N）が提供される。復号され
た出力信号系列^Ｕの要素^ｕ₁,^ｕ₂,..,^ｕ_Nは、入力信号の符号ストック（例え
ば０，１）からの抽象的な値の形態での、送信器側の入力信号のデータ記号ｕ₁
、ｕ₂、・・・、ｕ_Nの仮定である。

【００２９】 データ記号エラー率は、エラー推定ｕ_n≠^ｕ_n（ｎ＝１、２、・・・）の相対
頻度によって定義される。データ記号エラー率は、移動無線を使用する場合、特
定の最大許容値を上回ってはならない。

【００３０】 本発明のターボ復号器の実施形態を記述する前に、本発明を最もよく理解する
ために、図２を参考にまず例としてターボ符号の生成を説明する。

【００３１】 ターボ符号器ＴＣＯＤは、２つの同一の２元再帰組織重畳符号器（binaere re
kursive systematische Faltungscodierer）ＲＳＣ１とＲＳＣ２とを備えている
。これらは、符号化技術では、ＲＳＣ（再帰組織重畳）符号器として知られてい
る。第２ＲＳＣ重畳符号器ＲＳＣ２には、入力側の上流に、入力データ信号をブ
ロックごとにインターリーブするターボ符号インターリーバＩＬを接続する。両
方の重畳符号器ＲＳＣ１とＲＳＣ２との出力部は、パンクチャリングデバイス（
Punktierer）ＰＫＴ１もしくはＰＫＴ２を介して、マルチプレクサデバイスＭＵ
Ｘにそれぞれ接続している。更に、マルチプレクサデバイスＭＵＸには、デジタ
ル入力信号系列Ｕと同一の信号系列Ｘを導入する。

【００３２】 図３は、再帰重畳符号器の構造を、ＲＳＣ１を例にして示す。重畳符号器ＲＳ
Ｃ１は、入力側に第１加算器ＡＤＤ１と、第１加算器ＡＤＤ１の後に接続され、
例えば３つのメモリセルＴを有するシフトレジスタとを備えている。重畳符号器
ＲＳＣ１は、その出力部に、第２加算器ＡＤＤ２によって構成される冗長性デー
タ系列Ｙ１＝（ｙ１₁、ｙ１₂，・・,ｙ１_N）を提供する。

【００３３】 特定の時間ｎに出力部に存在している冗長性データ記号ｙ１_n＝ （ｙ１₁、ｙ
１₂、・・・、ｙ１_N）は、入力信号系列Ｕの実際の入力データ記号ｕ_n、ならび
に、シフトレジスタの状態に応じていることが明らかである。

【００３４】 第２重畳符号器ＲＳＣ２の構造は、第１重畳符号器ＲＳＣ１の構造と同一であ
る；ＲＳＣ２は、その出力部に、冗長性データ系列Ｙ２＝（ｙ２₁、ｙ２₂、・・
・、ｙ２_N）を提供する。

【００３５】 信号系列Ｘは、第１重畳符号器ＲＳＣ１の第２出力部とすることができる。つ
まり、この方法では、第１重畳符号器ＲＳＣ１は、第２出力部を備えており、こ
の出力部にデータ系列Ｘが出力される。その要素ｘ₁、ｘ₂、・・・、ｘ_Nは、入
力部信号系列Ｕの要素ｕ₁、ｕ₂、・・・、ｕ_Nと同一である。同様のことが第２
重畳符号器ＲＳＣ２、及び第２重畳符号器ＲＳＣ２の第２出力部Ｘ＿Ｉ（図示せ
ず）にも該当し、第２重畳符号器は、インターリーブされた入力信号系列Ｕと同
一である。この特徴を有する符合化器は、組織的符号器と呼ばれる。

【００３６】 従って、データ記号ｕ_nを各重畳符号器ＲＳＣ１もしくはＲＳＣ２から入力す
る度に、同じ２つの出力データ記号ｘ_nとｙ１_nもしくはｘ＿Ｉ_n（インターリー
ブされた組織的情報）およびｙ２_nが出力される。従って、各重畳符号器ＲＳＣ
１，ＲＳＣ２は、符号率Ｒ_c＝０．５を示す。

【００３７】 マルチプレクサデバイスＭＵＸは、ターボ符号器ＴＣＯＤの符号率を調整する
ために使用される。ＴＣＯＤ用にも、例えばＲｃ＝０．５の符号率を達成するた
めに、両方の冗長性部分系列Ｙ１とＹ２とを例えば交互にパンクチャ（punktier
t）し、合成する。次に、生じる冗長性データ系列Ｙ＝（ｙ１₁、ｙ２₂、ｙ１₃、
ｙ２₄、・・・、ｙ１_N、ｙ２_N）を、組織的データ系列Ｘと交互に合成する。従
って、ターボ符号化のこの（特別な）形態の場合に生じるエラー保護符号化され
たデータ信号は、例えば、形態Ｄ＝（ｘ₁、ｙ１₁、ｘ₂、ｙ２₂、ｘ₃、ｙ１₃、ｘ ₄ 、ｙ２₄、・・・、ｘ_N、ｙ２_N）（Ｎは偶数とする）を有する。

【００３８】 重畳符号器ＲＳＣ１を、最終的なクロックを用いた自動機械装置（getakteter Automat）とすることができ、Ｍ個の可能な状態（moeglichen Zustaenden）を
有するいわゆるトレリス線図によって説明される。３つのセルからなるシフトレ
ジスタを有する重畳符号器ＲＳＣ１のトレリス線図には、シフトレジスタの可能
な状態に相当するＭ＝２³＝８の交点がある。入力ビット（ｕ_n＝０または１）を
入力することによって第２状態ｍに変化する、ある（任意の）第１状態ｍ'は、
第２状態ｍとトレリス線図において接続線によって結ばれる。各冗長性部分系列
Ｙ１は、ＲＳＣ１符号器のトレリス線図を通る接続線に沿った特定の経路に相当
する。

【００３９】 符号化の状態を明らかにするためのトレリス線図については知られているので
、ここでは詳述しない。

【００４０】 図４は、本発明のターボ復号器ＴＤＥＣの実施形態の作動方法を説明するため
のブロック図を示す。

【００４１】 ターボ復号器ＴＤＥＣは、デマルチプレクサＤＭＵＸ、統計段階ＳＴＡ、ラン
ダムアクセスを有する第１および第２メモリＭＡＰ＿ＲＡＭ１、ＭＡＰ＿ＲＡＭ
２、第１および第２ＭＡＰ記号推定器ＭＡＰ１、ＭＡＰ２、第１および第２デー
タ処理ユニットＤＶＥ１、ＤＶＥ２、ならびに、決定論理（閾値決定器）ＴＬを
備えている。

【００４２】 第１データ処理ユニットＤＶＥ１は、ターボインターリーバＩＬ，統計段階Ｓ
ＴＡおよびデータメモリＡＰＲ＿ＲＡＭを備えている。第２データ処理ユニット
ＤＶＥ２は、デインターリーバＤＩＬ、同じく統計段階ＳＴＡおよび同じくデー
タメモリＡＰＲ＿ＲＡＭを備えている。

【００４３】 復調器ＤＭＯＤからターボ復号器ＴＤＥＣに導入され、補正されたデータ系列
^Ｄ＝（^ｘ₁,^ｙ１₁,^ｘ₂,^ｙ２₂,^ｘ₃,^ｙ１₃,^ｘ₄,^ｙ２₄,..^ｘ_N,^ｙ２_N） は、入力側に備えられたデマルチプレクサＤＭＵＸによって、補正された組織的
データ系列^Ｘ（入力信号系列Ｕ（＝Ｘ）の検知されたバージョン）と、両方の
補正された冗長性部分系列^Ｙ１及び^Ｙ２（冗長性部分系列Ｙ１とＹ２との検知
されたバージョン）とに分割される。^Ｘ_n,^Ｙ１_n,^Ｙ２_n（ｎ＝１、２、・・・
、Ｎ）によって、送信側に生じるデータ記号ｘ_n、ｙ１_n、ｙ２_nの均等化された
（推測された）バージョンを示す。（図では、分かりやすいように、各系列要素
の表示数ｎを取り除いている。） データ記号^ｘ_n（組織的情報）と、^ｙ１_n,^ｙ２_n（冗長性情報）とを、統計
段階ＳＴＡに導入する。伝達通信路の瞬間的状態の情報に基づいて、この場所で
、統計的データ値^ｘｓ_n,^ｙ１ｓ_n,^ｙ２ｓ_nを以下の方程式に基づいて算出する
。 ^ｘｓ_n＝ｘ_n・μ_^xn／σ² _^xn ^ｙ１ｓ_n＝^ｙ１_n・μ_^y1n／σ² _^y1n ^ｙ２ｓ_n＝^ｙ２_n・μ_^y2n／σ² _^y2n （１） ただし、μ_^xn,μ_^y1n,μ_^y2nは、平均値を示し、σ² _^xn,σ² _^y1n,σ² _^y2nは
、関連の信号部分に関する白色ノイズの分散（Varianz）を示す。

【００４４】 統計的データ記号値^ｘｓ_n及び^ｙ１ｓ_nは、データメモリＭＡＰ＿ＲＡＭ１に
蓄積され、統計的データ値^ｙ２ｓ_nは、データメモリＭＡＰ＿ＲＡＭ２に蓄積さ
れる。ＭＡＰ＿ＲＡＭ１、ＭＡＰ＿ＲＡＭ２のメモリ寸法は、全ブロック（例え
ばＮ＝５１２０）の統計的データの値を収容できるように決定されている。

【００４５】 データブロックを示す組織的情報^ｘｓ_nならびに冗長性情報^ｙ１ｓ_n及び^ｙ
２ｓ_nを基本にして、再帰ターボ復号が行われる。再帰ループは、知られている
方法（上述のP.Jungの本を参照）に基づき、ユニットＭＡＰ１、ＤＶＥ１、ＭＡ
Ｐ２、ＤＶＥ２、および、フィードバック情報ｚ２ｓ_nのＤＶＥ２からＭＡＰ１
への逆流によって構成される。

【００４６】 より正確に言えば、第１ＭＡＰ記号推定器ＭＡＰ１は、入力部データ値^ｘｓ_n 及び^ｙ１ｓ_nならびに初期フィードバック情報ｚ２ｓ_n（ｉｔ＿ｎｏ＝０）を基
本にして、第１再帰工程（ｉｔ＿ｎｏ＝１）において、値が連続した対数の第１
信頼情報ｚ１_n（ｉｔ＿ｎｏ＝１）の第１系列を算出する。対数の信頼情報の第
１再帰系列は、ターボインターリーバＩＬにおいてインターリーブされ、統計段
階ＳＴＡにおいて統計的に処理される。統計的処理は、方程式： ｚ１ｓ_n＝ｚ１_n・μ_z1n／σ² _z1n （２） によって行われる。

【００４７】 ただし、μ_z1nは平均値を示し、σ² _z1nは、第１信頼情報ｚ１_nの白色ノイズの
分散を示す。

【００４８】 言及された手順（インターリービングと統計的処理）を行うために、付随値ｚ
１ｓ_X（ｉｔ＿ｎｏ＝１）が、第１データ処理ユニットＤＶＥ１のランダムアク
セスを有するデータメモリＡＰＲ＿ＲＡＭに一時的に蓄積される。

【００４９】 第１再帰の際に第１データ処理ユニットＤＶＥ１に生成される、第１信頼情報
（第１再帰）のインターリーブされた系列のデータ値ｚ１ｓ_n（ｉｔ＿ｎｏ＝１
）は、第２ＭＡＰ記号推定器ＭＡＰ２に供給される。第２ＭＡＰ記号推定器は、
これらデータ値および系列^ｙ２ｓ_n（全反復パスで同一）から対数の第２信頼情
報ｚ２_n（ｉｔ＿ｎｏ＝１）の系列を算出する。第１および第２信頼情報の系列
の個々の値は、対数の帰納的推定比率、いわゆるＬＬＲｓ（ログ尤度比率）であ
る。

【００５０】 第２信頼情報ｚ２_n（ｉｔ＿ｎｏ＝１）の系列は、ターボデインターリーバＤ
ＩＬと、第２データ処理ユニットＤＶＥ２の統計段階ＳＴＡとに供給され、これ
らの場所でデインターリーブされ、統計的に処理される。統計的処理は、方程式
： ｚ２ｓ_n＝ｚ２_n・μ_z2n／σ² _z2n （３） によって行われる。

【００５１】 ただし、μ_z2nは平均値を示し、σ² _z2nは、第２信頼情報ｚ２_nの白色ノイズの
分散を示す。

【００５２】 ランダムアクセスを有するデータメモリＡＰＲ＿ＲＡＭは、同様に、既述され
た方法で生成されたデータ値ｚ２ｓ_n（ｉｔ＿ｎｏ＝１）を一時的に蓄積するた
めに使用される。図４では、データ値が、次の再帰過程（ｉｔ＿ｎｏ＝２）の間
に、フィードバック情報として第１記号推定器ＭＡＰ１に提供される。

【００５３】 事前に決定された、例えば５の数の再帰過程では、第２データ処理ユニットＤ
ＶＥ２のターボデインターリーバＤＩＬの出力部に生成されたデータ値ｚ２_n（
ｉｔ＿ｎｏ＝５）（デインターリーブされている）が、閾値決定器ＴＬに供給さ
れる。閾値決定器ＴＬは、値≦０を有する特定のデータ系列の各要素のために、
再構築されたデータ記号^ｕ_n＝０および、値＞０を有する上述のデータ系列の各
要素のために、再構築されたデータ記号^ｕ_n＝１を決定する。

【００５４】 本発明では、第１および第２記号推定器ＭＡＰ１、ＭＡＰ２、ならびに、第１
および第２データ加工ユニットＤＶＥ１、ＤＶＥ２が、それぞれ、１つの同じハ
ードウェア構造の形状で実現されている。図４の下方領域に示す矢印は、双方向
インターフェースを用いて実現されるデータ引渡し場所を示し、ここで、記号推
定器（斜線で示すＭＡＰ１／２と割り当てられたメモリＭＡＰ＿ＲＡＭ１／２と
を含む）とデジタル信号プロセッサ（斜線のないＤＶＥ１／２、場合によっては
ＤＭＵＸ、ＳＴＡ、ＴＬを含む）との間のデータ転送が行われる。

【００５５】 ただし、特に統計段階ＳＴＡを、ハードウェアにも実施でき、記号推定器に一
体化できる。

【００５６】 図５は、既に図４に示したターボ復号器ＴＤＥＣのブロック図を示す。

【００５７】 ターボ復号器ＴＤＥＣは、図４の両方の記号推定器ＡＭＰ１／２に該当するＭ
ＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣを備え、両方のＭＡＰデータメモリＭＡＰ＿ＲＡＭ１
およびＭＡＰ＿ＲＡＭ２に接続している。ＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣは、双方
向データバスＤＢとＦＭＩ（フレキシブルメモリンターフェース）インターフェ
ースＦＭＩとを介して、２つのプログラマブルなＤＭＡ（ダイレクトメモリアク
セス）通信路ＤＭＡ＿ＫＡＮ１とＤＭＡ＿ＫＡＮ２とに接続している。ターボ復
号手順での、割り当てられたＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿ＫＡＮ１、ＤＭＡ＿ＫＡＮ２
を有するＦＭＩインターフェースＦＭＩの「状態（Lage）」を、図４に既述のよ
うに矢印で示す。

【００５８】 プログラム可能なＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿ＫＡＮ１／２は、内部ＤＭＡレジスタ
ＤＭＡ＿ＲＥＧ１、ＤＭＡ＿ＲＥＧ２をそれぞれ備えている。内部ＤＭＡレジス
タＤＭＡ＿ＲＥＧ１／２は、各プログラム線ＩＯＤを介して、デジタル信号プロ
セッサＤＳＰに双方向のデータ交換接続している。

【００５９】 ＤＳＰは、データ線と内部ＤＳＰインターフェースＩＦＤとを介して、データ
メモリＡＲＰ＿ＲＡＭにアクセスしている。さらに、ＤＳＰとＤＳＰインターフ
ェースＩＦＤは、データバスＤＤとアドレスバスＤＡとから構成される双方向バ
ス構造を介して、ＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿ＫＡＮ１／２とデータ交換接続している
。

【００６０】 データをデータメモリＡＰＲ＿ＲＡＭに一時的に蓄積することにより、製造業
者側でプログラムされるソフトウェア（ファームウェア）が削減されるため、Ｄ
ＳＰが、統計的算出、インターリーブおよびデインターリーブ手順（図４参照）
、ならびに、場合によってはユニットＤＭＵＸとＴＬとによって行われるデータ
処理工程をも行う。

【００６１】 ２つのデータ要求制御信号Ｖ＿ＴＲＱ＿Ｍ（第１ＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿ＫＡＮ
１を介したデータ転送の要求）とＶ＿ＴＲＱ＿Ｃ（第２ＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿Ｋ
ＡＮ２を介したデータ転送の要求）とによって、ＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿ＫＡＮ１
／２およびＦＭＩインターフェースＦＭＩを介したＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣ
へのデータ伝達を開始する。

【００６２】 第１ＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿ＫＡＮ１を介して、第１および第２記号推定（ＭＡ
Ｐ１およびＭＡＰ２モード）用の入力データが伝達される。一方では、これらの
入力データは、第１記号推定のために、ブロック復号系列の最初にただ１度だけ
伝達されなければならない組織的情報^ｘｓ_nの統計的データ値、および、第１冗
長性情報^ｙ１ｓ_nの統計的データ値である。他方では、入力データは、ターボ復
号の各反復過程において伝送されるフィードバック情報の統計的に処理されたデ
ータ値ｚ２ｓ_n（ｉｔ＿ｎｏ）である。

【００６３】 例えば、１６ビットのワード幅を使用した場合の第１記号推定用の入力値のデ
ータ形式を、両方の表１および表２に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】

【表２】

【００６６】 第２記号推定（ＭＡＰ２モード）用に、同様に第１ＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿ＫＡ
Ｎ１、双方向ＦＭＩインターフェースＦＭＩおよびデータバスＤＢを介して、第
２冗長性情報^ｙ２ｓ_nの統計的データ値と、（各再帰過程の場合）第１信頼情報
ｚ１ｓ_n（ｉｔ＿ｎｏ）の統計的に処理されたデータ値とが、ＭＡＰ復号器ＭＡ
Ｐ＿ＤＥＣに供給される。データ伝達の可能なデータ形式を表３および４に示す
。

【００６７】

【表３】

【００６８】

【表４】

【００６９】 第２ＤＭＡ通信路ＤＭＡ＿ＫＡＮ２は、記号推定器ＭＡＰ１もしくはＭＡＰ２
の結果値（出力データ）ｚ１_nおよびｚ２_nをＤＳＰに伝送するのに使用される。

【００７０】 図６は、ＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣのブロック図を示す。

【００７１】 データバスＤＢを介して伝送されるデータは、内部インターフェースＩＦに伝
達される。

【００７２】 内部インターフェースＩＦと、両方のＭＡＰデータメモリＭＡＰ＿ＲＡＭ１（
例えばＮ×１６ビット）およびＭＡＰ＿ＲＡＭ（例えばＮ×８ビット）の他に、
ＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣは、入力データメモリＩＮＰ＿ＡＰＲ、出力データ
メモリＯＵＴ＿ＬＬＲ、配置レジスタ（Konfigurations-Register）Ｖ＿ＣＯＮ
Ｆ、要求制御信号Ｖ＿ＴＲＱ＿Ｃ、Ｖ＿ＴＲＱ＿Ｍを生成するためのＤＭＡ要求
ユニットＤＡＭ＿ＲＥＱ、および、標準規格符号情報（standardspezifischer C
ode-Information）（トレリス情報）ＭＡＰ＿ＳＴを生成するためのモジュール
を備えている。さらに、ＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣは、遷移メトリック値の算
出を制御する為の制御ユニットＳＴ＿ＴＲＡＮＳ、前方再帰メトリック値の算出
を制御するための制御ユニットＳＬ＿ＷＩＮ＿ＦＤ、後方再帰メトリック値の算
出を制御するための制御ユニットＳＬ＿ＷＩＮ＿ＢＤ、ならびに、第１および第
２信頼情報ｚ１_n（ｉｔ＿ｎｏ）、ｚ２_n（ｉｔ＿ｎｏ）の各値の算出を制御する
ための制御ユニットＬＬＲ＿ＲＡＴを備えている。４つの制御ユニットは、内部
データバスＩＤＢを介して、３つのハードウェア演算チップＲＢ１、ＲＢ２、Ｒ
Ｂ３から構成される演算手段ＲＭとのデータ交換接続する。さらに、内部データ
バスＩＤＢを介して、前方再帰メトリック値用の２つのデータメモリ（つまりＲ
ＡＭ＿ＦＤ＿０およびＲＡＭ＿ＦＤ＿１、どちらも、例えば、２０ｘ１２８ビッ
トの大きさ）にアクセスすることができる。ＲＡＭ＿ＦＤ＿０は、伝達のため０
の入力ビットによって生成される前方再帰メトリック値を有している。ＲＡＭ＿
ＦＤ＿１は、伝送のため１の入力ビットによって生成される前方再帰メトリック
値を有している。

【００７３】 図６に示すＭＡＰ復号器は、以下のように動作する： 開始工程の範囲では、データバスＤＢを介して、伝達するべきデータ信号の送
信側の符号化のどの符号が基礎となっているかが、ＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣ
にまず伝達される。本発明の少なくとも１つのターボ符号は、使用できる符号で
ある。基礎となる符号に相当して、モジュールＭＡＰ＿ＳＴで、第１演算チップ
ＲＢ１用の符号規格の入力データ値が生成される。この入力データ値を、図８に
関連してさらに詳述する。

【００７４】 全データブロックを復号するために、（ＤＳＰで既に統計的に処理された）組
織的情報と、データブロック（ｎ＝１、・・・、Ｎ）用の第１および第２冗長性
情報とのデータ値^ｘｓ_n,^ｙ１ｓ_n及び^ｙ２ｓ_nが、データメモリＭＡＰ＿ＲＡ
Ｍ１／２にまず入れられる。

【００７５】 第１演算工程ではＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣが、第１記号推定（ＭＡＰ１モ
ード）を行う。ＭＡＰ＿ＲＡＭ１のメモリ内容と、始動フィードバック情報ｚ２
ｓｎ（ｉｔ＿ｎｏ＝０）とを基本に、第１演算チップＲＢ１にある制御ユニット
ＳＴ＿ＴＲＡＮＳを制御することによって、遷移メトリック値が生成される。演
算チップＲＢ２にある制御ユニットＳＬ＿ＷＩＮ＿ＦＤとＳＬ＿ＷＩＮ＿ＢＤを
制御することによって、前後方再帰メトリック値が生成される。そして、第３演
算チップＲＢ３を用いて制御ユニットＬＬＲ＿ＲＡＴを制御することによって、
第１反復パスｚ１ｎ（ｉｔ＿ｎｏ＝１）に関連する第１信頼性情報の対数の値が
生成される。これらの値は、出力データメモリＯＵＴ＿ＬＬＲ、内部インターフ
ェースＩＦ、および、データバスＤＢを介して、ＤＳＰに供給される。

【００７６】 図４に基づいて既述したように、ＤＳＰによって生成され、（インターリーブ
され、統計的に評価された）データ数値ｚ１ｓ_n（ｉｔ＿ｎｏ＝１）を、要求に
したがって、制御信号Ｖ＿ＴＲＱ＿Ｃを用いてＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣに返
送し、初めに入力データメモリＩＮＰ＿ＡＰＲに一時的に保存する。

【００７７】 そして、ＭＡＰ復号器ＭＡＰ＿ＤＥＣは、第２記号推定（ＭＡＰ２モード）を
行う。つまり、既に説明した計算手順が、今、第２ＭＡＰデータメモリＭＡＰ＿
ＲＡＭ２に蓄積されたデータ値（^ｙ２ｓ_n）と、入力部データメモリＩＮＰ＿Ａ
ＰＲに一時的に蓄積された値とを基本にして行われる。第２信頼性情報ｚ２_n（
ｉｔ＿ｎｏ＝１）の値の出力は、同様に、出力データメモリＯＵＴ＿ＬＬＲを介
して行われる。

【００７８】 以下に、第１信頼情報ｚｌ_nの算定に基づいて、前後方再帰メトリック値を用
いたＬＬＲの算定について簡単に説明する。

【００７９】 各数値ｚｌ_nは、入力信号系列Ｕ

【００８０】

【数１】

【００８１】 の符号化されていないデータ記号Ｕｎのための、数値の連続した対数の確率であ
る。ここで、

【００８２】

【数２】

【００８３】 及び

【００８４】

【数３】

【００８５】 は、系列^ｘ,^ｙ１,ｚ２が測定されるという条件下にあるとき、データ記号がそ
れぞれｕ_n＝１、あるいはｕ_n＝０となるための条件付きの確率を示している。こ
の条件付きの確率は、「帰納的な確率」である。なぜなら、（「測定された」系
列^ｘ,^ｙ,ｚ２を）発生させる事象から、この事象に基づいた、符号化されてい
ないデータ記号ｕ₁〜ｕ_Nの確率が帰納的に推論されるからである。

【００８６】 時間ｎ（すなわち、入力データ記号ｕ_nの場合）に対する送信器側の重畳符号
器ＲＳＣ１の状態を、Ｓ_nで示している。

【００８７】 方程式（４）における条件付きの帰納的確率を、Ｍ＝２^L-1を介した各帰納的
確率の合計として、符号器ＲＳＣ１の可能な状態Ｓ_n＝０、１、・・・、Ｍ−１
によって示すことができる。Ｌは、生成されたターボ符号の立ち戻りの深さ（Ru
eckgriffstiefe）を示している。

【００８８】

【数４】

【００８９】 個々の確率を、次の式において記述できる。

【００９０】

【数５】

【００９１】 このとき、

【００９２】

【数６】

【００９３】

【数７】

【００９４】 であり、また、表記を簡略化するために、３種類の数値Ｒ_n＝（^ｘ_n,^ｙ１_n,ｚ
２_n）からなる系列 Ｒμ_V＝（Ｒ_V,..,Ｒμ）, １≦ｖ＜μ≦Ｎ （７） を、体系的な情報、冗長情報、および、フィードバック情報から規定する。

【００９５】 式αⁱ _n（ｍ）およびβ_n（ｍ）は、前方再帰メトリック値および後方再帰メト
リック値として示されている。なぜなら、それらは、遷移メトリック値γⁱ _n（Ｒ _n ,ｍ´,ｍ）が知られていると仮定して再帰的に算出することができるからであ
る。遷移メトリック値γⁱ _n（Ｒ_n,ｍ´,ｍ）は、トレリス線図における、第１状
態Ｓ_n-1＝ｍ´から符号器ＲＳＣ１の第２状態Ｓ_n＝ｍへの遷移確率である。すな
わち、

【００９６】

【数８】

【００９７】 である。

【００９８】 （最適化されたＭＡＰ記号推定を用いた場合）、再帰については、P.Jung『再
帰的ＭＡＰ記号推定』第Ｅ．３．３章（353〜361ページ）に詳述されている。

【００９９】 再帰は、通常全ブロックを介して延びている（laufen）。すなわち前方再帰は
、時間ｎ＝１（系列の第１ビット^ｘ,^ｙ１,ｚ２：ＭＡＰ１、または、系列の第
１ビット^ｙ２,ｚ１：ＭＡＰ２）のときに始まり、時間ｎ＝Ｎ（系列の最後方の
ビット^ｘ,^ｙ１,ｚ２：ＭＡＰ１、または、系列の最後方のビット^ｙ２,ｚ１：
ＭＡＰ２）において終了する。そして、後方再帰は、時間ｎ＝Ｎのときに始まり
、時間ｎ＝１において終了する。

【０１００】 次に、図７、図８ａ−ｄ、および図９に基づいて、計算装置ＲＭにおいて遷移
メトリック値、前後方再帰メトリック値、および、ＬＬＲの近似的な算定につい
て詳述する。

【０１０１】 モジュールＭＡＰ＿ＳＴは、３つの副モジュールＴＲＥＬ＿ＵＭＴＳ＿ＣＯＮ
Ｖ、ＴＲＥＬ＿ＵＭＴＳ＿ＴＵＲＢ、および、ＴＲＥＬ＿ＧＳＭ＿ＣＯＮＶ／Ｔ
ＲＥＬ＿ＥＤＧＥ＿ＣＯＮＶから構成されている。全ての副モジュールは、独自
の状態発振器ＦＳＭを含んでいる。

【０１０２】 制御ユニットＳＴは、時間制御、状態発振器ＦＳＭおよび演算チップＲＢ１、
ＲＢ２、ＲＢ３の調整に用いられる。このために、制御ユニットＳＴは、制御デ
ータ線Ｓ１，Ｓ２およびＳ３を介して副モジュールＴＲＥＬ＿ＵＭＴＳ＿ＣＯＮ
Ｖ、ＴＲＥＬ＿ＵＭＴＳ＿ＴＵＲＢ、および、ＴＲＥＬ＿ＧＳＭ＿ＣＯＮＶ／Ｔ
ＲＥＬ＿ＥＤＧＥ＿ＣＯＮＶの状態発振器ＦＳＭと接続している。さらに制御ユ
ニットＳＴは、他の制御データ線Ｓ４を介して第１演算チップＲＢ１を制御して
いる。他の制御データ線は、他の演算チップＲＢ２、ＲＢ３に導かれる。

【０１０３】 ＭＡＰ＿ＳＴの各副モジュールは、特定の符号によって特徴付けられる理論情
報（トレリス情報とも称される）を算定する。理論情報の算定は、それぞれ符号
特有の多項式に基づいて行われる。副モジュールＴＲＥＬ＿ＧＳＭ＿ＣＯＮＶま
たはＴＲＥＬ＿ＥＤＧＥ＿ＣＯＮＶにおいて算定される理論情報の数値に基づい
たものとして、ＧＳＭ（汎ヨーロッパデジタルセルラーシステム）スタンダード
およびＥＤＧＥ（ＧＳＭ展開のための強化データサービス（enhanced data serv
ices for GSM evolution-））スタンダードがある。副モジュールＴＲＥＬ＿Ｕ
ＭＴＳ＿ＴＵＲＢから算定された理論値ｔ１、ｔ２、ｔ３に基づいたものとして
、ターボ復号のためのＵＭＴＳ（欧州次世代移動体通信システム）スタンダード
がある。

【０１０４】 次に、副モジュールＴＲＥＬ＿ＵＭＴＳ＿ＴＵＲＢをＶ＿ＣＯＮＦによって選
択する場合についてのみ考察する。

【０１０５】 ＵＭＴＳでは、立ち戻りの深さがＬ＝４であるターボ符号が備えられている。
続いて、ターボ符号（図３参照）における重畳符号ＲＳＣ１のシフトレジスタは
、正確に８状態（すなわち０００、００１、０１０、・・・など）を仮定できる
。図８ａおよび図８ｂでは、それぞれこの８つの可能な状態を、指数ｍ＝０〜７
の通し番号を付けた小さな箱によって示している。

【０１０６】 図８ａでは、ｍ´からｍへの状態遷移が示されている。この状態遷移が起こる
のは、初めに（ｋ−１段階のとき）、（任意の）初期状態にあるターボ符号器を
、数値０（すなわちｉ＝０）の入力ビットａ_kを付加することによって、次の状
態（ｋ段階のとき）にするときである。また、図８ｂでは、数値１（すなわちｉ
＝１）の入力ビットａ_kを添加するときに起こる状態遷移を示す適切な図が示さ
れている。

【０１０７】 それぞれ可能な状態遷移（ｋ−１〜ｋ）に関して、３つの理論値ｔ１（ｉ）、
ｔ２（ｉ）、ｔ３（ｉ）を算定する。

【０１０８】 数値ｔ１（ｉ）およびｔ３（ｉ）は、付加された入力ビットａ_k（すなわち、
ｔ１（ｉ）＝ｔ３（ｉ）＝ｉ）と同一である。数値ｔ２は、符号特有の多項式に
よって算定される。

【０１０９】 図８ｄに、ａ_kから構成される数値ｔ２の可能な演算回路（Berechnungsschalt
ung）を示す。演算回路は、３つのメモリセルＴから構成されるシフトレジスタ
および４つの加算器ＡＤＤから構成されており、それらは図示したように回路内
に配列されている。シフトレジスタを、状態発振器ＦＳＭによって初期状態（例
えば、ｍ´＝０、すなわち（０００））に保ち、入力ビットａ_kを供給する。入
力ビットａ_k＝ｉを付加すると、それぞれ初期状態（例えば、ｍ´＝０）に関連
するように、数値ｔ２（ｉ）（ｉ＝０、１）を生成する。この工程を、シフトレ
ジスタの全ての初期状態に関して実行する。

【０１１０】 続いて、図９に基づいて、演算チップＲＢ１、ＲＢ２およびＲＢ３の形成につ
いて詳述する。演算チップＲＢ１、ＲＢ２およびＲＢ３は、完全に組み合わせ論
理から形成された速度の速いデータパスである。

【０１１１】 遷移メトリック値γⁱ _n（Ｒ_n,ｍ´,ｍ）を算定するために備えられた第１演算
チップＲＢ１は、ａ_k＝ｉ（ｉ＝０、１）のために生成された理論値ｔ１（ｉ）
、ｔ２（ｉ）、ｔ３（ｉ）を受信し、それらを回路ＧＷの重量因数（Gewichtsfa
ktoren）ｗ１（ｉ）、ｗ２（ｉ）、ｗ３（ｉ）に転換する。重量因数ｗ１（ｉ）
、ｗ２（ｉ）、ｗ３（ｉ）は以下のように算定される。 ｗ１（ｉ）＝１−２・ｔ１（ｉ） ｗ２（ｉ）＝１−２・ｔ２（ｉ） （９） ｗ３（ｉ）＝１−２・ｔ３（ｉ） 重量因数ｗ１（ｉ）、ｗ２（ｉ）、ｗ３（ｉ）は、符号値（Vorzeichenwerte
）（すなわち＋１、−１）である。そして、この符号値と「測定値」との掛け算
によって、遷移メトリック値γⁱ _n（Ｒ_n,ｍ´,ｍ）を算定する。

【０１１２】 第１記号推定（ＭＡＰ１モード）の場合、測定値として^ｘｓ_n,^ｙ１ｓ_nおよ
びフィードバック情報ｚ２ｓｎ（ｉｔ＿ｎｏ）が使用できる。合計１６遷移（図
８ａおよび図８ｂ参照）のうちの特定の遷移の遷移メトリックの計算は、方程式

【０１１３】

【数９】

【０１１４】 にしたがって算定される。

【０１１５】 また、ｗ１（ｉ）、ｗ２（ｉ）、ｗ３（ｉ）は符号値であるので、γⁱ _n（Ｒ_n,
ｍ´,ｍ） は最大８つの異なる数値を仮定できる。これらの数値は０に対して対称的なので
、４数値およびそのそれぞれの負の数値のみを算定する必要がある。

【０１１６】 この算定は、４つの加算器ＴＲ＿ＡＤＤ＿１、ＴＲ＿ＡＤＤ＿２、・・・、Ｔ
Ｒ＿ＡＤＤ＿４で平行して（すなわち同時に）実行され、続いてＲＢ１において
２補数段階（Zweier-Komplement-Stufe）２Ｋへと移行する。（なお、これらの
各加算器は、方程式（１０）に対応した３つの入力部を有するものである。）こ
の２補数段階２Ｋは、算定された数値に対して適切な負の数値を形成する。

【０１１７】 ２補数段階２Ｋを、デマルチプレクサ（図示せず）の後ろに接続する。デマル
チプレクサは、８つの算定された遷移メトリック値γⁱ _n（Ｒ_n,ｍ´,ｍ）を、そ
れぞれ４つの保存場所を備える４つのメモリＢＦ１、ＢＦ２、・・・、ＢＦ４に
分配する。

【０１１８】 分配は、各メモリＢＦ１−４において「ちょう（Butterfly）型」の遷移メト
リック値γⁱ _n（Ｒ_n,ｍ´,ｍ）を保存するように行われる。ちょう型は、４つの
特定の遷移メトリック値γⁱ _n（Ｒ_n,ｍ´,ｍ）からなるグループである。図８ｃ
には、４つのちょう型を示す。４つのちょう型が示されている。第１ちょう型Ｂ
１は、末期状態（Endzustaende）０および１となる４つの遷移メトリック値から
構成されている。第２ちょう型Ｂ２は、末期状態２および３となる４つの遷移メ
トリック値から構成されており、…、第４ちょう型Ｂ４は、末期状態６および７
となる４つの遷移メトリック値から構成されている。

【０１１９】 第２記号推定（ＭＡＰ２モード）の場合、ただ２つの「測定値」^ｙ２ｓ_nおよ
びｚ１ｓｎ（ｉｔ＿ｎｏ）だけが使用できる。全部で１６遷移のうちの特定の１
つの遷移メトリック値は、方程式

【０１２０】

【数１０】

【０１２１】 にしたがって算定される。 （ただし、Ｇ_nは、対の値（ｚｌ_n、^ｙ２_n）から構成される系列を示す。） ただ２つの符号値ｗ２（ｉ）、ｗ３（ｉ）を考慮する必要があるので、γⁱ _n（
Ｇ_n,ｍ´,ｍ）は、最大４つの異なる数値を仮定できる。これらの値は、４つの
加算器ＴＲ＿ＡＤＤ＿１−４から直接、または、２つの加算器および後続の２補
数段階２Ｋによって算定することができる。

【０１２２】 他の処理経路は、ＭＡＰ１モードと同様である。

【０１２３】 理論値（または重量因数）を「測定値」と組み合わせるための演算チップＲＢ
１は、方程式（１０）または（１１）に基づいて、制御ユニットＳＴ＿ＴＲＡＮ
Ｓにより制御される。

【０１２４】 １６の算定された遷移メトリック値は、４つの並列なデータバス線（メモリＢ
Ｆ１−４にそれぞれ１つのデータバス線）を介して、第２演算チップＲＢ２に伝
達される。

【０１２５】 第２演算チップＲＢ２は、前後方再帰メトリック値の再帰的算定を行う。この
第２演算チップＲＢ２は、並列に配置された１６の加算器ＡＤＤ＿１、ＡＤＤ＿
２、・・・、ＡＤＤ＿１６、並列に配置された８つの最大ユニットＭＡＸ１、Ｍ
ＡＸ２、・・・、ＭＡＸ８、および並列に配置された４つのバッファーＺＳ１、
ＺＳ２、ＺＳ３およびＺＳ４を備えている。

【０１２６】 加算器ＡＤＤ＿１−４のそれぞれは、遷移メトリック値を前方再帰メトリック
値または後方再帰メトリック値に加算する。この遷移メトリック値は、前述の再
帰工程、すなわち、前方再帰の場合は初期状態に、後方再帰の場合は末期状態に
おいて決定されたものである。

【０１２７】 前方再帰メトリック値を算定するために、まずちょう型Ｂ１を例示的に考察す
る。第１加算器ＡＤＤ＿１は、前述の再帰工程において算出された前方再帰メト
リック値α_nー1（ｍ´＝０）に、遷移メトリックγ⁰ _n（Ｒ_n,ｍ´＝０,ｍ＝０）を
加算する。このとき、新たな順方向再帰メトリック値α_n（ｍ＝０）用に、可能
な第１数値α⁰ _n（ｍ＝０）を生成する。第２加算器ＡＤＤ＿２は、前述の再帰工
程において算出された前方再帰メトリック値α_nー1（ｍ´＝４）に遷移メトリッ
クγⁱ _n（Ｒ_n,ｍ´＝４,ｍ＝０）を加算する。このとき、新たな前方再帰メトリ
ック値α_n（ｍ＝０）を求めて、可能な第２数値α¹ _n（ｍ＝０）を生成する。可
能な前方再帰メトリック値の上昇した指数は、それぞれの遷移を生成させる入力
ビットを示している。

【０１２８】 最終状態ｍ＝０に達するこの２つの可能性は、図８ｃの一番上に示したちょう
型Ｂ１にしたがって選択できる。

【０１２９】 他の加算器は、類似的した稼動を行う。すなわち、第１ちょう型Ｂ１の他の末
期状態ｍ＝１などに達するために、加算器ＡＤＤ＿３およびＡＤＤ＿４が２つの
選択肢に関する適切な式（Ausdruecke）を算定する。

【０１３０】 それぞれのそのような選択的な遷移メトリック値を処理する、それぞれ対の加
算器ＡＤＤ＿１／２、ＡＤＤ３／４、・・・、ＡＤＤ＿１５／１６の後に、最大
ユニットＭＡＸ１、ＭＡＸ２、・・・、ＭＡＸ８を接続するということが、一般
的に有効である。最大ユニットＭＡＸ１、ＭＡＸ２、・・・、ＭＡＸ８は、α_n
（ｍ）に対する２つの可能な数値α⁰ _n（ｍ）, α¹ _n（ｍ）の小さい方をそれぞれ
拒否することによって、２つの選択的な遷移のうち可能性の高い方を選択する。
この前方再帰メトリック値α_n（ｍ）は、ｎ＋１の後で、次の再帰工程のための
開始点ｎを形成する。

【０１３１】 それゆえ、ＲＢ２では、４つのちょう型に対する８つの前方再帰メトリック値
α_n（ｍ）を、並列なデータ処理において同時に決定する。また、８つの算定さ
れた前方再帰メトリック値α_n（ｍ）を、バッファーＺＳ１、ＺＳ２、ＺＳ４に
おいて再帰を算定するために一時的に蓄積する。加算器ＡＤＤ＿１−１６の結果
α⁰ _n（ｍ）およびα¹ _n（ｍ）を、データバスＩＤＢを介して、前方再帰メモリ領
域ＲＡＭ＿ＦＤ＿０またはＲＡＭ＿ＦＤ＿１に伝達し、そこで一時的に蓄積する
。そして後程、それらの結果は演算チップＲＢ３において用いられる。

【０１３２】 ＵＭＴＳに用いられるデータ率が３８４ｋｂｉｔ／ｓであるとき、全ての可能
な１６の前方再帰メトリック値α⁰ _n（ｍ）, α¹ _n（ｍ）は、５２ＭＨｚサイクル
内で算定され、前方再帰メモリ領域ＲＡＭ＿ＦＤ＿０およびＲＡＭ＿ＦＤ＿１に
おいて保存される必要がある。

【０１３３】 後方再帰メトリック値が同様に算定されるが、この算定は最終状態ｍから初期
状態ｍ´への遷移に基づいて行われる。考察された時間ｎの後方再帰のときに算
定された後方再帰メトリック値は、同様に一時的に（すなわち、それぞれ次の再
帰工程において用いるための再帰を目的として）、各バッファーＺＳ１、ＺＳ２
、ＺＳ３またはＺＳ４に保存される。このように、バッファーは特定の時間ｎの
ちょう型の前後方再帰メトリック値を含んでいる。

【０１３４】 再帰経路を介して算定された後方再帰メトリック値の保存は、（ＲＡＭ＿ＦＤ
＿０またはＲＡＭ＿ＦＤ＿１における前方再帰メトリック値のときとは異なり）
必要ではない。なぜなら、後方再帰メトリック値は、第３演算チップＲＢ３にお
いてはるかに速く処理できるからである。

【０１３５】 ＬＬＲ出力値を算定するために備えられた第３演算チップＲＢ３は、１６の加
算器Ｌ＿ＡＤＤ＿１、Ｌ＿ＡＤＤ＿２、・・・、Ｌ＿ＡＤＤ＿１６、２つの最大
ユニットＭＡＸ＿１およびＭＡＸ＿２ならびに減算器ＳＵＢから構成されている
。

【０１３６】 第３演算チップＲＢ３は、ＬＬＲの算定に関して近似式

【０１３７】

【数１１】

【０１３８】 にしたがって方程式（５）に示した相関を変換する。近似式は、Peter Jung「適
用されたターボ符号復号器とショートフレーム伝動装置との比較」『IEEE Journ
al of Selected Areas in Communications』（14巻３号、1996年４月）に提示さ
れている。これは、参照することによって本文書の内容となる。８つの第１加算
器Ｌ＿ＡＤＤ＿１−８は、ｉ＝１の前方再帰メトリック値を、関連している後方
再帰メトリック値（すなわち、仮説ｕ_n＝１）に加算できる。すなわち、各加算
器は８つの状態のうちの１つに関して、合計α¹ _n（ｍ）＋β_n（ｍ）を算出する
。８つの第２加算器Ｌ＿ＡＤＤ＿９−１６は、ｉ＝０の前方再帰メトリック値を
、関連している後方再帰メトリック値（すなわち、仮説ｕ_n＝０）に加算できる
。すなわち、各加算器は、８つの状態のうちの１つに関して、合計α⁰ _n（ｍ）＋
β_n（ｍ）を算出する。

【０１３９】 最大ユニットＭＡＸ＿１は、８つの第１加算器Ｌ＿ＡＤＤ＿１−８の出力を受
信し、最大ユニットＭＡＸ＿２は、８つの第２加算器Ｌ＿ＡＤＤ＿９−１６の出
力を受信する。各最大ユニットＭＡＸ＿１またはＭＡＸ＿２は、全ての８つの加
算器出力を比較することによって、それぞれ最大の加算器出力を見出し、さらに
それを減算器ＳＵＢに送信する。したがって、ＭＡＸ＿１は、入力ビットｉ＝１
に起因する全ての遷移において、最大公算を有する数値を決定する。ＭＡＸ＿２
は、入力ビットｉ＝０に起因する全ての遷移において、最大公算を有する数値を
決定する。減算器ＳＵＢは、対数特性ｌｎ（ａ／ｂ）＝ｌｎ（ａ）−ｌｎ（ｂ）
を用いる際に、この結果値の違いとして、信頼情報、すなわち（ＭＡＰ１モード
において）ＬＬＲ値ｚ１_n（ｉｔ＿ｎｏ）または（ＭＡＰ２モードにおいて）Ｌ
ＬＲ値ｚ２_n（ｉｔ＿ｎｏ）を算定する。

【０１４０】 第２演算チップＲＢ２及び第３演算チップＲＢ３の両方が、それぞれ１６の加
算器を含んでいるので、この２つの演算チップは、全部でたった１６の加算器を
備える共通の演算チップにおいても、接続できる。この場合、１６の加算器をマ
ルチプレクサにおいて稼動する。すなわち、前後方再帰メトリック値およびＬＬ
Ｒを、交互に算定する必要がある。利点は、ハードウェアのコストを削減するこ
とにある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 送信器と受信器とを有する移動式無線システムのエアインターフェースの概略
図である。

【図２】 ターボ符号を生成するためのターボ符号器のブロック図である。

【図３】 図２に示すＲＳＣ重畳符号器のブロック図である。

【図４】 本発明のターボ復号器の作動方法を説明するための機能的なブロック図である
。

【図５】 図４に示すターボ復号器のブロック図である。

【図６】 図５に示すＭＡＰ復号器の簡略化されたブロック図である。

【図７】 標準規格の符号情報を生成するための図６に示した制御ユニットのブロック図
である。

【図８ａ】 値０のビットを入力した場合の、ターボ符号器の初期状態と終了状態との間に
起こり得る遷移を表すチャート図である。

【図８ｂ】 値１のビットを入力した場合の、ターボ符号器の初期状態と終了状態との間に
起こり得る遷移を表すチャート図である。

【図８ｃ】 終了状態に基づいて配置された４つのグループの遷移を表すチャート図である
。

【図８ｄ】 ターボ符号の理論上の情報の計算のための計算段階のブロック図である。

【図９】 図６に示すＭＡＰ復号器のハードウェア構築のブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プレヒンガー，ヨルク ドイツ連邦共和国 80469 ミュンヘン ヴェスターミュールシュトラーセ 16 (72)発明者 シュナイダー，ミヒャエル ドイツ連邦共和国 81541 ミュンヘン ザンクト マルティン シュトラーセ 44 アー (72)発明者 デーチェ，マルクス スイス ツェーハー 3098 シュリーエル ン ハーゼルホルツヴェク 26 (72)発明者 ケーラ，ティデヤ ドイツ連邦共和国 80337 ミュンヘン トゥンブリンガーシュトラーセ 54／42 (72)発明者 シュミット，ペーター ドイツ連邦共和国 67158 エレルシュタ ット ヴァッハテンブルクシュトラーセ ５ Ｆターム(参考） 5J065 AB01 AC02 AD10 AE08 AF02 AG06 AH04 AH17 5K014 AA01 BA10 EA01 FA16

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信器側でターボ符号を用いてエラー保護符号化され、妨害された通信路を介
   して伝達され、受信器（Ｅ）において検出されるデータ信号（^Ｄ）を復号する
   ためのターボ復号器であり、 以下の演算工程、即ち、 （ａ）第１部分冗長性データ信号およびフィードバックデータ信号を考慮した
   入力データ信号の第１記号推定工程と、 （ｂ）上記第１記号推定工程で算出されたデータ信号のインターリーブ工程と
   、 （ｃ）第２部分冗長性データ信号を考慮してインターリーブされたデータ信号
   の第２記号を推定する第２記号推定工程と、 （ｄ）フィードバックデータ信号の検知のための上記第２記号推定工程で算出
   されたデータ信号のデインターリーブ工程とを含む演算ループを複数回行うこと
   によって、検知されたデータ信号（^Ｄ）の復号が、再帰的に行われるターボ復
   号器において、 上記ターボ復号器（ＴＤＥＣ）は、 演算工程（ａ）および（ｃ）を行うための第１演算手段（ＭＡＰ＿ＤＥＣ）と
   、 演算工程（ｂ）および（ｄ）を行うための第２演算手段（ＤＳＰ）と、 両方の演算手段（ＭＡＰ＿ＤＥＣ、ＤＳＣ）の間でデータを伝達するための双
   方向インターフェース（ＦＭＩ）とを備えていることを特徴とするターボ復号器
   。
2. 【請求項２】 上記第２演算手段（ＤＳＰ）がＤＳＰであることを特徴とする請求項１に記載
   のターボ復号器。
3. 【請求項３】 上記演算ループが、さらに、瞬間的なチャンネル状態（Kanalzustand）を示す
   統計的情報の計算工程（ｂｂ）を含み、 上記計算工程が、上記第２演算手段（ＤＳＰ）によって行われることを特徴と
   する請求項１または２に記載のターボ復号器。
4. 【請求項４】 上記双方向インターフェース（ＦＭＩ）には、２つのＤＭＡチャンネル（ＤＭ
   Ａ＿ＫＡＮ１,ＤＭＡ＿ＫＡＮ２）が割り当てられていることを特徴とする請求
   項１ないし３のいずれか１項に記載のターボ復号器。
5. 【請求項５】 上記第１演算手段（ＭＡＰ＿ＤＥＣ）は、送信器側で使用されるエラー保護符
   号の情報によって、 遷移メトリック値、 前後方再帰メトリック値、及び、 これらから構成され、検知されるデータ信号の推定されるべきデータ記号が、
   特定の値を有するような確率を示している出力値（ＬＬＲ）を計算し、 かつ、上記第１演算手段（ＭＡＰ＿ＤＥＣ）は、上記値の少なくとも１種を生
   成するために、組み合わせ論理から構成されるハードウェア演算チップ（ＲＢ１
   ；ＲＢ２；ＲＢ３）を含んでいることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   １項に記載のターボ復号器。
6. 【請求項６】 上記第１演算手段（ＭＡＰ＿ＤＥＣ）は、 遷移メトリック値を生成するために、組み合わせ論理から構成される第１ハー
   ドウエア演算チップ（ＲＢ１）と、 前後方再帰メトリック値を生成するために、組み合わせ論理から構成される第
   ２ハードウエア演算チップ（ＲＢ２）と、 出力値を生成するために、組み合わせ論理から構成される第３ハードウエア演
   算手段（ＲＢ３）をと備えていることを特徴とする請求項５に記載のターボ復号
   器。
7. 【請求項７】 送信器側でターボ符号を用いてエラー保護符号化され、妨害された通信路を介
   して伝達され、受信器（Ｅ）において検出されるデータ信号（^Ｄ）を復号する
   ためのターボ復号方法であり、 以下の演算工程、即ち、 （ａ）第１部分冗長性データ信号およびフィードバックデータ信号を考慮した
   入力データ信号の第１記号推定工程と、 （ｂ）上記第１記号推定工程で算出されたデータ信号のインターリーブ工程と
   、 （ｃ）第２部分冗長性データ信号を考慮してインターリーブされたデータ信号
   の第２記号を推定する第２記号推定工程と、 （ｄ）フィードバックデータ信号の検知のための上記第２記号推定工程で算出
   されたデータ信号のデインターリーブ工程とを含む演算ループを複数回行うこと
   によって、検知されたデータ信号（^Ｄ）の復号を再帰的に行うターボ復号方法
   において、 上記演算ループの演算工程（ａ）および（ｃ）が、第１演算手段（ＭＡＰ＿Ｄ
   ＥＣ）によって行われ、演算工程（ｂ）および（ｄ）が、第２演算手段（ＤＳＰ
   ）によって行われ、 １回の演算ループ工程中に、両方の演算手段（ＭＡＰ＿ＤＥＣ、ＤＳＰ）の間
   で、２回の双方向データ伝達が行われることを特徴とするターボ復号方法。
8. 【請求項８】 上記演算工程（ｂ）および（ｄ）が、ＤＳＰを用いてプログラムを削減するこ
   とによって行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 上記演算工程（ａ）および（ｃ）は、その大部分または全てがハードウェア内
   に構成されている第１演算手段（ＭＡＰ＿ＤＥＣ）によって行われることを特徴
   する請求項７または８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 上記データ伝達が、ダイレクトメモリアクセスによって行われることを特徴と
    する請求項７ないし９の何れか１項に記載の方法。