JP2004215310A

JP2004215310A - 誤り訂正ターボ符号の復号器

Info

Publication number: JP2004215310A
Application number: JP2004083835A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yano; 隆矢野; Takeshi Tamaki; 剛玉木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】十分な誤り訂正能力を確保しつつ演算処理量を低減することによって消費電力を低減したターボ復号器を提供すること。
【解決手段】ターボ符号化された受信データを蓄える入力信号メモリと、ＳＯＶＡ復号を行なう復号器と復号結果を蓄える復号結果メモリと、繰り返し復号を実行する制御部とインタリーブパターンを格納したメモリと、復号結果の信頼度を判定する判定手段とを有した構成とし、ＳＯＶＡ復号器から出力される軟判定値に基づいて復号結果の信頼度を判定し、該判定結果に所望の信頼度を満たしている場合には繰り返し復号を終了する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信システムにおいて誤り訂正のためにターボ符号化されたデータを受信し、伝送誤りを訂正して復号するターボ復号器に関する。

通信システムにおいて、データの伝送誤りを救済するために様々な誤り訂正符号化方式が採用されている。例えば、１９９８年７月１３日発行日経エレクトロニクス誌第７２１号第１６３頁〜第１７７頁「シャノン限界に迫る新しい符号化方式（ターボ符号）」に記されているように、誤り訂正能力の高い符号化方式としてターボ（turbo）符号化方式が知られている。

図１８に示すターボ符号化方式を採用した通信システムでは、ターボ符号器201に再帰的組織畳込み符号器を二つ用意し、第１の畳込み符号器204では情報源の信号を入力順に符号化する。第２の畳込み符号器206に入力する前に、情報源の信号を一度メモリに蓄え、これをあるパターンに従った順番で取り出すインターリーバ（interleaver）205によってデータ順序を攪拌し、畳込み符号器206によって符号化する。前記、二つの符号化出力よりターボ符号である符号化データＵ_T，Ｙ_T１，Ｙ_T２が通信路202に送出される。なお、例えば、移動通信システムの基地局と携帯端末機との間では、通信路202は１チャネルとなり、符号化データＵ_T，Ｙ_T１，Ｙ_T２が直列に構成される。通信路202を経た符号化データＵ_R，Ｙ_R１，Ｙ_R２がターボ復号器203に入力され、ターボ符号の復号処理が行なわれることによって復号データＵ_Oが復元される。

ターボ復号器203は、復号器207，209と、インタリーバ208，211とデインタリーバ（deinterleaver）210を含む。復号器207は、送信データＵ_R，Ｙ_R１を入力して軟判定復号を行なう。またＹ_R２は、原信号Ｘをインタリーブして畳込み符号化した送信データＹ_T２に相当し、インタリーバ208は、復号器207の復号データをＹ_R２に対応するようにインタリーブして復号器209に入力し、軟判定復号を行なう。デインタリーバ210は、復号結果出力が元のデータ順になるようにデインタリーブして復号出力Ｕ_Oを得る。復号出力Ｕ_Oは、受信データＵ_Rとして再度復号器207に入力され、前述と同一が動作を繰り返される。この復号処理を複数回繰り返すことによって、ランダムに発生する誤りやバースト状に発生する誤りを訂正することが可能となる。復号器207，209の復号方式として、ＭＡＰ(最大事後確率)復号化方式やＳＯＶＡ（軟判定ビタビアルゴリズム）復号化方式が知られている。なお、復号器207，209は同じものとなるので、実際には、１個の復号器を復号器207用（例えば奇数回目用）と復号器209用（例えば偶数回目用）に交互に切り替えて使用する場合が多い。

１９９８年７月１３日発行日経エレクトロニクス誌第７２１号第１６３頁〜第１７７頁「シャノン限界に迫る新しい符号化方式（ターボ符号）」

上記のターボ復号器は、復号処理の繰り返し回数を多くすることによって誤り訂正能力が向上し、より品質の悪い通信路においても誤りを少なくすることができる。しかしながら、繰り返し回数を多くすると演算処理量が増加し、より高いクロック周波数が必要となり、消費電力が増加する。

特に携帯端末機器では消費電力は極力少なく抑え、電池による長時間の駆動を確保することが重要である。移動通信方式の国際標準であるＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunication systems）ではターボ符号の適用が定められており、ＩＭＴ−２０００に対応した携帯端末機器において、十分な誤り訂正能力を備えつつ消費電力の少ないターボ復号器が求められる。

本発明の目的は、十分な誤り訂正能力を確保しつつ、処理量を低減することによって消費電力を低減したターボ復号器を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のターボ復号器は、復号器における軟判定復号結果の統計量に基づいて復号結果の信頼度を判定する手段と、該信頼度を判定する手段の信頼度判定結果が所望の信頼度に満たない場合には引き続き繰り返し復号動作を行ない、所望の信頼度に達した場合には復号動作を停止して復号結果を出力するように復号器を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。

従来は信頼度の有無にかかわらず所定の回数継続して行なわれていた復号動作が所望の信頼度に達した途中の段階で停止するようになるため、処理量が低減され、それに伴い消費電力が低減される。

本発明によれば、ターボ復号に必要な繰返し復号の平均回数を誤り訂正能力を損なうことなく低減することができる。この結果、復号処理量の低減、消費電力の低減が可能となる。

以下、本発明に係るターボ復号器を図面に示した発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。

図１において、本実施形態のターボ復号器は、通信路を通って受信された符号化データＵ_R，Ｙ_R１，Ｙ_R２を入力してその情報長分を蓄える入力信号メモリ601と、入力信号メモリ601から読み出した符号化データＵ_R，Ｙ_R１，Ｙ_R２を入力し、軟判定ビタビアルゴリズムによって復号動作をするＳＯＶＡ復号器602と、復号化によって得る軟判定と硬判定の復号結果をＳＯＶＡ復号器602の復号出力として格納する復号結果メモリ603と、ＳＯＶＡ復号器602からの軟判定復号結果の統計量から復号結果の信頼度を判定する信頼度判定部612と、繰り返し演算の実行回数を制御し、繰返し回数に応じて各部の動作を制御する制御部604と、インタリーブパターンを格納したインタリーブパターンメモリ605とを備えている。

入力信号メモリ601に格納された受信ターボ符号データＵ_R，Ｙ_R１，Ｙ_R２は、制御部604の制御によって順次読み出されるか、又はインタリーブパタンメモリ605に格納されるインタリーブ規則に従って読み出される。また、繰返し復号の初回以外は復号結果メモリ603に格納されている前回の復号の結果がＳＯＶＡ復号器602に入力される。ＳＯＶＡ復号器602は、入力信号メモリ601からのデータ、及び復号結果メモリ603からのデータに基づき新たな復号結果を出力する。

一方、入力信号メモリ601からのデータ、及び復号結果メモリ603からのデータは互いに加算され、遅延器606にてＳＯＶＡ復号器602の復号遅延時間分遅延される。続いて、ＳＯＶＡ復号器602の復号結果から遅延器606の出力値が減算され、制御部604の制御にて順次、又はインタリーブパタンメモリ605に格納されるインタリーブ規則に従って復号結果メモリ603に格納される。

また、ＳＯＶＡ復号器602の復号結果は信頼度判定部612に入力され、復号結果の信頼度が判定され、その判定結果が制御部604に入力される。制御部604は、該判定結果に基づき、引き続き繰り返し復号を行なうか、復号動作を終了するかのいずれかを定める。即ち、制御部604は、前記判定結果が所望の信頼度を満たす結果であるときは復号を停止させ、前記判定結果が所望の信頼度に満たないときは復号動作を継続させる。なお、前記判定結果が所望の信頼度に満たない場合でも、所定の復号回数に達した場合は復号を停止させる。

図２に本実施形態における信頼度判定部612の第一の構成例を示す。ＳＯＶＡ復号器602から出力される軟判定復号結果が信頼度判定部612に入力され、絶対値演算部301にて絶対値化される。その後、平均値測定部302、２乗部303にて軟判定復号結果の平均値の２乗が演算される。本演算結果は、軟判定復号結果を一種の信号とみなしたとき、その信号の電力に対応するものとなる。また、絶対値演算部301が出力する絶対値化された軟判定復号結果は、更に分散測定部304にて分散値が測定される。本演算結果は同様に雑音電力に対応したものとなる。

測定された分散値は、Ｋ倍部305にて所望の信頼度に応じて決定される係数(Ｋ)倍され、前記平均値の２乗と比較部306にて比較される。平均値の２乗が分散のＫ倍より大きい場合、所望の信頼度に達したことを示す判定結果を出力する。それ以外の場合、所望の信頼度に満たないことを示す判定結果を出力する。

以上の演算によって得る復号結果の推移を図３に示す。横軸に軟判定復号結果の値、縦軸に確率分布をとると、（ａ）で示す復号の開始時点では、繰り返し回数が足りないため平均値Ａに対して分散値σが大きく、従って信頼度が低く、データの“１”，“０”の区別が判然としない。（ｂ）の中間段階を経て、十分な繰り返し回数があった（ｃ）では、平均値Ａに対して分散値σが非常に小さく、従って信頼度が高くなり、データの“１”，“０”の区別が明確になる。

どの程度の繰り返し回数で（ｃ）に示す高い信頼度になるかは、通信路の信号対雑音比やデータに関するケース等によって一概に定まらない。その様子を図４に示す。図４の（ａ）は、通信路の信号対雑音比が小さい場合を示し、横軸に繰り返し回数、縦軸に信頼度をとると、信号対雑音比が小さいと所望の信頼度Ｒを得るために繰り返し回数を多くする必要があることを示している。図４の（ｂ）は、通信路の信号対雑音比が大きい場合を示し、少ない繰り返し回数で所望の信頼度Ｒを得ることができることを示している。

従来は、起こりうる最悪のケースを想定し、そのケースで必要とする繰り返し回数Ｎを設定し、ケースや信号対雑音比の如何に関わらず繰り返し回数をＮで固定していた。本発明は、繰り返し回数を信頼度Ｒを得たか否かで定めるものであり、平均的に繰り返し回数を大幅に下げることが可能になる。

信頼度判定部612は、上記の構成の他、図５に示す第二の構成例とすることが可能である。絶対値演算回路301、平均値測定部302は図２と同様に作用する。最小値検出部307は、軟判定復号結果の絶対値中の最小値を検出する。検出された最小値は、Ｋ倍部305にて所望の信頼度に応じて決定される係数(Ｋ)倍され、平均値測定部302が出力する平均値と比較部306にて比較される。この場合、最小値が平均値に比較して小さいほど復号結果の信頼度が低いと考えられるため、最小値のＫ倍が平均値より大きい場合、所望の信頼度に達したことを示す判定結果を出力する。それ以外の場合、所望の信頼度に満たないことを示す判定結果を出力する。

図３において、Ｍｉが最小値であり、最小値は（ａ），（ｂ）では０となっているが、（ｃ）では大きくなり、信頼度が高いことが判る。

更に信頼度判定部612は、上記の構成の他、図６に示す第三の構成例とすることが可能である。絶対値演算回路301、最小値検出部307、Ｋ倍部305、比較部306は図３と同様に作用する。本構成では、図３の平均値の代りに最大値検出部308にて検出される軟判定復号結果の絶対値中の最大値が用いられる。前記第二の構成例と同様、最小値が最大値に比較して小さいほど復号結果の信頼度が低いと考えられるため、最小値のＫ倍が最大値より大きい場合、所望の信頼度に達したことを示す判定結果を出力する。それ以外の場合、所望の信頼度に満たないことを示す判定結果を出力する。

図３において、Ｍａが最大値であり、（ａ），（ｂ）では最小値Ｍｉが最大値Ｍａに比較して小さいが、（ｃ）では最小値Ｍｉと最大値Ｍａが接近し、信頼度が高いことが判る。

以上、軟判定復号結果の平均値、分散値、最小値、最大値などの統計量を判定に用いたが、軟判定復号結果の値の確率分布を代表する他の統計量を用いて判定することも可能である。

続いて、図７を用いて前記制御部604によって制御されるデータの流れを説明する。図７ａに示す繰り返し復号奇数回目の処理では、通信路を通って受信されたターボ符号化データを格納した入力信号メモリ601より、Ｕ_Rをアドレス順に読み出した値がＳＯＶＡ復号器602入力のＣ０として使用され、Ｙ_R１をアドレス順に読み出した値がＣ１として使用される。更に、復号結果メモリ603の読出結果（事前尤度情報）がＣ２として使用される。ＳＯＶＡ復号器602の出力Ｌ(Ｕ_R)＿ｎは、事前尤度情報Ｌｅ(Ｕ_R)＿(ｎ−１)と通信路値Ｕ_Rを減算した後、外部情報尤度Ｌｅ(Ｕ_R)＿ｎ＝β×｛Ｌ(Ｕ_R)＿ｎ−Ｕ_R−Ｌｅ(Ｕ_R)＿(ｎ−１)｝として復号結果メモリ603にアドレス順に書き込まれる。繰り返し復号の初回は、事前尤度情報Ｌｅ(Ｕ_R)＿(ｎ−１)を０とする。ここで、βは、軟判定値に対する信頼度を重み付けする係数であり、誤り訂正能力の特性に影響を与える。このβは、誤り訂正能力のビットエラーレートから通信路のノイズ状態を測定し、適応的に制御することが可能なものである。

次に、図７ｂに示す繰り返し復号偶数回目の処理では、入力信号メモリ601より、Ｕ_Rをインタリーブ規則に従って読み出した値がＳＯＶＡ復号器入力のＣ０として使用され、Ｙ_R２をアドレス順に読み出した値がＣ１として使用される。
事前尤度情報Ｌｅ(Ｕ_R)＿(ｎ−１)として、前回の復号で得られた外部情報尤度を復号結果メモリ603からインタリーブ規則に従って読み出した値が使用される。この事前尤度情報は、ＳＯＶＡ復号器入力のＣ２として使用される。ＳＯＶＡ復号器602の出力Ｌ(Ｕ_R)＿ｎは、事前尤度情報Ｌｅ(Ｕ_R)＿(ｎ−１)と通信路値Ｕ_Rを減算した後、外部情報尤度Ｌｅ(Ｕ_R)＿ｎ＝β×｛Ｌ(Ｕ_R)＿ｎ−Ｕ_R−Ｌｅ(Ｕ_R)＿(ｎ−１)｝として復号結果メモリ603にインタリーブ規則に従ったアドレスで書き込まれ、それによりデインタリーブされる。遅延器606は、ＳＯＶＡ復号器602入力のＣ０とＣ２を加算したものを、ＳＯＶＡ復号器602の出力Ｌ(Ｕ_R)＿ｎが求まるまで遅延させる回路であり、繰り返し復号最終回には０固定とする。

本実施形態のターボ復号器は、このような復号奇数回目と復号偶数回目の動作を制御部604の制御による回数だけ交互に繰り返す。

続いて、図１に示した制御部604とインタリーブパタンメモリ605の繰り返し復号実行時の動作を、図８を用いて説明する。繰り返し復号奇数回時は、入力信号メモリの読み出しアドレス、復号結果メモリの読み出しアドレス及び書き込みアドレスは１ずつインクリメントするアドレス順となるため、制御部605は、信号処理のタイミングに合わせてアドレス生成を行なう。繰り返し復号偶数回時は、インタリーブパタンメモリのアドレス順にインタリーブパタンを読み出した値が、入力信号メモリの読み出しアドレス、復号結果メモリの読み出しアドレス及び書き込みアドレスとして使用される。制御部605は、各メモリに対する信号処理タイミングに合わせてアドレスを生成する。

ここで、ＳＯＶＡ復号器602の構成を図１を用いて説明する。ＳＯＶＡ復号器602は、全ての状態遷移について遷移の確からしさ（メトリック値）と、遷移情報（パス値）と、ある状態に至るまでの遷移の確からしさの差分に相当する尤度情報（尤度値）とを求めるＡＣＳ（Add-Compare-Select）回路607と、ＡＣＳ回路607が求めたメトリック値、パス値及び尤度値を記憶するそれぞれメトリックメモリ608、パスメモリ609及び尤度メモリ610と、パスメモリ609が出力するパス値から最も確からしい遷移の軌跡を追跡するトレースバック回路611とを備えている。

まず、ＡＣＳ回路607の動作の例を図９に示す。ＡＣＳ回路607は、状態遷移の基本構造（バタフライ）に対し、遷移ブランチ毎にブランチの確からしさb_metをＳＯＶＡ復号器入力のＣ０，Ｃ１，Ｃ２の関数として求める。この関数は、符号器の構成に応じた関数となり、例えば、国際委員会３ＧＰＰ（Third Generation Partnership）により提案されたRelease'９９のターボ符号器の仕様を例とした場合、次の式（１）で表される。
B_met＝Ｃ０＋Ｃ１＋Ｃ２：(State[0]＾State[1]＝０)
＝−Ｃ０＋Ｃ１−Ｃ２：(State[1]＾State[1]＝１)…（１）
ここで、状態（State）番号を二進数で表記し、ＬＳＢ(Least Significant Bit)の１ｂｉｔ目をState[0]、２ｂｉｔ目をState[1]とし、＾は排他論理を表すものとする。

ＡＣＳ回路607は、図１に示したメトリックメモリ608から、１ビット前の状態に対してＡＣＳ回路607で計算されたメトリック値MET_P0，MET_P1をロードし、それぞれの状態におけるメトリック値とする。ある状態において、遷移する可能性のある二つのブランチ（図９における（０，１）から（０）への遷移、（０，１）から（４）への遷移）に対して行なわれるブランチのメトリック値の更新は、それぞれ、Ａ＝MET_P0＋b_met，Ｂ＝MET_P1−b_met、及びＣ＝MET_P0−b_met，Ｄ＝MET_P1＋b_metによってなされる。この場合、それぞれ大きくなるメトリック値Ｍａｘ｛Ａ，Ｂ｝、及びＭａｘ｛Ｃ，Ｄ｝を残し、最も確からしい遷移を示すブランチをパス値として記憶する。この二つの遷移ブランチに対するメトリック値の差分の絶対値、（それぞれ、｜Ａ−Ｂ｜／２、及び｜Ｃ−Ｄ｜／２）を、その状態における尤度値とする。

ＡＣＳ回路607は、上述したよう全ての状態に対してメトリック値、パス値及び尤度値を求め、それぞれメトリックメモリ608、パスメモリ609及び尤度メモリ610に格納する。ただし、メトリック値の飽和を避けるため、ＡＣＳ回路607は、１ビット前の処理で最大値を持つメトリック値を記憶しておき、各メトリック値から記憶したメトリック値を減算してからメトリックメモリ607に格納する。

図１０にトレースバック回路611の構成例を示す。トレースバック回路611は、トレースバック開始信号TR_LDをトリガとしてトレースバック開始時状態TR_STを初期状態とし、パスメモリ609から読み出したパス値と尤度メモリ610の尤度値を使って、硬判定値ＳＩＧＮと軟判定値ＷＧＴを求めるものである。

トレースバック回路611は、パスメモリ609から入力するパス値（ＰＡＴＨ）の状態数分（Ｐ［０］〜Ｐ［７］）に対応するトレース部104a〜104hと出力選択部105から構成される。トレース部104は、最も確からしい遷移を表す最尤パスフラグＳＦと、次に確からしい遷移を表す競合パスフラグＣＦと、最尤パスと競合パスの確からしさの差分を表す尤度情報Ｗを各状態について求める回路である。各トレース部104で求められた情報は、１ビット前の情報としてトレース部104にトレリス状態遷移（符号化器の状態遷移）に従ってフィードバックをかける構造になっている。出力選択部105は、各状態のトレース部104の出力結果から、硬判定値ＳＩＧＮと軟判定値ＷＧＴを計算する。

図１１にトレースバック回路611のトレース部104における最尤パスフラグＳＦを決定するアルゴリズムを示す。トレースバック開始時、ＡＣＳ回路607は最もメトリック値の大きい状態をトレースバック開始時状態TR_STとし、状態TR_STに対応するトレース部104の最尤パスフラグＳＦが１となるようにフラグを設定する。

まず、トレースバック開始時即ちトレースバック開始信号TR_LDが１である場合（ステップＳ１）、自状態がトレースバック開始時状態TR_STであれば（ステップＳ２）、自状態は最尤パスとなり、最尤パスフラグＳＦが１となる（ステップ３）。ステップＳ２で自状態がトレースバック開始時状態TR_STでなければ、最尤パスフラグＳＦは０となる（ステップ４）。

ステップ１でトレースバック開始信号TR_LDが１でない場合、トレースバック処理中において、１ビット前時点で最尤パスフラグＳＦが１であった状態（ステップＳ５）から自状態に遷移してくるパスが、パスメモリから読み出したパス値と比べて正しい遷移を示していれば（ステップＳ６）、自状態が最尤パスとして継承され、最尤パスフラグＳＦが１となる（ステップＳ７）。ステップＳ５で１ビット前時点で最尤パスフラグＳＦが１でない場合、及びステップＳ６で自状態に遷移してくるパスが正しくなければ、最尤パスフラグＳＦは０となる（ステップ８）。

次に、図１２にトレースバック回路611のトレース部104における競合パスフラグＣＦを決定するアルゴリズムを示す。まず、トレースバック開始時即ちトレースバック開始信号TR_LDが１である場合（ステップＳ１０）、全状態について競合パスが存在しないため、競合パスフラグＣＦは０にリセットされる（ステップＳ１８）。また、トレースバック開始以降で（ステップＳ１０）、自状態が最尤パスである場合には（ステップＳ１１）、競合パスとなり得ないので競合パスフラグＣＦは０になる（ステップＳ１８）。ステップＳ１１で、自状態が最尤パスではない場合（ステップＳ１１）、自状態が競合パスになる条件として、１ビット前において最尤パスであった状態（ステップＳ１２）から自状態に遷移するパスについて、パスメモリから読み出したパス値と比べて正しくない場合に（ステップＳ１３）、競合パスフラグＣＦは１となる（ステップＳ１４）。

また、ステップＳ１２で自状態が１ビット前において最尤パスでない場合、或いは、ステップＳ１３において自状態に遷移するパス値が正しくない場合、自状態が１ビット前において競合パスであるとき（ステップＳ１５）、その状態から自状態に遷移するパスがパスメモリから読み出したパス値と比べて正しい場合に（ステップＳ１６）、競合パスが継承されることになり、競合パスフラグＣＦが１となる（ステップＳ１７）。ステップＳ１５で自状態が１ビット前において競合パスではないか、或いはステップＳ１６で自状態に遷移するパスが正しくない場合に、競合パスフラグＣＦは０になる（ステップＳ１８）。

上記の最尤パスフラグＳＦ及び競合パスフラグＣＦを各状態について求めながら前記トレースバックアルゴリズムを適用した実際例を図１０の下部に示す。

続いて、図１３にトレースバック回路611のトレース部104における尤度情報Ｗを決定するアルゴリズムを示す。まず、トレースバック開始時即ちトレースバック開始信号TR_LDが１である場合（ステップＳ２０）、尤度情報を最大値に設定する（ステップＳ２９）。また、トレースバック開始以降（ステップＳ２０）、自状態が最尤パスである場合も（ステップＳ２１）、尤度情報を最大値に設定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２１において自状態が最尤パスでない場合、１ビット前において最尤パスであった状態（ステップＳ２２）から自状態に遷移するパスが、パスメモリから読み出したパス値と比べて正しくない場合には（ステップＳ２３）、最尤パスであった状態の尤度メモリから読み出した尤度値ＤＥＬＴＡを尤度情報の候補Ｗ＿１＝ＤＥＬＴＡとして保持する。

ステップＳ２４で尤度値ＤＥＬＴＡを保持した場合、又はステップＳ２２で自状態が１ビット前において最尤パスでない場合、又はステップＳ２３で自状態に遷移するパスが正しい場合、１ビット前において競合パスであった状態（ステップＳ２５）から自状態に遷移するパスが、パスメモリから読み出したパス値と比べて正しいとき（ステップＳ２６）、競合パスの状態における１ビット前の尤度情報Ｗ(１ｂｉｔ前)を尤度情報の候補Ｗ＿２＝Ｗ(１ｂｉｔ前)として保持する（ステップＳ２７）。続いて、尤度情報の候補Ｗ＿１，Ｗ＿２を比較して小さい方の値を自状態における尤度情報Ｗ＝Ｍｉｎ(Ｗ＿１，Ｗ＿２)として出力する（ステップＳ２８）。ステップＳ２５において１ビット前が競合パスでない場合、又はステップＳ２６で自状態に遷移するパスが正しくない場合、尤度情報を最大値に設定する（ステップＳ２９）。

最後に、トレースバック回路611の出力選択部105で硬判定値ＳＩＧＮ及び軟判定値ＷＧＴを求めるアルゴリズムを図１４に示す。硬判定値ＳＩＧＮを求めるためには、図１４ａに示すように最尤パスフラグＳＦ＝１である状態ＳＴを選択し（ステップＳ３０）、１ビット前の最尤パスの状態から状態ＳＴに遷移する際に、符号器で入力された符号を硬判定ＳＩＧＮとして出力する（ステップＳ３１）。パス値を符号器で入力された符号とすれば、状態ＳＴにおけるパス値が硬判定値ＳＩＧＮとして出力される。次に、軟判定値ＷＧＴを求めるために、図１４ｂに示すように競合パスフラグＣＦ＝１である状態の集合Ｕを求める（ステップＳ３２）。集合Ｕに属するトレース部104の尤度情報Ｗの最小値を軟判定値ＷＧＴとして出力する（ステップＳ３３）。

このようにして得られた軟判定値ＷＧＴを使って信頼度判定612が復号結果の信頼度を判定し、該判定結果に基づき制御部604が繰り返し復号動作の継続、終了の制御を行なう。

次に、本発明のターボ復号器を用いる誤り訂正符号化方式を導入した移動通信システムの基地局及び移動端末の発明の実施の形態を説明する。まず、移動通信システムにおいては、図１５に示すように、基地局制御局２を介して基地局４が通信網１に接続され、通話を行なうとき、基地局４の無線ゾーン４内の移動端末５と基地局４との間に無線通信路が設定される。

無線通信路においては、移動に伴うフェージングやビル陰に入ったときの急激な伝送損失の増大等があるため、送受信するデータは、符号誤りを生じやすい。
そのような通信路を有する通信システムにターボ符号化を適用する効果は大きい。

ターボ符号化による誤り訂正を施したデータの送受信を行なう移動端末５の構成例を図１６に示す。まず、移動端末５の送信側は、マイクロフォン６又はキー入力部７から入力された信号に信号処理を施して送信データ９を生成する信号処理回路８と、送信データ９をターボ符号化して符号化データを出力するターボ符号器１０と、該符号化データのデータの並べ替えを行なうインタリーバ１１と、インタリーブされた符号化データを変調して、送信信号を出力する変調器１２と、該送信信号を無線周波信号に変換する高周波回路１４と、該無線周波信号を基地局３に向けて無線ゾーン４に放射するアンテナ１５とを備えている。

インタリーバ１１は、データの伝送中に連続的に誤りが生じた場合に、その誤りを広く分散させるために用意するものであるが、通信路の特性によっては不要となる。また、変調器１２は、通信方式が例えばＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式である場合は、符号化データを拡散符号により拡散する拡散器となり、送信信号は拡散信号となる。ターボ符号器１０、インタリーバ１１及び変調器１２によって送信器１３が構成される。

移動端末５の受信側は、アンテナ１５により受信した基地局３からの無線周波信号を受信信号に変換する高周波回路１４と、該受信信号を復調してインタリーブされた符号化データを出力する復調器１６と、該インタリーブされた符号化データを元の順序に並べ替えるデインタリーバ１７と、デインタリーバ１７が出力する符号化データの復号を行なって受信データ２０を出力するターボ復号器１８と、受信データ２０の信号処理を行なってその出力信号を表示器２１又はスピーカ２２に供給する信号処理回路８とを備えている。

復調器１６は、通信方式がＣＤＭＡ方式である場合、逆拡散器となり、受信信号は拡散信号となる。ターボ復号器１８は、図１に示した本発明のターボ復号器である。復調器１６、デインタリーバ１７及びターボ復号器１８によって受信器１９が構成される。

続いて、移動端末５との間で無線通信路を形成する基地局３の構成例を図１７に示す。まず、基地局３の送信側は、局間インタフェース２４を介して基地局制御局２から送信された複数の送信データを送信信号にする送信器１３ａ、１３ｂ〜１３ｎと、各送信器が出力する送信信号を多重化する多重化回路２５と、多重化された送信信号を無線周波数信号に変換する高周波回路２６と、該無線周波数信号を複数の移動端末５に向けて無線ゾーン４に放射するアンテナ２７とを備えている。

送信器１３ａ、１３ｂ〜１３ｎのそれぞれは、図１６に示した送信器１３と同じ構成のものであり、ターボ符号器を備えている。送信器１３ａ、１３ｂ〜１３ｎ及び多重化回路２５でマルチチャネル送信器２８が構成される。

基地局３の受信側は、アンテナ２７により受信した複数の移動端末５からの無線周波信号を受信信号に変換する高周波回路２６と、高周波回路２６が出力する複数の受信信号を受信データにする複数の受信器１９ａ、１９ｂ〜１９ｎと、該複数の受信データを基地局制御局２を介して通信網１に送信するための局間インタフェース２４とを備えている。

受信器１９ａ、１９ｂ〜１９ｎのそれぞれは、図１６に示した受信器１９と同じ構成のものであり、図１に示した本発明のターボ復号器を備えている。受信器１９ａ、１９ｂ〜１９ｎによってマルチチャネル受信器２９が構成される。

本発明に係るターボ復号器の発明の実施の形態を説明するための構成図。図１に示したターボ復号器に用いる信頼度判定部の第一の例を説明するための構成図。復号の繰り返し回数に対する軟判定符号結果と信頼度の関係を説明するための曲線図。復号の繰り返し回数と信頼度の関係を説明するための曲線図。図１に示したターボ復号器に用いる信頼度判定部の第ニの例を説明するための構成図。図１に示したターボ復号器に用いる信頼度判定部の第三の例を説明するための構成図。図１に示したターボ復号器の繰り返し復号動作を説明するための図。図１に示したターボ復号器の繰り返し復号動作のタイミングを説明するための図。図１に示したターボ復号器に用いるＡＣＳ回路の動作を説明するための図。図１に示したターボ復号器に用いるトレースバック回路を説明するための構成図。トレースバック回路における最尤パスフラグ決定アルゴリズムを説明するためのフローチャート。トレースバック回路における競合パスフラグ決定アルゴリズムを説明するためのフローチャート。トレースバック回路における尤度情報決定アルゴリズムを説明するためのフローチャート。トレースバック回路における硬判定値・軟判定値決定アルゴリズムを説明するためのフローチャート。本発明のターボ復号器を導入した移動通信システムの例を説明するための構成図。本発明のターボ復号器を用いた移動端末の実施形態を説明するための構成図。本発明のターボ復号器を用いた基地局の実施形態を説明するための構成図。ターボ符号を用いた通信システム及び従来のターボ復号器を説明するための構成図。

符号の説明

104…トレース部、105…出力選択部、201…ターボ符号器、202…通信路、203…ターボ復号器、204，206…再帰的組織畳込み符号器，205，208，211…インタリーバ、207，209…復号器、210…デインタリーバ、301…絶対値演算部、302…平均値測定部、303…２乗部、304…分散測定部、305…Ｋ倍演算部、306…比較部、307…最小値検出部、308…最大値検出部、601…入力信号メモリ、602…ＳＯＶＡ復号器、603…復号結果メモリ、604…制御部、605…インタリーブパタンメモリ、606…遅延器、607…ＡＣＳ回路、608…メトリックメモリ、609…パスメモリ、610…尤度メモリ、611…トレースバック回路、３…基地局、５…移動端末、８…信号処理回路、１０…ターボ符号器、１３…送信器、１４…高周波回路、１８…ターボ復号器、１９…受信器。

Claims

誤り訂正のためにターボ符号化したデータを入力して軟判定復号を繰り返し行なうことにより元のデータを復元する復号器と、軟判定復号によって得る軟判定復号結果の信頼度を該軟判定復号結果の統計量から判定する判定手段と、該信頼度判定手段の判定結果に基づき前記軟判定復号の繰り返し回数を制御する制御手段とを有することを特徴とするターボ復号器。
前記判定手段は、信頼度を判定するための統計量として、軟判定復号結果の平均値と分散値を用いることを特徴とする請求項１に記載のターボ復号器。
前記判定手段は、信頼度を判定するための統計量として、軟判定復号結果の平均値と最小値を用いることを特徴とする請求項１に記載のターボ復号器。
前記判定手段は、信頼度を判定するための統計量として、軟判定復号結果の最大値と最小値を用いることを特徴とする請求項１にターボ復号器。
誤り訂正のためにターボ符号化したデータの無線周波信号をアンテナにより受信して受信信号を出力する高周波回路と、該受信信号から元のデータを受信データとして出力する受信器と、該受信データに信号処理を施す信号処理回路とを有し、該受信器は、該受信信号を構成する上記ターボ符号化したデータを復号して該受信データを出力するターボ復号器を備え、該ターボ復号器は、該ターボ符号化したデータを入力して軟判定復号を繰り返し行なうことにより元のデータを復元する復号器と、軟判定復号によって得る軟判定復号結果の信頼度を該軟判定復号結果の統計量から判定する判定手段と、該信頼度判定手段の判定結果に基づき前記軟判定復号の繰り返し回数を制御する制御手段とを有することを特徴とする移動通信システムの携帯端末。
誤り訂正のためにターボ符号化したデータの無線周波信号をアンテナにより受信して受信信号を出力する高周波回路と、該受信信号から元のデータを受信データとして出力する受信器と、該受信データを通信網に送出するための局間インタフェースとを有し、該受信器は、上記ターボ符号化したデータを復号して該受信データを出力するターボ復号器を備え、該ターボ復号器は、該受信信号を構成する該ターボ符号化したデータを入力して軟判定復号を繰り返し行なうことにより元のデータを復元する復号器と、軟判定復号によって得る軟判定復号結果の信頼度を該軟判定復号結果の統計量から判定する判定手段と、該信頼度判定手段の判定結果に基づき前記軟判定復号の繰り返し回数を制御する制御手段とを有することを特徴とする移動通信システムの基地局。