JP2009038662A - 復号器、受信装置及び符号化データの復号方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ビットシリアル型のサムプロダクト法又はその変形アルゴリズムに基づく復号処理を行うに当たって、処理する変数ノードを信頼性の高い順に最適化することで復号特性を改善する。
【解決手段】 本発明は、通信路３に伝送された符号化データＸｎに対して繰り返し復号法による誤り訂正復号を行って復号データＣｎを得る復号器５に関する。この復号器５は、符号化データＸｎの対数尤度比λｎを算出する算出部６と、算出された対数尤度比λｎの絶対値が大きい順に符号化データＸｎを並べ替えるデータソート部８と、並べ替えられた符号化データＸｎの順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データＸｎの誤り訂正復号を行う復号処理部７とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、繰り返し復号法による誤り訂正復号を行う復号器等に関するものである。

デジタル通信の分野では、有線及び無線を問わず、高速通信、低消費電力及び高い通信品質（ビット誤り率）が望まれている。誤り訂正技術は、これらの要求を満足させるための技術の一つとして、無線、有線及び記録システム等において幅広く利用されている。
かかる誤り訂正技術の一つとして、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ：Low-Density Parity-Check）符号と、その復号法であるサムプロダクト（sum-product）復号法とが注目されている（非特許文献１及び２）。

このＬＤＰＣ符号では、白色ガウス通信路のシャノン（Shannon）限界まで、０．００４ｄＢという復号特性が得られることが知られている（非特許文献３）。
また、サムプログラム復号法は、並列処理による復号処理を実行するため、符号長を長くすることができるとともに、処理能力を向上させることができる。また、復号法としては、サムプロダクト復号法を簡略化した、ミニサム（min-sum）復号法も知られている。

上記復号法では、受信信号から計算した対数尤度比を基に、行処理及び列処理の復号演算を繰り返し行うことで誤り訂正を行う。このようなＬＤＰＣ符号の誤り訂正復号を行う復号装置は、特許文献１に開示されている。
かかる特許文献１に記載の復号装置では、行処理及び列処理の演算処理は、反復して繰り返し行われる。そして、行処理及び列処理の繰り返し回数が所定値に到達すると、行処理及び列処理の反復が終了する。

上記ＬＤＰＣの復号処理について回路技術を使って実現する場合、計算量を低減したミニサム復号法が有効と考えられているが、回路規模としてはまだ十分な大きさまで低減されていないのが現状である。
そこで、非特許文献４では、並列計算処理と近似的なシリアル計算処理を施すことで回路の小型化を計っている。また、単純にシリアル化しただけでは満足な処理速度が得られないことから、非特許文献５では、ビットシリアル（Bit-serial）処理に基づく部分並列処理型のＬＤＰＣコーダが提案されている。

特開平２００５−２６９５３５号公報 和田山正 「低密度パリティ検査符号とその復号法について」 信学技報 Engling Yeo "VLSI Architectures for Iterative Decoders in Magnetic Recording Channels" IEEE Trans. On Magnetics, vol.37, NO2. March 2001 S.Y.Chung "On the design of low-density parity-check codes within 0.0045dB of the Shannon limit"IEEE Communications Letters,Vol.5,No.2,Februaly 2001 Ahmad Darabiha"A bit-serial approximate min-sum LDPC decoder and FPGA implementation" Proc. IEEE ISCA2006 Kazuhiro Shimizu "Partially-Parallel LDPC Decoder Based on High Efficiency Message-Passing Algorithm" Proc. IEEE ICCD2005, pp.503-510

上記非特許文献４及び５に記載されているような、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法やこれの変形アルゴリズムに基づく復号処理では、通常の並列処理と比較しても殆ど遜色のない復号特性が得られるが、そのアルゴリズムの特性上、受信信号（符号化データ）を前から順に復号処理して行くようになっている。
このため、復号結果が受信系列の前の方のデータ内容に大きく依存し、受信信号の前の方に誤りが集中したデータを受け取った場合に、このデータを正常に復号できない可能性がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ビットシリアル型のサムプロダクト法又はその変形アルゴリズムに基づく復号処理を行うに当たって、処理する変数ノードを信頼性の高い順に最適化することにより、復号特性を改善することができる復号器等を提供することを目的とする。

本発明の第一の復号器（請求項１）は、通信路に伝送された符号化データに対して繰り返し復号法による誤り訂正復号を行って復号データを得る復号器であって、前記符号化データの対数尤度比を算出する算出部と、算出された前記対数尤度比の絶対値が大きい順に前記符号化データを並べ替えるデータソート部と、並べ替えられた前記符号化データの順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行う復号処理部とを備えていることを特徴とする。

上記第一の復号器によれば、データソート部が、対数尤度比の絶対値が大きい順に符号化データを並べ替え、復号処理部が、その並べ替えられた符号化データの順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行うので、前の方に誤りが集中した受信系列を受け取った場合でも、誤りの少ないより信頼性が高い符号化データから先に復号処理されることになる。
このため、誤りが集中した符号化データのビット誤りの伝搬が抑制され、所定の反復回数における誤り訂正能力を改善することができる。

また、本発明の第二の復号器（請求項２）は、通信路に伝送された符号化データに対して誤り訂正復号を行って復号データを得る復号器であって、前記符号化データの対数尤度比を算出する算出部と、算出された前記対数尤度比の絶対値と予め設定された所定の閾値とを比較し、前記符号化データを、その対数尤度比の絶対値が前記閾値より大きい高尤度データと同閾値より小さい低尤度データとに分けるデータ区分部と、前記高尤度データから低尤度データの順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行う復号処理部とを備えていることを特徴とする。

上記第二の復号器によれば、データ区分部が、符号化データを、対数尤度比の絶対値が閾値より大きい高尤度データと同閾値より小さい低尤度データとに分け、復号処理部が、その並べ替えられた符号化データの順に、高尤度データから低尤度データの順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行うので、前の方に誤りが集中した受信系列を受け取った場合でも、誤りの少ないより信頼性が高い高尤度データから先に復号処理されることになる。
このため、誤りが集中した符号化データのビット誤りの伝搬が抑制され、所定の反復回数における誤り訂正能力を改善することができる。

一方、上記第一の復号器では、対数尤度比の絶対値が大きい順に符号化データを並べ替える処理を行うため、符号化データのデータ数が大きい場合には、並べ替えの処理時間がかかるとともにソート回路も膨大になり得るという欠点がある。
この点、上記第二の復号器では、対数尤度比の絶対値が所定の閾値より大きいか小さいかを判定すればよいので、第一の復号器に比べて復号特性がラフになり得るが、演算処理を高速化できるとともに、回路規模も小さくて済むという利点がある。

本発明の受信装置（請求項３）は、通信路に伝送された符号化データを受信して復号する受信装置であって、受信した前記符号化データをデジタル復調する前記第一又は第二の復調器と、復調された前記符号化データのデジタル信号を復号する上記復号器とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の第一の復号方法（請求項４）は、通信路に伝送された符号化データに対して、繰り返し復号法による誤り訂正復号を行って復号データを得る符号化データの復号方法あって、前記符号化データの対数尤度比を算出し、その対数尤度比の絶対値が大きい前記符号化データから順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行うことを特徴とする。

更に、本発明の第二の復号方法（請求項５）は、通信路に伝送された符号化データに対して、繰り返し復号法による誤り訂正復号を行って復号データを得る符号化データの復号方法あって、前記符号化データの対数尤度比を算出し、算出された前記対数尤度比の絶対値と予め設定された所定の閾値とを比較し、その閾値よりも大きい前記対数尤度比の絶対値である前記符号化データから順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行うことを特徴とする。

また、本発明の通信システムは、符号化データを通信路に送信する送信装置と、送信された前記符号化データを受信して復号する受信装置とを備え、この受信装置が、受信した前記符号化データに対して繰り返し復号法を行って復号データを得る復号器を有する通信システムであって、前記受信装置の復号器が、前記第一又は第二復号器よりなることを特徴とする。

上記受信装置、復号方法及び通信システムによれば、前の方に誤りが集中した受信系列を受け取った場合でも、誤りの少ないより信頼性が高い符号化データから先に復号処理される。このため、誤りが集中した符号化データのビット誤りの伝搬が抑制され、所定の反復回数における誤り訂正能力を改善することができる。

以上の通り、本発明によれば、処理する変数ノードを信頼性の高い順に最適化することができるので、ビットシリアル型のサムプロダクト法又はその変形アルゴリズムに基づく復号処理を行うに当たって、その復号特性を改善することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本発明の第一実施形態に係る復号器を有する、通信システムの構成例を示す図である。図１に示すように、この通信システムは、符号化データを送信する送信装置（送信側通信装置）Ｓと、符号化データを受信して復号する受信装置（受信側通信装置）Ｒとを備えている。

上記送信装置Ｓは、送信情報に誤り訂正用の冗長ビットを付加して送信符号（符号化データ）を生成する符号化器１と、この符号化器１からの（Ｋ＋Ｍ）ビットの符号を所定の方式に従って変調して通信路３へ出力する変調器２とを含む。
符号化器１は、Ｋビットの情報に対し、パリティ計算用の冗長ビットＭビットを付加して、（Ｋ＋Ｍ）ビットのＬＤＰＣ（低密度パリティ検査）符号化データを生成する。低密度パリティ検査行列においては、行が冗長ビットに対応し、列が符号ビットに対応する。

なお、（Ｋ＋Ｍ）ビットのＬＤＰＣ符号化データのどのビットに、Ｋ個の情報ビット及びＭ個の冗長ビットを配置するかは、送信側と受信側で取り決めていれば、どのように配置してもよい。
変調器２は、この通信路３の構成に応じて、振幅変調、位相変調、コード変調、周波数変調または直交周波数分割多重変調などの変調を行なう。

例えば、通信路３が光ファイバの場合、変調器２においては、レーザダイオードの輝度を送信情報ビット値に応じて変更させることにより、光の強度変調（一種の振幅変調）を行なっている。すなわち、送信データビットが“０”の場合には、”＋１”に変換して、レーザダイオードの発光強度を強くして送信し、また送信データビットが“１”の場合、”−１”に変換して、レーザダイオードの発光強度を弱くして送信する。

前記受信装置Ｒは、通信路３を介して送信された変調信号に復調処理を施して、（Ｋ＋Ｍ）ビットのデジタル符号を復調する復調器４と、この復調器４からの（Ｋ＋Ｍ）ビットの符号にパリティ検査行列に基づく復号処理を施して元のＫビットの情報を再生する復号化器５とを備えている。
復調器４は、この通信路３における送信形態に応じて復調処理を行なう。例えば、振幅変調、位相変調、コード変調、周波数変調および直交周波数分割多重変調等の場合、復調器４において、振幅復調、位相復調、コード復調、および周波数復調等の処理が行なわれる。

図２は、通信路３が光ファイバである場合の、変調器２及び復調器４の出力データの対応関係を一覧にして示す図である。
図２において、上述のように、通信路３が光ファイバの場合、変調器２においては、送信データが“０”のときには、”１”に変換され、送信用のレーザダイオード（発光ダイオード）の発光強度が強くなり、また送信データビットが“１”のときには、”−１”に変換され、レーザダイオードの発光強度を弱くして送信する。

この通信路３における伝送損失等により、復調器４に伝達される光強度は、最も強い強度から最も弱い強度までの間のアナログ的な強度分布を有する。復調器４においては、この入力された光信号に、量子化処理（アナログ／デジタル変換）を行なって、この受光レベルを検出する。
図２においては、８段階に受光レベルが量子化された場合の受信信号強度を示す。すなわち、受光レベルがデータ“７”のときには、発光強度がかなり強く、受光レベルが“０”のときには、光強度がかなり弱い状態である。

各受光レベルは符号付きデータに対応づけられ、復調器４から出力される。この復調器４の出力は、受光レベルが“７”のときにはデータ“３”が出力され、受光レベルが“０”のときには、データ“−４”が出力される。従って、この復調器４からは、１ビットの受信信号に対し、多値量子化された信号が出力される。
復号器５は、この復調器４から与えられた（Ｋ＋Ｍ）ビットの受信符号化データ（各ビットは、多値情報を含む）の入力を受け、サムプロダクト（sum-product）復号法、或いは、これの変形アルゴリズムであるミニサム（min-sum）復号法又はファーストミニサム（fast mini-sum）復号法に従ってＬＤＰＣパリティ検査行列を適用して、元のＫビットの情報を復元する。

なお、この図２においては、復調器４において、８レベルに量子化されたビットが生成されている。しかしながら、一般に、この復調器４においては、Ｌ値（Ｌ≧２）に量子化されたビットを用いて復号処理を行なうことができる。
また、図２においては、比較器を用いて、ある閾値を使って受信信号のレベルを判定し、２値信号を生成してもよい。

図３は、上記復号器５の構成を概略的に示す図である。
この図３においては、復調器４および通信路３も併せて示している。
復調器４は、通信路３から与えられた信号を復調する復調回路４ａと、この復調回路４ａにより生成されたアナログ復調信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路４ｂを含み、このアナログ／デジタル変換回路４ｂの出力データ（符号化データ）Ｘｎが復号器５へ与えられる。

復号器５は、半導体チップ又は基板上に配置された複数の電子回路によって構成された復号回路よりなる。この復号器５は、符号化データＸｎのデータ入力ポート（データ入力端子）５ａを有しており、このデータ入力ポート５ａはアナログ／デジタル変換回路４ｂの出力と接続されている。
復号器５へ与えられる符号化データＸｎはＬ値（Ｌ≧２）のデータである。この符号化データＸｎは多値量子化データであるため、以下においては、当該データＸｎをシンボルと称することがある。

復号器５は、上記入力シンボルＸｎ系列に対して、いわゆるサムプロダクト復号法、ミニサム復号法などの復号法に従って復号処理を行ない、符号ビットＣｎを復号データとして生成する。この復号データＣｎは、復号回路のデータ出力ポート（データ出力端子）５ｂから、復号器５外部へ出力される。
また、復号器５は、復調器４からの復調シンボルＸｎの対数尤度比λｎを生成する対数尤度比算出部６（単に、算出部６と表記することがある。）と、対数尤度比λｎの絶対値の大きさ順に復調シンボルＸｎを並べ替えるデータソート部８と、並べ替えられた復調シンボルＸｎに対して上記復号処理を行う復号処理部７（単に、処理部７と表記することがある。）とを含む。

対数尤度比λｎの算出部６は、上記受信信号のノイズ情報と独立に、対数尤度比λｎを生成する。通常、ノイズ情報を考慮した場合には、対数尤度比λｎは、Ｘｎ／（２・σ・σ）で与えられる。ここで、σはノイズの分散を示す。
しかし、本実施形態においては、この対数尤度比算出部６は、バッファ回路または定数乗算回路で形成され、対数尤度比λｎは、Ｘｎ・ｆで与えられる。ここで、ｆは非ゼロの正の数である。

また、ミニサム復号方法においては、検査行列に基づく復号処理（行処理）において、最小値を利用して演算を行なうため、信号処理において線形性が維持される。このため、ノイズ情報に従って出力データを正規化するなどの処理は不要である。この場合、ノイズ情報を利用せずに、対数尤度比を算出することにより、回路構成が簡略化され、また計算処理も簡略化される。

データソート部８は、対数尤度比算出部６から入力された対数尤度比λｎを一時的に記憶する記憶領域と、後述する列処理部１０が出力する事前値対数比βｍｎを一時的に記憶する記憶領域とを有する揮発性のメモリを備えている。また、このデータソート部８は、上記メモリに記憶された対数尤度比λｎの絶対値を演算して当該絶対値が大きい順に符号化データＸｎを並べ替えるソート回路と、上記メモリのアクセス制御を行う制御回路（ＣＰＵ）とを備えている。

前記復号処理部７は、パリティ検査行列の行処理をビットシリアルに行なう行処理部９と、パリティ検査行列の列処理をビットシリアルに行なう列処理部１０とを備えている。
本実施形態の復号処理部７は、データソート部８が定めた変数ノードｎの順序でビットシリアルな行処理と列処理の演算を反復して行わせるために、列処理部１０の出力がデータソート部８を介して行処理部９にフィードバック入力されるようになっている。すなわち、行処理部９と列処理部１０とは、行処理部９の入力側に位置するデータソート部８を介在した状態でループ状に接続されている。

復号法がサムプロダクト復号法である場合、行処理部９及び列処理部１０は、次の式（１）及び（２）に従って演算処理を行い、パリティ検査行列の行の各要素についての処理（行処理）と、列についての各要素についての処理（列処理）を繰り返し実行する。
具体的には、行処理部９が、式（１）による外部値対数比（第１変数）αｍｎを算出する演算を行い、列処理部１０が、式（２）による事前値対数比βｍｎを算出する演算を行う。

上記式（１）及び（２）において、ｎ’∈Ａ（ｍ）＼ｎとｍ’∈Ｂ（ｎ）＼ｍは、自身を除く要素を意味する。外部値対数比αｍｎについては、ｎ’≠ｎであり、事前値対数比βｍｎについては、ｍ’≠ｍである。
また、αおよびβの行列内の位置を示す添え字“ｍｎ”は、通常は下付文字で示されるが、本明細書においては、読みやすさのために、「横並びの文字」で示す。
式（１）中において、ｆはギャラガ（Gallager）のｆ関数であり、関数ｓｉｇｎ（ｘ）は次の式（３）で定義される。

また、集合Ａ（ｍ）およびＢ（ｎ）は、２元Ｍ・Ｎ行列 Ｈ＝［Ｈｍｎ］を復号対象のＬＤＰＣ符号の検査行列とした場合、集合［１，Ｎ］＝｛１，２，…，Ｎ｝の部分集合である。
Ａ（ｍ）＝｛ｎ：Ｈｍｎ＝１｝ …（４）
Ｂ（ｎ）＝｛ｍ：Ｈｍｎ＝１｝ …（５）

すなわち、上記部分集合Ａ（ｍ）は、検査行列Ｈの第ｍ行目において１（非零要素）が立っている列インデックスの集合を意味し、部分集合Ｂ（ｎ）は、検査行列Ｈの第ｎ列目において１（非零要素）が立っている行インデックスの集合を示す。
より具体的に説明するために、例えば図４に示す検査行列Ｈを考える。
この図４の検査行列Ｈにおいては、第１行の第１列から第３列に“１”が立ち、また第２行の第３列および第４列に“１”が立ち、また第３行の第４列から第６列に、“１”が立つ。従って、この場合、部分集合Ａ（ｍ）は以下のようになる。

Ａ（１）＝｛１，２，３｝
Ａ（２）＝｛３，４｝
Ａ（３）＝｛４，５，６｝

同様に、部分集合Ｂ（ｎ）については、以下のようになる。
Ｂ（１）＝Ｂ（２）＝｛１｝
Ｂ（３）＝｛１，２｝
Ｂ（４）＝｛２，３｝
Ｂ（５）＝Ｂ（６）＝｛３｝

この検査行列Ｈにおいて、タナー（Tanner）グラフを用いた場合、列に対応する変数ノードと行に対応するチェックノードの接続関係が、この“１”により示される。これを、本明細書においては「“１”が立つ」と称している。
すなわち、図５に示すように、変数ノード１，２，３は、チェックノードＸ（第１行）に接続され、変数ノード３，４が、チェックノードＹ（第２行）に接続される。変数ノード４，５，６が、チェックノードＺ（第３行）に接続される。

この変数ノードが検査行列Ｈの列に対応し、チェックノードＸ，ＹおよびＺが、この検査行列Ｈの各行に対応する。従って、図４に示す検査行列は、情報ビットが３ビット、冗長ビットが３ビットの合計６ビットの符号長の符号に対して適用される。
ＬＤＰＣの検査行列Ｈでは、“１”の数は少なく、低密度の検査行列であり、これにより、計算量を低減できる。この変数ノードとチェックノードの間で各条件確率Ｐ（Ｘｉ｜Ｙｉ）を伝播させ、ＭＡＰアルゴリズムに従って、尤もらしい符号を各変数ノードについて決定する。ここで、条件付確率Ｐ（Ｘｉ｜Ｙｉ）は、Ｙｉの条件下でＸｉとなる確率を示す。

一方、復号法がミニサム復号法である場合には、行処理部９及び列処理部１０は、次の式（６）及び（７）に従って演算処理を行う。

式（１）と式（６）とを比較すれば明らかな通り、ミニサム復号法は、外部値対数比αｍｎの演算において、ギャラガのｆ関数に関する項を近似値に置き換えたものであり、これによって演算負荷が軽減される。従って、ミニサム復号法はサムプロダクト復号法の簡易な実装形式の一つである。
なお、式（６）において、関数ｍｉｎは最小値を求める演算子である。また、サムプロダクト復号法の式（２）とミニサム復号法の式（７）とは同じものである。

図３に示すように、前記復号器５は、行処理及び列処理からなる復号演算の反復終了を判定する判定部１１を備えている。
この判定部１１は、行処理及び列処理の反復回数が、終了回数に達したか否かを判定し、行処理と列処理の繰り返し回数が終了回数に達すると、復号処理部７による復号変算の反復を終了させる。

また、判定部１１は、復号演算の反復が終了した後、外部値対数比αｍｎ（または事前値対数比βｍｎ）と対数尤度比λｎとを用いて符号を判定する機能を有している。
具体的には、判定部１１は、次の式（８）に従ってＱｎを算出する。

更に、判定部１１は、次の式（９）に従って、復号データである推定符号Ｃｎを算出する。

次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の復号器５の動作について説明する。
ビットシリアル型のサムプロダクト復号法やこれの変形アルゴリズム（ミニサム復号法又はファーストミニサム復号法等）を実行する本実施形態の復号処理部７では、一連の入力シンボルＸｎを復号処理する場合には、通常、図５に示すように、対数尤度比λｎの値に拘わらず、変数ノードｎが小さい順（ｎ＝１，２，３…）に行処理と列処理が繰り返される。

しかし、例えば、一連の入力シンボルＸｎの先頭部分である、λ１に対応する入力シンボルＸ１に誤りが集中している場合には、図５のタナーグラフに示すように、単に変数ノードｎが小さい順で行処理と列処理を繰り返すと、その各処理で最初に演算される外部値対数比αｍ１や事前値対数比βｍ１に多くの誤差が含まれていることになり、この誤差がその後の行処理と列処理においてノード間で伝搬されるαｍｎとβｍｎにも影響を及ぼすことになる。
従って、このような場合には、繰り返し回数を多くしても復号データが収束せず、入力シンボルＸｎを正常に復号できない場合がある。なお、かかる復号特性の劣化は、一連の入力シンボルＸｎの中間部分にバースト誤りがある場合も同様に生じうる。

この点、本実施形態の復号器５では、データソート部８が、対数尤度比λｎの絶対値が大きい順に符号化データＸｎを並べ替え、復号処理部７が、その並べ替えられた符号化データＸｎの順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法によって当該符号化データの誤り訂正復号を行う。
すなわち、例えば、対数尤度比λｎの絶対値の大きさが、ｎ＝５，４，６，２，１，３の順である場合には、図６のタナーグラフを示すように、データソート部８は符号化データＸｎ（変数ノード）をその順に並べ替え、その順序で復号処理部７が行処理及び列処理を行う。

従って、本実施形態では、最も確からしい対数尤度比λ５である符号化データＸ５、すなわち、誤りの少ないより信頼性が高い符号化データＸ５から先に行処理及び列処理が行われるので、その各処理で最初に演算される外部値対数比αｍ５や事前値対数比βｍ５に誤差が含まれる可能性も低くなる。
このため、ある特定の入力シンボルＸｎに誤りが集中していても、行処理及び列処理の演算の初期段階でその誤差が伝搬することがなく、誤りが集中した符号化データＸｎのビット誤りの伝搬が抑制され、所定の反復回数における誤り訂正能力を改善されることになる。

〔第二実施形態〕
図７は、第二実施形態に係る復号器５の構成を概略的に示す図である。
この第二実施形態の復号器５が第一実施形態のそれと異なる点は、対数尤度比λｎの絶対値の大きい順に符号化データＸｎを並べ替えるデータソート部８の代わりに、符号化データＸｎを、その対数尤度比λｎの絶対値がある閾値より大きい高尤度データと同閾値より小さい低尤度データとに分けるデータ区分部１２を採用した点にある。

本実施形態のデータ区分部１２は、上記閾値を一時的に記憶する記憶領域と、列処理部１０が出力する事前値対数比βｍｎを一時的に記憶する記憶領域とを有する揮発性のメモリを備えている。また、このデータ区分部１２は、上記メモリに記憶された閾値と対数尤度比λｎの絶対値とを比較して符号化データＸｎが高尤度データ又は低尤度データのいずれであるかを判定する判定回路と、上記メモリのアクセス制御を行う制御回路（ＣＰＵ）とを備えている。

そして、本実施形態の復号処理部７では、データ区分部１２で区分された変数ノードｎの順序でビットシリアルな行処理と列処理の演算を反復して行わせるために、列処理部１０の出力がデータソート部８を介して行処理部９にフィードバック入力されるようになっている。すなわち、行処理部９と列処理部１０とは、行処理部９の入力側に位置するデータ区分部１２を介在した状態でループ状に接続されている。

図８は、第二実施形態の復号器５が行う演算順序を示すタナーグラフである。
図８に示すように、例えば、対数尤度比λｎの絶対値の閾値をλｓとし、λ２、λ４及びλ６の絶対値がその閾値λｓよりも大きい高尤度データであり、λ１、λ３及びλ５の絶対値がその閾値λｓよりも小さい低尤度データであるとする。
この場合、図８のタナーグラフを示すように、データ区分部１２は高尤度データＸｎ（ｎ＝２，４，６）が先に演算処理され、低尤度データＸｎ（ｎ＝１，３，５）が後に演算処理されるように変数ノードを並べ替え、その順序で復号処理部７が行処理及び列処理を行う。

従って、本実施形態では、所定の閾値λｓよりも大きい対数尤度比である、誤りの少ないより信頼性が高い符号化データＸ２，Ｘ４，Ｘ６から先に行処理及び列処理が行われるので、その各処理で最初に演算される外部値対数比αｍｎや事前値対数比βｍｎに誤差が含まれる可能性も低くなる。
このため、ある特定の入力シンボルＸｎに誤りが集中していても、行処理及び列処理の演算の初期段階でその誤差が伝搬することがなく、誤りが集中した符号化データＸｎのビット誤りの伝搬が抑制され、所定の反復回数における誤り訂正能力を改善されることになる。

本実施形態の復号器５では、対数尤度比λｎの絶対値が所定の閾値λｓより大きいか小さいかを判定すればよいので、第一実施形態の復号器５に比べて復号特性がラフになり得るという欠点があるが、その反面、対数尤度比λｎの全データをソートする必要がないので、演算処理を高速化できるとともに、回路規模も小さくて済むという利点がある。
もっとも、本実施形態において、対数尤度比λｎの閾値λｓを複数個設定してもよく、この場合には、対数尤度比λｎのグループ分けが細かくなるので、復号特性がより向上する。

これまで開示した実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内のすべての変更が本発明に含まれる。

第一実施形態の通信システムの概略構成図である。 送信データと復調データの対応の一例を示す図である。 第一実施形態の復号器の構成図である。 検査行列の一例を示す図である。 図４に示す検査行列のタナーグラフである。 データソート部で変数ノードを並べ替えた後のタナーグラフである。 第二実施形態の復号器の構成図である。 データ区分部で変数ノードを並べ替えた後のタナーグラフである。

符号の説明

１：符号化器 ２：変調器 ３：通信路 ４：復調器
４ａ：復調回路 ４ｂ：アナログ／デジタル変換回路
５：復号器 ５ａ：符号化データ入力ポート ５ｂ：復号データ出力ポート
６：対数尤度比算出部 ７：復号処理部 ８：データソート部 ９：行処理部
１０：列処理部 １１：判定部 １２：データ区分部
Ｓ：送信装置 Ｒ：受信装置 Ｘｎ：符号化データ Ｃｎ：復号データ
λｎ：対数尤度比 λｓ：閾値

Claims (5)

1. 通信路に伝送された符号化データに対して繰り返し復号法による誤り訂正復号を行って復号データを得る復号器であって、
   前記符号化データの対数尤度比を算出する算出部と、
   算出された前記対数尤度比の絶対値が大きい順に前記符号化データを並べ替えるデータソート部と、
   並べ替えられた前記符号化データの順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行う復号処理部とを備えていることを特徴とする復号器。
2. 通信路に伝送された符号化データに対して誤り訂正復号を行って復号データを得る復号器であって、
   前記符号化データの対数尤度比を算出する算出部と、
   算出された前記対数尤度比の絶対値と予め設定された所定の閾値とを比較し、前記符号化データを、その対数尤度比の絶対値が前記閾値より大きい高尤度データと同閾値より小さい低尤度データとに分けるデータ区分部と、
   前記高尤度データから低尤度データの順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行う復号処理部とを備えていることを特徴とする復号器。
3. 通信路に伝送された符号化データを受信して復号する受信装置であって、
   受信した前記符号化データをデジタル復調する復調器と、
   復調された前記符号化データのデジタル信号を復号する請求項１又は２に記載の復号器とを備えていることを特徴とする受信装置。
4. 通信路に伝送された符号化データに対して、繰り返し復号法による誤り訂正復号を行って復号データを得る符号化データの復号方法あって、
   前記符号化データの対数尤度比を算出し、その対数尤度比の絶対値が大きい前記符号化データから順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行うことを特徴とする符号化データの復号方法。
5. 通信路に伝送された符号化データに対して、繰り返し復号法による誤り訂正復号を行って復号データを得る符号化データの復号方法あって、
   前記符号化データの対数尤度比を算出し、算出された前記対数尤度比の絶対値と予め設定された所定の閾値とを比較し、その閾値よりも大きい前記対数尤度比の絶対値である前記符号化データから順に、ビットシリアル型のサムプロダクト復号法又はその変形アルゴリズムによって当該符号化データの誤り訂正復号を行うことを特徴とする符号化データの復号方法。

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