JP2012191309A - 復号器、再生装置及び受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】符号シンボルのメトリックベクトル内の相異なるメトリック値間の相関を低減する。
【解決手段】実施形態によれば、復号器は、拡大体上で定義される多元ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号を反復復号する。復号器は、発生部１０３と、ディザ処理部１０４とを含む。発生部１０３は、雑音系列を発生する。ディザ処理部１０４は、多元ＬＤＰＣ符号のシンボルに割り当て可能な複数のラベルの夫々に対する受信信号の複数のメトリック値に雑音系列を付加する。
【選択図】図１

Description

実施形態は、多元ＬＤＰＣ符号の復号に関する。

低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ； Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号は、優れた誤り訂正能力を持つことで知られている。ＬＤＰＣ符号は、ガロア体（ＧＦ； Ｇａｌｏｉｓ Ｆｉｅｌｄ）（２）だけではなく拡大体上でも定義できる。以降の説明では、係るＬＤＰＣ符号は、ＧＦ（２）上で定義されるバイナリＬＤＰＣ符号と区別するために、多元ＬＤＰＣ符号と称される。多元ＬＤＰＣ符号において、符号語及び検査行列に含まれる全てのシンボルが拡大体上で定義される。

多元ＬＤＰＣ符号は、バイナリＬＤＰＣ符号に比べて、同一の符号語長、符号化率の条件下で、より優れた符号化ゲインを示すことが知られている。また、多元ＬＤＰＣ符号の復号は、バイナリＬＤＰＣ符号と同様に、ＢＰ（Ｂｅｌｉｅｆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）を用いた反復復号によって実現される。多元ＬＤＰＣ符号の復号において、符号語に含まれる各符号シンボルのメトリックは、拡大体上の各ラベルに対するメトリック値（確率値或いは対数尤度値）を要素として含むメトリックベクトルによって定義される。

一般に、ＬＤＰＣ符号に対するＢＰを用いた反復復号を理想的に実行するためには、理論上、各符号シンボルが互いに無相関であることが要求される。この前提は、多元ＬＤＰＣ符号に関しても共通である。換言すれば、相異なる符号シンボルが互いに相関を有する場合、或いは、符号シンボルのメトリックベクトル内の相異なるラベルに対するメトリック値が互いに相関を有する場合には、反復復号を正常に機能させることが困難となる。即ち、復号特性が劣化するおそれがある。

一般に、通信システム、記録再生システムなどにおいて、符号シンボルのメトリックベクトルはチャネル条件からの影響を受ける。従って、チャネルを介して受信された相異なる符号シンボルが互いに相関を有するおそれがある。

バイナリＬＤＰＣ符号において、各符号シンボルは、１ビット単位で独立して定義される。従って、送受信段においてインタリーブ／デインタリーブなどの操作を適用することによって、符号シンボル間の相関を低減できる。即ち、チャネル条件に起因する復号特性の劣化を抑制できる。尚、多元ＬＤＰＣ符号においても、同様の操作を適用することによって、符号シンボル間の相関を低減することは可能である。

しかしながら、多元ＬＤＰＣ符号において、各符号シンボルがチャネル上で連続する複数ビット（或いは、複数サンプル）単位で独立して定義される場合がしばしばある。即ち、この場合には、各符号シンボル内の複数ビット（或いは、複数サンプル）を１つの処理単位として扱う必要があるので、符号シンボル内では前述の操作を適用できない。故に、係る操作によって、符号シンボルのメトリックベクトル内の相異なるメトリック値間の相関を低減することは不可能である。結果的に、多元ＬＤＰＣ符号の反復復号を正常に機能させることが困難となるので、多元ＬＤＰＣ符号の優れた符号化ゲインが十分に発揮されない。

特開２００７−２２８５８８号公報

実施形態は、符号シンボルのメトリックベクトル内の相異なるメトリック値間の相関を低減することを目的とする。

実施形態によれば、復号器は、拡大体上で定義される多元ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号を反復復号する。復号器は、発生部と、ディザ処理部とを含む。発生部は、雑音系列を発生する。ディザ処理部は、多元ＬＤＰＣ符号のシンボルに割り当て可能な複数のラベルの夫々に対する受信信号の複数のメトリック値に雑音系列を付加する

実施形態に係る復号器の一部を例示するブロック図。 実施形態に係る復号器が行う処理を例示するフローチャート。 共通の検査ノードに関わる複数の符号シンボル（変数ノード）に対して図１の復号器が行う処理の説明図。 ディザ処理の一例の説明図。 ディザ処理の効果の説明図。 図１の変形例を示すブロック図。 図２の変形例を示すフローチャート。 共通の検査ノードに関わる複数の符号シンボル（変数ノード）に対して図６の復号器が行う処理の説明図。 実施形態に係る復号器を含む通信システムを例示するブロック図。 実施形態に係る復号器を含む記録再生システムを例示するブロック図。 第２の実施形態に係る復号器を含む再生装置を例示するブロック図。 第３の実施形態に係る復号器を含む再生装置を例示するブロック図。 第４の実施形態に係る復号器を含む再生装置を例示するブロック図。

以下、図面を参照しながら実施形態についての説明が展開される。尚、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号が付され、重複する説明は基本的に省略される。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る復号器は、図１に示されるように、巡回シフト部１０１、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部１０２、雑音発生部１０３、ディザ処理部１０４、検査ノード処理部１０５、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦＦＴ）部１０６、逆巡回シフト部１０７及び変数ノード処理部１０８を含む。但し、後述のように、図１は、本実施形態に係る復号器の要素の一部を示しているに過ぎない。

本実施形態に係る復号器は、多元ＬＤＰＣ符号を復号する。多元ＬＤＰＣ符号は、拡大体（例えば、ガロア体）上で定義される。多元ＬＤＰＣ符号に関して、下記の数式（１）及び数式（２）が成立する。

上記の数式（１）において、ｃは拡大体上で定義される符号語（符号化系列）ベクトルを表し、Ｈは拡大体上で定義されるパリティ検査行列を表す。以降の説明において、符号語ベクトルｃ及びパリティ検査行列Ｈは、拡大体ＧＦ（２^Ｍ）（Ｍは、２以上の任意の整数）上で定義されることとする。即ち、符号語ベクトルｃ及びパリティ検査行列Ｈの各要素（即ち、シンボル）には、拡大体上のラベルα^ｘ＝０，１，α^１，・・・，α^ｑ−２のいずれか１つが与えられる。ここで、ｘ＝−∞，０，１，・・・，ｑ−２のいずれかである。また、ｑ＝２^Ｍである。ラベルα^ｘは、Ｍビットで表現することができる。

上記の数式（２）に示されるように、パリティ検査行列Ｈの任意の行（注目行）の非零要素と符号語ベクトルｃの対応する要素との積の総和は、拡大体における零元となる。また、数式（２）において、ｐ（ｘ）は拡大体を定義する原始多項式を表す。ｈ_Ｈｋ（ｘ）及びｃ_Ｈｋ（ｘ）は、パリティ検査行列Ｈの注目行における非零要素及び符号語ベクトルの対応する要素の多項式表現である。ｄ_ｃは、パリティ検査行列Ｈの注目行における非零要素の個数を表す。

本実施形態に係る復号器は、チャネルを介して、符号語を搬送する受信信号系列を得る。復号器は、基本的には、受信信号系列のシンボル硬判定結果が上記の数式（１）を満たす符号語ベクトルのいずれかに一致するまでＢＰを用いた反復復号を実行する。

以下、図１、図２及び図３を用いて、本実施形態に係る復号器の詳細が述べられる。但し、図２のステップＳ２０１，・・・，ステップＳ２０５の処理は、図１に示されていない機能部によって実行される。

チャネルを介して得られた受信信号系列ｉ_１，・・・，ｉ_Ｌ（Ｌは符号語に含まれるシンボル数）に基づいて、シンボル毎にメトリックベクトルが生成される（図２のステップＳ２０１）。メトリックベクトルの要素は、対象シンボルの各ラベルに対するメトリック値である。即ち、メトリックベクトルは、ｑ個の要素を含む。例えば、第ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｌ）番目のシンボルに対応する受信信号ｉ_ｎのメトリックベクトルｐ（ｉ_ｎ｜ｃ_ｎ）は、下記の数式（３）によって確率密度関数の形式で定義できる。

数式（３）における各メトリック値ｐ（ｉ_ｎ｜ｃ_ｎ＝α^ｘ）は、受信信号ｉ_ｎを条件とする事象ｃ_ｎ＝α^ｘの条件付き確率を表す。ｃ_ｎは、送信された符号語の第ｎ番目のシンボルを表す。各受信信号ｉ_１，・・・，ｉ_Ｌは、メトリックベクトルに基づいてシンボル硬判定される（ステップＳ２０２）。即ち、各受信信号ｉ_１，・・・，ｉ_Ｌに対応するシンボルｃ_１，・・・・，ｃ_Ｌのラベルが硬判定される。数式（３）のメトリックベクトルｐ（ｉ_ｎ｜ｃ_ｎ）を仮定すると、受信信号ｉ_ｎのシンボル硬判定結果は、典型的には、下記の数式（４）で表すことができる。即ち、メトリックベクトルｐ（ｉ_ｎ｜ｃ_ｎ）において、最大のメトリック値を示すラベルα^ｘが受信信号ｉ_ｎのシンボル硬判定結果となる。

係るシンボル硬判定が受信信号ｉ_１，・・・，ｉ_Ｌに行われることにより、一時推定語が生成される。一時推定語には前述のパリティ検査行列Ｈが乗じられ、シンドロームベクトルが導出される（ステップＳ２０３）。続いて、シンドロームベクトルが零ベクトルであるか否か（即ち、一時推定語が符号語であるか否か）が判定される（ステップＳ２０４）。

シンドロームベクトルが零ベクトルあれば、復号成功なので復号処理は終了する。シンドロームベクトルが零ベクトルでなければ、反復復号の試行回数が最大反復回数に達しているか否かが判定される（ステップＳ２０５）。

反復復号の試行回数が最大反復回数に達していれば、復号失敗なので復号処理は終了する。反復復号の試行回数が最大反復回数に達していなければ、後述されるＢＰ処理（図２のステップＳ２０６，・・・，ステップＳ２１２に相当する）を経て各シンボルのメトリックベクトルは更新され、前述のシンボル硬判定及びシンドロームベクトルの導出が反復される。

ステップＳ２０６，・・・，ステップＳ２１２の処理は、図１に示される復号器によって実行される。図３は、１つの検査ノードに関わる複数の符号シンボル（変数ノード）に対して図１の復号器が行う処理を表現している。図１の復号器は、全ての検査ノードに関して係る処理を行うことによって、ステップＳ２０６，・・・，ステップＳ２１２の処理を実現する。

図３において、巡回シフト部１０１、ＦＦＴ部１０２、雑音発生部１０３、ディザ処理部１０４、ＩＦＦＴ部１０６、逆巡回シフト部１０７及び変数ノード処理部１０８は４つずつ描かれ、検査ノード処理部１０５は１つ描かれている。即ち、検査ノード処理部１０５以外の機能部による処理は、４つの変数ノードに対して個別に実行される。また、係る処理パスの数は、検査ノードに関する変数ノードの総数に一致する。検査ノードに関する変数ノードとは、タナ−グラフ表現において当該検査ノードにエッジを介して接続される変数ノードを意味する。換言すれば、検査ノードに関する変数ノードとは、パリティ検査行列において当該検査ノードに対応する行の非零要素と乗算される符号シンボルを意味する。

巡回シフト部１０１は、各シンボルのメトリックベクトル１０と、各シンボルのラベル情報２０とを入力する。巡回シフト部１０１は、各シンボルのラベル情報２０に従って、各シンボルのメトリックベクトル１０の要素を巡回シフトする（ステップＳ２０６）。ＦＦＴ部１０２は、巡回シフト部１０１によって巡回シフトされた各シンボルのメトリックベクトルにＦＦＴを適用する（ステップＳ２０７）。

ディザ処理部１０４は、後述される雑音発生部１０３が発生する雑音系列を用いて、ＦＦＴが適用された各シンボルのメトリックベクトルに後述されるディザ処理を行う（ステップＳ２０８）。

検査ノード処理部１０５は、ディザ処理済みのメトリックベクトルに基づいて、検査ノードに関する複数のシンボルに検査ノード処理を行う（ステップＳ２０９）。尚、検査ノード処理は、公知のものを採用できるので、その詳細な説明は省略される。

ＩＦＦＴ部１０６は、検査ノード処理された各シンボルのメトリックベクトルにＩＦＦＴを適用する（ステップＳ２１０）。逆巡回シフト部１０７は、各シンボルのラベル情報２０に従って、ＩＦＦＴされた各シンボルのメトリックベクトルの要素を逆巡回シフトする（ステップＳ２１１）。即ち、ステップＳ２１０及びステップＳ２１１において、ステップＳ２０７及びステップＳ２０６の逆処理が行われる。

変数ノード処理部１０８は、各シンボルのメトリックベクトルに基づいて変数ノード処理を行う（ステップＳ２１２）。処理はステップＳ２１２からステップＳ２０２へと戻る。尚、変数ノード処理は、公知のものを採用できるので、その詳細な説明は省略される。

尚、メトリック値が確率値ではなく対数尤度値によって定義される場合にも、本実施形態は適用可能である。但し、メトリック値が対数尤度値によって定義される場合には、メトリックベクトルにＦＦＴを適用することができない。従って、図２の処理は例えば図７に示される処理に変形される。図７は、図２の処理からステップＳ２０７及びステップＳ２１０が除去されたものを示している。同様に、メトリック値が対数尤度値によって定義される場合には、ＦＦＴに関する機能部（ＦＦＴ部１０２及びＩＦＦＴ部１０６）は復号器において不要である。従って、前述の図１及び図３もまた、図６及び図８に夫々変形される。

以下、ディザ処理の詳細な説明が述べられる。
本実施形態において、ディザ処理とは、雑音系列をメトリックベクトルに付加することを意味する。より具体的には、下記の数式（５）に示されるように、ディザ処理において、雑音系列の各要素（即ち、雑音成分）がメトリックベクトルの各要素（即ち、メトリック値）に付加される。

尚、図２の例によれば、ディザ処理部１０４は、下記の数式（６）に示されるＦＦＴの結果である周波数領域のメトリックベクトルＦ（ｐ（ｉ_ｎ｜ｃ_ｎ））に雑音系列を付加する。

即ち、図２の例によれば、ディザ処理部１０４は、数式（５）及び数式（６）を組み合わせた下記の数式（７）に示される演算を行う。尚、数式（３）のメトリック値は確率値によって定義されるので、数式（５）により付加される雑音成分は非負であるものに限られる。一方、数式（６）のメトリック値は、±∞の定義域を持つので、ディザ処理の自由度が高い。また、ＦＦＴは直交変換であるから、ディザ処理部１０４が数式（５）に代えて数式（７）に従ってディザ処理を実行したとしても、動作の一般性は失われない。

ところで、図２にはディザ処理は反復復号の試行毎に実行される処理であるかのように描かれているが、反復復号の過程においてディザ処理が選択的に実行されてもよい。例えば、反復復号の試行回数が閾値を超えるなどの何らかの条件が満たされるときに限ってディザ処理が実行されてもよいし、付加される雑音系列の大きさを実質的に微小化するためにディザ処理の実行頻度が調整されてもよい。例えば、Ｔ回の試行中ｔ回に限ってディザ処理が実行されてもよい（１≦ｔ＜Ｔ）。係る実行頻度の調整によれば、ディザ処理によい付加される雑音系列の大きさを実質的にｔ／Ｔ倍に微小化できる。

雑音発生部１０３は、前述の通り、ディザ処理のための雑音系列を発生する。雑音系列の発生分布は、一様分布またはガウス分布であってもよいし、他の分布であってもよい。また、雑音発生部１０３は、典型的には、Ｍ系列、Ｐ系列、Ｇｏｌｄ系列などの雑音系列を発生したり、メルセンヌ・ツイスタ法に従って雑音系列を発生したり、熱雑音を利用して雑音系列を発生したりする。但し、雑音発生部１０３が雑音系列を発生するために利用可能な手法は特に制限されない。

一般に、雑音系列の付加は、復号特性を却って劣化させる要因となりかねない。一方、雑音系列の付加は、受信信号のチャネル条件に依存して発生した相関を低減するかもしれない。そこで、雑音系列は、チャネル条件に依存して発生する相関の影響を十分に無視できる程度の分散を持ち、かつ、復号特性を劣化させることのない程度の分散を持つことが望ましい。即ち、雑音系列の分散の下限はチャネル条件に依存して発生する相関の大きさに基づいて定めることができるし、雑音系列の分散の上限は当該雑音系列を付加した場合の復号特性に基づいて定めることができる。

雑音発生部１０３は、図３に示されるように、共通の検査ノードに関する複数のシンボル間で相異なる雑音系列を発生してもよい。係る動作（Ａ）によれば、ディザ処理を通じて、シンボル間の相関を低減できる。また、雑音発生部１０３は、本実施形態に係る復号器による多元ＬＤＰＣ符号の反復復号の相異なる試行間で各シンボルに対して相異なる雑音系列を発生してもよい。係る動作（Ｂ）によれば、反復復号の過程で各メトリック値に同じ雑音成分が反復して蓄積されることによる復号特性の劣化を回避できる。更に、上記の動作（Ａ），（Ｂ）が組み合わせられてもよい。即ち、雑音発生部１０３は、ディザ処理部１０４がディザ処理を実行する毎に、新たに雑音系列を発生してもよい。係る動作（Ｃ）によれば、動作（Ａ），（Ｂ）の両方の効果を得ることができる。また、雑音系列の各要素は、理想的には、互いに無相関である。係る雑音系列をメトリックベクトルに付加することにより、メトリック値間の相関を低減できる。

尚、ディザ処理部１０４の実装に依存して、前述の数式（５）或いは数式（７）は種々の演算によって実現される。

例えば、ディザ処理部１０４がソフトウェアによって実装され、メトリック値が浮動小数点数によって表現される場合には、ディザ処理部１０４は数式（５）或いは数式（７）を浮動小数点数の加算によって実現してもよい。

また、ディザ処理部１０４がデジタル回路によって実装され、メトリック値がＮ（Ｎは任意の整数）ビット値に量子化される場合には、ディザ処理部１０４は数式（５）或いは数式（７）を以下のように実現してもよい。具体的には、図４に示されるように、雑音系列がＭ系列などのランダムビット列であって、ディザ処理部１０４は数式（５）或いは数式（７）を各メトリック値のＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）と各ランダムビットとの論理演算（例えば、排他的論理和）によって実現してもよい。尚、雑音の分散などに応じて、論理演算の対象となるビットが最下位２ビット、３ビット・・・のように拡張されてもよい。即ち、一般化するならば、ディザ処理部１０４は、２元ビット値へ量子化された雑音系列を用いて２元ビット値へ量子化された複数のメトリック値をマスキングすることによって、数式（５）或いは数式（７）を実現してもよい。マスキングは、論理和、論理積及び排他的論理和のうち少なくとも１つを含む任意の論理演算である。或いは、ディザ処理部１０４は、マスキングに代えてキャリー付き加算を行ってもよい。但し、マスキングを採用する方がディザ処理部１４０を簡易に実装できる。

尚、ディザ処理における「付加」とは、厳密な「加算」である必要はなく、メトリックベクトルに雑音系列という微小な影響を反映する演算であればよい。例えば、「付加」は、「減算」であってもよい。

図５は、受信信号系列に対する多元ＬＤＰＣ符号のビット誤り率特性を示している。図５の例では、受信信号系列は磁気記録チャネルを介して得られるものであり、多元ＬＤＰＣ符号は拡大体ＧＦ（３２）上で定義されている。曲線３２はディザ処理を適用する場合の特性を描き、曲線３１はディザ処理を適用しない場合の特性を描く。曲線３１は、チャネル条件に起因するメトリック値間の相関の影響によって、ビット誤り率１０^−５程度で特性が不安定になる（エラーフロアが発生している）。一方、曲線３２は、係るエラーフロアが発生することなくビット誤り率１０^−７程度まで安定して復号特性の改善が確認できた。

以上説明したように、第１の実施形態に係る復号器は、各シンボルのメトリックベクトルに雑音系列を付加するディザ処理を通じて、メトリック値間の相関を低減させる。従って、本実施形態に係る復号器によれば、多元ＬＤＰＣ符号の反復復号が正常に機能して高い符号化ゲインを達成することができる。

尚、本実施形態に係る復号器は、典型的には、通信システムのうちの受信装置或いは記録再生システムのうちの再生装置に組み込まれ得る。以下、本実施形態に係る復号器の適用例が説明される。

本実施形態に係る復号器は、例えば図９に示される通信システムのうちの受信装置に組み込まれ得る。図９の通信システムは、送信装置及び受信装置を含む。送信装置は、ユーザデータ３０１を処理し、アンテナ３０６を介して無線信号を送信する。一方、受信装置は、図示しない通信チャネル及びアンテナ３１１を介して送信装置からの無線信号を受信し、これを処理してユーザデータ３１６を復元する。

送信装置は、ＬＤＰＣ符号化器３０２、シンボルマッピング部３０３、変調器３０４及び送信部３０５を含む。ＬＤＰＣ符号化器３０２は、多元ＬＤＰＣ符号の生成行列を用いてユーザデータ３０１を符号化し、符号語を得る。シンボルマッピング部３０３は、符号語に含まれる符号シンボルをマッピングする。変調器３０４は、マッピングされた符号シンボルを変調する。送信部３０５は、変調された符号シンボルを調整することによって送信のための無線信号を生成し、これをアンテナ３０６に供給する。

受信装置は、受信部３１２、復調器３１３、シンボルデマッピング部３１４及びＬＤＰＣ復号器３１５を含む。受信部３１２は、アンテナ３１１から供給される無線信号を調整することにより、変調された符号シンボルを復元する。復調器３１３は、変調された符号シンボルを復調する。シンボルデマッピング部３１４は、復調された符号シンボルをデマッピングすることによって、受信信号系列を得る。ＬＤＰＣ復号器３１５は、本実施形態に係る復号器に相当する。即ち、ＬＤＰＣ復号器３１５は、シンボルのメトリック値間の相関を低減するためのディザ処理を含む反復復号を受信信号系列に対して実行することにより、ユーザデータ３１６を復元する。

本実施形態に係る復号器は、例えば図１０に示される記録再生システムのうちの再生装置に組み込まれ得る。図１０の記録再生システムは、記録装置及び再生装置を含む。記録装置は、ユーザデータ４０１を処理し、処理済みの信号を記憶媒体４０６に書き込む。一方、再生装置は、記憶媒体４１１に記録された信号を再生し、これを処理してユーザデータ４１６を復元する。記憶媒体４０６，４１１は、磁気ディスク媒体、光ディスク媒体、光磁気ディスク媒体、半導体メモリなどの任意の記憶媒体である。

記録装置は、ＲＬＬ（Ｒｕｎ−Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ）符号化器４０２、ＬＤＰＣ符号化器４０３、プリコーダ４０４及び記録部４０５を含む。ＲＬＬ符号化器４０２は、ユーザデータ４０１にＲＬＬ符号化を行い、ＲＬＬ符号語を得る。ＬＤＰＣ符号化器４０３は、多元ＬＤＰＣ符号の生成行列を用いてＲＬＬ符号語を符号化し、ＬＤＰＣ符号語を得る。プリコーダ４０４は、ＬＤＰＣ符号語にチャネルの逆特性を与える。記録部４０５は、プリコーダ４０４による処理済みの信号を記憶媒体４０６に記録する。

再生装置は、再生部４１２、等化器４１３、ＬＤＰＣ復号器４１４、ＲＬＬ復号器４１５を含む。再生部４１２は、記憶媒体４０６に記録された信号を再生する。等化器４１３は、再生された信号のチャネル等化を行うことにより、受信信号系列を得る。ＬＤＰＣ復号器４１４は、本実施形態に係る復号器に相当する。即ち、ＬＤＰＣ復号器４１４は、シンボルのメトリック値間の相関を低減するためのディザ処理を含む反復復号を受信信号系列に対して実行することによって、ＲＬＬ符号語を復元する。ＲＬＬ復号器４１５は、ＲＬＬ符号語を復号することによってユーザデータ４１６を復元する。尚、ＬＤＰＣ符号器４０３とＲＬＬ符号器４０２とは、順序を入れ替えて実装することも可能である。この場合には受信側において、ＬＤＰＣ復号器４１４及びＲＬＬ復号器４１５の順序も入れ替えることで受信処理が達成される。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る復号器は、例えば図１１に示される再生装置に組み込まれ得る。尚、本実施形態に係る復号器は、図示しない受信装置に組み込まれてもよい。図１１の再生装置は、記憶媒体４１１からユーザデータ４１６を再生する。図１１の再生装置は、再生部４１２、等化器４１３、ＬＤＰＣ復号器４１４、ＲＬＬ復号器４１５、雑音量決定器５０１及び干渉量推定器５０２を含む。本実施形態に係る復号器は、図１１のＬＤＰＣ復号器４１４、雑音量決定器５０１及び干渉量推定器５０２に相当する。

前述の通り、雑音系列は、チャネル条件に依存して発生する相関の影響を十分に無視できる程度の分散を持ち、かつ、復号特性を劣化させることのない程度の分散を持つことが望ましい。そこで、本実施形態に係る復号器は、受信信号に関する干渉量を推定し、干渉量に応じて雑音量（例えば、雑音系列の分散）を増減させることによって、効果的なディザ処理を実現する。

干渉量推定器５０２は、受信信号に関する干渉量（例えば、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ＋ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ））を推定する。ＳＩＮＲによれば、チャネル上の連続したサンプル間の相関を見積もることができる。ＳＩＮＲの推定は、例えば既知のトレーニング系列を利用することによって実現可能である。干渉推定器５０２は、推定した干渉量を雑音量決定器５０１へ通知する。

雑音量決定器５０１は、干渉推定器５０２からの干渉量に応じて、雑音量を決定する。例えば、雑音量決定器５０１は、干渉量が大きくなるほど雑音量も大きくする。雑音量決定器５０１は、決定した雑音量をＬＤＰＣ復号器４１４内の雑音発生部（図示しない）に設定する。この雑音発生部は、設定された雑音量に従って雑音系列を発生する。

以上説明したように、第２の実施形態に係る復号器は、受信信号に関する干渉量を推定し、当該干渉量に応じて雑音量を増減させる。従って、本実施形態に係る復号器によれば、チャネル条件が時間変化する場合であってもこれに追従して適切な雑音系列を発生するので、効果的なディザ処理が可能となる。具体的には、磁気ディスク、光ディスクなどを含む記録再生システム、通信システムなどにおいて、サンプル間の干渉状況が連続時間で変化する場合にも、本実施形態に係る復号器によれば、多元ＬＤＰＣ符号の反復復号が正常に機能して高い符号化ゲインを達成できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る復号器は、例えば図１２に示される再生装置に組み込まれ得る。尚、本実施形態に係る復号器は、図示しない受信装置に組み込まれてもよい。図１２の再生装置は、記憶媒体４１１からユーザデータ４１６を再生する。図１２の再生装置は、再生部４１２、等化器４１３、ＬＤＰＣ復号器４１４、ＲＬＬ復号器４１５及び雑音量決定器５１１を含む。本実施形態に係る復号器は、図１２のＬＤＰＣ復号器４１４及び雑音量決定器５１１に相当する。

前述のように、雑音系列は、チャネル条件に依存して発生する相関の影響を十分に無視できる程度の分散を持ち、かつ、復号特性を劣化させることのない程度の分散を持つことが望ましい。そして、第２の実施形態に係る復号器は、受信信号に関する干渉量を推定し、干渉量に応じて雑音量を増減させることによって、効果的なディザ処理を実現する。ところが、干渉量を推定する機能部を設けることが困難な場合、干渉量が未知である場合などに、第２の実施形態を適用することは容易でない。そこで、本実施形態に係る復号器は、復号が失敗した場合に雑音量を試行錯誤的に増減させることによって、雑音量を適切なレベルに収束させる（即ち、効果的なディザ処理を実現する）。

雑音量決定器５１１は、復号結果に応じて雑音量を試行錯誤的に増減させる。具体的には、雑音量決定器５１１は、決定済みの雑音量に基づく復号が失敗する（例えば、反復復号の試行回数が最大反復回数に達する）と、この決定済みの雑音量を変更して受信信号に対する復号をやり直す。例えば、雑音量決定器５１１は、比較的大きな初期値から段階的に小さくなるように雑音量を変更してもよいし、比較的小さな初期値から段階的に大きくなるように雑音量を変更してもよいし、決定可能な最小の雑音量から最大の雑音量までの範囲内でランダムに雑音量を変更してもよい。雑音量決定器５１１は、決定した雑音量をＬＤＰＣ復号器４１４内の雑音発生部（図示しない）に設定する。この雑音発生部は、設定された雑音量に従って雑音系列を発生する。尚、雑音量決定器５１１は、初回の復号時には雑音系列を発生させないように雑音発生部を設定し、初回の復号が失敗した場合に雑音量の初期値を設定してもよい。

第３の実施形態に係る復号器は、決定済みの雑音量に基づく復号が失敗すると、この決定済みの雑音量を試行錯誤的に変更して受信信号に対する反復復号をやり直す。従って、本実施形態に係る復号器によれば、干渉量が未知の状況にあっても適切な雑音量が探索されて効果的なディザ処理が実現される。

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る復号器は、例えば図１３に示される再生装置に組み込まれ得る。尚、本実施形態に係る復号器は、図示しない受信装置に組み込まれてもよい。図１３の再生装置は、記憶媒体４１１からユーザデータ４１６を再生する。図１３の再生装置は、再生部４１２、等化器４１３、ＬＤＰＣ復号器４１４、ＲＬＬ復号器４１５、雑音量決定器５１１及び再生制御器５２１を含む。本実施形態に係る復号器は、図１３のＬＤＰＣ復号器４１４、雑音量決定器５１１及び再生制御器５２１に相当する。

前述の第３の実施形態に係る復号器は、決定済みの雑音量に基づく復号が失敗すると、この決定済みの雑音量を試行錯誤的に変更して受信信号に対する反復復号をやり直す。一方、本実施形態に係る復号器は、決定済みの雑音量に基づく復号が失敗すると、この決定済みの雑音量を試行錯誤的に変更すると共に受信信号を再取得し、再取得した受信信号に対して変更済みの雑音量に基づく復号を改めて実行する。

再生制御器５２１は、雑音量決定器５１１が雑音量を変更する場合に、再生部４１２に受信信号を再取得させる。再取得された受信信号は、等化器４１３を経てＬＤＰＣ復号器４１４に入力される。

第４の実施形態に係る復号器は、決定済みの雑音量に基づく復号が失敗すると、この決定済みの雑音量を試行錯誤的に変更すると共に受信信号を再取得し、再取得した受信信号に対して変更済みの雑音量に基づく復号を改めて実行する。従って、本実施形態に係る復号器によれば、干渉量が未知の状況にあっても適切な雑音量が探索されて効果的なディザ処理が実現される。また、本実施形態に係る復号器は、雑音量の変更に併せて受信信号を再取得するので、復号の成否が一時的なチャネル条件の悪化によって左右されにくい。

尚、本実施形態に係る復号器が図示しない受信装置に組み込まれる場合には、再生制御器５２１は、送信装置に信号の再送信を要求する機能部に置き換えられてよい。

上記各実施形態の処理は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。上記各実施形態の処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、何れであってもよい。また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・メトリックベクトル
２０・・・ラベル情報
１０１・・・巡回シフト部
１０２・・・ＦＦＴ部
１０３・・・雑音発生部
１０４・・・ディザ処理部
１０５・・・検査ノード処理部
１０６・・・ＩＦＦＴ部
１０７・・・逆巡回シフト部
１０８・・・変数ノード処理部
３０１，３１６，４０１，４１６・・・ユーザデータ
３０２，４０３・・・ＬＤＰＣ符号化器
３０３・・・シンボルマッピング部
３０４・・・変調器
３０５・・・送信部
３０６，３１１・・・アンテナ
３１２・・・受信部
３１３・・・復調器
３１４・・・シンボルデマッピング部
３１５，４１４・・・ＬＤＰＣ復号器
４０２・・・ＲＬＬ符号化器
４０４・・・プリコーダ
４０５・・・記録部
４０６，４１１・・・記憶媒体
４１２・・・再生部
４１３・・・等化器
４１５・・・ＲＬＬ復号器
５０１，５１１・・・雑音量決定器
５０２・・・干渉量推定器
５２１・・・再生制御器

Claims (11)

1. 拡大体上で定義される多元ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号を反復復号する復号器において、
   雑音系列を発生する発生部と、
   前記多元ＬＤＰＣ符号のシンボルに割り当て可能な複数のラベルの夫々に対する受信信号の複数のメトリック値に前記雑音系列を付加するディザ処理部と
   を具備する、復号器。
2. 前記複数のメトリック値にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を適用する変換部を更に具備し、
   前記ディザ処理部は、前記ＦＦＴが適用された前記複数のメトリック値に前記雑音系列を付加する、
   請求項１の復号器。
3. 前記発生部は、共通の検査ノードに関する複数のシンボル間で相異なる前記雑音系列を発生し、かつ、前記復号器による前記多元ＬＤＰＣ符号の反復復号の相異なる試行間で各シンボルに対して相異なる前記雑音系列を発生する、請求項１の復号器。
4. 前記ディザ処理部は、２元ビット値へ量子化された前記雑音系列を用いて２元ビット値へ量子化された前記複数のメトリック値をマスキングすることによって、前記複数のメトリック値に前記雑音系列を付加する、
   請求項１の復号器。
5. 前記マスキングは、論理和、論理積及び排他的論理和の少なくとも１つを含む論理演算である、請求項４の復号器。
6. 前記雑音系列の雑音量を決定する決定部を更に具備し、
   前記発生部は、前記雑音量に従って前記雑音系列を発生する、
   請求項１の復号器。
7. 前記受信信号に関する干渉量を推定する推定部を更に具備し、
   前記決定部は、前記干渉量に応じて前記雑音量を増減させる、
   請求項６の復号器。
8. 前記決定部は、決定済みの前記雑音量に基づく復号が失敗する場合に、前記決定済みの雑音量を変更する、請求項６の復号器。
9. 前記決定済みの記雑音量に基づく復号が失敗する場合に、前記受信信号を再取得する再取得部を更に具備する、請求項８の復号器。
10. 記憶媒体から前記受信信号を得る再生部と、
    請求項１記載の復号器と
    を具備する再生装置。
11. 通信チャネルを介して前記受信信号を得る受信部と、
    請求項１記載の復号器と
    を具備する、受信装置。

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