JP3590310B2 - 連接畳込み符号復号器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤り訂正技術を用いるデジタル通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットやデジタル洪帯電話など、デジタル通信に関する産業は急速な発展を遂げている。そんな中で、重要な情報を高速、高品質に通信を行なうための基礎的な研究が盛んに行なわれている。これらのうちで、誤り訂正技術はデジタル移動通信のような不安定な通信路で高品質な通信を行なうには不可欠な技術である。
【０００３】
ターボ符号は、より少ないエネルギーで高品質なデータ通信を行なうことを可能にする画期的な誤り訂正符号であり、近年広く注目を集めている．デジタル移動通信の分野では次世代標準方式に盛り込まれる可能性が高い技術である。
また、同じく次世代移動通信方式の標準とされているＣＤＭＡ（符号分割多元接続：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ）技術では干渉量によってシステムの容量が制限されるため、その干渉を低減する干渉キャンセラーは特に注目されている技術である。
【０００４】
ターボ符号は、１９９３年に発表された新しい符号で、２つ（あるいはそれ以上）の組織畳込み符号を組み合わせて構成される。（Ｃ．Ｂｅｒｒｏｕ 他、”Ｎｅａｒ Ｓｈａｎｎｏｎ Ｌｉｍｉｔ ｅｒｒｏｒ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｃｏｄｉｎｇ： Ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅｓ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＣＦ９３、または“Ｎｅａｒ Ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｒｒｏｒ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｃｏｄｉｎｇ：Ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．４４，ｎｏ．１０，１９９６）ターボ符号の復号過程においては、この２つの組織畳込み符号の復号を順次繰り返して行なうことによって、誤りを減らしていくという特徴がある。ここでは、ターボ符号器と復号器の構成と復号方法について簡単に記す。詳しくは、井坂他、「Ｓｈａｎｎｏｎ 限界への道標：”ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅｄ（Ｔｕｒｂｏ） ｃｏｄｉｎｇ”， ”Ｔｕｒｂｏ （ｉｔｅｒａｔｉｖｅ） ｄｅｃｏｄｉｎｇ”とその周辺」、電子情報通信学会技報ＩＴ９８−５１，や、Ｊ．Ｈａｇｅｎａｕｅｒ ”Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｄｉｎｇｏｆ Ｂｉｎａｒｙ Ｂｌｏｃｋ ａｎｄ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅｓ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ， Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．２， １９９６．などを参考されたい。
【０００５】
ターボ符号の符号器を図１０に、復号器のブロックを図１１に示す。２つの再帰的組織畳込み（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅ Ｅｎｃｏｄｅｒ：ＲＳＣＣ）符号器１、２が並列に配置され、その間にインターリーバ３が入った形になっている。元の情報ビット系列Ｘをインターリーブ（並べ替え）して得られる系列がもう一つの符号器２に入力される。いま、再帰的組織畳込み符号器の符号化率が１／２とすると、元の情報ビットＸに対して、それぞれの符号器１、２から得られたパリティビットＹ１、Ｙ２を付加して、符号化率１／３のターボ符号が得られる。
【０００６】
図１１に示す復号器では、復号器４により第１の組織畳込み符号の復号を行なった後に、この復号結果を用いて復号器６により第２の組織畳込み符号の復号を行なう。さらに、この結果を用いて復号器４により第１の組織畳込み符号の復号を再度行なう。このように繰返し復号を行なうことにより徐々に復号シンボルの信頼度が上昇し、誤りが減ってくる。
【０００７】
ターボ符号の途中で行なわれる組織畳込み符号の復号では、次段の復号に用いるために軟判定情報を付加した復号結果が必要になる。ＲＳＣＣ１に対応する復号器４は受信シンボルにＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に比例した重みづけをしたもの（Ｌｃ ｙ）と外部情報（尤度情報）を入力とし、対数尤度比付きの復号結果Ｌ（ｕ）と次の復号器に渡す外部情報Ｌｅ（ｕ）を出力する。
【０００８】
軟判定結果の得られる復号方法としてはいくつかの方法があるが、ここではＭＡＰについて説明する。
ＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ：最大事後確率）復号は、受信信号系列ｙが与えられた条件下で、各情報シンボルｕｋ に関してＰ（ｕｋ）を最大とするｕｋを復号結果として求めるものある。そのために、ＬＬＲ（Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ：対数尤度比Ｌ（ｕｋ））を以下のように求める。
【０００９】
【数１】
【００１０】
とする。αｋ−１（ｓｋ−１）＝Ｐ（ｓｋ−１，ｙｊ＜ｋ）はｋ−１の時点での状態がｓｋ−１である確率を初期状態から再帰的に求めたものであり、βｋ（ｓｋ）＝Ｐ（ｙｊ＞ｋ｜ｓｋ）は同じくｋの時点での状態がｓｋである確率を終了状態から求めたものである。また、γｋ（ｓｋ−１，ｓｋ）はｋ−１時点の状態ｓｋ−１からｋ時点の状態ｓｋへ遷移する確率で、
【００１１】
【数２】
【００１２】
となる。これは、
【００１３】
【数３】
【００１４】
で求められる。αｋ（ｓｋ）およびβｋ（ｓｋ）は、
【００１５】
【数４】
【００１６】
によりそれぞれ再帰的に求められる。これらを用いて、Ｌ（ｕｋ）は、
【００１７】
【数５】
【００１８】
により求まる。
さらに、次の組織畳込み符号復号器に送られるＬｅ（ｕｋ）はこのＬ（ｕｋ）からＬｃｙｓ ｋおよび、この復号器に入力されたＬｅ（ｕｋ）を引いて得られる。
【００１９】
尚、上記説明したターボ符号器は、２つの組織畳込み符号器１、２をインターリーバ３を介して並列的に用いるものであったが、図１２に示すように２つの組織畳込み符号器１、２を直列的に用いる縦列連接畳込み符号（Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｃｏｄｅｓ：ＳＣＣＣ）も同様な誤り訂正符号となる。尚、図１２には組織畳込み符号器１の下流側の並列／直列変換器Ｐ／Ｓとインターリーバ３との間にパンクチャＰを設けてビット列の一部を間引くことで外符号符号器の符号化効率を上げている。
縦列連接畳込み符号の復号過程においても、図１３に示すように、ターボ符号の復号過程と同様に、２つの組織畳込み符号の復号を軟入力軟出力の復号器を用いて順次、前回の復号結果の尤度情報を用いながら繰り返し復号を行うことで誤りを減らすことができる。もちろん、外符号符号器となる組織畳込み符号器１と内符号符号器となる組織畳込み符号器２は、別の組織畳み込み符号器としてもよい。ＳＣＣＣについての詳細は、Ｓｅｒｇｉｏ Ｂｅｎｅｄｅｔｔｏ他、”Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｃｏｄｅｓ： Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｉｓｉｓ， Ｄｅｓｉｇｎ， ａｎｄ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ， Ｖｏｌ．４４， Ｎｏ．５，Ｍａｙ １９９８．に記載されている。
【００２０】
次に、ＣＤＭＡシステムの他局間干渉を除去する干渉キャンセラについての説明を記す。ＣＤＭＡシステムの他局間干渉を除去する干渉キャンセラについては多くの研究報告が有る。（例えば、Ｙ．Ｃ．Ｙｏｏｎ 他、”Ａ Ｓｐｒｅａｄ−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｕｌｔｉａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｃｏｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｅｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｆａｄｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ” ，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．７，Ｓｅｐｔ．１９９３）
【００２１】
ｋユーザが同一周波数で符号分割多重している場合の受信信号を数式化すると
【数６】
【００２２】
となる。このとき、ｓ１（ｔ）を受信しようとしているユーザにとっては、ｓｋ（ｔ）（ｋ≠１）は干渉信号となり通信品質を劣化させる。そこで、ｓ１（ｔ）の受信器でｓｋ（ｔ）（ｋ≠１）も同時に復調し、レプリカ信号ｒｓｋ（ｔ）を作成して受信信号から引くことにより、信号の干渉成分を除去する。
【００２３】
【数７】
【００２４】
ただし、必ずしもレプリカ信号が正しいとは限らないので、そうでない場合は誤差（ｅ（ｔ）の項）を発生させることになる。これは、復調データの判定誤りやτｋの推定誤差によって発生する。干渉キャンセルを行なった信号から判定したデータを用いることによってレプリカの精度が上がるので、キャンセリングを複数回行なうことによって徐々に希望信号の誤り率が低下していくことが期待される。これをサブトラクト型のマルチステージキャンセラという。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は誤り訂正符号の復号処理と干渉除去の処理などは別々に行なわれていた。そのため、干渉除去処理が不完全であればそれは除去不可能な雑音とみなされ、誤り訂正能力の劣化を招いていた。
また、畳込み符号などの誤り訂正符号が用いられた場合には復号処理が複雑であるため、マルチステージの干渉除去との融合は困難であると考えられる。
【００２６】
本発明は、前記の問題点を解消するためなされたものであって、誤り訂正符号の復号処理と干渉除去の処理を簡単な構成にて同時に行なうことができる並列又は直列連接畳み込み符号復号器を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
本発明の第１の要旨は、畳込み符号化処理を行う第１の畳込符号器と第２の畳込符号器とを、所定規則に基づいて入力デ−タの並替操作を行うインターリーバを介して並列又は直列に接続した連接畳込符号器により、情報信号を畳込み符号化処理した符号信号の送信信号を受信する受信装置の連接畳込み符号復号器において、前回の軟判定復号処理で生成された尤度情報を用いて受信信号を復号し、該復号信号と該復号信号の尤度情報を出力する軟判定復号処理を行う軟判定復号部と、軟判定復号部にて復号信号に対して連接畳込符号器と同一の畳込み符号化処理を行い、送信された符号信号の複製を生成する連接畳込符号化部と、連接畳込符号化部にて生成された符号信号の複製から送信信号の複製を生成する送信信号複製部と、を備えた復号符号部を複数列に設け、受信を希望しない送信局からの送信信号の複製に基づく干渉信号を受信信号から除去する干渉除去部と、を備え、干渉除去部から出力する受信信号を軟判定復号部にて軟判定復号処理して情報信号を抽出することを特徴とする連接畳込み符号復号器にある。
【００２８】
本発明の第２の要旨は、畳込み符号化処理を行う第１の畳込符号器と第２の畳込符号器とを、所定規則に基づいて入力デ−タの並替操作を行うインターリーバを介して並列又は直列に接続した連接畳込符号器により、情報信号を畳込み符号化処理したパリティ信号付き符号信号の送信信号を受信する受信装置の連接畳込み符号復号器において、前回の軟判定復号処理で生成された尤度情報を用いて受信信号を復号し、該復号信号、該復号信号の尤度情報、及びパリティ信号の尤度情報とを出力する軟判定復号処理を行う軟判定復号部と、軟判定復号部にて判定した情報信号に対して連接畳込符号器と同一の畳込み符号化処理を行い、送信された符号信号の複製を生成する連接畳込符号化部と、記連接畳込符号化部にて生成された送信された符号信号の複製から送信信号の複製を生成する送信信号複製部と、パリティ信号の尤度情報を用いて、符号信号の複製、又は送信信号の複製に対して重み付けを行なう重み付け部と、を備えた復号符号部を複数列に設け、受信を希望しない送信局の送信信号の複製に基づく干渉信号を受信信号から除去する干渉除去部と、を備え、干渉除去部から出力する受信信号を軟判定復号部にて軟判定復号処理して情報信号を抽出することを特徴とする連接畳込み符号復号器にある。
【００２９】
本発明の第３の要旨は、干渉除去部から復号符号部の処理を所定回数、繰り返し可能とすることを特徴とする要旨１又は２に記載の連接畳込み符号復号器にある。
【００３０】
本発明の第４の要旨は、軟判定復号部は、軟判定復号処理を所定回数繰り返し行った後に情報信号を判定することを特徴とする要旨１から３のいずれかに記載の連接畳込み符号復号器にある。
【００３１】
本発明の第５の要旨は、受信信号は、複数の送信局の送信信号を含む拡散された信号であり、受信信号に対して各送信局の拡散符号を用いて逆拡散する逆拡散部を有し、軟判定復号部は該逆拡散部により逆拡散した後の信号を入力信号とし、送信信号複製部は送信信号の複製を拡散する拡散部を有することを特徴とする要旨１又は２に記載の連接畳込み符号復号器にある。
【００３２】
本発明の第６の要旨は、受信信号は拡散符号で逆拡散された信号であり、干渉除去部は送信信号複製部にて作成された送信信号の複製のうち、受信を希望しない送信信号の複製に基づく干渉信号に拡散符号間の相互相関に応じた重み付けをし、逆拡散後の符号単位で干渉除去処理することを特徴とする要旨１又は２に記載の連接畳込み符号復号器にある。
【００３３】
本発明の第７の要旨は、軟判定復号部は、受信信号に基づいて第１の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第１の尤度情報を出力する第１の軟判定復号器と、受信信号と第１の尤度情報とをインターリーバに対応した並べ替えを行い、並替受信信号と並替第１の尤度情報とを出力するインターリーバ部と、受信信号、並替第１の尤度情報、及び並替受信信号に基づいて第２の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第２の復号情報と第２の尤度情報を出力する第２の軟判定復号器と、第２の復号情報と第２の尤度情報をインターリーバに対応した並べ替えを行い、並替第２復号情報と尤度情報とを出力する復元インターリーブ部と、並替第２復号情報の判定を行い、復号した情報信号を出力する復号判定部と、を備えることを特徴とする要旨１に記載のターボ符号復号器にある。
【００３４】
本発明の第８の要旨は、軟判定復号部は、受信信号に基づいて第１の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第１の尤度情報と第１のパリティ信号の尤度情報を出力する第１の軟判定復号器と、受信信号と第１の尤度情報とをインターリーバに対応した並べ替えを行い、並替受信信号と並替第１の尤度情報とを出力するインターリーバ部と、受信信号、並替第１の尤度情報、及び並替受信信号に基づいて第２の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第２復号情報、第２の尤度情報、及び第２のパリティ信号の尤度情報とを出力する第２の軟判定復号器と、第２復号情報と第２の尤度情報を前記インターリーバに対応した並べ替えを行い、並替第２復号情報と尤度情報とを出力する復元インターリーブ部と、並替第２復号情報の判定を行い、復号した情報信号を出力する復号判定部と、並替第２復号情報、及び第１、第２のパリティ信号の尤度情報からパリティ信号の尤度情報を出力する尤度情報合成部と、を備えることを特徴とする要旨２に記載のターボ符号復号器にある。
【００３５】
本発明の第１の要旨によれば、複数の送信局から送信された情報信号を畳込み符号化処理した符号信号の送信信号を受信機が各々受信し、各送信局からの受信信号毎に複数列設けられた復号符号部にて、各送信局からの受信信号毎に情報信号と送信信号の複製を生成し、受信を希望しない送信局からの受信信号を除去して、再度受信を希望する情報信号を得ることとなる。
送信信号の複製を生成するには、まず始めに軟判定復号部にて前回の軟判定復号処理で生成された尤度情報を用いて受信信号を復号し、該復号信号と該復号信号の尤度情報を出力する軟判定復号処理を行う。
次に、連接畳込符号化部にて復号信号に対して連接畳込符号器と同一の畳込み符号化処理を行い、送信された符号信号の複製を生成する。
更に、送信信号複製部にて連接畳込符号化部にて生成された符号信号の複製から送信信号の複製を各送信局から送信信号毎に生成する。
そして、干渉除去部にて、受信を希望しない送信局からの送信信号の複製に基づく干渉信号を受信信号から除去し、その干渉信号を除去した受信信号を軟判定復号部にて軟判定復号処理することで情報信号を抽出することができる。
【００３６】
本発明の第２の要旨によれば、第１の要旨に加えて軟判定復号部にて更にパリティ信号の尤度情報を出力し、重み付け部を設けてパリティ信号の尤度情報を用いて、符号信号の複製、又は送信信号の複製に対して重み付けを行なうことで、高精度の復号結果を得ることができる。
【００３７】
本発明の第３の要旨によれば、干渉除去部から復号符号部の処理を所定回数、繰り返し可能とすることで、繰り返し回数を増やして高精度の復号結果を得ることができる。
【００３８】
本発明の第４の要旨によれば、干渉除去部から復号符号部の処理を所定回数、繰り返し可能とすることで、送信信号の複製の精度があがり、干渉除去部での干渉除去が効率よくなり、高精度の復号結果を得ることができる。
【００３９】
本発明の第５の要旨によれば、受信信号は複数の送信局の送信信号を含む拡散された信号で、受信信号に対して各送信局の拡散符号を用いて逆拡散する逆拡散部を設け、軟判定復号部が逆拡散部により逆拡散した後の信号を入力信号とし、送信信号複製部が送信信号の複製を拡散する拡散部を有することで、耐干渉性、耐マルチパス特性等が向上する。
【００４０】
本発明の第６の要旨によれば、受信信号が拡散符号で逆拡散された信号で、干渉除去部が送信信号複製部にて作成された送信信号の複製のうち、受信を希望しない送信信号の複製に基づく干渉信号に拡散符号間の相互相関に応じた重み付けをし、逆拡散後の符号単位で干渉除去処理することで、干渉除去部での干渉除去が効率よくなり、高精度の復号結果を得ることができる。
【００４１】
本発明の第７、８の要旨によれば、復号した情報信号、尤度情報、パリティ信号の尤度情報を出力することができる。
【００４２】
本発明によれば、ターボ符号の復号過程に干渉成分を除去する演算を加えるこにより、処理量の増加を抑え、誤り訂正符号の復号処理と干渉除去の処理とを同時に行うことができるという特性の大幅な改善を得ることが可能になる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、ターボ符号やＳＣＣＣ等の並列又は直列連接畳込み符号の繰返し復号は復号処理の途中に暫定的な復号結果と尤度情報を出力するため、これを有効に利用すれば復号の演算量をあまり増やすことなしに、干渉の除去処理を行なうことが可能になる。
そこで、互いに干渉を与える複数のターボ符号やＳＣＣＣ等のブロックの復号処理を並列に行ない、ターボ符号やＳＣＣＣ等の復号の中間結果として得られる復号データと尤度情報を、他のブロックの復号処理に反映させて繰返し復号を行なうことにより、干渉除去とターボ符号やＳＣＣＣ等の繰返し復号を同時に可能とするものである。
【００４４】
以下、図面１から３を参照して本発明の第１の実施形態を詳細に説明する。
図１は、組織（再帰的）畳込み（ＲＳＣ） 符号器１０、１１がインターリーバ１２を介して並列に設けられた並列連接畳込み符号器（Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅｄ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅｓ（ＰＣＣＣ）：ターボ符号器）のブロック図を示している。
インターリーバ１２は、入力データ列Ｘを並べ替え、入力データ列Ｘと同じ要素で順番の異なるデータ列ＸＩを作成する。
【００４５】
入力データ列Ｘに対してＲＳＣ符号器１０により再帰的畳込みを実施した後のデータ列（パリティデータ）をＹ１とし、インターリーバ１２により並べ替えられたデータ列ＸＩの符号器１１による再帰的畳込みを実施した後のデータ列（パリティデータ）をＹ２とする。
すなわち、入力データ系列Ｘにより、第１のパリティ符号系列Ｙ１と第２のパリティ符号系列Ｙ２が生成され、符号器の出力は（Ｘ，Ｙ１、Ｙ２）を並列出力する。
そして、送信にあたり入力データ列Ｘ、第１の符号系列Ｙ１、及び第２の符号系列Ｙ２を、並列／直列変換器Ｐ／Ｓを介し、更に拡散器１３によりスペクトラム拡散して拡散符号系列（Ｘ’、Ｙ１’、Ｙ２’）として送信される。
【００４６】
図２は、複数の送信局からの送信信号である受信信号ｒ（ｔ）のターボ復号器の基本的構成を示しており、説明の便宜上３人のユーザ−が同一周波数で符号分割多重接続している場合について示している。図２では、復号処理の１単位を１ステージとして繰り返し処理するうちの第１ステージＳＴ１、第２ステージＳＴ２による繰り返し復号処理を示している。尚、各ユ−ザ−毎に同一構成の復号処理を並列に処理する構成であるので１のユ−ザ−に対するターボ符号復号器について説明する。
【００４７】
図２に示すように初段のターボ復号処理を行う第１のステージＳＴ１は、逆拡散部１５、ターボ符号の復号器１６、ターボ符号の再符号部１７、及び再拡散部１８を直列関係に設けている。
【００４８】
逆拡散部１５は、入力された受信信号系列（Ｘ’、Ｙ１’、Ｙ２’）をそれぞれの拡散符号を用いて逆拡散する。この時、それぞれの信号には相互相関の大きさによって、干渉成分が残る。逆拡散された受信信号系列（Ｘ，Ｙ１，Ｙ２）は、直列／並列変換器Ｐ／Ｓ（図３参照）を介してそれぞれ別々にターボ符号の復号器１６に送られる。
【００４９】
ターボ符号の復号器１６では、まず、一回の復号処理を行なう。この復号処理は、従来のターボ符号の復号処理と同じであり図３に示したブロック図を参照して説明する。
ターボ符号の復号器１６は、軟判定デコーダ２０、２３、インターリーバ２１、２２、復元用インターリーバ２４、及び復号判定部２５より概略構成されている。
【００５０】
軟判定デコーダ２０、２３は、軟判定入力を基に軟判定出力を行う軟判定復号部であり、例えばＭＡＰ復号、ＳＯＶＡ（Ｓｏｆｔ ｏｕｔｐｕｔ Ｖｉｔｅｒｂｉ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）復号等を行う復号器であり、前ステージでの尤度情報を用いて復号処理し、尤度情報付き復号結果とそのその復号結果の尤度情報を出力する。
【００５１】
インターリーバ２１、２２は、符号器側で使用するインターリーバ１２と同一の動作を行うものであり、１のインターリーバ部として何れか一方のインターリーバを共用してもよい。
【００５２】
復元用インターリーバ２４は、インターリーバにより並び替えられたデータ列を基のデータ列に復元するための復元用並べ替え手段であり、上記インターリーバ２１、２２等と共用してもよい。ただし、前記インターリーバ２１、２２等を共用して用いる場合には、入力データの切り換えを行うに切り換え手段としての図示しない切り換えスイッチ等が必要となる。
【００５３】
復号判定部２５は、エラー訂正後のデータを作成するための手段であり、尤度つき付き復号シンボルから尤度を取り除き、情報０、１の何れかの判定を行う。
【００５４】
上記構成による並列連接畳込み符号（ターボ符号）の復号器１６は、受信信号系列（Ｘ、Ｙ１、Ｙ２）と信号の前回の復号処理により求められた尤度情報Ｅが入力される。この内、受信信号系列（Ｘ、Ｙ１）と尤度情報Ｅが一組となって軟判定デコーダ２０に入力され、最初の軟判定軟出力のエラー訂正処理を行う。これにより、組織畳込み符号器１０における組織畳込み符号化に対応したエラー訂正処理を行い、その結果として各信号の新たな尤度情報Ｅ１を作成する。
【００５５】
図１に示すように組織畳込み符号器１１による組織畳込み前にインターリーバ１２によりデータの並べ替えを実施しているので、入力データＸと尤度情報Ｅ１を各インターリーバ２１、２２によりデータの並べ替えを行って新たなデータ列Ｘ１、Ｅ１’を作成する。そして、この尤度情報を用いて、再度、受信系列（Ｘ１，Ｙ２）と尤度情報Ｅ１’の組み合わせで軟判定デコーダ２３にて軟判定軟出力エラー訂正処理を行う。これにより、組織畳込み符号器１１における符号化に対応したエラー訂正処理を行い、その結果として尤度情報付きの復号結果ＬＸとその尤度情報Ｅ２を作成する。
【００５６】
軟判定デコーダ２３に入力されるデータ列Ｘ１、Ｅ１’はインターリーバ２１、２２によって並べ変わっているので、尤度情報Ｅ２は復元用インターリーバ２４ａによりデータの並べ替えを行い尤度情報Ｅ２’となる。この尤度情報Ｅ２’は、再度、次ステージの軟判定デコーダ２０で行う軟判定軟出力エラー訂正処理の尤度情報Ｅ（Ｅ２’）として利用される。
【００５７】
また、復元用インターリーバ２４ａより出力された並べ替え後の尤度付き復号結果ＸＬ’は、復号判定部２５にて尤度情報が取り除かれてエラー訂正後のデータＸ２とされる。
【００５８】
尚、図２に示すように第１ステージで抽出され、第２ステージの復号器１６に入力される第２、第３ユーザー対応の尤度情報をＥ２’ｂ、Ｅ２’ｃと示している。また、第２ステージの各復号器１６から抽出し、図示しない第３ステージの各復号器１６に入力される尤度情報をそれぞれＥ、Ｅｂ、Ｅｃと示している。
上記１回の復号結果として得られたデータ列Ｘ２は、送信信号のレプリカ信号を作成するためにエンコーダ（ターボ符号器）１７に入力されて再度ターボ符号化され、更に再拡散部１８にて再度、拡散符号で拡散されて、送信信号のレプリカ信号ＲＸが生成される。
【００５９】
他の基地局から送信される他のユーザからのレプリカ信号を作成するために、上記逆拡散部１５から再拡散部１８までを各ユーザ毎に３列並列に設けて第１のステージＳＴ１を構成している。
【００６０】
第２ステージＳＴ２は、第１のステージＳＴ１の繰り返し処理となり、受信信号ｒ（ｔ）を遅延回路１４を通して第１ステージに対して所定時間のズレをもって処理が行われる。第２のステージＳＴ２は、第１のステージＳＴ１の構成に加えて逆拡散部１５の前に入力データ列Ｘ’から他人（第２、３のユーザ）のレプリカ信号ＲＸを減算する減算部２６が設けられている。尚、第１ステージＳＴ１では減算する他人のレプリカ信号ＲＸはゼロであるので記載を省略している。
【００６１】
第２ステージＳＴ２では、まず減算部２６にて受信信号ｒ（ｔ）から前ステージＳＴ１からの他（第２、３のユーザ）のレプリカ信号（ＲＸ２＋ＲＸ３）を減算（干渉成分の除去）し、新たな受信系列（入力データ列Ｘ２’、第１の符号列Ｙ１’、第２の符号列Ｙ２’）を作成する。尚、前記干渉成分の除去は、レプリカ信号に対して通信路のゲインおよび位相回転などの影響を加えて生成された干渉成分の複製（ＲＸ２＋ＲＸ３）を、受信信号から拡散された信号の帯域幅の信号として減算処理することで、干渉成分の除去を正確に行うことができる。
【００６２】
そして、上記受信系列（Ｘ２’、Ｙ１’、Ｙ２’）が逆拡散器１５にて逆拡散されてターボ復号器１６に入力される。このとき、第１ステージＳＴ１で生成された第１のユーザーの尤度情報Ｅ２’を外部情報として利用する。
ターボ復号器１６以降の処理は、前記第１ステージＳＴ１と同一のレプリカ信号を作成するための処理１７、１８を行う。
【００６３】
上記第２ステージＳＴ２と同様の復号データ及びレプリカ信号作成の処理を通常のターボ符号の繰返し復号の要領で複数ステージにて繰り返し行なうことで、干渉成分の除去と誤り訂正符号としてのターボ符号の復号を簡単な構成にて同時に行なうことが可能となった。すなわち、本実施形態のターボ符号復号器によれば、干渉局のレプリカＲＸを生成し受信信号から削除する機能を設けたことを特徴とし、従来のターボ復号器に較べて復号自体の複雑度は増加せず（ただし、良好な特性を得るために繰返し回数を増やせば効果が上がる）、また、ターボ復号の部分を単純な硬判定で置き換えれば、従来のサブトラクト型のマルチステージ干渉キャンセラーと同様であり、簡単な構成にて干渉成分の除去と誤り訂正符号としてのターボ符号の復号を同時に可能としたものである。
【００６４】
（第２の実施形態）
次に、図４を参照して本発明の第２の実施形態を詳細に説明する。尚、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
前記第１の実施形態では、各ステージＳＴの復号器１６でのターボ復号処理は各ステージ毎に１回行われて後段のステージＳＴに処理が移るものであったが、レプリカ信号ＲＸを生成する際に、復号データの誤りが多いとレプリカ信号作成の精度が低くなり、かえって誤りを増加させる可能性が有る。そこで、本実施形態では各ステージでのターボ復号処理をそれぞれ所定回数フィードバック処理可能として、復号データの誤りを少なくしてレプリカ信号作成の精度を高めるものである。
【００６５】
図４は、本実施形態での処理構成を示すブロック図である。図２に示した第１の実施形態の構成との相違は、第１ステージＳＴ１のレプリカ信号ＲＸを生成する前に、復号器１６にてターボ符号の復号を複数ループを行なう部分である。具体的には、復元用インターリーバ２４の尤度情報Ｅ２’を第１ステージＳＴ１の入力尤度情報Ｅとして繰り返しターボ復号処理を行い、復号データの誤りを少なくした後にレプリカ信号ＲＸの作成、続いて第２ステージＳＴ２での干渉除去処理を開始する。
勿論、各ステージＳＴでのターボ符号の復号処理の繰返し回数は任意に設定するものであり、例えば第１ステージＳＴ１では６ループ、第２のステージＳＴ２以降は１ループといった具合に変化させることを可能とする。
以上の処理によりレプリカ信号ＲＸを生成する際に、復号データＸ２の誤りが少なくなり、レプリカ信号ＲＸの作成の精度が良くなり、干渉除去を効果的に行うことができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
次に、図５、６を参照して本発明の第３の実施形態を詳細に説明する。尚、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図５は、本実施形態の装置構成を示すブロック図であり、前記第１の実施形態の構成との相違部分は、復号器１６ｂがパリティデータＹ１、Ｙ２部分の尤度も出力可能とすることと、ターボ符号器（Ｅｎｃｏｄｅｒ）１７の後に重み付け部２７を設けた点にある。
【００６７】
重み付け部２７は、ターボ符号器１７の後に復号器１６ｂでのターボ符号の復号過程で得られる尤度情報ＬＬＲを利用してレプリカ信号の精度を推定し、レプリカ信号に重み付け処理を行う手段であり、その重み付け部２７により重み付けされたエラー訂正後のデータＸ２を再拡散部１８により拡散して重み付きレプリカ信号ＵＲＸを生成する。
そして、前記実施形態と同様に第１ステージＳＴ１にて作成された各ユーザ毎の重み付きレプリカ信号ＵＲＸ１〜ＵＲＸ３に対して、次ステージにあたる第２ステージＳＴ２の各ユーザー毎の減算部２６にて、他のユーザーの重み付けレプリカ信号ＵＲＸの和を削除する構成としている。
【００６８】
前記復号器１６ｂの構成は、パリティデータＹ１、Ｙ２部分の尤度も出力可能とするために、前記復号器１６の構成に加えて尤度情報合成部２８を設けている。尤度情報合成部２８には、軟判定デコーダ２０にて求められる尤度情報付きパリティシンボルＬＹ１、軟判定デコーダ２３にて求められる尤度情報付きパリティシンボルＬＹ２、及び復元用インターリーバ２４ｂから出力された尤度情報付き復号シンボルＬＸ'が入力され、該復号シンボルとパリティシンボルの尤度情報をまとめて符号系列の尤度情報として重み付け部２７に出力する。
パリティシンボルＹ１、Ｙ２の尤度は、上記情報シンボルの尤度と同様に上記式（６）（情報シンボルｕkをパリティシンボルとする）で求められる。
【００６９】
重み付きのレプリカ信号は、
【数８】
【００７０】
で得られる。ここに、ｘはｕｋで置き換えられる。また、δ（ａ，ｂ）はａ＝ｂのときだけ１になり、それ以外は０となる関数である。ｘ’は再符号化を行なって得られたシンボルを意味する。ｓｉｇｎ（ｘ）は ｘ が正の時１、負の時−１となる関数である。すなわち、再符号化を行なったシンボルと、ＬＬＲから求めたシンボルの符合が一致すればＬＬＲのｔａｎｈの値を重みとし、そうでない場合は０とする。
【００７１】
本実施形態での誤り率特性を図７に示す。ターボ符号は、拘束長３、ブロック長１０００である。繰返し復号の回数は１８としている。変調方式は、情報変調、拡散変調ともにＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）で、拡散率は４、拡散符号は（２１８−１）の周期のＭ系列をフレーム長でトランケートしている。通信路はスタティックで希望局と干渉局の受信強度は等しい。
図７では、上記条件においてユーザ数が１〜５の場合の特性を比較したものである。シングルユーザの場合は干渉が無い状態で、理想的な特性とする。これに対して、ユーザ数を増やすと干渉が生じるため特性の劣化が生じる。ところが、本実施形態に示したような干渉除去（ＩＣ：Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌ）機能のある復号動作を行なうと大きな特性の改善がみられた。
【００７２】
以上説明したように、受信信号の希望成分に対する干渉の割合に応じて、上記エラー訂正した信号Ｘ２に尤度情報を用いて重みづけを行なって生成した送信信号の複製を受信信号から減算する（干渉成分を除去する）という処理をそれぞれの符号ブロックに対して、並列または直列に行ない、これを複数ステージに渡って繰返し処理して復号処理を完了することによって、高精度の復号結果を得ることことができた。
【００７３】
（第４の実施形態）
次に、図８に示す本実施形態の装置構成を示すブロック図を参照して本発明の第４の実施形態を詳細に説明する。尚、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
前記第１から第３の実施形態の各ステージにおいては、拡散された受信信号ｒ（ｔ）を受信されるとともに、前段のステージで各ユーザー毎に生成された拡散したレプリカ信号ＲＸを削除するものであった。本実施形態では、第１のステージＳＴ１にて受信信号系列ｒ１（Ｘ’、Ｙ１’、Ｙ２’）を逆拡散したものを第２ステージＳＴ２以降への入力信号とするものである。
従って、第２ステージ以降では前記逆拡散部１５を有していない。また、第２ステージＳＴ２以降の入力信号は拡散信号ではないので、各ステージにて生成される送信信号のレプリカ（複製）信号も拡散する必要がないので再拡散部１８を有していない。
【００７４】
従って、第２ステージＳＴ２以降の減算部２６では逆拡散した受信信号系列（Ｘ、Ｙ１、Ｙ２）から、拡散しない他人のレプリカ信号の和が減算される。この場合のレプリカ信号にはそれぞれ各拡散符号間の相互相関値（θｉ，ｊ）が掛け合わされて（重み付けされて）減算する。具体的には、第１のユーザーの受信の場合には、第２のユーザーのレプリカ信号ＵＲＸ２に対して相互相関値（θ１，２）を乗算し、第３のユーザーのレプリカ信号ＵＲＸ３に対して相互相関値（θ１，３）を乗算して、逆拡散した受信信号系列Ｘから減算する。
すなわち、減算部２６での干渉除去は、通信路のゲインや位相回転などの影響、及び拡散符号間の相互相関に応じた重みづけを行ない、さらにで得られた尤度情報に基づいて重みづけを施し、逆拡散後のシンボル単位で減算処理する。
かかる場合にも、上記と同様に高精度の復号結果を得ることことができた。
【００７５】
（第５の実施形態）
次に、図９を参照して本発明の第５の実施形態を詳細に説明する。図９は、本実施形態の装置構成を示すブロック図であり、送信局が情報系列を複数の直交する拡散符号を用いてマルチコード伝送する場合の回路構成を示している。尚、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
前記第３の実施形態の構成との相違部分は、本実施形態では複数の直交する拡散符号を用いたマルチコード伝送に対応するために、逆拡散部１５を並列に設けるとともに一方の逆拡散部１５の前に遅延回路２９を設け、両逆拡散部１５の下流側にＲａｋｅ合成を行うＭＲＣ回路３０を設けている。
また、同一ステージにおける各レプリカ信号（復元シンボル）を合成する加算部３１を設け、第２ステージ以下の各逆拡散部１５の前に加算部３１にて加算されたレプリカ信号ＲＸを減算する減算部２６をそれぞれ設けている。
【００７７】
送信された信号は、通信路で異なる遅延を受け、複数の電波が合成されて受信機にて受信される。直交する拡散符号を用いるマルチコード伝送では、遅延差の無い信号間では干渉を与えないが、遅延差の有る信号間では干渉になる。
【００７８】
第１ステージＳＴ１では、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムで生じる他局間干渉を受けた受信信号をそれぞれの拡散符号で逆拡散してＲａｋｅ合成を行ない、ターボ符号の復号処理（一回）を行なう。復号された情報系列を再度ターボ符号化し、前記第３の実施形態の場合と同様に尤度情報を用いて重みづけを行なう。これを再度拡散して合成し、送信信号のレプリカＲＸを生成する。
【００７９】
第２ステージＳＴ２では、受信信号に対して送信信号のレプリカＲＸを遅延波のタイミングで減算部２６にて差し引くことにより、先行波成分を抽出し、逆拡散部１５にて逆拡散を行なう。また同様に、先行波を除去することによって遅延波を抽出し、逆拡散を行なう。そして、これら逆拡散した受信信号をＭＲＣ回路３０にて最大比合成してそれぞれの拡散符号に対応する信号成分の抽出ができる。以下、前記第３の実施形態の場合と同様に先のステージの尤度情報Ｅを用いて復号処理を繰返し行なう。
以上の構成により、上記と同様に高精度の復号結果を得ることことができた。
【００８０】
尚、上記実施の形態では、ターボ符号を用いた場合の干渉成分の除去と誤り訂正符号の復号を説明したが、縦列連接畳込み符号（ＳＣＣＣ）を用いた場合であっても同様の効果を得ることができる。ＳＣＣＣの符号では、外符号符号器となる組織畳込み符号器１０と内符号符号器となる組織畳込み符号器１１をインターリーバ１２を介して直列的に用いることとなり、またその復号過程ではターボ復号部）にてターボ符号の復号と同様に軟判定軟出力を繰り返し行うこととなる。従って、上記ターボ符号復号器１６、１６ｂにＳＣＣＣの復号を適用することで、前記した実施形態と同様に干渉成分の除去と誤り訂正符号としてのＳＣＣＣ復号を簡単な構成にて同時に行なうことが可能となる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、ターボ符号の復号過程に干渉成分を除去する演算を加えるこにより、処理量の増加を抑え、誤り訂正符号の復号処理と干渉除去の処理とを同時に行うことができるという特性の大幅な改善を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るターボ符号器のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による誤り率特性グラフである。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図１０】従来のターボ符号器のブロック図である。
【図１１】従来のターボ符号復号器のブロック図である。
【図１２】従来のＳＣＣＣ符号器のブロック図である。
【図１３】従来のＳＣＣＣ復号器のブロック図である。
【符号の説明】
１０、１１ 符号器
１２ インターリーバ
１３ 拡散器
１５ 逆拡散部
１６ ターボ復号器
１７ ターボ符号器
１８ 再拡散器
２０、２３ 軟判定デコーダ
２１、２２ インターリーバ
２４ａ、２４ｂ 復元用インターリーバ
２５ 復号判定部
２６ 減算部
２７ 重み付け部
２８ 尤度情報合成部
ＲＸ レプリカ信号
ＵＲＸ 重み付きレプリカ信号
２９ 遅延回路
３０ ＭＲＣ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤り訂正技術を用いるデジタル通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットやデジタル洪帯電話など、デジタル通信に関する産業は急速な発展を遂げている。そんな中で、重要な情報を高速、高品質に通信を行なうための基礎的な研究が盛んに行なわれている。これらのうちで、誤り訂正技術はデジタル移動通信のような不安定な通信路で高品質な通信を行なうには不可欠な技術である。
【０００３】
ターボ符号は、より少ないエネルギーで高品質なデータ通信を行なうことを可能にする画期的な誤り訂正符号であり、近年広く注目を集めている．デジタル移動通信の分野では次世代標準方式に盛り込まれる可能性が高い技術である。
また、同じく次世代移動通信方式の標準とされているＣＤＭＡ（符号分割多元接続：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ）技術では干渉量によってシステムの容量が制限されるため、その干渉を低減する干渉キャンセラーは特に注目されている技術である。
【０００４】
ターボ符号は、１９９３年に発表された新しい符号で、２つ（あるいはそれ以上）の組織畳込み符号を組み合わせて構成される。（Ｃ．Ｂｅｒｒｏｕ 他、”Ｎｅａｒ Ｓｈａｎｎｏｎ Ｌｉｍｉｔ ｅｒｒｏｒ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｃｏｄｉｎｇ： Ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅｓ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＣＦ９３、または“Ｎｅａｒ Ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｒｒｏｒ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｃｏｄｉｎｇ：Ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．４４，ｎｏ．１０，１９９６）ターボ符号の復号過程においては、この２つの組織畳込み符号の復号を順次繰り返して行なうことによって、誤りを減らしていくという特徴がある。ここでは、ターボ符号器と復号器の構成と復号方法について簡単に記す。詳しくは、井坂他、「Ｓｈａｎｎｏｎ 限界への道標：”ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅｄ（Ｔｕｒｂｏ） ｃｏｄｉｎｇ”， ”Ｔｕｒｂｏ （ｉｔｅｒａｔｉｖｅ） ｄｅｃｏｄｉｎｇ”とその周辺」、電子情報通信学会技報ＩＴ９８−５１，や、Ｊ．Ｈａｇｅｎａｕｅｒ ”Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｄｉｎｇｏｆ Ｂｉｎａｒｙ Ｂｌｏｃｋ ａｎｄ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅｓ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ， Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．２， １９９６．などを参考されたい。
【０００５】
ターボ符号の符号器を図１０に、復号器のブロックを図１１に示す。２つの再帰的組織畳込み（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅ Ｅｎｃｏｄｅｒ：ＲＳＣＣ）符号器１、２が並列に配置され、その間にインターリーバ３が入った形になっている。元の情報ビット系列Ｘをインターリーブ（並べ替え）して得られる系列がもう一つの符号器２に入力される。いま、再帰的組織畳込み符号器の符号化率が１／２とすると、元の情報ビットＸに対して、それぞれの符号器１、２から得られたパリティビットＹ１、Ｙ２を付加して、符号化率１／３のターボ符号が得られる。
【０００６】
図１１に示す復号器では、復号器４により第１の組織畳込み符号の復号を行なった後に、この復号結果を用いて復号器６により第２の組織畳込み符号の復号を行なう。さらに、この結果を用いて復号器４により第１の組織畳込み符号の復号を再度行なう。このように繰返し復号を行なうことにより徐々に復号シンボルの信頼度が上昇し、誤りが減ってくる。
【０００７】
ターボ符号の途中で行なわれる組織畳込み符号の復号では、次段の復号に用いるために軟判定情報を付加した復号結果が必要になる。ＲＳＣＣ１に対応する復号器４は受信シンボルにＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に比例した重みづけをしたもの（Ｌｃ ｙ）と外部情報（尤度情報）を入力とし、対数尤度比付きの復号結果Ｌ（ｕ）と次の復号器に渡す外部情報Ｌｅ（ｕ）を出力する。
【０００８】
軟判定結果の得られる復号方法としてはいくつかの方法があるが、ここではＭＡＰについて説明する。
ＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ：最大事後確率）復号は、受信信号系列ｙが与えられた条件下で、各情報シンボルｕｋ に関してＰ（ｕｋ）を最大とするｕｋを復号結果として求めるものある。そのために、ＬＬＲ（Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ：対数尤度比Ｌ（ｕｋ））を以下のように求める。
【０００９】
【数１】
とする。αｋ−１（ｓｋ−１）＝Ｐ（ｓｋ−１，ｙｊ＜ｋ）はｋ−１の時点での状態がｓｋ−１である確率を初期状態から再帰的に求めたものであり、βｋ（ｓｋ）＝Ｐ（ｙｊ＞ｋ｜ｓｋ）は同じくｋの時点での状態がｓｋである確率を終了状態から求めたものである。また、γｋ（ｓｋ−１，ｓｋ）はｋ−１時点の状態ｓｋ−１からｋ時点の状態ｓｋへ遷移する確率で、
【００１１】
【数２】
となる。これは、
【００１３】
【数３】
で求められる。αｋ（ｓｋ）およびβｋ（ｓｋ）は、
【００１５】
【数４】
によりそれぞれ再帰的に求められる。これらを用いて、Ｌ（ｕｋ）は、
【００１７】
【数５】
により求まる。
さらに、次の組織畳込み符号復号器に送られるＬｅ（ｕｋ）はこのＬ（ｕｋ）からＬｃｙｓ ｋおよび、この復号器に入力されたＬｅ（ｕｋ）を引いて得られる。
【００１９】
尚、上記説明したターボ符号器は、２つの組織畳込み符号器１、２をインターリーバ３を介して並列的に用いるものであったが、図１２に示すように２つの組織畳込み符号器１、２を直列的に用いる縦列連接畳込み符号（Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｃｏｄｅｓ：ＳＣＣＣ）も同様な誤り訂正符号となる。尚、図１２には組織畳込み符号器１の下流側の並列／直列変換器Ｐ／Ｓとインターリーバ３との間にパンクチャＰを設けてビット列の一部を間引くことで外符号符号器の符号化効率を上げている。
縦列連接畳込み符号の復号過程においても、図１３に示すように、ターボ符号の復号過程と同様に、２つの組織畳込み符号の復号を軟入力軟出力の復号器を用いて順次、前回の復号結果の尤度情報を用いながら繰り返し復号を行うことで誤りを減らすことができる。もちろん、外符号符号器となる組織畳込み符号器１と内符号符号器となる組織畳込み符号器２は、別の組織畳み込み符号器としてもよい。ＳＣＣＣについての詳細は、Ｓｅｒｇｉｏ Ｂｅｎｅｄｅｔｔｏ他、”Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｃｏｄｅｓ： Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｉｓｉｓ， Ｄｅｓｉｇｎ， ａｎｄ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ， Ｖｏｌ．４４， Ｎｏ．５，Ｍａｙ １９９８．に記載されている。
【００２０】
次に、ＣＤＭＡシステムの他局間干渉を除去する干渉キャンセラについての説明を記す。ＣＤＭＡシステムの他局間干渉を除去する干渉キャンセラについては多くの研究報告が有る。（例えば、Ｙ．Ｃ．Ｙｏｏｎ 他、”Ａ Ｓｐｒｅａｄ−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｕｌｔｉａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｃｏｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｅｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｆａｄｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ” ，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．７，Ｓｅｐｔ．１９９３）
【００２１】
ｋユーザが同一周波数で符号分割多重している場合の受信信号を数式化すると
【数６】
となる。このとき、ｓ１（ｔ）を受信しようとしているユーザにとっては、ｓｋ（ｔ）（ｋ≠１）は干渉信号となり通信品質を劣化させる。そこで、ｓ１（ｔ）の受信器でｓｋ（ｔ）（ｋ≠１）も同時に復調し、レプリカ信号ｒｓｋ（ｔ）を作成して受信信号から引くことにより、信号の干渉成分を除去する。
【００２３】
【数７】
ただし、必ずしもレプリカ信号が正しいとは限らないので、そうでない場合は誤差（ｅ（ｔ）の項）を発生させることになる。これは、復調データの判定誤りやτｋの推定誤差によって発生する。干渉キャンセルを行なった信号から判定したデータを用いることによってレプリカの精度が上がるので、キャンセリングを複数回行なうことによって徐々に希望信号の誤り率が低下していくことが期待される。これをサブトラクト型のマルチステージキャンセラという。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は誤り訂正符号の復号処理と干渉除去の処理などは別々に行なわれていた。そのため、干渉除去処理が不完全であればそれは除去不可能な雑音とみなされ、誤り訂正能力の劣化を招いていた。
また、畳込み符号などの誤り訂正符号が用いられた場合には復号処理が複雑であるため、マルチステージの干渉除去との融合は困難であると考えられる。
【００２６】
本発明は、前記の問題点を解消するためなされたものであって、誤り訂正符号の復号処理と干渉除去の処理を簡単な構成にて同時に行なうことができる並列又は直列連接畳み込み符号復号器を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
本発明の第１の要旨は、畳込み符号化処理を行う第１の畳込符号器と第２の畳込符号器とを、所定規則に基づいて入力デ−タの並替操作を行うインターリーバを介して並列又は直列に接続した連接畳込符号器により、情報信号を畳込み符号化処理した符号信号の送信信号を受信する受信装置の連接畳込み符号復号器において、前回の軟判定復号処理で生成された尤度情報を用いて受信信号を復号し、該復号信号と該復号信号の尤度情報を出力する軟判定復号処理を行う軟判定復号部と、軟判定復号部にて復号信号に対して連接畳込符号器と同一の畳込み符号化処理を行い、送信された符号信号の複製を生成する連接畳込符号化部と、連接畳込符号化部にて生成された符号信号の複製から送信信号の複製を生成する送信信号複製部と、を備えた復号符号部を複数列に設け、受信を希望しない送信局からの送信信号の複製に基づく干渉信号を受信信号から除去する干渉除去部と、を備え、干渉除去部から出力する受信信号を軟判定復号部にて軟判定復号処理して情報信号を抽出することを特徴とする連接畳込み符号復号器にある。
【００２８】
本発明の第２の要旨は、畳込み符号化処理を行う第１の畳込符号器と第２の畳込符号器とを、所定規則に基づいて入力デ−タの並替操作を行うインターリーバを介して並列又は直列に接続した連接畳込符号器により、情報信号を畳込み符号化処理したパリティ信号付き符号信号の送信信号を受信する受信装置の連接畳込み符号復号器において、前回の軟判定復号処理で生成された尤度情報を用いて受信信号を復号し、該復号信号、該復号信号の尤度情報、及びパリティ信号の尤度情報とを出力する軟判定復号処理を行う軟判定復号部と、軟判定復号部にて判定した情報信号に対して連接畳込符号器と同一の畳込み符号化処理を行い、送信された符号信号の複製を生成する連接畳込符号化部と、記連接畳込符号化部にて生成された送信された符号信号の複製から送信信号の複製を生成する送信信号複製部と、パリティ信号の尤度情報を用いて、符号信号の複製、又は送信信号の複製に対して重み付けを行なう重み付け部と、を備えた復号符号部を複数列に設け、受信を希望しない送信局の送信信号の複製に基づく干渉信号を受信信号から除去する干渉除去部と、を備え、干渉除去部から出力する受信信号を軟判定復号部にて軟判定復号処理して情報信号を抽出することを特徴とする連接畳込み符号復号器にある。
【００２９】
本発明の第３の要旨は、干渉除去部から復号符号部の処理を所定回数、繰り返し可能とすることを特徴とする要旨１又は２に記載の連接畳込み符号復号器にある。
【００３０】
本発明の第４の要旨は、軟判定復号部は、軟判定復号処理を所定回数繰り返し行った後に情報信号を判定することを特徴とする要旨１から３のいずれかに記載の連接畳込み符号復号器にある。
【００３１】
本発明の第５の要旨は、受信信号は、複数の送信局の送信信号を含む拡散された信号であり、受信信号に対して各送信局の拡散符号を用いて逆拡散する逆拡散部を有し、軟判定復号部は該逆拡散部により逆拡散した後の信号を入力信号とし、送信信号複製部は送信信号の複製を拡散する拡散部を有することを特徴とする要旨１又は２に記載の連接畳込み符号復号器にある。
【００３２】
本発明の第６の要旨は、受信信号は拡散符号で逆拡散された信号であり、干渉除去部は送信信号複製部にて作成された送信信号の複製のうち、受信を希望しない送信信号の複製に基づく干渉信号に拡散符号間の相互相関に応じた重み付けをし、逆拡散後の符号単位で干渉除去処理することを特徴とする要旨１又は２に記載の連接畳込み符号復号器にある。
【００３３】
本発明の第７の要旨は、軟判定復号部は、受信信号に基づいて第１の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第１の尤度情報を出力する第１の軟判定復号器と、受信信号と第１の尤度情報とをインターリーバに対応した並べ替えを行い、並替受信信号と並替第１の尤度情報とを出力するインターリーバ部と、受信信号、並替第１の尤度情報、及び並替受信信号に基づいて第２の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第２の復号情報と第２の尤度情報を出力する第２の軟判定復号器と、第２の復号情報と第２の尤度情報をインターリーバに対応した並べ替えを行い、並替第２復号情報と尤度情報とを出力する復元インターリーブ部と、並替第２復号情報の判定を行い、復号した情報信号を出力する復号判定部と、を備えることを特徴とする要旨１に記載のターボ符号復号器にある。
【００３４】
本発明の第８の要旨は、軟判定復号部は、受信信号に基づいて第１の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第１の尤度情報と第１のパリティ信号の尤度情報を出力する第１の軟判定復号器と、受信信号と第１の尤度情報とをインターリーバに対応した並べ替えを行い、並替受信信号と並替第１の尤度情報とを出力するインターリーバ部と、受信信号、並替第１の尤度情報、及び並替受信信号に基づいて第２の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第２復号情報、第２の尤度情報、及び第２のパリティ信号の尤度情報とを出力する第２の軟判定復号器と、第２復号情報と第２の尤度情報を前記インターリーバに対応した並べ替えを行い、並替第２復号情報と尤度情報とを出力する復元インターリーブ部と、並替第２復号情報の判定を行い、復号した情報信号を出力する復号判定部と、並替第２復号情報、及び第１、第２のパリティ信号の尤度情報からパリティ信号の尤度情報を出力する尤度情報合成部と、を備えることを特徴とする要旨２に記載のターボ符号復号器にある。
【００３５】
本発明の第１の要旨によれば、複数の送信局から送信された情報信号を畳込み符号化処理した符号信号の送信信号を受信機が各々受信し、各送信局からの受信信号毎に複数列設けられた復号符号部にて、各送信局からの受信信号毎に情報信号と送信信号の複製を生成し、受信を希望しない送信局からの受信信号を除去して、再度受信を希望する情報信号を得ることとなる。
送信信号の複製を生成するには、まず始めに軟判定復号部にて前回の軟判定復号処理で生成された尤度情報を用いて受信信号を復号し、該復号信号と該復号信号の尤度情報を出力する軟判定復号処理を行う。
次に、連接畳込符号化部にて復号信号に対して連接畳込符号器と同一の畳込み符号化処理を行い、送信された符号信号の複製を生成する。
更に、送信信号複製部にて連接畳込符号化部にて生成された符号信号の複製から送信信号の複製を各送信局から送信信号毎に生成する。
そして、干渉除去部にて、受信を希望しない送信局からの送信信号の複製に基づく干渉信号を受信信号から除去し、その干渉信号を除去した受信信号を軟判定復号部にて軟判定復号処理することで情報信号を抽出することができる。
【００３６】
本発明の第２の要旨によれば、第１の要旨に加えて軟判定復号部にて更にパリティ信号の尤度情報を出力し、重み付け部を設けてパリティ信号の尤度情報を用いて、符号信号の複製、又は送信信号の複製に対して重み付けを行なうことで、高精度の復号結果を得ることができる。
【００３７】
本発明の第３の要旨によれば、干渉除去部から復号符号部の処理を所定回数、繰り返し可能とすることで、繰り返し回数を増やして高精度の復号結果を得ることができる。
【００３８】
本発明の第４の要旨によれば、干渉除去部から復号符号部の処理を所定回数、繰り返し可能とすることで、送信信号の複製の精度があがり、干渉除去部での干渉除去が効率よくなり、高精度の復号結果を得ることができる。
【００３９】
本発明の第５の要旨によれば、受信信号は複数の送信局の送信信号を含む拡散された信号で、受信信号に対して各送信局の拡散符号を用いて逆拡散する逆拡散部を設け、軟判定復号部が逆拡散部により逆拡散した後の信号を入力信号とし、送信信号複製部が送信信号の複製を拡散する拡散部を有することで、耐干渉性、耐マルチパス特性等が向上する。
【００４０】
本発明の第６の要旨によれば、受信信号が拡散符号で逆拡散された信号で、干渉除去部が送信信号複製部にて作成された送信信号の複製のうち、受信を希望しない送信信号の複製に基づく干渉信号に拡散符号間の相互相関に応じた重み付けをし、逆拡散後の符号単位で干渉除去処理することで、干渉除去部での干渉除去が効率よくなり、高精度の復号結果を得ることができる。
【００４１】
本発明の第７、８の要旨によれば、復号した情報信号、尤度情報、パリティ信号の尤度情報を出力することができる。
【００４２】
本発明によれば、ターボ符号の復号過程に干渉成分を除去する演算を加えるこにより、処理量の増加を抑え、誤り訂正符号の復号処理と干渉除去の処理とを同時に行うことができるという特性の大幅な改善を得ることが可能になる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、ターボ符号やＳＣＣＣ等の並列又は直列連接畳込み符号の繰返し復号は復号処理の途中に暫定的な復号結果と尤度情報を出力するため、これを有効に利用すれば復号の演算量をあまり増やすことなしに、干渉の除去処理を行なうことが可能になる。
そこで、互いに干渉を与える複数のターボ符号やＳＣＣＣ等のブロックの復号処理を並列に行ない、ターボ符号やＳＣＣＣ等の復号の中間結果として得られる復号データと尤度情報を、他のブロックの復号処理に反映させて繰返し復号を行なうことにより、干渉除去とターボ符号やＳＣＣＣ等の繰返し復号を同時に可能とするものである。
【００４４】
以下、図面１から３を参照して本発明の第１の実施形態を詳細に説明する。
図１は、組織（再帰的）畳込み（ＲＳＣ） 符号器１０、１１がインターリーバ１２を介して並列に設けられた並列連接畳込み符号器（Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅｄ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅｓ（ＰＣＣＣ）：ターボ符号器）のブロック図を示している。
インターリーバ１２は、入力データ列Ｘを並べ替え、入力データ列Ｘと同じ要素で順番の異なるデータ列ＸＩを作成する。
【００４５】
入力データ列Ｘに対してＲＳＣ符号器１０により再帰的畳込みを実施した後のデータ列（パリティデータ）をＹ１とし、インターリーバ１２により並べ替えられたデータ列ＸＩの符号器１１による再帰的畳込みを実施した後のデータ列（パリティデータ）をＹ２とする。
すなわち、入力データ系列Ｘにより、第１のパリティ符号系列Ｙ１と第２のパリティ符号系列Ｙ２が生成され、符号器の出力は（Ｘ，Ｙ１、Ｙ２）を並列出力する。
そして、送信にあたり入力データ列Ｘ、第１の符号系列Ｙ１、及び第２の符号系列Ｙ２を、並列／直列変換器Ｐ／Ｓを介し、更に拡散器１３によりスペクトラム拡散して拡散符号系列（Ｘ’、Ｙ１’、Ｙ２’）として送信される。
【００４６】
図２は、複数の送信局からの送信信号である受信信号ｒ（ｔ）のターボ復号器の基本的構成を示しており、説明の便宜上３人のユーザ−が同一周波数で符号分割多重接続している場合について示している。図２では、復号処理の１単位を１ステージとして繰り返し処理するうちの第１ステージＳＴ１、第２ステージＳＴ２による繰り返し復号処理を示している。尚、各ユ−ザ−毎に同一構成の復号処理を並列に処理する構成であるので１のユ−ザ−に対するターボ符号復号器について説明する。
【００４７】
図２に示すように初段のターボ復号処理を行う第１のステージＳＴ１は、逆拡散部１５、ターボ符号の復号器１６、ターボ符号の再符号部１７、及び再拡散部１８を直列関係に設けている。
【００４８】
逆拡散部１５は、入力された受信信号系列（Ｘ’、Ｙ１’、Ｙ２’）をそれぞれの拡散符号を用いて逆拡散する。この時、それぞれの信号には相互相関の大きさによって、干渉成分が残る。逆拡散された受信信号系列（Ｘ，Ｙ１，Ｙ２）は、直列／並列変換器Ｐ／Ｓ（図３参照）を介してそれぞれ別々にターボ符号の復号器１６に送られる。
【００４９】
ターボ符号の復号器１６では、まず、一回の復号処理を行なう。この復号処理は、従来のターボ符号の復号処理と同じであり図３に示したブロック図を参照して説明する。
ターボ符号の復号器１６は、軟判定デコーダ２０、２３、インターリーバ２１、２２、復元用インターリーバ２４、及び復号判定部２５より概略構成されている。
【００５０】
軟判定デコーダ２０、２３は、軟判定入力を基に軟判定出力を行う軟判定復号部であり、例えばＭＡＰ復号、ＳＯＶＡ（Ｓｏｆｔ ｏｕｔｐｕｔ Ｖｉｔｅｒｂｉ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）復号等を行う復号器であり、前ステージでの尤度情報を用いて復号処理し、尤度情報付き復号結果とそのその復号結果の尤度情報を出力する。
【００５１】
インターリーバ２１、２２は、符号器側で使用するインターリーバ１２と同一の動作を行うものであり、１のインターリーバ部として何れか一方のインターリーバを共用してもよい。
【００５２】
復元用インターリーバ２４は、インターリーバにより並び替えられたデータ列を基のデータ列に復元するための復元用並べ替え手段であり、上記インターリーバ２１、２２等と共用してもよい。ただし、前記インターリーバ２１、２２等を共用して用いる場合には、入力データの切り換えを行うに切り換え手段としての図示しない切り換えスイッチ等が必要となる。
【００５３】
復号判定部２５は、エラー訂正後のデータを作成するための手段であり、尤度つき付き復号シンボルから尤度を取り除き、情報０、１の何れかの判定を行う。
【００５４】
上記構成による並列連接畳込み符号（ターボ符号）の復号器１６は、受信信号系列（Ｘ、Ｙ１、Ｙ２）と信号の前回の復号処理により求められた尤度情報Ｅが入力される。この内、受信信号系列（Ｘ、Ｙ１）と尤度情報Ｅが一組となって軟判定デコーダ２０に入力され、最初の軟判定軟出力のエラー訂正処理を行う。これにより、組織畳込み符号器１０における組織畳込み符号化に対応したエラー訂正処理を行い、その結果として各信号の新たな尤度情報Ｅ１を作成する。
【００５５】
図１に示すように組織畳込み符号器１１による組織畳込み前にインターリーバ１２によりデータの並べ替えを実施しているので、入力データＸと尤度情報Ｅ１を各インターリーバ２１、２２によりデータの並べ替えを行って新たなデータ列Ｘ１、Ｅ１’を作成する。そして、この尤度情報を用いて、再度、受信系列（Ｘ１，Ｙ２）と尤度情報Ｅ１’の組み合わせで軟判定デコーダ２３にて軟判定軟出力エラー訂正処理を行う。これにより、組織畳込み符号器１１における符号化に対応したエラー訂正処理を行い、その結果として尤度情報付きの復号結果ＬＸとその尤度情報Ｅ２を作成する。
【００５６】
軟判定デコーダ２３に入力されるデータ列Ｘ１、Ｅ１’はインターリーバ２１、２２によって並べ変わっているので、尤度情報Ｅ２は復元用インターリーバ２４ａによりデータの並べ替えを行い尤度情報Ｅ２’となる。この尤度情報Ｅ２’は、再度、次ステージの軟判定デコーダ２０で行う軟判定軟出力エラー訂正処理の尤度情報Ｅ（Ｅ２’）として利用される。
【００５７】
また、復元用インターリーバ２４ａより出力された並べ替え後の尤度付き復号結果ＸＬ’は、復号判定部２５にて尤度情報が取り除かれてエラー訂正後のデータＸ２とされる。
【００５８】
尚、図２に示すように第１ステージで抽出され、第２ステージの復号器１６に入力される第２、第３ユーザー対応の尤度情報をＥ２’ｂ、Ｅ２’ｃと示している。また、第２ステージの各復号器１６から抽出し、図示しない第３ステージの各復号器１６に入力される尤度情報をそれぞれＥ、Ｅｂ、Ｅｃと示している。
上記１回の復号結果として得られたデータ列Ｘ２は、送信信号のレプリカ信号を作成するためにエンコーダ（ターボ符号器）１７に入力されて再度ターボ符号化され、更に再拡散部１８にて再度、拡散符号で拡散されて、送信信号のレプリカ信号ＲＸが生成される。
【００５９】
他の基地局から送信される他のユーザからのレプリカ信号を作成するために、上記逆拡散部１５から再拡散部１８までを各ユーザ毎に３列並列に設けて第１のステージＳＴ１を構成している。
【００６０】
第２ステージＳＴ２は、第１のステージＳＴ１の繰り返し処理となり、受信信号ｒ（ｔ）を遅延回路１４を通して第１ステージに対して所定時間のズレをもって処理が行われる。第２のステージＳＴ２は、第１のステージＳＴ１の構成に加えて逆拡散部１５の前に入力データ列Ｘ’から他人（第２、３のユーザ）のレプリカ信号ＲＸを減算する減算部２６が設けられている。尚、第１ステージＳＴ１では減算する他人のレプリカ信号ＲＸはゼロであるので記載を省略している。
【００６１】
第２ステージＳＴ２では、まず減算部２６にて受信信号ｒ（ｔ）から前ステージＳＴ１からの他（第２、３のユーザ）のレプリカ信号（ＲＸ２＋ＲＸ３）を減算（干渉成分の除去）し、新たな受信系列（入力データ列Ｘ２’、第１の符号列Ｙ１’、第２の符号列Ｙ２’）を作成する。尚、前記干渉成分の除去は、レプリカ信号に対して通信路のゲインおよび位相回転などの影響を加えて生成された干渉成分の複製（ＲＸ２＋ＲＸ３）を、受信信号から拡散された信号の帯域幅の信号として減算処理することで、干渉成分の除去を正確に行うことができる。
【００６２】
そして、上記受信系列（Ｘ２’、Ｙ１’、Ｙ２’）が逆拡散器１５にて逆拡散されてターボ復号器１６に入力される。このとき、第１ステージＳＴ１で生成された第１のユーザーの尤度情報Ｅ２’を外部情報として利用する。
ターボ復号器１６以降の処理は、前記第１ステージＳＴ１と同一のレプリカ信号を作成するための処理１７、１８を行う。
【００６３】
上記第２ステージＳＴ２と同様の復号データ及びレプリカ信号作成の処理を通常のターボ符号の繰返し復号の要領で複数ステージにて繰り返し行なうことで、干渉成分の除去と誤り訂正符号としてのターボ符号の復号を簡単な構成にて同時に行なうことが可能となった。すなわち、本実施形態のターボ符号復号器によれば、干渉局のレプリカＲＸを生成し受信信号から削除する機能を設けたことを特徴とし、従来のターボ復号器に較べて復号自体の複雑度は増加せず（ただし、良好な特性を得るために繰返し回数を増やせば効果が上がる）、また、ターボ復号の部分を単純な硬判定で置き換えれば、従来のサブトラクト型のマルチステージ干渉キャンセラーと同様であり、簡単な構成にて干渉成分の除去と誤り訂正符号としてのターボ符号の復号を同時に可能としたものである。
【００６４】
（第２の実施形態）
次に、図４を参照して本発明の第２の実施形態を詳細に説明する。尚、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
前記第１の実施形態では、各ステージＳＴの復号器１６でのターボ復号処理は各ステージ毎に１回行われて後段のステージＳＴに処理が移るものであったが、レプリカ信号ＲＸを生成する際に、復号データの誤りが多いとレプリカ信号作成の精度が低くなり、かえって誤りを増加させる可能性が有る。そこで、本実施形態では各ステージでのターボ復号処理をそれぞれ所定回数フィードバック処理可能として、復号データの誤りを少なくしてレプリカ信号作成の精度を高めるものである。
【００６５】
図４は、本実施形態での処理構成を示すブロック図である。図２に示した第１の実施形態の構成との相違は、第１ステージＳＴ１のレプリカ信号ＲＸを生成する前に、復号器１６にてターボ符号の復号を複数ループを行なう部分である。具体的には、復元用インターリーバ２４の尤度情報Ｅ２’を第１ステージＳＴ１の入力尤度情報Ｅとして繰り返しターボ復号処理を行い、復号データの誤りを少なくした後にレプリカ信号ＲＸの作成、続いて第２ステージＳＴ２での干渉除去処理を開始する。
勿論、各ステージＳＴでのターボ符号の復号処理の繰返し回数は任意に設定するものであり、例えば第１ステージＳＴ１では６ループ、第２のステージＳＴ２以降は１ループといった具合に変化させることを可能とする。
以上の処理によりレプリカ信号ＲＸを生成する際に、復号データＸ２の誤りが少なくなり、レプリカ信号ＲＸの作成の精度が良くなり、干渉除去を効果的に行うことができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
次に、図５、６を参照して本発明の第３の実施形態を詳細に説明する。尚、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図５は、本実施形態の装置構成を示すブロック図であり、前記第１の実施形態の構成との相違部分は、復号器１６ｂがパリティデータＹ１、Ｙ２部分の尤度も出力可能とすることと、ターボ符号器（Ｅｎｃｏｄｅｒ）１７の後に重み付け部２７を設けた点にある。
【００６７】
重み付け部２７は、ターボ符号器１７の後に復号器１６ｂでのターボ符号の復号過程で得られる尤度情報ＬＬＲを利用してレプリカ信号の精度を推定し、レプリカ信号に重み付け処理を行う手段であり、その重み付け部２７により重み付けされたエラー訂正後のデータＸ２を再拡散部１８により拡散して重み付きレプリカ信号ＵＲＸを生成する。
そして、前記実施形態と同様に第１ステージＳＴ１にて作成された各ユーザ毎の重み付きレプリカ信号ＵＲＸ１〜ＵＲＸ３に対して、次ステージにあたる第２ステージＳＴ２の各ユーザー毎の減算部２６にて、他のユーザーの重み付けレプリカ信号ＵＲＸの和を削除する構成としている。
【００６８】
前記復号器１６ｂの構成は、パリティデータＹ１、Ｙ２部分の尤度も出力可能とするために、前記復号器１６の構成に加えて尤度情報合成部２８を設けている。尤度情報合成部２８には、軟判定デコーダ２０にて求められる尤度情報付きパリティシンボルＬＹ１、軟判定デコーダ２３にて求められる尤度情報付きパリティシンボルＬＹ２、及び復元用インターリーバ２４ｂから出力された尤度情報付き復号シンボルＬＸ'が入力され、該復号シンボルとパリティシンボルの尤度情報をまとめて符号系列の尤度情報として重み付け部２７に出力する。
パリティシンボルＹ１、Ｙ２の尤度は、上記情報シンボルの尤度と同様に上記式（６）（情報シンボルｕkをパリティシンボルとする）で求められる。
【００６９】
重み付きのレプリカ信号は、
【数８】
で得られる。ここに、ｘはｕｋで置き換えられる。また、δ（ａ，ｂ）はａ＝ｂのときだけ１になり、それ以外は０となる関数である。ｘ’は再符号化を行なって得られたシンボルを意味する。ｓｉｇｎ（ｘ）は ｘ が正の時１、負の時−１となる関数である。すなわち、再符号化を行なったシンボルと、ＬＬＲから求めたシンボルの符合が一致すればＬＬＲのｔａｎｈの値を重みとし、そうでない場合は０とする。
【００７１】
本実施形態での誤り率特性を図７に示す。ターボ符号は、拘束長３、ブロック長１０００である。繰返し復号の回数は１８としている。変調方式は、情報変調、拡散変調ともにＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）で、拡散率は４、拡散符号は（２１８−１）の周期のＭ系列をフレーム長でトランケートしている。通信路はスタティックで希望局と干渉局の受信強度は等しい。
図７では、上記条件においてユーザ数が１〜５の場合の特性を比較したものである。シングルユーザの場合は干渉が無い状態で、理想的な特性とする。これに対して、ユーザ数を増やすと干渉が生じるため特性の劣化が生じる。ところが、本実施形態に示したような干渉除去（ＩＣ：Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌ）機能のある復号動作を行なうと大きな特性の改善がみられた。
【００７２】
以上説明したように、受信信号の希望成分に対する干渉の割合に応じて、上記エラー訂正した信号Ｘ２に尤度情報を用いて重みづけを行なって生成した送信信号の複製を受信信号から減算する（干渉成分を除去する）という処理をそれぞれの符号ブロックに対して、並列または直列に行ない、これを複数ステージに渡って繰返し処理して復号処理を完了することによって、高精度の復号結果を得ることことができた。
【００７３】
（第４の実施形態）
次に、図８に示す本実施形態の装置構成を示すブロック図を参照して本発明の第４の実施形態を詳細に説明する。尚、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
前記第１から第３の実施形態の各ステージにおいては、拡散された受信信号ｒ（ｔ）を受信されるとともに、前段のステージで各ユーザー毎に生成された拡散したレプリカ信号ＲＸを削除するものであった。本実施形態では、第１のステージＳＴ１にて受信信号系列ｒ１（Ｘ’、Ｙ１’、Ｙ２’）を逆拡散したものを第２ステージＳＴ２以降への入力信号とするものである。
従って、第２ステージ以降では前記逆拡散部１５を有していない。また、第２ステージＳＴ２以降の入力信号は拡散信号ではないので、各ステージにて生成される送信信号のレプリカ（複製）信号も拡散する必要がないので再拡散部１８を有していない。
【００７４】
従って、第２ステージＳＴ２以降の減算部２６では逆拡散した受信信号系列（Ｘ、Ｙ１、Ｙ２）から、拡散しない他人のレプリカ信号の和が減算される。この場合のレプリカ信号にはそれぞれ各拡散符号間の相互相関値（θｉ，ｊ）が掛け合わされて（重み付けされて）減算する。具体的には、第１のユーザーの受信の場合には、第２のユーザーのレプリカ信号ＵＲＸ２に対して相互相関値（θ１，２）を乗算し、第３のユーザーのレプリカ信号ＵＲＸ３に対して相互相関値（θ１，３）を乗算して、逆拡散した受信信号系列Ｘから減算する。
すなわち、減算部２６での干渉除去は、通信路のゲインや位相回転などの影響、及び拡散符号間の相互相関に応じた重みづけを行ない、さらにで得られた尤度情報に基づいて重みづけを施し、逆拡散後のシンボル単位で減算処理する。
かかる場合にも、上記と同様に高精度の復号結果を得ることことができた。
【００７５】
（第５の実施形態）
次に、図９を参照して本発明の第５の実施形態を詳細に説明する。図９は、本実施形態の装置構成を示すブロック図であり、送信局が情報系列を複数の直交する拡散符号を用いてマルチコード伝送する場合の回路構成を示している。尚、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
前記第３の実施形態の構成との相違部分は、本実施形態では複数の直交する拡散符号を用いたマルチコード伝送に対応するために、逆拡散部１５を並列に設けるとともに一方の逆拡散部１５の前に遅延回路２９を設け、両逆拡散部１５の下流側にＲａｋｅ合成を行うＭＲＣ回路３０を設けている。
また、同一ステージにおける各レプリカ信号（復元シンボル）を合成する加算部３１を設け、第２ステージ以下の各逆拡散部１５の前に加算部３１にて加算されたレプリカ信号ＲＸを減算する減算部２６をそれぞれ設けている。
【００７７】
送信された信号は、通信路で異なる遅延を受け、複数の電波が合成されて受信機にて受信される。直交する拡散符号を用いるマルチコード伝送では、遅延差の無い信号間では干渉を与えないが、遅延差の有る信号間では干渉になる。
【００７８】
第１ステージＳＴ１では、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムで生じる他局間干渉を受けた受信信号をそれぞれの拡散符号で逆拡散してＲａｋｅ合成を行ない、ターボ符号の復号処理（一回）を行なう。復号された情報系列を再度ターボ符号化し、前記第３の実施形態の場合と同様に尤度情報を用いて重みづけを行なう。これを再度拡散して合成し、送信信号のレプリカＲＸを生成する。
【００７９】
第２ステージＳＴ２では、受信信号に対して送信信号のレプリカＲＸを遅延波のタイミングで減算部２６にて差し引くことにより、先行波成分を抽出し、逆拡散部１５にて逆拡散を行なう。また同様に、先行波を除去することによって遅延波を抽出し、逆拡散を行なう。そして、これら逆拡散した受信信号をＭＲＣ回路３０にて最大比合成してそれぞれの拡散符号に対応する信号成分の抽出ができる。以下、前記第３の実施形態の場合と同様に先のステージの尤度情報Ｅを用いて復号処理を繰返し行なう。
以上の構成により、上記と同様に高精度の復号結果を得ることことができた。
【００８０】
尚、上記実施の形態では、ターボ符号を用いた場合の干渉成分の除去と誤り訂正符号の復号を説明したが、縦列連接畳込み符号（ＳＣＣＣ）を用いた場合であっても同様の効果を得ることができる。ＳＣＣＣの符号では、外符号符号器となる組織畳込み符号器１０と内符号符号器となる組織畳込み符号器１１をインターリーバ１２を介して直列的に用いることとなり、またその復号過程ではターボ復号部）にてターボ符号の復号と同様に軟判定軟出力を繰り返し行うこととなる。従って、上記ターボ符号復号器１６、１６ｂにＳＣＣＣの復号を適用することで、前記した実施形態と同様に干渉成分の除去と誤り訂正符号としてのＳＣＣＣ復号を簡単な構成にて同時に行なうことが可能となる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、ターボ符号の復号過程に干渉成分を除去する演算を加えるこにより、処理量の増加を抑え、誤り訂正符号の復号処理と干渉除去の処理とを同時に行うことができるという特性の大幅な改善を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るターボ符号器のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るターボ復号器のブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による誤り率特性グラフである。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る第１、第２ステージのターボ復号処理のブロック図である。
【図１０】従来のターボ符号器のブロック図である。
【図１１】従来のターボ符号復号器のブロック図である。
【図１２】従来のＳＣＣＣ符号器のブロック図である。
【図１３】従来のＳＣＣＣ復号器のブロック図である。
【符号の説明】
１０、１１ 符号器
１２ インターリーバ
１３ 拡散器
１５ 逆拡散部
１６ ターボ復号器
１７ ターボ符号器
１８ 再拡散器
２０、２３ 軟判定デコーダ
２１、２２ インターリーバ
２４ａ、２４ｂ 復元用インターリーバ
２５ 復号判定部
２６ 減算部
２７ 重み付け部
２８ 尤度情報合成部
ＲＸ レプリカ信号
ＵＲＸ 重み付きレプリカ信号
２９ 遅延回路
３０ ＭＲＣ回路
Claims (8)
- 畳込み符号化処理を行う第１の畳込符号器と第２の畳込符号器とを、所定規則に基づいて入力デ−タの並替操作を行うインターリーバを介して並列又は直列に接続した連接畳込符号器により、情報信号を畳込み符号化処理した符号信号を拡散符号を用いて拡散した送信信号を受信する受信装置の連接畳込み符号復号器において、
受信信号から干渉信号を削除し、干渉除去信号を出力する干渉除去部と、
前記干渉除去信号を前記拡散符号を用いて逆拡散し、逆拡散受信信号を出力する逆拡散部と、
前回の軟判定復号処理で生成された尤度情報を用いて前記逆拡散受信信号を復号し、暫定的な復号信号と該暫定的復号信号の尤度情報を出力する軟判定復号処理を行う軟判定復号部と、
前記暫定的復号信号に対して、前記連接畳込符号器と同一の畳込み符号化処理を行い、前記符号信号の複製符号信号を生成する連接畳込符号化部と、
前記複製符号信号を前記拡散符号を用いて拡散することで前記送信信号の複製送信信号を生成する送信信号複製部と、
を備えた復号処理部を複数列に設け、
前記受信信号は、複数の送信局からの送信信号を含み、
其々の前記逆拡散部で用いる拡散符号は、其々の前記送信局の拡散符号であり、
前記複数列の復号処理部は、第１の拡散符号を用いる第１の復号処理部と、前記第１の拡散符号以外の他の拡散符号を用いる他の復号処理部と、を有し、
前記第１の復号処理部の前記干渉信号は、前記他の復号処理部で形成される前記複製送信信号であり、
前記干渉除去部から前記送信信号複製部までの処理を１ステージとして、前記複数列の復号処理部において並行して所定ステージ回数、繰り返し処理を可能とすることを特徴とする連接畳込み符号復号器。 - 前記符号信号は、パリティ信号を有し、
前記軟判定復号部は、前記パリティ信号の尤度情報も出力し、
前記復号処理部は、前記軟判定復号部で得られた前記尤度情報を用いて前記複製符号信号に対して重み付け処理を行う重み付け部を有し、
前記第１の復号処理部の前記干渉信号は、前記他の復号処理部で形成される前記重み付け処理後に得られた前記複製送信信号であることを特徴とする請求項１に記載の連接畳込み符号復号器。 - 畳込み符号化処理を行う第１の畳込符号器と第２の畳込符号器とを、所定規則に基づいて入力デ−タの並替操作を行うインターリーバを介して並列又は直列に接続した連接畳込符号器により、情報信号を畳込み符号化処理した符号信号を拡散符号を用いて拡散した送信信号を受信する受信装置の連接畳込み符号復号器において、
受信信号を前記拡散符号を用いて逆拡散し、逆拡散受信信号を出力する逆拡散部と、
前記逆拡散受信信号から干渉信号を削除し、干渉除去信号を出力する干渉除去部と、
前回の軟判定復号処理で生成された尤度情報を用いて前記干渉除去信号を復号し、暫定的な復号信号と該暫定的復号信号の尤度情報を出力する軟判定復号処理を行う軟判定復号部と、
前記暫定的復号信号に対して、前記連接畳込符号器と同一の畳込み符号化処理を行い、前記符号信号の複製符号信号を生成する連接畳込符号化部と、
を備えた復号処理部を複数列に設け、
前記受信信号は、複数の送信局からの送信信号を含み、
其々の前記逆拡散部で用いる拡散符号は、其々の前記送信局の拡散符号であり、
前記複数列の復号処理部は、第１の拡散符号を用いる第１の復号処理部と、前記第１の拡散符号以外の他の拡散符号を用いる他の復号処理部と、を有し、
前記第１の復号処理部の前記干渉信号は、前記他の復号処理部で形成される前記複製符号信号であり、
前記干渉除去部から前記連接畳込符号化部までの処理を１ステージとして、前記複数列の復号処理部において並行して所定ステージ回数、繰り返し処理を可能とすることを特徴とする連接畳込み符号復号器。 - 前記符号信号は、パリティ信号を有し、
前記軟判定復号部は、前記パリティ信号の尤度情報も出力し、
前記復号処理部は、前記軟判定復号部で得られた前記尤度情報を用いて前記複製符号信号に対して重み付け処理を行う重み付け部を有し、
前記１ステージは、前記干渉除去部から前記重み付け部までの処理であり、
前記第１の復号処理部の前記干渉信号は、前記他の復号処理部で形成される前記重み付け処理後に得られた前記複製符号信号であることを特徴とする請求項３に記載の連接畳込み符号復号器。 - 前記軟判定復号部は、前記１ステージ内に前記軟判定復号処理を所定回数繰り返し行うことを特徴とする請求項１乃至４に記載の連接畳込み符号復号器。
- 前記干渉除去部は、前記第１の復号処理部の前記干渉信号に、該第１の復号処理部の第１の拡散符号と前記他の復号処理部の他の拡散符号間の相互相関に応じた重み付け処理をし、前記逆拡散処理後の符号単位で干渉除去処理することを特徴とする請求項３に記載の連接畳込み符号復号器。
- 前記軟判定復号部は、入力信号に基づいて第１の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第１の尤度情報を出力する第１の軟判定復号器と、
前記入力信号と第１の尤度情報とを前記インターリーバに対応した並べ替えを行い、並替入力信号と並替第１の尤度情報とを出力するインターリーバ部と、
前記入力信号、並替第１の尤度情報、及び並替入力信号に基づいて第２の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第２の復号情報と第２の尤度情報を出力する第２の軟判定復号器と、
前記第２の復号情報と第２の尤度情報を前記インターリーバに対応した並べ替えを行い、並替第２復号情報と尤度情報とを出力する復元インターリーブ部と、
前記並替第２復号情報の判定を行い、前記復号した情報信号を出力する復号判定部と、を備えることを特徴とする請求項１又は３に記載の連接畳込み符号復号器。 - 前記軟判定復号部は、入力信号に基づいて第１の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第１の尤度情報と第１のパリティ信号の尤度情報を出力する第１の軟判定復号器と、
前記入力信号と第１の尤度情報とを前記インターリーバに対応した並べ替えを行い、並替入力信号と並替第１の尤度情報とを出力するインターリーバ部と、
前記入力信号、並替第１の尤度情報、及び並替入力信号に基づいて第２の畳込符号器に対応する軟判定復号を行い、第２復号情報、第２の尤度情報、及び第２のパリティ信号の尤度情報とを出力する第２の軟判定復号器と、
前記第２復号情報と第２の尤度情報を前記インターリーバに対応した並べ替えを行い、並替第２復号情報と尤度情報とを出力する復元インターリーブ部と、
前記並替第２復号情報の判定を行い、前記復号した情報信号を出力する復号判定部と、
前記並替第２復号情報、及び第１、第２のパリティ信号の尤度情報から前記パリティ信号の尤度情報を出力する尤度情報合成部と、を備えることを特徴とする請求項２又は４に記載の連接畳込み符号復号器。
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