JP3892872B2 - ターボ復号器 - Google Patents
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Description
本発明は、移動体通信における受信信号を復調する際の復号器に関し、特にターボ復号器（Ｔｕｒｂｏ ｄｅｃｏｄｅｒ）に関する。
移動体通信では、信号伝送途中のフェージング、マルチパス及びノイズ等に起因して伝送内容が誤って受信されてしまうことを抑制する必要がある。このため、伝送信号を送信側で符号化し、受信側にて誤り検出及び訂正を行うことが多い。
例えばＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットのような情報は、次のようにして送信される。送信側にて、比較的大きなサイズとなり得るＩＰパケットは、所定の小さなサイズのパケットデータユニット（ＰＤＵ：Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）に分割される。このパケットデータユニットの各々に、巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号が付与される。各々に巡回冗長検査符号の付与された所定数のパケットデータユニットは、再び連結され、１ブロックの信号内容を形成する。そして、このブロック毎に、誤り訂正能力を向上させるためのターボ符号化（Ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｉｎｇ）が行われ、更に伝送レートを向上させるためのパンクチャリング（Ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）を経て送信される。比較的小さなサイズのパケットデータユニットに信号を分割するのは、主に、受信側にて大容量のメモリを必要とせず、演算能力の高いプロセッサを必要としないようにするためである。また、複数のパケットデータユニットを連結してブロックを形成するのは、ブロック誤り率のような符号化の品質を向上させる観点からは、長いデータ系列であることが好ましいためである。
受信側では、受信信号にデパンクチャリング（Ｄｅ−Ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）を行い、パンクチャリングの際に除外されたビット位置に所定のデータビットを挿入する。この信号に対して、ブロック毎にターボ復号が行われ、パケットデータユニット毎に付加された巡回冗長検査符号を利用して、ブロック全体の正否が検査される。そして、誤りのない場合には個々のパケットデータユニットが互いに連結され、送信された所望のデータが復元される。誤りが検出された場合には、再度復号計算が行われる、又は送信側からの再送が要請される。
このような復号処理に使用されるターボ復号器は、概して、直列に接続された複数の（例えば２つの）復号器と、最後尾の復号器の出力に接続された誤り検出器を有する。ある復号器は、他の復号器からの信号と供に復号計算を行い、自身の出力を他の復号器に与える。復号器の間で、信号内容の尤度に関する尤度情報をやりとりすることで、反復的に復号が行われる。ある復号器に入力される尤度情報は事前尤度情報と呼ばれ、その復号器から出力される尤度情報は外部尤度情報（ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ばれるが、両者の区別は厳密なものではない（例えば、第１復号器からの外部尤度情報は、次の第２復号器の事前尤度情報に使用され得る。）。なお、ターボ復号の手法に関しては、例えば、特開２０００−２０１０８５号公報（特許文献１）に開示されている。また、ターボ復号器自体については、例えば、特開２００１−２３０６７７号公報（特許文献２）に開示されている。
図１及び図２は、従来のターボ符号化及びターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。図１は、送信側で行われるターボ符号化に関する信号処理のブロック図を示す。概して、送信される信号系列Ｘは、３つの形式の信号系列として送信される。第１の信号系列ｘａは、入力された信号系列そのままの形式で送信される。第２の信号系列ｘｂは、入力された信号系列を、畳み込み符号器１０２にて畳み込み符号化することで作成される。第３の信号系列ｘｃは、入力された信号を、インターリーバ１０４にて信号系列中のデータの順序を変更した後に、畳み込み符号器１０６にて畳み込み符号化することで作成される。これら３系統の信号系列は、変調された後に受信側へ伝送される。
図２は、受信側で行われるターボ復号に関する信号処理のブロック図を示す。受信された信号は復調され、送信側で作成された３系統の信号系列ｘａ，ｘｂ，ｘｃに対応する３つの信号系列ｙａ，ｙｂ，ｙｃが得られる。これらの信号は、軟判定（ｓｏｆｔ ｄｅｓｃｉｓｉｏｎ）後の信号である。すなわち、“１”又は“０”のような２値信号の判定に関する硬判定（ｈａｒｄ ｄｅｓｃｉｓｉｏｎ）のなされる前の信号である。軟判定後の信号（軟判定データ）は、一般的には多ビットの浮動小数点形式で表現される。
ターボ復号器は第１復号部２０２を有し、この第１復号部２０２には第１及び第２の入力信号系列ｙａ，ｙｂと、事前尤度情報Ｌｅ２’とが入力される。第１復号部２０２は、これらの入力信号に基づいて、復号結果である第１出力信号Ｌ１及び外部尤度情報Ｌｅ１を出力する。
第１の入力信号系列ｙａは、インターリーバ２０４によりインターリーブされ、第２復号部２０８に入力される。第１復号部２０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１も、インターリーバ２０６によってインターリーブされ、第２復号部２０８に入力される。第２復号部２０８には、第３の入力信号系列ｙｃも入力される。すなわち、第１復号部２０２はインターリーブされていない信号に基づいて復号処理を行うが、第２復号部２０８はインターリーブ後の信号に基づいて復号処理を行う。この場合において、第１復号部２０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１をインターリーブしたものＬｅ１’が、第２復号部２０８の事前尤度情報として入力されている。第２復号部２０８は、復号結果である第２出力信号Ｌ２及び外部尤度情報Ｌｅ２を出力する。
外部尤度情報Ｌｅ２は、デインタリーバ２１０でデインタリーブされた後に、事前尤度情報として第１復号部２０２に入力される（フィードバックされる）。第２復号部２０８からの第２出力信号Ｌ２は、デインタリーバ２１２でデインタリーブされ、硬判定部２１４に入力される。デインタリーバ２１０，２１２は、インターリーバ２０４，２０６及び送信側のインターリーバ１０４（図１）により並べ替えられたデータの順序を元に戻すための手段である。硬判定部２１４は、復号された信号に含まれている軟判定データを硬判定し、２値信号のデータ系列Ｕ（ｋ）を作成する（ｋはサンプル番号を示す。）。硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）は、誤り検査部２１６に入力される。誤り検査部２１６では、１ブロック分の硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）に含まれる総てのパケットデータユニット（ＰＤＵ）に対して、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を行う。
第１及び第２復号部２０２，２０８は、互いに外部尤度情報をやりとりしながら、復号された信号Ｌ１，Ｌ２を反復的に出力する。外部尤度情報を互いに反復的にフィードバックすることで、それを行わなかった場合に比べて、復号における誤り訂正能力を向上させることが可能になる。このようにして算出された復号結果に対して、硬判定部２１４における硬判定及び誤り検査部２１６における誤り検査が行われる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出されなかった場合には、そのブロックは良好に受信及び復調されたことを示し、不図示の後段の処理が進められる。誤りが検出された場合には、そのブロックの受信及び復調に誤りがあるので、例えば送信側に再送を要求したり、復号の反復回数を増やすことで、適切なデータの復元が行われる。
特開２０００−２０１０８５号公報 特開２００１−２３０６７７号公報
例えばＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットのような情報は、次のようにして送信される。送信側にて、比較的大きなサイズとなり得るＩＰパケットは、所定の小さなサイズのパケットデータユニット（ＰＤＵ：Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）に分割される。このパケットデータユニットの各々に、巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号が付与される。各々に巡回冗長検査符号の付与された所定数のパケットデータユニットは、再び連結され、１ブロックの信号内容を形成する。そして、このブロック毎に、誤り訂正能力を向上させるためのターボ符号化（Ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｉｎｇ）が行われ、更に伝送レートを向上させるためのパンクチャリング（Ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）を経て送信される。比較的小さなサイズのパケットデータユニットに信号を分割するのは、主に、受信側にて大容量のメモリを必要とせず、演算能力の高いプロセッサを必要としないようにするためである。また、複数のパケットデータユニットを連結してブロックを形成するのは、ブロック誤り率のような符号化の品質を向上させる観点からは、長いデータ系列であることが好ましいためである。
受信側では、受信信号にデパンクチャリング（Ｄｅ−Ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）を行い、パンクチャリングの際に除外されたビット位置に所定のデータビットを挿入する。この信号に対して、ブロック毎にターボ復号が行われ、パケットデータユニット毎に付加された巡回冗長検査符号を利用して、ブロック全体の正否が検査される。そして、誤りのない場合には個々のパケットデータユニットが互いに連結され、送信された所望のデータが復元される。誤りが検出された場合には、再度復号計算が行われる、又は送信側からの再送が要請される。
このような復号処理に使用されるターボ復号器は、概して、直列に接続された複数の（例えば２つの）復号器と、最後尾の復号器の出力に接続された誤り検出器を有する。ある復号器は、他の復号器からの信号と供に復号計算を行い、自身の出力を他の復号器に与える。復号器の間で、信号内容の尤度に関する尤度情報をやりとりすることで、反復的に復号が行われる。ある復号器に入力される尤度情報は事前尤度情報と呼ばれ、その復号器から出力される尤度情報は外部尤度情報（ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ばれるが、両者の区別は厳密なものではない（例えば、第１復号器からの外部尤度情報は、次の第２復号器の事前尤度情報に使用され得る。）。なお、ターボ復号の手法に関しては、例えば、特開２０００−２０１０８５号公報（特許文献１）に開示されている。また、ターボ復号器自体については、例えば、特開２００１−２３０６７７号公報（特許文献２）に開示されている。
図１及び図２は、従来のターボ符号化及びターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。図１は、送信側で行われるターボ符号化に関する信号処理のブロック図を示す。概して、送信される信号系列Ｘは、３つの形式の信号系列として送信される。第１の信号系列ｘａは、入力された信号系列そのままの形式で送信される。第２の信号系列ｘｂは、入力された信号系列を、畳み込み符号器１０２にて畳み込み符号化することで作成される。第３の信号系列ｘｃは、入力された信号を、インターリーバ１０４にて信号系列中のデータの順序を変更した後に、畳み込み符号器１０６にて畳み込み符号化することで作成される。これら３系統の信号系列は、変調された後に受信側へ伝送される。
図２は、受信側で行われるターボ復号に関する信号処理のブロック図を示す。受信された信号は復調され、送信側で作成された３系統の信号系列ｘａ，ｘｂ，ｘｃに対応する３つの信号系列ｙａ，ｙｂ，ｙｃが得られる。これらの信号は、軟判定（ｓｏｆｔ ｄｅｓｃｉｓｉｏｎ）後の信号である。すなわち、“１”又は“０”のような２値信号の判定に関する硬判定（ｈａｒｄ ｄｅｓｃｉｓｉｏｎ）のなされる前の信号である。軟判定後の信号（軟判定データ）は、一般的には多ビットの浮動小数点形式で表現される。
ターボ復号器は第１復号部２０２を有し、この第１復号部２０２には第１及び第２の入力信号系列ｙａ，ｙｂと、事前尤度情報Ｌｅ２’とが入力される。第１復号部２０２は、これらの入力信号に基づいて、復号結果である第１出力信号Ｌ１及び外部尤度情報Ｌｅ１を出力する。
第１の入力信号系列ｙａは、インターリーバ２０４によりインターリーブされ、第２復号部２０８に入力される。第１復号部２０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１も、インターリーバ２０６によってインターリーブされ、第２復号部２０８に入力される。第２復号部２０８には、第３の入力信号系列ｙｃも入力される。すなわち、第１復号部２０２はインターリーブされていない信号に基づいて復号処理を行うが、第２復号部２０８はインターリーブ後の信号に基づいて復号処理を行う。この場合において、第１復号部２０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１をインターリーブしたものＬｅ１’が、第２復号部２０８の事前尤度情報として入力されている。第２復号部２０８は、復号結果である第２出力信号Ｌ２及び外部尤度情報Ｌｅ２を出力する。
外部尤度情報Ｌｅ２は、デインタリーバ２１０でデインタリーブされた後に、事前尤度情報として第１復号部２０２に入力される（フィードバックされる）。第２復号部２０８からの第２出力信号Ｌ２は、デインタリーバ２１２でデインタリーブされ、硬判定部２１４に入力される。デインタリーバ２１０，２１２は、インターリーバ２０４，２０６及び送信側のインターリーバ１０４（図１）により並べ替えられたデータの順序を元に戻すための手段である。硬判定部２１４は、復号された信号に含まれている軟判定データを硬判定し、２値信号のデータ系列Ｕ（ｋ）を作成する（ｋはサンプル番号を示す。）。硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）は、誤り検査部２１６に入力される。誤り検査部２１６では、１ブロック分の硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）に含まれる総てのパケットデータユニット（ＰＤＵ）に対して、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を行う。
第１及び第２復号部２０２，２０８は、互いに外部尤度情報をやりとりしながら、復号された信号Ｌ１，Ｌ２を反復的に出力する。外部尤度情報を互いに反復的にフィードバックすることで、それを行わなかった場合に比べて、復号における誤り訂正能力を向上させることが可能になる。このようにして算出された復号結果に対して、硬判定部２１４における硬判定及び誤り検査部２１６における誤り検査が行われる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出されなかった場合には、そのブロックは良好に受信及び復調されたことを示し、不図示の後段の処理が進められる。誤りが検出された場合には、そのブロックの受信及び復調に誤りがあるので、例えば送信側に再送を要求したり、復号の反復回数を増やすことで、適切なデータの復元が行われる。
しかしながら、１つのブロックに含まれているパケットデータユニット数が多くなると、これらの総てについて誤りが検出されなくなるまで、復号動作を反復したり、送信信号の再送を要求すると、復号が著しく長期化してしまうことが懸念される。
本発明は、復調された軟判定データの復号効率を従来よりも向上させることが可能なターボ復号器を提供することを目的とする。
この目的は、以下に説明する手段により解決される。本発明によれば、
復調された硬判定前の入力信号を受信し、前記入力信号に含まれる複数のデータユニットより成るブロック毎に、復号された信号を出力するターボ復号器であって、
前記入力信号及び信号内容の尤度に関する事前尤度信号に基づいて、復号された出力信号及び信号内容の尤度に関する外部尤度信号を出力する復号手段であって、前記出力信号が反復的に生成され、前記外部尤度情報が、次回の出力信号を作成する際の事前尤度情報として使用されるところの復号手段と、
硬判定された前記出力信号に含まれる複数のデータユニットの各々に対して行われる誤り検査にて誤りの検出されなかったデータユニットが、前記ブロック中のどのデータユニットであるかを特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換することで作成した信号系列を、入力信号として前記復号手段に入力する置換手段
を有することを特徴とするターボ復号器
が、提供される。
本発明は、復調された軟判定データの復号効率を従来よりも向上させることが可能なターボ復号器を提供することを目的とする。
この目的は、以下に説明する手段により解決される。本発明によれば、
復調された硬判定前の入力信号を受信し、前記入力信号に含まれる複数のデータユニットより成るブロック毎に、復号された信号を出力するターボ復号器であって、
前記入力信号及び信号内容の尤度に関する事前尤度信号に基づいて、復号された出力信号及び信号内容の尤度に関する外部尤度信号を出力する復号手段であって、前記出力信号が反復的に生成され、前記外部尤度情報が、次回の出力信号を作成する際の事前尤度情報として使用されるところの復号手段と、
硬判定された前記出力信号に含まれる複数のデータユニットの各々に対して行われる誤り検査にて誤りの検出されなかったデータユニットが、前記ブロック中のどのデータユニットであるかを特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換することで作成した信号系列を、入力信号として前記復号手段に入力する置換手段
を有することを特徴とするターボ復号器
が、提供される。
図１は、従来のターボ符号化の手法を説明するためのブロック図を示す。
図２は、従来のターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。
図３は、本願第１実施例によるターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。
図４は、本願第２実施例によるターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。
図５は、本願実施例に関するシミュレーション結果を示す。
図２は、従来のターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。
図３は、本願第１実施例によるターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。
図４は、本願第２実施例によるターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。
図５は、本願実施例に関するシミュレーション結果を示す。
［第１実施例］
以下、簡単のためブロック図を用いて、本願実施例によるターボ復号器を説明する。図中の各ブロックを個別の要素として実現することが可能であるのはもちろんのこと、複数のブロックを１つの要素で実現することも可能である。
図３は、本願第１実施例によるターボ復号の手法を説明するためのブロック図を示す。図１，図２に関して言及したように、送信される信号系列Ｘは、３つの形式の信号系列として送信される。第１の信号系列ｘａは、入力された信号系列そのままの形式で送信される。第２の信号系列ｘｂは、入力された信号系列を畳み込み符号化することで作成される。第３の信号系列ｘｃは、入力された信号をインターリーブした後に、畳み込み符号化することで作成される。これら３系統の信号系列は、変調された後に受信側へ伝送される。受信側で受信された信号は復調され、送信側で作成された３系統の信号系列ｘａ，ｘｂ，ｘｃに対応する３つの信号系列ｙａ，ｙｂ，ｙｃが得られる。これらの信号は、軟判定後の信号であり、一般的には多ビットの浮動小数点形式で表現され、最終的には“１”又は“０”のような２値信号として判定（硬判定）される。
本実施例によるターボ復号器は第１復号部３０２を有し、この第１復号部３０２には第１及び第２の入力信号系列ｙａ，ｙｂと、事前尤度情報Ｌｅ２’とが入力される。第１復号部３０２は、これらの入力信号に基づいて、復号結果である第１出力信号Ｌ１及び外部尤度情報Ｌｅ１を出力する。
第１の入力信号系列ｙａは、インターリーバ３０４によりインターリーブされ、第２復号部３０８に入力される。第１復号部３０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１も、インターリーバ３０６によってインターリーブされ、第２復号部３０８に入力される。第２復号部３０８には、第３の入力信号系列ｙｃも入力される。すなわち、第１復号部３０２はインターリーブされていない信号に基づいて復号処理を行うが、第２復号部３０８はインターリーブ後の信号に基づいて復号処理を行う。この場合において、第１復号部３０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１をインターリーブしたものＬｅ１’が、第２復号部３０８の事前尤度情報として入力されている。第２復号部３０８は、復号結果である第２出力信号Ｌ２及び外部尤度情報Ｌｅ２を出力する。
この外部尤度情報Ｌｅ２は、デインタリーバ３１０でデインタリーブされた後に、事前尤度情報として第１復号部３０２に入力される。第２復号部３０８からの第２出力信号Ｌ２は、デインタリーバ３１２でデインタリーブされ、硬判定部３１４に入力される。デインタリーバ３１０，３１２は、インターリーバ３０４，３０６及び送信側のインターリーバ（例えば、図１の１０４）により並べ替えられたデータの順序を元に戻すための手段である。硬判定部３１４は、復号された信号に含まれている軟判定データを硬判定し、２値信号のデータ系列Ｕ（ｋ）を作成する（ｋは、サンプル番号を示す。）。硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）は、誤り検査部３１６に入力される。誤り検査部２１６では、１ブロック分の硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）に含まれる総てのパケットデータユニット（ＰＤＵ）に対して、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を行う。
更に、本実施例によるターボ復号器は特定部３１８を有し、この特定部３１８は、パケットデータユニットの各々に対して行われる誤り検査において、誤りの検出されなかったパケットデータユニットが、ブロック中のどのパケットデータユニットであるかを判別する。本実施例によるターボ復号器は、特定部３１８に接続される置換部３２０を有し、この置換部３２０は、特定部３１８で特定されたパケットデータユニットに対応する入力信号系列中のパケットデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換する。
動作を次に説明する。復調された軟判定後の信号は、第１ないし第３の入力信号系列としてターボ復号器に入力される。第１及び第２の入力信号家列ｙａ，ｙｂは第１復号部３０２に入力され、復号される。第２及び第３の入力信号系列ｙｂ，ｙｃは第２復号部３０８に入力され、復号される。第１及び第２復号部３０２，３０８は、互いに外部尤度情報Ｌｅ１，Ｌｅ１’，Ｌｅ２，Ｌｅ２’をやりとりしながら、復号された信号Ｌ１，Ｌ２を反復的に出力する。外部尤度情報を互いに反復的にフィードバックすることで、それを行わなかった場合に比べて、復号における誤り訂正能力を向上させることが可能になる。このようにして算出された復号結果に対して、硬判定部３１４における硬判定及び誤り検査部３１６における誤り検査が行われる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出されなかった場合には、そのブロックは良好に受信及び復調されたことを示し、不図示の後段の処理が進められる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出された場合には、例えば復号計算の反復回数を増加させたり、送信側からの再送を要求することで、適切なデータの復元が行われるようにする。
誤り検査の結果が、一部のパケットデータユニットに対しては良好であるが、他のパケットデータユニットに対しては良好ない場合には、本実施例により以下の動作が行われる。誤り検査部３１６の検査結果は、特定部３１８にも通知されている。この特定部３１８は、パケットデータユニットの各々に対して行われる誤り検査において、誤りの検出されなかったパケットデータユニットが、ブロック中のどのパケットデータユニットであるかを判別する。例えば、１つのブロックにＮ個のパケットデータユニットＰＤＵ１〜ＰＤＵＮが包含され、その各々に対して誤り検査結果ＰＤＵ−ＣＲＣ１〜ＰＤＵ−ＣＲＣＮが得られたとする。これらＮ個の誤り検査結果の内、ｒ番目のものＰＤＵ−ＣＲＣｒは良好であり（誤りが無く）、他は良好ではなかった（誤りが有った）とする。この場合に、特定部３１８は、硬判定された復号結果Ｕ（ｋ）の内、ｒ番目のパケットデータユニットＰＤＵｒに対応する硬判定結果Ｕ（ｋ）を特定及び保持し、以後の処理に備える。
置換部３２０は、特定部３１８で特定されたパケットデータユニットに対応する入力信号系列中のパケットデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換する。上記の例では、例えば第１の入力信号系列ｙａの中のＰＤＵｒに関する軟判定データの信号内容ｙａ（ｋ）が、硬判定後のＵ（ｋ）に置換される（入力信号系列ｙａの中の他のパケットデータユニットＰＤＵｓ（ｓ＝１，．．．，Ｎ，ｓ≠ｒ）に関する信号内容については、置換は行われない。）。また、選択的に、更に、第２，第３の入力信号系列ｙｂ，ｙｃについても、それぞれ信号内容を置換することが可能である（ただし、第２の入力信号系列に対しては畳み込み符号化の影響を考慮して置換が行われ、第３の入力信号系列に対してはインターリーブ及び畳み込み符号化の影響を考慮して置換が行われることを要する。）。パケットデータユニットの一部が置換された入力信号系列（新たな入力信号系列）は、再び第１復号部３０２に入力され、復号のための計算が行われる。この復号計算では、ブロックに含まれるパケットデータユニットの内、ＰＤＵｒに対しては、軟判定データｙａ（ｋ）ではなく、正しいことの保証されている硬判定済みの２値データＵ（ｋ）が使用される。以後、復号された信号が反復的に出力される。
本実施例によれば、硬判定されたパケットデータユニットの内、誤り検査結果が良好であったものが特定及び保持され、入力信号系列の一部が硬判定後の信号内容に置換され、再び復号計算が行われる。入力信号系列の一部（置換の行われた部分）は正しいことが保証されているので、以後の復号計算の精度及び収束性を向上させることが可能になる。この点、誤り検査結果がブロック全体の正否を判定するためにのみ使用されていた従来の手法と大きく異なる。
［第２実施例］
図４は、本願第２実施例によるターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。上記実施例と同様に、送信される信号系列は、入力された信号系列そのままの第１の信号系列ｘａと、入力された信号系列の畳み込み符号化による第２の信号系列ｘｂと、入力された信号のインターリーブ及び畳み込み符号化による第３の信号系列ｘｃにて伝送される。これら３系統の信号系列は、変調された後に受信側へ伝送される。受信された信号は、復調され、送信側で作成された３系統の信号系列ｘａ，ｘｂ，ｘｃに対応する３つの信号系列ｙａ，ｙｂ，ｙｃが得られる。これらの信号は、軟判定された信号であるが、最終的には硬判定される。
本実施例によるターボ復号器は第１復号部３０２を有し、この第１復号部３０２には、第１及び第２の入力信号系列ｙａ，ｙｂと、事前尤度情報Ｌｅ２’とが入力される。第１復号部４０２は、これらの入力信号に基づいて、復号結果である第１出力信号Ｌ１及び外部尤度情報Ｌｅ１を出力する。
第１の入力信号系列ｙａは、インターリーバ４０４によりインターリーブされ、第２復号部４０８に入力される。第１復号部４０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１も、インターリーバ４０６によってインターリーブされ、第２復号部４０８に入力される。第２復号部４０８には、第３の入力信号系列ｙｃも入力される。第１復号部４０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１をインターリーブしたものＬｅ１’が、第２復号部４０８の事前尤度情報として入力されている。第２復号部４０８は、復号結果である第２出力信号Ｌ２及び外部尤度情報Ｌｅ２を出力する。
外部尤度情報Ｌｅ２は、デインタリーバ４１０でデインタリーブされた後に、事前尤度情報として第１復号部４０２に入力される。第２復号部４０８からの第２出力信号Ｌ２は、デインタリーバ４１２でデインタリーブされ、硬判定部４１４に入力される。硬判定部３１４は、復号された信号に含まれている軟判定データを硬判定し、２値信号のデータ系列Ｕ（ｋ）を作成する（ｋは、サンプル番号を示す。）。硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）は、誤り検査部４１６に入力される。誤り検査部４１６では、１ブロック分の硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）に含まれる総てのパケットデータユニット（ＰＤＵ）に対して、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を行う。
本実施例によるターボ復号器は特定部４１８を有し、この特定部４１８は、パケットデータユニットの各々に対して行われる誤り検査において、誤りの検出されなかったパケットデータユニットが、ブロック中のどのパケットデータユニットであるかを判別する。本実施例によるターボ復号器は、特定部４１８に接続される第１置換部４２０を有し、この第１置換部４２０は、特定部４１８で特定されたパケットデータユニットに対応する入力信号系列中のパケットデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換する。
更に、本実施例によるターボ復号器は第２置換部４２２を有し、この第２置換部４２２は、特定部４１８で特定されたパケットデータユニットに対する硬判定後の信号内容Ｕ（ｋ）を、第１復号部４０２に与える。第１復号部４０２は、事前尤度情報と入力信号とに基づいて、復号された復号信号Ｌ（ｋ）を出力する復号演算部４２４を有する。また、第１復号部４０２は、事前尤度情報と、復号出力Ｌ（ｋ）と、入力信号系列からの信号とに基づいて、外部尤度情報Ｌｅ（ｋ）を算出する尤度演算部４２６を有する。
動作を次に説明する。復調された軟判定後の信号は、第１ないし第３の入力信号系列としてターボ復号器に入力される。第１及び第２復号部４０２，４０４は、互いに外部尤度情報Ｌｅ１，Ｌｅ１’，Ｌｅ２，Ｌｅ２’をやりとりしながら、復号された信号Ｌ１，Ｌ２を反復的に出力する。このようにして算出された復号結果に対して、硬判定部４１４における硬判定及び誤り検査部４１６における誤り検査が行われる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出されなかった場合には、そのブロックは良好に受信及び復調されたことを示し、不図示の後段の処理が進められる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出された場合には、例えば復号計算の反復回数を増加させたり、送信側に再送を要求することで、適切なデータの復元が行われるようにする。
誤り検査の結果が、一部のパケットデータユニットに対しては良好であるが、他のパケットデータユニットに対しては良好でない場合には、本実施例により以下の動作が行われる。誤り検査部４１６の検査結果は、特定部４１８にも通知されている。この特定部４１８は、パケットデータユニットの各々に対して行われる誤り検査において、誤りの検出されなかったパケットデータユニットが、ブロック中のどのパケットデータユニットであるかを判別する。例えば、１つのブロックにＮ個のパケットデータユニットＰＤＵ１〜ＰＤＵＮが包含され、その各々に対して誤り検査結果ＰＤＵ−ＣＲＣ１〜ＰＤＵ−ＣＲＣＮが得られたとする。これらＮ個の誤り検査結果の内、ｒ番目のものＰＤＵ−ＣＲＣｒが良好であり（誤りが無く）、他は良好ではなかった（誤りが有った）とする。この場合に、特定部４１８は、硬判定された復号結果Ｕ（ｋ）の内、ｒ番目のパケットデータユニットＰＤＵｒに対応する硬判定結果Ｕ（ｋ）を特定及び保持し、以後の処理に備える。
第１置換部４２０は、特定部４１８で特定されたパケットデータユニットに対応する入力信号系列中のパケットデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換する。上記の例では、例えば第１の入力信号系列ｙａの中のＰＤＵｒに関する軟判定データの信号内容ｙａ（ｋ）が、硬判定後のＵ（ｋ）に置換される。また、選択的に、更に、第２，第３の入力信号系列ｙｂ，ｙｃについても、それぞれ信号内容を置換することが可能である（ただし、第２の入力信号系列に対しては畳み込み符号化の影響を考慮して置換が行われ、第３の入力信号系列に対してはインターリーブ及び畳み込み符号化の影響を考慮して置換が行われることを要する。）。パケットデータユニットの一部が置換された入力信号系列（新たな入力信号系列）は、再び第１復号部４０２に入力され、復号のための計算が行われる。この復号計算では、ブロックに含まれるパケットデータユニットのｒ番目のものＰＤＵｒに対しては、軟判定データｙａ（ｋ）ではなく、正しいことの保証されている硬判定済みの２値データＵ（ｋ）が使用される。以後、復号された信号が反復的に出力される。
更に、第２置換部４２２は、特定部４１８で特定されたパケットデータユニットに対する硬判定後の信号内容Ｕ（ｋ）を第１復号部４０２にも与える。第１復号部４０２の復号演算部４２４は、入力信号系列からの信号に基づいて、復号された復号出力Ｌ（ｋ）を算出する。また、尤度演算部４２６は、事前尤度情報と、復号出力Ｌ（ｋ）と、入力信号系列からの信号とに基づいて、次式により外部尤度情報Ｌｅ（ｋ）を算出する。
Ｌｅ（ｋ）＝Ｌ（ｋ）−（２／σ２）ｙａ（ｋ）−（２／σ２）ｚ（ｋ）
ここで、σは、受信データの確率密度関数に対する標準偏差を示し、ｚ（ｋ）は、ｋ番目のサンプルに対する事前尤度情報（Ｌｅ１’，Ｌｅ２’）を示す。
第１置換部にて入力信号の一部が変更される場合、即ちブロック中の誤り検査結果の一部は一部は良好であるが、他の部分は良好でない場合には、尤度演算部４２６は、第２置換部４２２からの信号を利用して、外部尤度情報を計算する。より具体的には、特定部４１８にて正しいことの確認されたパケットデータユニットＰＤＵｒの信号内容に対して、事前尤度情報の絶対値｜ｚ（ｋ）｜を最大値に置換し、軟判定データｙａ（ｋ）の代りに硬判定後の信号内容Ｕ（ｋ）を使用することで、外部尤度情報Ｌｅ（ｋ）を計算する。事前尤度情報の絶対値を最大値にするのは、信号内容が確実だからである。
本実施例によれば、誤り検査結果に依存して、入力信号系列だけでなく外部尤度情報をも修正するので、第１実施例と同様に効率的な復号が行われ得ることに加えて、復号計算の精度及び収束性が一層向上し得る。
本実施例では、第２置換部４２２は、第１復号部４０２における信号処理に影響するように形成されているが、第２復号部４０８における信号処理に影響するように形成することも可能である。なぜなら、第１及び第２復号部は、機能的に同様の手段又は構成を有しており、誤り検査により正しいことの判明したパケットデータユニットの硬判定結果を利用して復号が行われ、そのことが外部尤度情報に反映されればよいからである。
図５は、本願第１実施例のターボ復号器を用いて行われたシミュレーション結果を示す。このシミュレーションでは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式及び符号分割多重接続（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を利用する通信システムを想定し、変調方式は６４ＱＡＭであり、１ブロック中のパケットデータユニット数は２６である。横軸は、１ビット当たりの信号エネルギと雑音電力密度の比率（信号雑音比）Ｅｂ／Ｎ０を示す。縦軸は、ブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を示す。４種類の信号雑音比Ｅｂ／Ｎ０に対するブロック誤り率を調べたところ、従来方式ではグラフ５０２で示される値となったが、本願実施例によればグラフ５０４に示される値となった。
相対的にノイズレベルの高い近辺（Ｅｂ／Ｎ０＝８，９程度）では、ブロック誤り率が大きく、グラフ５０２，５０４により示されるブロック誤り率はさほど変わらない大きな値である。しかしながら、実際の通信システムに採用され得る程度の信号雑音比の近辺（Ｅｂ／Ｎ０＝１０，１１程度）では、本願実施例の方が、ブロック誤り率の低い優れた特性になっていることが分かる。
以上本願実施例によるターボ復号器は、入力信号系列及び事前尤度情報に基づいて信号を復号し、外部尤度情報を出力する復号部と、誤り検査の結果が良好であったパケットデータユニットを特定する特定部と、そのパケットデータユニットの信号内容を硬判定後の信号内容に置換する置換部を有する。これにより、信号内容の正しいことが保証されている信号系列に基づいて、次回の復号の計算が行われるので、復号計算の精度及び収束性を向上させることが可能になり、ひいては復号の効率化を図ることが可能になる。
本願実施例によれば、誤り検査は巡回冗長検査（ＣＲＣ）により行われる。ＣＲＣは、簡易にデータ信号系列に挿入することが可能であり、その検査も複雑ではなく、ＣＲＣを規格に採用する通信システムも存在する。従って、そのような通信システムでは、新たにＣＲＣ検査を行うための機能又は手段を導入せずに、本願実施例を実現することが可能である。本願実施例によれば、ブロックに含まれるパケットデータユニット個々のＣＲＣ検査結果を、ブロック全体の正否判定だけでなく、次回の復号計算に有効に利用することで、復号の効率を向上させることができる。
本願第２実施例によれば、特定部にて特定されたＰＤＵに対する硬判定結果Ｕ（ｋ）、そのＰＤＵに対する復号出力Ｌ（ｋ）及び事前尤度情報ｚ（ｋ）に基づいて算出された外部尤度情報が、次回の復号計算における事前尤度情報として使用される。これにより、入力信号系列だけでなく、事前尤度情報も修正されるので、復号計算の更なる精度及び収束性の向上を図ることが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
以下、簡単のためブロック図を用いて、本願実施例によるターボ復号器を説明する。図中の各ブロックを個別の要素として実現することが可能であるのはもちろんのこと、複数のブロックを１つの要素で実現することも可能である。
図３は、本願第１実施例によるターボ復号の手法を説明するためのブロック図を示す。図１，図２に関して言及したように、送信される信号系列Ｘは、３つの形式の信号系列として送信される。第１の信号系列ｘａは、入力された信号系列そのままの形式で送信される。第２の信号系列ｘｂは、入力された信号系列を畳み込み符号化することで作成される。第３の信号系列ｘｃは、入力された信号をインターリーブした後に、畳み込み符号化することで作成される。これら３系統の信号系列は、変調された後に受信側へ伝送される。受信側で受信された信号は復調され、送信側で作成された３系統の信号系列ｘａ，ｘｂ，ｘｃに対応する３つの信号系列ｙａ，ｙｂ，ｙｃが得られる。これらの信号は、軟判定後の信号であり、一般的には多ビットの浮動小数点形式で表現され、最終的には“１”又は“０”のような２値信号として判定（硬判定）される。
本実施例によるターボ復号器は第１復号部３０２を有し、この第１復号部３０２には第１及び第２の入力信号系列ｙａ，ｙｂと、事前尤度情報Ｌｅ２’とが入力される。第１復号部３０２は、これらの入力信号に基づいて、復号結果である第１出力信号Ｌ１及び外部尤度情報Ｌｅ１を出力する。
第１の入力信号系列ｙａは、インターリーバ３０４によりインターリーブされ、第２復号部３０８に入力される。第１復号部３０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１も、インターリーバ３０６によってインターリーブされ、第２復号部３０８に入力される。第２復号部３０８には、第３の入力信号系列ｙｃも入力される。すなわち、第１復号部３０２はインターリーブされていない信号に基づいて復号処理を行うが、第２復号部３０８はインターリーブ後の信号に基づいて復号処理を行う。この場合において、第１復号部３０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１をインターリーブしたものＬｅ１’が、第２復号部３０８の事前尤度情報として入力されている。第２復号部３０８は、復号結果である第２出力信号Ｌ２及び外部尤度情報Ｌｅ２を出力する。
この外部尤度情報Ｌｅ２は、デインタリーバ３１０でデインタリーブされた後に、事前尤度情報として第１復号部３０２に入力される。第２復号部３０８からの第２出力信号Ｌ２は、デインタリーバ３１２でデインタリーブされ、硬判定部３１４に入力される。デインタリーバ３１０，３１２は、インターリーバ３０４，３０６及び送信側のインターリーバ（例えば、図１の１０４）により並べ替えられたデータの順序を元に戻すための手段である。硬判定部３１４は、復号された信号に含まれている軟判定データを硬判定し、２値信号のデータ系列Ｕ（ｋ）を作成する（ｋは、サンプル番号を示す。）。硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）は、誤り検査部３１６に入力される。誤り検査部２１６では、１ブロック分の硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）に含まれる総てのパケットデータユニット（ＰＤＵ）に対して、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を行う。
更に、本実施例によるターボ復号器は特定部３１８を有し、この特定部３１８は、パケットデータユニットの各々に対して行われる誤り検査において、誤りの検出されなかったパケットデータユニットが、ブロック中のどのパケットデータユニットであるかを判別する。本実施例によるターボ復号器は、特定部３１８に接続される置換部３２０を有し、この置換部３２０は、特定部３１８で特定されたパケットデータユニットに対応する入力信号系列中のパケットデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換する。
動作を次に説明する。復調された軟判定後の信号は、第１ないし第３の入力信号系列としてターボ復号器に入力される。第１及び第２の入力信号家列ｙａ，ｙｂは第１復号部３０２に入力され、復号される。第２及び第３の入力信号系列ｙｂ，ｙｃは第２復号部３０８に入力され、復号される。第１及び第２復号部３０２，３０８は、互いに外部尤度情報Ｌｅ１，Ｌｅ１’，Ｌｅ２，Ｌｅ２’をやりとりしながら、復号された信号Ｌ１，Ｌ２を反復的に出力する。外部尤度情報を互いに反復的にフィードバックすることで、それを行わなかった場合に比べて、復号における誤り訂正能力を向上させることが可能になる。このようにして算出された復号結果に対して、硬判定部３１４における硬判定及び誤り検査部３１６における誤り検査が行われる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出されなかった場合には、そのブロックは良好に受信及び復調されたことを示し、不図示の後段の処理が進められる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出された場合には、例えば復号計算の反復回数を増加させたり、送信側からの再送を要求することで、適切なデータの復元が行われるようにする。
誤り検査の結果が、一部のパケットデータユニットに対しては良好であるが、他のパケットデータユニットに対しては良好ない場合には、本実施例により以下の動作が行われる。誤り検査部３１６の検査結果は、特定部３１８にも通知されている。この特定部３１８は、パケットデータユニットの各々に対して行われる誤り検査において、誤りの検出されなかったパケットデータユニットが、ブロック中のどのパケットデータユニットであるかを判別する。例えば、１つのブロックにＮ個のパケットデータユニットＰＤＵ１〜ＰＤＵＮが包含され、その各々に対して誤り検査結果ＰＤＵ−ＣＲＣ１〜ＰＤＵ−ＣＲＣＮが得られたとする。これらＮ個の誤り検査結果の内、ｒ番目のものＰＤＵ−ＣＲＣｒは良好であり（誤りが無く）、他は良好ではなかった（誤りが有った）とする。この場合に、特定部３１８は、硬判定された復号結果Ｕ（ｋ）の内、ｒ番目のパケットデータユニットＰＤＵｒに対応する硬判定結果Ｕ（ｋ）を特定及び保持し、以後の処理に備える。
置換部３２０は、特定部３１８で特定されたパケットデータユニットに対応する入力信号系列中のパケットデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換する。上記の例では、例えば第１の入力信号系列ｙａの中のＰＤＵｒに関する軟判定データの信号内容ｙａ（ｋ）が、硬判定後のＵ（ｋ）に置換される（入力信号系列ｙａの中の他のパケットデータユニットＰＤＵｓ（ｓ＝１，．．．，Ｎ，ｓ≠ｒ）に関する信号内容については、置換は行われない。）。また、選択的に、更に、第２，第３の入力信号系列ｙｂ，ｙｃについても、それぞれ信号内容を置換することが可能である（ただし、第２の入力信号系列に対しては畳み込み符号化の影響を考慮して置換が行われ、第３の入力信号系列に対してはインターリーブ及び畳み込み符号化の影響を考慮して置換が行われることを要する。）。パケットデータユニットの一部が置換された入力信号系列（新たな入力信号系列）は、再び第１復号部３０２に入力され、復号のための計算が行われる。この復号計算では、ブロックに含まれるパケットデータユニットの内、ＰＤＵｒに対しては、軟判定データｙａ（ｋ）ではなく、正しいことの保証されている硬判定済みの２値データＵ（ｋ）が使用される。以後、復号された信号が反復的に出力される。
本実施例によれば、硬判定されたパケットデータユニットの内、誤り検査結果が良好であったものが特定及び保持され、入力信号系列の一部が硬判定後の信号内容に置換され、再び復号計算が行われる。入力信号系列の一部（置換の行われた部分）は正しいことが保証されているので、以後の復号計算の精度及び収束性を向上させることが可能になる。この点、誤り検査結果がブロック全体の正否を判定するためにのみ使用されていた従来の手法と大きく異なる。
［第２実施例］
図４は、本願第２実施例によるターボ復号化の手法を説明するためのブロック図を示す。上記実施例と同様に、送信される信号系列は、入力された信号系列そのままの第１の信号系列ｘａと、入力された信号系列の畳み込み符号化による第２の信号系列ｘｂと、入力された信号のインターリーブ及び畳み込み符号化による第３の信号系列ｘｃにて伝送される。これら３系統の信号系列は、変調された後に受信側へ伝送される。受信された信号は、復調され、送信側で作成された３系統の信号系列ｘａ，ｘｂ，ｘｃに対応する３つの信号系列ｙａ，ｙｂ，ｙｃが得られる。これらの信号は、軟判定された信号であるが、最終的には硬判定される。
本実施例によるターボ復号器は第１復号部３０２を有し、この第１復号部３０２には、第１及び第２の入力信号系列ｙａ，ｙｂと、事前尤度情報Ｌｅ２’とが入力される。第１復号部４０２は、これらの入力信号に基づいて、復号結果である第１出力信号Ｌ１及び外部尤度情報Ｌｅ１を出力する。
第１の入力信号系列ｙａは、インターリーバ４０４によりインターリーブされ、第２復号部４０８に入力される。第１復号部４０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１も、インターリーバ４０６によってインターリーブされ、第２復号部４０８に入力される。第２復号部４０８には、第３の入力信号系列ｙｃも入力される。第１復号部４０２からの第１外部尤度情報Ｌｅ１をインターリーブしたものＬｅ１’が、第２復号部４０８の事前尤度情報として入力されている。第２復号部４０８は、復号結果である第２出力信号Ｌ２及び外部尤度情報Ｌｅ２を出力する。
外部尤度情報Ｌｅ２は、デインタリーバ４１０でデインタリーブされた後に、事前尤度情報として第１復号部４０２に入力される。第２復号部４０８からの第２出力信号Ｌ２は、デインタリーバ４１２でデインタリーブされ、硬判定部４１４に入力される。硬判定部３１４は、復号された信号に含まれている軟判定データを硬判定し、２値信号のデータ系列Ｕ（ｋ）を作成する（ｋは、サンプル番号を示す。）。硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）は、誤り検査部４１６に入力される。誤り検査部４１６では、１ブロック分の硬判定後のデータ系列Ｕ（ｋ）に含まれる総てのパケットデータユニット（ＰＤＵ）に対して、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を行う。
本実施例によるターボ復号器は特定部４１８を有し、この特定部４１８は、パケットデータユニットの各々に対して行われる誤り検査において、誤りの検出されなかったパケットデータユニットが、ブロック中のどのパケットデータユニットであるかを判別する。本実施例によるターボ復号器は、特定部４１８に接続される第１置換部４２０を有し、この第１置換部４２０は、特定部４１８で特定されたパケットデータユニットに対応する入力信号系列中のパケットデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換する。
更に、本実施例によるターボ復号器は第２置換部４２２を有し、この第２置換部４２２は、特定部４１８で特定されたパケットデータユニットに対する硬判定後の信号内容Ｕ（ｋ）を、第１復号部４０２に与える。第１復号部４０２は、事前尤度情報と入力信号とに基づいて、復号された復号信号Ｌ（ｋ）を出力する復号演算部４２４を有する。また、第１復号部４０２は、事前尤度情報と、復号出力Ｌ（ｋ）と、入力信号系列からの信号とに基づいて、外部尤度情報Ｌｅ（ｋ）を算出する尤度演算部４２６を有する。
動作を次に説明する。復調された軟判定後の信号は、第１ないし第３の入力信号系列としてターボ復号器に入力される。第１及び第２復号部４０２，４０４は、互いに外部尤度情報Ｌｅ１，Ｌｅ１’，Ｌｅ２，Ｌｅ２’をやりとりしながら、復号された信号Ｌ１，Ｌ２を反復的に出力する。このようにして算出された復号結果に対して、硬判定部４１４における硬判定及び誤り検査部４１６における誤り検査が行われる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出されなかった場合には、そのブロックは良好に受信及び復調されたことを示し、不図示の後段の処理が進められる。総てのパケットデータユニットに対して誤りが検出された場合には、例えば復号計算の反復回数を増加させたり、送信側に再送を要求することで、適切なデータの復元が行われるようにする。
誤り検査の結果が、一部のパケットデータユニットに対しては良好であるが、他のパケットデータユニットに対しては良好でない場合には、本実施例により以下の動作が行われる。誤り検査部４１６の検査結果は、特定部４１８にも通知されている。この特定部４１８は、パケットデータユニットの各々に対して行われる誤り検査において、誤りの検出されなかったパケットデータユニットが、ブロック中のどのパケットデータユニットであるかを判別する。例えば、１つのブロックにＮ個のパケットデータユニットＰＤＵ１〜ＰＤＵＮが包含され、その各々に対して誤り検査結果ＰＤＵ−ＣＲＣ１〜ＰＤＵ−ＣＲＣＮが得られたとする。これらＮ個の誤り検査結果の内、ｒ番目のものＰＤＵ−ＣＲＣｒが良好であり（誤りが無く）、他は良好ではなかった（誤りが有った）とする。この場合に、特定部４１８は、硬判定された復号結果Ｕ（ｋ）の内、ｒ番目のパケットデータユニットＰＤＵｒに対応する硬判定結果Ｕ（ｋ）を特定及び保持し、以後の処理に備える。
第１置換部４２０は、特定部４１８で特定されたパケットデータユニットに対応する入力信号系列中のパケットデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換する。上記の例では、例えば第１の入力信号系列ｙａの中のＰＤＵｒに関する軟判定データの信号内容ｙａ（ｋ）が、硬判定後のＵ（ｋ）に置換される。また、選択的に、更に、第２，第３の入力信号系列ｙｂ，ｙｃについても、それぞれ信号内容を置換することが可能である（ただし、第２の入力信号系列に対しては畳み込み符号化の影響を考慮して置換が行われ、第３の入力信号系列に対してはインターリーブ及び畳み込み符号化の影響を考慮して置換が行われることを要する。）。パケットデータユニットの一部が置換された入力信号系列（新たな入力信号系列）は、再び第１復号部４０２に入力され、復号のための計算が行われる。この復号計算では、ブロックに含まれるパケットデータユニットのｒ番目のものＰＤＵｒに対しては、軟判定データｙａ（ｋ）ではなく、正しいことの保証されている硬判定済みの２値データＵ（ｋ）が使用される。以後、復号された信号が反復的に出力される。
更に、第２置換部４２２は、特定部４１８で特定されたパケットデータユニットに対する硬判定後の信号内容Ｕ（ｋ）を第１復号部４０２にも与える。第１復号部４０２の復号演算部４２４は、入力信号系列からの信号に基づいて、復号された復号出力Ｌ（ｋ）を算出する。また、尤度演算部４２６は、事前尤度情報と、復号出力Ｌ（ｋ）と、入力信号系列からの信号とに基づいて、次式により外部尤度情報Ｌｅ（ｋ）を算出する。
Ｌｅ（ｋ）＝Ｌ（ｋ）−（２／σ２）ｙａ（ｋ）−（２／σ２）ｚ（ｋ）
ここで、σは、受信データの確率密度関数に対する標準偏差を示し、ｚ（ｋ）は、ｋ番目のサンプルに対する事前尤度情報（Ｌｅ１’，Ｌｅ２’）を示す。
第１置換部にて入力信号の一部が変更される場合、即ちブロック中の誤り検査結果の一部は一部は良好であるが、他の部分は良好でない場合には、尤度演算部４２６は、第２置換部４２２からの信号を利用して、外部尤度情報を計算する。より具体的には、特定部４１８にて正しいことの確認されたパケットデータユニットＰＤＵｒの信号内容に対して、事前尤度情報の絶対値｜ｚ（ｋ）｜を最大値に置換し、軟判定データｙａ（ｋ）の代りに硬判定後の信号内容Ｕ（ｋ）を使用することで、外部尤度情報Ｌｅ（ｋ）を計算する。事前尤度情報の絶対値を最大値にするのは、信号内容が確実だからである。
本実施例によれば、誤り検査結果に依存して、入力信号系列だけでなく外部尤度情報をも修正するので、第１実施例と同様に効率的な復号が行われ得ることに加えて、復号計算の精度及び収束性が一層向上し得る。
本実施例では、第２置換部４２２は、第１復号部４０２における信号処理に影響するように形成されているが、第２復号部４０８における信号処理に影響するように形成することも可能である。なぜなら、第１及び第２復号部は、機能的に同様の手段又は構成を有しており、誤り検査により正しいことの判明したパケットデータユニットの硬判定結果を利用して復号が行われ、そのことが外部尤度情報に反映されればよいからである。
図５は、本願第１実施例のターボ復号器を用いて行われたシミュレーション結果を示す。このシミュレーションでは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式及び符号分割多重接続（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を利用する通信システムを想定し、変調方式は６４ＱＡＭであり、１ブロック中のパケットデータユニット数は２６である。横軸は、１ビット当たりの信号エネルギと雑音電力密度の比率（信号雑音比）Ｅｂ／Ｎ０を示す。縦軸は、ブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Ｂｌｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を示す。４種類の信号雑音比Ｅｂ／Ｎ０に対するブロック誤り率を調べたところ、従来方式ではグラフ５０２で示される値となったが、本願実施例によればグラフ５０４に示される値となった。
相対的にノイズレベルの高い近辺（Ｅｂ／Ｎ０＝８，９程度）では、ブロック誤り率が大きく、グラフ５０２，５０４により示されるブロック誤り率はさほど変わらない大きな値である。しかしながら、実際の通信システムに採用され得る程度の信号雑音比の近辺（Ｅｂ／Ｎ０＝１０，１１程度）では、本願実施例の方が、ブロック誤り率の低い優れた特性になっていることが分かる。
以上本願実施例によるターボ復号器は、入力信号系列及び事前尤度情報に基づいて信号を復号し、外部尤度情報を出力する復号部と、誤り検査の結果が良好であったパケットデータユニットを特定する特定部と、そのパケットデータユニットの信号内容を硬判定後の信号内容に置換する置換部を有する。これにより、信号内容の正しいことが保証されている信号系列に基づいて、次回の復号の計算が行われるので、復号計算の精度及び収束性を向上させることが可能になり、ひいては復号の効率化を図ることが可能になる。
本願実施例によれば、誤り検査は巡回冗長検査（ＣＲＣ）により行われる。ＣＲＣは、簡易にデータ信号系列に挿入することが可能であり、その検査も複雑ではなく、ＣＲＣを規格に採用する通信システムも存在する。従って、そのような通信システムでは、新たにＣＲＣ検査を行うための機能又は手段を導入せずに、本願実施例を実現することが可能である。本願実施例によれば、ブロックに含まれるパケットデータユニット個々のＣＲＣ検査結果を、ブロック全体の正否判定だけでなく、次回の復号計算に有効に利用することで、復号の効率を向上させることができる。
本願第２実施例によれば、特定部にて特定されたＰＤＵに対する硬判定結果Ｕ（ｋ）、そのＰＤＵに対する復号出力Ｌ（ｋ）及び事前尤度情報ｚ（ｋ）に基づいて算出された外部尤度情報が、次回の復号計算における事前尤度情報として使用される。これにより、入力信号系列だけでなく、事前尤度情報も修正されるので、復号計算の更なる精度及び収束性の向上を図ることが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
Claims (15)
- 復調された硬判定前の入力信号を受信し、前記入力信号に含まれる複数のデータユニットより成るブロック毎に、復号された信号を出力するターボ復号器であって、
前記入力信号及び信号内容の尤度に関する事前尤度信号に基づいて、復号された出力信号及び信号内容の尤度に関する外部尤度信号を出力する復号手段であって、前記出力信号が反復的に生成され、前記外部尤度情報が、次回の出力信号を作成する際の事前尤度情報として使用されるところの復号手段と、
硬判定された前記出力信号に含まれる複数のデータユニットの各々に対して行われる誤り検査にて誤りの検出されなかったデータユニットが、前記ブロック中のどのデータユニットであるかを特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換することで作成した信号系列を、入力信号として前記復号手段に入力する置換手段
を有することを特徴とするターボ復号器。 - 前記誤り検査が、巡回冗長検査により行われることを特徴とする請求項１記載のターボ復号器。
- 前記特定手段により特定されたデータユニットに対する復号結果と、前記信号系列からの信号と、事前尤度情報とを利用して再計算された外部尤度情報を、事前尤度情報として前記復号手段に入力することを特徴とする請求項１記載のターボ復号器。
- 更に、前記復号手段からの前記出力信号を硬判定する硬判定手段を有することを特徴とする請求項１記載のターボ復号器。
- 更に、前記硬判定された出力信号に含まれるデータユニットの各々に対して、誤り検査を行う誤り検出手段を有することを特徴とする請求項１記載のターボ復号器。
- 復調された硬判定前の入力信号を受信し、前記入力信号に含まれる複数のデータユニットより成るブロック毎に、復号された信号を出力するターボ復号器であって、
前記入力信号及び信号内容の尤度に関する事前尤度信号に基づいて、復号された第１出力信号及び信号内容の尤度に関する第１外部尤度信号を出力する第１復号手段と、
前記入力信号及び前記第１復号手段からの前記第１外部尤度信号に基づいて、復号された第２出力信号及び信号内容の尤度に関する第２外部尤度信号を出力する第１復号手段であって、前記第２外部尤度情報が、前記事前尤度情報として使用されるところの第２復号手段と、
硬判定された前記第２出力信号に含まれる複数のデータユニットの各々に対して行われる誤り検査にて誤りの検出されなかったデータユニットが、前記ブロック中のどのデータユニットであるかを特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換することで作成した信号系列を、入力信号として前記第１復号手段に入力する置換手段
を有することを特徴とするターボ復号器。 - 前記誤り検査が、巡回冗長検査により行われることを特徴とする請求項６記載のターボ復号器。
- 前記特定手段により特定されたデータユニットに対する復号結果と、前記信号系列からの信号と、事前尤度情報とを利用して再計算された外部尤度情報を、事前尤度情報として前記復号手段に入力することを特徴とする請求項６記載のターボ復号器。
- 更に、前記第２復号手段からの前記第２出力信号を硬判定する硬判定手段を有することを特徴とする請求項６記載のターボ復号器。
- 更に、前記硬判定された前記第２出力信号に含まれるデータユニットの各々に対して、誤り検出を行う誤り検出手段を有することを特徴とする請求項６記載のターボ復号器。
- 復調された硬判定前の入力信号を受信し、前記入力信号に含まれる複数のデータユニットより成るブロック毎に、復号された信号を出力するターボ復号器であって、
前記入力信号及び信号内容の尤度に関する第１事前尤度信号に基づいて、復号された第１出力信号及び信号内容の尤度に関する第１外部尤度信号を出力する第１復号手段と、
前記入力信号及び信号内容の尤度に関する第２事前尤度信号に基づいて、復号された第２出力信号及び信号内容の尤度に関する第２外部尤度信号を出力する第２復号手段であって、前記第１復号手段からの前記第１外部尤度情報が前記第２事前尤度情報として使用され、前記第２外部尤度情報が前記第１事前尤度情報として使用されるところの第２復号手段と、
硬判定された前記第２出力信号に含まれる複数のデータユニットの各々に対して行われる誤り検査にて誤りの検出されなかったデータユニットが、前記ブロック中のどのデータユニットであるかを特定する特定手段と、
前記特定手段により特定されたデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換することで作成した信号系列を、入力信号として前記第１復号手段に入力する第１置換手段
前記第１又は第２復号手段が新たな第１又は第２外部尤度情報を算出するように、前記特定手段により特定されたデータユニットに対して、硬判定前の信号内容を硬判定後の信号内容に置換し、前記第１又は第２事前尤度情報を所定値に変更する第２置換手段
を有することを特徴とするターボ復号器。 - 前記誤り検査が、巡回冗長検査により行われることを特徴とする請求項１１記載のターボ復号器。
- 前記特定手段により特定されたデータユニットに対する復号結果と、前記信号系列からの信号と、所定値に変更された第１又は第２事前尤度情報とを利用して再計算された外部尤度情報を、第１又は第２事前尤度情報として前記第１又は第２復号手段に入力することを特徴とする請求項１１記載のターボ復号器。
- 更に、前記第２復号手段からの前記第２出力信号を硬判定する硬判定手段を有することを特徴とする請求項１１記載のターボ復号器。
- 更に、前記硬判定された前記第２出力信号に含まれるデータユニットの各々に対して、誤り検査を行う誤り検出手段を有することを特徴とする請求項１１記載のターボ復号器。
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