JP3935065B2 - ターボ積符号符号化装置、ターボ積符号符号化方法、ターボ積符号符号化プログラムおよびターボ積符号復号装置、ターボ積符号復号方法、ターボ積符号復号プログラム - Google Patents
ターボ積符号符号化装置、ターボ積符号符号化方法、ターボ積符号符号化プログラムおよびターボ積符号復号装置、ターボ積符号復号方法、ターボ積符号復号プログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データを記録、伝送する際の当該データの符号化復号技術に係り、特に、誤り訂正符号の一種であるターボ積符号を用いるターボ積符号符号化装置、ターボ積符号符号化方法、ターボ積符号符号化プログラムおよびターボ積符号復号装置、ターボ積符号復号方法、ターボ積符号復号プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、符号化復号技術である変調方式と誤り訂正符号との組み合わせには、変調方式の６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、３２ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）およびＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ ＰＳＫ）に、適当な誤り訂正符号を組み合わせたものがある。
【０００３】
ここで、これらの変調方式および適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合の受信Ｅｂ／Ｎｏと通信路容量との関係を図６に示す。Ｅｂ／Ｎｏ（Ｅｎｅｒｇｙ ｐｅｒ ｂｉｔ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒａｔｉｏ）は、１ビット当たりの信号電力密度と雑音電力密度との比であり、通信路容量は、誤りなく伝送できる１Ｈｚ当たりのビットレートである。
【０００４】
この図６に示した各曲線（通信路容量曲線）について説明すると、図６中上方の通信路容量曲線（ａ）は、理想的な誤り訂正符号と変調方式とを組み合わせた場合の通信路容量（シャノン限界）を表したものであり、この通信路容量曲線（ａ）の直下の通信路容量曲線（ｂ）は、変調方式を６４ＱＡＭ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。また、この通信路容量曲線（ｂ）の直下の通信路容量曲線（ｃ）は、変調方式を３２ＱＡＭ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。
【０００５】
また、この通信路容量曲線（ｃ）の直下の通信路容量曲線（ｄ）は、変調方式を１６ＱＡＭ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。さらに、この通信路容量曲線（ｄ）の直下の通信路容量曲線（ｅ）は、変調方式を８ＰＳＫ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。さらにまた、この通信路容量曲線（ｅ）の直下の通信路容量曲線（ｆ）は、変調方式をＱＰＳＫ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。そして、この通信路容量曲線（ｆ）の直下の通信路容量曲線（ｇ）は、変調方式をＢＰＳＫ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。
【０００６】
例えば、この図６の通信路容量曲線（ｃ）に示した特性を有する３２ＱＡＭ（同時に５ビットのデータを伝送可能）を使用して、１Ｈｚ当たり、４ｂｐｓ（ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）の伝送を行おうとした場合に、図６より以下のことを読み取ることができる。
【０００７】
（１）Ｅｂ／Ｎｏが６．６ｄＢ必要であること。
（２）このＥｂ／Ｎｏ値（この場合、６．６ｄＢ）がシャノン限界Ｅｂ／Ｎｏ値（５．８）ｄＢに近似した値であること。
（３）この３２ＱＡＭよりレベル数の多い６４ＱＡＭ（同時に６ビットのデータを伝送可能）を使用しても、Ｅｂ／Ｎｏ値が殆ど改善できないこと。
（４）この３２ＱＡＭよりレベル数の少ない１６ＱＡＭ（同時に４ビットのデータを伝送可能）を使用した場合、非常に大きなＥｂ／Ｎｏ値（この場合、１１ｄＢ）が必要になること。
【０００８】
また、一般的に、レベル数の多い変調方式を使用した場合、変調した信号を増幅器によって増幅する際の電力効率が低下することから、例えば、１Ｈｚ当たり４ｂｐｓの伝送を行う場合には、例示した３２ＱＡＭと符号化率４／５の誤り訂正符号とを組み合わせるとよいことが知られている。このように、１Ｈｚ当たり伝送ビット数ｎより１ビット多く伝送できる変調方式と、符号化率ｎ／（ｎ＋１）の誤り訂正符号とを組み合わせることがよいことは、非特許文献１に述べられている。
【０００９】
このような背景から、例えば、ＢＳデジタル放送では、８ＰＳＫ（同時に３ビットのデータを伝送可能）変調方式と、符号化率２／３の誤り訂正符号とを組み合わせた方式が採用されている。また、このような変調方式と組み合わされる誤り訂正符号には、符号化率ｎ／ｎ＋１を求めやすい畳み込み符号が用いられるのが一般的である。
【００１０】
ところで、畳み込み符号が変調符号の非ブロック符号の１種であるのに対し、変調符号のブロック符号を用いる場合には、一般的に、このような単純な分数で表される符号化率にはならない。例えば、米国ＡＨＡ社のターボ積符号ＬＳＩのアプリーケーションノート”Ｔｕｒｂｏ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｄｅ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＱＡＭ）”では、３２ＱＡＭの場合、符号化率４／５＝０．８に近い値を得るために、拡張ハミング符号（５７，６４）を用いて、正方メモリ上のデータに対し、縦方向および横方向に符号化することで、符号化率５７／６４×５７／６４（＝０．７９２）を実現した例が紹介されている。
【００１１】
このような符号化率、つまり、単純な整数比で表される符号化率、または、単純な整数比に近似した数値で表される符号化率を実現することは、変調方式と誤り訂正符号とが変更されることのないシステムでは、容易に算出することができ、技術的な困難性がないため、あまり問題にならないと想定されるが、複数の変調方式を自由に切替可能なシステムの場合、変調方式毎のデータのビットレートが単純な整数比とならないことから、変調方式毎に、データを誤り訂正符号に符号化する符号器を備えなければならず、ハードウェアの大規模化を招くことになる。
【００１２】
このため、従来、ブロック符号を用いるターボ積符号を使用し、符号化率が単純な整数比｛ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）｝になる方法として、「短縮化」を用いる方法が提案されている。例えば、拡張ハミング符号（１２８，１２０）を８ビット短縮化した符号（１２８−８，１２０−８）＝（１２０，１１２）と、７２ビット短縮化した符号（１２８−７２，１２０−７２）＝（５６，４８）とを組み合わせた場合、符号化率は１１２／１２０×４８／５６＝４／５＝０．８となり、３２ＱＡＭに最適な符号化率になる。
【００１３】
【非特許文献１】
Ｇｏｔｔｆｒｉｅｄ Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ ”Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅ／Ｐｈａｓｅ Ｓｉｇｎａｌｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．，Ｉｎｆｏ．，Ｖｏｌ．ＩＴ−２８，Ｎｏ．１，Ｊａｎ １９８２．
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のターボ積符号における「短縮化」では、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）を得るために、減算するビット数によってＥｂ／Ｎｏ値が増大する等の性能劣化が符号化器、復号器に生じるという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は前記した従来の技術が有する課題を解消し、符号化器、復号器においてＥｂ／Ｎｏ値が増大することなく、性能劣化を抑制して、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）を得ることができるターボ積符号符号化装置、ターボ積符号符号化方法、ターボ積符号符号化プログラムおよびターボ積符号復号装置、ターボ積符号復号方法、ターボ積符号復号プログラムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するため、以下に示す構成とした。
請求項１に記載のターボ積符号符号化装置は、符号化した際の単位符号語の長さである第一符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第一データ長を備える第一要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第二符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第二データ長を備える第二要素符号とによって表される２次元ターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化装置であって、前記入力データを記憶するデータ記憶手段と、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数および前記第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数を記憶する短縮化ビット数記憶手段と、この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段と、この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと、前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段と、この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段と、を備え、前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、まず、データ記憶手段に入力データが記憶される。続いて、空白データ生成手段で、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、入力データを短縮化するための空白データが生成され、データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入される。そして、第一要素符号符号化手段で、第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数および第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数に基づいて、空白データと、入力データとが符号化される。そして、第二要素符号符号化手段で、第一要素符号符号化手段によって符号化された符号化結果と空白データとが符号化される。つまり、第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に相当する分だけ割愛されて符号化されることになる。
【００１８】
請求項２記載のターボ積符号符号化装置は、請求項１記載のターボ積符号符号化装置において、前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、
前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
【００１９】
【数５】
【００２０】
で計算される前記ｑ値が最小となる条件を満たすことを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）とが決定されてｑ値が数式１を満たすように算出され、これらの条件に基づいて、入力データが符号化される。
【００２２】
また、請求項３に記載のターボ積符号符号化装置は、符号化した際の単位符号語の長さである第一符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第一データ長を備える第一要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第二符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第二データ長を備える第二要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第三符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第三データ長を備える第三要素符号とによって表される３次元ターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化装置であって、前記入力データを記憶するデータ記憶手段と、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数、前記第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数および前記第三要素符号を短縮化する第三符号短縮化ビット数を記憶する短縮化ビット数記憶手段と、この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段と、この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段と、この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段と、この第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第三データ長および前記第三符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第三要素符号符号化手段と、を備え、前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果、前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第三要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、まず、データ記憶手段に入力データが記憶される。続いて、空白データ生成手段で、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に基づいて、入力データを短縮化するための空白データが生成され、データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入される。第一要素符号符号化手段で、第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数、第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数および第三要素符号を短縮化する第三符号短縮化ビット数に基づいて、空白データと、入力データとが符号化される。そして、第二要素符号符号化手段で、第一要素符号符号化手段によって符号化された符号化結果と空白データとが符号化される。そして、第三要素符号符号化手段で、第二要素符号符号化手段によって符号化された符号化結果と空白データとが符号化される。つまり、第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に相当する分だけ割愛されて符号化されることになる。
【００２４】
請求項４記載のターボ積符号符号化装置は、請求項３記載のターボ積符号符号化装置において、前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記第三要素符号の第三符号符号長をｋ３とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第三符号訂正可能ビット数をｃとし、前記第三データ長をｍ３とし、前記第三符号短縮化ビット数をｓ３とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）×（ｍ３−ｓ３）／（ｋ３−ｓ３）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
【００２５】
【数６】
【００２６】
で計算される前記ｑ値が最小となる条件を満たすことを特徴とする。
【００２７】
かかる構成によれば、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）と、第三要素符号の各要素（第三符号符号長、第三データ長、第三符号訂正可能ビット数、第三符号短縮化ビット数）が決定されてｑ値が数式２を満たすように算出され、これらの条件に基づいて、入力データが符号化される。
【００２８】
請求項５に記載のターボ積符号符号化方法は、符号化した際の単位符号語の長さである符号符号長および当該単位符号に含まれるデータの長さであるデータ長を備える要素符号同士によって表されるターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化方法であって、前記入力データをデータ記憶装置に記憶するデータ記憶ステップと、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数を短縮化ビット数記憶手段に記憶する短縮化ビット数記憶ステップと、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶装置のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成ステップと、この空白データ生成ステップにて前記データ記憶装置に挿入された空白データと、前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化ステップと、この第一要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果と空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化ステップと、を含み、前記第一要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とする。
【００２９】
この方法によれば、まず、データ記憶ステップにおいて、入力データがデータ記憶装置に記憶される。続いて、短縮化ビット数記憶ステップにおいて、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数が短縮化ビット数記憶手段に記憶される。そして、空白データ生成ステップにおいて、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、入力データを短縮化するための空白データが生成され、データ記憶装置のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入される。そして、第一要素符号符号化ステップにおいて、空白データ生成ステップにて挿入された空白データと、入力データとが、第一データ長および第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。また、第二要素符号符号化ステップにおいて、第一要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果と空白データとが、第二データ長および第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。つまり、短縮化ビット数に相当する分だけ割愛されて符号化されることになる。
【００３０】
請求項６に記載のターボ積符号符号化プログラムは、符号化した際の単位符号語の長さである符号符号長および当該単位符号に含まれるデータの長さであるデータ長を備える要素符号同士によって表されるターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとする装置を、前記入力データをデータ記憶手段に記憶させるためのデータ書込手段、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数を短縮化ビット数記憶手段に記憶する短縮化ビット数書込手段、この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段、この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段、この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段、として機能させ、前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴する。
【００３１】
かかる構成によれば、まず、データ書込手段で、入力データがデータ記憶手段に記憶される。続いて、短縮化ビット数書込手段で、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数が短縮化ビット数記憶手段に記憶される。そして、空白データ生成手段で、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、入力データを短縮化するための空白データが生成され、データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入される。そして、第一要素符号符号化手段で、空白データ生成手段で挿入された空白データと、入力データとが、第一データ長および第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。さらに、第二要素符号符号化手段で、第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と空白データとが、第二データ長および第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。つまり、短縮化ビット数に相当する分だけ割愛されて符号化されることになる。
【００３２】
請求項７記載のターボ積符号復号装置は、請求項１または請求項２に記載のターボ積符号符号化装置で２次元ターボ積符号に符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号装置であって、前記符号化データを記憶する符号化データ記憶手段と、前記第一符号短縮化ビット数、前記第二符号短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第一要素符号復号手段と、この第一要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第二要素符号に基づいて当該復号結果を復号し、この再復号した再復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第二要素符号復号手段と、前記第一要素符号復号手段および前記第二要素符号復号手段によって復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
かかる構成によれば、まず、符号化データ記憶手段で符号化データが記憶される。そして、第一要素符号復号手段で、第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および符号化率に対応するように、符号化データが復号される。この復号された結果が復号結果として、符号化データ記憶手段に出力される。そしてまた、第二要素符号復号手段で、復号結果が読み出されて、第二要素符号に基づいて復号され、再復号結果として符号化データ記憶手段に出力される。その後、データ復元手段で、第一要素符号復号手段および第二要素符号復号手段よって復号が繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。なお、復号結果は、“０”が送信されたと推定される確率Ｐ0と、“１”が送信されたと推定される確率Ｐ1との比の対数数値（尤度の比の対数値）で、この対数数値と予め定められた閾値（通常“０”）とを比較することによって、繰り返し結果が「０」または「１」に判定される。
【００３４】
請求項８記載のターボ積符号復号装置は、請求項７記載のターボ積符号復号装置において、前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
【００３５】
【数７】
【００３６】
で計算される前記ｑ値が最小となる条件を満たすことを特徴とする。
【００３７】
かかる構成によれば、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）とが決定されてｑ値が数式１を満たすように算出され、これらの条件に基づいて、符号化データが復号される。
【００３８】
請求項９記載のターボ積符号復号装置は、請求項３または請求項４に記載のターボ積符号符号化装置で３次元ターボ積符号に符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号装置であって、前記符号化データを記憶する符号化データ記憶手段と、前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第一要素符号復号手段と、この第一要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第二要素符号に基づいて当該復号結果を復号し、この再復号した再復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第二要素符号復号手段と、この第二要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第三要素符号に基づいて当該再復号結果を復号し、この再々復号した再々復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第三要素符号復号手段と、前記第一要素符号復号手段、前記第二要素符号復号手段および前記第三要素符号復号手段によって復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段と、を備えることを特徴とする。
【００３９】
かかる構成によれば、まず、符号化データ記憶手段で符号化データが記憶される。そして、第一要素符号復号手段で、第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および符号化率に対応するように、符号化データが復号される。この復号された結果が復号結果として、符号化データ記憶手段に出力される。そしてまた、第二要素符号復号手段で、復号結果が読み出されて、第二要素符号に基づいて復号され、再復号結果として符号化データ記憶手段に出力される。さらに、第三要素符号復号手段で、再復号結果が読み出されて、第三要素符号に基づいて復号され、再々復号結果として符号化データ記憶手段に出力される。その後、データ復元手段で、第一要素符号復号手段、第二要素符号復号手段および第三要素符号復号手段よって復号が繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。なお、復号結果は、“０”が送信されたと推定される確率Ｐ0と、“１”が送信されたと推定される確率Ｐ1との比の対数数値（尤度の比の対数値）で、この対数数値と予め定められた閾値（通常“０”）とを比較することによって、繰り返し結果が「０」または「１」に判定される。
【００４０】
請求項１０記載のターボ積符号復号装置は、請求項９記載のターボ積符号復号装置において、前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記第三要素符号の第三符号符号長をｋ３とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第三符号訂正可能ビット数をｃとし、前記第三データ長をｍ３とし、前記第三符号短縮化ビット数をｓ３とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）×（ｍ３−ｓ３）／（ｋ３−ｓ３）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
【００４１】
【数８】
【００４２】
で計算される前記ｑ値が最小となる条件を満たすことを特徴とする。
【００４３】
かかる構成によれば、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一符号訂正可能ビット数、第一データ長、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二符号訂正可能ビット数、第二データ長、第二符号短縮化ビット数）と、第三要素符号の各要素（第三符号符号長、第三符号訂正可能ビット数、第三データ長、第三符号短縮化ビット数）が決定されてｑ値が数式２を満たすように算出され、これらの条件に基づいて、符号化データが復号される。
【００４４】
請求項１１記載のターボ積符号復号方法は、請求項５に記載のターボ積符号符号化方法によって符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号方法であって、前記符号化データを符号化データ記憶装置に記憶する符号化データ記憶ステップと、前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶装置に出力する要素符号復号ステップと、この要素符号復号ステップにおける復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記入力データに復元するデータ復元ステップと、を含むことを特徴とする。
【００４５】
この方法によれば、まず、符号化データ記憶ステップにおいて、符号化データが符号化データ記憶装置に記憶される。続いて、要素符号復号ステップにおいて、短縮化ビット数および符号化率に対応するように、符号化データが復号され、復号結果として、符号化データ記憶装置に出力される。その後、データ復元ステップにおいて、要素符号復号ステップにより復号が繰り返され、繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。つまり、短縮化ビット数だけ割愛されて、符号化データが復号されることになる。
【００４６】
請求項１２記載のターボ積符号復号プログラムは、請求項６に記載のターボ積符号符号化プログラムによって符号化された符号化データを復号する装置を、以下に示す手段として機能させることを特徴とする。当該装置を機能させる手段は、前記符号化データを符号化データ記憶手段に記憶させるための符号化データ書込手段、前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する要素符号復号手段、この要素符号復号手段における復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段、である。
【００４７】
かかる構成によれば、符号化データ書込手段で、符号化データが符号化データ記憶手段に記憶される。続いて、要素符号復号手段で、短縮化ビット数および符号化率に対応するように、符号化データが復号され、復号結果として、符号化データ記憶手段に出力される。その後、データ復元手段で、要素符号復号手段における復号が繰り返され、繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。つまり、短縮化ビット数だけ割愛されて、符号化データが復号されることになる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（ターボ積符号について）
この実施の形態では、ターボ積符号を以下の４つの符号から選択して使用する場合について説明する。４つの符号は、（１）拡張ハミング符号（１２８，１２０）、（２）拡張ハミング符号（６４，５７）、（３）拡張ハミング符号（３２，２６）、（４）拡張ハミング符号（１６，１１）である。いずれの符号も最低１ビット訂正可能なものである。
【００４９】
これらのハミング符号（ハミング符号（ｎ１，ｎ２）とする）は、符号化した際の単位符号語の長さがｎ１（符号長）であり、この単位符号語のデータ部分の長さがｎ２（データ長）になるものである。なお、ｎ１−ｎ２はパリティ長（誤りを検出する冗長情報の長さ）を示すものである。
【００５０】
２次元ターボ積符号を構成する場合、これら（１）〜（４）の符号から２符号（第一要素符号、第二要素符号）を選択し、これらの符号を短縮化して、所望の符号化率になる組み合わせをすべて抽出する。さらに、抽出されたすべての符号について、次式
【００５１】
【数９】
【００５２】
数式１によりｑを計算する。このｑの値（ｑ値）は、符号化対象となるデータ（符号化対象データ）を符号化後、復号する際に、各符号に対する復号器が誤り訂正することができないビット誤りのパターンの発生確率を示すものである。この数式１において、「ａ」は２次元ターボ積符号を構成する第一要素符号が訂正可能なビット数、第一符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）であり、「ｂ」は２次元ターボ積符号を構成する第二要素符号が訂正可能なビット数、第二符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）である。
【００５３】
また、数式１において、「ｋ１」は２次元ターボ積符号を構成する第一要素符号の符号長、第一要素符号符号長であり、「ｋ２」は２次元ターボ積符号を構成する第二要素符号の符号長、第二要素符号符号長であり、「ｓ１」は２次元ターボ積符号を構成する第一要素符号の短縮化ビット数、第一符号短縮化ビット数であり、「ｓ２」は２次元ターボ積符号を構成する第二要素符号の短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数である。
【００５４】
この数式１の第一項は、符号化対象となるデータ（符号化対象データ）を記憶するアドレス空間の横方向（ｘ軸方向）に当該符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。また、この数式１の第二項は、アドレス空間の縦方向（ｙ軸方向）に符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。
【００５５】
さらに、「ｐ」は０＜ｐ＜１の固定値であればよく、例えば、０．００１等である。この数式１で得られたｑの値（ｑ値）が最小となる符号の組み合わせをターボ積符号の要素符号それぞれに使用すればよいことになる。
【００５６】
同様に、３次元ターボ積符号を構成する場合、これら（１）〜（４）の符号から３符号を選択し、これらの符号を短縮化して、所望の符号化率になる組み合わせをすべて抽出する。さらに、抽出されたすべての符号について、次式
【００５７】
【数１０】
【００５８】
数式２によりｑを計算する。このｑの値（ｑ値）は、符号化対象となるデータ（符号化対象データ）を符号化後、復号する際に、各符号に対する復号器が誤り訂正することができないビット誤りのパターンの発生確率を示すものである。この数式１において、「ａ」は３次元ターボ積符号を構成する第一要素符号が訂正可能なビット数、第一符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）であり、「ｂ」は３次元ターボ積符号を構成する第二要素符号が訂正可能なビット数、第二符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）であり、「ｃ」は３次元ターボ積符号を構成する第三要素符号が訂正可能なビット数、第三符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）である。
【００５９】
また、数式２において、「ｋ１」は３次元ターボ積符号を構成する第一要素符号の符号長、第一要素符号符号長であり、「ｋ２」は３次元ターボ積符号を構成する第二要素符号の符号長、第二要素符号符号長であり、「ｋ３」は３次元ターボ積符号を構成する第三要素符号の符号長、第三要素符号符号長であり、「ｓ１」は３次元ターボ積符号を構成する第一要素符号の短縮化ビット数、第一符号短縮化ビット数であり、「ｓ２」は３次元ターボ積符号を構成する第二要素符号の短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数であり、「ｓ３」は３次元ターボ積符号を構成する第三要素符号の短縮化ビット数、第三符号短縮化ビット数である。
【００６０】
この数式２の第一項は、符号化対象となるデータ（符号化対象データ）を記憶するアドレス空間の横方向（ｘ軸方向）に当該符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。また、この数式２の第二項は、アドレス空間の縦方向（ｙ軸方向）に符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。さらに、この数式２の第三項は、アドレス空間の奥行き方向（ｚ軸方向）に符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。
【００６１】
さらに、「ｐ」は０＜ｐ＜１の固定値であればよく、例えば、０．００１等である。この数式２で得られたｑの値（ｑ値）が最小となる符号の組み合わせをターボ積符号の要素符号それぞれに使用すればよいことになる。
【００６２】
こうして得られた符号の組み合わせを図３に示す。図３は、符号化率１／２、２／３、３／４、４／５、５／６、６／７、７／８と、２次元のターボ積符号および３次元のターボ積符号との組み合わせを示したものである。この図３に示すように、例えば、符号化率４／５の２次元ターボ積符号を構成する場合には、第一要素符号および第二要素符号を、（６４，５７）符号および（１２８，１２０）符号とし、第一符号短縮化ビット数を１ビットおよび第二符号短縮化ビット数を４８ビットとして短縮化を行って、使用すればよいことになる。
【００６３】
また、同様に、符号化率４／５の３次元ターボ積符号を構成する場合には、第一要素符号、第二要素符号および第三要素符号を、すべて（１２８，１２０）符号とし、第一符号短縮化ビット数を２４ビット、第二符号短縮化ビット数を２０ビットおよび第三符号短縮化ビット数を３ビットとして短縮化を行って、使用すればよいことになる。
【００６４】
この実施の形態における以下の説明では、主に、２次元ターボ積符号について説明することとする。
（ターボ積符号符号化装置の構成）
図１にターボ積符号符号化装置のブロック図を示す。この図１に示すように、ターボ積符号符号化装置１は、入力した入力データを２次元ターボ積符号に符号化するもので、データ記憶部３と、短縮化ビット数記憶部５と、（６４，５７）符号器７と、（１２８，１２０）符号器９とを備えている。このターボ積符号符号化装置１は、所望の符号化率を４／５として、入力データを２次元ターボ積符号に符号化するものであるので、（６４，５７）符号と（１２８，１２０）符号とを使用している（図３参照）。なお、このターボ積符号符号化装置１には、空白データ生成手段（図示せず）が備えられている。この空白データ生成手段は、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている短縮化ビット数に基づいて、空白データを生成するものである。
【００６５】
データ記憶部３は、ターボ積符号符号化装置１に入力された入力データを記憶する際に、空白データ生成手段（図示せず）で生成された空白データと共に、特定の領域（図１中ハッチング箇所）に当該入力データを記憶するものである。
当該入力データを記憶するものである。また、このデータ記憶部３は、（６４，５７）符号器７から出力された、（６４，５７）符号（第一要素符号に相当）に符号化した際の冗長情報である横方向（６４，５７）パリティを記憶すると共に、（１２８，１２０）符号器９から出力された、（１２８，１２０）符号（第二要素符号に相当）に符号化した際の冗長情報である縦方向（１２８，１２０）パリティを記憶するものである。なお、このデータ記憶部３が特許請求の範囲の請求項に記載したデータ記憶手段に相当するものである。また、このデータ記憶部３は、一般的なターボ積符号符号化装置（図示せず）のインターリーバの役割を果たすものである。
【００６６】
このデータ記憶部３は、１２８ビット×６４ビットの２次元アドレス空間（メモリアドレス空間）を持ったメモリ等によって構成されており、このメモリ空間のうち、図１中上部４８行（４８ビット：第二符号短縮化ビット数）および左部１列（１ビット：第一符号短縮化ビット数）には短縮化のための“０”が挿入されている。この短縮化のための“０”のビット数は、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている符号化率および短縮化ビット数に基づいて空白データ生成手段（図示せず）で生成されて、データ記憶部３に入力されるものである。この“０”が空白データに相当するものである。なお、空白データは“０”に限定されるものではなく、符号化する際に考慮しなくてよい予め設定した任意の数値であればよい。
【００６７】
また、このデータ記憶部３のハッチングをかけた部分（第一要素符号のデータ長と第二要素符号のデータ長との積に相当する領域）には、予め伝送すべきデータが書き込まれている。また、このデータ記憶部３の「横方向（６４，５７）パリティ」（冗長情報）は、（６４，５７）符号器７によって符号化された結果、復号する際に誤りを検出するための誤りチェック用のパリティデータである。また、このデータ記憶部３の「縦方向（１２８，１２０）パリティ」（冗長情報）は、（１２８，１２０）符号器９によって符号化された結果、復号する際の誤りを検出するための誤りチェック用のパリティデータである。
【００６８】
短縮化ビット数記憶部５は、要素符号の短縮化ビット数を記憶するもので、符号化率と２次元のターボ積符号および３次元のターボ積符号とを組み合わせた一覧表（テーブル：図３参照）を記憶するものである。この短縮化ビット数記憶部５が特許請求の範囲の請求項に記載した短縮化ビット数記憶手段に相当するものである。
【００６９】
（６４，５７）符号器７は、データ記憶部３に記憶されている入力データを、（６４，５７）符号（第一要素符号に相当）、つまり、符号長６４ビット（第一符号符号長に相当）、データ長５７ビット（第一データ長に相当）に符号化して、符号化した（６４，５７）符号および横方向（６４，５７）パリティをデータ記憶部３に出力する（書き込む）ものである。
【００７０】
この（６４，５７）符号器７は、データ長５７ビットおよび短縮化ビット数“１”ビットに基づいて、すなわち、横方向のデータ長である５７ビットから短縮化ビット数“１”ビットを短縮化したデータを符号化するものである。
【００７１】
この（６４，５７）符号器７は、拡張ハミング符号器で構成されている。ハミング符号は、複数のビットからなるブロック符号内で１ビットの誤りを訂正するための符号である。この（６４，５７）符号器７が特許請求の範囲の請求項に記載した第一要素符号符号化手段に相当するものである。
【００７２】
（１２８，１２０）符号器９は、（６４，５７）符号器７で符号化された（６４，５７）符号および横方向（６４，５７）パリティ（双方で符号化結果）を（１２８，１２０）符号（第二要素符号に相当）、つまり、符号長１２８ビット、データ長１２０ビットに符号化して、符号化した（１２８，１２０）符号および縦方向（１２８，１２０）パリティをデータ記憶部３に出力する（書き込む）ものである。
【００７３】
この（１２８，１２０）符号器９は、データ長１２０ビットおよび短縮化ビット数“４８”ビットに基づいて、すなわち、縦方向のデータ長である１２０ビットから短縮化ビット数“４８”ビットを短縮化したデータを符号化するものである。
【００７４】
この（１２８，１２０）符号器９は、拡張ハミング符号器で構成されており、この（１２８，１２０）符号器９が特許請求の範囲の請求項に記載した第二要素符号符号化手段に相当するものである。
【００７５】
図１に示した状態で、図１中、横方向に（６４，５７）符号器３で符号化が行われ、次に、図１中、縦方向に（１２８，１２０）符号器５で符号化が行われる。そして、データ部分（ハッチング部分）、横方向パリティ部分および縦方向パリティ部分が記録媒体（図示せず）に記録される。或いは、データ部分（ハッチング部分）、横方向パリティ部分および縦方向パリティ部分が伝送路（図示せず）に出力される。
【００７６】
ターボ積符号符号化装置１によれば、空白データ生成手段（図示せず）で、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている第一符号短縮化ビット数“１”ビットおよび第二符号短縮化ビット数“４８”ビットに基づいて、空白データが生成される。データ記憶部３に空白データおよび入力データが記憶される。つまり、第一符号短縮化ビット数“１”ビットおよび第二符号短縮化ビット数“４８”ビットに相当する分だけデータ記憶部３には“０”が挿入されて入力データがデータ記憶部３に記憶される。そして、（６４，５７）符号器７で入力データが（６４，５７）符号および横方向（６４，５７）パリティに符号化される。そしてまた、（１２８，１２０）符号器９で、（６４，５７）符号器７によって符号化された符号化結果（（６４，５７）符号および横方向（６４，５７）パリティ）が符号化される。
【００７７】
このため、ターボ積符号における短縮化において、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数との関係が短縮化ビット数記憶部５に記憶されているので、この短縮化ビット数を参照することで、ターボ積符号符号化装置１では、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、当該装置１の性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。
【００７８】
また、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている最適な符号化率と短縮化ビット数との関係（図３参照）は、数式１によってｑ値を満たすように、（６４，５７）符号（第一要素符号）の各要素（第一符号符号長ｋ１、第一符号訂正可能ビット数ａ（１ビット）、第一データ長ｍ１、第一符号短縮化ビット数ｓ１（１ビット））と、（１２８、１２０）符号（第二要素符号）の各要素（第二符号符号長ｋ２、第二符号訂正可能ビット数ｂ（１ビット）、第二データ長ｍ２、第二符号短縮化ビット数ｓ２（４８ビット））とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、入力データを最適な符号化率で符号化することができる。
【００７９】
なお、３次元ターボ積符号も同様に、図３に示した一覧表に基づいて、データ記憶部３のメモリアドレス空間に奥行き方向を持たせ、この奥行き方向に第三の符号器（図示せず：第三要素符号符号化手段）を備えて、３個の符号器を使用し、短縮化ビット数を参照すれば、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、符号器の性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。また、入力データを最適な符号化率で符号化することができる。
【００８０】
（ターボ積符号復号装置の構成）
続いて、図２にターボ積符号復号装置のブロック図を示す。この図２に示すように、ターボ積符号復号装置１１は、入力した符号化データ（２次元ターボ積符号）を復号するもので、符号化データ記憶部１３と、短縮化ビット数記憶部１５と、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７と、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９と、データ復元部２１とを備えている。なお、このターボ積符号復号装置１１には、空白データ生成手段（図示せず）が備えられている。この空白データ生成手段は、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている短縮化ビット数に基づいて、空白データを生成するものである。
【００８１】
このターボ積符号復号装置１１は、符号化率４／５の符号化データ（２次元ターボ積符号）を復号するものであるので、（６４，５７）符号を復号可能な（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７と、（１２８，１２０）符号を復号可能な（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９とを備えている（符号化率と符号との関係については図３に示した一覧表を参照）。
【００８２】
符号化データ記憶部１３は、ターボ積符号復号装置１１に入力された符号化データ（２次元ターボ積符号）を記憶する際に、空白データ生成手段（図示せず）で生成された空白データと共に、特定の領域（図２中ハッチング箇所）に当該符号化データを記憶するものである。また、この符号化データ記憶部１３は、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７から出力された復号結果を記憶すると共に、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９から出力された再復号結果を記憶するものである。
【００８３】
この符号化データ記憶部１３は、１２８ビット×６４ビットの２次元アドレス空間（メモリアドレス空間）を持ったメモリ等によって構成されており、このメモリ空間のうち、図２中上部４８行（４８ビット：第二符号短縮化ビット数）および左部１列（１ビット：第一符号短縮化ビット数）には短縮化のための“０”が挿入されている。短縮化ビット数に相当する“０”を挿入して記憶するものである。この短縮化ビット数に相当する“０”は、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている符号化率および短縮化ビット数に基づいて空白データ生成手段（図示せず）で生成されたものである。この“０”が空白データに相当するものである。なお、空白データは“０”に限定されるものではなく、符号化する際に考慮しなくてよい予め設定した任意の数値であればよい。
【００８４】
また、この符号化データ記憶部１３のハッチングをかけた部分（第一要素符号のデータ長と第二要素符号のデータ長との積に相当する領域）には、復号すべきデータ（パリティ部分を除いたデータ、つまり、ターボ積符号符号化装置１（図１参照）における入力データ）が書き込まれている。また、この符号化データ記憶部１３の「横方向（６４，５７）パリティ」には、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７によって復号する際の復号誤りを検出するための誤りチェック用のパリティデータが書き込まれている。また、この符号化データ記憶部１３の「縦方向（１２８，１２０）パリティ」には、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９によって復号する際の復号誤りを検出するための誤りチェック用のパリティデータが書き込まれている。
【００８５】
この状態で、図２中、横方向に（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で符号化データの復号が行われ、次に、図２中、縦方向に（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９で符号化データの復号が行われる。なお、この符号化データ記憶部１３が特許請求の範囲の請求項に記載した符号化データ記憶手段に相当するものである。また、この符号化データ記憶部１３は、一般的なターボ積符号復号装置（図示せず）のインターリーバの役割を果たすものである。
【００８６】
短縮化ビット数記憶部１５は、要素符号それぞれの短縮化ビット数を記憶するもので、符号化率と２次元のターボ積符号および３次元のターボ積符号とを組み合わせた一覧表（テーブル：図３参照）を記憶するものである。この短縮化ビット数記憶部１９が特許請求の範囲の請求項に記載した短縮化ビット数記憶手段に相当するものである。
【００８７】
（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７は、符号化データ記憶部１３に記憶されている符号化データを（６４，５７）符号（第一要素符号）に基づいて、復号するものであり、この（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で復号された復号結果は、符号化データ記憶部１３に出力される。
【００８８】
通常、軟入力軟出力復号器は、軟判定符号法（ｓｏｆｔ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）によって、復号判定の正確度を高めることができるもので、この軟判定符号法は、２値データの復号に対して、復号する過程で符号化データ１または０である確からしさがどの程度であるかを何らかの補助情報を得ることで、復号判定に利用するものである。また、補助情報は復調過程で得られたアナログ信号より何らかの方法で求められるもので、データ１，０の判定に寄与させるものである。この（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７が特許請求の範囲の請求項に記載した第一要素符号符号手段に相当するものである。
【００８９】
（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９は、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で復号された復号結果を、（１２８，１２０）符号（第二要素符号）に基づいて再復号するものであり、この（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９で復号された再復号結果は、データ復元部２１に出力される。この（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９は、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７と同様に軟判定符号法によって復号判定を利用して、（１２８，１２０）符号（第二要素符号）を復号するものである。なお、この（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９が特許請求の範囲の請求項に記載した第二要素符号符号手段に相当するものである。
【００９０】
（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７および（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９による復号は、予め設定した回数（任意に設定可能な回数、この実施の形態では８回）、ある値（正または負の数値）、例えば、尤度の比の対数値に近づくまで繰り返し実行され、符号化データ記憶部１３には、繰り返し復号された繰り返し結果が記憶されることになる。
【００９１】
データ復元部２１は、符号化データ記憶部１３に記憶されている繰り返し結果と、予め設定した閾値とを比較して、比較した比較結果に基づいて、符号化データをデータに復元するものである。
【００９２】
このデータ復元部２１は、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７および（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９における復号動作を、予め設定した回数（例えば８回等、任意の回数）だけ繰り返し実行させ、符号化データ記憶部１３のメモリアドレスに書き込まれた値（書込値）を読み出して、当該書込値と予め設定した閾値とを比較し、比較した大小により、１か０かを判定することで、符号化データを復元するものである。このデータ復元部２１が特許請求の範囲の請求項に記載したデータ復元手段に相当するものである。
【００９３】
このターボ積符号復号装置１１によれば、空白データ生成手段（図示せず）で、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている第一符号短縮化ビット数“１”ビットおよび第二符号短縮化ビット数“４８”ビットに基づいて、空白データが生成される。符号化データ記憶部１３に空白データおよび符号化データが記憶される。（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で（６４，５７）符号に基づいて符号化データが復号され、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９で（１２８，１２０）符号に基づいて、復号結果が再復号される。データ復元部２１で、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７および（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９による復号が繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。
【００９４】
このため、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）との関係が短縮化ビット数記憶部１５に記憶されているので、この短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）を参照することで、ターボ積符号復号装置１１では、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、当該装置１１の性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。
【００９５】
また、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式１によってｑ値を満たすように、（６４，５７）符号（第一要素符号）の各要素（第一符号符号長ｋ１、第一符号訂正可能ビット数ａ（１ビット）、第一データ長ｍ１、第一符号短縮化ビット数ｓ１（１ビット））と、（１２８、１２０）符号（第二要素符号）の各要素（第二符号符号長ｋ２、第二符号訂正可能ビット数ｂ（１ビット）、第二データ長ｍ２、第二符号短縮化ビット数ｓ２（４８ビット））とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、符号化データ（２次元ターボ積符号）を最適な符号化率で復号することができる。
【００９６】
なお、３次元ターボ積符号も同様に、図３に示した一覧表に基づいて、符号化データ記憶部１３のメモリアドレス空間に奥行き方向を持たせ、この奥行き方向に第三の復号器（図示せず：第三要素符号復号手段）を備えて、３個の符号器を使用し、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７（第一要素符号復号手段）、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９（第二要素符号復号手段）、第三の復号器（図示せず：第三要素符号復号手段）の順に復号することで、符号化データ（３次元ターボ積符号）を復号することができ、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、符号器の性能劣化を抑制して、最適な符号化率（復号率）を得ることができる。また、符号化データ（３次元ターボ積符号）を最適な符号化率で復号することができる。
【００９７】
（ターボ積符号符号化装置の動作）
次に、図４に示すフローチャートを参照して、ターボ積符号符号化装置１の動作を説明する（適宜、図１参照）。
【００９８】
まず、ターボ積符号符号化装置１に入力データが入力され、データ記憶部３に書き込まれる（Ｓ１）。すると、空白データ生成手段（図示せず）で、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている短縮化ビット数が参照され、この短縮化ビット数に基づいて、「短縮化」のための“０”が生成され、データ記憶部３におけるメモリアドレス空間の図１中の上部４８行、図１中左部１列に挿入される（Ｓ２）。
【００９９】
そして、まず、横方向（図１参照）に、（６４，５７）符号器７でデータ記憶部３に書き込まれている入力データが符号化され（Ｓ３）、横方向（６４，５７）パリティがデータ記憶部３に書き込まれる。続いて、縦方向（図１参照）に、（１２８，１２０）符号器５でデータ記憶部７に書き込まれている符号化結果が符号化され（Ｓ４）、縦方向（１２８，１２０）パリティがデータ記憶部３に書き込まれる。
【０１００】
その後、符号化データ（２次元ターボ積符号）として、データ部分、横方向（６４，５７）パリティ部分、縦方向（１２８，１２０）パリティ部分が記録媒体に記録、或いは伝送路等に伝達される（Ｓ５）。
【０１０１】
（ターボ積符号復号装置の動作）
次に、図５に示すフローチャートを参照して、ターボ積符号復号装置１１の動作を説明する（適宜、図２参照）。
【０１０２】
まず、ターボ積符号復号装置１１に符号化データが入力され、符号化データ記憶部１３に書き込まれる（Ｓ１１）。すると、空白データ生成手段（図示せず）で、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている短縮化ビット数が参照され、この短縮化ビット数に基づいて、「短縮化」のための“０”が生成され、符号化データ記憶部１３におけるメモリアドレス空間の図２中の上部４８行、図２中左部１列に挿入される（Ｓ１２）。
【０１０３】
そして、まず、横方向（図２参照）に、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で符号化データ記憶部１３に書き込まれている符号化データが復号され（Ｓ１３）、続いて、縦方向（図２参照）に、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９で符号化データ記憶部１３に書き込まれている復号結果が再復号される（Ｓ１４）。
【０１０４】
その後、復号動作が所定回数に達したかどうかが判断され（Ｓ１５）、所定回数に達するまで復号動作が繰り返され（Ｓ１５、Ｎｏ）、所定回数に達したと判断された場合（Ｓ１５、Ｙｅｓ）、データ復元部２１で復号結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて符号化データ（２次元ターボ積符号）がデータとして、復元されて出力される（Ｓ１６）。
【０１０５】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
ターボ積符号符号化装置１、ターボ積符号復号装置１１の各構成の処理を一つずつの工程ととらえたターボ積符号符号化方法、ターボ積符号復号方法とみなすことや、各構成の処理を汎用的なコンピュータ言語で記述したターボ積符号符号化プログラム、ターボ積符号復号プログラムとみなすことは可能である。これらの場合、ターボ積符号符号化装置１、ターボ積符号復号装置１１と同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
【発明の効果】
請求項１、５、６記載の発明によれば、短縮化ビット数（第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数）に相当する空白データおよび入力データが記憶される。要素符号のデータ長（第一データ長、第二データ長）および短縮化ビット数（第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数）に基づいて、入力データが符号化される。このため、ターボ積符号における短縮化において、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数との関係が記憶されているので、この短縮化ビット数を参照することで、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。この結果、例えば、データレートを変換するためのＰＬＬを省略化することができる。
【０１０７】
請求項２記載の発明によれば、最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式１によってｑ値を満たすように、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、入力データを最適な符号化率で符号化することができる。
【０１０８】
請求項３記載の発明によれば、第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に相当する空白データおよび入力データが記憶される。第一データ長および第一符号短縮化ビット数に基づいて、入力データが符号化され、この符号化結果が、第二データ長および第二符号短縮化ビット数に基づいて、符号化され、この符号化結果が、第三データ長および第三符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。このため、ターボ積符号における短縮化において、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数との関係が記憶されているので、この短縮化ビット数を参照することで、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。この結果、入力データに応じて複数の変調方式を自由に切替可能なシステムの場合であっても、変調方式毎に、データを誤り訂正符号に符号化する符号器を備える必要がなく、ハードウェアの大規模化を抑制することができる。
【０１０９】
請求項４記載の発明によれば、最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式２によってｑ値を満たすように、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）と、第三要素符号の各要素（第三符号符号長、第三データ長、第三符号訂正可能ビット数、第三符号短縮化ビット数）とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、入力データを最適な符号化率で符号化することができる。
【０１１０】
請求項７、１１、１２記載の発明によれば、短縮化ビット数に相当する空白データおよび符号化データが記憶される。そして、符号化データが読み出されて、復号され、この復号が繰り返し実行され、繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。このため、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）との関係が記憶されているので、この短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）を参照することで、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、当性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。
【０１１１】
請求項８記載の発明によれば、最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式１によってｑ値を満たすように、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、符号化データ（２次元ターボ積符号）を最適な符号化率で復号することができる。
【０１１２】
請求項９記載の発明によれば、短縮化ビット数に相当する空白データおよび符号化データが記憶される。そして、符号化データが読み出されて、第一要素符号、第二要素符号、第三要素符号それぞれに基づいて復号され書き込まれる。この復号が繰り返し実行され、繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。このため、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）との関係が記憶されているので、この短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）を参照することで、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、当性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。
【０１１３】
請求項１０記載の発明によれば、最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式２によってｑ値を満たすように、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）と、第三要素符号の各要素（第三符号符号長、第三データ長、第三符号訂正可能ビット数、第三符号短縮化ビット数）とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、符号化データ（３次元ターボ積符号）を最適な符号化率で復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施の形態であるターボ積符号符号化装置のブロック図である。
【図２】本発明による一実施の形態であるターボ積符号復号装置のブロック図である。
【図３】符号化率と、２次元のターボ積符号および３次元のターボ積符号との組み合わせを示した図である。
【図４】図１に示したターボ積符号符号化装置の動作を説明したフローチャートである。
【図５】図２に示したターボ積符号復号装置の動作を説明したフローチャートである。
【図６】通信路容量曲線について説明した図である。
【符号の説明】
１ ターボ積符号符号化装置
３ データ記憶部（データ記憶手段）
５、１５ 短縮化ビット数記憶部（短縮化ビット数記憶手段）
７ （６４，５７）符号器（第一要素符号符号化手段）
９ （１２８，１２０）符号器（第二要素符号符号化手段）
１１ ターボ積符号復号装置
１３ 符号化データ記憶部（符号化データ記憶手段）
１７ （６４、５７）軟入力軟出力復号器（第一要素符号復号手段）
１９ （１２８，１２０）軟入力軟出力復号器（第二要素符号復号手段）
２１ データ復元部（データ復元手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、データを記録、伝送する際の当該データの符号化復号技術に係り、特に、誤り訂正符号の一種であるターボ積符号を用いるターボ積符号符号化装置、ターボ積符号符号化方法、ターボ積符号符号化プログラムおよびターボ積符号復号装置、ターボ積符号復号方法、ターボ積符号復号プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、符号化復号技術である変調方式と誤り訂正符号との組み合わせには、変調方式の６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、３２ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）およびＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ ＰＳＫ）に、適当な誤り訂正符号を組み合わせたものがある。
【０００３】
ここで、これらの変調方式および適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合の受信Ｅｂ／Ｎｏと通信路容量との関係を図６に示す。Ｅｂ／Ｎｏ（Ｅｎｅｒｇｙ ｐｅｒ ｂｉｔ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒａｔｉｏ）は、１ビット当たりの信号電力密度と雑音電力密度との比であり、通信路容量は、誤りなく伝送できる１Ｈｚ当たりのビットレートである。
【０００４】
この図６に示した各曲線（通信路容量曲線）について説明すると、図６中上方の通信路容量曲線（ａ）は、理想的な誤り訂正符号と変調方式とを組み合わせた場合の通信路容量（シャノン限界）を表したものであり、この通信路容量曲線（ａ）の直下の通信路容量曲線（ｂ）は、変調方式を６４ＱＡＭ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。また、この通信路容量曲線（ｂ）の直下の通信路容量曲線（ｃ）は、変調方式を３２ＱＡＭ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。
【０００５】
また、この通信路容量曲線（ｃ）の直下の通信路容量曲線（ｄ）は、変調方式を１６ＱＡＭ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。さらに、この通信路容量曲線（ｄ）の直下の通信路容量曲線（ｅ）は、変調方式を８ＰＳＫ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。さらにまた、この通信路容量曲線（ｅ）の直下の通信路容量曲線（ｆ）は、変調方式をＱＰＳＫ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。そして、この通信路容量曲線（ｆ）の直下の通信路容量曲線（ｇ）は、変調方式をＢＰＳＫ変調方式に限定し、この変調方式に適当な誤り訂正符号を組み合わせた場合を表したものである。
【０００６】
例えば、この図６の通信路容量曲線（ｃ）に示した特性を有する３２ＱＡＭ（同時に５ビットのデータを伝送可能）を使用して、１Ｈｚ当たり、４ｂｐｓ（ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）の伝送を行おうとした場合に、図６より以下のことを読み取ることができる。
【０００７】
（１）Ｅｂ／Ｎｏが６．６ｄＢ必要であること。
（２）このＥｂ／Ｎｏ値（この場合、６．６ｄＢ）がシャノン限界Ｅｂ／Ｎｏ値（５．８）ｄＢに近似した値であること。
（３）この３２ＱＡＭよりレベル数の多い６４ＱＡＭ（同時に６ビットのデータを伝送可能）を使用しても、Ｅｂ／Ｎｏ値が殆ど改善できないこと。
（４）この３２ＱＡＭよりレベル数の少ない１６ＱＡＭ（同時に４ビットのデータを伝送可能）を使用した場合、非常に大きなＥｂ／Ｎｏ値（この場合、１１ｄＢ）が必要になること。
【０００８】
また、一般的に、レベル数の多い変調方式を使用した場合、変調した信号を増幅器によって増幅する際の電力効率が低下することから、例えば、１Ｈｚ当たり４ｂｐｓの伝送を行う場合には、例示した３２ＱＡＭと符号化率４／５の誤り訂正符号とを組み合わせるとよいことが知られている。このように、１Ｈｚ当たり伝送ビット数ｎより１ビット多く伝送できる変調方式と、符号化率ｎ／（ｎ＋１）の誤り訂正符号とを組み合わせることがよいことは、非特許文献１に述べられている。
【０００９】
このような背景から、例えば、ＢＳデジタル放送では、８ＰＳＫ（同時に３ビットのデータを伝送可能）変調方式と、符号化率２／３の誤り訂正符号とを組み合わせた方式が採用されている。また、このような変調方式と組み合わされる誤り訂正符号には、符号化率ｎ／ｎ＋１を求めやすい畳み込み符号が用いられるのが一般的である。
【００１０】
ところで、畳み込み符号が変調符号の非ブロック符号の１種であるのに対し、変調符号のブロック符号を用いる場合には、一般的に、このような単純な分数で表される符号化率にはならない。例えば、米国ＡＨＡ社のターボ積符号ＬＳＩのアプリーケーションノート”Ｔｕｒｂｏ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｄｅ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＱＡＭ）”では、３２ＱＡＭの場合、符号化率４／５＝０．８に近い値を得るために、拡張ハミング符号（５７，６４）を用いて、正方メモリ上のデータに対し、縦方向および横方向に符号化することで、符号化率５７／６４×５７／６４（＝０．７９２）を実現した例が紹介されている。
【００１１】
このような符号化率、つまり、単純な整数比で表される符号化率、または、単純な整数比に近似した数値で表される符号化率を実現することは、変調方式と誤り訂正符号とが変更されることのないシステムでは、容易に算出することができ、技術的な困難性がないため、あまり問題にならないと想定されるが、複数の変調方式を自由に切替可能なシステムの場合、変調方式毎のデータのビットレートが単純な整数比とならないことから、変調方式毎に、データを誤り訂正符号に符号化する符号器を備えなければならず、ハードウェアの大規模化を招くことになる。
【００１２】
このため、従来、ブロック符号を用いるターボ積符号を使用し、符号化率が単純な整数比｛ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）｝になる方法として、「短縮化」を用いる方法が提案されている。例えば、拡張ハミング符号（１２８，１２０）を８ビット短縮化した符号（１２８−８，１２０−８）＝（１２０，１１２）と、７２ビット短縮化した符号（１２８−７２，１２０−７２）＝（５６，４８）とを組み合わせた場合、符号化率は１１２／１２０×４８／５６＝４／５＝０．８となり、３２ＱＡＭに最適な符号化率になる。
【００１３】
【非特許文献１】
Ｇｏｔｔｆｒｉｅｄ Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ ”Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅ／Ｐｈａｓｅ Ｓｉｇｎａｌｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．，Ｉｎｆｏ．，Ｖｏｌ．ＩＴ−２８，Ｎｏ．１，Ｊａｎ １９８２．
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のターボ積符号における「短縮化」では、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）を得るために、減算するビット数によってＥｂ／Ｎｏ値が増大する等の性能劣化が符号化器、復号器に生じるという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は前記した従来の技術が有する課題を解消し、符号化器、復号器においてＥｂ／Ｎｏ値が増大することなく、性能劣化を抑制して、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）を得ることができるターボ積符号符号化装置、ターボ積符号符号化方法、ターボ積符号符号化プログラムおよびターボ積符号復号装置、ターボ積符号復号方法、ターボ積符号復号プログラムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するため、以下に示す構成とした。
請求項１に記載のターボ積符号符号化装置は、符号化した際の単位符号語の長さである第一符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第一データ長を備える第一要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第二符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第二データ長を備える第二要素符号とによって表される２次元ターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化装置であって、前記入力データを記憶するデータ記憶手段と、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数および前記第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数を記憶する短縮化ビット数記憶手段と、この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段と、この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと、前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段と、この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段と、を備え、前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、まず、データ記憶手段に入力データが記憶される。続いて、空白データ生成手段で、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、入力データを短縮化するための空白データが生成され、データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入される。そして、第一要素符号符号化手段で、第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数および第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数に基づいて、空白データと、入力データとが符号化される。そして、第二要素符号符号化手段で、第一要素符号符号化手段によって符号化された符号化結果と空白データとが符号化される。つまり、第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に相当する分だけ割愛されて符号化されることになる。
【００１８】
請求項２記載のターボ積符号符号化装置は、請求項１記載のターボ積符号符号化装置において、前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、
前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
【００１９】
【数５】
で計算される前記ｑ値が最小となる条件を満たすことを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）とが決定されてｑ値が数式１を満たすように算出され、これらの条件に基づいて、入力データが符号化される。
【００２２】
また、請求項３に記載のターボ積符号符号化装置は、符号化した際の単位符号語の長さである第一符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第一データ長を備える第一要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第二符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第二データ長を備える第二要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第三符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第三データ長を備える第三要素符号とによって表される３次元ターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化装置であって、前記入力データを記憶するデータ記憶手段と、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数、前記第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数および前記第三要素符号を短縮化する第三符号短縮化ビット数を記憶する短縮化ビット数記憶手段と、この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段と、この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段と、この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段と、この第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第三データ長および前記第三符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第三要素符号符号化手段と、を備え、前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果、前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第三要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、まず、データ記憶手段に入力データが記憶される。続いて、空白データ生成手段で、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に基づいて、入力データを短縮化するための空白データが生成され、データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入される。第一要素符号符号化手段で、第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数、第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数および第三要素符号を短縮化する第三符号短縮化ビット数に基づいて、空白データと、入力データとが符号化される。そして、第二要素符号符号化手段で、第一要素符号符号化手段によって符号化された符号化結果と空白データとが符号化される。そして、第三要素符号符号化手段で、第二要素符号符号化手段によって符号化された符号化結果と空白データとが符号化される。つまり、第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に相当する分だけ割愛されて符号化されることになる。
【００２４】
請求項４記載のターボ積符号符号化装置は、請求項３記載のターボ積符号符号化装置において、前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記第三要素符号の第三符号符号長をｋ３とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第三符号訂正可能ビット数をｃとし、前記第三データ長をｍ３とし、前記第三符号短縮化ビット数をｓ３とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）×（ｍ３−ｓ３）／（ｋ３−ｓ３）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
【００２５】
【数６】
で計算される前記ｑ値が最小となる条件を満たすことを特徴とする。
【００２７】
かかる構成によれば、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）と、第三要素符号の各要素（第三符号符号長、第三データ長、第三符号訂正可能ビット数、第三符号短縮化ビット数）が決定されてｑ値が数式２を満たすように算出され、これらの条件に基づいて、入力データが符号化される。
【００２８】
請求項５に記載のターボ積符号符号化方法は、符号化した際の単位符号語の長さである符号符号長および当該単位符号に含まれるデータの長さであるデータ長を備える要素符号同士によって表されるターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化方法であって、前記入力データをデータ記憶装置に記憶するデータ記憶ステップと、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数を短縮化ビット数記憶手段に記憶する短縮化ビット数記憶ステップと、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶装置のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成ステップと、この空白データ生成ステップにて前記データ記憶装置に挿入された空白データと、前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化ステップと、この第一要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果と空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化ステップと、を含み、前記第一要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とする。
【００２９】
この方法によれば、まず、データ記憶ステップにおいて、入力データがデータ記憶装置に記憶される。続いて、短縮化ビット数記憶ステップにおいて、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数が短縮化ビット数記憶手段に記憶される。そして、空白データ生成ステップにおいて、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、入力データを短縮化するための空白データが生成され、データ記憶装置のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入される。そして、第一要素符号符号化ステップにおいて、空白データ生成ステップにて挿入された空白データと、入力データとが、第一データ長および第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。また、第二要素符号符号化ステップにおいて、第一要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果と空白データとが、第二データ長および第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。つまり、短縮化ビット数に相当する分だけ割愛されて符号化されることになる。
【００３０】
請求項６に記載のターボ積符号符号化プログラムは、符号化した際の単位符号語の長さである符号符号長および当該単位符号に含まれるデータの長さであるデータ長を備える要素符号同士によって表されるターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとする装置を、前記入力データをデータ記憶手段に記憶させるためのデータ書込手段、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数を短縮化ビット数記憶手段に記憶する短縮化ビット数書込手段、この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段、この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段、この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段、として機能させ、前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴する。
【００３１】
かかる構成によれば、まず、データ書込手段で、入力データがデータ記憶手段に記憶される。続いて、短縮化ビット数書込手段で、復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数が短縮化ビット数記憶手段に記憶される。そして、空白データ生成手段で、短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、入力データを短縮化するための空白データが生成され、データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入される。そして、第一要素符号符号化手段で、空白データ生成手段で挿入された空白データと、入力データとが、第一データ長および第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。さらに、第二要素符号符号化手段で、第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と空白データとが、第二データ長および第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。つまり、短縮化ビット数に相当する分だけ割愛されて符号化されることになる。
【００３２】
請求項７記載のターボ積符号復号装置は、請求項１または請求項２に記載のターボ積符号符号化装置で２次元ターボ積符号に符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号装置であって、前記符号化データを記憶する符号化データ記憶手段と、前記第一符号短縮化ビット数、前記第二符号短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第一要素符号復号手段と、この第一要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第二要素符号に基づいて当該復号結果を復号し、この再復号した再復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第二要素符号復号手段と、前記第一要素符号復号手段および前記第二要素符号復号手段によって復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
かかる構成によれば、まず、符号化データ記憶手段で符号化データが記憶される。そして、第一要素符号復号手段で、第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および符号化率に対応するように、符号化データが復号される。この復号された結果が復号結果として、符号化データ記憶手段に出力される。そしてまた、第二要素符号復号手段で、復号結果が読み出されて、第二要素符号に基づいて復号され、再復号結果として符号化データ記憶手段に出力される。その後、データ復元手段で、第一要素符号復号手段および第二要素符号復号手段よって復号が繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。なお、復号結果は、“０”が送信されたと推定される確率Ｐ0と、“１”が送信されたと推定される確率Ｐ1との比の対数数値（尤度の比の対数値）で、この対数数値と予め定められた閾値（通常“０”）とを比較することによって、繰り返し結果が「０」または「１」に判定される。
【００３４】
請求項８記載のターボ積符号復号装置は、請求項７記載のターボ積符号復号装置において、前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
【００３５】
【数７】
で計算される前記ｑ値が最小となる条件を満たすことを特徴とする。
【００３７】
かかる構成によれば、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）とが決定されてｑ値が数式１を満たすように算出され、これらの条件に基づいて、符号化データが復号される。
【００３８】
請求項９記載のターボ積符号復号装置は、請求項３または請求項４に記載のターボ積符号符号化装置で３次元ターボ積符号に符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号装置であって、前記符号化データを記憶する符号化データ記憶手段と、前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第一要素符号復号手段と、この第一要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第二要素符号に基づいて当該復号結果を復号し、この再復号した再復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第二要素符号復号手段と、この第二要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第三要素符号に基づいて当該再復号結果を復号し、この再々復号した再々復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第三要素符号復号手段と、前記第一要素符号復号手段、前記第二要素符号復号手段および前記第三要素符号復号手段によって復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段と、を備えることを特徴とする。
【００３９】
かかる構成によれば、まず、符号化データ記憶手段で符号化データが記憶される。そして、第一要素符号復号手段で、第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および符号化率に対応するように、符号化データが復号される。この復号された結果が復号結果として、符号化データ記憶手段に出力される。そしてまた、第二要素符号復号手段で、復号結果が読み出されて、第二要素符号に基づいて復号され、再復号結果として符号化データ記憶手段に出力される。さらに、第三要素符号復号手段で、再復号結果が読み出されて、第三要素符号に基づいて復号され、再々復号結果として符号化データ記憶手段に出力される。その後、データ復元手段で、第一要素符号復号手段、第二要素符号復号手段および第三要素符号復号手段よって復号が繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。なお、復号結果は、“０”が送信されたと推定される確率Ｐ0と、“１”が送信されたと推定される確率Ｐ1との比の対数数値（尤度の比の対数値）で、この対数数値と予め定められた閾値（通常“０”）とを比較することによって、繰り返し結果が「０」または「１」に判定される。
【００４０】
請求項１０記載のターボ積符号復号装置は、請求項９記載のターボ積符号復号装置において、前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記第三要素符号の第三符号符号長をｋ３とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第三符号訂正可能ビット数をｃとし、前記第三データ長をｍ３とし、前記第三符号短縮化ビット数をｓ３とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）×（ｍ３−ｓ３）／（ｋ３−ｓ３）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
【００４１】
【数８】
で計算される前記ｑ値が最小となる条件を満たすことを特徴とする。
【００４３】
かかる構成によれば、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一符号訂正可能ビット数、第一データ長、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二符号訂正可能ビット数、第二データ長、第二符号短縮化ビット数）と、第三要素符号の各要素（第三符号符号長、第三符号訂正可能ビット数、第三データ長、第三符号短縮化ビット数）が決定されてｑ値が数式２を満たすように算出され、これらの条件に基づいて、符号化データが復号される。
【００４４】
請求項１１記載のターボ積符号復号方法は、請求項５に記載のターボ積符号符号化方法によって符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号方法であって、前記符号化データを符号化データ記憶装置に記憶する符号化データ記憶ステップと、前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶装置に出力する要素符号復号ステップと、この要素符号復号ステップにおける復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記入力データに復元するデータ復元ステップと、を含むことを特徴とする。
【００４５】
この方法によれば、まず、符号化データ記憶ステップにおいて、符号化データが符号化データ記憶装置に記憶される。続いて、要素符号復号ステップにおいて、短縮化ビット数および符号化率に対応するように、符号化データが復号され、復号結果として、符号化データ記憶装置に出力される。その後、データ復元ステップにおいて、要素符号復号ステップにより復号が繰り返され、繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。つまり、短縮化ビット数だけ割愛されて、符号化データが復号されることになる。
【００４６】
請求項１２記載のターボ積符号復号プログラムは、請求項６に記載のターボ積符号符号化プログラムによって符号化された符号化データを復号する装置を、以下に示す手段として機能させることを特徴とする。当該装置を機能させる手段は、前記符号化データを符号化データ記憶手段に記憶させるための符号化データ書込手段、前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する要素符号復号手段、この要素符号復号手段における復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段、である。
【００４７】
かかる構成によれば、符号化データ書込手段で、符号化データが符号化データ記憶手段に記憶される。続いて、要素符号復号手段で、短縮化ビット数および符号化率に対応するように、符号化データが復号され、復号結果として、符号化データ記憶手段に出力される。その後、データ復元手段で、要素符号復号手段における復号が繰り返され、繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。つまり、短縮化ビット数だけ割愛されて、符号化データが復号されることになる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（ターボ積符号について）
この実施の形態では、ターボ積符号を以下の４つの符号から選択して使用する場合について説明する。４つの符号は、（１）拡張ハミング符号（１２８，１２０）、（２）拡張ハミング符号（６４，５７）、（３）拡張ハミング符号（３２，２６）、（４）拡張ハミング符号（１６，１１）である。いずれの符号も最低１ビット訂正可能なものである。
【００４９】
これらのハミング符号（ハミング符号（ｎ１，ｎ２）とする）は、符号化した際の単位符号語の長さがｎ１（符号長）であり、この単位符号語のデータ部分の長さがｎ２（データ長）になるものである。なお、ｎ１−ｎ２はパリティ長（誤りを検出する冗長情報の長さ）を示すものである。
【００５０】
２次元ターボ積符号を構成する場合、これら（１）〜（４）の符号から２符号（第一要素符号、第二要素符号）を選択し、これらの符号を短縮化して、所望の符号化率になる組み合わせをすべて抽出する。さらに、抽出されたすべての符号について、次式
【００５１】
【数９】
数式１によりｑを計算する。このｑの値（ｑ値）は、符号化対象となるデータ（符号化対象データ）を符号化後、復号する際に、各符号に対する復号器が誤り訂正することができないビット誤りのパターンの発生確率を示すものである。この数式１において、「ａ」は２次元ターボ積符号を構成する第一要素符号が訂正可能なビット数、第一符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）であり、「ｂ」は２次元ターボ積符号を構成する第二要素符号が訂正可能なビット数、第二符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）である。
【００５３】
また、数式１において、「ｋ１」は２次元ターボ積符号を構成する第一要素符号の符号長、第一要素符号符号長であり、「ｋ２」は２次元ターボ積符号を構成する第二要素符号の符号長、第二要素符号符号長であり、「ｓ１」は２次元ターボ積符号を構成する第一要素符号の短縮化ビット数、第一符号短縮化ビット数であり、「ｓ２」は２次元ターボ積符号を構成する第二要素符号の短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数である。
【００５４】
この数式１の第一項は、符号化対象となるデータ（符号化対象データ）を記憶するアドレス空間の横方向（ｘ軸方向）に当該符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。また、この数式１の第二項は、アドレス空間の縦方向（ｙ軸方向）に符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。
【００５５】
さらに、「ｐ」は０＜ｐ＜１の固定値であればよく、例えば、０．００１等である。この数式１で得られたｑの値（ｑ値）が最小となる符号の組み合わせをターボ積符号の要素符号それぞれに使用すればよいことになる。
【００５６】
同様に、３次元ターボ積符号を構成する場合、これら（１）〜（４）の符号から３符号を選択し、これらの符号を短縮化して、所望の符号化率になる組み合わせをすべて抽出する。さらに、抽出されたすべての符号について、次式
【００５７】
【数１０】
数式２によりｑを計算する。このｑの値（ｑ値）は、符号化対象となるデータ（符号化対象データ）を符号化後、復号する際に、各符号に対する復号器が誤り訂正することができないビット誤りのパターンの発生確率を示すものである。この数式１において、「ａ」は３次元ターボ積符号を構成する第一要素符号が訂正可能なビット数、第一符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）であり、「ｂ」は３次元ターボ積符号を構成する第二要素符号が訂正可能なビット数、第二符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）であり、「ｃ」は３次元ターボ積符号を構成する第三要素符号が訂正可能なビット数、第三符号訂正可能ビット数（この実施の形態では“１”）である。
【００５９】
また、数式２において、「ｋ１」は３次元ターボ積符号を構成する第一要素符号の符号長、第一要素符号符号長であり、「ｋ２」は３次元ターボ積符号を構成する第二要素符号の符号長、第二要素符号符号長であり、「ｋ３」は３次元ターボ積符号を構成する第三要素符号の符号長、第三要素符号符号長であり、「ｓ１」は３次元ターボ積符号を構成する第一要素符号の短縮化ビット数、第一符号短縮化ビット数であり、「ｓ２」は３次元ターボ積符号を構成する第二要素符号の短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数であり、「ｓ３」は３次元ターボ積符号を構成する第三要素符号の短縮化ビット数、第三符号短縮化ビット数である。
【００６０】
この数式２の第一項は、符号化対象となるデータ（符号化対象データ）を記憶するアドレス空間の横方向（ｘ軸方向）に当該符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。また、この数式２の第二項は、アドレス空間の縦方向（ｙ軸方向）に符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。さらに、この数式２の第三項は、アドレス空間の奥行き方向（ｚ軸方向）に符号化対象データを符号化して、復号する際に誤り訂正を行って訂正できない確率を示している。
【００６１】
さらに、「ｐ」は０＜ｐ＜１の固定値であればよく、例えば、０．００１等である。この数式２で得られたｑの値（ｑ値）が最小となる符号の組み合わせをターボ積符号の要素符号それぞれに使用すればよいことになる。
【００６２】
こうして得られた符号の組み合わせを図３に示す。図３は、符号化率１／２、２／３、３／４、４／５、５／６、６／７、７／８と、２次元のターボ積符号および３次元のターボ積符号との組み合わせを示したものである。この図３に示すように、例えば、符号化率４／５の２次元ターボ積符号を構成する場合には、第一要素符号および第二要素符号を、（６４，５７）符号および（１２８，１２０）符号とし、第一符号短縮化ビット数を１ビットおよび第二符号短縮化ビット数を４８ビットとして短縮化を行って、使用すればよいことになる。
【００６３】
また、同様に、符号化率４／５の３次元ターボ積符号を構成する場合には、第一要素符号、第二要素符号および第三要素符号を、すべて（１２８，１２０）符号とし、第一符号短縮化ビット数を２４ビット、第二符号短縮化ビット数を２０ビットおよび第三符号短縮化ビット数を３ビットとして短縮化を行って、使用すればよいことになる。
【００６４】
この実施の形態における以下の説明では、主に、２次元ターボ積符号について説明することとする。
（ターボ積符号符号化装置の構成）
図１にターボ積符号符号化装置のブロック図を示す。この図１に示すように、ターボ積符号符号化装置１は、入力した入力データを２次元ターボ積符号に符号化するもので、データ記憶部３と、短縮化ビット数記憶部５と、（６４，５７）符号器７と、（１２８，１２０）符号器９とを備えている。このターボ積符号符号化装置１は、所望の符号化率を４／５として、入力データを２次元ターボ積符号に符号化するものであるので、（６４，５７）符号と（１２８，１２０）符号とを使用している（図３参照）。なお、このターボ積符号符号化装置１には、空白データ生成手段（図示せず）が備えられている。この空白データ生成手段は、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている短縮化ビット数に基づいて、空白データを生成するものである。
【００６５】
データ記憶部３は、ターボ積符号符号化装置１に入力された入力データを記憶する際に、空白データ生成手段（図示せず）で生成された空白データと共に、特定の領域（図１中ハッチング箇所）に当該入力データを記憶するものである。
当該入力データを記憶するものである。また、このデータ記憶部３は、（６４，５７）符号器７から出力された、（６４，５７）符号（第一要素符号に相当）に符号化した際の冗長情報である横方向（６４，５７）パリティを記憶すると共に、（１２８，１２０）符号器９から出力された、（１２８，１２０）符号（第二要素符号に相当）に符号化した際の冗長情報である縦方向（１２８，１２０）パリティを記憶するものである。なお、このデータ記憶部３が特許請求の範囲の請求項に記載したデータ記憶手段に相当するものである。また、このデータ記憶部３は、一般的なターボ積符号符号化装置（図示せず）のインターリーバの役割を果たすものである。
【００６６】
このデータ記憶部３は、１２８ビット×６４ビットの２次元アドレス空間（メモリアドレス空間）を持ったメモリ等によって構成されており、このメモリ空間のうち、図１中上部４８行（４８ビット：第二符号短縮化ビット数）および左部１列（１ビット：第一符号短縮化ビット数）には短縮化のための“０”が挿入されている。この短縮化のための“０”のビット数は、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている符号化率および短縮化ビット数に基づいて空白データ生成手段（図示せず）で生成されて、データ記憶部３に入力されるものである。この“０”が空白データに相当するものである。なお、空白データは“０”に限定されるものではなく、符号化する際に考慮しなくてよい予め設定した任意の数値であればよい。
【００６７】
また、このデータ記憶部３のハッチングをかけた部分（第一要素符号のデータ長と第二要素符号のデータ長との積に相当する領域）には、予め伝送すべきデータが書き込まれている。また、このデータ記憶部３の「横方向（６４，５７）パリティ」（冗長情報）は、（６４，５７）符号器７によって符号化された結果、復号する際に誤りを検出するための誤りチェック用のパリティデータである。また、このデータ記憶部３の「縦方向（１２８，１２０）パリティ」（冗長情報）は、（１２８，１２０）符号器９によって符号化された結果、復号する際の誤りを検出するための誤りチェック用のパリティデータである。
【００６８】
短縮化ビット数記憶部５は、要素符号の短縮化ビット数を記憶するもので、符号化率と２次元のターボ積符号および３次元のターボ積符号とを組み合わせた一覧表（テーブル：図３参照）を記憶するものである。この短縮化ビット数記憶部５が特許請求の範囲の請求項に記載した短縮化ビット数記憶手段に相当するものである。
【００６９】
（６４，５７）符号器７は、データ記憶部３に記憶されている入力データを、（６４，５７）符号（第一要素符号に相当）、つまり、符号長６４ビット（第一符号符号長に相当）、データ長５７ビット（第一データ長に相当）に符号化して、符号化した（６４，５７）符号および横方向（６４，５７）パリティをデータ記憶部３に出力する（書き込む）ものである。
【００７０】
この（６４，５７）符号器７は、データ長５７ビットおよび短縮化ビット数“１”ビットに基づいて、すなわち、横方向のデータ長である５７ビットから短縮化ビット数“１”ビットを短縮化したデータを符号化するものである。
【００７１】
この（６４，５７）符号器７は、拡張ハミング符号器で構成されている。ハミング符号は、複数のビットからなるブロック符号内で１ビットの誤りを訂正するための符号である。この（６４，５７）符号器７が特許請求の範囲の請求項に記載した第一要素符号符号化手段に相当するものである。
【００７２】
（１２８，１２０）符号器９は、（６４，５７）符号器７で符号化された（６４，５７）符号および横方向（６４，５７）パリティ（双方で符号化結果）を（１２８，１２０）符号（第二要素符号に相当）、つまり、符号長１２８ビット、データ長１２０ビットに符号化して、符号化した（１２８，１２０）符号および縦方向（１２８，１２０）パリティをデータ記憶部３に出力する（書き込む）ものである。
【００７３】
この（１２８，１２０）符号器９は、データ長１２０ビットおよび短縮化ビット数“４８”ビットに基づいて、すなわち、縦方向のデータ長である１２０ビットから短縮化ビット数“４８”ビットを短縮化したデータを符号化するものである。
【００７４】
この（１２８，１２０）符号器９は、拡張ハミング符号器で構成されており、この（１２８，１２０）符号器９が特許請求の範囲の請求項に記載した第二要素符号符号化手段に相当するものである。
【００７５】
図１に示した状態で、図１中、横方向に（６４，５７）符号器３で符号化が行われ、次に、図１中、縦方向に（１２８，１２０）符号器５で符号化が行われる。そして、データ部分（ハッチング部分）、横方向パリティ部分および縦方向パリティ部分が記録媒体（図示せず）に記録される。或いは、データ部分（ハッチング部分）、横方向パリティ部分および縦方向パリティ部分が伝送路（図示せず）に出力される。
【００７６】
ターボ積符号符号化装置１によれば、空白データ生成手段（図示せず）で、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている第一符号短縮化ビット数“１”ビットおよび第二符号短縮化ビット数“４８”ビットに基づいて、空白データが生成される。データ記憶部３に空白データおよび入力データが記憶される。つまり、第一符号短縮化ビット数“１”ビットおよび第二符号短縮化ビット数“４８”ビットに相当する分だけデータ記憶部３には“０”が挿入されて入力データがデータ記憶部３に記憶される。そして、（６４，５７）符号器７で入力データが（６４，５７）符号および横方向（６４，５７）パリティに符号化される。そしてまた、（１２８，１２０）符号器９で、（６４，５７）符号器７によって符号化された符号化結果（（６４，５７）符号および横方向（６４，５７）パリティ）が符号化される。
【００７７】
このため、ターボ積符号における短縮化において、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数との関係が短縮化ビット数記憶部５に記憶されているので、この短縮化ビット数を参照することで、ターボ積符号符号化装置１では、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、当該装置１の性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。
【００７８】
また、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている最適な符号化率と短縮化ビット数との関係（図３参照）は、数式１によってｑ値を満たすように、（６４，５７）符号（第一要素符号）の各要素（第一符号符号長ｋ１、第一符号訂正可能ビット数ａ（１ビット）、第一データ長ｍ１、第一符号短縮化ビット数ｓ１（１ビット））と、（１２８、１２０）符号（第二要素符号）の各要素（第二符号符号長ｋ２、第二符号訂正可能ビット数ｂ（１ビット）、第二データ長ｍ２、第二符号短縮化ビット数ｓ２（４８ビット））とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、入力データを最適な符号化率で符号化することができる。
【００７９】
なお、３次元ターボ積符号も同様に、図３に示した一覧表に基づいて、データ記憶部３のメモリアドレス空間に奥行き方向を持たせ、この奥行き方向に第三の符号器（図示せず：第三要素符号符号化手段）を備えて、３個の符号器を使用し、短縮化ビット数を参照すれば、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、符号器の性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。また、入力データを最適な符号化率で符号化することができる。
【００８０】
（ターボ積符号復号装置の構成）
続いて、図２にターボ積符号復号装置のブロック図を示す。この図２に示すように、ターボ積符号復号装置１１は、入力した符号化データ（２次元ターボ積符号）を復号するもので、符号化データ記憶部１３と、短縮化ビット数記憶部１５と、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７と、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９と、データ復元部２１とを備えている。なお、このターボ積符号復号装置１１には、空白データ生成手段（図示せず）が備えられている。この空白データ生成手段は、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている短縮化ビット数に基づいて、空白データを生成するものである。
【００８１】
このターボ積符号復号装置１１は、符号化率４／５の符号化データ（２次元ターボ積符号）を復号するものであるので、（６４，５７）符号を復号可能な（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７と、（１２８，１２０）符号を復号可能な（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９とを備えている（符号化率と符号との関係については図３に示した一覧表を参照）。
【００８２】
符号化データ記憶部１３は、ターボ積符号復号装置１１に入力された符号化データ（２次元ターボ積符号）を記憶する際に、空白データ生成手段（図示せず）で生成された空白データと共に、特定の領域（図２中ハッチング箇所）に当該符号化データを記憶するものである。また、この符号化データ記憶部１３は、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７から出力された復号結果を記憶すると共に、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９から出力された再復号結果を記憶するものである。
【００８３】
この符号化データ記憶部１３は、１２８ビット×６４ビットの２次元アドレス空間（メモリアドレス空間）を持ったメモリ等によって構成されており、このメモリ空間のうち、図２中上部４８行（４８ビット：第二符号短縮化ビット数）および左部１列（１ビット：第一符号短縮化ビット数）には短縮化のための“０”が挿入されている。短縮化ビット数に相当する“０”を挿入して記憶するものである。この短縮化ビット数に相当する“０”は、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている符号化率および短縮化ビット数に基づいて空白データ生成手段（図示せず）で生成されたものである。この“０”が空白データに相当するものである。なお、空白データは“０”に限定されるものではなく、符号化する際に考慮しなくてよい予め設定した任意の数値であればよい。
【００８４】
また、この符号化データ記憶部１３のハッチングをかけた部分（第一要素符号のデータ長と第二要素符号のデータ長との積に相当する領域）には、復号すべきデータ（パリティ部分を除いたデータ、つまり、ターボ積符号符号化装置１（図１参照）における入力データ）が書き込まれている。また、この符号化データ記憶部１３の「横方向（６４，５７）パリティ」には、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７によって復号する際の復号誤りを検出するための誤りチェック用のパリティデータが書き込まれている。また、この符号化データ記憶部１３の「縦方向（１２８，１２０）パリティ」には、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９によって復号する際の復号誤りを検出するための誤りチェック用のパリティデータが書き込まれている。
【００８５】
この状態で、図２中、横方向に（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で符号化データの復号が行われ、次に、図２中、縦方向に（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９で符号化データの復号が行われる。なお、この符号化データ記憶部１３が特許請求の範囲の請求項に記載した符号化データ記憶手段に相当するものである。また、この符号化データ記憶部１３は、一般的なターボ積符号復号装置（図示せず）のインターリーバの役割を果たすものである。
【００８６】
短縮化ビット数記憶部１５は、要素符号それぞれの短縮化ビット数を記憶するもので、符号化率と２次元のターボ積符号および３次元のターボ積符号とを組み合わせた一覧表（テーブル：図３参照）を記憶するものである。この短縮化ビット数記憶部１９が特許請求の範囲の請求項に記載した短縮化ビット数記憶手段に相当するものである。
【００８７】
（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７は、符号化データ記憶部１３に記憶されている符号化データを（６４，５７）符号（第一要素符号）に基づいて、復号するものであり、この（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で復号された復号結果は、符号化データ記憶部１３に出力される。
【００８８】
通常、軟入力軟出力復号器は、軟判定符号法（ｓｏｆｔ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）によって、復号判定の正確度を高めることができるもので、この軟判定符号法は、２値データの復号に対して、復号する過程で符号化データ１または０である確からしさがどの程度であるかを何らかの補助情報を得ることで、復号判定に利用するものである。また、補助情報は復調過程で得られたアナログ信号より何らかの方法で求められるもので、データ１，０の判定に寄与させるものである。この（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７が特許請求の範囲の請求項に記載した第一要素符号符号手段に相当するものである。
【００８９】
（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９は、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で復号された復号結果を、（１２８，１２０）符号（第二要素符号）に基づいて再復号するものであり、この（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９で復号された再復号結果は、データ復元部２１に出力される。この（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９は、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７と同様に軟判定符号法によって復号判定を利用して、（１２８，１２０）符号（第二要素符号）を復号するものである。なお、この（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９が特許請求の範囲の請求項に記載した第二要素符号符号手段に相当するものである。
【００９０】
（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７および（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９による復号は、予め設定した回数（任意に設定可能な回数、この実施の形態では８回）、ある値（正または負の数値）、例えば、尤度の比の対数値に近づくまで繰り返し実行され、符号化データ記憶部１３には、繰り返し復号された繰り返し結果が記憶されることになる。
【００９１】
データ復元部２１は、符号化データ記憶部１３に記憶されている繰り返し結果と、予め設定した閾値とを比較して、比較した比較結果に基づいて、符号化データをデータに復元するものである。
【００９２】
このデータ復元部２１は、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７および（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９における復号動作を、予め設定した回数（例えば８回等、任意の回数）だけ繰り返し実行させ、符号化データ記憶部１３のメモリアドレスに書き込まれた値（書込値）を読み出して、当該書込値と予め設定した閾値とを比較し、比較した大小により、１か０かを判定することで、符号化データを復元するものである。このデータ復元部２１が特許請求の範囲の請求項に記載したデータ復元手段に相当するものである。
【００９３】
このターボ積符号復号装置１１によれば、空白データ生成手段（図示せず）で、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている第一符号短縮化ビット数“１”ビットおよび第二符号短縮化ビット数“４８”ビットに基づいて、空白データが生成される。符号化データ記憶部１３に空白データおよび符号化データが記憶される。（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で（６４，５７）符号に基づいて符号化データが復号され、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９で（１２８，１２０）符号に基づいて、復号結果が再復号される。データ復元部２１で、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７および（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９による復号が繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。
【００９４】
このため、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）との関係が短縮化ビット数記憶部１５に記憶されているので、この短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）を参照することで、ターボ積符号復号装置１１では、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、当該装置１１の性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。
【００９５】
また、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式１によってｑ値を満たすように、（６４，５７）符号（第一要素符号）の各要素（第一符号符号長ｋ１、第一符号訂正可能ビット数ａ（１ビット）、第一データ長ｍ１、第一符号短縮化ビット数ｓ１（１ビット））と、（１２８、１２０）符号（第二要素符号）の各要素（第二符号符号長ｋ２、第二符号訂正可能ビット数ｂ（１ビット）、第二データ長ｍ２、第二符号短縮化ビット数ｓ２（４８ビット））とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、符号化データ（２次元ターボ積符号）を最適な符号化率で復号することができる。
【００９６】
なお、３次元ターボ積符号も同様に、図３に示した一覧表に基づいて、符号化データ記憶部１３のメモリアドレス空間に奥行き方向を持たせ、この奥行き方向に第三の復号器（図示せず：第三要素符号復号手段）を備えて、３個の符号器を使用し、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７（第一要素符号復号手段）、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９（第二要素符号復号手段）、第三の復号器（図示せず：第三要素符号復号手段）の順に復号することで、符号化データ（３次元ターボ積符号）を復号することができ、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、符号器の性能劣化を抑制して、最適な符号化率（復号率）を得ることができる。また、符号化データ（３次元ターボ積符号）を最適な符号化率で復号することができる。
【００９７】
（ターボ積符号符号化装置の動作）
次に、図４に示すフローチャートを参照して、ターボ積符号符号化装置１の動作を説明する（適宜、図１参照）。
【００９８】
まず、ターボ積符号符号化装置１に入力データが入力され、データ記憶部３に書き込まれる（Ｓ１）。すると、空白データ生成手段（図示せず）で、短縮化ビット数記憶部５に記憶されている短縮化ビット数が参照され、この短縮化ビット数に基づいて、「短縮化」のための“０”が生成され、データ記憶部３におけるメモリアドレス空間の図１中の上部４８行、図１中左部１列に挿入される（Ｓ２）。
【００９９】
そして、まず、横方向（図１参照）に、（６４，５７）符号器７でデータ記憶部３に書き込まれている入力データが符号化され（Ｓ３）、横方向（６４，５７）パリティがデータ記憶部３に書き込まれる。続いて、縦方向（図１参照）に、（１２８，１２０）符号器５でデータ記憶部７に書き込まれている符号化結果が符号化され（Ｓ４）、縦方向（１２８，１２０）パリティがデータ記憶部３に書き込まれる。
【０１００】
その後、符号化データ（２次元ターボ積符号）として、データ部分、横方向（６４，５７）パリティ部分、縦方向（１２８，１２０）パリティ部分が記録媒体に記録、或いは伝送路等に伝達される（Ｓ５）。
【０１０１】
（ターボ積符号復号装置の動作）
次に、図５に示すフローチャートを参照して、ターボ積符号復号装置１１の動作を説明する（適宜、図２参照）。
【０１０２】
まず、ターボ積符号復号装置１１に符号化データが入力され、符号化データ記憶部１３に書き込まれる（Ｓ１１）。すると、空白データ生成手段（図示せず）で、短縮化ビット数記憶部１５に記憶されている短縮化ビット数が参照され、この短縮化ビット数に基づいて、「短縮化」のための“０”が生成され、符号化データ記憶部１３におけるメモリアドレス空間の図２中の上部４８行、図２中左部１列に挿入される（Ｓ１２）。
【０１０３】
そして、まず、横方向（図２参照）に、（６４，５７）軟入力軟出力復号器１７で符号化データ記憶部１３に書き込まれている符号化データが復号され（Ｓ１３）、続いて、縦方向（図２参照）に、（１２８，１２０）軟入力軟出力復号器１９で符号化データ記憶部１３に書き込まれている復号結果が再復号される（Ｓ１４）。
【０１０４】
その後、復号動作が所定回数に達したかどうかが判断され（Ｓ１５）、所定回数に達するまで復号動作が繰り返され（Ｓ１５、Ｎｏ）、所定回数に達したと判断された場合（Ｓ１５、Ｙｅｓ）、データ復元部２１で復号結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて符号化データ（２次元ターボ積符号）がデータとして、復元されて出力される（Ｓ１６）。
【０１０５】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
ターボ積符号符号化装置１、ターボ積符号復号装置１１の各構成の処理を一つずつの工程ととらえたターボ積符号符号化方法、ターボ積符号復号方法とみなすことや、各構成の処理を汎用的なコンピュータ言語で記述したターボ積符号符号化プログラム、ターボ積符号復号プログラムとみなすことは可能である。これらの場合、ターボ積符号符号化装置１、ターボ積符号復号装置１１と同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
【発明の効果】
請求項１、５、６記載の発明によれば、短縮化ビット数（第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数）に相当する空白データおよび入力データが記憶される。要素符号のデータ長（第一データ長、第二データ長）および短縮化ビット数（第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数）に基づいて、入力データが符号化される。このため、ターボ積符号における短縮化において、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数との関係が記憶されているので、この短縮化ビット数を参照することで、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。この結果、例えば、データレートを変換するためのＰＬＬを省略化することができる。
【０１０７】
請求項２記載の発明によれば、最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式１によってｑ値を満たすように、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、入力データを最適な符号化率で符号化することができる。
【０１０８】
請求項３記載の発明によれば、第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に相当する空白データおよび入力データが記憶される。第一データ長および第一符号短縮化ビット数に基づいて、入力データが符号化され、この符号化結果が、第二データ長および第二符号短縮化ビット数に基づいて、符号化され、この符号化結果が、第三データ長および第三符号短縮化ビット数に基づいて符号化される。このため、ターボ積符号における短縮化において、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数との関係が記憶されているので、この短縮化ビット数を参照することで、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。この結果、入力データに応じて複数の変調方式を自由に切替可能なシステムの場合であっても、変調方式毎に、データを誤り訂正符号に符号化する符号器を備える必要がなく、ハードウェアの大規模化を抑制することができる。
【０１０９】
請求項４記載の発明によれば、最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式２によってｑ値を満たすように、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）と、第三要素符号の各要素（第三符号符号長、第三データ長、第三符号訂正可能ビット数、第三符号短縮化ビット数）とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、入力データを最適な符号化率で符号化することができる。
【０１１０】
請求項７、１１、１２記載の発明によれば、短縮化ビット数に相当する空白データおよび符号化データが記憶される。そして、符号化データが読み出されて、復号され、この復号が繰り返し実行され、繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。このため、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）との関係が記憶されているので、この短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）を参照することで、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、当性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。
【０１１１】
請求項８記載の発明によれば、最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式１によってｑ値を満たすように、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、符号化データ（２次元ターボ積符号）を最適な符号化率で復号することができる。
【０１１２】
請求項９記載の発明によれば、短縮化ビット数に相当する空白データおよび符号化データが記憶される。そして、符号化データが読み出されて、第一要素符号、第二要素符号、第三要素符号それぞれに基づいて復号され書き込まれる。この復号が繰り返し実行され、繰り返された繰り返し結果と閾値とが比較され、比較結果に基づいて、符号化データがデータに復元される。このため、予め、最適な符号化率である符号化率ｎ／（ｎ＋１）（ｎ：正整数）と、短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）との関係が記憶されているので、この短縮化ビット数（符号短縮化ビット数）を参照することで、Ｅｂ／Ｎｏ値が増大することなく、当性能劣化を抑制して、最適な符号化率を得ることができる。
【０１１３】
請求項１０記載の発明によれば、最適な符号化率と短縮化ビット数との関係は、数式２によってｑ値を満たすように、第一要素符号の各要素（第一符号符号長、第一データ長、第一符号訂正可能ビット数、第一符号短縮化ビット数）と、第二要素符号の各要素（第二符号符号長、第二データ長、第二符号訂正可能ビット数、第二符号短縮化ビット数）と、第三要素符号の各要素（第三符号符号長、第三データ長、第三符号訂正可能ビット数、第三符号短縮化ビット数）とが決定されている。このため、これらの条件に基づいて、符号化データ（３次元ターボ積符号）を最適な符号化率で復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施の形態であるターボ積符号符号化装置のブロック図である。
【図２】本発明による一実施の形態であるターボ積符号復号装置のブロック図である。
【図３】符号化率と、２次元のターボ積符号および３次元のターボ積符号との組み合わせを示した図である。
【図４】図１に示したターボ積符号符号化装置の動作を説明したフローチャートである。
【図５】図２に示したターボ積符号復号装置の動作を説明したフローチャートである。
【図６】通信路容量曲線について説明した図である。
【符号の説明】
１ ターボ積符号符号化装置
３ データ記憶部（データ記憶手段）
５、１５ 短縮化ビット数記憶部（短縮化ビット数記憶手段）
７ （６４，５７）符号器（第一要素符号符号化手段）
９ （１２８，１２０）符号器（第二要素符号符号化手段）
１１ ターボ積符号復号装置
１３ 符号化データ記憶部（符号化データ記憶手段）
１７ （６４、５７）軟入力軟出力復号器（第一要素符号復号手段）
１９ （１２８，１２０）軟入力軟出力復号器（第二要素符号復号手段）
２１ データ復元部（データ復元手段）
Claims (12)
- 符号化した際の単位符号語の長さである第一符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第一データ長を備える第一要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第二符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第二データ長を備える第二要素符号とによって表される２次元ターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化装置であって、
前記入力データを記憶するデータ記憶手段と、
復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数および前記第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数を記憶する短縮化ビット数記憶手段と、
この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段と、
この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと、前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段と、
この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段と、を備え、
前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とするターボ積符号符号化装置。 - 前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、
前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、
（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）＝ｎ／（ｎ＋１）
の関係を有し、且つ、
- 符号化した際の単位符号語の長さである第一符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第一データ長を備える第一要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第二符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第二データ長を備える第二要素符号と、符号化した際の単位符号語の長さである第三符号符号長および当該単位符号語に含まれるデータの長さである第三データ長を備える第三要素符号とによって表される３次元ターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化装置であって、
前記入力データを記憶するデータ記憶手段と、
復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記第一要素符号を短縮化する第一符号短縮化ビット数、前記第二要素符号を短縮化する第二符号短縮化ビット数および前記第三要素符号を短縮化する第三符号短縮化ビット数を記憶する短縮化ビット数記憶手段と、
この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数、第二符号短縮化ビット数および第三符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段と、
この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと、前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段と、
この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段と、
この第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第三データ長および前記第三符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第三要素符号符号化手段と、を備え、
前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果、前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第三要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とするターボ積符号符号化装置。 - 前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、
前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、
前記第三要素符号の第三符号符号長をｋ３とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第三符号訂正可能ビット数をｃとし、前記第三データ長をｍ３とし、前記第三符号短縮化ビット数をｓ３とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、
（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）×（ｍ３−ｓ３）／（ｋ３−ｓ３）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
- 符号化した際の単位符号語の長さである符号符号長および当該単位符号に含まれるデータの長さであるデータ長を備える要素符号同士によって表されるターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとするターボ積符号符号化方法であって、
前記入力データをデータ記憶装置に記憶するデータ記憶ステップと、
復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数を短縮化ビット数記憶手段に記憶する短縮化ビット数記憶ステップと、
この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前 記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成ステップと、
この空白データ生成ステップにて前記データ記憶装置に挿入された空白データと、前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化ステップと、
この第一要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化ステップと、を含み、
前記第一要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化ステップにて符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴とするターボ積符号符号化方法。 - 符号化した際の単位符号語の長さである符号符号長および当該単位符号に含まれるデータの長さであるデータ長を備える要素符号同士によって表されるターボ積符号によって、入力された入力データを特定の符号化率に符号化した符号化データとする装置を、
前記入力データをデータ記憶手段に記憶させるためのデータ書込手段、
復号する際に訂正することができないパターン発生確率であるｑ値を最小とする、前記要素符号それぞれを短縮化する短縮化ビット数を短縮化ビット数記憶手段に記憶する短縮化ビット数書込手段、
この短縮化ビット数記憶手段に記憶されている第一符号短縮化ビット数および第二符号短縮化ビット数に基づいて、前記入力データを短縮化するための空白データを生成し、前記データ記憶手段のメモリアドレス空間の所定箇所に挿入する空白データ生成手段と、
この空白データ生成手段で前記データ記憶手段に挿入された空白データと、前記入力データとを、前記第一データ長および前記第一符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第一要素符号符号化手段、
この第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果と前記空白データとを、前記第二データ長および前記第二符号短縮化ビット数に基づいて符号化する第二要素符号符号化手段、として機能させ、
前記第一要素符号符号化手段で符号化された符号化結果および前記第二要素符号符号化手段で符号化された符号化結果から挿入された前記空白データを除くことで前記符号化データとすることを特徴するターボ積符号符号化プログラム。 - 請求項１または請求項２に記載のターボ積符号符号化装置で２次元ターボ積符号に符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号装置であって、
前記符号化データを記憶する符号化データ記憶手段と、
前記第一符号短縮化ビット数、前記第二符号短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第一要素符号復号手段と、
この第一要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第二要素符号に基づいて当該復号結果を復号し、この再復号した再復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第二要素符号復号手段と、
前記第一要素符号復号手段および前記第二要素符号復号手段によって復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段と、
を備えることを特徴とするターボ積符号復号装置。 - 前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、
前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、
（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）＝ｎ／（ｎ＋１）
の関係を有し、且つ、
- 請求項３または請求項４に記載のターボ積符号符号化装置で３次元ターボ積符号に符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号装置であって、
前記符号化データを記憶する符号化データ記憶手段と、
前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第一要素符号復号手段と、
この第一要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第二要素符号に基づいて当該復号結果を復号し、この再復号した再復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第二要素符号復号手段と、
この第二要素符号復号手段で復号された復号結果を符号化データ記憶手段から読み出して、前記第三要素符号に基づいて当該再復号結果を復号し、この再々復号した再々復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する第三要素符号復号手段と、
前記第一要素符号復号手段、前記第二要素符号復号手段および前記第三要素符号復号手段によって復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段と、
を備えることを特徴とするターボ積符号復号装置。 - 前記第一要素符号の第一符号符号長をｋ１とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第一符号訂正可能ビット数をａとし、前記第一データ長をｍ１とし、前記第一符号短縮化ビット数をｓ１とし、
前記第二要素符号の第二符号符号長をｋ２とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第二符号訂正可能ビット数をｂとし、前記第二データ長をｍ２とし、前記第二符号短縮化ビット数をｓ２とし、
前記第三要素符号の第三符号符号長をｋ３とし、前記単位符号語の中で訂正可能な最小ビット数である第三符号訂正可能ビット数をｃとし、前記第三データ長をｍ３とし、前記第三符号短縮化ビット数をｓ３とし、前記符号化率をｎ／（ｎ＋１）（ｎは整数）とした場合、
（ｍ１−ｓ１）／（ｋ１−ｓ１）×（ｍ２−ｓ２）／（ｋ２−ｓ２）×（ｍ３−ｓ３）／（ｋ３−ｓ３）＝ｎ／（ｎ＋１）の関係を有し、且つ、
- 請求項５に記載のターボ積符号符号化方法によって符号化された符号化データを復号するターボ積符号復号方法であって、
前記符号化データを符号化データ記憶装置に記憶する符号化データ記憶ステップと、
前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶装置に出力する要素符号復号ステップと、
この要素符号復号ステップにおける復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記入力データに復元するデータ復元ステップと、
を含むことを特徴とするターボ積符号復号方法。 - 請求項６に記載のターボ積符号符号化プログラムによって符号化された符号化データを復号する装置を、
前記符号化データを符号化データ記憶手段に記憶させるための符号化データ書込手段、
前記短縮化ビット数および前記符号化率に対応するように、前記符号化データを復号し、この復号した復号結果を前記符号化データ記憶手段に出力する要素符号復号手段、
この要素符号復号手段における復号を繰り返し、この繰り返し結果と予め設定した閾値とを比較して、この比較した結果に基づいて、前記符号化データを前記データに復元するデータ復元手段、
として機能させることを特徴とするターボ積符号復号プログラム。
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