JP4587427B2 - 復号方法及びその装置とそれを用いたシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は復号方法、復号装置、及びそれらを使用するシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
送信すべき1組の情報が集合{0,1}に属する符号の列により表現されているという状況を考えてみる。この集合を2進アルファベットといい、その要素を2進要素又はビットと呼ぶ。
【0003】
これらの2進要素を送信するために、それらを電気的量に変換する。例えば、ビット0を正の電気信号により表現し、ビット1を負の電気信号により表現する。それらの電気信号は等しい絶対値を有する。ここでは、説明を簡単にするため、絶対値を1と等しくなるように任意に選択する。しかし、現実には、電気信号は意図される用途に従って適切であると思われる何らかの値、例えば、±5ボルトの電圧などの値をとることができる。
【0004】
それらの電気信号を雑音により損なわれる送信チャネルを介して送信する場合、受信値は送信値とは異なる値になる。
【0005】
特に、送信チャネルがホワイトガウスノイズにより損なわれる場合、集合{−1,+1}に属する送信記号aに対応する受信値αは、送信チャネルの信号対雑音比により指定されるパラメータをσとし、σ=√N/2E(式中、Nは雑音のスペクトルパワー密度であり、Eは送信される信号のエネルギーである)であるとき、確率密度が式
【0006】
p(α|a)=(σ√2π)-1・exp[-(a-α)2/2σ2]
により表されるような確率変数である。
【0007】
受信される記号をαとするとき、記号aが送信された確率はP(a|α)と表される。αの形態で受信される、送信記号aの推定値^aを求めるために、ρ(α)=P(-1|α)/P(+1|α)の値を使用することができる。すなわち、ρ(α)>1であれば、^aは−1と等しくなるように選択され、ρ(α)<1であれば、^aは+1と等しくなるように選択される。
【0008】
情報の送信効率に対する雑音の影響を制限するという目的のために、情報を表現するときに可能な全ての信号列のうちごく一部のみを使用することから成る誤り修正符号化方式を実現できることは知られている。
【0009】
そのような誤り修正符号化方式の一例はブロック線形符号化である。すなわち、送信すべき2進信号列はn個(nは正の整数である)の2進要素から成る語の列であり、それらの語は、それぞれ、集合{0,1}における(n−k)×n次元の行列(kはnより小さい整数)をHとし、ゼロ(0)の(n−k)タプレットを0とし、かつ転置を表す記号をTとするとき、v.HT=0を満たす長さnの語vの部分集合Cにおいて選択される。更に、行列積v.HTの要素はモジュロ2で計算される。
【0010】
符号Cの語vは、いずれも、行列Hの行の線形組み合わせの結果であるどの2進nタプレットhに対してもv.h T=0を満たすことが当業者には良く知られている。尚、この点に関して、「線形組み合わせ」という表現は、それを定義する係数自体が2進要素であり且つその結果が常にモジュロ2で、既約であるべきであることを示唆している。
【0011】
そのようにして求められた語hの集合を符号Cの直交符号又は双対といい、一般にC⊥と表される。そこで、1に等しいw(wはnより小さい整数である)個の2進要素と、0に等しいn−w個の2進要素とを含むことを意味する、重みがwであるC⊥の1つの語hについて考えてみる。
【0012】
簡単にするため、1に等しいw個の2進要素はhの初めのw個の位置に現れる、すなわち、h=(1,...,1,0,...,0)であると仮定する。v=(v1,...,vn)とする。従って、等式v.h T=0は、Σvi=0(i=1〜w)モジュロ2を意味している。特に、これは、
v1=v2+v3+...+vw mod2 (1)
であることを示唆し、より一般的には、1からwまでの任意の整数iに対して、
vi=v1+...+vi-1+vi+1+...+vw mod2 (2)
であることを示唆する。
【0013】
簡単にするため、{−1,+1}に属し、2進nタプレットvを表現する送信電気信号の列をa={a1,...,an}とする。対応する受信信号列をα=(α1,...,αn)とする。上記の等式(1)及び(2)は、所定のhに対して、初めのw個の2進値viの各々について、αから取り出すことができる2つの独立した情報項目が存在することを示している。第1の情報項目は受信値αiであり、そこから先に説明したようにρ(αi)を計算することが可能である。第2の情報項目は、値αj(j=1,...,i-1,i+1,...,w)の集合A(i,h)である。これは、任意のiに対して、A(i,h)の値αjが、対応する2進要素vjの忠実な変換である対応記号ajのノイズ画像であるためである。
【0014】
viについて、付帯的情報といわれるこの第2の情報項目を説明するために、問題の送信チャネルの信号対雑音比によって決まる量z=exp(-2/σ2)=exp(-4E/N)を導入する。ここで、次のような定義が成り立つ。
【0015】
【数3】
【0016】
A(i,h)の記号αjが与えられたとき、送信されるi番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]と定義する。量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[ai=+1|A(i,h)]は送信記号aiの値に「追加情報」を供給する。
【0017】
量ρext[A(i,h)]は先に導入された多項式Sr(i)に従った非常に単純な表現を有することがわかる。すなわち、
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
送信信号列(又はその2進要素のごく一部)が何であったかを評価するために確率形の方法を使用する場合、次のような問題が起こる。すなわち、符号C⊥の語hに対応する、受信信号αjにより表現されるw個の受信2進要素に基づいて、できる限り低い計算コストでi=1,...,wについて量ρext[A(i,h)]を判定することが求められる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の問題に対する解決方法を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、1から1より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、1の数がwで表される集合{0,1}の行nタプレットをhとし、転置がTで表現され且つスカラ積v.h Tがモジュロ2で計算されるようなv.h T=0を満たす語v=(v1,...,vn)から成る2進符号Cにおいて選択される1つの語のi番目の2進要素viを表現する電気信号aiの送信に対応する受信電気信号がαiである受信信号列α=(α1,...,αn)を復号する方法であって、
hによりカバーされるvの2進要素の各々について、hによりカバーされると想定されるvのi番目の2進要素に関して求められ、αiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合をA(i,h)とし、且つA(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されるi番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]とするとき、量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[ai=+1|A(i,h)]である付帯的情報を判定することから成る過程を含む復号方法において、
付帯的情報の判定は、公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって実行され、式中、数Sr(i)は、送信信号aiのエネルギーをE、送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度をNとするとき、z=exp(-4E/N)として、1からw−1までの任意の整数rに対して、1に初期設定された数S0(i)に繰り返し、
【0020】
【数1】
を適用することにより計算されることを特徴とする復号方法を提案する。
【0021】
位置iにあるhの2進要素が1であれば、語hは(v、a又はαの)指標位置iをカバーするといえる。
【0022】
従って、本発明により、量ρext[A(i,h)]の計算を簡略化することが可能になるため、この計算をhの重みwに従って多項式の形態で表現できるいくつかのステップで実行することができる。
【0023】
本発明の特定の特徴によれば、hによりカバーされるvの2進要素の各々について、既に実行された付帯的情報計算の少なくとも一部を考慮に入れて求められる、aiが−1に等しくなる確率と、aiが+1に等しくなる確率との比をρ(αi)とするとき、繰り返し
【0024】
【数2】
を適用することにより、付帯的情報の補助項目が判定される。
【0025】
従って、既に計算された付帯的情報を繰り返し使用することができる。
【0026】
特定の特徴によれば、量ρ(αi)は、i番目の受信信号がαiである場合に送信されたi番目の信号がaiであった確率をP(ai|αi)とするとき、ρ(α)=P(-1|αi)/P(+1|αi)であるようなρ(α)=ρ(αi)・ρext[A(i,h)]により求められる。
【0027】
特定の特徴によれば、本発明の復号方法はターボ復号方法において実現される。
【0028】
これにより、このターボ復号方法はその有効性を損なわずに簡単に実行される。
【0029】
特定の特徴によれば、前記繰返しに関連する計算は多重精度で実行される。
【0030】
従って、計算の精度は、提案されている復号方法においては本来固有のものである差の計算によって影響を受けない。
【0031】
左記に示したのと同じ目的を達成するために、本発明は、更に、1から1より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、1の数がwで表される集合{0,1}の行nタプレットをhとし、転置がTで表現され且つスカラ積v.h Tがモジュロ2で計算されるようなv.h T=0を満たす語v=(v1,...,vn)から成る2進符号Cにおいて選択される1つの語のi番目の2進要素viを表現する電気信号aiの送信に対応する受信電気信号がαiである受信信号列α=(α1,...,αn)を復号する装置であって、
hによりカバーされるvの2進要素の各々について、hによりカバーされると想定されるvのi番目の2進要素に関して求められ、αiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合をA(i,h)とし、且つA(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されるi番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]とするとき、量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[ai=+1|A(i,h)]である付帯的情報を判定することから成る手段を有する復号装置において、
付帯的情報の判定は、公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって実行され、式中、数Sr(i)は、送信信号aiのエネルギーをE、送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度をNとするとき、z=exp(-4E/N)として、1からw−1までの任意の整数rに対して、1に初期設定された数S0(i)に繰り返し
【0032】
【数1】
を適用することにより計算されることを特徴とする復号装置を提案する。
【0033】
すなわち、量ρext[A(i,h)]の計算には、複雑さがhの重みwにおいてのみ多項式であるような装置が要求される。
【0034】
加えて、以下では説明されない復号装置の特定の特徴及びその利点は復号方法の特徴及び利点と同様であるので、ここでは述べない。
特定の一実施の形態では、装置は、
−各々が第1の入力端子でSr-1(i)の値を受信し、第2の入力端子で値−zα iを受信する複数の乗算器と、
−各々の第1の入力端子が各々の乗算器の出力端子にそれぞれ接続している複数の加算器と、
−入力端子が各々の乗算器の出力端子に接続している加算モジュールと、
−第1の入力端子が加算モジュールの出力端子に接続し、第2の入力端子は値-1/rを受信し、出力端子は各々の加算器の第2の入力端子に接続している追加の乗算モジュールと、
−入力端子が各々の加算器の出力端子に接続し、出力端子は各々の乗算器の第1の入力端子に接続している遅延導入モジュールとを有し、
この装置は、各々の加算器が値Sr(i)を出力するように、任意のiに対してS0(i)=1により初期設定される。
【0035】
特定の一実施の形態では、付帯的情報を判定するために必要な計算のうちいくつかの計算を並列に配置された回路により実行することができる。
【0036】
別の実施の形態では、付帯的情報を判定するために必要な計算のうちいくつかの計算を直列に配置された回路により実行することができる。
【0037】
更に、本発明は、前述のような復号方法を実現するための手段を有するデジタル信号処理装置にも関する。
【0038】
本発明は前述のような復号装置を有するデジタル信号処理装置にも関する。
【0039】
本発明は、前述のような復号方法を実現するための手段を有する遠隔通信ネットワークにも関する。
【0040】
本発明は前述のような復号装置を有する遠隔通信ネットワークにも関する。
【0041】
本発明は、前述のような復号方法を実現するための手段を有する遠隔通信ネットワークの可動局にも関する。
【0042】
本発明は、前述のような復号装置を有する遠隔通信ネットワークの可動局にも関する。
【0043】
本発明は、前述のような復号装置を含む、音声を表現する信号を処理する装置にも関する。
【0044】
本発明は、パケット送信プロトコルを実現するための送信器を有するデータ送信装置であって、前述のような復号装置及び/又は音声を表現する信号を処理する装置を有する装置にも関する。
【0045】
データ送信装置の特定の特徴によれば、パケット送信プロトコルはATM(非同期転送モード)型である。
【0046】
変形として、パケット送信プロトコルはIP(インターネットプロトコル)型である。
【0047】
更に、本発明は、
−コンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ又はマイクロプロセッサにより読み取り可能であり、前述のような復号方法を実現することを可能にする情報記憶手段、及び
−一部又は全体が取り出し自在であり且つコンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ又はマイクロプロセッサにより読み取り可能であり、前述のような復号方法を実現することを可能にする情報記憶手段にも関する。そのような取り出し自在の記憶手段の例としては、フロッピーディスク、CD-ROM又はDVD-ROMなどがあるが、これらには限定されない。
【0048】
本発明は、前述のような復号方法を実現するための命令列を含むコンピュータプログラムにも関する。
【0049】
様々に異なるデジタル信号処理装置、様々に異なる遠隔通信ネットワーク、様々に異なる移動局、音声を表現する信号を処理する装置、データ送信装置、情報記憶手段及びコンピュータプログラムの特定の特徴及び利点は本発明による復号方法の特徴及び利点と同様であるので、ここでは説明しない。
【0050】
本発明のその他の面及び利点は、限定する意味をもたない以下の特定の実施の形態の詳細な説明を読むことにより明白になるであろう。以下の説明は添付の図面にも関連している。
【0051】
【発明の実施の形態】
以下、ホワイトガウスノイズにより損なわれる送信チャネルを介して供給された受信信号列α=(α1,...,αn)について考えてみる。
【0052】
1から1より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、αiは電気信号aiの送信に対応する受信電気信号である。電気信号aiは、1の数がwで表されるような2進要素の行nタプレットをhとし、Tが転置を表し、且つスカラ積v.h Tがモジュロ2で計算されるようなv.h T=0を満たす語から成る符号Cにおいて選択される語vのi番目の2進要素viを表す。
【0053】
本発明の復号方法は、h=(h1,...,hn)により占められるといわれるvの2進要素viの各々についての、すなわち、hi=1であるようなあらゆるiに対しての付帯的情報を判定することから成るステップを含む。事実、位置iにあるhの2進要素が1であれば、語hはvの指標iの位置を占めるといわれる。
【0054】
次に、一例としてw=4である場合について提案されている方法を説明するが、本発明はこれに限定されない。
【0055】
冒頭の説明の中で挙げた定義に基づき、下記のような数式が成り立つ。
【0056】
S1(1)=zα 2+zα 3+zα 4,
S1(2)=zα 1+zα 3+zα 4,
S1(3)=zα 1+zα 2+zα 4,
S1(4)=zα 1+zα 2+zα 3,
S2(1)=zα 2+ α 3+zα 2+ α 4+zα 3+ α 4,
S2(2)=zα 1+ α 3+zα 1+ α 4+zα 3+ α 4,
S2(3)=zα 1+ α 2+zα 1+ α 4+zα 2+ α 4,
S2(4)=zα 1+ α 2+zα 1+ α 3+zα 2+ α 3,
S3(1)=zα 2+ α 3+ α 4,
S3(2)=zα 1+ α 3+ α 4,
S3(3)=zα 1+ α 2+ α 4,
S3(4)=zα 1+ α 2+ α 3
上記の数式は次の等式を満たすことを検査することができる。
【0057】
【数4】
【0058】
これらの等式は任意のwに対して有効であるより一般的な等式の特別なケースである。事実、任意のiに対してS0(i)=1であるとすると、r=1,...,w−1に対して、
【0059】
【数5】
式中、等式(3)の右側のメンバにおいて、和は、j1<j2<...<jrを満たす、1からwまでの整数の全てのrタプレット(j1,...,jr)(区切り記号を含む)に関し、且つ等式(4)の右側のメンバにおいて、和は、j1<j2<...<jr−1を満たす、1からwまでの異なる、jに等しくない整数の全ての(r−1)タプレット(j1,...,jr−1)(区切り記号を含む)に関する。
【0060】
等式(3)及び(4)の右側メンバの差は次の式により求められることが検証されている。
【0061】
【数6】
【0062】
この等式から、
【0063】
【数1】
が得られる。
【0064】
この繰り返しの項の解釈は次の通りである。和
【数7】
は、r個の異なるファクタzα iの積として求められる各単項式をただ1度含む。項zα jSr-1(j)は、r個の異なるファクタzα iの積として求められる各単項式を、単項式zα jがこれらの単項式の各々のファクタであるという制約の下にただ1度含む。その結果、これら2つの数式の差は、実際には、単項式zα jが現れないr個の異なるファクタzα iの積として求められる全ての単項式の和、すなわち、Sr(j)である。
【0065】
この繰り返しによって、r>0であるとき、j=1,...,wのときの全てのSr-1(j)値が分かったならば、直ちにj=1,...,wのときの全てのSr(j)値を判定することが可能になる。
【0066】
この繰返しの使用に差の計算が伴うのであれば、結果が差を計算すべき項と比較して小さい場合に起こりうる、結果における精度の欠如という従来の問題を回避するために、計算を多重精度で実行するのが有利である。
【0067】
この目的のために、例えば、多数の2進要素により操作される量を必要最小限の量の2倍の大きさで表現することができる。
【0068】
本発明は、図1に示す非常に単純な基本回路の使用によって、「直列」型又は「並列」型のいずれの実現にも特に適している。この回路は実際にはi=1,...,w及びr=1,...,w−1のときのw.(w−1) 値Sr(i)の反復計算に適合している。
【0069】
この回路は一連の乗算器101,102,103,...,10wを有し、各乗算器10iは、第1の入力端子でSr-1(i)の値を受信し、第2の入力端子で値−zα iを受信する。
【0070】
回路は一連の加算器121,122,123,...,12wを更に含む。各乗算器10iの出力端子は加算器12iの第1の入力端子に接続している。
【0071】
各乗算器10iの出力端子は1つの加算モジュール14の入力端子にも接続している。加算モジュール14の出力端子は乗算器16の第1の入力端子に接続し、乗算器16の第2の入力端子は値-1/rを受信する。
【0072】
乗算器16の出力端子は各加算器12iの第2の入力端子に接続している。
【0073】
従って各加算器12iは値Sr(i)を出力する。
【0074】
任意のiに対して回路の入力をS0(i)=1により初期設定すれば十分である。r=1のとき、回路はi=1,...,wの全ての値S1(i)を1つのステップで計算する。r=2のときに回路の入力端子でこれらの値S1(i)を使用して、値S2(i)を求める。この演算をこのようにして継続することにより、任意のrに対する値Sr(i)が求められる。図2は、この繰返し機能モードを概略的に示す。
【0075】
加算器121,122,123,...,12wの出力端子が遅延要素18の行列により乗算器101,102,103,...,10wの入力端子にそれぞれ接続され、それにより、値Sr-1(i)に従って値Sr(i)を与える繰返しを使用できるという点を除いて、図2は図1と同一であるので、ここでは説明しない。
【0076】
また、図2の回路のようにw−1個の回路をカスケード配列で接続し且つそれらのうち第1の回路を任意のiに対してS0(i)=1により初期設定することによって、グローバル回路を形成することも可能である。この場合、w個の値Sr(i)(i=1,...,w)はグローバル回路のr番目の段の出力として現れる。
【0077】
更に、デュアルコードC⊥の異なる語hにより特定されるパリティ関係に対応する付帯的情報のいくつかの異なる項目を同時に計算するために、図1に示すような回路を所定の数だけ並列に、反復配列(図2に示すような構成)又はカスケード配列で配置することも可能である。
【0078】
本発明はターボ復号に特に適用される。
以上の説明においては、送信のために使用される符号Cと直交する符号C⊥の1つ又は複数の語hを介して得られる付帯的情報の判定に沿って、ホワイトガウスノイズを伴う送信チャネルのケースを検討してきた。
【0079】
しかし、C⊥の1つ又は複数の語hに基づいて、送信記号の値に関する付帯的情報の1つ又は複数の項目を判定した後、ターボ符号に関わる最近の研究(例えば、R. Pyndiahによる論文「Near optimum decoding of product codes:book turbo codes」、IEEE Transactions on Communications、46、第8巻、1003から1010ページに掲載、1998年8月刊参照)により示されているように、値ρ(α)=P(−1|α)/p(+1|α)に基づくだけではなく、既に実行された付帯的情報計算の全て又はその一部を考慮に入れて値ρ(α)にも基づいて、付帯的情報の新たな項目を計算すると有効であろう。この見解は誤り修正符号の反復復号の基礎にある。R. Pyndiahの論文の中で指示されているように、積符号それ自体がこの種の復号に特に適している。特に、C⊥の1つ又は複数の語hに基づいて、量ρext[A(i,h)]を計算したならば、ρ(αi)=P(−1|αi)/P(+1|αi)に基づくばかりでなく、積ρ(αi)=ρ(αi).ρext[A(i,h)]にも基づいて新たな付帯的情報項目を計算することが可能である。
【0080】
図1を参照して先に説明した回路をこの目的のために容易に使用することができる。それは、この回路においては、値ρ(αi)はパラメータzα iにより表現されるからであり、それにより、ρ(αi)=zα iとなるからである。このため、復号中の任意の時点で、値ρ(αi)の新たな値ρ(αi)によりグローバルに表現される付帯的情報が存在する場合、図1において乗算係数zα iをこれらの新たな係数ρ(αi)と置き換えれば十分である。そこで、使用される繰返しは、
【0081】
【数2】
となり、式中、ρ(αi)はaiが−1と等しくなる確率とaiが+1と等しくなる確率との比を表す。
【0082】
送信されるn個の2進要素vi、又はそれと等価である、それらの要素を表現するn個の電気信号aiに対応するn個の値ρ(αi)の変化がどのような方法で管理されるかに関わらず、ρ(αi)の最終値が厳密に正であれば、aiの推定値は−1になり、ρ(αi)の最終値が厳密に負であればaiの推定値は+1になる。
【0083】
図3は、繰り返し型の実現形態をとった場合の図1の回路のこの種の利用構成を概略的に示す。回路を構成する要素は図1及び図2を参照して既に説明した要素と同じであり且つ同じ図中符号で示されているので、この回路については詳細には説明しない。
【0084】
ターボ符号を使用するデータを復号するための本発明の使用方法を図4に概略的に示す。簡単にするため、図中に記載されている表記は復号の1回の繰返しにのみ関する。
【0085】
受信信号列(α1,...,αn)、既に計算された付帯的情報ρ(αi)及びC⊥の語hから、hによりカバーされる全ての位置iについて新たな付帯的情報ρext[A(i,h)]を計算する。このことは図4の付帯的情報判定ブロック40により示されている。次に、既に計算されたこの付帯的情報ρ(αi)を更新するために、この付帯的情報ρext[A(i,h)]を既に計算されたρ(αi)と再び組み合わせる。このことは再組み合わせ・更新ブロック42により示されている。
【0086】
語hの選択に関しては、例えば1つの同じ語hを非連続的に数回繰り返して用いることもできるが、本発明はこれに限定されない。しかし、情報ρ(αi)の更新時には、hの選択の最適化及び付帯的情報ρext[A(i,h)]と情報ρ(αi)との再組み合わせモードは共に本発明の範囲内ではない。従って、これらの要素はここでは詳述しない。
【0087】
図5の流れ図は、本発明による復号方法のステップを示す。
【0088】
図5に示すように、語vの2進要素viをそれぞれ表現する電気信号aiは先に送信されていたと仮定する。上述のように、語vは、1の数がwと表される集合{0,1}の行nタプレットをhとし、且つ転置をTと表し、スカラ積v.h Tがモジュロ2で計算されるようなv.h T=0を満たす語v=(v1,...,vn)の2進符号Cから選択される。
【0089】
また、電気信号の列α=(α1,...,αn)が受信されていると仮定する。尚、受信信号αi(1≦i≦n)はそれぞれ送信信号ai(1≦i≦n)に対応している。
【0090】
そこで、本発明による復号方法を初期設定するステップ500は、1からwまでの任意のiに対して、rと表される変数を値0に初期設定し、且つ先に定義した量Sr(i)を値1に初期設定することから成る。すなわち、S0(r)=1∀i,1≦i≦wとなる。
【0091】
そこで、rについての繰り返しは次のように実行される。
【0092】
−増分ステップ502はrの値を1単位増分することから成り、
−付帯的情報判定ステップ504は、Sr-1(i)の知識からSr(i)を、先に説明したように1からwまでのあらゆるiの値について求めることから成り、
−試験506は、rの値が値w−1に達したか否かを判定することから成る。
【0093】
試験506の結果が否定であれば、ステップ502、504及び506を繰り返す。
【0094】
試験506の結果が肯定であれば、それは1からwまでのiについてr=w-1;Sw-1(i)が求められたことを意味する。
【0095】
既に説明した通り、hによりカバーされる全ての位置i及び1からwまでのあらゆるiの値に対して、そこからρext[A(i,h)]と表されるviに関する付帯的情報が取り出される。ρext[A(i,h)]は、P[ai=−1|A(i,h)]/P[ai=+1|A(i,h)]に等しいものとして定義されており、式中、A(i,h)はαiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合であり、P[ai|A(i,h)]は、A(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されたi番目の信号がaiである確率である。
【0096】
先に説明したように、付帯的情報は公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって判定される。式中、数Sr(i)は、1からw−1までの任意の整数rに対して、繰り返し
【0097】
【数1】
を1に初期設定された数S0(i)に適用することにより計算される。式中、z=exp(-4E/N)であり、Eは送信信号aiのエネルギー、Nは送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度である。
【0098】
図6は、ネットワークステーション又はコンピュータ復号ステーションの構成をブロック線図の形態で概略的に示す。
【0099】
このステーションはキーボード311と、画面309と、外部情報宛先310と、無線受信器306とを有し、これらは共に処理カード301の入出力ポート303に接続している。
【0100】
処理カード301は、
−中央処理装置300と、
−ランダムアクセスメモリRAM304と、
−読み取り専用メモリROM305と、
−入出力ポート303と
を有し、これらは全てアドレス・データバス302により接続されている。
【0101】
図6に示す各要素はマイクロコンピュータ及び送信システム、より一般的には情報処理システムの分野の当業者には良く知られているので、ここではこれらの一般的な要素についての説明を省略する。ただし、
−情報宛先310は、例えば、インタフェース周辺装置、表示装置、変調器、外部メモリ又はその他の情報処理システム(図示せず)であり、音声、サービスメッセージ又はマルチメディアデータを表現し且つ2進データ列の形態をとる信号列の受信が好都合であること、及び
−無線受信器306はケーブルなしチャネルを介してパケット送信プロトコルを実現し且つそのようなチャネルを介してパケットを受信することに注意すべきである。
【0102】
また、この説明で使用される用語「レジスタ」は、メモリ304及び305の各々において、容量の小さいメモリエリア(若干の2進データ)と、大容量のメモリエリア(1つのプログラムデータを完全に格納することができる)の双方を示すことにも注意すべきである。
【0103】
ランダムアクセスメモリ304は、この説明においては値を格納しているデータと同じ名前を付したメモリレジスタにデータ、変数及び中間処理結果を格納する。特に、ランダムアクセスメモリ304は、
−受信した2進データを送信チャネルからバス302への到着順に格納しているレジスタ「received_data」と、
−所定の時点における語vの各2進要素viに対応する付帯的情報を格納しているレジスタ「extrinsic_inf」と、
−計算された数Sr(i)の値を格納しているレジスタ「Sr(i)」とを含む。
読み取り専用メモリ305は、中央処理装置300のオペレーティングプログラムをレジスタ「Program」に格納する。
【0104】
中央処理装置300は、図1から図3に示す実施の形態及び/又は図4に示すターボ符号への適用及び/又は図5の流れ図を実現する。
変形として、本発明はソフトウェア方法により実現できるだけではなく、ハードワイヤード論理又はプログラム可能論理を使用してもおそらくは実現可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】特定の一実施の形態において本発明による復号方法を使用して量Sr(j)を同時計算する回路を概略的に示す図である。
【図2】図1の回路の対話型使用モードを概略的に示す図である。
【図3】受信符号αiの単純な知識より一般的な情報ρ(αi)を使用して量Sr(j)の計算を実行する、量Sr(j)を計算する回路のより一般的な実施の形態を概略的に示す図である。
【図4】特定の一実施の形態におけるターボ符号の分野への本発明の適用を概略的に示す図である。
【図5】本発明による復号方法のステップを示す流れ図である。
【図6】特定の一実施の形態における本発明による復号装置を含む電子装置を概略的に示す図である。
Claims (26)
- 1から1より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、1の数がwで表される集合{0,1}の行nタプレットをhとし、転置がTで表現され且つスカラ積v.h Tがモジュロ2で計算されるようなv.h T=0を満たす語v=(v1,...,vn)から成る2進符号Cにおいて選択される1つの語のi番目の2進要素viを表現する電気信号aiの送信に対応する受信電気信号がαiである受信信号列α=(α1,...,αn)を復号する方法であって、
hによりカバーされるvの2進要素の各々について、hによりカバーされると想定されるvのi番目の2進要素に関して求められ、αiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合をA(i,h)とし、且つA(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されるi番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]とするとき、量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[a=+1|A(i,h)]である付帯的情報を判定することから成る過程を含む復号方法において、
付帯的情報の判定は、公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって実行され、式中、数Sr(i)は、送信信号aiのエネルギーをE、送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度をNとするとき、z=exp(−4E/N)として、1からw−1までの任意の整数rに対して、1に初期設定された数S0(i)に繰り返し、
- 量ρ(αi)は、i番目の受信信号がαiである場合に送信されたi番目の信号がaiであった確率をP(ai|αi)とするとき、ρ(α)=P(−1|αi)/P(+1|αi)であるようなρ(α)=ρ(αi)・ρext[A(i,h)]により求められることを特徴とする請求項2記載の方法。
- ターボ復号方法において実現されることを特徴とする請求項1、2又は3記載の方法。
- 前記繰返しに関連する計算は多重精度で実行されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 1から1より大きい整数であるnまでの任意の整数iに対して、1の数がwで表される集合{0,1}の行nタプレットをhとし、転置がTで表現され、且つスカラ積v.h Tがモジュロ2で計算されるようなv.h T=0を満たす語v=(v1,...,vn)から成る2進符号Cにおいて選択される1つの語のi番目の2進要素viを表現する電気信号aiの送信に対応する受信電気信号がαiである受信信号列α=(α1,...,αn)を復号する装置であって、
hによりカバーされるvの2進要素の各々について、hによりカバーされると想定されるvのi番目の2進要素に関して求められ、αiを除いて、hによりカバーされるαの受信値αjの集合をA(i,h)とし、且つA(i,h)の受信信号αjに基づいて計算される、送信されるi番目の信号がaiである確率をP[ai|A(i,h)]とするとき、量ρext[A(i,h)]=P[ai=-1|A(i,h)]/P[a=+1|A(i,h)]である付帯的情報を判定することから成る手段を有する復号装置において、
付帯的情報の判定は、公式
ρext[A(i,h)]=[S1(i)+S3(i)+...]/[1+S2(i)+S4(i)+...]
によって実行され、式中、数Sr(i)は、送信信号aiのエネルギーをE、送信チャネルにおける雑音のスペクトルパワー密度をNとするとき、z=exp(-4E/N)として、1からw−1までの任意の整数rに対して、1に初期設定された数S0(i)に繰り返し、
- 量ρ(αi)は、i番目の受信信号がαiである場合に送信されたi番目の信号がaiであった確率をP(ai|αi)とするとき、ρ(α)=P(-1|αi)/P(+1|αi)であるようなρ(α)=ρ(αi).ρext[A(i,h)]により求められることを特徴とする請求項7記載の装置。
- 各々が第1の入力端子でSr-1(i)の値を受信し、第2の入力端子で値−zα iを受信する複数の乗算器(101,...,10w)と、
各々の第1の入力端子が前記乗算器(10i)の各々の出力端子にそれぞれ接続している複数の加算器(121,...,12w)と、
入力端子が前記乗算器(10i)の各々の出力端子に接続している加算手段(14)と、
第1の入力端子が前記加算手段(14)の出力端子に接続し、第2の入力端子は値−1/rを受信し、且つ出力端子は前記加算器(12i)の各々の第2の入力端子に接続している追加乗算手段(16)と、
入力端子が前記加算器(121,...,12w)の各々の出力端子に接続し、出力端子は前記乗算器(101,...,10w)の各々の第1の入力端子に接続している遅延導入手段(18)とを有し、
前記装置は、各々の前記加算器(12i)が値Sr(i)を出力するように、任意のiに対してS0(i)=1により初期設定されることを特徴とする請求項7又は8記載の装置。 - ターボ復号器で使用されることを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の装置。
- 前記繰り返しに関連する計算は多重精度で実行されることを特徴とする請求項6から10のいずれか1項に記載の装置。
- 付帯的情報を判定するために必要な計算のうちいくつかの計算の実現は並列に配置された回路により実行されることを特徴とする請求項6から11のいずれか1項に記載の装置。
- 付帯的情報を判定するために必要な計算のうちいくつかの計算の実現は直列に配置された回路により実行されることを特徴とする請求項6から11のいずれか1項に記載の装置。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の復号方法を実現するための手段を有することを特徴とするデジタル信号処理装置。
- 請求項6から13のいずれか1項に記載の復号装置を有することを特徴とするデジタル信号処理装置。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の復号方法を実現するための手段を有することを特徴とする遠隔通信ネットワーク。
- 請求項6から13のいずれか1項に記載の復号装置を有することを特徴とする遠隔通信ネットワーク。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の復号方法を実現するための手段を有することを特徴とする遠隔通信ネットワークの可動局。
- 請求項6から13のいずれか1項に記載の復号装置を有することを特徴とする遠隔通信ネットワークの可動局。
- 請求項6から13のいずれか1項に記載の復号装置を含むことを特徴とする音声を表現する信号を処理する装置。
- パケット送信プロトコルを実現するための送信器を含むデータ送信装置において、請求項6から13のいずれか1項に記載の復号装置及び/又は請求項20記載の音声を表現する信号を処理する装置を含むことを特徴とするデータ送信装置。
- 前記プロトコルはATM型であることを特徴とする請求項21記載のデータ送信装置。
- 前記プロトコルはIP型であることを特徴とする請求項21記載のデータ送信装置。
- コンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ又はマイクロプロセッサにより読み取り可能であり、請求項1から5のいずれか1項に記載の複号方法を実現することを可能にする情報記憶手段。
- 一部又は全体が取り出し自在であり且つコンピュータプログラムの命令を格納するコンピュータ又はマイクロプロセッサにより読み取り可能であり、請求項1から5のいずれか1項に記載の復号方法を実現することを可能にする情報記憶手段。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の復号方法を実現するための命令列を含むコンピュータプログラム。
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