JP4650485B2 - 復号装置 - Google Patents

Description

本発明は、復号装置に関するものである。

データの送受信や保存に伴って発生する誤りを発見し、その誤りを訂正する誤り訂正技術は、データの通信システム等に幅広く用いられている。
その誤り訂正技術の一つとして、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ：Low-Density Parity-Check）符号と、その復号法であるsum−product復号法とが注目されている。
このＬＤＰＣ符号では、白色ガウス通信路のシャノン（Shannon）限界まで、０．００４ｄＢという復号特性が得られることが知られている。また、sum-product復号法や、これを簡略化したmin-sum復号法は、並列処理による復号処理を実行するため、符号長を長くすることができるとともに処理能力を向上させることができる。
下記特許文献１は、このようなＬＤＰＣ符号の復号装置の構成を開示している。

特開２００５−２６９５３５号公報

上記復号装置では、復調器によって受信した受信信号を復調した後、アナログ／デジタル変換器によってアナログの受信信号をデジタル信号に変換し符号化データを得る。その後、復号化器によって前記符号化データに対して上記復号法に基づく復号処理を実行し、復号データを得る。
復号装置に用いられるアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器ともいう）としては、一つの比較器で大小比較を何度も繰り返し実行する逐次比較型や、多数の比較器を並列に並べてアナログの入力信号を基準信号と一斉に比較するフラッシュ型等が挙げられる。上記復号装置では、高速な処理が求められるため、入力信号を一斉に比較することでＡ／Ｄ変換に係る処理速度の向上に有利なフラッシュ型のＡ／Ｄ変換器が用いられる。

上記フラッシュ型のＡ／Ｄ変換器は、入力信号と多数の参照電圧とをそれぞれ比較するための多数の比較器を有するコンパレータ回路と、このコンパレータ回路からの出力をデジタル信号として出力する変換回路とを有している。コンパレータ回路は、復調器によって復調された入力信号としてのアナログの受信信号を、前記多数の比較器それぞれの出力に基づいて量子化する。前記変換回路は、この量子化された前記コンパレータ回路の出力をデジタル変換信号として、復号化器に出力する。
前記コンパレータ回路では、例えば、約−８Ｖから約８Ｖまでの範囲で入力されるアナログの受信信号を量子化する場合、−８Ｖから８Ｖまでの間に、電圧間隔が等しい複数の参照電圧値に対応する比較器を複数並べ、入力されるアナログの受信信号を、全ての比較器で一度に比較し、量子化するように構成されている。

上記フラッシュ型のＡ／Ｄ変換器では、Ａ／Ｄ変換における処理速度の点においては優れているが、多数の参照電圧に基づいて量子化するので、多数の比較器を備える必要が有る等、構成が複雑かつ回路規模が大きくなり、製造コストが増大化するという問題を有していた。また、出力されるデジタル信号のビット数も多くなるため、その後の復号化器において実行される復号処理に負荷が掛かり、復号装置全体として観た場合に、処理速度の低下を招くという問題も有していた。
以上の理由から、製造コストを抑えつつ、その処理速度を高めることができる復号装置が嘱望されていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大化を抑制しつつ、処理時間を短縮することができる復号装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、受信信号を複数の識別レベル値で量子化した量子化値を出力する量子化部と、前記量子化部が出力する前記量子化値に基づいて軟判定を行い前記受信信号を復号する軟判定復号部と、を有し、前記軟判定復号部は、前記量子化部が出力する前記量子化値と、所定の基準値との差の絶対値を前記受信信号の信頼度として軟判定を行うものであり、前記複数の識別レベル値は、前記基準値に対する差の絶対値が前記基準値から順次対数的に増加させた値に設定され、前記量子化部は、正負が異なるが前記基準値からの絶対値が同じである前記受信信号については、正負が異なるが絶対値が同じ識別レベル値を量子化値として出力するように、前記受信信号の量子化を行うことを特徴としている。

上記のように構成された復号装置によれば、複数の識別レベル値を、基準値に対する差の絶対値を順次対数的に増加させた値に設定したので、基準値の周辺においては、比較的細かい間隔で識別レベル値を設定したとしても、基準値に対して値が増加すればするほど識別レベル値間の間隔が大きくなるように設定される。このため、例えば、これら複数の識別レベル値を等間隔に設定した場合と比較して、設定される識別レベル値の個数を減らすことができる。これによって、量子化部の構成を簡略化することができるとともに、その回路規模をコンパクトにすることができ、製造コストを抑えることができる。
また、識別レベル値の個数を減らしたとしても、信頼度が小さくなる基準値の周辺においては、比較的細かい間隔で識別レベル値を設定できるので、軟判定復号部による軟判定を確実に行うことができる。すなわち、誤りの生じやすい基準値の周辺部において、識別レベル値の分解能を高めることができ、この分解能が高められた情報を軟判定復号部に出力することができる。その結果、当該復号装置の誤り訂正能力を高めることができる。
さらに、本発明は、上記のように、複数の識別レベル値を、対数的に増加させた値に設定することで、受信信号を量子化する際における識別レベル値の個数を減らしたので、量子化部が軟判定復号部に出力する情報量（信号数）を減らすことができる。このため、軟判定復号部が行う処理の負荷を軽減することができ、その結果、当該復号装置の行う復号処理の処理速度を高めることができる。

前記量子化部は、前記量子化値を、前記量子化値の絶対値を“０”又は“１”の個数で表現したビット群と、前記量子化値の正負を示すビットとを含む信号として出力するものであることが好ましく、この場合、軟判定復号部において、信頼度として用いられる量子化値の絶対値の比較をより速やかに行うことができる。

上記復号装置において、前記量子化部は、前記識別レベル値がＭ個で構成されているとすると、前記量子化値を、下記式により求められる数Ｎを越える最小の整数をビット数とする信号として出力するものであることが好ましく、この場合、量子化部が出力する量子化値を示す信号のビット数を最小に抑えることができる。
Ｎ ＝ ｌｏｇ₂Ｍ

また、上記復号装置において、前記量子化部は、前記量子化値を２の補数として表した信号として出力するものであってもよく、この場合、軟判定復号部において、量子化値を処理する上での自由度が高まる。

また、前記軟判定復号部は、ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号法、又はｍｉｎ−ｓｕｍ復号法に基づいて前記受信信号を軟判定し復号するものであることが好ましい。
上記復号装置では、複数の識別レベル値が基準値に対する差の絶対値を順次対数的に増加させた値に設定されているので、量子化部は、自身が出力する量子化値を、sum-product復号法又はmin-sum復号法による復号処理を考慮した値とすることができる。すなわち、量子化部から出力される量子化値は、ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号法、又はｍｉｎ−ｓｕｍ復号法に基づく復号処理に適した信号として出力されるので、軟判定復号部の行う軟判定復号処理の処理速度をより高めつつ、その復号精度を高めることができる。

上記復号装置において、前記量子化部は、前記受信信号と、前記複数の識別レベル値とを比較した結果、前記受信信号が隣り合う二つの識別レベル値の間の値であるとき、これら二つの識別レベル値の内、その絶対値が小さい方を前記量子化値とするものであってもよい。
この場合、受信信号は量子化されるとき、その絶対値がより小さい識別レベル値で近似されて量子化される。min-sum復号法では、事前値対数比の真値に対して最小値を求める際、この最小値は常に真値よりも大きくなる。本復号装置の場合、この事前値対数比に加えられる量子化値を、上記のように、受信信号の実際の値よりも小さめの識別レベル値で近似され量子化されるので、min-sum復号法にて前記最小値を求める上で、より真値に近い値を得ることができ、より復号精度を高めることができる。

以上のように、本発明の復号装置によれば、製造コストを抑えつつ、その処理速度を高めることができる。

〔第一の実施形態〕
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
〔通信システムの全体構成〕
図１は、本発明の第一の実施形態に係る復号装置を有する通信システムの構成の一例を示す図である。図１において、通信システムは、送信部側において、送信情報に誤り訂正用の冗長ビットを付加して送信符号を生成する符号化器１と、この符号化器１からの（Ｋ＋Ｍ）ビットの符号を所定の方式に従って変調して通信路３へ出力する変調器２とを含む。

符号化器１は、Ｋビットの情報に対し、パリティ計算用の冗長ビットＭビットを付加して、（Ｋ＋Ｍ）ビットのＬＤＰＣ符号（低密度パリティ検査符号）を生成する。低密度パリティ検査行列においては、行が冗長ビットに対応し、列が符号ビットに対応する。なお、（Ｋ＋Ｍ）ビットのＬＤＰＣ符号のどのビットに、Ｋ個の情報ビット及びＭ個の冗長ビットを配置するかは、送信側と受信側で取り決めていれば、どのように配置してもよい。

変調器２は、この通信路３の構成に応じて、（Ｋ＋Ｍ）ビットのＬＤＰＣ符号に係る符号化データＸｎに対して、振幅変調、位相変調、コード変調、周波数変調または直交周波数分割多重変調などの変調を行ない、符号化データＸｎの変調信号を送信する。
例えば、本実施形態において、通信路３が光ファイバとした場合、変調器２は、自身が備えるレーザダイオードの輝度を送信情報ビット値に応じて変更させることにより、光の強度変調（一種の振幅変調）を行なう。例えば、送信データビットが“０”の場合には、”＋１”に変換して、レーザダイオードの発光強度を強くして送信する。また、送信データビットが“１”の場合、”−１”に変換して、レーザダイオードの発光強度を弱くして送信する。

一方、受信部側においては、通信路３を介して送信された変調信号に対して、復調を行う復調器５と、復号処理を施して元のＫビットの情報を再生する復号装置４が設けられる。

〔復号装置の構成〕
復号装置４は、受信した変調信号を復調する復調器５により生成された復調信号を（Ｋ＋Ｍ）ビットの量子データに変換するＡ／Ｄ変換器６と、この（Ｋ＋Ｍ）ビットの量子データにパリティ検査行列に基づく復号処理を施して元のＫビットの情報を再生する復号化器７とを有している。

復調器５は、この通信路３における送信形態に応じて復調処理を行なう。たとえば、振幅変調、位相変調、コード変調、周波数変調および直交周波数分割多重変調等の場合、復調器４において、振幅復調、位相復調、コード復調、および周波数復調等の処理が行なわれる。
また、復調器５は、上記のように通信路３が光ファイバとした場合、受光した前記レーザダイオードによる光信号を、光電変換によって、電気信号に変換した復調信号を出力する。なお、この復調信号には、（Ｋ＋Ｍ）ビットの符号化データＸｎが含まれる。
復調器５が受信する光信号の光強度は、通信路３による伝達損失等により、最も強い強度から最も弱い強度までの間のアナログ的な強度分布を有する。復調器５は、光信号のアナログ的な光強度分布を電気信号の電圧値に置き換えることで、復調信号をアナログ信号として出力する。

Ａ／Ｄ変換器６は、復調器５によるアナログの復調信号について量子化（アナログ／デジタル変換）し、（Ｋ＋Ｍ）ビットの符号化データＸｎを量子化した量子データに変換する。
すなわち、Ａ／Ｄ変換器６は、アナログの復調信号について、予め定められた複数の電圧レベルで量子化する。従って、復調信号は、ビットごとそれぞれが前記複数の電圧レベルで量子化された量子データに変換される。
なお、このＡ／Ｄ変換器６の構成については、後に詳述する。

復号化器７は、（Ｋ＋Ｍ）ビットのデータをビットごとそれぞれに量子化した量子データをＡ／Ｄ変換器６から受け取り、この量子データに基づいて、sum-product復号法又はmin-sum復号法に従ってＬＤＰＣパリティ検査行列を適用して、元のＫビットの情報を復元する。つまり、復号化器７は、ビットごとの量子データを基に軟判定を行い元の情報を復元する。

図２は、復号化器７の構成を概略的に示す図である。なお、図２において、復調器５及びＡ／Ｄ変換器６も併せて示す。
Ａ／Ｄ変換器６が出力する量子データは、上述のようにビットごとに量子化したデータである。また、Ａ／Ｄ変換器６は、後述するように、復調器５のアナログ信号を線形的に量子化するのではなく、それぞれ基準値から対数的に増加させた値に設定された複数の識別レベル値に基づいて、ビットごとに量子化し、量子化した識別レベル値を量子データ（量子化値）として出力する。つまり、Ａ／Ｄ変換器６は、復号化器７によるsum-product復号法又はmin-sum復号法に基づいた復号処理を考慮した量子化を行っている。以下の説明では、Ａ／Ｄ変換器６が出力する量子データをλｎと称する。

復号化器７は、Ａ／Ｄ変換器６から出力される量子データλｎに対し、sum-product復号法又はmin-sum復号法などの復号法に従って、誤り訂正を行いつつ、復号処理を行なって推定符号Ｃｎを復号データとして生成するものであり、パリティ検査行列の行処理を行う行処理部９と、パリティ検査行列の列処理を行う列処理部１０と、量子データλｎ及び行処理部９の出力ビット（外部値対数比）αｍｎに従って符号を生成するループ判定部１１とを備えている。

〔復号化器の処理内容〕
行処理部９及び列処理部１０は、復号法がsum-product復号法である場合、次式（１）及び（２）に従って演算処理を行い、パリティ検査行列の行の各要素（非零要素）についての処理（行処理）、及び列についての各要素（非零要素）についての処理（列処理）を繰り返し実行する。
具体的には、行処理部９が、次式（１）に従って外部値対数比αｍｎを算出する演算を行い、列処理部１０が、次式（２）に従って事前値対数比βｍｎを算出する演算を行う。

ここで、上式（１）および（２）それぞれにおいて、ｎ’∈Ａ（ｍ）＼ｎおよびｍ’∈Ｂ（ｎ）＼ｍは、自身を除く要素を意味する。
外部値対数比αｍｎについては、ｎ’≠ｎであり、事前値対数比βｍｎについては、ｍ’≠ｍである。また、αおよびβの行列内の位置を示す添え字“ｍｎ”は、通常は下付文字で示されるが、本明細書においては、読みやすさのために、「横並びの文字」で示す。
なお、式（１）中において、ｆは、ギャラガ（Gallager）のｆ関数である。

また、関数ｓｉｇｎ（ｘ）は、次式（３）で定義される。

また、集合Ａ（ｍ）およびＢ（ｎ）は、２元Ｍ・Ｎ行列Ｈ＝［Ｈｍｎ］を復号対象のＬＤＰＣ符号の検査行列とした場合、集合［１，Ｎ］＝｛１，２，…，Ｎ｝の部分集合である。
Ａ（ｍ）＝｛ｎ：Ｈｍｎ＝１｝ …（４）
Ｂ（ｎ）＝｛ｍ：Ｈｍｎ＝１｝ …（５）

すなわち、上記部分集合Ａ（ｍ）は、検査行列Ｈの第ｍ行目において１（非零要素）が立っている列インデックスの集合を意味し、部分集合Ｂ（ｎ）は、検査行列Ｈの第ｎ列目において１（非零要素）が立っている行インデックスの集合を示す。

具体的に、今、図３に示す検査行列Ｈを考える。この図３に示す検査行列Ｈにおいては、第１行の第１列から第３列に“１”が立ち、また第２行の第３列および第４列に“１”が立ち、また第３行の第４列から第６列に、“１”が立つ。したがって、この場合、部分集合Ａ（ｍ）は以下のようになる。

Ａ（１）＝｛１，２，３｝
Ａ（２）＝｛３，４｝
Ａ（３）＝｛４，５，６｝

同様に、部分集合Ｂ（ｎ）については、以下のようになる。
Ｂ（１）＝Ｂ（２）＝｛１｝
Ｂ（３）＝｛１，２｝
Ｂ（４）＝｛２，３｝
Ｂ（５）＝Ｂ（６）＝｛３｝

この検査行列Ｈにおいて、タナー（Tanner）グラフを用いた場合、列に対応する変数ノードと行に対応するチェックノードの接続関係が、この“１”により示される。これを、本明細書においては「“１”が立つ」と称している。
すなわち、図４に示すように、変数ノード１，２，３は、チェックノードＸ（第１行）に接続され、変数ノード３，４は、チェックノードＹ（第２行）に接続される。また、変数ノード４，５，６は、チェックノードＺ（第３行）に接続される。この変数ノードが検査行列Ｈの列に対応し、チェックノードＸ，Ｙ及びＺが、この検査行列Ｈの各行に対応する。従って、図３に示す検査行列は、情報ビットが３ビット、冗長ビットが３ビットの合計６ビットの符号長の符号に対して適用される。

ＬＤＰＣの検査行列Ｈでは、“１”の数は少なく、低密度の検査行列であり、これにより、計算量を低減できる。
この変数ノードとチェックノードの間で各条件確率Ｐ（Ｘｉ｜Ｙｉ）を伝播させ、ＭＡＰアルゴリズムに従って、もっともらしい符号を各変数ノードについて決定する。ここで、条件付確率Ｐ（Ｘｉ｜Ｙｉ）は、Ｙｉの条件下でＸｉとなる確率を示す。

復号法がmin-sum復号法である場合、行処理部９及び列処理部１０は、次式（６）及び（７）にしたがって、演算処理を行う。min-sum復号法は、sum-product復号法を簡略化したものである。具体的には、外部値対数比αｍｎを求める式（１）を、式（６）のように簡略化したものである。式（６）において、関数ｍｉｎは、最小値を求める演算を示す。
なお、式（２）及び式（７）は同じものである。

なお、行処理部９及び列処理部１０の演算は、次式（８）及び（９）に従ったものであってもよい。下記式によれば、βｍｎの記憶部とλｎの記憶部を共用できるので、メモリを節約することができる。なお、次式において、ｌは行処理と列処理の繰り返し回数である。

ループ判定部１１は、上記行処理及び列処理の繰り返し回数が、終了回数に達したか否かを判定し、この繰り返し回数が終了回数に達すると、復号演算の反復を終了させる。
また、ループ判定部１１は、復号演算の反復が終了した後、外部値対数比αｍｎと、量子データλｎとを用いて符号を判定する機能を有している。
具体的には、ループ判定部１１は、次式（１０）に従って、Ｑｎを算出する。

さらに、ループ判定部１１は、次式（１１）に従って、推定符号Ｃｎを算出する。

以上のように、復号化器７は、Ａ／Ｄ変換器６が出力する、各ビットが量子化された量子データλｎに基づいて軟判定を行い、誤り訂正を行いつつ、復号処理を行う機能を有しており、軟判定復号部を構成している。

〔Ａ／Ｄ変換器の構成〕
図５は、Ａ／Ｄ変換器６及び行処理部９の構成を示す図である。Ａ／Ｄ変換器６は、参照電圧発生回路１２と、７個の比較器１３ａを有するコンパレータ回路１３と、バッファ回路１４とを備えている。参照電圧発生回路１２は、コンパレータ回路１３が参照する７水準の参照電圧を設定する。コンパレータ回路１３は、参照電圧発生回路１２による参照電圧と、復調器５から供給される復調信号とを比較し、この復調信号を７水準の参照電圧によって量子化する。各比較器１３ａは、それぞれが参照する参照電圧値と、入力信号（復調器５からの復調信号）による入力電圧値Ｖｉｎとを比較し、入力電圧値Ｖｉｎの方が大きいか否かを示す出力信号をバッファ回路１４に出力する。
バッファ回路１４は、コンパレータ回路１３から出力された出力信号を（Ｋ＋Ｍ）ビットのデータを量子化した量子データλｎとして、復号化器７に出力する。

図６は、Ａ／Ｄ変換器６の模式図である。図６中の参照電圧発生回路１２に示した数値は入力電圧値Ｖｉｎを示している。ここで、入力電圧値Ｖｉｎは、およそ−８Ｖ〜＋８Ｖの範囲の値を採るものとする。
コンパレータ回路１３は、これら入力電圧値Ｖｉｎの内、０Ｖを基準値として、−８Ｖ，−４Ｖ，−２Ｖ，−１Ｖ，１Ｖ，２Ｖ，４Ｖに設定された７水準の参照電圧値に対して入力電圧値Ｖｉｎの比較を行うように構成されている。図中、ｏｕｔ１は、コンパレータ回路１３の有する、参照電圧値−８Ｖで比較する比較器１３ａの出力部であり、このｏｕｔ１からは、−８Ｖに対する比較結果が上記出力信号として出力される。
ｏｕｔ２〜７も同様であり、図において対応する各参照電圧値に対して比較結果が出力信号として出力される。
上記のように７水準の参照電圧値が設定されたコンパレータ回路１３によって、入力電圧値Ｖｉｎは、８段階のレベルで量子化される。本実施形態のＡ／Ｄ変換器６では、参照電圧値は、基準値（０Ｖ）に対する差の絶対値が当該基準値から順次対数的に増加させた値に設定されており、具体的には、−８Ｖ，−４Ｖ，−２Ｖ，−１Ｖ，１Ｖ，２Ｖ，４Ｖに設定されており、正負の両方に２のべき乗で表される数値に設定されている。

バッファ回路１４は、各ｏｕｔ１〜７から出力される出力信号を受けて、各ビットごとに量子化した量子データλｎを出力する。なお、量子データλｎとは、上述したように、受信信号を上記参照電圧値に基づいて、複数の識別レベル値で量子化し、この量子化した受信信号に対応する識別レベル値である量子化値を示す情報である。
図７は、入力信号の電圧値Ｖｉｎに対して、バッファ回路１４が出力する信号を示した表である。図７に示すように、バッファ回路１４は、各ｏｕｔ１〜ｏｕｔ７からの出力それぞれに対応して、“０”又は“１”を配列した信号を量子データλｎを示す信号として出力する。つまり、本実施形態のＡ／Ｄ変換器６は、コンパレータ回路１３の比較器１３ａの出力を、変換テーブル等で変換することなく、比較器１３ａの出力そのままの態様を信号として生成する。

ここで、比較器１３ａの内、ｏｕｔ１〜ｏｕｔ４に対応するものは、比較の結果、参照電圧値よりも入力電圧値Ｖｉｎが大きい場合、Ｌｏｗ出力（“０”出力）となり、小さい場合にはＨｉｇｈ出力（“１”出力）となるように構成されている。また、ｏｕｔ５〜ｏｕｔ７に対応する比較器１３ａは、参照電圧値よりも入力電圧値Ｖｉｎが大きい場合、Ｈｉｇｈ出力（“１”出力）となり、小さい場合にはＬｏｗ出力（“０”出力）となるように構成されている。

従って、図７のように、入力信号の電圧値Ｖｉｎが−８Ｖ以下（第一範囲）であれば、ｏｕｔ１〜７の全てがＬｏｗ出力となるので、バッファ回路１４は、ｏｕｔ１〜４に対応する値を“１”、ｏｕｔ５〜７に対応する値を“０”とした信号を出力する。また、入力電圧値Ｖｉｎが−８Ｖより大きく−４Ｖ以下（第二範囲）であれば、ｏｕｔ２〜４に対応する値を“１”、ｏｕｔ１及びｏｕｔ５〜７に対応する値を“０”とした信号を生成する。入力電圧値Ｖｉｎが４Ｖ以上（第八範囲）であれば、ｏｕｔ１〜４に対応する値を“０”、ｏｕｔ５〜７に対応する値を“１”とした信号を出力する。

以上のように、本実施形態のＡ／Ｄ変換器６は、図７中、第一範囲から第八範囲の８個のレベルで、入力電圧値Ｖｉｎを量子化する。第一範囲から第八範囲には、図７に示すように、識別レベル値として、それぞれ、−８Ｖ，−４Ｖ，−２Ｖ，−１Ｖ，０Ｖ，１Ｖ，２Ｖ，４Ｖが対応付けられている。これら識別レベル値は、上記値に設定された参照電圧値に対応して、所定の基準値（０Ｖ）に対する差の絶対値が当該基準値から順次対数的に増加させた値に設定されており、具体的には、−８Ｖ，−４Ｖ，−２Ｖ，０Ｖ，−１Ｖ，１Ｖ，２Ｖ，４Ｖに設定されており、基準値を含むとともに、正負の両方に２のべき乗で表される数値に設定されている。

ここで、電圧値Ｖｉｎが−８Ｖ以下（第一範囲）であれば、識別レベル値は常に−８Ｖとなり、入力電圧値Ｖｉｎが−８Ｖより大きく−４Ｖ以下（第二範囲）であれば、識別レベル値は常に−４Ｖとなる。入力電圧値Ｖｉｎが−１Ｖより大きく１Ｖより小さい場合（第五範囲）には、識別レベル値は０Ｖとなる。
すなわち、コンパレータ回路１３は、入力電圧値Ｖｉｎについて、各参照電圧値に基づいて比較した結果、入力電圧値Ｖｉｎが隣り合う二つの識別レベル値の間の値であるとき、これら二つの識別レベル値の内、その絶対値が小さい方の値を量子データλｎに対応づけるように処理を行う。このため、入力電圧値Ｖｉｎは、その値を小さく丸められて量子化される。

以上のように、Ａ／Ｄ変換器６は、入力信号の電圧値Ｖｉｎを、８個の識別レベル値で量子化し、この量子化により得られる識別レベル値を量子データλｎ（量子化値）として出力するように構成されており、Ａ／Ｄ変換器６は、入力信号の電圧値Ｖｉｎを、上記複数の識別レベル値で量子化し、量子化した量子データλｎを出力する量子化部を構成している。

量子データλｎは、その絶対値が基準値に対して順次対数的に増加させた値に設定されることで２のべき乗で表される各識別レベル値によって量子化（対数量子化）されることに加えて、量子データλｎは、基準値である０Ｖにより近い（絶対値がより小さい）数値を近似値として量子化される。
これによって、Ａ／Ｄ変換器６は、量子データλｎを、復号化器７によるsum-product復号法又はmin-sum復号法による復号処理を考慮した値とすることができ、復号化器７における復号処理に適した値として出力することができる。この結果、復号化器７の行う軟判定復号処理の処理速度をより高めつつ、その復号精度を高めることができる。この点については、後に詳述する。

また、Ａ／Ｄ変換器６は、上述のように、比較器１３ａの出力を、変換テーブル等で変換することなく、そのままの態様で信号として、復号化器７に出力する。
例えば、上記従来例で示したＡ／Ｄ変換器では、通常、１６段階のレベルで量子化するために１５個の比較器それぞれから出力される１５個の信号を４ビットの信号に変換するための変換テーブルを用いて信号を出力する。
これに対して、本実施形態のＡ／Ｄ変換器６では、比較器１３ａの出力を変換テーブル等で変換することなく、そのままの態様で信号として復号化器７に出力するので、構成を簡易にできるとともに、Ａ／Ｄ変換に要する処理速度を高めることができる。

なお、バッファ回路１４は、量子データλｎを、図７に示す、量子データλｎの各値に対応付けられた「量子データλｎを示す信号」として復号化器７に出力する。復号化器７は、この「量子データλｎを示す信号」に基づいて、量子データλｎの値を取得する。
また、この「量子データλｎを示す信号」は、対応する量子データの絶対値｜λｎ｜が大きくなるに従って信号の内の“１”の個数が多くなるように設定されており、対応する値の絶対値を、連続する“１”の個数で表現したビット群を含んだ信号として構成されている。

ここで、変調器２の出力と、上記Ａ／Ｄ変換器６より出力される受信信号に含まれる量子データλｎを示す信号との対応関係について説明する。
図８は、変調器２の出力、復号装置４の受光レベル、Ａ／Ｄ変換器６に入力される入力電圧値Ｖｉｎ、及び量子データλｎの対応関係を一覧にして示した図である。図８において、変調器２は、上述のように、送信データビットが“０”の場合には、”＋１”に変換して、レーザダイオードの発光強度を強くして送信する。また、送信データビットが“１”の場合、”−１”に変換して、レーザダイオードの発光強度を弱くして送信する。

復号装置４が受信する光信号の光強度は、通信路３による伝達損失等により、最も強い強度から最も弱い強度までの間のアナログ的な強度分布を有しており、この光信号を電気信号に変換することで、光信号のアナログ的な光強度を電圧値に置き換え、光強度に対応する電圧値に設定されたアナログの入力信号（復調信号）をＡ／Ｄ変換器６に出力する。
Ａ／Ｄ変換器６は、この入力信号の入力電圧値Ｖｉｎを、上述のように８段階のレベルで量子化することで、光信号の受光レベルを８段階で検出する。光信号の受光レベルは、図８に示すように、受光レベルが７のときには光強度がかなり強く、受光レベルが０のときには光強度がかなり弱い状態である。

図８中の受光レベル０〜８は、Ａ／Ｄ変換器６において設定された第一〜第八範囲を定める電圧値の範囲によって画定される。すなわち、各受光レベルは、図中の識別レベル値（量子データλｎ）と対応付けられる。光信号の受光レベルが７のときは、Ａ／Ｄ変換器６への入力電圧値Ｖｉｎが４Ｖ以上となり、量子データλｎは「４」となる。受光レベルが０のときは、入力電圧値Ｖｉｎが−８Ｖ以下となり、量子データλｎは「−８」となる。

このように、送信部側から送信される信号に含まれるデータビットの値は、受光した光強度を、基準値を「０」として量子化することで得られる量子データλｎによって、軟判定値として表される。従って、この量子データλｎの絶対値は、送信部側から送信される各ビットの符号を判定する上における信頼度となり、復号化器７は、量子データλｎの絶対値を受信信号の信頼度として軟判定を行う。

以上のように、Ａ／Ｄ変換器６は、８個の識別レベル値で復調器５からの復調信号を量子化し、量子データλｎを出力する。そして、復号化器７は、Ａ／Ｄ変換器６から出力される量子データλｎに基づいて、上述の復号処理を行う。

〔Ａ／Ｄ変換器が出力する量子データの処理〕
次に、上記Ａ／Ｄ変換器６が出力する量子データλｎの処理について説明する。
図５を参照して、Ａ／Ｄ変換器６が出力する量子データλｎは、まず、行処理部９に出力される。なお、ここでは、上述のｍｉｎ−ｓｕｍ復号法によって復号処理を行う場合について説明する。
行処理部９は、上記式（６）に従って外部値対数比αｍｎを演算するための機能部として、式（６）中のデータ符号情報の部分の演算を行うための符号処理部２１と、式（６）中、行処理においてデータ信頼度の部分の最小値の演算を行うための最小値探索部２２と、符号処理部２１及び最小値探索部２２の演算結果に基づいて外部値対数比αｍｎを演算する符号乗算部２３とを有している。

符号処理部２１は、Ａ／Ｄ変換器６からの（Ｋ＋Ｍ）ビットのデータを量子化した量子データλｎに基づいて、符号部分の演算を行い、その結果を符号乗算部２３に出力する。
また、復号処理を繰り返す際には、列処理部１０からの事前値対数比βｍｎに対して量子データλｎを加算した後、符号部分の演算を行い、その結果を符号乗算部２３に出力する。

最小値探索部２２は、Ａ／Ｄ変換器６からの量子データλｎを受けて、行処理におけるデータ信頼度の最小値を求める最小値演算を行う演算部２２ａと、この演算部２２ａの演算結果をこの演算結果に該当する値に変換する第二変換部２２ｂと、列処理部１０から出力される事前値対数比βｍｎに対して演算部２２ａによる最小値演算を行うためのデータ変換を行う第一変換部２２ｃとを有している。

図９（ａ）及び（ｂ）は、演算部２２ａにおける最小値演算の態様を示す図である。
Ａ／Ｄ変換器６から演算部２２ａに出力される量子データλｎは、「量子データλｎを示す信号」（図７参照）として出力される。
この信号を受けた復号化器７の演算部２２ａは、図９に示すように、各信号全てについて、対応する列ごとに論理積を求める。なお、図中、「｜λｎ＋βｍｎ｜」の欄は、各信号に対応する量子データ及び事前値対数比の和の絶対値を示しており、演算部２２ａは、量子データλｎと事前値対数比βｍｎの和の絶対値の内の最小値を求める演算を行う。また、「値」の欄は、各信号に対応する数値を示している。この演算部２２ａでは、この「値」の欄の数値は直接演算処理に関係しないが、理解を容易とするために表示している。なお、事前値対数比βｍｎは、初期値は０であり、Ａ／Ｄ変換器６からの出力を受けた現段階では０であるので、ここでの演算は、量子データλｎのみに関する演算が行われる。

演算部２２ａは、図９に示すように、各信号についてビットごとに論理積を求め、その結果を再度元の列順に配列した信号を演算結果として出力する。
このとき、量子データλｎを示す各信号は、上述したように、対応する値の絶対値｜λｎ｜が大きくなるに従って信号の内の“１”の個数が多くなるように設定されており、対応する値の絶対値を、信号の構成要素である“１”の個数で表現している。このため、上記の演算によって、量子データの絶対値｜λｎ｜の内の最小値となる値を求めることができる。
演算部２２ａは、量子データの絶対値｜λｎ｜の最小値を、図９中の演算結果の欄に示す信号として出力する。
この場合、多数の信号について一度に演算し、上記最小値を求めることができるので、例えば、各信号をそれぞれ個別的にトーナメント方式を採って、各量子データの絶対値｜λｎ｜を比較して最小値を求める場合と比べて、より高速な処理を行うことができる。

なお、本実施形態では、量子データλｎの値が負の場合の量子データλｎを示す信号は、図７に示すように、第一番目から第四番目のビットに“０”又は“１”が配列されることで量子データの絶対値｜λｎ｜を示し、他のビットには“０”のみを配列したデータ構造となっており、量子データλｎの値が正の場合、第一番目から第四番目のビットには“０”のみを配列し、第五番目から第７番目のビットに“０”又は“１”が配列されることで量子データの絶対値｜λｎ｜を示すデータ構造となっている。
このため、演算部２２ａは、量子データλｎの値が正である場合（図９（ａ））と、負である場合（図９（ｂ））の二通りの場合それぞれについて、ビットごとの論理積を求める。
その後、演算部２２ａは、上記二通りの場合で得られた二つの信号が有する“１”の個数を比較し、“１”の個数が少ない方の信号を、最小値を示す信号として出力する。

図１０は、行処理において、演算部２２ａが求める外部値対数比の絶対値｜αｍｎ｜と、事前値対数比（とλｎとの和）の絶対値との関係を示すグラフである。
図１０中、グラフに示す曲線は、ギャラガ（Gallager）のｆ関数を示している。ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ法において、上記式（１）中のデータ信頼度の部分となる｜αｍｎ｜は、各｜λｎ＋βｍｎ｜にギャラガのｆ関数を適用して求められる値の総和ｄを求め、さらに、この総和ｄに対してギャラガのｆ関数を逆関数として適用することにより得られる。

一方、ｍｉｎ−ｓｕｍ法においては、この｜αｍｎ｜を真値としたとき、各｜λｎ＋βｍｎ｜の内、最小値である｜λ１＋βｍ１｜を｜αｍｎ｜の近似値とするものである。この関係は、下記式（１２）のように示すことができる。

上記演算部２２ａは、上述のように、量子データの絶対値｜λｎ｜（｜λｎ＋βｍｎ｜）の最小値を求めるが、図１０の場合における｜λｎ＋βｍｎ｜の最小値である｜λ１＋βｍ１｜は、真値（｜αｍｎ｜）に対して必ず大きい値を採る。
ここで、量子データλｎは、上述したように、Ａ／Ｄ変換器６によって量子化される際に、入力電圧値Ｖｉｎが隣り合う二つの識別レベル値の間の値であるとき、これら二つの識別レベル値の内、その絶対値が小さい方の値を量子データλｎとして対応づけられている。
このため、量子データλｎは、量子化の際、隣り合う二つの識別レベル値の間に位置する値の絶対値はすべてその絶対値が小さい方の識別レベル値に揃えられるため、実際の値（絶対値）よりも、小さい値（絶対値）で近似されて（丸められて）量子化されることになる。
すなわち、演算部２２ａによって、真値よりも常に大きい値として演算される、量子データの絶対値｜λｎ｜（｜λｎ＋βｍｎ｜）の最小値は、Ａ／Ｄ変換器６による量子化の段階で、予めその値が小さめの値となるように近似されている。このため、演算部２２ａにて行われる最小値演算全体としては、より真値に近い値を得ることができ、復号処理における復号精度をより高めることができる。

以上のように、本実施形態によるＡ／Ｄ変換器６によれば、量子化部から出力される量子化値が、ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号法、又はｍｉｎ−ｓｕｍ復号法に基づく復号処理に適した信号として出力されるので、復号化器７の行う軟判定復号処理の処理速度をより高めつつ、その復号精度を高めることができる。
特に、ｍｉｎ−ｓｕｍ復号法により復号処理を行う場合においては、量子データの絶対値｜λｎ｜が、上述のように実際の値（絶対値）よりも、小さい値（絶対値）で近似されて（丸められて）量子化されることで、より真値に近い値（｜αｍｎ｜）を得ることができ、復号処理における復号精度をより高めることができる。従って、｜αｍｎ｜の近似値を求めるｍｉｎ−ｓｕｍ復号法により復号処理を行う場合には、高い復号精度を得つつ、ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号法よりも処理を簡略化することができる。

図５に戻って、演算部２２ａによる演算結果は、第二変換部２２ｂに出力される。第二変換部２２ｂは、演算部２２ａから出力された演算結果に係る信号を参照し、この信号に該当する値に変換する。
図１１は、第二変換部２２ｂが行う変換の態様を示した図である。第二変換部２２ｂは、量子データの絶対値｜λｎ｜の最小値を示す信号を、それぞれに対応する値に変換する。Ａ／Ｄ変換器６から出力されたときに負の値であった量子データλｎ（図中上の４段）については、その負の値を絶対値とするように変換する。
さらに、上記変換によって対応する値に変換された最小値は、符号乗算部２３に出力される。
そして、符号乗算部２３は、上記最小値と、符号処理部２１からの符号部分に関する演算結果とから、上記式（６）に基づいて、外部値対数比αｍｎを演算する。

また、最小値探索部２２の第一変換部２２ｃは、復号処理を繰り返すことによって列処理部１０から出力される事前値対数比βｍｎに量子データλｎを加算し、データ変換を行う。
最小値探索部２２の演算部２２ａは、上述のように、対応する値の絶対値を、“１”の個数で表現したビット群を含む信号を処理するように構成されている。このため、第一変換部２２ｃは、列処理部１０から数値として出力されるデータを、演算部２２ａにて演算可能な信号に変換する。
図１２は、第一変換部２２ｃが行う変換の態様を示した図である。第一変換部２２ｃは、λｎ＋βｍｎを、その値に応じて、それぞれ、図１２に示す｜λｎ＋βｍｎ｜を示す信号に変換する。｜λｎ＋βｍｎ｜を示す信号は、図１２に示すように、各値に対応付けられている。

また、第一変換部２２ｃは、｜λｎ＋βｍｎ｜を示す信号に対応付けられる値が、０，１，２，４，８となるように変換する。このとき、λｎ＋βｍｎの絶対値｜λｎ＋βｍｎ｜が、前記各値（０，１，２，４，８）の内、隣り合う二つの値の間に位置するときは、より小さい方の値となるように変換する。このため、実際の値よりも、小さい値で近似されることになる。
上述したように、演算部２２ａによって演算される最小値は、真値よりも常に大きい値として演算される。上記の場合、演算部２２ａによる演算の前段階で、予め演算対象の値が小さめの値となるように近似されるので、後に演算部２２ａにて行われる最小値演算全体としては、より真値に近い値を得ることができる。

第一変換部２２ｃは、｜λｎ＋βｍｎ｜を示す信号を演算部２２ａに対して出力する。そして、演算部２２ａは、再度、上述した処理を行い最小値の演算を行う。
以上のようにして、復号化器７の行処理部９及び列処理部１０は、それぞれ行処理及び列処理を繰り返し、復号処理を行う。

上記のように構成された復号装置４によれば、複数の識別レベル値を、基準値に対する差の絶対値を順次対数的に増加させた値に設定したので、基準値の周辺においては、比較的細かい間隔で識別レベル値を設定したとしても、基準値に対して値が増加すればするほど識別レベル値間の間隔が大きくなるように設定される。このため、例えば、これら複数の識別レベル値を等間隔に設定した場合と比較して、設定される識別レベル値の個数を減らすことができる。これによって、比較器１３ａの個数を相対的に減らすことができ、Ａ／Ｄ変換器６の構成を簡略化することができるとともに、その回路規模をコンパクトにすることができ、製造コストを抑えることができる。
また、識別レベル値の個数を減らしたとしても、信頼度が小さくなる基準値の周辺においては、比較的細かい間隔で識別レベル値を設定できるので、復号化器７による軟判定を確実に行うことができる。すなわち、誤りの生じやすい基準値の周辺部において、識別レベル値の分解能を高めることができ、この分解能が高められた情報を復号化器７に出力することができる。その結果、当該復号装置４の誤り訂正能力を高めることができる。
さらに、本実施形態の復号装置４は、上記のように、複数の識別レベル値を、対数的に増加させた値に設定することで、受信信号を量子化する際における識別レベル値の個数を減らしたので、Ａ／Ｄ変換器６が復号化器７に出力する量子データλｎを示す信号の本数を減らすことができる。このため、復号化器７が行う処理の負荷を軽減することができ、その結果、当該復号装置４の行う復号処理の処理速度を高めることができる。
また、

また、例えば、上記従来例で示した復号装置のＡ／Ｄ変換器では、通常、比較器から出力される信号を所定の態様の信号に変換するための変換テーブルを用いて信号を出力し、これを受け取る復号化器は、さらに自身が演算するために必要な態様の信号に変換するための変換テーブルを介して演算を行う。
これに対して、本実施形態では、上記のように、Ａ／Ｄ変換器６は、比較器１３ａの出力を、変換テーブル等で変換することなく、そのまま信号として生成し、復号化器７に出力する。さらに、この信号を受けた復号化器７の演算部２２ａは、この信号を変換テーブル等で変換することなく、そのまま最小値演算を行うように構成されている。つまり、従来の復号装置のように、Ａ／Ｄ変換器からの出力、及び復号化器への信号の入力のそれぞれにおいて変換テーブルを介する必要がないので、構成を簡易にできるとともに、復号処理に要する処理速度を高めることができる。

〔第二の実施形態〕
図１３は、本発明の第二の実施形態に係る復号装置４のＡ／Ｄ変換器６を示す模式図である。本実施形態と上記第一の実施形態との相違点は、コンパレータ回路１３において、参照電圧−８Ｖの比較器１３ａが省略されている点と、第一〜第三論理和回路１５ａ〜１５ｃを備えている点である。

第一論理和回路１５ａは、参照電圧値−４Ｖのｏｕｔ２の出力と、参照電圧値４Ｖのｏｕｔ７の出力との論理和を演算し、その演算結果を出力部Ｙ３から出力する。第二論理和回路１５ｂは、参照電圧値−２Ｖのｏｕｔ３の出力と、参照電圧値４Ｖのｏｕｔ６の出力との論理和を演算し、その演算結果を出力部Ｙ２から出力する。第三論理和回路１５ｃは、参照電圧値−１Ｖのｏｕｔ４と、参照電圧値１Ｖのｏｕｔ５との論理和を演算し、その演算結果を出力部Ｙ１から出力する。また、コンパレータ回路１３は、ｏｕｔ４の出力をそのままＹ４から出力する。

なお、各比較器１３ａは、第一の実施形態と同様、ｏｕｔ２〜ｏｕｔ４に対応するものは、比較の結果、参照電圧値よりも入力電圧値Ｖｉｎが大きい場合、Ｌｏｗ出力（“０”出力）となり、小さい場合にはＨｉｇｈ出力（“１”出力）となるように構成されている。また、ｏｕｔ５〜ｏｕｔ７に対応する比較器１３ａは、参照電圧値よりも入力電圧値Ｖｉｎが大きい場合、Ｈｉｇｈ出力（“１”出力）となり、小さい場合にはＬｏｗ出力（“０”出力）となるように構成されている。

各論理和回路１５ａ〜１５ｃは、入力信号の電圧値Ｖｉｎに対してコンパレータ回路１３が出力する出力信号に基づいて演算処理し、出力部Ｙ１〜Ｙ４から演算結果に係る信号をバッファ回路１４に出力する。バッファ回路１４は、出力部Ｙ１〜Ｙ４からの出力を、変換テーブル等で変換することなく、そのまま量子データλｎを示す信号として出力する。
図１４は、入力信号の電圧値Ｖｉｎに対するコンパレータ回路１３の出力信号、及びこれに対応して出力される各論理和回路１５ａ〜１５ｃの演算結果に係る信号を示した表である。本実施形態におけるＡ／Ｄ変換器６は、参照電圧値が６水準設定されており、入力電圧値Ｖｉｎを７個の数値範囲で量子化し、その７個の領域ごとに対応付けられた識別レベル値（−４，−２，−１，０，１，２，４）を量子データλｎとして出力する。
Ａ／Ｄ変換器６は、図１４中に示すように、各出力部Ｙ１〜Ｙ４からの出力に対応して、Ｌｏｗ出力の場合には“０”、Ｈｉｇｈ出力の場合には“１”を配列した信号を量子データλｎを示す信号として生成する。

ここで、入力電圧値Ｖｉｎの絶対値が４Ｖ以上の場合、第一論理和回路１５ａによって、ｏｕｔ２の出力とｏｕｔ７の出力の論理和の演算結果を出力する出力部Ｙ３は、対応するビットの値として“１”を出力し、４Ｖ未満であると“０”を出力する。また、入力電圧値Ｖｉｎの絶対値が２Ｖ以上の場合、ｏｕｔ３の出力とｏｕｔ６の出力の論理和の演算結果を出力する出力部Ｙ２は、対応するビットの値として“１”を出力し、２Ｖ未満であると“０”を出力する。また、入力電圧値Ｖｉｎの絶対値が１Ｖ以上の場合、ｏｕｔ４の出力とｏｕｔ５の出力の論理和の演算結果を出力する出力部Ｙ１は、対応する値として“１”を出力し、１Ｖ未満であると“０”を出力する。
また、出力部Ｙ４は、ｏｕｔ４からの出力をそのまま出力するので、量子データλｎが正の値となる場合には“０”、負の値となる場合には“１”を出力する。
このように、出力部Ｙ１〜Ｙ３に対応する信号は、量子データλｎの絶対値の大きさを、連続する“１”の個数で表現し、出力部Ｙ４に対応する信号は、量子データλｎの正負を示している。

このように、本実施形態のＡ／Ｄ変換器６は、各論理和回路１５ａ〜１５ｃによって、量子データλｎを示す信号を、当該量子データλｎの絶対値を“０”又は“１”の個数で表現したビット群と、前記量子化値の正負を示すビットとを含む４ビットの信号として生成し、復号化器７に出力する。

復号化器７の演算部２２ａは、図１４に示す、出力部Ｙ１〜Ｙ４に対応して“０”又は“１”を４個配列した４ビットの信号として表された、量子データλｎを示す信号について最小値演算を行う。従って、演算部２２ａによる演算結果についても、４ビットの信号として出力される。なお、演算部２２ａでは、量子データλｎの絶対値を取り扱うので、量子データλｎの正負を表す部分については演算に関係しない。
なお、演算部２２ａによる最小値演算は、第一の実施形態で示した通りである。また、本実施形態では、量子データλｎの絶対値の大きさを、第一番目から第三番目のビットによって表現されているので、上記第一の実施形態のように量子データλｎの値が正負の場合で場合分けを行うこと無く、最小値演算を行うことができる。

図１５は、第二変換部２２ｂが行う変換の態様を示した図である。第二変換部２２ｂは、量子データの絶対値｜λｎ｜の最小値を示す信号を、それぞれに対応する値に変換する。
さらに、上記変換によって対応する値に変換された最小値は、符号乗算部２３に出力される。
そして、符号乗算部２３は、上記最小値と、符号処理部２１から得られる量子データλｎの符号を表す部分（出力部Ｙ４に相当する部分）に基づく符号部分に関する演算結果とから、上記式（６）に基づいて、外部値対数比αｍｎを演算する。

なお、第一変換部２２ｃにおいて行われる、事前値対数比βｍｎに量子データλｎを加算した値に対する変換についても、図１６に示すように、量子データλｎの信号の態様に応じた値に変換するように構成されている。

本実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器６において、第一〜第三論理和回路１５ａ〜１５ｃを設けることで、量子データλｎを示す信号を４ビットの信号として生成するようにしたので、Ａ／Ｄ変換器６が復号化器７に出力する信号の本数をより減らすことができる。この結果、復号化器７が行う処理の負荷をさらに軽減することができ、当該復号装置４の行う復号処理の処理速度をより高めることができる。

なお、本実施形態において、入力電圧値Ｖｉｎが−１Ｖより大きく、１Ｖより小さい場合には、図１４に示すように、量子データλｎの値を「０」とし、出力部Ｙ４からは、量子データλｎが正の値であることを示す“０”が出力される。つまり、入力電圧値Ｖｉｎが−１Ｖより大きく０Ｖよりも小さい場合であっても、出力部Ｙ４からは、量子データλｎが正の値であることを示す“０”が出力される。

これに対して、例えば、図１７に示すように、コンパレータ回路１３に、入力電圧値Ｖｉｎが参照電圧値が基準電圧の０Ｖに設定された比較器を設けることもできる。この参照電圧値が０Ｖに設定された比較器の出力部ｏｕｔ８は、直接バッファ回路１４に接続されており、前記比較器は、出力信号を出力部Ｙ４の出力として出力する。
これによって、量子データλｎの値が「０」である場合においても、実際の入力電圧値Ｖｉｎの値が正であるのか（０Ｖ以上でかつ１Ｖより小さいのか）、負であるのか（−１Ｖより大きくかつ０Ｖより小さいのか）を、出力部Ｙ４による出力信号によって表すことができる。すなわち、量子データλｎの値が「０」である場合、正の場合の「０」と負の場合の「０」の２通りの信号が出力され、実際の入力電圧値Ｖｉｎの値の正負を、より精度よく出力信号に反映させることができる。

復号化器７では、軟判定の基準となる基準値（０Ｖ）周辺における量子データλｎの値が当該軟判定の結果に大きな影響を及ぼす。このため、上記のように、実際の入力電圧値Ｖｉｎの値の正負を、より精度よく出力信号に反映させることで、復号化器７による基準値周辺の値についての軟判定をより精度よく行うことができる。また、符号処理部２１は、出力部Ｙ４の出力信号を量子データλｎにおける符号として取得し符号部分の演算を行うため、上記の軟判定の精度向上と併せて、復号化器７による復号処理の精度をより高めることができる。

〔第三の実施形態〕
図１８（ａ）は、本発明の第三の実施形態に係る復号装置４のＡ／Ｄ変換器６における、入力信号の電圧値Ｖｉｎに対するコンパレータ回路１３の出力信号、及びこれに対応して出力される量子データλｎを示す信号を示した表である。
本実施形態と上記第二の実施形態との主な相違点は、図１８（ａ）に示すように、Ａ／Ｄ変換器６の変換回路１６が、量子データλｎを示す信号を、３ビットで表される信号として生成する点である。
すなわち、変換回路１６は、図１８（ａ）に示すような、出力部Ｙ１〜Ｙ４の出力の組み合わせに対応して、予め定めた３ビットで表される信号が割り当てられた変換テーブルを有しており、これに準じて、量子データλｎを示す信号を３ビットの信号として出力する。

本実施形態においては、Ａ／Ｄ変換器６からの量子データλｎは、図１９に示すように、第一変換部２２ｃに出力される。
図１８（ｂ）は、第一変換部２２ｃが行う変換の態様を示した図である。第一変換部２２ｃにおいて行われる、事前値対数比βｍｎに量子データλｎを加算した値に対する変換は、後の演算部２２ａにおいて行われる最小値演算が可能な態様の出力信号に変換する。
なお、演算部２２ａによる最小値演算は、第一の実施形態で示した通りであり、第二変換部２２ｂによる最小値の数値変換は、第二の実施形態にて説明した通りである。

本実施形態におけるＡ／Ｄ変換器６は、参照電圧値が６水準設定されており、入力電圧値Ｖｉｎを７個の数値範囲で量子化し、その７個の領域ごとに対応付けられた識別レベル値（−４，−２，−１，０，１，２，４）を量子データλｎとして出力する。
従って、これら値を最小のビット数で表すと、図１８（ａ）に示すように３ビットの信号に割り当てて表現することができる。
つまり、Ａ／Ｄ変換器６は、識別レベル値がＭ個で構成されているとすると、入力電圧値ＶｉｎをＭ個の数値範囲で量子化し、量子データλｎを、下記式（１３）により求められる数Ｎを越える最小の整数をビット数とする信号として生成することで、Ａ／Ｄ変換器６が出力する量子データλｎを示す信号のビット数を最小に抑えることができる。
Ｎ ＝ ｌｏｇ₂Ｍ ・・・・（１３）

〔第四の実施形態〕
図２０は、本発明の第四の実施形態に係る復号装置４のＡ／Ｄ変換器６における、入力信号の電圧値Ｖｉｎに対するコンパレータ回路１３の出力信号、及びこれに対応して出力される量子データλｎを示す信号を示した表である。
本実施形態と上記第三の実施形態との主な相違点は、図２０に示すように、Ａ／Ｄ変換器６の変換回路１６が、量子データλｎを示す信号を、４ビットで表される信号として生成する点である。
すなわち、変換回路１６は、図２０に示すような、出力部Ｙ１〜Ｙ４の出力の組み合わせ及びその量子データλｎに対応して、４ビットで表される信号が割り当てられた変換テーブルを有しており、これに準じて、量子データλｎを示す信号を４ビットの信号として出力する。

ここで、変換回路１６が変換する４ビットの信号は、正の値を採る量子データλｎについては、その対応する値を２進数で示されている。また、負の値を採る量子データλｎについては、その絶対値が同一の値である正の値を採る量子データλｎの２進数表現に対する２の補数として示されている。
例えば、図２０中、量子データλｎが正の値である「４」の値を採る場合、それを示す信号は、「０，１，０，０」であり、４を２進数で表現している。また、絶対値が「４」である負の値「−４」を採る量子データλｎを示す信号は、「１，１，０，０」であり、量子データλｎが「４」である場合の信号に対して２の補数として表現されている。

また、本実施形態においては、Ａ／Ｄ変換器６からの量子データλｎは、図２１に示すように、演算部２２ａに出力される。
本実施形態における演算部２２ａは、量子データλｎを示す信号が、量子データλｎの値を示す２進数及びそれに対する２の補数によって表現されているので、これらの内、量子データの絶対値｜λｎ｜の最小値を演算し、その結果を符号乗算部２３に出力するように構成されている。

本実施形態では、上記のように、Ａ／Ｄ変換器６は、量子データλｎを２の補数を含んで表した信号として出力するので、その信号処理における自由度が高まり、当該Ａ／Ｄ変換器６に組み合わされる復号化器の自由度が高まる。言い換えると、本実施形態のＡ／Ｄ変換器６は、種々の復号化器と組み合わせることができる汎用性を有するものにすることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第一の実施形態に係る復号装置を有する通信システムの構成の一例を示す図である。 復号化器の構成を概略的に示す図である。 検査行列の一例である。 図３に示す検査行列のタナーグラフである。 Ａ／Ｄ変換器及び行処理部の構成を示す図である。 Ａ／Ｄ変換器の模式図である。 入力信号の電圧値に対して、変換回路が生成する信号を示した表である。 変調器の出力、復号装置の受光レベル、Ａ／Ｄ変換器に入力される入力電圧値、及び量子データの対応関係を一覧にして示した図である。 演算部における最小値演算の態様を示す図であり、（ａ）は量子データの値が正である場合、（ｂ）は負である場合の態様を示す図である。 行処理において、演算部が求める外部値対数比の絶対値と、事前値対数比の絶対値との関係を示すグラフである。 第二変換部が行う変換の態様を示した図である。 第一変換部が行う変換の態様を示した図である。 本発明の第二の実施形態に係る復号装置のＡ／Ｄ変換器を示す模式図である。 入力信号の電圧値に対するコンパレータ回路の出力信号、及びこれに対応して出力される各論理和回路の演算結果に係る信号を示した表である。 第二変換部が行う変換の態様を示した図である。 第一変換部が行う変換の態様を示した図である。 第二の実施形態に係るＡ／Ｄ変換器の他の態様を示す模式図である。 （ａ）は、本発明の第三の実施形態に係る復号装置のＡ／Ｄ変換器における、入力信号の電圧値に対するコンパレータ回路の出力信号、及びこれに対応して出力される量子データを示す信号を示した表であり、（ｂ）は、第一変換部が行う変換の態様を示した図である。 本発明の第三の実施形態に係る復号装置のＡ／Ｄ変換器及び行処理部の構成を示す図である。 本発明の第四の実施形態に係る復号装置のＡ／Ｄ変換器における、入力信号の電圧値に対するコンパレータ回路の出力信号、及びこれに対応して出力される量子データを示す信号を示した表である。 本発明の第四の実施形態に係る復号装置のＡ／Ｄ変換器及び行処理部の構成を示す図である。

符号の説明

１ 符号化器 ２ 変調器 ３ 通信路 ４ 復号装置
５ 復調器 ６ Ａ／Ｄ変換器 ７ 復号化器 ９ 行処理部
１０ 列処理部 １１ ループ判定部 １２ 参照電圧発生回路
１３ コンパレータ回路 １３ａ 比較器 １４ バッファ回路
１５ａ 第一論理和回路 １５ｂ 第二論理和回路 １５ｃ第三論理和回路
１６ 変換回路 ２１ 符号処理部 ２２ 最小値探索部
２２ａ 演算部 ２２ｂ 第二変換部 ２２ｃ 第一変換部
２３ 符号乗算部

Claims (6)

1. 受信信号を複数の識別レベル値で量子化した量子化値を出力する量子化部と、
   前記量子化部が出力する前記量子化値に基づいて軟判定を行い前記受信信号を復号する軟判定復号部と、を有し、
   前記軟判定復号部は、前記量子化部が出力する前記量子化値と、所定の基準値との差の絶対値を前記受信信号の信頼度として軟判定を行うものであり、
   前記複数の識別レベル値は、前記基準値に対する差の絶対値が前記基準値から順次対数的に増加させた値に設定され、
   前記量子化部は、正負が異なるが前記基準値からの絶対値が同じである前記受信信号については、正負が異なるが絶対値が同じ識別レベル値を量子化値として出力するように、前記受信信号の量子化を行う
   ことを特徴とする復号装置。
2. 前記量子化部は、前記量子化値を、前記量子化値の絶対値を“０”又は“１”の個数で表現したビット群と、前記量子化値の正負を示すビットとを含む信号として出力する請求項１に記載の復号装置。
3. 前記量子化部は、前記識別レベル値がＭ個で構成されているとすると、前記量子化値を、下記式により求められる数Ｎを越える最小の整数をビット数とする信号として出力する請求項１に記載の復号装置。
   Ｎ ＝ ｌｏｇ_２Ｍ
4. 前記量子化部は、前記量子化値を２の補数として表した信号として出力する請求項１に記載の復号装置。
5. 前記軟判定復号部は、ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号法、又はｍｉｎ−ｓｕｍ復号法に基づいて前記受信信号を軟判定し復号する請求項１〜４のいずれか一項に記載の復号装置。
6. 前記量子化部は、前記受信信号と、前記複数の識別レベル値とを比較した結果、前記受信信号が隣り合う二つの識別レベル値の間の値であるとき、これら二つの識別レベル値の内、その絶対値が小さい方を前記量子化値とする請求項５に記載の復号装置。
   

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