JP4729726B2

JP4729726B2 - 誤り訂正装置、受信装置、誤り訂正方法および誤り訂正プログラム

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Publication number: JP4729726B2
Application number: JP2006027974A
Authority: JP
Inventors: 愛一郎都竹
Original assignee: 学校法人名城大学
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-02-06
Also published as: JP2007208868A

Description

本発明は、誤り訂正符号を用いた信号の復号を行う誤り訂正装置、誤り訂正方法および誤り訂正プログラムに関する。

デジタル信号においては、伝送時の雑音等によって信号に混入した誤りを訂正することができる。また、誤り訂正の能力を向上する技術として、２重の符号化やインターリーブなど種々の技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−３２６３２号公報

しかしながら、従来の技術における誤り訂正の能力には限界があり、さらなる誤り訂正の能力を向上が望まれていた。
すなわち、誤り訂正能力を超える雑音が混入した場合、信号系列は適切に復号されないので、信号系列が画像等の情報を示すのであればその情報が乱れるし、信号系列がプログラムなど誤りの許されない情報を示すのであれば、信号の伝送が成り立たない。

さらに、雑音等による誤り発生率は信号の送信電力や伝送路の環境等に影響されるが、低い誤り訂正能力を前提にすると、信号の伝送時に必要とされる電力が大きくなり、また、信号を伝送可能なエリアが狭くなってしまう。従って、高画質画像の伝送や高い信頼性を確保した伝送、省電力での伝送、広範囲に渡る伝送など、高品質のサービスを提供するためには、高い誤り訂正能力が必要になる。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、高い誤り訂正能力を備えた誤り訂正技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明においては、畳み込み符号とブロック符号とを含む信号について、一旦、畳み込み符号の復号化とブロック符号の復号化とを実施し、ブロック符号の復号によって訂正された情報に基づいて再訂正を行う。すなわち、畳み込み符号の復号で訂正されなかった情報がブロック符号の復号化で訂正された情報に一致するように、再度、畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを実行する。

畳み込み符号においては、時間的に異なる情報系列の内容を考慮して符号化を行っており、復号化に際してはある時刻における情報系列の内容がそれ以後の情報系列に影響を及ぼす。従って、上述のようにブロック符号の復号によって訂正された情報が訂正済の情報になるように、再度、畳み込み符号の復号を実施すれば、当該ブロック符号の復号によって訂正された情報以外の情報も併せて訂正される。従って、再訂正によって誤り訂正率が向上する。

ここで、前記信号取得手段においては、畳み込み符号とブロック符号とを含む信号を取得することができればよく、アンテナ等の伝送路を介して無線信号を受信する受信装置における復調部であっても良いし、デジタルデータを扱う機器においてバスを介してシリアルデータやパラレルデータ等を取得するデジタルデータのインタフェースであってもよく、種々の構成を採用可能である。また、本発明においては、ブロック符号の復号による訂正内容に基づいて畳み込み符号の復号を行うので、内符号が畳み込み符号、外符号がブロック符号であることが好ましい。むろん、誤り訂正率を向上するため、インターリーブを行った信号であっても良い。

前記復号手段においては、畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを実行し、ブロック符号の復号結果が再訂正手段によって利用できるように構成すればよく、復号に関しては公知の復号器を利用することが可能である。むろん、インターリーブを行った信号を扱うのであれば、復号に際してデインターリーブを実施する。

前記再訂正手段は、畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とが実施可能であり、この復号に際して、復号手段におけるブロック符号の復号によって訂正された情報に基づいて、復号手段における畳み込み符号の復号で訂正されなかった情報を訂正することができればよい。従って、ブロック符号の復号結果をフィードバックする構成であっても良いし、復号器を複数個備えることによって再訂正を行っても良い。むろん、前者であれば、復号を実施する部分の回路としては、復号手段の復号器を流用可能であり、この場合、フィードバックを行う部分の構成が再訂正手段に相当する。

さらに、前記再訂正手段における具体的な構成例として、前記復号手段におけるブロック符号の復号において訂正されたビットを示す情報を出力するように構成し、前記再訂正手段においては、この情報に基づいて復号を行う構成としても良い。すなわち、再訂正手段において、当該前記ブロック符号の復号において訂正されたビットが訂正済の値になるように畳み込み符号の復号を行えば、当該訂正済のビット以外のビットについても誤りが生じていた場合に併せて訂正されることが期待され、極めて簡易な構成によって誤り訂正率を向上することができる。

さらに、畳み込み符号を復号化する構成の例としては、ビタビアルゴリズムを採用可能である。この場合、前記再訂正手段において、ビタビアルゴリズムによって復号を行うビタビ復号部を構成し、当該ビタビアルゴリズムにおけるパスの選択に際して、前記復号手段におけるブロック符号の復号にて訂正されたビットの訂正内容に対応したパスを選択するように構成する。この構成においては、前記ブロック符号の復号において訂正されたビット以外のビットに畳み込み符号の符号化で訂正できなかった誤りが含まれるとき、そのビットについても正しいパスが選択されることが期待され、誤り訂正率を向上することができる。

むろん、以上の装置は、受信装置等、種々の装置に対して適用することが可能であるし、上述した誤り訂正は、本願特有の手順で処理を進めていくことから、その手順を特徴とした方法の発明としても実現可能である。また、その手順をコンピュータに実現させるためのプログラムの発明としても実現可能である。むろん、誤り訂正装置、方法、プログラムは他の装置、方法、プログラムの一部として実現されていてもよいし、複数の装置、方法、プログラムの一部を組み合わせることによって実現されていてもよく、種々の態様を採用可能である。むろん、前記プログラムを記録した記録媒体として本発明を実現することも可能である。

以下、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）受信装置の構成：
（２）復号器の構成：
（３）復号器の動作：
（４）他の実施形態：

（１）受信装置の構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる誤り訂正装置を含む受信装置１０を示すブロック図である。受信装置１０は、アンテナ１１と復調部１２と復号部２０と再訂正部３０とデータ処理部１３とを備えており、アンテナ１１を介して無線電波を受信する。以下に示す実施形態において、受信装置１０はデジタル放送の受信装置であり、ブロック符号と畳み込み符号とによって符号化されたデータをＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送方式によって多重した放送電波を受信する。

すなわち、復調部１２は、アンテナ１１を介してＯＦＤＭ変調された放送電波を受信し、ガードインターバルの除去やフーリエ変換等を実施しながらサブキャリア毎にデジタル信号を復調する。この結果、復調部１２は、前記符号化されたデータの受信結果を情報系列として出力する。

本実施形態において復調部１２によって復調されたデータは、復号部２０と再訂正部３０とに入力される。復号部２０は、符号化されたデータを復号化するための回路を備えたＬＳＩであり、第１畳み込み復号器２１と第１デインターリーブ回路２２と第１ブロック復号器２３とを備えている。

第１畳み込み復号器２１は、前記放送電波の送信側で予め決められた拘束長および符号化率に対応した誤り訂正方式の畳み込み符号を復号する回路であり、本実施形態においてはビタビアルゴリズムによってデータを復号化する。むろん、前記符号化率は固定であっても良いし、伝送路の状態に応じて選択しても良く、種々の構成によって実現可能である。

第１デインターリーブ回路２２は、前記放送電波の送信側で予め決められた並び替えの方式に応じてその並び替えの逆処理を行う回路である。また、本実施形態において、前記放送電波の送信側ではブロック符号によって符号化されたデータに対して前記並び替えを行っており、第１デインターリーブ回路２２によって並び替えの逆処理が行われたデータは送信側でブロック符号化されたデータに対応した受信データである。

第１ブロック復号器２３では、第１デインターリーブ回路２２が出力した信号に対してブロック符号の復号化を行う。すなわち、前記放送電波の送信側で予め決められた符号長および符号化率に対応した誤り訂正方式のブロック符号を復号する回路である。本実施形態において、送信側で利用する符号はリードソロモン符号であり、第１ブロック復号器２３では当該リードソロモン符号を復号化する。

より具体的には、第１ブロック復号器２３は、図示しないシンドローム演算回路と誤り位置多項式の導出回路と誤り値の計算回路とを備えており、所定の誤り訂正処理を実行する。また、これらの回路による復号化で適正に訂正されたビットは、「畳み込み符号の復号化で訂正できなかったがブロック符号の復号化で訂正できたデータ」に相当し、第１ブロック復号器２３は、このデータに基づいて再訂正を行わせるため、誤り訂正後の全データと当該誤り訂正によって誤りが適正に訂正されたビットを示すデータとを出力する（本明細書では、これらのデータを誤り訂正情報と呼ぶ）。

再訂正部３０は、復号部２０によって訂正された情報に基づいて復調部１２が出力するデータを復号化する回路を備えたＬＳＩである。再訂正部３０は、畳み込み符号の復号化で訂正できなかったがブロック符号の復号化で訂正できたデータを利用して再度畳み込み符号の復号化を行う回路であり、このためにインターリーブ回路３１とバッファメモリ３２と第２畳み込み復号器３３とを備えている。

インターリーブ回路３１は、前記放送電波の送信側で予め決められた並び替えの方式に従ってデータの並び替え処理を行う回路であり、前記第１ブロック復号器２３の出力データが入力される。この並び替え処理によれば、送信側において畳み込み符号による符号化が実施される前のデータの順序と同等になる。前記誤り訂正情報には誤り訂正によって誤りが適正に修正されたことを示すデータを含むので、インターリーブ回路３１による並び替え処理の後のデータであっても誤り訂正がなされたビットは特定されている。

従って、並び替え処理が行われた後には、前記第１ブロック復号器２３によって訂正されたビットが、畳み込み符号によって符号化されたビット列のいずれに該当するかが判明している。インターリーブ回路３１は、当該訂正されたビットに基づいて再訂正を行うため、並べ替え後の全データと適正に誤りが訂正されたビットを特定するためのデータを第２畳み込み復号器３３に出力する。バッファメモリ３２は、復調部１２から出力される復号化前のデータを記録するメモリであり、再度の畳み込み符号の復号化を実施可能な容量のメモリであるとともに、記録した復号化前のデータを逐次出力する。

第２畳み込み復号器３３は、バッファメモリ３２から前記復号化前のデータを取得して復号化を行う回路であり、前記放送電波の送信側で予め決められた拘束長および符号化率に対応した誤り訂正方式の畳み込み符号をビタビアルゴリズムによって復号する。むろん、ここでも符号化率を固定しても良いし、伝送路の状態に応じて選択しても良く、種々の構成によって実現可能である。

また、第２畳み込み復号器３３は、並べ替え後の全データと適正に誤りが訂正されたビットを特定するためのデータを前記インターリーブ回路３１から取得してビタビアルゴリズムにおけるパス選択の選択肢を制限する。このとき、訂正済の正しいデータに対応するパスが選択肢となるように制限しており、この結果、前記第１ブロック復号器２３によって訂正できたデータと畳み込み符号による訂正済のデータとが一致するように畳み込み符号による復号化を行っていることになる。従って、再訂正を行わない場合と比較して誤り訂正能力が向上する。当該復号化は後に詳述する。

なお、再訂正部３０は、さらに第２デインターリーブ回路３４と第２ブロック復号器３５とを備えており、畳み込み符号を復号化した後のデータに対してデインターリーブ処理とブロック符号の復号化処理を実施する。ここで、第２デインターリーブ回路３４は、第１デインターリーブ回路２２と同様の構成で実現可能である。第２ブロック復号器３５は、第１ブロック復号器２３と同様な構成によって実現可能であるが、本実施形態において前記誤り訂正によって誤りが適正に修正されたことを示すデータを出力する必要はなく、誤り訂正後のデータを出力すればよい。

再訂正部３０によって復号化されたデータ、すなわち、第２ブロック復号器３５の出力データはデータ処理部１３に入力され、所定の処理が実施される。ここでは、復号化されたデータを利用したあらゆるデータ処理を想定することができ、例えば、受信装置１０がデジタル放送映像の視聴装置の場合であれば、復号化されたデータに基づいて画面上に画像を表示するためのデータ処理を行い、図示しない表示画面に当該画像を表示する。むろん、受信装置１０はデジタル放送映像の視聴装置に限定されず、デジタル放送映像の記録装置や携帯端末など、各種の装置が本発明の受信装置１０となり得る。

（２）復号器の構成：
次に、上述の第２畳み込み復号器３３の構成を詳述する。本実施形態において、第２畳み込み復号器３３は、図２に示すように、削減パス決定部３３ａとブランチメトリック算出部３３ｂと生き残りパスメモリ３３ｃとＡＣＳ回路３３ｄとパスメトリック記憶部３３ｅとトレースバック部３３ｆとを備えている。

ブランチメトリック算出部３３ｂは、バッファメモリ３２から入力される符号語を逐次取得して、ビタビアルゴリズムにおけるパス選択のために各状態に到達するパス毎のメトリックを算出する。すなわち、ビタビアルゴリズムは、畳み込み符号を生成する際の符号器における遅延素子の状態数に対応した状態を考え、各状態を通るパスのうち、最も確からしいパスを推定することによって符号語の復号を行うアルゴリズムである。

本実施形態においては、パスを特定する際に復調部１２から出力された情報系列と各パスに対応する符号器の出力値とのハミング距離を計算し、その累計（パスメトリック）が最小になるパスを選択することによってパスを推定している。この推定を行うために、ブランチメトリック算出部３３ｂは各時刻における各状態に達するパス毎のメトリック（ブランチメトリック）を算出する。

図３は、ビタビアルゴリズムにおける推定を簡略化して説明するトレリス線図であり、４つの状態（状態０〜状態３）によって符号器の状態を特定できる畳み込み符号の復号化を示している。また、同図においては、各状態を白丸で示して縦方向に並べるとともに横方向を時間軸として示している。

同図においては時刻ｔ_n-1〜ｔ_n+2における各状態を示しており、実線は符号器への入力が"０"である場合、破線は符号器への入力が"１"である場合に対応したパスである。また、各実線および破線の脇に示す２ビットのデータは、各実線および破線のパスに対応した符号器の出力を示している。従って、パス毎にこの符号器の出力値とその時刻に対応した情報系列とを比較すれば、パス毎のブランチメトリックを算出することができる。

例えば、時刻ｔ_n-1から時刻ｔ_nの各状態に移る際の情報系列に対応するデータ（受信符号）が"１１"である場合、状態０に達するパスは２つ存在し、状態０から状態０に達するパスに対応した符号器の出力値は"００"であるため、この場合のハミング距離は"２"である。従って、このパスのブランチメトリックは"２"である。また、状態２から状態０に達するパスに対応した符号器の出力値は"１１"であるため、この場合のハミング距離は"０"である。従って、このパスのブランチメトリックは"０"である。なお、図３においてはこのハミング距離の値を白丸の中に示すとともにパスの脇に示している。

図３に示す例において時刻ｔ_n-1から時刻ｔ_nの各状態に移るパスは、状態０〜状態３の各状態についてそれぞれ２個ずつ存在するので、この例においては、ブランチメトリック算出部３３ｂによって８個のパスについてブランチメトリックが算出される。ＡＣＳ（Add Compare Select）回路３３ｄは、ブランチメトリック算出部３３ｂの出力データとパスメトリック記憶部３３ｅの記憶内容とに基づいて各状態におけるパスを選択する回路である。

すなわち、時刻ｔ_nにおいてパスメトリック記憶部３３ｅは、時刻ｔ_n-1以前のパスであって、選択し得るパス（生き残りパスと呼ぶ）についてブランチメトリックを累計した値（パスメトリック）を記憶している。従って、ＡＣＳ回路３３ｄは、パスメトリック記憶部３３ｅに記憶されていた各パスについてのパスメトリックと、ブランチメトリック算出部３３ｂが出力するブランチメトリックとをパス毎に加算することによって時刻ｔ_nにおける各状態に達するパスのパスメトリックを取得することができる。

各パスのパスメトリックが得られたら、各パスのパスメトリックを比較し、各状態についてパスメトリックの小さいパスを選択することで、より確からしいパスを選択することができる。なお、各状態におけるパスのパスメトリックが同値の場合には、任意のパスを選択するなど種々の方法でパスを選択すればよい。ＡＣＳ回路３３ｄはこの比較と選択を行って、選択されたパスを示すデータを生き残りパスメモリ３３ｃに出力する。

生き残りパスメモリ３３ｃは、当該生き残りパスを示す情報を記憶するメモリである。当該生き残りパスは、各状態について１つであるが、ある時刻において選択し得る状態が複数個存在する場合には各状態について１つのパスが存在し、パスは未定である。トレースバック部３３ｆは、生き残りパスメモリ３３ｃに記憶されたパスから確からしいパスを決定し、畳み込み符号の復号データを出力する回路である。本実施形態において、トレースバック部３３ｆはある時刻までのパスが一つに限定された場合にその時刻までのパスが推定されたとし、そのパスに対応した復号データを出力する。

すなわち、トレースバック部３３ｆは、生き残りパスメモリ３３ｃに記憶されている生き残りパスを逆に（負の時間方向）たどっていく。このとき、上述のＡＣＳ回路３３ｄによって生き残りパスが選択されたことに起因して、ある時刻（＜ｔ_n）までのパスが一つのみに限定される場合がある。そこで、この場合には、その時刻までのパスは確かであるとしてそのパスに対応した復号データを出力する。

なお、以上の例においては、時刻ｔ_n-1にて状態０〜状態３の全てを取り得ることとして説明したが、時刻ｔ_n-1までの処理によって取り得る状態が限定されているのであれば、取り得る状態からのパスのみについて検討すればよい。また、図３は簡略化した図面であり、状態数はより多数であっても良いし、各状態からのパスは２つのみに限定されないし、トレースバック処理も上述の処理に限定されることはなく、種々の手法を採用可能である。

本実施形態における第２畳み込み復号器３３は、以上の回路構成に加えて削減パス決定部３３ａを備えており、ＡＣＳ回路３３ｄが当該削減パス決定部３３ａに基づいてパスを制限することによって前記第１ブロック復号器２３における訂正結果を反映した畳み込み符号の復号を実施する。すなわち、削減パス決定部３３ａは、前記ビタビアルゴリズムにおけるパスの選択肢を制限するために、前記第１ブロック復号器２３にて訂正されたビットと矛盾するパスを削減するためのデータを出力する。

ここでは、削減パス決定部３３ａが出力するデータに基づいて、ＡＣＳ回路３３ｄによるパスメトリックの比較対象を、前記訂正されたビットに対応するパスのみにすることができればよく、ブランチメトリック算出部３３ｂにおける出力と同期させ、前記訂正されたビットに対応する時刻で前記訂正されたビットに対応しないパスを削除するように構成しても良いし、このパス以外のブランチメトリックを大きくしても良く、種々の処理を実施可能である。

（３）復号器の動作：
いずれにしても、以上の回路によって畳み込み符号を復号化することにより、復号化における誤り訂正率を向上することができ、以下、その動作および誤り訂正の例を説明する。図４は、誤り訂正の例を示す図であり、図５は、第２畳み込み復号器３３における処理を示すフローチャートである。図４においては、状態０〜状態３のパスを時刻Ｔ_n-3〜時刻Ｔ_n+3まで示している。この例において、正しい情報系列に対応したパスは太線で示すパスＰ₀であり、破線で示すパスＰ₁は誤りを含む情報系列に対応したパスである。（図４においては、簡単のため、時刻Ｔ_n-1までのパスが一つに限定されている状態を示しているが、むろん、この時刻においてパスが一つのみに限定されているとは限らない。）

上述のビタビアルゴリズムにおいては、受信した情報系列と比較して確からしいパスを選択していくことで、所定の誤り発生率までの誤りを訂正することができるが、伝送路の状態が極めて悪い場合など、誤り訂正能力を超えた誤りを含む場合には、ビタビアルゴリズムによって訂正できないビットが存在してしまう。一方、本実施形態における放送電波では２重の符号化がなされているので、上述のようにビタビアルゴリズムによって訂正できなかったビットであってもブロック符号によって訂正できることはあり得る。

図４においては、このような状況に対応したパスＰ₀，Ｐ₁の例を示している。すなわち、同図４においては、図１に示す復号部２０の第１畳み込み復号器２１における復号結果をパスＰ₁とし、この復号結果に基づいて第１ブロック復号器２３が復号を行った結果、時刻Ｔ_nに対応したビットの情報系列が訂正されたこととする。

このとき、上述のように第１ブロック復号器２３から誤り訂正情報が出力され、インターリーブ回路３１は当該誤り訂正情報を取得し、並べ替え後の全データと適正に誤りが訂正されたビットを特定するためのデータを出力する（ステップＳ１００）。削減パス決定部３３ａは、このデータの入力を受けて前記第１ブロック復号器２３にて前記適正に訂正されたビットと矛盾するパスを削減するためのデータを出力する（ステップＳ１１０）。

一方、第２畳み込み復号器３３においては、バッファメモリ３２から入力される情報系列に対する復号処理を実施している。すなわち、ブランチメトリック算出部３３ｂは、バッファメモリ３２から情報系列（受信符号）の入力を受け（ステップＳ２００）、時刻Ｔ_nにおけるパスのブランチメトリックを算出する。図４に示す例においては、時刻Ｔ_n-1の各状態から時刻Ｔ_nの各状態に到達するパス（例えば、状態２から状態０に到達するパス（パスＰ₁に対応）や状態２から状態１に到達するパス（パスＰ₀に対応））についてブランチメトリックを算出する（ステップＳ２１０）。

ブランチメトリック算出部３３ｂがブランチメトリックを算出すると、その値を示すデータがＡＣＳ回路３３ｄに出力され、ＡＣＳ回路３３ｄはステップＳ２１０にて算出したブランチメトリックを時刻Ｔ_n-1までのパスにおけるパスメトリックに加算する（ステップＳ２２０）。そして、当該ＡＣＳ回路３３ｄは、各状態において選択肢とされ得るパスを生き残りパスとするための処理を行う（ステップＳ２３０）が、このとき、前記削減パス決定部３３ａがステップＳ１１０にて出力したデータに応じてパスの選択肢を限定する。

なお、本実施形態において、第１ブロック復号器２３は、畳み込み符号器に対する入力値に相当するビットの訂正を行っているので、この訂正に基づくパスの制限によって入力値"１"あるいは入力値"０"のいずれかに対応したパスのみが残される。例えば、図３に示す例において実線あるいは破線のいずれかが選択肢となる。従って、図４に示すように時刻Ｔ_nに対応したビットの情報系列が訂正されたことを想定すれば、ＡＣＳ回路３３ｄは各状態におけるパスを選択する際にパスＰ₁を示すデータを出力せず、パスＰ₀を示すデータは出力する。この結果、ステップＳ２３０の終了時点で、生き残りパスメモリ３３ｃにパスＰ₁は記録されていないことになる。

なお、以上のようにステップＳ１００，Ｓ１１０の結果に基づいてパスの選択肢を限定する処理は、前記適正に誤りが訂正されたビットを特定するためのデータに基づいて実施される。すなわち、当該適正に誤りが訂正されたビットに該当しないビットについては、削減パス決定部３３ａによってステップ１１０が実行されず、ステップＳ１００，Ｓ１１０の処理と無関係にステップＳ２００〜Ｓ２３０が実施される

トレースバック部３３ｆは、生き残りパスメモリ３３ｃを参照して上述のトレースバック処理を実施し、生き残りパスが１本になっている場合にはその生き残りパスに対応した復号データを出力するし、生き残りパスが１本になっていない場合には、上述のステップＳ２００以降の処理を繰り返すことになる（ステップＳ２４０，Ｓ２５０）。以上のように、本実施形態では、第１畳み込み復号器２１にて訂正されなかったが、第１ブロック復号器２３によって訂正されたビットが存在するときには、この誤り訂正情報を利用して第２畳み込み復号器３３においてより誤り訂正率の高い復号化を行うことができる。

なお、前記図４に示す図では、時刻Ｔ_nにおけるパスの削減に伴って、時刻Ｔ_n+1以降の誤りも訂正される可能性が高くなる。すなわち、時刻Ｔ_n-1から時刻Ｔ_nに到達するパスを制限することによって時刻Ｔ_n-1にて選択し得るパスは半分になる。例えば、図４において、時刻Ｔ_nから時刻Ｔ_n-1に到達するパスのうち、半分が入力"１"、残りの半分が入力"０"に対応したパスであるため、選択肢となるパスは半分になる。このとき、従来の畳み込み符号の復号化による誤りのパスに相当するパスＰ₁は、時刻Ｔ_n+1において選択し得るパスから除外される。また、半分に限定された選択肢の中には、正しいビットに対応したパスが必ず含まれている。このような選択肢の限定により、本実施形態では、時刻Ｔ_nのみならず時刻Ｔ_n+1以降の誤りも高い確率で訂正され、従来のように畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを一度ずつ実施する場合と比較して高い誤り訂正率を実現することができる。

また、誤り訂正率が向上する例は、上述の例に限られず、誤りが訂正されたビットに対応する時刻以前の誤りも訂正される可能性が高くなる。例えば、図４に示す例において、第１ブロック復号器２３によって時刻Ｔ_nに対応するビットの訂正はできなかったが、時刻Ｔ_n+1に対応するビットの訂正ができた場合であっても誤り訂正率は向上し得る。図４に示す例において、ある程度長い時間間隔、例えば、時刻Ｔ_n-1から時刻Ｔ_n+3までを考え、図４に示すように、当該時刻Ｔ_n+3および時刻Ｔ_n-1において状態２となることが正しいと仮定してみると、そのパスはパスＰ₀，Ｐ₁と時刻Ｔ_n-1〜時刻Ｔ_n+3で状態２，状態０，状態１，状態３，状態２のように遷移するパスＰ₂（図示せず）と状態２，状態１，状態２，状態１，状態２と遷移するパスＰ₃（図示せず）の計４個しかあり得ない。

しかし、時刻Ｔ_n+1に対応する誤りが訂正された場合には、パスＰ₁およびパスＰ₃は選択肢から除外され、選択し得るパスは２つに限定される。しかも、残りの２つのパスのいずれかには正しいビットに対応したパスＰ₀が必ず含まれている。従って、最終的に正しいビットに対応したパスＰ₀が生き残りパスになる確率は従来の符号化と比較して極めて高くなり、この生き残りパスが選択された場合には誤りが訂正された時刻Ｔ_n+1より前の誤りも含めて訂正されるので、時刻Ｔ_n+1より前の誤りも訂正される可能性が高くなる。

以上のように、本発明においては、誤り訂正能力を向上することができる。出願人のシミュレート結果によると、デジタル放送における畳み込み符号として許容されるＢＥＲ（Bit Error Rate）の上限値を実現するためのＣ／Ｎ（Carrier to Noise Ratio）は、従来の構成と本発明の構成とで２〜３ｄＢの差が生じることが判明している。従って、本発明によれば、特定の電力で電波を送信しているときにサービスの提供を受けられるエリアを広くすることができる。また、サービスエリアの広さが一定であることを前提にする場合は、電波の送信に必要とされる電力を小さくすることができる。

（４）他の実施形態：
上述の実施形態は本発明の一実施形態であり、本発明の実施形態は前記の実施形態に限定されない。すなわち、ブロック符号の復号によって訂正された情報に基づいて畳み込み符号の復号で訂正されなかった情報を訂正することで誤り訂正率を向上する限りにおいて種々の構成を採用可能である。

図６は、他の実施形態にかかる回路のブロック図であり、復号／再訂正部３００は、上述の図１における復号部２０と再訂正部３０との代わりに受信装置１０に組み込まれる。同図に示す例においては、共通の復号器に対してフィードバックを行うことで上述の復号部２０および再訂正部３０と同等の機能を実現している。ここで、インターリーブ回路３１０と前記インターリーブ回路３１は共通の回路構成で実現可能であり、同様に、バッファメモリ３２０と前記バッファメモリ３２、デインターリーブ回路３４０と前記第１デインターリーブ回路２２、ブロック復号器３５０と前記第１ブロック復号器２３とは共通の回路構成で実現可能である。

また、畳み込み復号器３３０と前記第２畳み込み復号器３３とは、ほぼ共通の回路構成によって実現可能である。すなわち、インターリーブ回路３１０からのデータを図２に示す削減パス決定部３３ａに相当する回路に入力し、バッファメモリ３２０からの出力をブランチメトリック算出部３３ｂに相当する回路に入力する構成を、畳み込み復号器３３０にて採用すればよい。この結果、ブロック復号器３５０からのフィードバック結果に基づいて畳み込み符号による復号（再訂正）が行われる。

以上の構成によれば、上述の実施形態と同様に、畳み込み符号の復号によって訂正されなかったが、ブロック符号の復号によって訂正されたビットに基づいて、正しい値に対応したパスが選択されるように畳み込み符号の復号化を行うことができる。むろん、復号／再訂正部３００において初めて復調部１２からの信号を処理する段階ではインターリーブ回路３１０からのフィードバックが得られないので、前記削減パス決定部３３ａに相当する回路による処理を行う必要はない。

なお、本発明において、再訂正の回数は１回に限定されない。例えば、図６に示す構成においては、ブロック復号器３５０からの出力に応じて畳み込み符号の復号化を行うことができるので、極めて容易に２回以上の再訂正を行うことができる。この構成によれば、１回目の再訂正における畳み込み符号の復号化によって訂正できなかったが、当該１回目の再訂正におけるブロック符号の復号によって訂正できたビットが存在する場合に、誤り訂正率をさらに向上することができる。

むろん、上述の図１に示す構成を利用して複数回の再訂正を実施できるようにすることも可能である。例えば、再訂正部３０と同様の回路をさらに１つ以上追加して、受信装置全体としては複数段の再訂正部が存在するように構成する。この構成において、各段の再訂正部では、インターリーブ回路３１に相当する回路に前段のブロック復号器に相当する回路の出力を入力し、バッファメモリ３２に相当する回路に復調部１２の出力を入力する。この構成により、複数回の再訂正を実施することができ、高い誤り訂正率の受信装置１０を実現することが可能である。

さらに、上述の実施形態はデジタル放送の受信装置であったが、むろん、本発明はブロック符号と畳み込み符号とによって符号化された信号を扱う全ての機器に対して適用することができる。例えば、信号はデジタル放送の信号に限らず、無線通信の信号であっても良いし、有線の信号など、無線放送以外の送信信号を受信する受信装置であってもよい。また、ブロック符号と畳み込み符号とによって符号化されたデータを記録するハードディスクドライブやリムーバブル記録装置であっても良い。

さらに、前記ブロック符号においては、そのシンドロームを利用するなどして、適正に誤り訂正を実施できたか否かを把握することができればよく、適正に誤り訂正を実施できたか否かを把握することができる限りにおいて、前記リードソロモン符号以外にも種々の符号を採用可能である。

さらに、前記畳み込み符号においては、復号化の際にブロック符号による訂正済のデータを反映した処理を実施することができればよい。従って、トレリス符号化変調がなされた信号を扱う機器に対して本発明を適用することも可能である。

さらに、上述の実施形態においては、各回路をＬＳＩによって構成しており、高速性やリアルタイム性が要求される場合に好ましい実施形態となっていた。しかし、高速性やリアルタイム性が要求されないのであれば、汎用的なプロセッサによる処理で上述の処理を実施することとしても良い。

さらに、上述の処理手順は一例であり、ブロック符号の復号によって訂正された情報に基づいて畳み込み符号の復号で訂正されなかった情報を訂正することができる限りにおいて、他にも種々の手順を採用可能である。例えば、トレースバック部３３ｆにおいては、トレースバック処理によって生き残りパスが１本になった時点で逐次復号データを出力していたが、むろん、情報系列の全てについての生き残りパスの選択が終了した後に一括してトレースバック処理を行っても良い。

むろん、トレースバック処理に限られず、他の部分の処理としても種々の処理手順を採用可能である。例えば、ブランチメトリック算出部３３ｂにおいてはハミング距離によってメトリックを計算していたが、ブランチメトリックは通信路の性質に応じて決定することが可能であり、ある状態から他の状態に到達する際の条件付き確率、例えば、ユークリッド距離の自乗値等を計算することとしても良い。

また、上述の実施形態は、ブランチメトリックやパスメトリックを整数値のハミング距離によって算出する硬判定を採用していたが、本発明を軟判定の復号に適用してもよい。例えば、シンボルに対応した振幅および位相とパスのユークリッド距離によってブランチメトリックやパスメトリックを算出する構成を採用可能である。さらに、上述のトレリス線図においては、各状態から他の状態に達する２本のパスが存在したが、むろん、各状態に対応するパスの数は２本に限られず、より多数のパスを考えても良い。

さらに、本発明による処理に付随して他の処理を行うことも可能である。例えば、復調部１２にてパイロット信号を平均化する際に、パイロット信号に基づいて伝送路の特性変化を推定し、伝送路の特性変化が大きいときには平均化処理を行わなずにＡＦＣ等の補正処理を行い、伝送路の特性変化が小さいときには平均化処理を行って当該補正処理を行う構成を採用可能である。この構成によれば、伝送路の特性が安定している場合に雑音の影響を軽減し、伝送路の特性が安定していない場合にはその特性変化に追従した補正処理を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る誤り訂正装置を示すブロック図である。第２畳み込み復号器を示すブロック図である。トレリス線図である。ビタビアルゴリズムによる復号例を示す図である。再訂正にかかる畳み込み符号の復号化を示すフローチャートである。他の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１０…受信装置
１１…アンテナ
１２…復調部
１３…データ処理部
２０…復号部
２１…第１畳み込み復号器
２２…第１デインターリーブ回路
２３…第１ブロック復号器
３０…再訂正部
３１…インターリーブ回路
３２…バッファメモリ
３３…第２畳み込み復号器
３３ａ…削減パス決定部
３３ｂ…ブランチメトリック算出部
３３ｃ…生き残りパスメモリ
３３ｄ…ＡＣＳ回路
３３ｅ…パスメトリック記憶部
３３ｆ…トレースバック部
３４…第２デインターリーブ回路
３５…第２ブロック復号器

Claims

畳み込み符号とブロック符号とを含む信号を取得する信号取得手段と、
取得した信号に対して畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを実行する復号手段と、
取得した信号に対して畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを実行する再訂正手段と、を備え、
前記再訂正手段は、ビタビ復号における情報系列に対応したパスの選択に際して前記復号手段によるブロック符号の復号にて訂正されたビットの訂正内容に対応したパスを選択して畳み込み符号を復号する、
ことを特徴とする誤り訂正装置。
前記請求項１に記載の誤り訂正装置を備えた無線信号の受信装置。
信号に含まれる誤りを訂正する誤り訂正方法であって、
畳み込み符号とブロック符号とを含む信号を取得する信号取得工程と、
取得した信号に対して畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを実行する復号工程と、
取得した信号に対して畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを実行する再訂正工程と、を含み、
前記再訂正工程においては、ビタビ復号における情報系列に対応したパスの選択に際して前記復号工程におけるブロック符号の復号にて訂正されたビットの訂正内容に対応したパスを選択して畳み込み符号を復号する、
ことを特徴とする誤り訂正方法。
信号に含まれる誤りを訂正する誤り訂正プログラムであって、
畳み込み符号とブロック符号とを含む信号を取得する信号取得機能と、
取得した信号に対して畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを実行する復号機能と、
取得した信号に対して畳み込み符号の復号とブロック符号の復号とを実行する再訂正機能と、をコンピュータに実行させ、
前記再訂正機能によりコンピュータは、ビタビ復号における情報系列に対応したパスの選択に際して前記復号機能によるブロック符号の復号にて訂正されたビットの訂正内容に対応したパスを選択して畳み込み符号を復号する、
ことを特徴とする誤り訂正プログラム。