JPWO2013150774A1 - 復号装置及び復号方法 - Google Patents

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Abstract

復号装置(1)は、PR通信路(3)から得られる符号化信号から、PR通信路(3)の特性及び所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいてPR通信路(3)のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する信頼度算出部(5)と、信頼度算出部(5)によって算出された信頼度情報を補正する信頼度補正部(17)と、信頼度補正部(17)によって補正された信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部(18)とを備える。

Description

本発明は、入力データに対して所定の誤り訂正符号化方式で誤り訂正符号化を行うとともに、所定の変調則で変調符号化を行うことで生成される符号化系列が通信路を経由することで得られる符号化信号を復号する復号装置及び復号方法に関するものである。
近年、通信又は放送のみならず、例えば光ディスク又は磁気ディスクに対する情報の記録又は再生においても、理論限界に迫る誤り訂正能力を有することで知られるターボ符号又はLDPC符号(低密度パリティ検査符号)を利用するために、信頼度情報を計算した軟判定値を扱う記録再生装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図8は、軟判定値を扱う従来の記録再生装置の構成を示す図である。図8において、記録再生装置101は、符号化部102、PR(Partial Response)通信路103及び復号部104を備える。
符号化部102は、誤り訂正符号化部111及び変調符号化部112を備える。誤り訂正符号化部111は、入力されたユーザデータ系列に対して所定の規則に基づいてパリティ系列を付与することで、誤り訂正符号系列を生成する。変調符号化部112は、入力された誤り訂正符号系列を所定の変調則に基づいて所定の変調符号に符号化し、所定の制限を加えた変調符号を符号化系列としてPR通信路103へ出力する。
なお、所定の制限としては、例えば、符号の“0”及び“1”の個数を充分長い範囲で均等にするDCフリー制限、又は連続する“0”の個数の最小長及び最大長がそれぞれd及びkとなる(d、k)制限などが用いられる。
PR通信路103は、記録再生部113及び等化処理部114を備える。PR通信路103は、例えば、PR2(Partial Response class−2:パーシャルレスポンスクラス2)の記録再生チャネルでの記録処理又は再生処理を行う。
記録再生部113は、変調符号化部112から入力された符号化系列を、NRZI(non return to zero Inverted)符号化し、NRZI符号化された信号を、装着された記録媒体又は内蔵される記録媒体にマークエッジ記録(Mark Edge Recording)方法を用いて記録する。
また、記録再生部113は、記録媒体に記録されている符号化信号をPR2チャネルで読み出し、読み出した符号化信号を等化処理部114に供給する。
等化処理部114は、記録再生部113から供給された符号化信号に対して、所定の目標等化特性となるように、波形干渉を利用したPR(Partial Response)等化処理を施して復号部104に供給する。
復号部104は、PR−SISO復号部115、SISO復調部116及び誤り訂正復号部117を備える。PR−SISO復号部115は、等化処理部114から供給された符号化信号に所定の復号処理を施し軟判定値を出力する。
ここで、SISOは、Soft−Input Soft−Outputの略であり、軟判定値を入出力する処理を意味する。
PR−SISO復号部115は、PR通信路103からの符号化信号から、NRZI符号化及びPR2チャネルに基づいて毎時刻の符号化過程を表す状態遷移表を時系列に沿って展開したトレリス表現を求め、求めたトレリス表現に基づいて確率演算を行い、軟判定値として信頼度情報を算出する。
SISO復調部116は、変調符号化部112の変調則に基づいたトレリスを用いて変調復号された信頼度情報を算出する。
PR−SISO復号部115及びSISO復調部116によるトレリスを用いた信頼度情報の算出は、例えばBCJR(Bahl−Cocke−Jeinek−Raviv)アルゴリズムによって実行される。
誤り訂正復号部117は、例えばターボ復号を用いる。誤り訂正復号部117は、誤り訂正符号化部111において用いられたターボ符号に対応するターボ復号を行うことで誤り訂正を実行する。なお、特許文献1には、LDPC符号を用いて誤り訂正復号する例も提示されている。
なお、以下、特に記述のない限り信頼度情報とは、シンボル又は情報の最小単位の復号確率の対数比とする。情報の最小単位は、例えば2進数の符号、すなわち“0”及び“1”を表すビットであったり、多値の要素であったりする。
また、特許文献2には、LDPC符号による復号を実現するSum−Productアルゴリズムが示されている。
また、非特許文献1には、光ディスクの信号処理においてPR通信路と変調則とに基づいたトレリスによる軟判定復号の実施例が示されている。
しかしながら、光ディスク又は磁気ディスクのような記録情報のシンボルの出現パタンを制限するような変調則に基づく従来の復号方式おいて、図8で示されるSISO復調部116によって算出される信頼度情報は、通信路のノイズ分布と相関を有しないことがある。例えば、信頼度情報が広範囲に分布するような分布の偏りが起こる場合がある。
また、光通信の分野においても、光ファイバの特性によって伝送信号が帯域制限されるため、送信情報のシンボルの出現パタンを制限するような変調則が考えられる。例えば、信頼度情報が広範囲に分布するような分布の偏りが起こる場合がある。
このような分布の偏りの中には、高い信頼度を持つ誤りのビットが含まれる場合がある。これは、例えばある変調パタンが他の変調パタンとして復調されるときに、誤りが含まれているにもかかわらず、高い信頼度を持った変調パタンとしてSISO復調されることが原因となる。
高い信頼度を持つ誤りのビットを含む信頼度情報に対して誤り訂正が行われる場合、確率的に正しく誤り訂正できなくなり、通信路の誤り確率が十分に低い理想的な環境でも誤りが生じるエラーフロアの発生につながる。
特開2005−141887号公報 特開2007−272973号公報
Eiji Yamada、Tetsuo Iwaki及びTakeshi Yamaguchi、"Turbo Decoding with Run Length Limited Code for Optical Storage"、Japanese journal of applied physics、March 2002、Vol.41(2002)、pp.1753−1756、Part 1、No.3B
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生を防ぐことができ、復号性能を向上させることができる復号装置及び復号方法を提供することを目的とするものである。
本発明の一局面に係る復号装置は、入力データに対して所定の誤り訂正符号化方式で誤り訂正符号化を行うとともに、所定の変調則で変調符号化を行うことで生成される符号化系列が通信路を経由することで得られる符号化信号を復号する復号装置であって、前記通信路から得られる前記符号化信号から、前記通信路の特性及び前記所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいて前記通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する信頼度情報算出部と、前記信頼度情報算出部によって算出された前記信頼度情報を補正する信頼度情報補正部と、前記信頼度情報補正部によって補正された前記信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部とを備える。
この構成によれば、信頼度情報算出部は、通信路から得られる符号化信号から、通信路の特性及び所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいて通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する。信頼度情報補正部は、信頼度情報算出部によって算出された信頼度情報を補正する。誤り訂正復号部は、信頼度情報補正部によって補正された信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う。
本発明によれば、少なくとも一部又は全てにおいて通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報が補正されるので、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生を防ぐことができ、復号性能を向上させることができる。
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態1における復号装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態1における復号装置の復号動作を説明するためのフローチャートである。 信頼度補正部による補正処理について説明するための図である。 本発明の実施の形態2における復号装置の記録動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態2における復号装置の再生動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態5における復号装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態8における光通信装置の構成を示す図である。 従来の記録生成装置の構成を示す図である。
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における復号装置の構成を示す図である。図1に示す復号装置1は、符号化部2、PR(Partial Response)通信路3及び復号部4を備える。復号装置1は、入力データに対して所定の誤り訂正符号化方式で誤り訂正符号化を行うとともに、所定の変調則で変調符号化を行うことで生成される符号化系列がPR通信路3を経由することで得られる符号化信号を復号する。
符号化部2は、誤り訂正符号化部11及び変調符号化部12を備える。誤り訂正符号化部11は、入力データに対して所定の誤り訂正符号化方式で誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化を行った符号化系列を出力する。誤り訂正符号化部11は、ユーザデータ系列を入力として所定の規則に基づいてパリティ系列を付与することで、誤り訂正符号系列を生成する。誤り訂正符号化部11は、例えばLDPC符号に基づいて符号化を行う。
変調符号化部12は、誤り訂正符号化が行われた符号化系列に対して所定の変調則で変調符号化を行う。変調符号化部12は、誤り訂正符号系列を入力として、所定の変調則に基づいて所定の変調符号に符号化し、所定の制限を加えた変調符号を符号化系列として、PR通信路3へ出力する。
なお、所定の制限としては、例えば、符号の“0”及び“1”の個数を充分長い範囲で均等にするDCフリー制限、又は連続する“0”の個数の最小長及び最大長がそれぞれd及びkとなる(d、k)制限などが用いられる。
PR通信路3は、記録再生部13及び等化処理部14を備える。PR通信路3は、例えば、PR2の記録再生チャネルでの記録処理又は再生処理を行う。
記録再生部13は、変調符号化された符号化系列を記録媒体に記録し、又は記録媒体に記録された符号化信号を再生する。記録再生部13は、変調符号化部12から入力された符号化系列を、NRZI符号化し、NRZI符号化された符号化信号を、装着された記録媒体又は内蔵される記録媒体にマークエッジ記録方法を用いて記録する。
また、記録再生部13は、記録媒体に記録されている符号化信号をPR2チャネルで読み出し、読み出した符号化信号を等化処理部14に供給する。なお、記録再生部13のパーシャルレスポンスのタイプは、例えばPR121、PR1221、PR12221又はPR122221である。
等化処理部14は、記録再生部13によって再生された符号化信号に対して所定の等化処理を施す。等化処理部14は、記録再生部13から供給された符号化信号に対して、所定の目標等化特性となるように、波形干渉を利用したPR等化処理を施して復号部4に供給する。
復号部4は、信頼度算出部5、信頼度補正部17及び誤り訂正復号部18を備える。
信頼度算出部5は、PR通信路3から得られる符号化信号から、PR通信路3の特性及び所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいてPR通信路3のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する。信頼度算出部5は、等化処理部14によって等化処理が施された符号化信号から、PR通信路3の特性及び所定の変調則に基づいて信頼度情報を算出する。信頼度算出部5は、PR−SISO復号部15及びSISO復調部16を備える。
PR−SISO復号部15は、等化処理部14から供給された信号から、PR通信路3の特性に基づいたトレリスによって信頼度情報を算出する。SISO復調部16は、PR−SISO復号部15から供給された信頼度情報から、変調符号化部12で変調符号化された際に用いられた変調則に基づいたトレリスによって信頼度情報を算出する。
なお、信頼度算出部5は、PR−SISO復号部15及びSISO復調部16を備えているが、本発明は特にこれに限定されず、信頼度算出部5は、例えばPR通信路3のPR特性のトレリスと、変調則のトレリスとを合成したトレリスに基づいて信頼度情報を算出するPR復調−SISO復号部を備えてもよい。
信頼度算出部5は、例えば分布の広い信頼度情報を信頼度補正部17に供給する。信頼度補正部17は、信頼度算出部5によって算出された信頼度情報を補正する。誤り訂正復号部18は、信頼度補正部17によって補正された信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う。
なお、本実施の形態1において、復号装置1が復号装置の一例に相当し、PR通信路3が通信路の一例に相当し、信頼度算出部5が信頼度情報算出部の一例に相当し、信頼度補正部17が信頼度情報補正部の一例に相当し、誤り訂正復号部18が誤り訂正復号部の一例に相当し、誤り訂正符号化部11が誤り訂正符号化部の一例に相当し、変調符号化部12が変調符号化部の一例に相当し、記録再生部13が記録又は再生部の一例に相当し、等化処理部14が等化処理部の一例に相当する。
ここで、復号装置1の復号動作について説明する。図2は、本発明の実施の形態1における復号装置の復号動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS1において、信頼度算出部5は、PR通信路3の等化処理部14によって等化処理が施された符号化信号を取得する。
次に、ステップS2において、信頼度算出部5は、等化処理部14によって等化処理が施された符号化信号から、PR通信路3の特性及び所定の変調則に基づいて信頼度情報を算出する。信頼度算出部5は、所定の変調則に基づいたトレリスを用いて符号化信号を復号する。すなわち、入力データは、情報の最小単位の集合である変調前シンボルの系列である。信頼度算出部5は、変調前シンボルに対して変調符号化を行うことで生成される変調シンボルの復号対象となる変調前シンボルの組み合わせの数が、復号対象のうち復号される確率が等しくない変調前シンボルの組み合わせの数より多い場合が存在するトレリス、又は、復号される確率が等しくない変調前シンボルの組み合わせの中で、変調前シンボルを構成する情報の最小単位の出現頻度に偏りがある場合が存在するトレリスに基づいて、信頼度情報を算出する。
具体的には、PR−SISO復号部15は、等化処理部14から供給された符号化信号から、PR通信路3の特性に基づいたトレリスによって信頼度情報を算出する。SISO復調部16は、PR−SISO復号部15から供給された信頼度情報から、変調符号化部12で変調符号化された際に用いられた変調則に基づいたトレリスによって信頼度情報を算出する。
次に、ステップS3において、信頼度補正部17は、信頼度算出部5によって算出された信頼度情報を補正する。
ここで、本実施の形態1における信頼度補正部17による補正処理について説明する。
図3は、信頼度補正部による補正処理について説明するための図である。なお、図3において、横軸は、信頼度補正部17への入力値を表し、縦軸は、信頼度補正部17から出力される補正値を表している。信頼度補正部17は、例えば、図3に実線で表される入力値と補正値との関係の例のように、入力値に対して補正値が単調増加するとともに、入力値が原点から遠ざかるにつれて補正値の変化量が減少するように信頼度情報を補正する。これにより、値の大きい信頼度情報が誤りである場合の悪影響を防ぐことができる。
また、信頼度補正部17は、互いに同一である正の閾値の絶対値及び負の閾値の絶対値を設定してもよい。この場合、信頼度補正部17は、正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値を正の閾値の絶対値に置き換えるとともに、負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値を負の閾値の絶対値に置き換えるように信頼度情報を補正する。このとき、正の閾値の絶対値は、正の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であり、負の閾値の絶対値は、負の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であることが好ましい。なお、正の閾値の絶対値及び負の閾値の絶対値の下限は特に設定されない。
例えば、信頼度補正部17は、信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下を閾値に設定し、閾値を越える信頼度情報が存在する場合、信頼度情報の絶対値を閾値に置き換える。
なお、信頼度補正部17は、入力データの発生頻度に偏りがある場合などにおいて、互いに異なる正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とを設定してもよい。この場合、信頼度補正部17は、正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値を正の閾値の絶対値に置き換えるとともに、負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値を負の閾値の絶対値に置き換えるように信頼度情報を補正する。このとき、正の閾値の絶対値は、正の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であり、負の閾値の絶対値は、負の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であることが好ましい。なお、正の閾値の絶対値及び負の閾値の絶対値の下限は特に設定されない。
信頼度補正部17は、上記の補正処理を実行した後、誤り訂正復号部18へ補正した信頼度情報を出力する。
ここで、信頼度情報は例えばビットの復号される確率の対数比である。そのため、LDPC復号において、誤りかどうかが確率的に判別つかないような原点付近の信頼度情報が、復号結果に大きく貢献し、信頼度情報の値が原点から離れるほど復号結果に対する影響が小さくなる。このことは、発明者らによる信頼度情報に上限を設けたLDPC復号シミュレーションによっても容易に確認された。
以上のことから、信頼度補正部17によって、例えば正の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1より大きい値が、正の閾値の絶対値に設定されるとともに、負の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1より大きい値が、負の閾値の絶対値に設定されたとしても、復号結果に大きな影響を与えない。
さらに、これによって、通信路又は変調則の影響により高い信頼度情報を有する誤りビットが発生するのを防ぐことができる。その結果、LDPC復号が失敗することを回避することで、LDPC復号性能を高めることができる。
次に、ステップS4において、誤り訂正復号部18は、信頼度補正部17によって補正された信頼度情報を入力として、例えばSum−ProductアルゴリズムによるLDPC復号を実行する。
このとき、誤り訂正復号部18に入力される信頼度情報の分布は、信頼度補正部17の補正によって高い絶対値を有することが抑制されているため、高い信頼度情報が誤りビットに対応するのを防ぐことができる。
これによって、高い信頼度情報が誤りビットに対応していることによる誤り訂正の失敗を防ぐことができ、LDPC復号本来の復号性能を実現することができる。
なお、信頼度補正部17に入力される信頼度情報は、例えば硬判定値に基づいた2種類以上の信頼度情報でもよい。
なお、本実施の形態1における復号装置1は、独立した装置であってもよいし、記録再生装置の復号処理を行うブロックであってもよいし、光通信装置の復号処理を行うブロックであってもよい。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における復号装置について説明する。本発明の実施の形態2における復号装置は、符号化信号を記録媒体に記録するとともに、符号化信号を記録媒体から再生し、再生した符号化信号を復号する。
なお、実施の形態2における復号装置の構成は、図1に示す実施の形態1における復号装置1の構成と同じである。そのため、図1を用いて本実施の形態2における復号装置について説明する。また、本実施の形態2において、復号装置1の詳細な説明は省略し、復号装置1の記録動作及び再生動作についてのみ説明する。
図4は、本発明の実施の形態2における復号装置の記録動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS11において、誤り訂正符号化部11は、入力データに対してLDPC符号化方式で誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化を行った符号化信号を出力する。
次に、ステップS12において、変調符号化部12は、誤り訂正符号化部11によって誤り訂正符号化が行われた符号化信号に対して17PP符号で変調符号化を行う。
次に、ステップS13において、記録再生部13は、変調符号化部12によって変調符号化された符号化信号を記録媒体に記録する。記録再生部13は、変調符号化部12から入力された符号化信号を、NRZI符号化し、NRZI符号化された符号化信号を記録媒体に記録する。なお、記録媒体は、例えば光ディスクである。
図5は、本発明の実施の形態2における復号装置の再生動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS21において、記録再生部13は、記録媒体に記録されている符号化信号をPR2チャネルで読み出し、読み出した符号化信号を等化処理部14に供給する。
次に、ステップS22において、等化処理部14は、記録再生部13から供給された符号化信号に対して、所定の目標等化特性となるように、波形干渉を利用したPR等化処理を行う。
次に、ステップS23において、PR−SISO復号部15は、等化処理部14から供給された符号化信号から、PR通信路3の特性に基づいたトレリスによって信頼度情報を算出する。
次に、ステップS24において、SISO復調部16は、PR−SISO復号部15から供給された信頼度情報から、変調符号化部12で変調符号化された際に用いられた変調則に基づいたトレリスによって信頼度情報を算出する。
次に、ステップS25において、信頼度補正部17は、SISO復調部16から供給された信頼度情報を補正する。
次に、ステップS26において、誤り訂正復号部18は、信頼度補正部17によって補正された信頼度情報に対してLDPC復号を行う。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3における復号装置について説明する。
なお、実施の形態3における復号装置では、信頼度補正部17以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2における復号装置1と同一であるので、差分となる信頼度補正部17の動作についてのみ説明する。信頼度補正部17以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2と同一であるため説明を省略する。
実施の形態3における信頼度補正部17は、入力される正の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下で正の閾値の絶対値を設定し、入力される負の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下で負の閾値の絶対値を設定する。信頼度補正部17は、正の閾値と負の閾値とをそれぞれ個別に設定する。信頼度補正部17は、入力された信頼度情報が正である場合、正の信頼度情報の絶対値を正の閾値の絶対値に置き換え、入力された信頼度情報が負である場合、負の信頼度情報の絶対値を負の閾値の絶対値に置き換える。
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4における復号装置について説明する。
なお、実施の形態4における復号装置では、信頼度補正部17以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2における復号装置1と同一であるので、差分となる信頼度補正部17の動作についてのみ説明する。信頼度補正部17以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2と同一であるため説明を省略する。
実施の形態4における信頼度補正部17は、予め決められた閾値を設定する。信頼度補正部17は、閾値の絶対値を越える入力値の絶対値を閾値の絶対値に置き換えるように信頼度情報を補正する。
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5における復号装置について説明する。
図6は、本発明の実施の形態5における復号装置の構成を示す図である。図6に示す復号装置21は、符号化部2、PR通信路3及び復号部4を備える。符号化部2は、誤り訂正符号化部11及び変調符号化部12を備える。PR通信路3は、記録再生部13及び等化処理部14を備える。復号部4は、信頼度算出部5、信頼度補正部171及び誤り訂正復号部181を備える。
実施の形態5では、信頼度補正部171及び誤り訂正復号部181以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2と同一であるので、差分となる信頼度補正部171及び誤り訂正復号部181の構成及び動作についてのみ説明する。信頼度補正部171及び誤り訂正復号部181以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2と同一であるため説明を省略する。
誤り訂正復号部181は、LDPC復号が終了した時、例えば、復号の成否、訂正前後の信頼度情報、統計量、訂正前後の信頼度情報に基づくビットエラー数、又は訂正前後の信頼度情報に基づくビットエラー率などを、LDPC復号結果として信頼度補正部171へ供給する。
信頼度補正部171は、誤り訂正復号部181による誤り訂正復号結果に基づいて、正の閾値及び負の閾値を設定する。信頼度補正部171は、誤り訂正復号部181からLDPC復号結果が供給され、供給されたLDPC復号結果を補正値に反映させて、次回の復号が失敗しないように信頼度情報の補正方式を変える。
例えば、前回の復号が失敗であり、かつ信頼度情報の分散が大きいというLDPC復号結果が誤り訂正復号部181から供給された場合、信頼度補正部171は、信頼度情報を補正するための閾値をより小さく設定する。これにより、次回の誤り訂正復号部181に入力される信頼度情報の分散が小さくなるように補正されるので、次回のLDPC復号が成功する可能性が高くなる。
また、例えば、訂正前の信頼度情報の平均値が大きい、又は信頼度情報の分散が大きいというLDPC復号結果が誤り訂正復号部181から供給された場合、信頼度補正部171は、信頼度情報を補正するための閾値をより小さく設定してもよい。これにより、次回の誤り訂正復号部181に入力される信頼度情報が補正されるので、次回のLDPC復号が成功する可能性が高くなる。
また、例えば、信頼度情報の平均値及び分散の少なくとも一方が、訂正前後で大きく変化していないというLDPC復号結果が誤り訂正復号部181から供給された場合、信頼度補正部171は、信頼度情報を補正するための閾値をより小さく設定してもよい。これにより、次回の誤り訂正復号部181に入力される信頼度情報が補正されるので、次回のLDPC復号が成功する可能性が高くなる。
また、例えば、訂正前後の信頼度情報に基づくビットエラー数又はビットエラー率が予め設定していた値より大きいというLDPC復号結果が誤り訂正復号部181から供給された場合、信頼度補正部171は、信頼度情報を補正するための閾値をより小さく設定してもよい。これにより、次回の誤り訂正復号部181に入力される信頼度情報が補正されるので、次回のLDPC復号が成功する可能性が高くなる。
また、例えば、訂正前後の信頼度情報に基づくビットエラー数又はビットエラー率が、以前の値より大きく変化したというLDPC復号結果が誤り訂正復号部181から供給された場合、信頼度補正部171は、信頼度情報を補正するための閾値をより小さく設定してもよい。これにより、次回の誤り訂正復号部181に入力される信頼度情報が補正されるので、次回のLDPC復号が成功する可能性が高くなる。
また、信頼度補正部171は、上記のように閾値をより小さく設定するのではなく、例えば、図3で表される入力値と補正値との関係の例のように、入力値に対して補正値が単調増加するとともに、入力値が原点から遠ざかるにつれて補正値の変化量が減少するように閾値を設定してもよい。
また、信頼度補正部171は、例えば、正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とを同一の値に設定し、正の閾値の絶対値を越える正の信頼度情報の絶対値を正の閾値の絶対値に置き換え、負の閾値の絶対値を越える負の信頼度情報の絶対値を負の閾値の絶対値に置き換えてもよい。
また、信頼度補正部171は、例えば、信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下を閾値として設定し、閾値を越える信頼度情報の絶対値を閾値に置き換えてもよい。
また、信頼度補正部171は、例えば、正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とを互いに異なる値に設定し、正の閾値の絶対値を越える正の信頼度情報の絶対値を正の閾値の絶対値に置き換え、負の閾値の絶対値を越える負の信頼度情報の絶対値を負の閾値の絶対値に置き換えてもよい。
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6における復号装置について説明する。
なお、実施の形態6における復号装置では、信頼度補正部17以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2における復号装置1と同一であるので、実施の形態6では、差分となる信頼度補正部17の動作についてのみ説明する。信頼度補正部17以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2と同一であるため説明を省略する。
実施の形態6における信頼度補正部17は、信頼度情報が1回又は複数回入力されるごとに閾値を変化させる。信頼度補正部17は、信頼度情報が入力されるごとに正の閾値及び負の閾値を変化させる。例えば、復号部4は、信頼度情報の入力回数に応じて予め設定された閾値の配列を記憶するメモリを備えてもよい。この場合、信頼度補正部17は、信頼度情報の入力回数に応じた閾値をメモリから読み出して設定する。
また、例えば、復号部4は、信頼度情報の入力回数と閾値とを対応付けたテーブルを記憶するメモリを備えてもよい。この場合、信頼度補正部17は、信頼度情報の入力回数に応じた閾値をテーブルから読み出して設定する。
また、信頼度補正部17は、入力される信頼度情報に対して正の閾値及び負の閾値を変化させるための所定の基準を設け、入力される信頼度情報に対する所定の基準等に基づいて、正の閾値及び負の閾値を変化させてもよい。
また、復号装置1に接続される外部装置は、正の閾値及び負の閾値に関する情報を信頼度補正部17に入力してもよい。信頼度補正部17は、外部装置からの入力情報に基づいて、正の閾値及び負の閾値を変化させてもよい。
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7における復号装置について説明する。
なお、実施の形態7における復号装置では、信頼度算出部5以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2における復号装置1と同一であるので、実施の形態7では、差分となる信頼度算出部5の動作についてのみ説明する。信頼度算出部5以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2と同一であるため説明を省略する。
実施の形態7における信頼度算出部5は、ビットの0及び1のそれぞれに対応した2種類の信頼度情報を出力する。
信頼度補正部17は、信頼度算出部5から2種類の信頼度情報を受け取り、実施の形態1〜6のいずれかに示す補正方法によって、2種類の信頼度情報を補正する。
(実施の形態8)
本発明の実施の形態8における光通信装置について説明する。
図7は、本発明の実施の形態8における光通信装置の構成を示す図である。図7に示す光通信装置31は、送信器32、PR通信路33及び受信器34を備える。送信情報を送信する送信器32は、誤り訂正符号化部11、変調符号化部12及び光変調部41を備える。PR通信路33は、光ファイバ42を備える。受信器34は、信頼度算出部5、信頼度補正部17、誤り訂正復号部18及び光復調部43を備える。
実施の形態8では、光変調部41、光ファイバ42及び光復調部43以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2と同一であるので、差分となる光変調部41、光ファイバ42及び光復調部43の構成及び動作についてのみ説明する。光変調部41、光ファイバ42及び光復調部43以外の構成は、実施の形態1又は実施の形態2と同一であるため説明を省略する。
光変調部41は、変調符号化部12によって生成された符号化系列に応じて、所定波長の光の強度又は位相が変調された光信号波形を生成し、光ファイバ42へ送出する。光ファイバ42は、送信器32から伝送された光信号波形を受信器34へ伝送する。光復調部43は、光ファイバ42によって伝送された光の強度又は位相を検出して電気信号に変換し、符号化系列を復号する。光復調部43は、復号した符号化系列を信頼度算出部5に出力する。
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
本発明の一局面に係る復号装置は、入力データに対して所定の誤り訂正符号化方式で誤り訂正符号化を行うとともに、所定の変調則で変調符号化を行うことで生成される符号化系列が通信路を経由することで得られる符号化信号を復号する復号装置であって、前記通信路から得られる前記符号化信号から、前記通信路の特性及び前記所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいて前記通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する信頼度情報算出部と、前記信頼度情報算出部によって算出された前記信頼度情報を補正する信頼度情報補正部と、前記信頼度情報補正部によって補正された前記信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部とを備える。
この構成によれば、信頼度情報算出部は、通信路から得られる符号化信号から、通信路の特性及び所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいて通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する。信頼度情報補正部は、信頼度情報算出部によって算出された信頼度情報を補正する。誤り訂正復号部は、信頼度情報補正部によって補正された信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う。
したがって、少なくとも一部又は全てにおいて通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報が補正されるので、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生を防ぐことができ、復号性能を向上させることができる。
また、上記の復号装置において、前記入力データは、情報の最小単位の集合である変調前シンボルの系列であり、前記信頼度情報算出部は、前記変調前シンボルに対して変調符号化を行うことで生成される変調シンボルの復号対象となる前記変調前シンボルの組み合わせの数が、復号対象のうち復号される確率が等しくない前記変調前シンボルの組み合わせの数より多い場合が存在するトレリス、又は、前記復号される確率が等しくない前記変調前シンボルの組み合わせの中で、前記変調前シンボルを構成する情報の最小単位の出現頻度に偏りがある場合が存在するトレリスに基づいて、前記信頼度情報を算出することが好ましい。
この構成によれば、入力データは、情報の最小単位の集合である変調前シンボルの系列である。信頼度情報算出部は、変調前シンボルに対して変調符号化を行うことで生成される変調シンボルの復号対象となる変調前シンボルの組み合わせの数が、復号対象のうち復号される確率が等しくない変調前シンボルの組み合わせの数より多い場合が存在するトレリス、又は、復号される確率が等しくない変調前シンボルの組み合わせの中で、変調前シンボルを構成する情報の最小単位の出現頻度に偏りがある場合が存在するトレリスに基づいて、信頼度情報を算出する。
したがって、変調前シンボルに対して変調符号化を行うことで生成される変調シンボルの復号対象となる変調前シンボルの組み合わせの数が、復号対象のうち復号される確率が等しくない変調前シンボルの組み合わせの数より多い場合が存在するトレリスに基づいて、信頼度情報を算出することができる。また、復号される確率が等しくない変調前シンボルの組み合わせの中で、変調前シンボルを構成する情報の最小単位の出現頻度に偏りがある場合が存在するトレリスに基づいて、信頼度情報を算出することができる。
また、上記の復号装置において、前記信頼度情報補正部は、入力値に対して補正値が単調増加するとともに、前記入力値が原点から遠ざかるにつれて前記補正値の変化量が減少するように前記信頼度情報を補正することが好ましい。
この構成によれば、入力値に対して補正値が単調増加するとともに、入力値が原点から遠ざかるにつれて補正値の変化量が減少するように信頼度情報が補正されるので、値の大きい信頼度情報が誤りである場合の悪影響を防ぐことができる。
また、上記の復号装置において、前記信頼度情報補正部は、互いに同一である正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とを設定し、前記正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値を前記正の閾値の絶対値に置き換えるとともに、前記負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値を前記負の閾値の絶対値に置き換えるように前記信頼度情報を補正することが好ましい。
この構成によれば、互いに同一である正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とが設定される。正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値を正の閾値の絶対値に置き換えるとともに、負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値を負の閾値の絶対値に置き換えるように信頼度情報が補正される。
したがって、正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値が正の閾値の絶対値に置き換えられるとともに、負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値が負の閾値の絶対値に置き換えられるので、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生をより確実に防ぐことができる。
また、上記の復号装置において、前記信頼度情報補正部は、互いに異なる正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とを設定し、前記正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値を前記正の閾値の絶対値に置き換えるとともに、前記負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値を前記負の閾値の絶対値に置き換えるように前記信頼度情報を補正することが好ましい。
この構成によれば、互いに異なる正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とが設定される。正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値を正の閾値の絶対値に置き換えるとともに、負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値を負の閾値の絶対値に置き換えるように信頼度情報が補正される。
したがって、正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値が正の閾値の絶対値に置き換えられるとともに、負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値が負の閾値の絶対値に置き換えられるので、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生をより確実に防ぐことができる。
また、上記の復号装置において、前記正の閾値の絶対値は、正の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であり、前記負の閾値の絶対値は、負の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であることが好ましい。
この構成によれば、正の閾値の絶対値は、正の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であり、負の閾値の絶対値は、負の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であるので、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生をより確実に防ぐことができる。
また、上記の復号装置において、前記信頼度情報補正部は、前記誤り訂正復号部による誤り訂正復号結果に基づいて、前記正の閾値及び前記負の閾値を設定することが好ましい。
この構成によれば、誤り訂正復号部による誤り訂正復号結果に基づいて、正の閾値及び負の閾値が設定される。したがって、例えば、前回の誤り訂正復号が失敗した場合に、次回の誤り訂正復号では、前回とは異なる正の閾値及び負の閾値を用いて信頼度情報が補正されるので、次回の誤り訂正復号の復号性能を向上させることができる。
また、上記の復号装置において、前記信頼度情報補正部は、前記信頼度情報が入力される毎に前記正の閾値及び前記負の閾値を変化させることが好ましい。
この構成によれば、信頼度情報が入力される毎に正の閾値及び負の閾値が変化されるので、信頼度情報の入力回数に応じて適切な補正値に変えることができ、誤り訂正復号の復号性能を向上させることができる。
また、上記の復号装置において、前記信頼度情報補正部は、予め決められた閾値を設定し、前記閾値の絶対値を越える前記入力値の絶対値を前記閾値の絶対値に置き換えるように前記信頼度情報を補正することが好ましい。
この構成によれば、予め決められた閾値が設定される。閾値の絶対値を越える入力値の絶対値を閾値の絶対値に置き換えるように信頼度情報が補正されるので、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生をより確実に防ぐことができる。
また、上記の復号装置において、前記誤り訂正復号部は、低密度パリティ検査符号を用いて誤り訂正復号を行うことが好ましい。この構成によれば、低密度パリティ検査符号を用いて誤り訂正復号を行うことができる。
また、上記の復号装置において、前記信頼度算出部は、前記通信路のパーシャルレスポンス特性のトレリスと前記変調則のトレリスとを合成したトレリスに基づいて前記信頼度情報を算出することが好ましい。
この構成によれば、通信路のパーシャルレスポンス特性のトレリスと変調則のトレリスとを合成したトレリスに基づいて信頼度情報が算出されるので、回路構成を簡略化することができる。
また、上記の復号装置において、前記入力データに対して誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化を行った符号化系列を出力する誤り訂正符号化部と、前記誤り訂正符号化が行われた前記符号化系列に対して変調符号化を行う変調符号化部と、前記変調符号化された前記符号化系列を情報記録媒体に記録し、又は前記情報記録媒体に記録された前記符号化信号を再生する記録又は再生部と、前記記録又は再生部によって再生された前記符号化信号に対して所定の等化処理を施す等化処理部とをさらに備え、前記信頼度情報算出部は、前記等化処理部によって等化処理が施された前記符号化信号から、前記通信路の特性及び前記所定の変調則に基づいて前記信頼度情報を算出することが好ましい。
この構成によれば、誤り訂正符号化部は、入力データに対して誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化を行った符号化系列を出力する。変調符号化部は、誤り訂正符号化が行われた符号化系列に対して変調符号化を行う。記録又は再生部は、変調符号化された符号化系列を情報記録媒体に記録し、又は情報記録媒体に記録された符号化信号を再生する。等化処理部は、記録又は再生部によって再生された符号化信号に対して所定の等化処理を施す。信頼度情報算出部は、等化処理部によって等化処理が施された符号化信号から、通信路の特性及び所定の変調則に基づいて信頼度情報を算出する。
したがって、変調符号化された符号化系列を情報記録媒体に記録し、又は情報記録媒体に記録された符号化信号を再生する装置に復号装置を適用することができる。
本発明の他の局面に係る復号方法は、入力データに対して誤り訂正符号化を行うとともに、所定の変調則で変調符号化を行うことで生成される符号化系列が通信路を経由することで得られる符号化信号を復号する復号方法であって、前記通信路から得られる前記符号化信号から、前記通信路の特性及び前記所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいて前記通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する信頼度情報算出ステップと、前記信頼度情報算出ステップにおいて算出された前記信頼度情報を補正する信頼度情報補正ステップと、前記信頼度情報補正ステップにおいて補正された前記信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号ステップとを含む。
この構成によれば、信頼度情報算出ステップにおいて、通信路から得られる符号化信号から、通信路の特性及び所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいて通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報が算出される。信頼度情報補正ステップにおいて、算出された信頼度情報が補正される。誤り訂正復号ステップにおいて、補正された信頼度情報に対して誤り訂正復号が行われる。
したがって、少なくとも一部又は全てにおいて通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報が補正されるので、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生を防ぐことができ、復号性能を向上させることができる。
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
本発明に係る復号装置及び復号方法は、高い信頼度を持つ誤りのビットの発生を防ぐことができ、復号性能を向上させることができ、入力データに対して所定の誤り訂正符号化方式で誤り訂正符号化を行うとともに、所定の変調則で変調符号化を行うことで生成される符号化系列が通信路を経由することで得られる符号化信号を復号する復号装置及び復号方法に有用である。

Claims (13)

  1. 入力データに対して所定の誤り訂正符号化方式で誤り訂正符号化を行うとともに、所定の変調則で変調符号化を行うことで生成される符号化系列が通信路を経由することで得られる符号化信号を復号する復号装置であって、
    前記通信路から得られる前記符号化信号から、前記通信路の特性及び前記所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいて前記通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する信頼度情報算出部と、
    前記信頼度情報算出部によって算出された前記信頼度情報を補正する信頼度情報補正部と、
    前記信頼度情報補正部によって補正された前記信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部とを備えることを特徴とする復号装置。
  2. 前記入力データは、情報の最小単位の集合である変調前シンボルの系列であり、
    前記信頼度情報算出部は、前記変調前シンボルに対して変調符号化を行うことで生成される変調シンボルの復号対象となる前記変調前シンボルの組み合わせの数が、復号対象のうち復号される確率が等しくない前記変調前シンボルの組み合わせの数より多い場合が存在するトレリス、又は、前記復号される確率が等しくない前記変調前シンボルの組み合わせの中で、前記変調前シンボルを構成する情報の最小単位の出現頻度に偏りがある場合が存在するトレリスに基づいて、前記信頼度情報を算出することを特徴とする請求項1に記載の復号装置。
  3. 前記信頼度情報補正部は、入力値に対して補正値が単調増加するとともに、前記入力値が原点から遠ざかるにつれて前記補正値の変化量が減少するように前記信頼度情報を補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の復号装置。
  4. 前記信頼度情報補正部は、互いに同一である正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とを設定し、前記正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値を前記正の閾値の絶対値に置き換えるとともに、前記負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値を前記負の閾値の絶対値に置き換えるように前記信頼度情報を補正することを特徴とする請求項3に記載の復号装置。
  5. 前記信頼度情報補正部は、互いに異なる正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とを設定し、前記正の閾値の絶対値を越える正の入力値の絶対値を前記正の閾値の絶対値に置き換えるとともに、前記負の閾値の絶対値を越える負の入力値の絶対値を前記負の閾値の絶対値に置き換えるように前記信頼度情報を補正することを特徴とする請求項3に記載の復号装置。
  6. 前記正の閾値の絶対値は、正の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であり、
    前記負の閾値の絶対値は、負の信頼度情報の絶対値の平均の2分の1以下であることを特徴とする請求項4又は5に記載の復号装置。
  7. 前記信頼度情報補正部は、前記誤り訂正復号部による誤り訂正復号結果に基づいて、前記正の閾値及び前記負の閾値を設定することを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の復号装置。
  8. 前記信頼度情報補正部は、前記信頼度情報が入力される毎に前記正の閾値及び前記負の閾値を変化させることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の復号装置。
  9. 前記信頼度情報補正部は、予め決められた閾値を設定し、前記閾値の絶対値を越える前記入力値の絶対値を前記閾値の絶対値に置き換えるように前記信頼度情報を補正することを特徴とする請求項3に記載の復号装置。
  10. 前記誤り訂正復号部は、低密度パリティ検査符号を用いて誤り訂正復号を行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の復号装置。
  11. 前記信頼度算出部は、前記通信路のパーシャルレスポンス特性のトレリスと前記変調則のトレリスとを合成したトレリスに基づいて前記信頼度情報を算出することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の復号装置。
  12. 前記入力データに対して誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化を行った符号化系列を出力する誤り訂正符号化部と、
    前記誤り訂正符号化が行われた前記符号化系列に対して変調符号化を行う変調符号化部と、
    前記変調符号化された前記符号化系列を情報記録媒体に記録し、又は前記情報記録媒体に記録された前記符号化信号を再生する記録又は再生部と、
    前記記録又は再生部によって再生された前記符号化信号に対して所定の等化処理を施す等化処理部とをさらに備え、
    前記信頼度情報算出部は、前記等化処理部によって等化処理が施された前記符号化信号から、前記通信路の特性及び前記所定の変調則に基づいて前記信頼度情報を算出することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の復号装置。
  13. 入力データに対して所定の誤り訂正符号化方式で誤り訂正符号化を行うとともに、所定の変調則で変調符号化を行うことで生成される符号化系列が通信路を経由することで得られる符号化信号を復号する復号方法であって、
    前記通信路から得られる前記符号化信号から、前記通信路の特性及び前記所定の変調則に基づいて、少なくとも一部又は全てにおいて前記通信路のノイズ分布と非線形な関係を有する信頼度情報を算出する信頼度情報算出ステップと、
    前記信頼度情報算出ステップにおいて算出された前記信頼度情報を補正する信頼度情報補正ステップと、
    前記信頼度情報補正ステップにおいて補正された前記信頼度情報に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号ステップとを含むことを特徴とする復号方法。
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