JP2004147329A - ターボ符号の復号化方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】包括的ターボ復号器が伝送条件に応じて常に最良の性能のモードで動作するような復号方式の動的切り換え方法を提供すること。
【解決手段】 受信機においてターボ符号の到来符号化信号を復号する方法が提供される。該方法は、チャネル状態推定の条件を表す品質情報を動的に決定し、良好または不良推定条件に対応する二進値結果を定義するあらかじめ定められた基準と該品質情報を動的に比較する。その結果、良好条件が存在する場合にはLogMAPアルゴリズムと呼ばれる対数領域における最大事後確率アルゴリズムを選択し、不良条件が存在する場合にはMaxLogMAPアルゴリズムと呼ばれる対数領域における前記最大事後確率アルゴリズムの近似アルゴリズムを選択する。このような選択は動的に実行される。
【選択図】図4

Description

 本発明は、一般に、チャネル復号技法に関し、特にターボ符号に関する。本発明の適用は、一般に、無線通信システムの分野を対象とし、特に、CDMA2000、WCDMA(すなわち広帯域CDMA)またはIS−95のような種々のCDMA型移動無線システムのようなCDMAシステムを対象とする。
 移動無線システムにおいて、移動無線チャネル上のデータ伝送をノイズと干渉に対して一層強固にするため、チャネル符号化方式が使用される。GSMのような既存の移動無線システムにおいて使用される標準チャネル符号化方式は、畳み込み符号化(Convolutional Coding)、リード・ソロモン符号化(Reed Salomon Coding)およびその他の種類のブロック・コードである。
 第3世代移動無線システムは、チャネル符号化手法として畳み込み符号と共にターボ符号(Turbo-code)を指定している(参照:3GPP, Technical Specification Group Radio Access Network ; Multiplexing and channel coding (FDD); (3G TS 25.212 version 3.5.0(2000-12)), Release 1999)。
 ターボ符号符号化器において、前方誤り訂正は、パリティ・ビットを導入することによって使用可能とされる。ターボ符号の場合、オリジナル情報は、組織情報として、パリティ情報と共に、伝送される。前記3GPPに従った符号化器は、拘束長K=4を持つ2つの帰納的組織的畳み込み(RSC)符号化器から構成される。これは、また、8状態有限状態機械と解釈することもできる。第1のRSC符号化器は、そのオリジナルの情報のブロックに対して動作し、第2の符号化器はインターリーブされたシーケンスの情報ブロックに対して動作する。
 受信機側では、上記2つの符号化器の各々に対応するコンポーネント復号化器がある。各コンポーネント復号化器は、いわゆる最大事後確率法(Maximum-A-Posterioriのことで、以下MAPと略称する)を実施する。この復号化器は、通常、ソフトイン/ソフトアウト(SISO)復号化器と呼ばれるものである。
 各ブロックは反復的な方法で復号される。組織情報およびパリティ情報は、第1のコンポーネント復号化器(MAP1)の入力の役目を果たす。MAP1のソフト出力は、'0'または'1'のいずれかとして送られる受信ビットに関する信頼度を反映する。そのような信頼度は、符号化器における場合と同様な方法でインターリーブされ、事前情報として第2のコンポーネント復号化器(MAP2)に渡される。 第2のコンポーネント復号化器は、この情報を使用して、第2の符号化器のインターリーブされた組織情報およびパリティ情報の推定を行う。ソフト出力が再びMAP1に渡され、同様の動作が反復される。停止基準が満たされるまで情報交換は続く。停止基準は、「固定的反復回数」のような単純なケースから、「巡回冗長検査(CRC)」の複雑な統計分析にまで及ぶ。
 MAPアルゴリズムを使用するターボ復号化器に関する実施上の問題は、いくつかの論文で議論されていて、よく知られている(参照:A.Worm, Implementation Issues of Turbo-Decoders, Phd thesis, Institute of Microelectronic Systems, Department of Electrical engineering and Information Technology, University of Kaiserslautern, Forschungsberichte Mikroelektronik, Bd.3, Germany, 2001)。
 MAPアルゴリズムは、演算子強度を減らすため対数関数領域に変換される(参照:S.S. Pietrobond and A.S. Barbulescu, A Simplification of the Modified Bahl Decoding Algorithm for Systematic Convolutional Codes. In Proc. International Symposium on Information Theory and its Applications, pages 1073-1077, Sydney, Australia, November 1994):すなわち、乗算は加算になり、加算は修飾された比較によって置き換えられる。それは、前方再帰、後方再帰およびソフト出力計算から構成される。
 当業者に周知のように、2つのMAPアルゴリズムが対数関数領域において動作する。第1のアルゴリズムは、LogMAPアルゴリズムと呼ばれ、指数関数を使用する理想的MAPアルゴリズムと同じ性能を示す。第2のアルゴリズムは、MaxLogMAPアルゴリズムと呼ばれ、LogMAPアルゴリズムの準最適バージョンである。
 原理的には、LogMAP型ターボ符号復号化器の性能は、MaxLogMAP型ターボ符号復号化器よりすぐれている。しかし、特定の環境の下では、MaxLogMAP型復号化器は、より堅牢に動作し、LogMAP型復号化器の性能を凌駕する。
 既存のシステムにおいては、上記の復号アルゴリズの1つ、すなわちLogMAPまたはMaxLogMAPのいずれかが、使用される。
 本発明の目的は、本発明に従った包括的ターボ復号化器が、伝送条件に応じて、常に最良の性能のモードで(LogMAPまたはMaxLogMAPいずれかのモードで)動作するように、既存の手法の動的切り換えを提案することである。
 本発明は、受信機において到来したターボ符号の符号化信号を復号する方法を提供する。該方法は、伝送チャネルから前記信号を受け取るステップおよびターボ符号をデジタル方式で復号するステップを含む。
 本発明の1つの側面に従えば、該方法は、更に、チャネル状態推定の条件を表す品質情報を動的に求めるステップと、良好または不良推定条件に対応する二進値(二者択一)結果を定義する所定の基準と前記品質情報を動的に比較するステップとを含む。
 また、前記ターボ符号を復号するステップは、良好条件においてはLogMAPアルゴリズムと呼ばれる対数領域における最大事後確率アルゴリズムを、または、不良条件においてはMaxLogアルゴリズムと呼ばれる対数領域における前記最大事後確率アルゴリズムの近似アルゴリズムを動的に選択するステップを含む。
 信号対干渉比(すなわちSIR)推定の品質を知ることによってチャネル状態推定の条件を予測することができる。具体的に述べれば、本発明の1つの側面に従って、品質情報を求める前記ステップがSIR推定の誤差を表す誤差情報を求めるステップを含み、従って、該誤差情報が前記品質情報とされる。
 また、前記あらかじめ定められた基準が少なくとも1つのしきい値を含む。
 前記誤差情報がSIR推定の誤差の絶対値であり、誤差の絶対値が前記しきい値未満である場合、前記LogMAPアルゴリズムが選択され、誤差の絶対値が前記しきい値以上である場合、前記MaxLogMAPアルゴリズムが選択される。
 実際には、前記しきい値は、約0.5dB以下、例えば約0.2dBであるように選択される。
 前記SIR推定誤差の絶対値を計算する可能な方法の1つは、SIR推定値の分散を計算することである。しかしながら、(受信機が移動可能な場合)受信機の速度または(受信機が例えば基地局である場合)該受信機と関連動作する移動端末の速度を知ることによってチャネル状態推定の条件を予測することができることを本願発明者は確認している。
 換言すれば、受信機が無線通信システムに属する例えばセルラ(セル式)移動電話であるような場合、品質情報を決定する前記ステップは移動受信機の速度の推定を含み、従って、該速度が前記誤差情報とされる。受信機が例えばセルラ移動電話のような移動端末と連係動作する基地局であることもできる。そのような場合、品質情報を決定する前記ステップは移動端末の速度の推定を含み、従って、該速度が前記誤差情報とされる。
 速度が誤差情報として考慮される場合、前記所定の基準は更に伝送チャネルの遅延プロファイルを含む。具体的に述べれば、LogMAPアルゴリズムかMaxLogMAPアルゴリズムのいずれかを選択するために使用されるしきい値を求めるため、該遅延プロファイルを使用することができる。
 本発明は、更に、伝送チャネルから到来するターボ符号の符号化信号を受け取る受信手段と、該受信手段に接続し、復調手段およびターボ符号復号手段を含むデジタル処理手段とを備えた受信機を提供する。
 本発明の1つの側面によれば、前記ターボ符号復号手段は、LogMAPアルゴリズムと呼ばれる対数領域における最大事後確率アルゴリズムを実施する第1の構成とMaxLogアルゴリズムと呼ばれる対数領域における前記最大事後確率アルゴリズムの近似アルゴリズムを実施する第2の構成との間で、二進値(二者択一)制御信号に応じて、選択的に構成されることが可能である。
 また、前記デジタル処理手段は、チャネル状態推定の条件を表す品質情報を動的に求める補助処理手段、および、前記品質情報を所定の基準と比較して、良好な推定条件に対応する第1の値および不良条件に対応する第2の値を有する前記二進値制御信号を送り渡す制御手段を更に備える。前記ターボ符号復号手段は、前記二進値信号が第1の値を有するときの前記第1の構成と、前記二進値信号が第2の値を有するときの前記第2の構成との間で動的に切り換えられる。
 更なる側面に従えば、前記補助処理手段は、信号対干渉比(SIR)推定の誤差を表す誤差情報を決定する手段を備え、該誤差情報が前記品質情報とされ、前記所定の基準が少なくとも1つの所定のしきい値を含む。
 更に、別の側面に従えば、前記誤差情報がSIR推定の誤差の絶対値であり、前記制御信号が、前記誤差の絶対値が前記しきい値より小さい場合前記第1の値を有し、前記誤差の絶対値が前記しきい値以上である場合前記第2の値を有する。
 該受信機が無線通信システムに属し、移動可能である場合、前記補助処理手段は移動受信機の速度を求める速度推定手段を備え、該速度が前記誤差情報とされる。受信機が無線通信システムに属し、移動端末と連係動作する場合、前記補助処理手段は該移動端末の速度を求める速度推定手段を備え、従って、該速度が前記誤差情報とされる。
 本発明に従った復号化アルゴリズムの動的切り換えを詳細に記述する前に、当業者に周知のものであるが、使用される2つのアルゴリズムのいくつかの一般的特徴を以下に記述する。
 1.符号化
1.1 一般的考察および畳み込み符号化方式
 畳み込み符号化は、現在時および/または選択された前回時のステップの入力値のモジュロ2加算を計算することによって実行される。その実施形態は、単純明快であり、シフトレジスタおよび1対の排他的ORゲートから構成される。切り換え方法に応じて、次のような異なる種類の畳み込みコードを実現することができる。
組織コード(systematic code): 出力ストリームのうちの1つが、入力ストリームすなわち組織情報と等しい
非組織コード(NSC): 各出力はパリティ情報である。パリティ情報は、符号化プロセスの履歴を記述しているシフトレジスタ・エントリのモジュロ2加算をとることによって生成される
再帰コード: 特別のパリティ信号が作成され、組織入力に関連づけられてフィードバックされる
非再帰コード: 再帰コードの場合のようなフィードバック・ループは存在しない
 畳み込み符号化器の1つのインスタンスは、メモリの深さ(拘束長)およびパリティ情報生成に使用される論理関数などの特性の組み合わせによって定義される。これらの特性は、生成多項式を通して記述される。
 1.2 コード・トレリス
コード・トレリスは、有限状態機械が展開された状態線図である。符号化器が存在できる状態の数Nは、次のように、拘束長Kの関数である。
     N = 2K-1
コードの性質(RSC、NSC...)に従って、一定の遷移だけが可能である。トレリスはそのような遷移を記述するために使用される。
 1.3 トレリス終結
 考察されるコードに関して、トレリスの初期状態は、すべてゼロの状態であるということが常にわかっている。符号化器は、予告なしに、後方再帰を開始すべきヒントを残さずに、任意の状態で終了することができる。これは、定義された最終状態に符号化器を駆動することによって、打ち消すことができる。(例えばすべてゼロのような)最終状態への到達は、シーケンスを追加して、符号化器を可能な限り迅速に最終状態に向かわせることによって達成することができる。このシーケンスは、また、最後の情報ビットが符号化された後の符号化器の状態に依存する。このシーケンスの長さはK−1と等しく、伝送されるビットはテールビットと呼ばれる。
 1.4 インターリービング
 トレリス型復号は、バースト誤りに対して非常に脆弱である。伝送されるビットのシーケンスが壊れれば、復号は不正確になる。従って、近隣関係を破る方式、すなわち、インターリービングが適用される。インターリービングの背後にある主要な考え方は、ビットが生成または使用される順序とは異なる順序でビットを伝送するというものである。例えば、ビット4がその近傍の3および5と連続的に符号化されるとしても、伝送の間、それはビット312およびビット1021の隣に置くことができる。チャネルのバースト誤りがビット312、4および1021に対して発生するかもしれないが、受信機上では、インターリービング解除器を通してそのような誤りは再び広がり、元の順序に戻されるので、復号はさほど影響されない。
 1.5 ターボ符号化
 ターボ符号符号化器は、2つの成分畳み込み符号化器および1つのインターリービング器から構成される。畳み込みコードは、前述のようなレート1/2および生成多項式(13,15/(8進法表記))のRSCコードであるように固定される。
 第2の符号化器の組織情報は、第1の符号化器の組織出力から(インターリービング解除によって)再構築されることができるので、伝送されない。これによって、R=1/3のレートが達成される。図1は、UMTSターボ符号符号化器の詳細を示す。トレリス終結が各符号化器をその最終状態に導く。これは、テールビットに関する第1と第2の符号化器の組織情報の間の依存性を無効にする。なぜなら、それら符号化器がそれぞれのスイッチを起動させることによって相手から独立した符号化器となるからである(図1参照)。従って、各符号化器の最後の6ビット(各々について組織ビットおよびパリティ・ビット)は別々に伝送されなければならない。この結果、ブロックあたり12ビットの合計オーバーヘッドが生じる。
 2. 復号
 畳み込みコードの復号は、符号化において発生した遷移の情報を把握し続ける。これによって、送出された入力シンボルが取り除かれる。チャネルに起因する劣化のため、組織ビットおよびパリティ・ビットの推定値だけが利用可能とされる。このような両方のビットを本明細書ではチャネル値と呼ぶこととする。次のような2つの異なる種類の出力がある。
ハード値: シンボルが"1"または"0"であると見なされるか否かを単に標示する
ソフト値: ソフト値もまた決定の信頼性のための基準を搬送する(すなわち、ハードな決定がその決定が正しいという確率によって拡張される)
 ターボ復号の場合、ソフトイン値(soft-in)だけが関係する。チャネル値に基づいて、組織ビットおよびパリティ・ビットの一定の組み合わせが発生したという確率を計算することができる。これにより、また、符号化器履歴を考慮して、符号化器が所与の時間段階において所与の状態にあった確率を計算することができる。
 それらの状態確率を取り扱う2つの手法が存在する。最大尤度型のビタビ(Viterbi)アルゴリズムは、それらの確率を使用して、最もありそうなコードワードを検索する。このアルゴリズムは、全ゼロ状態から最後の状態までのトレリスを調べて、最もありそうなシーケンスを探す。生存経路として選択される状態が、送出されたシンボルの最もありそうなシーケンスを示す。このように、ビタビ復号化器はシーケンス推定器である。
 一方、最大事後確率アルゴリズム(英語表記"maximum-a-posteriori"の頭文字をとってMAPと呼称される)は、符号化器が所与の状態にあって、現在の状態がチャネル値の残りを所与として最終状態に至る確率を推定する。これは、トレリス(格子)に対する前方および後方再帰によって効率的に計算されることができる。その後、各ビットについて、組織ビット"0"に関連したそれらの状態に関する確率が加算され、ビット"1"に関連した確率と比較される。比較的高い確率を持つシンボルが、送出されたシンボルであると推量される。この動作がシーケンス・レベルではなくビット単位に行われるので、これはシンボル推定と呼ばれる。
 ターボ復号は、畳み込み復号化器のソフト出力も要求する。適切なアルゴリズムは、MAPアルゴリズムおよびSOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)である。
 SOVAは、通常、ビタビ・アルゴリズム部およびソフト出力計算部という2つのステップを含むアルゴリズムとして実施される。ビタビ方式を実現させる部分の状態測定ユニットは、後方追跡またはレジスタ交換構造に基づいて実施することができる。ソフト出力計算部は、主として、競争的経路計算ユニットから構成される。スループット(処理能力)が低いときを除いて、このユニットは、レジスタ交換アーキテクチャとして実施される。レジスタ交換ユニットの主な欠点は、ハードウエア折りたたみの役に立たないことである。従って、広範囲にわたるスループット要求に対して有効なSOVAアーキテクチャを取得するのは(不可能ではないとしても)困難である。更に、最適なソフト更新を持つSOVAの通信性能は、準最適MaxLogMAPアルゴリズムと同じ程度のものであるにすぎない。かくして、効率的実施のため、MAPアルゴリズムが実施される。
 2.1 ターボ復号
 最尤コードワードの検索によるターボ符号の復号は非常に複雑である。従って、反復的復号が推奨される。2つの畳み込みコードが別々に復号される。これを実行している間、各復号化器は他方によって収集された情報を取り込む。この"情報の収集"はソフト出力値の交換であり、1つのユニットのビット推定値が次の推定のための事前情報に変換される。このように、復号化器は、ソフト入力ソフト出力(SISO)ユニットでなければならない。
 ビット推定における信頼度は、式(2.1)に示される対数尤度比(LLR)として表される。
Figure 2004147329
 符号はこのビットが1またはゼロとみなされるか否かを示し、一方、決定における信頼度は絶対値によって表される。
 最後の復号段階の間に収集された情報を抽出するため、この推定値へ導く組織情報および事前情報が取り除かれなければならない。これによって、次式(2.2)および(2.3)が得られる。
Figure 2004147329
 これは、付帯情報と呼ばれる。1つのビットが特定の値を持つという1つの復号化器の信頼度が、他方の復号化器の初期的推測を偏向させる。
 図2は、インターリービング器(IL)およびインターリービング解除器(DIL)という2つのMAP復号化器から構成されたターボ符号復号化器を示す。事前情報入力として1つの復号化器の入力を次の復号化器へ提供することは、復号反復動作の向上を可能にする。この動作が燃焼ターボ・エンジンにおいて使用される"排気フィードバック"に類似しているので、ターボ符号と名付けられた所以でもある。復号化器への入力は、受け取られたチャネル値(組織値、パリティ1およびパリティ2)である。すなわち、第1のMAP1の動作の間、事前情報はゼロにセットされる。
 2.2 最大事後確率(MAP)アルゴリズム
 最大事後という名称は、ビットの推定が受信機シーケンス全体に基づくという事実から付けられたものである。すべての情報を受け取った後に推定が実行される。
 式(2.4)は、そのようなMAP復号化器の出力を示す。Bahl氏らは、その著書において、前方および後方再帰においてトレリスに対して作用する再帰に基づくMAP復号化器に関する効率的アルゴリズムを記述している(参照:L. Bahl, J. Cocke, F. Jelinek, and J. Raviv. Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate. IEEE Transaction on Information Theory, IT-20:84-287, march 1974)。そのアルゴリズムは、一般に、MAPまたはBCJRアルゴリズムと呼ばれている。
 ここで、次の数3の式がMAPの入力を表すものとする。
Figure 2004147329
 また、
Figure 2004147329
 ここで、Nは、ブロックの長さを表す。次に、BCJRアルゴリズムが、シンボル・シーケンスの受領の後、各データ・シンボルdkについて、次式(2.4)のように、事後確率(APP)を計算する。
Figure 2004147329
 これは、次のような2つの確率を使用して計算される。すなわち、1つは、k個のシンボルを受け取った後復号化器がm∈{1...2M}を有して状態Sk mに到達した確率:
Figure 2004147329
 一方は、時間k+1における状態Sk+1 m’を所与として入力シーケンスの残りが最終状態に復号化器を導くであろう確率:
Figure 2004147329
 このためには、状態Sk mからSk+1 m’への推移の確率が既知でなければならない。それは、コード構造、チャネル・モデル、前の復号ステップの付帯情報および受け取ったシンボルRkに依存する:
Figure 2004147329
 γを使用して、αおよびβは次式によって再帰的に計算される。
Figure 2004147329
 既知の開始および最終の状態は、BCJRアルゴリズムを最適に実行するため必須である。トレリスが終結していない場合、すべての状態は、k=Nについて等しい確率を持つと仮定されなければならない。
 事後確率自体は次のように表されることができる。
Figure 2004147329
 APPの計算に必要とされる多数の乗算が、その実施の魅力を減殺している。従って、MAPアルゴリズムは、対数関数領域に変換しなければならない。この場合、MAPアルゴリズムはLogMAPアルゴリズムとなる。LogMAPアルゴリズムは、誤り訂正性能を低下させることなく、数値的安定性を増大し、実施を容易にする。
 2.3 対数関数領域におけるMAPアルゴリズム:LogMAP
 乗算の加算への変換が、対数領域においてMAPアルゴリズムを定義する目的である。加算によって1つの問題が派生する。ヤコビアン対数を使用して、加算は次のような新しい演算子によって置き換えられる。
Figure 2004147329
 同様に、負の対数が取られ、次式が導かれる。
Figure 2004147329
 3以上のオペランドに関して、max*が再帰的に適用される。演算子が相関的であるので、ツリーのような評価を使用することが可能であり、この点はハードウエア実施にとって有利である。数13に示される近似を使用することによって、準最適MaxLogMAPアルゴリズムが取得される。
Figure 2004147329
max*演算を使用すれば、再帰は次式のようになる。
Figure 2004147329
 以下、ln(αk(m'))を次の数15のように表すこととする(従ってβおよびγに関しても同様である)。
Figure 2004147329
これにより、再帰は次式の形式をとる。
Figure 2004147329
同様に、次式が得られる。
Figure 2004147329
Figure 2004147329
 かくして実際の対応付けは、'1'→'-1'、'0'→'1'である。
Figure 2004147329
Figure 2004147329
 コード構造だけがどのコードがどの推移に割り当てられるかを決定する。定数要因を省略して、付加的代数変換を行った後、次の結果が得られる。
Figure 2004147329
 この結果、チャネルおよび事前データから計算されなければならないのは2項だけであるので、実施形態が大幅に単純化される。第1の項は完全に除外することができ、最後の項は最初の2項から計算される。スケーリング因子(すなわち4Es/N0)は動作ポイントの使用度を外部から乗算される。
 復号アルゴリズムの動的切り換え
 図3は、セルラ携帯電話TPの受信部に組み入れられる本発明に従ったチャネル復号化器を示す。
 符号化された信号がアンテナANTによって受け取られ、受信機の無線周波数段階ERFによって処理される。ERF段階の出力において、信号はA/D変換器によってデジタル領域に変換される。次に、デジタル型バンド信号が、CDMAシステムの場合一般に使用される"レーキ(rake)"復調器によって処理される。
 次に、チャネル復号段階は、本発明に従ったチャネル復号化器CTDを含む。処理経路は、また、ソース復号処理を実行するソース復号ブロックDCSを含む。
 本発明に従ったチャネル復号化器CTDは、図4に示されるように、従来技術の前処理手段MDM(マルチプレクサ、インターリービング機能、およびデパンクチャリング・ユニット(パンクチャ機能の逆の動作を行う装置))およびそれに続くターボ符号復号化器を備える。ターボ符号復号化器は、制御信号SCの値に従って、LogMAPアルゴリズムかMaxLogMAPアルゴリズムかいずれかを選択して実施することができる。
 実際には、この制御信号SCは、対数表を内包するROMメモリを起動または停止させるスイッチSWを制御する。一層具体的に述べれば、MaxLogMAPアルゴリズムが使用される場合、ROMメモリが起動され、一方、LogMAPアルゴリズムが使用される場合、ROMメモリは起動されない。このようにして、LogMAPアルゴリズムに基づくターボ符号復号化器を実施するための実施オーバーヘッドは、MaxLogMAPアルゴリズムと比較して小さい。ハードウエア(シリコン)におけるその他のオーバーヘッドは2%を下回る。
 原理的には、LogMAP型ターボ符号復号化器の性能は、MaxLogMAP型復号化器よりすぐれている。LogMAP復号化器は入力信号を測定するため非常に良好なチャネル状態推定を必要とするので、この推定が可能で利用できる場合にのみ、上記の点は有効である。悪い推定条件の下では、MaxLogMAP型復号化器の方が非常に強力に動作し、LogMAP型復号化器の性能を凌駕する。本発明は、チャネル状態推定の条件に基づく2つの復号化器アーキテクチャの間の切り換えを以下のように提案する。
 チャネル状態推定条件を決定する1つの方法は、信号対干渉比(SIR)の品質を決定することからなる。一層具体的に述べれば、SIR推定の誤差を表す誤差情報が決定され、品質情報とみなされる。
 次いで、一般的には、この誤差情報が所定のしきい値より小さければ、チャネル状態推定条件は良好であるとみなされ、LogMAPアルゴリズムが選択される。反対の場合、MaxLogMAPアルゴリズムが選択される。
 更に、本発明に従って、この選択は動的に行われる。換言すれば、チャネル状態条件は、符号化された信号の受信の間に動的に推定され、当然のことながら、その受信の間に変更することもできる。従って、例えば携帯電話の環境に応じて、2つの可能なアルゴリズムの間の選択を受信の間に変更することもできる。
 本発明の1つの実施形態に従えば、SIR推定の誤差を表す誤差情報はSIR推定の誤差の絶対値である。例えば、この絶対値は、SIR推定の分散を計算することによって決定することができる。
 このように、チャネル復号化器CTDは、SIRを推定する手段MSRを含むことができる。そのような手段は、従来技術のものであり、当業者に既知のものである。そのような技術は、例えば、TSG-RAN Working Group 1 meeting (4 (Shin-Yokohama, Japan, April 18-20, 1999) entitled "Proposal for downlink interference measurement method"に記載されている。
 SIRを推定した後、ソフトウェアによって容易に実施可能な制御手段CTLが、このSIR推定の分散を計算し、その分散を一般的に約0.5dB以下のあらかじめ定められたしきい値と比較する。実際には、そのようなしきい値は約0.2dBに等しくすることができる。
 しかしながら、SIR推定の品質およびそれに伴うチャネル状態推定の品質は、携帯電話の速度を知ることによって予測することができることを本願発明者は確認している。また、一般的に、SIRの分散を計算するより携帯電話の速度を推定する方が容易である。
 携帯電話の速度を推定するどのような従来の方法も使用することができる。例えば、移動端末の速度は、受け取った信号のパワーの正規化された自己共分散関数を使用して推定することができる。既知の別の1つの方法は、例えば、ヨーロッパ特許EP第1014107号に開示されているように、受け取った信号の自己共分散を使用する。更に、そのような方法について、EP第1026518号を参照することもできる。
 速度推定に基づくLogMAPアルゴリズムとMaxLogMAPアルゴリズムとの間の選択の一例が図5に示されている。具体的に述べれば、速度推定手段MSEが速度を推定した後(ステップ50)、速度Vが(例えば5km/hに等しい)第1のしきい値Th1と比較される(ステップ51)。
 速度Vが、歩行者の移動電話に対応するようなしきい値Th1より小さければ、チャネル状態推定条件は良好であるとみなされ、LogMAPアルゴリズムが選択される。速度Vが(例えば25km/hに等しい)第2のしきい値Th2より大きければ(ステップ52)、良好な推定条件を持つためには速度が早いとみなされる。従って、MaxLogMAPアルゴリズムが選択される。速度Vが2つのしきい値Th1とTH2の間にあれば、伝送チャネルの遅延プロファイルが考慮される(ステップ53)。
 遅延プロファイルは、多重経路伝送チャネルの経路の数と共にレーキ受信機の指の強度を与える。それに従って、可変しきい値Th3が決定される。一層具体的に述べれば、経路が2つだけであれば、しきい値Th3は例えば15km/hに等しい。経路が2未満であれば、しきい値Th3は5km/hに等しく、経路が3以上であれば、しきい値Th3は25km/hに等しい(ステップ530、531および532)。
 次に、速度Vがしきい値Th3と比較される(ステップ533)。速度VがTh3未満であれば、LogMAPアルゴリズムが選択され、そうでなければ、MaxLogMAPアルゴリズムが選択される。
 特定の速度推定アルゴリズムを使用することによって、復号アルゴリズムの動的切り換えを実施することができる。このようにして、包括的ターボ復号化器TCは、伝送条件に依存して、常に、最良の性能を発揮するモードで(LogMAPまたはMaxLogMAPのいずれかで)、動作する。
UMTSターボ符号復号化器のブロック図。 一般的なターボ復号化器のブロック図。 携帯電話の受信部の機能ステップを示すブロック図。 本発明に従った携帯電話におけるチャネル復号化器の内部アーキテクチャを示すブロック図。 携帯電話の速度に応じてLogMAPとMaxLogMAPのアルゴリズムの選択を行う方法を示す流れ図。

Claims (22)

  1.  受信機において到来したターボ符号の符号化信号を復号化する方法であって、該方法は、伝送チャネルから前記符号化信号を受け取るステップと、デジタル方式でターボ符号を復号化するステップとを含み、さらに、
     チャネル状態推定の条件を表す品質情報を動的に求めるステップと、
     良好推定条件または不良推定条件に対応する二進値結果を定義する所定の基準と前記品質情報とを動的に比較するステップと、を含み、
     前記ターボ符号を復号化するステップは、良好条件においてLogMAPアルゴリズムと呼ばれる対数領域における最大事後確率アルゴリズムを動的に選択し、不良条件においてMaxLogMAPアルゴリズムと呼ばれる対数領域における前記最大事後確率アルゴリズムの近似アルゴリズムを動的に選択するステップを含む、前記方法。
  2.  前記品質情報を動的に求めるステップが、SIR推定と呼ばれる信号対干渉比推定の誤差を表す誤差情報を求めるステップを含み、該誤差情報が前記品質情報であり、前記所定の基準が少なくとも1つの所定のしきい値を含む、請求項1に記載の方法。
  3.  前記誤差情報がSIR推定の誤差の絶対値であり、
     前記誤差の絶対値が前記しきい値より小さいとき、前記LogMAPアルゴリズムが選択され、
     前記誤差の絶対値が前記しきい値以上であるとき、前記MaxLogMAPアルゴリズムが選択される、請求項2に記載の方法。
  4.  前記しきい値が0.5dB以下である、請求項3に記載の方法。
  5.  前記しきい値が0.2dBに等しい、請求項4に記載の方法。
  6.  無線通信システムに属する受信機のための前記方法であって、
     該受信機が移動可能であり、
     前記品質情報を動的に求めるステップが、移動受信機の速度の推定を含み、
     該速度が前記誤差情報である、請求項2に記載の方法。
  7.  前記受信機がセル式携帯電話である、請求項6に記載の方法。
  8.  無線通信システムに属し、移動端末と関連動作する受信機のための前記方法であって、
     前記品質情報を動的に決定するステップが、移動端末の速度の推定を含み、
     該速度が前記誤差情報である、請求項2に記載の方法。
  9.  前記受信機が基地局である、請求項8に記載の方法。
  10.  前記所定の基準が、伝送チャネルの遅延プロファイルも含む、請求項6乃至請求項9のいずれかに記載の方法。
  11.  前記所定の基準が、所定の第1のしきい値と、該第1のしきい値より大きい所定の第2のしきい値と、前記遅延プロファイルに依存する第3のしきい値とを含み、
     推定された前記速度が前記第1のしきい値より小さいとき、前記LogMAPアルゴリズムが選択され、
     推定された前記速度が前記第2のしきい値より大きいとき、前記MaxLogMAPアルゴリズムが選択され、
     推定された前記速度が前記第1のしきい値と前記第2のしきい値との間であるとき、遅延プロファイルを考慮して求められる第3のしきい値と該速度とが比較され、
      推定された前記速度が前記第3のしきい値より小さいとき、前記LogMAPアルゴリズムが選択され、
      推定された前記速度が前記第3のしきい値より大きいとき、前記MaxLogMAPアルゴリズムが選択される、請求項10に記載の方法。
  12.  伝送チャネルから到来するターボ符号の符号化信号を受け取る受信手段と、該受信手段に接続し、復調手段およびターボ符号復号化手段を含むデジタル処理手段とを備えた受信機であって、
     前記ターボ符号復号化手段が、LogMAPアルゴリズムと呼ばれる対数領域における最大事後確率アルゴリズムを実施する第1の構成と、MaxLogMAPアルゴリズムと呼ばれる対数領域における前記最大事後確率アルゴリズムの近似アルゴリズムを実施する第2の構成との間で、二進値の制御信号に応じて選択的に構成されることが可能であり、
     前記デジタル処理手段が、チャネル状態推定の条件を表す品質情報を求める補助処理手段と、前記品質情報を所定の基準と比較して、良好な推定条件に対応する第1の値および不良条件に対応する第2の値を有する前記二進値の制御信号を送り出す制御手段とを更に備え、
     前記ターボ符号復号化手段は、前記二進値の制御信号が第1の値を有するとき、前記第1の構成へと切り換えられ、前記二進値の制御信号が第2の値を有するとき、前記第2の構成に切り換えられる、前記受信機。
  13.  前記補助処理手段が、SIR推定と呼ばれる信号干渉比推定の誤差を表す誤差情報を求める手段を備え、
     前記誤差情報が前記品質情報であり、
     前記所定の基準が少なくとも1つの所定のしきい値を含む、請求項12に記載の受信機。
  14.  前記誤差情報がSIR推定の誤差の絶対値であり、
     前記制御信号は、前記誤差の絶対値が前記しきい値より小さいとき、前記第1の値を有し、前記誤差の絶対値が前記しきい値以上であるとき、前記第2の値を有する、請求項13に記載の受信機。
  15.  前記しきい値が0.5dB以下である、請求項14に記載の受信機。
  16.  前記しきい値が0.2dBに等しい、請求項15に記載の受信機。
  17.  前記受信機が無線通信システムに属し、
     前記受信機が移動可能であり、
     前記補助処理手段が、移動受信機の速度を求める速度推定手段を備え、
     該速度が前記誤差情報である、請求項13に記載の受信機。
  18.  前記受信機がセル式携帯電話である、請求項17に記載の受信機。
  19.  前記受信機が、無線通信システムに属し、移動端末と関連動作する受信機であり、
    前記補助処理手段が、移動端末の速度を求める速度推定手段を備え、該速度が前記誤差情報である、請求項13に記載の受信機。
  20.  前記受信機が基地局である、請求項19に記載の受信機。
  21.  前記所定の基準が伝送チャネルの遅延プロファイルを更に含む、請求項17乃至請求項20のいずれかに記載の受信機。
  22.  前記所定の基準が、所定の第1のしきい値と、該第1のしきい値より大きい所定の第2のしきい値と、前記遅延プロファイルに依存する第3のしきい値とを含み、
     推定された前記速度が前記第1のしきい値より小さいとき、場合前記制御信号が前記第1の値を有し、
     推定された前記速度が前記第2のしきい値より大きいとき、前記制御信号が前記第2の値を有し、
     推定された前記速度が前記第1のしきい値と前記第2のしきい値との間であるとき、遅延プロファイルを考慮して決定される第3のしきい値と推定された前記速度とが比較され、
      推定された前記速度が前記第3のしきい値より小さいとき、前記制御信号が前記第1の値を有し、
      推定された前記速度が前記第3のしきい値より大きいとき、前記制御信号が前記第2の値を有する、請求項21に記載の受信機。
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