JP2006086761A - 復号器及び復号方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 畳み込み符号信号の復号処理における処理量の軽減を図り、復号処理における消費電力を削減すること。
【解決手段】 受信信号Ｓ１０７ａ中の歪みを補償し、かつ受信信号Ｓ１０７ａの受信品質を求め、受信信号Ｓ１０７ａの受信品質が所定の閾値未満の場合はビダビ復号器１０３１を選択し、該閾値以上の場合はビダビ復号器１０３１よりも演算処理量の少ない復号テーブル復号器１０３２を選択する。そして、選択した復号器を用いて歪補償済みの受信信号の復号を行う。これにより、ビダビ復号器１０３１のみを用いて畳み込み符号信号の復号処理を行う場合よりも処理量の軽減が図れ、復号処理における消費電力を削減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、畳み込み符号を用いて符号化されたデジタル信号を復号する復号器及び復号方法に関する。

従来、デジタル通信において、上述した復号器の消費電力削減の取組みとしては、受信信号の品質が良いときに硬判定ビタビ復号を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ビタビ復号は、受信データ系列と期待データ系列との差分（ブランチメトリック）を求める処理、加算、比較及び選択という単純な処理（ＡＣＳ:Add Compare Select）を繰り返す処理、最終的にデータを復号するトレースバック処理の３つの処理によって復号を実現するものである。このビタビ復号では、入力ビット１ビットに対応する符号化データを得るごとに、その時刻での各状態のパスの信号間距離を計算して生き残りパスを求めている。

ブランチメトリックをハミング距離により求める方式は硬判定方式と呼ばれ、ユークリッド距離により求める方式は軟判定方式と呼ばれている。軟判定方式は、例えば−ｎ〜ｎ−１（ｎは正の整数）までというように多値で演算を行う。硬判定ビタビ復号は、軟判定ビタビ復号と比較して誤り訂正能力が低下する反面、復号処理で扱うデータ数が低減されるので、結果的に復号処理のための演算量が削減されて省電力化が図れるという利点を有している。
特開平７−７９２６２号公報

しかしながら、従来の復号器においては、ビタビ復号処理には非常に多くの処理が必要となるので、硬判定ビタビ復号を用いて畳み込み符号信号の復号を行い、また受信信号中の歪みを十分に補償しても期待する程の処理量の軽減が得られず、消費電力の削減効果もあまり得られないという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、畳み込み符号信号の復号処理における処理量の軽減が図れ、復号処理における消費電力を削減することができる復号器及び復号方法を提供することを目的とする。

本発明の復号器は、畳み込み符号を用いて符号化されたデジタル信号を復号する復号器において、畳み込み符号を用いて符号化されたデジタル信号の伝送路において受信信号中に混入された信号歪みを補償すると共に前記受信信号の品質を評価し、歪補償を行った信号と受信品質とを出力する受信信号歪み補償手段と、前記受信信号歪み補償手段から出力された受信品質に応じて、復号のための処理量がより少なくて済む復号方式を選択する復号手段制御信号を出力する復号手法制御信号生成手段と、復号のための処理量の異なる複数の復号手段を有し、前記複数の復号手段のうち１つを前記復号手法制御信号生成手段から出力された復号手段制御信号に従って選択し、選択した復号手段を用いて前記受信信号歪み補償手段から出力された歪補償済み受信信号に対して復号処理を行う畳み込み符号復号手段と、を具備する構成を採る。

また、本発明の復号器は、上記復号器において、前記受信信号歪み補償手段は、受信信号を適応的に補償した信号と誤差信号を出力する適応等化手段と、補償した信号又は補償誤差値より受信信号の受信品質を算出する受信品質算出手段と、を具備する構成を採る。

また、本発明の復号器は、上記復号器において、前記復号手法制御信号生成手段は、前記畳み込み符号復号手段から出力される復号結果を取得し、取得した復号結果を用いて前記複数の復号手段のうち１を選択するための閾値を適応的に変化させる閾値変更手段を具備する構成を採る。

また、本発明の復号器は、上記復号器において、前記復号手法制御信号生成手段は、受信信号のチャネル種類又は条件に基づいて前記複数の復号手段のうち１を選択するための閾値を変化させる第２の閾値変更手段を具備する構成を採る。

また、本発明の復号器は、上記復号器において、前記畳み込み符号復号手段は、前記複数の復号手段として、ビタビアルゴリズムに基づくビダビ復号手段と、畳み込み符号の生成多項式に応じた復号テーブル復号手段と、を具備する構成を採る。

また、本発明の復号器は、上記復号器において、前記畳み込み符号復号手段は、前記複数の復号手段として、ビタビアルゴリズムに基づくビダビ復号手段と、畳み込み符号の逆演算を行う畳み込み復号逆演算復号手段と、を具備する構成を採る。

また、本発明の復号方法は、畳み込み符号を用いて符号化され伝送されたデジタル信号を復号する受信信号復号方法において、畳み込み符号を用いて符号化されたデジタル信号の伝送路において受信信号中に混入された信号歪みを補償すると共に前記受信信号の品質を評価し、歪補償を行った信号と受信品質とを出力する受信信号歪み補償工程と、前記受信信号歪み補償工程から出力された受信品質に応じて、復号のための処理量がより少なくて済む復号方式を選択する復号手段制御信号を出力する復号手法制御信号生成工程と、前記復号手法制御信号生成工程から出力された復号手段制御信号に従い、復号のための処理量の異なる複数の復号方法のうち１つを選択し、選択した復号方法に従って前記受信信号歪み補償工程から出力された歪補償済み受信信号に対して復号処理を行う畳み込み符号復号工程と、を具備する。

本発明によれば、畳み込み符号信号の復号処理における処理量の軽減が図れ、復号処理における消費電力を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る復号器の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態の復号器１００Ａは、畳み込み符号を用いて符号化されたデジタル信号を復号するものであり、受信信号歪み補償部１０１と、復号手法制御信号生成部１０２と、畳み込み符号復号部１０３とを備えて構成される。

受信信号歪み補償部１０１は、受信信号Ｓ１０７ａを適応的に補償した信号と誤差信号とを出力する適応等化手段（図示略）と、補償した信号もしくは補償誤差値より受信信号の受信品質を算出する受信品質算出手段（図示略）とを有し、受信信号Ｓ１０７ａ中に含まれる歪みを補償し、補償した受信信号Ｓ１０７ａを受信信号Ｓ１０１ａとして畳み込み符号復号部１０３に入力し、また入力された受信信号Ｓ１０７ａの品質を評価し、その結果を受信品質信号Ｓ１０１ｂとして復号手法制御信号生成部１０２に入力する。歪の補償を十分に行う必要はなくある程度補償できれば良い。

なお、受信信号Ｓ１０７ａは、畳み込み符号、ＣＲＣなどの符号化方式を採用した通信路符号器１０６で生成された送信信号Ｓ１０６ａを通信路１０７経由で受信したものであり、通信路１０７で雑音の影響を受けて歪が生じている。

復号手法制御信号生成部１０２は、受信信号歪み補償部１０１より入力された受信品質信号Ｓ１０１ｂと予め設定された閾値（内部で保持している）とに基づいて畳み込み符号信号を復号するための復号手段（畳み込み符号復号部１０３が有するビダビ復号器１０３１と復号テーブル復号器１０３２のうちいずれか一方）を選択するための復号手法制御信号Ｓ１０２ａを畳み込み符号復号部１０３に入力する。

この場合、受信品質が閾値未満であれば、誤り訂正能力の高いビタビ復号即ちビダビ復号器１０３１を選択する復号手法制御信号Ｓ１０２ａを生成し、受信品質が該閾値以上であれば、復号のための処理量がより少ない復号手段即ち復号テーブル復号器１０３２を選択する復号手法制御信号Ｓ１０２ａを生成する。ここで、上述した閾値は外部からの制御信号（図示せず）により設定されるか、または通信路復号器１０５からの復号結果性能信号Ｓ１０５ａにより設定される。

畳み込み符号復号部１０３は、ビタビ復号器１０３１と、畳み込み復号を行うための復号テーブル復号器１０３２と、ビダビ復号器１０３１の出力と復号テーブル復号器１０３２の出力の一方を選択するセレクタ１０３３とを備えている。ビタビ復号器１０３１と復号テーブル復号器１０３２は、復号手法制御信号生成部１０２にて生成される復号手法制御信号Ｓ１０２ａによって選択される。

ビタビ復号器１０３１が選択された場合は受信信号歪み補償部１０１より入力された歪補償後の受信信号Ｓ１０１ａに対して一般的な畳み込み符号のための復号処理が実施され、復号テーブル復号器１０３２が選択された場合は受信信号歪み補償部１０１より入力された歪補償後の受信信号Ｓ１０１ａに対して畳み込み符号の生成多項式に応じた復号処理が実施される。復号テーブル復号器１０３２では復号処理に要する処理量が低減されるので、低消費電力化が図れる。そして、復号処理後の結果である復号信号Ｓ１０３ａはセレクタ１０３３を通して通信路復号器１０５内の次段の演算器（例えばＣＲＣ演算器）１０４に入力される。

次に、図２に示すフローチャートを参照しながら、上記構成の復号器１００Ａの動作について説明する。

まず、受信信号Ｓ１０７ａ中の歪を補正し、また受信信号Ｓ１０７ａの受信品質を測定する（ステップＳ３０１）。次いで、測定した受信品質を所定の閾値と比較して受信品質が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。この判定において、受信品質が閾値以上である場合（Ｙｅｓの場合）は、復号テーブル復号器１０３２による復号を実施する（ステップＳ３０３）。これに対し、受信品質が閾値未満である場合（Ｎｏの場合）は、ビダビ復号器１０３１による復号を実施する（ステップＳ３０４）。

このように、本実施の形態の復号器１００Ａによれば、受信信号中の歪みをある程度補償することによって、予め設定された閾値以上の受信品質が得られたと判断した場合には、演算処理量の少ない復号テーブル復号器１０３２による復号を実施するようにしたので、畳み込み符号信号の復号処理における処理量の軽減が図れ、復号処理における消費電力を削減することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る復号器の構成を示すブロック図である。図３において、本実施の形態の復号器１００Ｂは、通信路復号器１０５での復号結果である復号結果性能信号Ｓ１０５ａに応じて復号手段を選択するための閾値を適応的に変化させる復号手法制御信号生成部１０２Ｂを備えている。復号手法制御信号生成部１０２Ｂは、通信路復号器１０５からの復号結果性能信号Ｓ１０５ａに応じて閾値を決定する閾値判定器（閾値変更手段）１０２１Ｂと、この閾値判定器１０２１Ｂで決定された閾値と受信品質信号Ｓ１０１ｂとを比較する比較器１０２２Ｂとを備えている。

このように、本実施の形態の復号器１００Ｂによれば、復号結果に応じて復号手段を選択するための閾値を適応的に変化させるので、受信信号品質に応じて最適な復号手法の選択が可能となり、上述した実施の形態１の復号器１００Ａよりも更に消費電力の削減が可能となる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る復号器の構成を示すブロック図である。
図４において、本実施の形態の復号器１００Ｃは、外部からの制御信号によって復号手段を選択するための閾値を設定する復号手法制御信号生成部１０２Ｃを有するものである。復号手法制御信号生成部１０２Ｃは、閾値を設定する閾値設定レジスタ（第２の閾値変更手段）１０２１Ｃと、閾値設定レジスタ１０２１Ｃで設定された閾値と受信品質信号Ｓ１０１ｂとを比較する比較器１０２２Ｃとを備えている。

この復号手法制御信号生成部１０２Ｃを設けることで、受信信号のチャネルの種類又は条件に応じて最適な閾値を設定することが可能となる。例えば、通信路中で歪みがほとんど混入されないようなチャネル条件の場合は閾値を大きく設定することで、畳み込み復号処理に要する処理量をより多く抑制することができる。これにより、更なる消費電力の削減が図れる。

このように、本実施の形態の復号器１００Ｃによれば、伝送された信号のチャネル種類又は条件によって閾値を変化させるので、受信信号品質に応じて最適な復号方法の選択が可能となり、上述した実施の形態１の復号器１００Ａよりも更に消費電力の削減が可能となる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態５に係る復号器の構成を示すブロック図である。
図５において、本実施の形態の復号器１００Ｄは、ビタビ復号器１０３１と、畳み込み符号の逆演算を行う畳み込み符号逆演算復号器１０３４とを備えた畳み込み符号復号部１０３Ｂを有している。

ここで、図６は、畳み込み符号器６０１の構成を示すブロック図である。また、図７は、畳み込み符号の逆演算を行う復号器１０３４の構成を示すブロック図である。復号器１０３４を受信信号の復号のために用いると、従来のビタビ復号に比べて数分の１から数百分の１以下の処理量となる。この場合、復号のための処理削減比率は、畳み込み符号の生成多項式の次数により変化し、その次数が高い場合時ほどその効果が大きくなる。

次に、図８に示すフローチャートを参照しながら、上記構成の復号器１００Ｄの動作について説明する。

まず、受信信号Ｓ１０７ａ中の歪を補正し、また受信信号Ｓ１０７ａの受信品質を測定する（ステップＳ７０１）。そして、測定した受信品質を所定の閾値と比較し、受信品質が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０２）。この判定において、受信品質が閾値以上である場合（Ｙｅｓの場合）は、畳み込み符号逆演算復号器１０３４による復号を実施する（ステップＳ７０３）。これに対して、受信品質が閾値未満である場合（Ｎｏの場合）は、ビダビ復号器１０３１による復号を実施する。

このように、本実施の形態の復号器１００Ｄによれば、受信信号Ｓ１０７ａ中の歪みをある程度補償することにより、予め設定された閾値以上の受信品質が得られたと判断した場合に、畳み込み符号の逆演算となる復号処理を実行するので、復号における処理量が削減され、これにより消費電力の削減が可能となる。

本発明は、移動体通信システムなどのデジタル通信システムに用いるに好適である。

本発明の実施の形態１に係る復号器の構成を示すブロック図 実施の形態１に係る復号器の畳み込み符号信号復号方式を説明するためのフローチャート 本発明の実施の形態２に係る復号器の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る復号器の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る復号器の構成を示すブロック図 畳み込み符号方式における符号回路の一例を示すブロック図 畳み込み符号方式における復号回路の一例を示すブロック図 実施の形態４に係る復号器の畳み込み符号信号復号方式を説明するためのフローチャート

符号の説明

１００Ａ〜１００Ｄ 復号器
１０１ 受信信号歪み補償部
１０２ 復号手法制御信号生成部
１０３ 畳み込み符号復号部
１０４ ＣＲＣ演算器
１０５ 通信路復号器
１０６ 通信路符号器
６０１ 畳み込み符号器
６０１ａ、６０１ｂ 排他的論理和ゲート
６０１ｃ シフトレジスタ
１０２１Ｂ 閾値判定器
１０２２Ｂ、１０２２Ｃ 比較器
１０２１Ｃ 閾値設定レジスタ
１０３１ ビタビ復号器
１０３２ 復号テーブル復号器
１０３３ セレクタ
１０３４ 畳み込み符号逆演算復号器
１０３４ａ、１０３４ｂ 排他的論理和ゲート
１０３４ｃ シフトレジスタ

Claims (7)

1. 畳み込み符号を用いて符号化されたデジタル信号を復号する復号器において、
   畳み込み符号を用いて符号化されたデジタル信号の伝送路において受信信号中に混入された信号歪みを補償すると共に前記受信信号の品質を評価し、歪補償を行った信号と受信品質とを出力する受信信号歪み補償手段と、
   前記受信信号歪み補償手段から出力された受信品質に応じて、復号のための処理量がより少なくて済む復号方式を選択する復号手段制御信号を出力する復号手法制御信号生成手段と、
   復号のための処理量の異なる複数の復号手段を有し、前記複数の復号手段のうち１つを前記復号手法制御信号生成手段から出力された復号手段制御信号に従って選択し、選択した復号手段を用いて前記受信信号歪み補償手段から出力された歪補償済み受信信号に対して復号処理を行う畳み込み符号復号手段と、
   を具備することを特徴とする復号器。
2. 前記受信信号歪み補償手段は、受信信号を適応的に補償した信号と誤差信号を出力する適応等化手段と、補償した信号又は補償誤差値より受信信号の受信品質を算出する受信品質算出手段と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の復号器。
3. 前記復号手法制御信号生成手段は、前記畳み込み符号復号手段から出力される復号結果を取得し、取得した復号結果を用いて前記複数の復号手段のうち１を選択するための閾値を適応的に変化させる閾値変更手段を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の復号器。
4. 前記復号手法制御信号生成手段は、受信信号のチャネル種類又は条件に基づいて前記複数の復号手段のうち１を選択するための閾値を変化させる第２の閾値変更手段を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の復号器。
5. 前記畳み込み符号復号手段は、前記複数の復号手段として、ビタビアルゴリズムに基づくビダビ復号手段と、畳み込み符号の生成多項式に応じた復号テーブル復号手段と、を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の復号器。
6. 前記畳み込み符号復号手段は、前記複数の復号手段として、ビタビアルゴリズムに基づくビダビ復号手段と、畳み込み符号の逆演算を行う畳み込み復号逆演算復号手段と、を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の復号器。
7. 畳み込み符号を用いて符号化され伝送されたデジタル信号を復号する復号方法において、
   畳み込み符号を用いて符号化されたデジタル信号の伝送路において受信信号中に混入された信号歪みを補償すると共に前記受信信号の品質を評価し、歪補償を行った信号と受信品質とを出力する受信信号歪み補償工程と、
   前記受信信号歪み補償工程から出力された受信品質に応じて、復号のための処理量がより少なくて済む復号方式を選択する復号手段制御信号を出力する復号手法制御信号生成工程と、
   前記復号手法制御信号生成工程から出力された復号手段制御信号に従い、復号のための処理量の異なる複数の復号方法のうち１つを選択し、選択した復号方法に従って前記受信信号歪み補償工程から出力された歪補償済み受信信号に対して復号処理を行う畳み込み符号復号工程と、
   を具備することを特徴とする復号方法。

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