JP3279546B2 - 軟出力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法 - Google Patents

軟出力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法

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JP3279546B2 JP23364699A JP23364699A JP3279546B2 JP 3279546 B2 JP3279546 B2 JP 3279546B2 JP 23364699 A JP23364699 A JP 23364699A JP 23364699 A JP23364699 A JP 23364699A JP 3279546 B2 JP3279546 B2 JP 3279546B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟出力ビタビ復号
装置および軟出力ビタビ復号方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、軟出力ビタビ復号装置および軟出
力ビタビ復号方法としては、特開平2−288512号
公報に記載されているものがある。図8は、従来の軟出
力ビタビ復号装置の概略構成を示す要部ブロック図であ
る。
【0003】軟出力ビタビ復号装置10において、ブラ
ンチメトリック計算部11は、復号対象の入力データ
(情報ビットX、パリティビットY)に対してブランチ
メトリック計算をする。ACS演算部12は、ブランチ
メトリックの計算結果を用いてACS(Add Compare Se
lect)演算を行い、一方の出力からパスメトリックおよ
びパス選択情報を出力し、他方の出力からパスメトリッ
クの差分値(以下、「差分値」と省略する。)Δを出力
する。軟判定部13は、ACS演算部12から出力され
た3つの情報を使用し、軟出力ビタビアルゴリズム(So
ft Output Viterbi Algorithm;SOVA)に従って軟
判定を行い、軟判定復号結果を出力する。
【0004】また、J.Hagenauer and P.Hoeher, "A Vit
erbi algorithm with soft-decision outputs and its
applications,"Proceeding of GLOBECOM’89, pp.47.1.
1-47.1.7, November 1989. に記載されているように、
従来の軟出力ビタビ復号装置10において、ブランチメ
トリック計算部11およびACS演算部12は、トレリ
ス線図上の各パスについて、枝毎のブランチメトリック
を算出し、ブランチメトリックをパスに沿って加算して
いくことでパスメトリックを算出し、出力する。さらに
ACS演算部12は、トレリス線図上の各ステートに向
かう2つずつのパスについて、加算により算出したパス
メトリックを比較し、パスメトリックの良い方のパスを
選択しパス選択情報として出力するとともに、2つのパ
スメトリックについての差分値Δを算出し出力する。こ
の差分値Δは、軟判定部13において、信頼度の大きさ
の判定に利用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
軟出力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法にお
いては、以下のような問題がある。図9は、従来の軟出
力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法における
差分値Δの分布確率を示すグラフである。
【0006】従来の軟出力ビタビ復号装置10への入力
データとして−127〜127の範囲の値を入力し、A
CS演算部12から出力される差分値Δの存在分布をシ
ミュレーションより調べると、図9に示すような分布と
なった。
【0007】図9に示すように、差分値Δは値が大きく
なるほど存在確率が低くなる。入力データが−127〜
127の範囲にある場合には、254を超える差分値Δ
はほとんど存在せず、差分値Δが254を超えた値とな
る確立は0.07%であった。また、この場合、差分値
Δの最大値は、1000〜1100付近の値となってい
た。このように、差分値Δは、最大値として入力データ
の範囲(254=127−(−127))の約4倍の値
をとるにも拘わらず、入力データの範囲(254)を超
えてはほとんど存在しない、ということがシミュレーシ
ョンにより判明した。
【0008】軟出力ビタビ復号装置においては、差分値
Δの最大値が大きくなるに従って最大値を表すためのビ
ット数が増大するため、差分値Δを保持するために必要
なメモリの容量、および差分値Δを使用して算出される
信頼度情報等を保持するために必要なメモリの容量が増
大してしまう、という問題がある。また、差分値Δの最
大値が大きくなるに従って最大値を表すためのビット数
が増大するため、軟判定部においては差分値Δを使用し
た信頼度情報等の算出に係る計算量が増大するととも
に、軟判定部をハードウェア回路として構成する場合に
は、演算器のビット数が増えるため回路規模が増大して
しまう、という問題がある。
【0009】今、例えば、2進数で考えると、差分値Δ
が255までの値をとれば、差分値Δを表すには8ビッ
ト以下で済む。しかし、差分値Δが1100付近までの
値をとるとすると、差分値Δを表すには少なくとも11
ビット必要である。従って、極僅かな確率(0.07
%)で発生する大きな値(255〜1100付近)のた
めに、メモリが3ビット多く必要となり、また演算器の
ビット数も3ビット多く必要となってしまう。
【0010】さらに、軟出力ビタビ復号装置を、軟判定
復号結果を繰り返し用いて復号を行うターボ復号装置に
適用した場合には、上記問題がより助長される。なぜな
らば、差分値Δのとり得る値が大きくなると、差分値Δ
を使用して算出される信頼度情報等のとり得る値も大き
くなるため、軟判定復号結果のとり得る値も同様に大き
くなり、その軟判定復号結果がフィードバックされて軟
出力ビタビ復号装置の入力として繰り返し使用されるこ
とにより、差分値Δが徐々に大きくなってしまうからで
ある。
【0011】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、従来の軟出力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ
復号方法に比べ、少ないメモリ容量、少ない計算量、お
よび小さな回路規模で、より誤り訂正能力に優れた復号
を行うことができる軟出力ビタビ復号装置および軟出力
ビタビ復号方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の軟出力ビタビ復
号装置は、復号対象のデータよりブランチメトリックを
算出するブランチメトリック算出手段と、前記ブランチ
メトリックを用いてACS演算を行いパス選択情報、パ
スメトリックおよびパスメトリックの差分値を出力する
ACS演算手段と、前記差分値があらかじめ設定された
上限値を越えるときに前記差分値を前記上限値にて更新
して出力するリミット処理手段と、前記リミット処理手
段から出力されたパスメトリックの差分値、前記パス選
択情報および前記パスメトリックを用いて軟判定を行い
軟判定復号結果を出力する軟判定手段と、を具備する構
成を採る。
【0013】本発明の軟出力ビタビ復号装置は、リミッ
ト処理手段にあらかじめ設定された上限値は、復号対象
のデータの最大値から復号対象のデータの最小値を引い
た値の5分の1倍の値から3倍の値である構成を採る。
【0014】本発明の軟出力ビタビ復号装置は、リミッ
ト処理手段にあらかじめ設定された上限値は、復号対象
のデータの最大値から復号対象のデータの最小値を引い
た値の0.35倍の値から0.75倍の値である構成を採
る。
【0015】本発明の軟出力ビタビ復号装置は、リミッ
ト処理手段にあらかじめ設定された上限値は、復号対象
のデータの最大値から復号対象のデータの最小値を引い
た値の2分の1の値である構成を採る。
【0016】本発明の軟出力ビタビ復号装置は、リミッ
ト処理手段にあらかじめ設定された上限値は、復号対象
のデータの最大値から復号対象のデータの最小値を引い
た値の2分の1の値に最も近い整数である構成を採る。
【0017】これらの構成によれば、あらかじめ設定さ
れた上限値を超える差分値を、その上限値にて更新して
軟判定に使用するため、差分値の最大値を表すためのビ
ット数を抑えることができるので、従来の軟出力ビタビ
復号装置および軟出力ビタビ復号方法に比べ、少ないメ
モリ容量、少ない計算量、および小さな回路規模で、よ
り誤り訂正能力に優れた復号を行うことができる。
【0018】本発明の軟出力ビタビ復号装置は、リミッ
ト処理手段にあらかじめ設定された上限値は、2n−1
(nは整数)で表せる数である構成を採る。
【0019】本発明の軟出力ビタビ復号装置は、リミッ
ト処理手段は、あらかじめ設定された上限値のビット数
と同数の第1のOR回路と、前記第1のOR回路以外の
1つの第2のOR回路と、を有し、前記上限値の最下位
ビットから最上位ビットに対応するパスメトリックの差
分値のビットが前記第1のOR回路に直接入力され、前
記対応するパスメトリックの差分値のビット以外のビッ
トが前記第2のOR回路に入力され、前記第1のOR回
路が、前記第1のOR回路に直接入力されたビットと、
前記第2のOR回路の出力と、を用いて、前記差分値が
前記上限値を越えるときに前記差分値を前記上限値にて
更新して出力する構成を採る。
【0020】これらの構成によれば、リミット処理手段
を簡単なハードウェア回路として構成することができる
ため、リミット処理部の回路規模を小さくすることがで
きるとともに、リミット処理をソフトウェアで行う場合
に比べ短時間でリミット処理を行うことができる。
【0021】本発明のターボ復号装置は、前記いずれか
の軟出力ビタビ復号装置を備え、前記軟出力ビタビ復号
装置が出力する復号結果を前記軟出力ビタビ復号装置の
入力として繰り返し用いる構成を採る。
【0022】この構成によれば、軟出力ビタビ復号装置
において差分値に対してリミット処理が行われるため、
差分値が徐々に大きな値となってしまうことを防止する
ことができる。
【0023】本発明の移動体通信端末装置は、前記いず
れかの軟出力ビタビ復号装置を搭載する構成を採る。
【0024】本発明の移動体通信基地局装置は、前記い
ずれかの軟出力ビタビ復号装置を搭載する構成を採る。
【0025】これらの構成によれば、従来の軟出力ビタ
ビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法に比べ、少ない
メモリ容量、少ない計算量、および小さな回路規模で、
より誤り訂正能力に優れた復号を行うことができる軟出
力ビタビ復号装置を搭載するため、従来の移動体通信端
末装置及び移動体通信基地局装置に比べ、処理速度およ
び誤り訂正能力を向上することができるとともに、装置
規模を小さくすることができる。
【0026】本発明の軟出力ビタビ復号方法は、復号対
象のデータよりブランチメトリックを算出し、前記ブラ
ンチメトリックを用いてACS演算を行いパス選択情
報、パスメトリックおよびパスメトリックの差分値を求
め、前記差分値があらかじめ設定された上限値を越える
ときに前記差分値を前記上限値にて更新し、前記上限値
以下のパスメトリックの差分値、前記パス選択情報およ
び前記パスメトリックを用いて軟判定を行い軟判定復号
結果を出力する、ようにした。
【0027】この方法によれば、あらかじめ設定された
上限値を超える差分値を、その上限値にて更新して軟判
定に使用するため、差分値の最大値を表すためのビット
数を抑えることができるので、従来の軟出力ビタビ復号
装置および軟出力ビタビ復号方法に比べ、少ないメモリ
容量、少ない計算量、および小さな回路規模で、より誤
り訂正能力に優れた復号を行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明者は、上記問題が発生する
原因は、差分値Δの値が大きくなるほど存在確率が低く
なるという差分値Δの存在分布を考慮せず、算出された
すべての差分値Δをそのまま軟判定に使用していること
にあると着目し、上限値を超える差分値Δをその上限値
にて更新することにより、上記問題を解決することがで
きるばかりか、従来よりも誤り訂正能力に優れた復号を
行うことができることを見出し本発明をするに至った。
すなわち、本発明の骨子は、あらかじめ差分値Δの上限
値を設定し、その上限値を超える差分値Δをその上限値
にて更新して復号処理を行うことである。
【0029】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。
【0030】(実施の形態1)本実施の形態に係る軟出
力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法は、あら
かじめ設定された上限値を超える差分値Δを、その上限
値にて更新して軟判定に使用するものである。
【0031】以下、本発明の実施の形態1に係る軟出力
ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法について図
1〜図6を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形
態1に係る軟出力ビタビ復号装置を有する復号部を備え
た移動体通信端末装置の概略構成を示す要部ブロック図
である。
【0032】移動体通信端末装置において、無線部10
2は、アンテナ101を介して受信された受信信号に対
して、周波数変換等の所定の無線処理を行い受信信号を
ベースバンド処理部103へ出力する。ベースバンド処
理部103は、無線部102から出力された受信信号
を、復調部104で復調し、復号部105で復号するこ
とにより受信データを得て、受信データをインターフェ
ース部106へ出力する。なお、復号部105の構成お
よび動作については後述する。
【0033】インターフェース部106は、ベースバン
ド処理部103から出力された受信データにデータ変換
処理を施し、受信情報を、スピーカ107から音声とし
て出力し、表示部108に表示する。また、インターフ
ェース部106は、マイク109およびキー入力部11
0から入力された送信情報に対し、データ変換処理を施
し、送信データをベースバンド処理部103へ出力す
る。
【0034】ベースバンド処理部103は、インターフ
ェース部106から出力された送信データを、符号化部
111で符号化し、変調部112で変調し、変調した送
信信号を無線部102へ出力する。無線部102は、ベ
ースバンド処理部103から出力された送信信号に対し
て、周波数変換等の所定の無線処理を行い、送信信号を
アンテナ101を介して送信する。
【0035】次いで、復号部105の構成および動作に
ついて、図2を用いて説明する。図2は、本発明の実施
の形態1に係る軟出力ビタビ復号装置を有する復号部の
概略構成を示す要部ブロック図である。
【0036】復号部105は、ターボ復号装置として構
成される復号装置である。復号部105(ターボ復号装
置)は、軟出力ビタビ復号を行う、第1軟出力ビタビ復
号装置201および第2軟出力ビタビ復号装置202を
有する。これら2つの軟出力ビタビ復号装置の構成は同
一であり、その構成および動作については後述する。
【0037】また、復号部105(ターボ復号装置)に
おいて、減算器203は、第1軟出力ビタビ復号装置2
01で得られた復号結果から、入力Xと前回の復号結果
から得られた尤度を示す値(以下、「尤度情報」とい
う。)とを差し引き、今回の復号結果から得られた尤度
情報を算出する。インタリーバ204は、減算器203
によって算出された尤度情報をインタリーブし、インタ
リーバ205は、入力Xをインタリーブする。
【0038】減算器206は、第2軟出力ビタビ復号装
置202で得られた復号結果から、インタリーブされた
入力Xとインタリーブされた前回の尤度情報とを差し引
き、今回の復号結果から得られた尤度情報を算出する。
デインタリーバ207は、減算器206によって算出さ
れた尤度情報をデインタリーブする。復号部105(タ
ーボ復号装置)は、上記処理を繰り返して、繰り返し復
号を行う。繰り返し復号の終了後、デインタリーバ20
8は、第2軟出力ビタビ復号装置202で得られた最後
の復号結果をデインタリーブしてターボ復号結果として
出力する。
【0039】次いで、上記構成を有する復号部105
(ターボ復号装置)の動作について説明する。
【0040】図2において、まず受信データから情報ビ
ットXおよび第1のパリティビットY1が抽出され、第
1軟出力ビタビ復号装置201へ入力される。また、デ
インタリーバ207によって、前回の軟出力ビタビ復号
の結果から得られた尤度情報がデインタリーブされ、第
1軟出力ビタビ復号装置201へ入力される。そして、
第1軟出力ビタビ復号装置201によって、入力された
各データを用いて軟出力ビタビ復号が行われ、復号結果
が減算器203へ出力される。
【0041】減算器203においては、第1軟出力ビタ
ビ復号装置201の出力した復号結果から、情報ビット
Xとデインタリーバ207から出力された尤度情報とが
差し引かれ、その差が第1軟出力ビタビ復号装置201
の復号結果の尤度情報としてインタリーバ204へ出力
される。そして、インタリーバ204によってインタリ
ーブされた尤度情報は、第2軟出力ビタビ復号装置20
2へ出力される。これと同時に、情報ビットXがインタ
リーバ205によってインタリーブされ、受信データか
ら抽出された第2のパリティビットY2とともに、第2
軟出力ビタビ復号装置202へ出力される。そして、第
2軟出力ビタビ復号装置202によって、入力された各
データを用いて軟出力ビタビ復号が行われ、復号結果が
減算器206へ出力される。
【0042】また、減算器206においては、第2軟出
力ビタビ復号装置202の出力した復号結果から、イン
タリーバ204およびインタリーバ205が出力したデ
ータが差し引かれ、その差が第2軟出力ビタビ復号装置
202の復号結果の尤度情報としてデインタリーバ20
7へ出力される。そして、デインタリーバ207によっ
てデインタリーブされた尤度情報は、情報ビットXおよ
び第1のパリティビットY1とともに、再び第1軟出力
ビタビ復号装置201へ入力される。
【0043】上記のような繰り返し復号の終了後、第2
軟出力ビタビ復号装置202による最後の復号結果がデ
インタリーバ208へ出力される。そして、デインタリ
ーバ208によって、最後の復号結果がデインタリーブ
されることにより、ターボ復号の復号結果が得られる。
【0044】なお、上記復号部105(ターボ復号装
置)は、実際には、第1軟出力ビタビ復号装置201と
第2軟出力ビタビ復号装置202との間の信号線の途中
に、それぞれのデータを一時的に蓄えるためのメモリが
適宜配置される構成を採る。しかし、上記説明では、説
明の便宜上、メモリを除外して説明した。
【0045】次いで、第1軟出力ビタビ復号装置201
および第2軟出力ビタビ復号装置202として使用され
る軟出力ビタビ復号装置の構成および動作について、図
3を用いて説明する。図3は、本発明の実施の形態1に
係る軟出力ビタビ復号装置の概略構成を示す要部ブロッ
ク図である。
【0046】軟出力ビタビ復号装置において、ブランチ
メトリック計算部301は、ブランチメトリック計算部
301に入力される3つのデータを用いてブランチメト
リックを計算する。ACS演算部302は、ブランチメ
トリック計算部301で計算されたブランチメトリック
を用いてACS演算を行う。
【0047】なお、ここでは、軟出力ビタビ復号装置が
ターボ復号装置に使用される場合について説明している
ため、軟出力ビタビ復号装置への入力は、情報ビット
X、パリティビットYおよび尤度情報の3つとした。し
かし、軟出力ビタビ復号装置を単独で用いる場合には、
軟出力ビタビ復号装置への入力は、情報ビットXおよび
パリティビットYの2つとなる。
【0048】リミット処理部303は、ACS演算部3
02によって算出された差分値Δがあらかじめ設定され
た上限値を超えている場合に、差分値Δを上限値にて更
新する処理(リミット処理)を行う。
【0049】軟判定部304は、ACS演算部302か
ら出力されるパスメトリックおよびパス選択情報と、リ
ミット処理部303によってリミット処理された差分値
Δ’とから、軟出力ビタビアルゴリズムに従って軟判定
を行い、軟判定復号結果を出力する
【0050】次いで、リミット処理部303の動作につ
いて図4を用いて説明する。図4は、本発明の実施の形
態1に係る軟出力ビタビ復号装置が有するリミット処理
部の動作を説明するための動作フロー図である。
【0051】まず、ステップ(以下、「ST」とい
う。)401において、ACS演算部302によって算
出された差分値Δとリミット処理部303にあらかじめ
設定された差分値の上限値Limitとが比較される。
【0052】そして、ST402において、差分値Δが
上限値Limitを超える場合には、ST403におい
て、上限値Limitがリミット処理部303の出力で
ある差分値Δ’とされる。すなわち、差分値Δが上限値
Limitを超える場合には、差分値Δが上限値Lim
itにて更新されることになる。
【0053】一方、ST402において、差分値Δが上
限値Limit以下の場合には、ST404において、
差分値Δがリミット処理部303の出力である差分値
Δ’とされる。すなわち、差分値Δが上限値Limit
以下の場合には、差分値Δがそのままリミット処理部3
03から出力されることになる。
【0054】以上のようにしてリミット処理が行われ、
軟判定部304は、リミット処理が施された差分値Δ’
を使用して軟判定復号を行う。
【0055】次いで、上限値Limitの最適値につい
て図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態
1に係る軟出力ビタビ復号装置が有するリミット処理部
に設定される上限値Limitの最適値を説明するため
のシミュレーション結果を示すグラフである。
【0056】図5のグラフは、図2によって示したター
ボ復号装置にランダムノイズが加えられた8ビット(−
127〜127)のランダムデータが入力され、ターボ
復号が8回繰り返された場合の、上限値Limitとビ
ットエラー率(BER)との関係を表したシミュレーシ
ョン結果である。上限値Limitは、データの入力範
囲(インプット範囲)により最適値が変化するため、図
5では、横軸を上限値Limitとインプット範囲との
比、すなわち「Limit値/インプット範囲」とした
ものである。また、▲印でプロットした点は、入力デー
タの電力値を比較的小さめにし、入力データについて雑
音対信号電力比をEb/N0=1.5[dB]としたものであ
り、●印でプロットした点は、入力データの電力値を比
較的大きめにし、入力データについて雑音対信号電力比
をEb/N0=2.0[dB]としたものである。
【0057】今、インプット範囲は−127〜127、
すなわち254(=127−(−127))であるた
め、図5においてLimit値/インプット範囲=4
は、Limit値=1016に相当する。そして、この
Limit値=1016は、図9のシミュレーション結
果において示した差分値Δの最大値1000〜1100
にほぼ等しい。従って、Limit値/インプット範囲
=4におけるビットエラー率は、差分値Δに対して全く
リミット処理が行われなかった場合のビットエラー率と
ほぼ見ることができる。
【0058】▲印でプロットされたグラフ(送信電力値
を比較的小さめに設定した場合)に着目すると、差分値
Δに対して全くリミット処理が行われなかった場合のビ
ットエラー率、すなわちLimit値/インプット範囲
=4におけるビットエラー率に比べ、ほぼ、Limit
値/インプット範囲=1/5(0.2)〜3の範囲でビ
ットエラー率が低下していることが分かる。さらに、L
imit値/インプット範囲=0.35〜0.75の範囲
で、ほぼ同等にビットエラー率が最低となっていること
が分かる。特に、Limit値/インプット範囲=1/
2(0.5)において最もビットエラー率が低下してい
ることが分かる。従って、データの入力範囲の1/5倍
〜3倍の間に上限値Limitを設定するのが好まし
い、といえる。さらに、データの入力範囲の0.35倍
〜0.75倍の間に上限値Limitを設定するとほぼ
最適となり、特に、データの入力範囲の1/2倍に上限
値Limitを設定するのが最適である、といえる。
【0059】ここで、上限値Limitとデータの入力
範囲との関係を式によって示すと以下のようになる。す
なわち、入力データの最大値をImax、入力データの最
小値をImin、上限値LimitをLimitとして表すと、
好ましい上限値Limitbetterは (Imax−Imin)/5 ≦ Limitbetter ≦ 3(Imax−Imin) …(1) となる。さらに、ほぼ最適な上限値Limitbestは 0.35(Imax−Imin) ≦ Limitbest ≦ 0.75(Imax−Imin) …(2) となり、特に最適な上限値Limitbestは、 Limitbest = (Imax−Imin)/2 …(3) となる。なお、上式(3)において"Imax−Imin"が"
2"で割り切れない値をとる場合には、上式(3)によ
って算出された値に最も近い整数をLimitbestとして設
定してもよい。
【0060】一方、●印でプロットされたグラフ(送信
電力値を比較的大きめに設定した場合)に着目すると、
全くリミット処理を行わなかった場合のビットエラー
率、すなわちLimit値/インプット範囲=4におけ
るビットエラー率に比べ、▲印でプロットされたグラフ
(送信電力値を比較的小さめに設定した場合)と同様に
ビットエラー率が低下していることが分かる。従って、
送信電力値の大きさに拘わらず、上式(1)〜(3)に
よってLimitbetterおよびLimitbestを設定することがで
きる、といえる。
【0061】通常、移動体通信においては、音声通信に
は10-3以下のビットエラー率が、データ通信には10
-6以下のビットエラー率が必要となるため、本実施形態
における軟出力ビタビ復号装置が移動体通信端末装置に
適用された場合には、最適な上限値Limitbestは、 0.35(Imax−Imin) ≦ Limitbest ≦ 0.75(Imax−Imin) …(4) となり、この範囲であればいずれの値に上限値Limi
tが設定されても、移動体通信端末装置は最適な誤り訂
正を行うことができる。
【0062】次いで、上記構成を有する軟出力ビタビ復
号装置の復号特性について、図6を用いて説明する。図
6は、本発明の実施の形態1に係る軟出力ビタビ復号装
置の復号特性を示すグラフである。
【0063】図6において、破線で示したグラフは本実
施形態における軟出力ビタビ復号装置の復号特性であ
り、実線で示したグラフはリミット処理を行わない従来
の軟出力ビタビ復号装置の復号特性である。また、図6
のグラフは、これらの軟出力ビタビ復号装置を、図2に
よって示したターボ復号装置にそれぞれ適用し、ランダ
ムノイズが加えられた8ビット(−127〜127)の
ランダムデータを入力した場合のシミュレーション結果
である。さらに、ここでは、本実施形態の軟出力ビタビ
復号装置において上限値Limitを127に設定し
た。
【0064】また、図6では、縦軸をビット誤り率(B
ER)、横軸を雑音対信号電力比(Eb/N0)とし、タ
ーボ復号の繰り返し回数を4回、6回、8回とそれぞれ
変化させたときの雑音対信号電力比に対するビット誤り
率が示されている。
【0065】図6を見ると、本実施形態における軟出力
ビタビ復号装置をターボ符号装置に適用した場合の方
が、従来の軟出力ビタビ復号装置をターボ符号装置に適
用した場合よりも、同一の雑音対信号電力比でのビット
エラー率が低下していることが分かる。従って、差分値
Δに対してリミット処理を行うことは、軟出力ビタビ復
号の性能を悪化させることはなく、むしろ性能を向上さ
せることができる、といえる。
【0066】ここで、上記シミュレーションにおいて
は、入力データのビット数を8ビットとしたが、これ
は、’山本平一 編、大友 功、加藤 修三、川合 誠、佐
藤 孝平、正村 達郎、三島 発、水野 秀樹、森広 芳照
共著、『衛星通信』MARUZEN Advanced Technology 電子
・情報・通信 編、丸善株式会社、1993.96ペー
ジ(1)「軟判定」’において、「復号の入力データの分
解能は、直交復調信号をそれぞれ独立に軟判定する場
合、3ビット(8値)あればほぼ劣化なく復号できる。
両方の直交復調信号を用いて(2次元の)軟判定を行う
場合には、4〜5ビット以上の軟判定が望ましい。」と
いう記載があることに従ったものである。すなわち、こ
の記載より、入力データのビット数が5ビット以上であ
れば軟判定出力ビタビ復号装置は十分な誤り訂正を行
え、入力データのビット数が5ビットより大きくなって
も、5ビット以下の場合に比べ誤り率の改善は見込めな
い、といえる。従って、本実施形態では、3ビットのマ
ージンを確保して8ビットとしたものである。
【0067】なお、本実施の形態の軟出力ビタビ復号装
置においては、リミット処理部をACS演算部または軟
判定部と分離した構成としたが、ACS演算部にリミッ
ト処理部を組み込んで、ACS演算部内においてリミッ
ト処理を行う構成としてもよく、また、軟判定部にリミ
ット処理部を組み込んで、軟判定部内においてリミット
処理を行う構成としてもよい。
【0068】また、本実施の形態の軟出力ビタビ復号装
置においては、差分値Δに対してリミット処理を行う構
成としたが、軟判定部の出力である軟判定復号結果に対
してリミット処理を行う構成としてもよく、この場合に
も、上記同様、軟出力ビタビ復号の性能向上を期待する
ことができる。
【0069】また、本実施の形態のターボ復号装置にお
いては、第1軟出力ビタビ復号装置と第2軟出力ビタビ
復号装置の2つの軟出力ビタビ復号装置を備える構成と
したが、これら2つの軟出力ビタビ復号装置の構成は同
一となるため、1つの軟出力ビタビ復号装置を備え、こ
れを時分割で繰り返し用いる構成としてもよい。
【0070】また、本実施の形態のベースバンド処理部
においては、復号部として本実施形態に係る軟出力ビタ
ビ復号装置を用いたターボ復号装置を備える構成とした
が、ターボ復号装置の代わりに、本実施形態に係る軟出
力ビタビ復号装置を含む他の復号装置または本実施形態
に係る軟出力ビタビ復号装置そのものを復号部として備
える構成としてもよい。
【0071】また、本実施形態においては、本実施形態
に係る軟出力ビタビ復号装置を移動体通信端末装置に適
用した場合について説明したが、本実施形態に係る軟出
力ビタビ復号装置は移動体通信基地局装置にも同様に適
用することができる。
【0072】このように、本実施の形態に係る軟出力ビ
タビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法によれば、あ
らかじめ設定された上限値を超える差分値Δを、その上
限値にて更新して軟判定に使用するため、差分値Δの最
大値を表すためのビット数を抑えることができるので、
従来の軟出力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方
法に比べ、少ないメモリ容量、少ない計算量、および小
さな回路規模で、より誤り訂正能力に優れた復号を行う
ことができる。
【0073】また、本実施形態に係る軟出力ビタビ復号
装置を有するターボ復号装置によれば、軟出力ビタビ復
号装置において差分値Δに対してリミット処理が行われ
るため、差分値Δが徐々に大きな値となってしまうこと
を防止することができる。
【0074】また、本実施形態に係る軟出力ビタビ復号
装置を移動体通信端末装置または移動体通信基地局装置
に適用した場合には、これらの装置においては、従来の
軟出力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法に比
べ、少ないメモリ容量、少ない計算量、および小さな回
路規模で、より誤り訂正能力に優れた復号を行うことが
できる軟出力ビタビ復号装置が搭載されるため、従来の
移動体通信端末装置および移動体通信基地局装置に比
べ、処理速度および誤り訂正能力を向上することができ
るとともに、装置規模を小さくすることができる。
【0075】(実施の形態2)本実施の形態に係る軟出
力ビタビ復号装置は、実施の形態1と略同一の構成を有
し、リミット処理部を簡単なハードウェア回路として構
成する点において異なる。
【0076】以下、本発明の実施の形態2に係る軟出力
ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法について図
7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態2に
係る軟出力ビタビ復号装置が有するリミット処理部のハ
ードウェア構成を示すブロック図である。
【0077】差分値Δの上限値Limitを2の累乗か
ら1引いた値として設定する場合、すなわち、上限値L
imitを Limit = 2n−1(nは整数) …(5) として設定する場合には、図7に示すような簡単なハー
ドウェア構成によりリミット処理部303を実現するこ
とができる。したがって、上述した最適な上限値の範囲 0.35(Imax−Imin) ≦ Limitbest ≦ 0.75(Imax−Imin) …(2) を満たし、かつ、 Limit=2n−1(nは整数) …(5) で表せる数を上限値とすれば、簡単なハードウェア構成
によって誤り訂正能力の高い軟出力ビタビ復号装置を実
現することができる。
【0078】図7では、入力となる差分値Δを11ビッ
トの符号無しの2進数(10進数で0〜2047)と
し、リミット処理部303の出力Δ’を7ビットの符号
無しの2進数(10進数で0〜127)とした場合、す
なわち、上限値Limitを7ビットの符号無し2進数
の最大値127とした場合の構成である。
【0079】図7において、ORゲート701は、入力
Δが上限値Limitを超えたときに'1'を出力する4
入力ORゲートであり、ORゲート702〜708は、
出力Δ’を出力する2入力ORゲートである。
【0080】次いで、上記構成を有するリミット処理部
の動作について説明する。まず、入力Δに上限値Lim
itを超える値、例えばΔ=250が入力された場合に
ついて説明する。250は11ビットの2進数で表す
と'0011111010'であり、Δ[10]、Δ
[9]、Δ[8]、Δ[2]、Δ[0]には、それぞ
れ'0'が入力され、Δ[7]、Δ[6]、Δ[5]、Δ
[4]、Δ[3]、Δ[1]には、それぞれ'1'が入力
される。
【0081】ORゲート701への入力はΔ[10]〜
Δ[7]であり、このうちΔ[7]への入力が'1'であ
るので、ORゲート701の出力は'1'になる。そし
て、ORゲート701の出力は、ORゲート702〜7
08の一方の入力となっており、ORゲート701の出
力が'1'であるので、ORゲート702〜708の出力
もすべて'1'となる。この結果、出力Δ’は2進数で'
1111111'、すなわち10進数で127となる。
【0082】次いで、入力Δに上限値Limit以下の
値、例えばΔ=120が入力された場合について説明す
る。120は11ビットの2進数で表すと'00001
111000'であり、Δ[10]、Δ[9]、Δ
[8]、Δ[7]、Δ[2]、Δ[1]、Δ[0]に
は、それぞれ'0'が入力され、Δ[6]、Δ[5]、Δ
[4]、Δ[3]には、それぞれ'1'が入力される。
【0083】ORゲート701への入力はΔ[10]〜
Δ[7]のすべてが'0'であるので、ORゲート701
の出力は'0'になる。そして、ORゲート701の出力
が'0'であるので、ORゲート702〜708の出力
Δ’[6]〜Δ’[0]は、入力Δ[6]〜Δ[0]へ
の入力値と同一となる。この結果、出力Δ’は2進数
で'1111000'、すなわち10進数で120とな
る。
【0084】このように、リミット処理部303を図7
に示すようなハードウェア構成とすれば、入力Δが上限
値Limitを超える場合には、Δ[10]〜Δ[7]
のいずれかが'1'となり、ORゲート701の出力が'
1'となるため、出力Δ’がすべて'1'となり、その結
果、入力Δは上限値Limitにリミット処理される。
一方、入力Δが上限値Limit以下の場合には、Δ
[10]〜Δ[7]がすべて'0'となり、ORゲート7
01の出力が'0'となるため、入力Δ[6]〜Δ[0]
への入力値がそのまま出力Δ’となる。
【0085】なお、本実施形態においては、入力となる
差分値Δを11ビットの符号無しの2進数とし、リミッ
ト処理部303の出力Δ’を7ビットの符号無しの2進
数とした場合について説明したが、上限値Limitを
2の累乗から1引いた値とする限り、ORゲートを追加
することにより上記同様のハードウェア構成にてリミッ
ト処理部303を構成することができる。
【0086】このように、本実施の形態に係る軟出力ビ
タビ復号装置および軟出力ビタビ復号方法によれば、リ
ミット処理部を簡単なハードウェア回路として構成する
ため、リミット処理部の回路規模を小さくすることがで
きるとともに、リミット処理をソフトウェアで行う場合
に比べ短時間でリミット処理を行うことができる。
【0087】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の軟出力ビタビ復号装置および軟出力ビタビ復号方
法に比べ、少ないメモリ容量、少ない計算量、および小
さな回路規模で、より誤り訂正能力に優れた復号を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る軟出力ビタビ復号
装置を有する復号部を備えた移動体通信端末装置の概略
構成を示す要部ブロック図
【図2】本発明の実施の形態1に係る軟出力ビタビ復号
装置を有する復号部の概略構成を示す要部ブロック図
【図3】本発明の実施の形態1に係る軟出力ビタビ復号
装置の概略構成を示す要部ブロック図
【図4】本発明の実施の形態1に係る軟出力ビタビ復号
装置が有するリミット処理部の動作を説明するための動
作フロー図
【図5】本発明の実施の形態1に係る軟出力ビタビ復号
装置が有するリミット処理部に設定される上限値Lim
itの最適値を説明するためのシミュレーション結果を
示すグラフ
【図6】本発明の実施の形態1に係る軟出力ビタビ復号
装置の復号特性を示すグラフ
【図7】本発明の実施の形態2に係る軟出力ビタビ復号
装置が有するリミット処理部のハードウェア構成を示す
ブロック図
【図8】従来の軟出力ビタビ復号装置の概略構成を示す
要部ブロック図
【図9】従来の軟出力ビタビ復号装置および軟出力ビタ
ビ復号方法における差分値Δの分布確率を示すグラフ
【符号の説明】
105 復号部 201、202 軟出力ビタビ復号装置 301 ブランチメトリック計算部 302 ACS演算部 303 リミット処理部 304 軟判定部 701〜708 ORゲート

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 復号対象のデータよりブランチメトリッ
    クを算出するブランチメトリック算出手段と、前記ブラ
    ンチメトリックを用いてACS演算を行いパス選択情
    報、パスメトリックおよびパスメトリックの差分値を出
    力するACS演算手段と、前記差分値があらかじめ設定
    された上限値を越えるときに前記差分値を前記上限値に
    て更新して出力するリミット処理手段と、前記リミット
    処理手段から出力されたパスメトリックの差分値、前記
    パス選択情報および前記パスメトリックを用いて軟判定
    を行い軟判定復号結果を出力する軟判定手段と、を具備
    することを特徴とする軟出力ビタビ復号装置。
  2. 【請求項2】 リミット処理手段にあらかじめ設定され
    た上限値は、復号対象のデータの最大値から復号対象の
    データの最小値を引いた値の5分の1倍の値から3倍の
    値であることを特徴とする請求項1記載の軟出力ビタビ
    復号装置。
  3. 【請求項3】 リミット処理手段にあらかじめ設定され
    た上限値は、復号対象のデータの最大値から復号対象の
    データの最小値を引いた値の0.35倍の値から0.75
    倍の値であることを特徴とする請求項1記載の軟出力ビ
    タビ復号装置。
  4. 【請求項4】 リミット処理手段にあらかじめ設定され
    た上限値は、復号対象のデータの最大値から復号対象の
    データの最小値を引いた値の2分の1の値であることを
    特徴とする請求項1記載の軟出力ビタビ復号装置。
  5. 【請求項5】 リミット処理手段にあらかじめ設定され
    た上限値は、復号対象のデータの最大値から復号対象の
    データの最小値を引いた値の2分の1の値に最も近い整
    数であることを特徴とする請求項1記載の軟出力ビタビ
    復号装置。
  6. 【請求項6】 リミット処理手段にあらかじめ設定され
    た上限値は、2n−1(nは整数)で表せる数であるこ
    とを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載
    の軟出力ビタビ復号装置。
  7. 【請求項7】 リミット処理手段は、あらかじめ設定さ
    れた上限値のビット数と同数の第1のOR回路と、前記
    第1のOR回路以外の1つの第2のOR回路と、を有
    し、前記上限値の最下位ビットから最上位ビットに対応
    するパスメトリックの差分値のビットが前記第1のOR
    回路に直接入力され、前記対応するパスメトリックの差
    分値のビット以外のビットが前記第2のOR回路に入力
    され、前記第1のOR回路が、前記第1のOR回路に直
    接入力されたビットと、前記第2のOR回路の出力と、
    を用いて、前記差分値が前記上限値を越えるときに前記
    差分値を前記上限値にて更新して出力する、ことを特徴
    とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の軟出力
    ビタビ復号装置。
  8. 【請求項8】 請求項1から請求項7のいずれかに記載
    の軟出力ビタビ復号装置を備え、前記軟出力ビタビ復号
    装置が出力する復号結果を前記軟出力ビタビ復号装置の
    入力として繰り返し用いることを特徴とするターボ復号
    装置。
  9. 【請求項9】 請求項1から請求項7のいずれかに記載
    の軟出力ビタビ復号装置を搭載することを特徴とする移
    動体通信端末装置。
  10. 【請求項10】 請求項1から請求項7のいずれかに記
    載の軟出力ビタビ復号装置を搭載することを特徴とする
    移動体通信基地局装置。
  11. 【請求項11】 復号対象のデータよりブランチメトリ
    ックを算出し、前記ブランチメトリックを用いてACS
    演算を行いパス選択情報、パスメトリックおよびパスメ
    トリックの差分値を求め、前記差分値があらかじめ設定
    された上限値を越えるときに前記差分値を前記上限値に
    て更新し、前記上限値以下のパスメトリックの差分値、
    前記パス選択情報および前記パスメトリックを用いて軟
    判定を行い軟判定復号結果を出力する、ことを特徴とす
    る軟出力ビタビ復号方法。
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