JP3512176B2 - ターボ復号装置およびターボ復号における復号の繰返し回数の制御方法 - Google Patents

ターボ復号装置およびターボ復号における復号の繰返し回数の制御方法

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  • Detection And Correction Of Errors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ復号装置お
よびターボ復号における復号の繰返し回数の制御方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】ターボ符号器は、送信データと、その送
信データを畳込み符号化したデータ(冗長ビット1)
と、送信データにインタリービングを施したデータを畳
込み符号化したデータ(冗長ビット2)とを出力する。
【0003】一方、ターボ復号器では、2つの畳込み符
号に対応する2つの復号器により、軟判定復号(送信さ
れてきたデータの推定)を行い、一方の復号器の結果
を、他方の復号器にフィードバックしながら繰り返し復
号を行い、最終的に硬判定を行って、受信データの
“1”,“0”を確定する。
【0004】ターボ復号の信頼性は、軟判定復号の繰返
し回数を増大させるほど向上するが、一方で、繰返し回
数が多くなることは、復号に要する時間が長くなること
を意味し、処理遅延が問題となる。また、軟判定復号の
繰返し回数が増大すれば、ビタビアルゴリズムに基づく
パス算出等の処理の負荷が増大し、消費電力も増大する
という問題を生じる。
【0005】したがって、復号の繰り返しをどの時点で
終了するかは重要な問題である。
【0006】復号の繰返し回数を制御する方法として提
案されている方法としては、以下のようなものがある。 直前の処理における軟判定値と今回の処理における軟
判定値を比較し、差がない場合に反復を終了する方法
(欧州特許公開公報EP0755122A2)。 軟判定復号器の出力値(軟判定値)を制限値と比較
し、制限値に近似する場合や、多数のビットで出力変化
の飽和が検出された場合に、反復を終了する方法(特開
2000−216689号公報)。 符号時に検査ビットを挿入しておき、1回の軟判定復
号毎に、復号された情報を検査し、検査の結果に基づい
て、さらなる復号を実施するか否かを判定する方法(特
開2000−183758号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したおよびの
技術では、軟判定値自体(複数ビットの情報)に着目し
て反復終了の可否を判定するため、計算の負担(処理負
担)が重い。また、上述のの技術では、検査ビットの
チェックを1回の復号毎に行うため、処理が複雑であ
り、同様に処理負担が重い。
【0008】本発明の目的は、ターボ復号における軟判
定復号の繰り返しの終了の判定を、より簡素化し、処理
負担を軽減することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では、軟判定値の
最上位の1ビット(正負を示すビット)に着目し、この
最上位の1ビットの飽和状況を監視し、その監視結果
を、復号の繰り返しの終了の可否を判定するための指標
(目安)として利用する。その指標の信頼性が高いと判
断される場合や、種々の条件の下で、処理スピードが特
に要求される場合などには、その指標だけで硬判定の可
否を判定することも可能である。あるいは、その指標が
得られた時点で、他の条件による判定を追加的に行って
もよい。
【0010】例えば、軟判定値が“+0.88(十進表
記)”であるとする。この場合の“+”は、そのビット
が“1”であろうと推定されるということであり、
“0.88”は、その尤度(確からしさ)を表してい
る。なお、“-”は、そのビットが“0”であろうと推
定されることを意味している。
【0011】本発明では、少なくとも最初は、尤度の情
報を考慮することなく、受信符号語(受信信号の復号を
行う単位であり、復号フレームと称することもある)の
各ビットについての軟判定値の“+,−”の変化がなく
なってきており(飽和傾向)、かつ、そのような傾向が
全ビットに渡ってみられると推定される場合に、それを
指標として、復号の反復の終了を決定したり、あるい
は、さらに他の情報を加味した、より厳密な終了の可否
判定を行ったりする。
【0012】復号を終了させても良い場合には、少なく
とも、各ビットについての正負の符号は収束しているは
ずであり、しかも、この正負の符号は1ビットであるの
で、前回値と今回値とを比較することや、全ビットにつ
いての収束判定を行うことも簡単に行える。したがっ
て、これを指標として復号の終了判定を行うことで、判
定の効率化を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下、図面を参照して説明する。
【0014】(実施の形態1)図1に本発明のターボ復
号器の構成例を示す。
【0015】ターボ符号器10からは、u,y1,y2
の3系統の信号が出力される。出力信号uは、送信デー
タそのものである。出力信号y1は、送信データに対し
て、再帰的組織畳込み符号器11による符号化処理を施
して得られる信号である。出力信号y2は、送信データ
をインタリーバ12で攪拌した信号に対して、再帰的組
織畳込み符号器13による符号化処理を施して得られる
信号である。
【0016】各信号(u,y1,y2)は、変調器1
4,通信路15を経て受信され、復調器16により復調
される。
【0017】復調器16により復調された信号は、通信
路15における外乱の影響を受けて誤りを含む信号とな
っており、それらを、u’,y1’,y2’と表す。こ
れらの信号u’,y1’,y2’が、ターボ復号器70
0に入力される。
【0018】ターボ復号器700は、2つの軟判定復号
器101,102と、インタリーバ103,104と、
デインタリーバ105と、加算器106,107と、レ
ジスタ301と、一致検出回路302と、累積加算器3
03と、メモリ304と、復号の繰返しの終了の可否を
判定する判定器305と、硬判定復号器606と、を有
する。
【0019】2つの軟判定復号器101,102と、イ
ンタリーバ103,104と、デインタリーバ105
と、加算器106,107と、硬判定器は、通常のター
ボ復号器を構成する要素である。軟判定復号器102の
出力を軟判定復号器101に帰還させて、繰り返し軟判
定が行われる。軟判定の結果を受け、最終的に、硬判定
復号器606による硬判定が行われる。
【0020】軟判定復号の反復を終了させるか否かは、
判定器305により判定されるが、その判定の指標とな
るのが、軟判定値の最上位の1ビット(正負を示すビッ
ト)の飽和状態を監視して得られる情報である。
【0021】つまり、軟判定復号器102から得られる
軟判定値の、最上位の1ビットの飽和状況を監視し、そ
の監視結果を、復号の繰り返しの終了の可否を判定する
ための指標として利用する。
【0022】例えば、軟判定値が“+0.88(十進表
記)”であるとする。この場合の“+”は、そのビット
が“1”であろうと推定されるということであり、
“0.88”は、その尤度(確からしさ)を表してい
る。なお、“-”は、そのビットが“0”であろうと推
定されることを意味している。
【0023】本実施の形態では、少なくとも最初は、尤
度の情報を考慮することなく、受信符号語(受信信号の
復号を行う単位であり、復号フレームと称することもあ
る)の各ビットについての軟判定値の最上位の1ビット
(“+”または“−”を示す)の変化がなくなってきて
おり(飽和傾向)、かつ、そのような傾向が全ビットに
渡ってみられると推定される場合に、それを指標とし
て、復号の反復の終了を決定する。
【0024】レジスタ301のビット数は、受信符号語
(符号化,復号化の単位であり、復号フレームともい
う)のビット数に対応する。つまり、受信符号語がmビ
ットであるとすれば、レジスタ301も少なくともmビ
ットの容量をもつ。
【0025】そして、軟判定復号器102から出力され
る、n回目(nは3以上の自然数)の軟判定復号処理の
結果(軟判定値)のうち、受信符号語の各ビットについ
ての正負の符号ビット(上位1ビット:MSB)のみ
が、レジスタ301に蓄積される。
【0026】そして、n+1回目の軟判定結果が得られ
ると、受信符号語の各ビットについての正負の符号ビッ
ト(上位1ビット)と、レジスタ301に格納されてい
るn回目の軟判定結果における各ビットについての正負
の符号ビットとの一致/不一致を、一致判定回路(排他
的論理和回路)302で判定する。
【0027】そして、不一致であったビットの数を累積
加算器303でカウントし、カウント値をメモリ304
に蓄積する。例えば、受信符号語の全ビットについて、
軟判定値の符号ビット(最上位ビット)が、連続して同
じであるなら(つまり、前回と今回の正負の符号が一致
していた場合には)、一致判定回路302の出力は全ビ
ットについて“0”であるから、累積加算器303の出
力も“0”となる。
【0028】このような場合には、各ビットについての
軟判定値の最上位の1ビット(“+”または“−”を示
す)の変化がなくなってきており、かつ、そのような飽
和傾向が全ビットに渡ってみられると推定することがで
きる。
【0029】したがって、判定器305は、硬判定を許
可する信号S1を、硬判定復号器606に与える。これ
により、軟判定の繰り返しが終了すると共に、受信符号
語の各ビットについての硬判定が行われる。
【0030】本実施の形態における、復号の繰返しの終
了判定を、図2,図3を用いて、より具体的に説明す
る。
【0031】図2の一番上に、送信信号(ターボ符号の
出力)に含まれる、1つの送信符号語(符号・復号フレ
ーム)のビット構成を示す。図示されるように、1つの
送信符号語(符号フレーム)はnビットからなり、ここ
では、便宜上、各ビットにa〜nの符号を付して区別す
ることにする。a〜nの各ビットは、“110011…
0”である。
【0032】このような送信信号が、通信路における外
乱(例えば、フェージング)の影響を受けて、図示され
るような、誤りを含む受信信号となったとする。つま
り、受信信号は、“000001…1”となっている。
【0033】図1のターボ復号器700は、軟判定復号
を繰り返し行って、元の送信データを推定する。すなわ
ち、ターボ符号では、1つの符号語に隣接する他の符号
語の情報も畳み込まれており、また、冗長ビットとして
インターリーブが施された情報も付加されているので、
これらの情報を考慮することにより、誤りを含む受信信
号から、正しいデータを推定することが可能である。軟
判定復号の方法は、SOVA,MAPなど種々存在する
が、特に限定されるものではない。
【0034】ここで、t回の軟判定復号が行われたとす
る。t回目の軟判定復号の結果、図1の軟判定復号器1
02から出力される軟判定値は、a〜nの各ビットに関
する、mビットのデータである。
【0035】mビットのデータは、最上位の1ビット
(正負を示す符号ビット)Xと、尤度を示すビット(情
報ビット)Yとからなる。上述したように、正負を示す
符号ビットXは、“+”のときは、そのビットが“1”
であると推定されることを意味し、“−”のときは、
“0”であると推定されることを意味する。尤度の情報
(情報ビットY)は、軟判定の信頼度を示す。
【0036】図3に示すように、繰り返し復号の初期で
は、フェージングの影響を受けてかなりの誤りを含む受
信信号を正確に推定することができず、軟判定値の正負
の符号自体が変動する。しかし、何回か復号を繰り返し
ていると、正負の符号は収束していき(時刻T1以
降)、最終的には尤度情報(信頼度情報)も、収束して
いく。
【0037】図3のような軟判定値の収束の考察から、
尤度情報(信頼度情報)による収束判定を行わなくて
も、正負の符号ビットのみの収束を監視することで、あ
る程度の軟判定値の収束判定を行うことができることが
わかる。
【0038】したがって、本実施の形態では、正負を示
す符号ビットXの変化に着目する。つまり、t+1回
目,t+2回目の符号ビットXの変化を、全ビット(a
〜n)について監視する。
【0039】図2の場合、t回目の符号ビットXとt+
1回目の符号ビットXとは、a〜nの全ビットについて
完全には一致しない。しかし、t+1回目の符号ビット
Xと、t+2回目の符号ビットXとは、全ビット(aか
らn)について、完全に一致する。
【0040】したがって、t+1回目の軟判定復号が終
了した時点で、軟判定値の飽和の傾向が、全ビットに渡
って生じていると、判断することができる。なお、ここ
では、全ビットについて正負の符号の収束(飽和)を条
件としているが、これに限定されるものではない。少々
のビットについて、正負の符号が変動している場合で
も、例えば、所定の回数だけ軟判定を繰り返しているよ
うな場合には、大多数のビットについて収束が確認され
るのならば、軟判定値の飽和の傾向が、ほぼ全ビットに
渡って生じていると判断することも可能である。
【0041】軟判定値の正負の符号の飽和が全ビット
(あるいは所定のビット数)に渡って生じていることを
検出したことを示す情報は、終了可否判定の指標として
利用される。
【0042】例えば、a〜nの全ビットに渡って、正負
の符号が収束(飽和)しているのなら、硬判定を許可し
て、軟判定復号を終了させたり、あるいは、その指標が
得られた後、他の条件も加味して最終的な終了の可否判
定を行うこともできる。
【0043】以上説明した、本実施の形態における、復
号の終了可否判定の手順を図4に示す。
【0044】まず、受信符号語(復号フレーム)の各ビ
ットに関し、前回の軟判定値の符号ビットと、今回の軟
判定値の符号ビットが一致しているかを調べ(ステップ
710)、そのような一致が全ビットついて認められる
か、あるいは、所定のビット数以上認められるとき、硬
判定可能である(軟判定復号の終了が可能である)と推
定する(ステップ720)。
【0045】図5は、変形例の構成を示す。図1では、
正負を示す符号ビット(最上位1ビット)ついて、前回
値と今回値の一致を検出してから累積加算を行っていた
が、図5では、順序を逆にして、前回値について累積加
算を行った後に(つまり、前回の各ビットについての軟
判定値のうち、上位1ビット(正負を示す符号ビット)
を全ビット分累積加算を行った後)、その累積加算値メ
モリ304に蓄積し、今回値の累積加算値との比較を、
判定器(比較器)503で行っている。順序は異なる
が、図1の処理と基本的には同じ処理を実行しているこ
とになる。
【0046】また、図6の構成も、実質的には、図1,
図5の構成と同じ処理を行う。ただし、図6の場合、図
1に示される軟判定復号器101および軟判定復号器1
02の双方の出力(双方から出力される各ビットについ
ての軟判定値の上位1ビットの情報)の一致を一致検出
回路302で検出している。この場合、レジスタ301
へのデータの格納と、デインタリーバ401における処
理とを同期して行えるので、一致検出の対象となる双方
のデータのタイミング調整が容易であるというメリット
がある。
【0047】(実施の形態2)図7は、本発明のターボ
復号器の他の構成を示すブロック図である。
【0048】基本的な構成は図1と同じであるが、本実
施の形態では、前掲の実施の形態で説明した処理によ
り、1つの受信符号語を構成する全ビットについて(あ
るいは所定のビット数以上について)、正負の符号が収
束(飽和)していることが判明した場合に、さらに、そ
のような正負の符号(累積加算値)の過去の変動状況
(変動履歴)や、繰り返し復号の回数を参照して、最終
的な軟判定復号の終了の可否判定を行うものである。
【0049】すなわち、図7の判定器305は、累積加
算値に変動が生じなくなって収束が検出されると、回数
カウンタ308により、復号の繰り返し回数を参照し、
復号の信頼性を得るために必要な最小限度の回数を超え
て、復号を行っているかを確認する。所定の回数に達し
ていない場合には、さらに復号を継続する。
【0050】所定の回数に達している場合には、判定器
305は、変動履歴検出回路306が検出した、累積加
算値の変動履歴や各ビット毎の収束の履歴を参照する。
変動履歴検出回路306には、メモリ304に格納され
ている累積加算値の他に、一致検出回路302から出力
される、各ビット毎の一致/不一致を示す信号も供給さ
れる。
【0051】例えば、図3のような軟判定値の変動があ
る場合を想定する。全ビットについての正負の符号がな
かなか収束しない場合でも、かなりのビット(大多数の
ビット)については、より早い時期(例えば、図3のT
1)から収束が確認されていた場合には、かなり早い時
期から収束が推定される状態にあったと推定できるの
で、その判断の信頼性は高いものと判断できる。よっ
て、この場合に、硬判定を許可信号S1を出力する。
【0052】本実施の形態では、正負の符号の収束を指
標として、他の情報も総合的に加味して判定を行うた
め、判定の信頼性が向上する。
【0053】(実施の形態3)図8は、本発明のターボ
復号器のさらに他の例の構成を示す、ブロック図であ
る。
【0054】本実施の形態の構成は、図7の構成とほぼ
同じである。但し、前掲の2つの実施の形態では、軟判
定復号の繰り返し終了の可否を最終的に判定する場合
に、尤度情報(軟判定値)自体は使用していないが、本
実施の形態では、最終判定は、尤度情報(軟判定値)を
しきい値と比較し、近似度を判定する点で、異なる。
【0055】つまり、本実施の形態では、判定器305
による判定は、図7の比較器310による最終判定を行
うタイミングを決めるという意義をもつ。
【0056】比較器310は、判定器305から、硬判
定を行うことが可能と推定されることを示す信号S2を
受けると、軟判定値(尤度情報)のしきい値と、軟判定
復号器102から出力される軟判定値とを比較し、その
近似度を比較する。
【0057】近似していれば、軟判定値は収束している
と判定して、硬判定許可信号S1を出力する。また、比
較の結果、あまり近似していない場合でも、回数カウン
タ308のカウンタ値をチェックし、所定の回数(例え
ば、復号を打ち切るための上限値)の復号が行われてい
るのならば、硬判定許可信号を出力する。
【0058】本実施の形態の場合、尤度値を用いた判定
を行うために信頼性が高い。さらに、尤度情報を用いた
判定は、事前の収束判定を経て行われるので、無駄で複
雑な判定(尤度情報としきい値との比較,近似度判定)
を、軟判定復号毎に行う煩わしさがない。よって、処理
効率が高い。
【0059】以上の処理をまとめると、図9に示すよう
になる。すなわち、受信符号語(復号フレーム)の軟判
定値の正負ビット(符号ビット)のみに着目して、正負
ビットの収束を判定する(ステップ730)。
【0060】他の条件を加味して判定を行い、軟判定復
号の終了可能性を推定する(ステップ740)。
【0061】軟判定復号の終了可能性が確認された場合
に、軟判定値(尤度情報)をしきい値と比較して近似度
を求め、軟判定復号の終了の可否を最終的に判断する。
復号の回数が所定の回数に達している場合には、近似度
にかかわらず、軟判定復号の繰り返しを終了させる(ス
テップ750)。
【0062】以上、本発明を実施の形態に基づいて説明
したが、本発明は種々、変形・応用が可能である。例え
ば、正負ビット(符号ビット)の収束を判定するために
用いる信号として、ターボ復号装置を構成している複数
の軟判定復号器の出力や、インタリーバやデインタリー
バの各出力のいずれかを選択して用いたり、あるいはこ
れらの判定を組み合わせることも可能である。
【0063】本発明は、正負ビット(符号ビット)の収
束を指標として復号終了の可否を探るため、終了可否の
判定の効率化を図ることができる。すなわち、1ビット
の情報の処理であるため、回路も簡単であり、低消費電
力化にも役立ち、処理スピードの面でも有利である。
【0064】また、例えば、軟判定復号の終了可否の判
定の処理速度を重視する場合には、正負ビット(符号ビ
ット)の収束状況(必要に応じて、復号回数の情報)か
ら終了判定を行ってもよいし、より高い信頼性が必要な
ら、正負ビットの収束が確認された後に、さらに他の条
件による判定を行ったり、さらに、軟判定値(尤度情
報)を用いた厳密な判定を行うこともできる。
【0065】このように、本発明は正負ビット(符号ビ
ット)の収束判定を指標とし、必要に応じて、多様な判
定処理を実施することも可能であり、復号の終了判定の
処理の効率化を図ることができる。
【0066】このような復号の終了判定処理の効率化
は、携帯電話のような通信のリアルタイム性が厳格に要
求される機器にターボ復号装置を搭載した場合に、特に
要求されるものであり、本発明の実用上の効果は大き
い。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
復号の終了可否の判定を、大幅に効率化することができ
る。これにより、ターボ復号の処理速度が向上し、ま
た、ターボ復号器の冗長な復号動作が無くなり、装置の
消費電力を削減することができる。また、本発明は、簡
単な回路の付加で実現できるため、実現が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1にかかるターボ復号器の
構成を示すブロック図
【図2】軟判定値に含まれる正負ビット(符号ビット)
の収束判定を説明するための図
【図3】軟判定値の変動の一例を示す図
【図4】正負ビットに基づく軟判定復号の終了判定(終
了推定)の手順を示すフロー図
【図5】本発明の変形例の要部構成を示すブロック図
【図6】本発明の、他の変形例の要部構成を示すブロッ
ク図
【図7】本発明の実施の形態2にかかるターボ復号器の
構成を示すブロック図
【図8】本発明の実施の形態3にかかるターボ復号器の
構成を示すブロック図
【図9】図8のターボ復号器における処理手順の例を示
すフロー図
【符号の説明】
10 ターボ符号器 101,102 軟判定復号器 103,104 インタリーバ 105 デインタリーバ 106,107 加算器 301 レジスタ 302 一致判定回路(排他的論理和回路) 303 累積加算器 304 メモリ 305 判定器 606 硬判定復号器 700 ターボ復号器

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のビットからなる受信符号語につい
    て軟判定を繰り返し行ない、軟判定を行なう毎に、各ビ
    ットについて、“1”または“0”のうちのどちらであ
    る可能性が高いかを示す正負の情報および尤度情報を含
    む軟判定復号結果を得て、この軟判定復号結果に基づい
    て硬判定を行なうターボ復号における、軟判定復号の繰
    返し回数を制御する方法であって、 前記受信符号語の各々のビットについての前記軟判定結
    における前記正負の情報の変動を監視し、前記変動
    収束し、かつ、そのような収束の傾向が、前記受信符号
    語の全ビットに渡っていると推定されることを基準と
    し、そのような基準が満たされたことの検出信号を、前
    記軟判定復号の繰返し回数を制御するための指標となる
    情報として利用することを特徴とする、ターボ復号にお
    ける復号の繰返し回数の制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記軟判定復号の繰返し回数を制御するための指標とな
    る情報のみを用いて、前記軟判定復号の繰り返しの終了
    を決定することを特徴とする、ターボ復号における復号
    の繰返し回数の制御方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、 前記軟判定復号の繰返し回数を制御するための指標とな
    る情報に基づき、前記軟判定復号の繰り返しを終了させ
    ることが可能と判断された場合には、さらに、他の情報
    に基づく終了の可否判定を行なうことを特徴とする、タ
    ーボ復号における復号の繰返し回数の制御方法。
  4. 【請求項4】 請求項3において、 前記他の情報は、前記各ビットについての正負の情報の
    時間軸に対する変動の履歴情報,前記軟判定復号の繰り
    返し回数の情報の少なくとも一つを含むことを特徴とす
    る、ターボ復号における復号の繰り返し回数の制御方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項3において、 前記軟判定復号の繰返し回数を制御するための指標とな
    る情報に基づき、前記軟判定復号の繰り返しを終了させ
    ることが可能と判断された場合には、次に、軟判定値に
    含まれる尤度の値を所定のしきい値と比較し、これによ
    り、繰り返し復号の終了の可否を最終的に判定すること
    を特徴とする、ターボ復号における復号の繰り返し回数
    の制御方法。
  6. 【請求項6】 軟判定復号器と、この軟判定復号器から
    出力される軟判定値に含まれる、受信符号語の各ビット
    についての正負の情報を格納するメモリと、前記正負の
    情報の変化を監視する監視手段と、を具備することを特
    徴とするターボ復号装置。
  7. 【請求項7】 請求項6において、 前記正負の情報の変化を監視する監視手段は、前記受信
    符号語の各ビットについての前記正負の情報が、m回目
    の軟判定復号の結果と、m+1回目の軟判定符号の結果
    とにおいて差異が生じているかを判定し、差異が生じて
    いる数が所定値以下に収まっていることが検出された場
    合には、各ビットについての前記正負の情報の変動が収
    束し、かつ、そのような収束の傾向が、前記受信符号語
    の全ビットに渡っていると推定して、前記軟判定復号の
    繰返しを終了するための少なくとも基礎的な条件が整っ
    たことを示す信号を出力することを特徴とするターボ復
    号装置。
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