WO2001061867A1

WO2001061867A1 - Turbo decoder

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Publication number: WO2001061867A1
Application number: PCT/JP2001/001030
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Suzuki; Hisashi Kondo
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Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2001-08-23
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Description

明細書ターボ復号器技術分野

本発明は、夕一ポ符号化されたデータをブロック単位で入力してターボ復号を行なうターボ復号器に関する。背景技術

近年、受信電波の強度がめまぐるしく変動する状態（フェージング）が発生する移動体通信等の通信路における誤り訂正能力を高めるために、ターボ符号器および夕一ポ復号器を用いた通信方式が注目されている。

図 4は、従来の、ターボ符号器およびターポ復号器を用いた通信方式における回路構成を示す図である。

図 4には、送信側であるターボ符号器 2 0 0および変調器 3 0 0と、通信路 4 0 0と、受信側である復調器 5 0 0およびターボ復号器 1 0 0とが示されているターボ符号器 2 0 0には、畳込み符号器 2 0 1， 2 0 2とインタリーバ 2 0 3 が備えられている。このターボ符号器 2 0 0には、情報ビットを表す 2値変数 u = (u !, u ₂, ■··, u_N) が入力される。入力された 2値変数 uは、そのまま送信データ X_s= (X , ^s , X₂ ^S， ···, X_N ^S) として出力されるとともに、畳込み符号器 2 0 1とインタリーバ 2 0 3に入力される。

畳込み符号器 2 0 1には、図示しない遅延回路と排他的論理和ゲ一卜が備えられている。畳込み符号器 2 0 1は、入力された 2値変数 uを遅延回路で 1ビット分づっ遅延し、 1ビット分ずつ遅延した 2値変数を排他的論理和ゲートで演算することにより、時間的に前後関係を持つ符号化データ（畳込み符号） X_{p l}= (X _ι ^{ρ 1}, χ₂ ^{ρ 1}， ···， χ_Ν ^{ρ 1}) を生成する。

インタリーバ 2 0 3は、入力された 2値変数 uをメモリに順次書き込み、書き込まれた 2値変数 uを所定のアルゴリズムに従って読み出して畳込み符号器 2 0 2に入力する。

畳込み符号器 2 0 2は、前述した畳込み符号器 2 0 1と同様にして、ィン夕リーバ 2 0 3からのデータを遅延し排他的論理和演算を行なって符号化データ（畳込み符号） X_{p 2}= (X^², X₂ ^{p 2}， …， X_N ^{p 2}) を生成する。

変調器 3 0 0には、ターボ符号器 2 0 0から出力された送信データ X_sと符号化データ X_{p l}， X_{p 2}が入力される。変調器 3 0 0は、入力された送信データ X_s ，符号化データ X_pい X_{p 2}を 2相位相変調方式（B P S K : B i n a r y P h a s e S h i f t K e y i n g) あるいは 4相位相変調方式（Q P S K ： Q u a d r a t u r e P h a s e S h i f t K e y i n g ) 等の変調方式により変調して通信路 4 0 0に送出する。

通信路 4 0 0では雑音が混入し、雑音が含まれた送信デ一夕 X_s，符号化デー夕 X_{p l}， X_{p 2}が、復調器 5 0 0に入力される。

復調器 5 0 0では、これらの受信データを軟判定処理する。軟判定処理とは、復調された信号の電圧レベルを 3レベル以上の複数レベルに分けて出力する処理であり、例えば 8種類の多値データ（0、 1、 ···、 7 ) に振り分けて出力する。復調器 5 0 0からは、このように軟判定処理された、送信データ X_s，符号化デ一夕 X_{p l}， X_{p 2}に対する受信データ Y_s= (Υ , ', Y₂ ^S， …， Y_N ^S) ，符号化データ Υ_{Ρ 1}= (Υι^{ρ 1}, Υ₂ ^{Ρ 1}. …， Υ_Ν ^{ρ 1}) ,

(Υι^{ρ 2}, Υ₂ ^{ρ 2}, ···， Υ_Ν ^{ρ 2}) が出力される。これら受信データ Y_s, 符号化データ Υ_{ρ 1}, Υ_{ρ 2}はターボ復号器 1 0 0に入力される。

このターポ復号器 1 0 0には、軟出力復号器 1 1， 1 2と、イン夕リーバ 1 3 , 1 4と、ディン夕リーバ 1 5， 1 9と、硬判定部 1 6と、演算器 1 7， 1 8とが備えられている。軟出力復号のアルゴリズムとしては MAP (M a x i mum

A P o s t e r i o r i ) 復号ゃ S OVA (S o f t O u t u t V i t e r b i A l g o r i t hm) 等が用いられる。以下では、軟出力復号のァルゴリズムとして MAP復号を用いる場合を例に挙げてその概要を説明する。詳細については、「A T u r b o C o d e T u t o r i a l」 W i l l i a m E . R y a n, e w M e i c o S t a t e U n i v e r s i t y, B o x 3 000 1 D e p t . 3—0， L a s C r u c e s , NM

8 8 00 3 "An Ov e r v i ew o f Tu r b o C o d e s 'ソ /www. e e . V i r g i n i a , e d u/c c s p/ t u r b o― c o d e s 、あるいは、「S h a n n o n限界への道標： " p a r a l l e l c o n c a t e n a t e d (Tu r b o) c o d i n g" , " t u r b o ( i n t e r a t i v e) d e c o d i n g" とその周辺」井坂元彦，今井秀樹、信学技報（TECHN I CAL REPORT OF I E I CE) I T 9 8 - 5 1 ( 1 9 98 - 1 2 ) 、社団法人電子情報通信学会（THE I NST I TUTE OF EL ECTRON I C S, I NFORMAT I ON AND COMM UN I CAT I ON ENG I NEERS) を参照されたい。

以下では、先ず、ターボ符号の復号の理解のため、どのような信頼度情報（尤度情報と称する）が用いられるのかを説明する。簡単のために、受信データ Y_s ，符号化データ Y_pを、 Y= (Y_s， Y_p) とする。ここで、 Υ_ρは軟出力復号器のパリティ入力、すなわち Υ_{ρ 1}もしくは Υ_{ρ 2}とする。 MAP復号器では、デコード結果（復号結果） u_kが、次の対数尤度比 L_k (u _k) に従って、 u_k = + lであるか u_k = _ 1であるかが決定される。ここで、添字の kは時刻 k (時系列デ一夕中の k番目のデータであること）を表わす。

L _k (u_k) = l o g P (u _k = + 1 I Y) /P (u _k =- 1 I Y) ここで、 P (u _k = + 1 I Y) は、 Y= (Y_s， Y_p) のときにデコード結果（復号結果）が u _k = + 1である確率を表わし、 P (u _k =- 1 I Y) は、 Υ= (Υ _s， Υ_ρ) のときにデコード結果（復号結果）が u_k =— 1である確率を表わす。加法的アルゴリズムを用いると対数尤度比は以下のように計算される。 S _kを時刻 kでの状態とする。 S _kは 0から 2^M— 1までの値をとる。ただし、 Mは符号器での記憶要素の数である。状態が S から S _kに変化した場合のブランチメトリクスは以下のように計算される。

a)

)u_{k c}y_ku_k

ただし、 L _Mは軟出力復号器 1 1の場合は軟出力復号器 1 2で計算された、また軟出力復号器 1 2の場合は軟出力復号器 1 1で計算された事前情報尤度である。また、 L cは信号対雑音比により定まる定数であり、 L_C = 4 E Noである。ただし、 E_eは符号化ビット毎のエネルギー、 N oは雑音スペクトル密度である。前方再帰ステートメトリクス、後方再帰ステートメトリクスは次の式で計算される。 (y_t (y_k S_k_ S J+ α ))

/¾( S_k)= max , J+ βk ^Sk-ι))

( ) ただし、 max は、次の補正項付きの最大値関数である m严 A, =A_M + log! 1 + ^ ^exP" - ^ΛΜ

補正項は小さなルックアップテーブルを用いて実現される。最終的に対数尤度比は以下のように計算される。 )

ターボ符号の復号では対数尤度比は 3つの項に分けられる。

L_R("_k )= L_c y_k ^s + L (u_k )+ L^a _ow (u_k )

最後の項は外部尤度情報といい、パリティ情報のみから計算される値である。この外部尤度情報のみが軟出力復号器 1 1に事前尤度情報としてフィ一ドバックされる。

次に、ターボ復号器 1 00の構成について説明する。

夕一ポ復号器 1 00を構成する軟出力復号器 1 1には、受信デ一夕 Y_sと、符号化データ Y_p iと、ディン夕リーバ 1 5からのフィードバック情報である事前尤度情報 L i (u)とが入力される。最初の時点では、事前尤度情報 L i (u)の値は ' 0 ' にある。軟出力復号器 1 1では、受信データ Y_sに定数 L_cを乗算して通信路値 L_c · Y_sを推定し、この通信路値 L_c · Y_sと符号化データ Y_{p l}とに基づいて軟出力データ (u) *を出力する。ここで、 *は、入力に対し時間的に遅れた信号であることをあらわしている。尚、定数 L_cは、通信路 400における信号対雑音比の大きさに応じて、図示しない制御用プロセッサにより設定される。演算器 1 7は、入力された軟出力データ L i (u) *から通信路値 L_c · Y_sを減算して外部尤度情報 L _{e i} (u) を推定する。具体的には、受信デ一夕 Y_sに小さな雑音のみが含まれておりその受信データ Y_sの信頼度が高い場合は定数 L _eの値は大きく設定される。このため、大きな通信路値 L_e · Y_sを用いて軟出力データェ（u) *が計算され、受信データ Y_sを中心にターボ復号が行なわれることとなる。一方、受信データ Y_sに大きな雑音が含まれておりその受信データ Y_sの信頼度が低い場合は定数 L cの値は小さく設定される。このため、小さな通信路値 L_t · Y_sを用いて軟出力データ (u) *が計算され、軟出力データ L i (υ ) *を中心にターボ復号が行なわれることとなる。

インタリーバ 14は、演算器 1 7からの外部尤度情報 L eェ (u) をそのイン夕リーバ 1 4内のメモリに順次書き込み、次いでそのメモリから、前述したイン夕リーバ 2 0 3における場合と同じアルゴリズムで読み出すことにより事前尤度情報 L₂ (u) を推定する。この事前尤度情報 L₂ (u) は、軟出力復号器 1 1で得られた軟出力データ L i (u) *から与えられる外部尤度情報である。

ィン夕リーバ 1 3は、受信データ Y_sをそのィンタリーバ 1 3内のメモリに順次書き込み、次いでそのメモリから、前述したインタリーバ 203における場合と同じアルゴリズムで読み出すことにより受信データ Y_s ' を出力する。

軟出力復号器 1 2には、インタリーバ 1 3, 1 4からの受信データ Y_s' , 事前尤度情報 L₂ (u) が入力される。また、復調器 5 0 0からの符号化データ Y_p ₂も入力される。この符号化データ Υ_{ρ 2}は、前述したようにインタリーバ 2 0 3 を経由して生成されたデータであるため、受信データ Y_s' , 事前尤度情報 L₂ ( υ) と同じ並びの順序データである。軟出力復号器 1 2は、受信データ Y_s ' に定数 L_eを乗算して通信路値 L_c · Y_s' を推定する。また、これと同期して符号化データ Y_{p 2}に定数 L_cを乗算して通信路値 L_e · Y_{p 2}を推定し、これら通信路値 L_c · Y_s' ， L_c - Y_{p 2}と事前尤度情報 L₂ (u) に基づいて軟出力データ L₂ (u) *を出力する。出力された軟出力データ L₂ (u) *は、硬判定部 1 6および演算器 1 8に入力される。硬判定部 1 6は、多値の軟出力データ L ₂ (u) *が 2値のデータのいずれに属するのかの硬判定を行なってディン夕リーバ 1 9を経由して 2値データ Dを出力する。 1回だけで復号結果を推定する場合はここで終了するが、一般にターボ復号器 1 0 0は、 n回（n = 2, 3, ···) 上述の過程を繰り返して復号結果を推定するものであるため、以下の動作が引き続き行なわれる。

演算器 1 8には、軟出力データ L₂ (u) *と、受信データ Y_s ' と、事前尤度情報 L₂ (u) とが入力される。演算器 1 8は、受信データ Y_s' と事前尤度情報 L₂ (u) に基づいて軟出力デ一夕 L ₂ (u) *を減算し、外部尤度情報 L e ₂ (u ) を推定する。この外部尤度情報 L e ₂ (u) は、軟出力復号器 1 2からの、 n 一 1回目の復号結果から推定される外部尤度情報である。この外部尤度情報 L e ₂ (u) はディン夕リーバ 1 5に入力される。

ディン夕リーバ 1 5は、入力された外部尤度情報 L e ₂ (u) を前述したアルゴリズムとは逆のアルゴリズムにより処理して受信データ Y _sと同じ並び順に変換して事前尤度情報 1^ (u)を推定し、軟出力復号器 1 1および演算器 1 7にフイードバックする。

このように、夕一ポ復号器 1 0 0では、事前尤度情報 L i (u) ， L₂ (u)を 2つの軟出力復号器がお互いに繰り返しフィードバックして復号を行なうことにより、データの誤り訂正能力を高めることができる。また、インタリーブ処理によるデータの並べ替えにより、通信路 40 0の特定部分に発生する雑音によるデ —夕の誤りを精度よく訂正することができる。

通信路におけるデータの信号対雑音比は時々刻々変化するものであるが、上述したターボ復号器 1 0 0では、復号の繰り返し回数は、最悪の信号対雑音比を考慮して設定される。このため、信号対雑音比が比較的高いブロックを受信した場合、ターボ復号器 1 0 0では過剰な繰り返しが行なわれることとなり、その分処理速度が遅れ、また余分な電力が消費されるという問題がある。

また、最近発表された論文（ "R e d u c i n g P owe r C o n s um p t i o n o f Tu r b o C o d e D e c o d e r U s i n g Ad a p t i v e I t e r a t i o n w i t h V a r i a b l e S u p 1 y V o l t a g e" , P r o c . I E E E I n t n l . S y m p . o n L ow P owe r D e s i g n, S a n D i e g o C A, p p. 7 6— 8 1、 Au g. 1 9 9 9 ) には、ターボ復号を繰り返すことにより誤り訂正処理して C R C検査を行ない、誤りなしと判定された場合その繰り返しを終了して復号結果を推定することにより消費電力の低減化が図られたターボ復号器が提案されている。しかし、信号対雑音比が比較的低いデータ系列を受信した場合は、 C R C検査で誤りなしと判定されるまでにターボ復号の繰り返しが多数回行なわれることとなり、消費電力の低減化に欠ける面がある。

また、特開平 1 0— 3 0 3 7 59号公報には、入力された軟判定データをビ夕ビ復号器でビット系列に復号し、復号されたビット系列のビットそれぞれに対して信頼度情報を付加してデータ系列を推定し、それらデータ系列を C RC検査して誤りなしと判定された場合はそのデータ系列を復号結果として出力する一方、誤りありと判定された場合は信頼度情報の総和が小さくなる順に誤りなしと判定されるまでビット反転を行なって復号結果を推定する技術が提案されている。しかし、この技術では、復号されたビット系列に信頼度情報を付加して CRC検査を行なうものであるため、 CRC検査のために必要な時間は長く、従って復号結果を推定するまでの処理速度が遅延するという問題がある。

また、前述した、ブランチメトリクスを計算する際に用いる定数 L_eは、通信路 400で付加される信号対雑音比の大きさから決定される（信号対雑音比が大きい場合は小さく決定され、信号対雑音比が小さい場合は大きく決定される）。通常、この定数 L_cは復調器 500から得られる情報によって制御用プロセッサ (図示せず）が計算し、夕一ポ復号器 1 00に設定される。

実際には、復調器 500から出力される受信データ Y_sがそのまま夕一ポ復号器 1 00に送られるわけではなく、量子化、飽和処理、下位ビットの切り捨て等の処理が行われた後に夕一ポ復号器 1 00に送られる。この際に、復調器 50 0 から得られる情報によって制御用プロセッサが計算した定数と、実際に夕一ポ復号器 1 00で使用すべき定数 L_cとに違いが生じると、復号結果の精度が低下し、従って誤り訂正能力が低下するという問題がある。また、定数 L_eの計算のために制御用プロセッサの処理能力の一部が使われてしまい、他の計算に利用できる処理能力が低下するという問題もある。発明の開示

本発明は、上記事情に鑑み、誤り訂正能力の低下を抑えたまま、処理速度の向上や消費電力の低減化が図られたターボ復号器を提供することを目的とする。上記目的を達成する本発明の夕一ポ復号器のうちの第 1のターボ復号器は、夕 —ポ符号化されたデータをブロック単位で入力してターボ復号を行なうターボ復号器において、

上記データを入力してターボ復号を行なう復号部と、上記復号部の信頼度情報出力に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比を推定する信号対雑音比推定部とを備え、

上記復号部が、上記信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に応じた回数だけターポ復号の繰り返し過程を行なうものであることを特徴とする。

本発明の第 1のターボ復号器は、復号部の信頼度情報出力に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比を推定し、その信号対雑音比に応じた回数だけターボ復号を行なうものであるため、小さな雑音が含まれたブロックを受信した場合は少ない回数で夕ーポ復号が行なわれる。従って、従来の、最悪の信号対雑音比を考慮して繰り返し回数が設定された夕一ポ復号器と比較し、信号対雑音比が比較的高いブロックを受信した場合、過剰な繰り返しが防止されて、誤り訂正能力の低下を来たすことなく、処理速度の向上および消費電力の低減化が図られる。

ここで、上記本発明の第 1のターポ復号器において、前記信号対雑音比推定部は、軟出力データまたは外部尤度情報を二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比を推定する二乗平均回路を有するものであることが好ましい。

また、上記第 1の夕一ポ復号器は、上記信号対雑音比と所定値とを比較する比較部を有し、上記復号部は、信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比が所定値に達するまでターボ信号を繰り返すものであることも好ましい形態である。さらに、上記第 1のターボ復号器は信号対雑音比とターボ復号の繰り返し回数との対応関係を格納するルックアップテーブルを有し、上記復号部は、そのルツクアップテーブルに従って、信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に対応する回数だけ、ターボ復号を繰り返すものであってもよい。さらに、上記第 1の夕一ボ復号器は夕一ボ復号の繰り返し回数を計数するカウン夕部を有し、上記復号部は、信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に対応する回数をカウン夕部で計数した後、硬判定を終了するものであってもよいまた、上記目的を達成する本発明のターボ復号器のうちの第 2の夕一ポ復号器は、ターボ符号化されたデータをプロック単位で入力して夕一ポ復号を行なう夕一ポ復号器において、

上記データを入力してターボ復号を行なう復号部と、

上記復号部の信頼度情報出力に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比を推定する信号対雑音比推定部と、

上記信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に応じて上記復号部に入力されるデータのレベルを調整する入力レベル調整部とを備えたことを特徴とする本発明の第 2の夕一ポ復号器は、復号部の信頼度情報出力に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比を推定し、その信号対雑音比に応じて入力データのレべルを調整するものであるため、そのターボ復号器内の信頼度出力情報に基づいて現在処理中のブロックの信号対雑音比が推定されて、入力データの信号対雑音比により定まる定数 L _cが適正に自動設定されることとなる。従って、従来の夕一ボ復号器のように、制御用プロセッサで計算した定数 L _cと、実際に夕一ポ復号器で使用すべき定数 L _cとの違いにより誤り訂正能力が低下するというようなことはなく、また定数 L _eの計算のために処理能力が低下することが防止されて、処理能力が高められるとともに消費電力の低減化も図られる。

ここで、上記本発明の第 2のターボ復号器において、上記入力レベル調整部は、上記復号部に入力されるデータの信頼度が相対的に低い場合には小さな増幅率で、その信頼度が相対的に高い場合には大きな増幅率で前記データを増幅するものであることが好ましい。

また上記第 2の夕一ボ復号器において、上記信号対雑音比推定部は、軟出カデ一夕または外部尤度情報を二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比を推定する二乗平均回路を有するものであってもよい。さらに、上記第 2の夕一ボ復号器において、上記夕一ポ復号器は、信号対雑音比と、外部尤度上情報に対する入力データの割合（ I ER ; I n p u t t o E x t r i n s i c d a t a R a t i o) との対応関係を格納するルツクァップテーブルを有し、上記入力レベル調整部は、そのルックアップテーブルに従つて、信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に応じて復号部に入力されるデータのレベルを調節するものであることも好ましい形態である。

さらに、上記目的を達成する本発明のターボ復号器のうちの第 3のターボ復号器は、夕一ボ符号化されたデータをブロック単位で入力して夕一ポ復号を行なう夕一ボ復号器において、

上記データ系列を入力して軟判定を伴う復号過程を複数回繰り返す繰り返し復号部と、

上記繰り返し復号部における軟判定復号結果を受け取って硬判定を行なうことにより復号デ一夕系列を生成する硬判定部と、

上記硬判定部で得られた復号データ系列について C R C検査を行なう C R C検查部と、

上記繰り返し復号部における軟判定復号結果中の信頼度の低いデータ位置を保存する低信頼度データ位置保存部とを備え、

上記 CR C検査部が、上記硬判定部で得られた復号デ一夕系列に CRC検査を行なうとともに、その復号データ系列を基に、その復号デ一夕系列中の、上記低信頼度データ位置保存部に保存された信頼度の低いデータ位置のデータの論理を反転したデ一夕系列にも C RC検査を行なうものであることを特徴とする。本発明の第 3のターポ復号器は、軟判定復号結果中の信頼度の低いデータ位置のデータの論理を反転してデータ系列を推定して C R C検査を行なうものであるため、例えばフェージングの発生によりデータ系列の一部にノイズが含まれた場合、そのデータ系列中の、ノイズが含まれたデータのみの論理が反転されて C R C検査が行なわれる。従って、 CRC検査で誤りなしと判定される確率が高まることとなり、前述した論文（ 1 999 I EEE I n t n l . S ymp. o n

L ow P owe r D e s i g n ) に提案された技術と比較し、 C R C検査で誤りなしと判定されるまでの時間が短くて済み、誤り訂正能力の低下を抑えつつ、処理速度の向上および消費電力の一層の低減化が図られる。また、特開平 1 0 - 3 0 3 7 5 9号公報に提案された、軟判定データをビット系列に復号しそのビット系列に信頼度情報を付加して C R C検査を行なう技術と比較し、 C R C検査を行なうために必要な時間が短くて済み、この観点からは、復号結果を推定するまでの処理速度の向上が図られる。

ここで、上記低信頼度データ位置保存部が、上記繰り返し復号部が復号過程を繰り返すごとに、今回の繰り返し過程における軟判定結果中の信頼度の低いデー夕位置を保存するものであり、

上記 C R C検査部が、上記硬判定部で得られた復号デ一夕系列中の、上記低信頼度データ位置保存部に前回の繰り返し過程において保存されたデータ位置のデ —夕の論理を反転して C R C検査を行なうものであって、

上記 C R C検査部における C R C検査結果に誤りなしと判定されたデータ系列が得られた場合に、上記繰り返し復号部における復号過程の繰り返しを終了する繰り返し制御部を備えることが好ましい。

このようにすると、信頼度の低いデータ位置の保存と C R C検査とを同時に行なうことができるとともに、 C R C検査結果に誤りなしと判定された場合に復号過程の繰り返しを即座に終了することができるため、復号結果を一層短時間で推定することができ、処理速度の一層の向上と消費電力の一層の低減化が図られる以上説明したように、本発明によれば、誤り訂正能力の低下を抑えつつ、処理速度の向上、消費電力の低減化が図られる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1実施形態の夕一ポ復号器のブロック図である。

図 2は、本発明の第 2実施形態のターボ復号器のプロック図である。

図 3は、本発明の第 3実施形態のターボ復号器のブロック図である。

図 4は、従来の、ターボ復号器、およびそのターポ復号器を用いた通信方式における回路構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態について説明する。

ここで、前述した図 4に示すターボ復号器 1 00と同じ構成要素には同一の符号を付し、重複説明は省略する。

図 1に示すターボ復号器 1は、図 4に示すターボ復号器 1 00と比較し、二乗平均回路 20と、ルックアップテーブル 2 1と、カウン夕部 2 2とが追加されている点が異なっている。

二乗平均回路 20は、本発明にいう信号対雑音比推定部に相当し、軟出力復号器 1 2からの軟出力データ L₂ (u) *に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比を推定するものであり、詳細には、処理中のブロックがどの程度信頼度があるのか（信号にどの程度雑音が含まれているのか）を推定するために、軟出力デー夕 L₂ (u) *の二乗平均の演算を行なうことによりそのブロックの信号対雑音比を推定する。

ルックアップテーブル 2 1には、二乗平均回路 20で推定される信号対雑音比と、ターボ復号を行なうための繰り返し回数との対応関係を示すデータが格納される。繰り返し回数は、. 受信データ Y_s，符号化データ Υ_{ρ 1}， Υ_{ρ 2}の信号対雑音比と、所望の B E R (B i t E r r o r R a t e) に応じて決定される。本実施形態では、あらかじめシミュレーションによって、受信データ Y_s， Y_{p l}， Υ_{ρ 2}の信号対雑音比と、二乗平均回路 20で推定される信号対雑音比との相関関係を推定しておき、さらに信号対雑音比と繰り返し回数との対応関係を示すテ一ブルデータを作成してルックアップテーブル 2 1に格納しておく。このルックァップテーブル 2 1は、二乗平均回路 20で推定された、初期の繰り返し（ 1回目や 2回目、もしくは最低限必要な繰り返し）が行なわれた時点における信号対雑音比を入力し、その信号対雑音比と同じ信号対雑音比に対応する繰り返し回数をカウン夕部 2 2に向けて出力する。

カウンタ部 22は、ルックアップテ一ブル 2 1からの繰り返し回数をカウント値としてセットし、軟出力復号器 1 2により軟出力データ L₂ (u) *が推定される度にそのカウント値を 1つデクリメントして、カウント値が ' 0 ' になった時点で、硬判定部 1 6による硬判定を終了させる。

このように構成された夕一ポ復号器 1に受信デ一夕 Y_s, Υ_{ρ 1}, Υ_{ρ 2}が入力されると、夕一ボ復号器 1では、図 2を参照して説明したようにして、軟出力復号器 1 2で軟出力データ L₂ (u) *を推定する。推定した軟出力データ L₂ (u) * は、二乗平均回路 20に入力される。

二乗平均回路 2 0では、軟出力データ L₂ (u) *の二乗平均の演算を行なうことによりそのブロックの信号対雑音比を推定する。推定された信号対雑音比は、ルックアップテーブル 2 1に格納されたテーブルデータと参照され、そのテープルデ一夕の、入力された信号対雑音比と同じ信号対雑音比に対応する繰り返し回数がカウン夕部 2 2に向けて出力される。

カウン夕部 22では、出力された繰り返し回数をカウント値としてセットし、軟出力復号器 1 2の軟出力デ一夕 L₂ (u) *が生成される度にそのカウント値をデクリメントする。デクリメントされた結果、カウント値が ' 0 ' に達していない場合はターポ復号が引き続き実行される。一方、カウント値が ' 0 ' に達した場合は硬判定部 1 6による硬判定を終了させる。

また、本実施形態では、カウンタ部 22に変え、所定値と信号対雑音比とを比較する比較部を設け、信号対雑音比が、この所定値に達するまで、ターボ復号をくり返すものであっても良い。これによりカウン夕動作を不要とすることができるこのように、本実施形態のターボ復号器 1では、軟出力復号器 1 2の軟出力デ —夕 L₂ (u) *を二乗平均回路 20で二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比を推定し、その信号対雑音比に応じた回数だけターボ復号を行なうものであるため、小さな雑音が含まれたプロックを受信した場合は少ない回数でターボ復号が行なわれることとなる。従って、従来の、最悪の信号対雑音比を考慮して繰り返し回数が設定されたターボ復号器と比較し、信号対雑音比が比較的高いプロックを受信した場合、過剰な繰り返しが防止されて消費電力の低減化が図られる尚、本実施形態では、軟出力復号器 1 2の軟出力データ L₂ (u) *を二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比を推定したが、演算器 1 8の外部尤度情報 L e ₂ (u) を二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比を推定してもよいまた、本実施形態では、二乗平均の演算を行なうことによりそのブロックの信号対雑音比を推定する例で説明したが、これに限られるものではなく、復号部の信頼度情報出力に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比を推定すればよい。さらに、本実施形態では、ルックアップテーブル 2 1を参照して、二乗平均回路 2 0で推定された信号対雑音比に対応する繰り返し回数を推定し、カウン夕部

2 2でデクリメントすることにより、その繰り返し回数だけ夕一ボ復号を行なう例で説明したが、本発明は信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に応じた回数だけターボ復号を行なうものであればよい。

図 2は、本発明の第 2実施形態の夕一ポ復号器のブロック図である。

ここでも、前述した図 4に示すターボ復号器 1 00と同じ構成要素には同一の符号を付し、重複説明は省略する。

図 2に示すターボ復号器 2は、図 4に示すターポ復号器 1 00と比較し、二乗平均回路 3 0と、ルックアップテーブル 3 1と、入力レベル調整部 3 2， 3 3，

34とが追加されている点が異なっている。尚、軟出力符号器 1 1， 1 2と、ィン夕リーバ 1 3, 14と、ディン夕リーバ 1 5， 1 9と、硬判定部 1 6と、演算器 1 7， 1 8とが、本発明にいう復号部に相当する。

二乗平均回路 30は、本発明にいう信号対雑音比推定部に相当し、軟出力符号器 1 2からの軟出力データ L₂ (u) *に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比 N (u) を推定するものであり、詳細には、処理中のブロックがどの程度信頼度があるのか（どの程度信号対雑音比 N (u) が含まれているのか）を推定するために、軟出力データ L₂ (u) *の二乗平均の演算を行なうことによりそのプロックの信号対雑音比 N (u) を推定する。

ルックアップテーブル 3 1には、二乗平均回路 30で推定される信号对雑音比と I E Rとの対応関係を示すデータが格納される。 I ER ( I n p u t t o E x t r i n s i c d a t a R a t i o) とは、外部尤度情報（E x t r i n s i c I n f o rma t i o n) に対する入力デ一夕の割合をいい、この I ERと入力データの信号対雑音比との間には一定の関係が存在する。そこで、本実施形態では、あらかじめシミュレーションによって、入力デ一夕の信号対雑音比と、二乗平均回路 3 0で推定される信号対雑音比との相関関係を推定しておき、さらに信号対雑音比と I E Rとの対応関係を示すデータを作成してルックアツプテ一ブル 3 1に格納しておく。このルックアップテーブル 3 1は、二乗平均回路 3 0で推定された信号対雑音比に対応する I E Rを入力レベル調整部 3 2 , 3 3 , 3 4に向けて出力する。

入力レベル調整部 3 2， 3 3 , 3 4には、それぞれ、受信データ Y_s= (Y i ⁵ ， Y₂ ^S， ■··, Y_N ^S) ，符号化デ一タ Υ_{ρ 1}= (Υ ^ ¹, Υ₂ ^{ρ 1}, -, Υ_Ν ^{ρ 1}) ， Υ _{ρ 2}= (Υ , ^{ρ Ζ}, Υ₂ ^{ρ 2}， ···， Υ_Ν ^{ρ 2}) がブロック単位で入力される。入力レベル調整部 3 2 , 3 3 , 3 4では、ルックアップテーブル 3 1から出力された I E R が小さい場合、即ち受信データ Y_s，符号化データ Υ_{ρ 1}， Υ_{ρ 2}の信頼度が高い場合は、これらのデ一夕 Y_s， Υ_{ρ 1}, Υ_{ρ 2}を中心に復号結果を推定するように小さな増幅率でこれらのデ一夕 Y_s， γ_{ρ 1}， Υ_{ρ 2}を増幅する。一方、ルックアップテ一ブル 3 1から出力された I E Rが大きい場合、即ち受信データ Y_s，符号化デ一夕 Υ_{ρ 1}, Υ_{ρ 2}の信頼度が低い場合は、上記復号部の演算結果を中心に復号結果を推定するように大きな増幅率でこれらのデータ Y_s, Υ_{ρ 1}, Υ_{ρ 2}を増幅する。このように本実施形態のターボ復号器 1では、軟出力復号器 1 2の軟出力デ一タし₂ (u) *を二乗平均回路 3 0で二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比 N (u) を推定し、推定した信号対雑音比 N (u) に応じて入力データ Y_s， Y_{p l}, Υ_{ρ 2}のレベルを入力レベル調整部 3 2， 3 3 , 3 4で調整するものであるため、そのターボ復号器 1内の信頼度出力情報に基づいて現在処理中のブロックの信号対雑音比 N (u) が推定され、入力データ Y_s, Y_{p l}， Υ_{ρ 2}の信号対雑音比により定まる定数 L _eが適正に自動設定されることとなる。従って、従来の夕一ボ復号器 1 0 0のように、制御用プロセッサで計算した定数 L _cと、実際に夕 —ボ復号器 1 0 0で使用すべき定数 L _eとの違いにより誤り訂正能力が低下するというようなことはなく、また定数 L _eの計算のために処理能力が低下することが防止されて、誤り訂正能力を維持したまま処理能力が高められ、消費電力の低減にもつながる。

尚、本実施形態では、軟出力復号器 1 2の軟出力データ L ₂ (u) *を二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比 N (u) を推定したが、演算器 1 8の外部尤度情報 L e ₂ (u) を二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比 N (u) を推定してもよい。

また、本実施形態では、二乗平均の演算を行なうことによりそのブロックの信号対雑音比を推定する例で説明したが、これに限られるものではなく、復号部の信頼度情報出力に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比を推定すればよい。さらに、本実施形態では、ルックアップテーブル 3 1から出力された I E尺に応じて入力データのレベルを調整したが、これに限られるものではなく、信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に応じて、入力データのレベルを調整すればよい。

図 3は、本発明の第 3実施形態のターボ復号器のプロック図である。

図 3に示すターボ復号器 3は、図 4に示すターボ復号器 1 00と比較し、低信頼度デ一夕位置保存部 40と、じ尺（：検査回路4 1—1 , 4 1— 2, ···, 4 1_ nと、選択回路 42と、ビット反転回路 43と、繰り返し制御回路 44とが追加されている点が異なっている。

軟出力復号器 1 1, 1 2、インタリーバ 1 3， 14、ディン夕リーバ 1 5、および演算器 1 7， 1 8の複合が、本発明にいう繰り返し復号部に相当する。また、 CRC検査回路 41— 1， 4 1— 2， …， 4 l__n, 選択回路 42，ビット反転回路 43, 繰り返し制御回路 44が、本発明にいう CRC検査部に相当する。低信頼度データ位置保存部 40は、ディン夕リーバ 1 5から出力された事前尤度情報 (u)中の信頼度の低いデータ位置を 1箇所以上保存する。換言すると、軟出力復号器 1 1， 1 2、インタリーバ 1 3， 14、ディン夕リーバ 1 5、および演算器 1 7, 1 8からなる繰り返し復号部が復号過程を繰り返すごとに、今回の繰り返し過程における軟判定結果中の信頼度の低いデータ位置を 1箇所以上保存する。

ビット反転回路 43は、硬判定部 1 6で得られディン夕リーバ 1 9でディン夕レーブされた復号データ系列 D中の、低信頼度データ位置保存部 40に保存されたデ一夕位置のデータの論理を反転して C R C検査用のデータ系列を生成する。例えば、保存されたデータ位置が 2箇所の場合は、 C R C検査用のデータ系列は 3通り（オリジナルのデータ系列を除く）生成される。本実施形態では、 CRC 検査用のデータ系列は最大で n— 1通り生成されるものとする。

じ1 (：検査回路4 1—1， 4 1— 2， …， 4 1— nには、ビット反転回路 43 からのデータ系列 1， …， n _ l、およびディンタレ一バ 1 9からの、ビット反転回路 43を経由していないデータ系列 Dが入力される。 CRC検査回路 41— 1 , 4 1— 2, …， 4 1— nでは、入力された C R C検査用のデータ系列 D， 1 ， ···, n _ 1の C R C検査が同時に行なわれ、。（：検查回路4 1—1 , 4 1— 2, …， 4 1— nのうちのいずれかの CRC検査回路で CRC検査結果に誤りなしと判定された場合、その旨を示す信号が繰り返し制御回路 44に向けて出力される。

繰り返し制御回路 44は、この信号を受けてターボ復号の過程の繰り返しを終了させるための制御信号を出力する。これにより、軟出力復号器 1 1 , 1 2、ィン夕リーバ 1 3, 14、ディン夕リーバ 1 5、および演算器 1 7 , 1 8からなる繰り返し復号部における復号過程の繰り返しが終了する。

選択回路 42は、 CRC検査回路 41— 1， 4 1— 2, ···, 4 1— nのうちの、 C R C検査結果に誤りなしと判定された C R C検査回路におけるデータ系列を選択して復号デ一夕として出力する。

このように、本実施形態のターボ復号器 3では、今回の繰り返し過程における軟判定結果中の低信頼度の低いデータ位置を低信頼度データ位置保存部 40に保存し、低信頼度データ位置保存部 40に保存されたデータ位置のデータの論理を反転して、データ系列 Dとともに CRC検査を行ない、 CRC検査結果に誤りなしと判定された場合に復号過程の繰り返しを終了するものであるため、例えばフエージングの発生によりデータ系列の一部にノイズが含まれた場合、そのデータ系列中の、ノイズが含まれたデータのみの論理が反転されて C R C検査が行なわれる。従って、 CRC検査で誤りなしと判定される確率が高まることとなり、前述した論文（ 1 99 9 I EEE I n t n l . S y mp . o n L ow P o we r D e s i g n) に提案された技術と比較し、 CRC検査で誤りなしと判定されるまでの時間が短くて済み、誤り訂正能力を維持しつつ処理速度の向上および消費電力の一層の低減化が図られる。また、特開平 1 0— 3 03 7 5 9号公報に提案された、軟判定データをビット系列に復号し、そのビット系列に信頼度情報を付加して C R C検査を行なう技術と比較し、 C R C検査を行なうために必要な時間が短くて済み、この点からも処理速度の向上を図ることができる。さらに、 CRC検査回路 4 1_1 , 4 1— 2, ···, 4 1— nでは、 CRC検査が同時に行なわれるため、 C RC検査の処理速度が一層高められる。

Claims

請求の範囲

1 . ターボ符号化されたデータをプロック単位で入力してターボ復号を行なう夕一ポ復号器において、

前記データを入力してターボ復号を行なう復号部と、

前記復号部の信頼度情報出力に基づいて処理中のプロックの信号対雑音比を推定する信号対雑音比推定部とを備え、

前記復号部が、前記信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に応じた回数だけターボ復号の繰り返し過程を行なうものであることを特徴とするターボ復号器。

2 . 前記信号対雑音比推定部は、軟出力データまたは外部尤度情報を二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比を推定する二乗平均回路を有するものであることを特徴とする請求項 1記載のターボ復号器。

3 . 前記夕一ポ復号器は前記信号対雑音比と所定値とを比較する比較部を有し、前記復号部は、前記信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比が前記所定値に達するまでターボ復号を繰り返すものであることを特徴とする請求項 1記載のターボ復号器。

4 . 前記夕一ポ復号器は信号対雑音比とターボ復号の繰り返し回数の対応関係を格納するルックアップテーブルを有し、

前記復号部は、前記ルックアップテーブルに従って、前記信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に対応する回数だけ夕一ポ復号を繰り返すものであることを特徴とする請求項 1記載のターボ復号器。

5 . 前記ターボ復号器はターボ復号の繰り返し回数を計数するカウン夕部を有し、

前記復号部は、前記信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に対応する回数をカウン夕部で計数した後、硬判定を終了するものであることを特徴とする請求項 1記載のターポ復号器。

6 . ターボ符号化されたデータをブロック単位で入力してターポ復号を行なうターボ復号器において、前記データを入力して夕一ポ復号を行なう復号部と、

前記復号部の信頼度情報出力に基づいて処理中のブロックの信号対雑音比を推定する信号対雑音比推定部と、

前記信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に応じて前記復号部に入力されるデータのレベルを調整する入力レベル調整部とを備えたことを特徴とするターボ復号器。

7 . 前記入力レベル調整部は、前記復号部に入力されるデータの信頼度が相対的に低い場合には小さな増幅率で、該信頼度が相対的に高い場合には大きな増幅率で前記データを増幅するものであることを特徴とする請求項 6記載の夕ーポ復

8 . 前記信号対雑音比推定部は、軟出力データまたは外部尤度情報を二乗平均して処理中のブロックの信号対雑音比を推定する二乗平均回路を有する請求項 6 記載のターポ復号器。

9 . 前記ターポ復号器は、信号対雑音比と、外部尤度情報に対する入力データの割合との対応関係を格納するルックァップテーブルを有し、

前記入力レベル調整部は、前記ルックアップテーブルに従って、前記信号対雑音比推定部で推定された信号対雑音比に応じて前記復号部に入力されるデ一夕のレベルを調節するものであることを特徴とする請求項 6記載のターボ復号器。

1 0 . ターボ符号化されたデータをブロック単位で入力してターボ復号を行なう夕一ボ復号器において、

前記データ系列を入力して軟判定を伴う復号過程を複数回繰り返す繰り返し復号部と、

前記繰り返し復号部における軟判定復号結果を受け取って硬判定を行なうことにより復号デ一夕系列を生成する硬判定部と、

前記硬判定部で得られた復号デ一夕系列について C R C検査を行なう C R C検査部と、

前記繰り返し復号部における軟判定復号結果中の信頼度の低いデータ位置を保存する低信頼度データ位置保存部とを備え、

前記 C R C検査部が、前記硬判定部で得られた復号データ系列に C R C検査を行なうとともに、該復号データ系列を基に、該復号データ系列中の、前記低信頼度データ位置保存部に保存された信頼度の低いデータ位置のデータの論理を反転したデータ系列にも C R C検査を行なうものであることを特徴とするターボ復号

1 1 . 前記低信頼度データ位置保存部が、前記繰り返し復号部が復号過程を繰り返すごとに、今回の繰り返し過程における軟判定結果中の信頼度の低いデータ位置を保存するものであり、

前記 C R C検査部が、前記硬判定部で得られた復号デ一夕系列中の、前記低信頼度データ位置保存部に前回の繰り返し過程において保存されたデータ位置のデ —夕の論理を反転して C R C検査を行なうものであって、

前記 C R C検査部における C R C検査結果に誤りなしと判定されたデータ系列が得られた場合に、前記繰り返し復号部における復号過程の繰り返しを終了する繰り返し制御部を備えたことを特徴とする請求項 1 0記載の夕一ポ復号器。