專利名稱：解碼裝置、解碼方法、解碼程序、接收裝置以及通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及解碼裝置、解碼方法、解碼程序、接收裝置以及通信系統(tǒng)。本申請(qǐng)基于2008年02月14日在日本申請(qǐng)的特愿2008-033252號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，并 將其內(nèi)容援引于此。
背景技術(shù)：
近年來，在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)送裝置向接收裝置傳送信息時(shí)，對(duì)于因傳輸路所 引起的變形或接收裝置中的噪聲所引起的干擾的影響，以由發(fā)送裝置采用預(yù)先對(duì)位錯(cuò)誤 (bit error, ^〃卜誤>9 )進(jìn)行修正的糾錯(cuò)碼為前提。尤其，該糾錯(cuò)能力強(qiáng)的糾錯(cuò)碼是在 1993年發(fā)現(xiàn)的Turbo碼，作為通信系統(tǒng)中的接近理論界限所完成的碼被導(dǎo)入到當(dāng)前的各種 無線通信系統(tǒng)中。Turbo碼在發(fā)送側(cè)并列具有兩個(gè)相同的碼部，將它們的輸入信息通過交錯(cuò) 器(4 >夕一 U — 〃)進(jìn)行重新排列能夠生成具有兩個(gè)獨(dú)立的約束條件的碼位(符號(hào)e, 卜)。因此，在接收側(cè)具有兩個(gè)解碼部，通過對(duì)互相得到的信息的可靠性進(jìn)行交換的反復(fù)處 理使發(fā)送信息的可靠性逐漸提高，實(shí)現(xiàn)接近香農(nóng)(〉W 〃)的界限的特性。該Turbo解碼處理通過反復(fù)多次解碼處理來實(shí)現(xiàn)。在專利文件1中提出了為了接 收裝置的低耗電化，通過解碼的信息是肯定還是否定來控制反復(fù)的方法。專利文件1JP特開2000-183758號(hào)公報(bào)但是，在解碼處理中，存在即使多次反復(fù)信息的解碼處理也會(huì)有錯(cuò)誤的情況(以 下稱作堆疊(stack)狀態(tài))。此外，按照已解碼的信息是肯定的還是否定的來對(duì)解碼處理的 反復(fù)進(jìn)行控制的方法，在反復(fù)的途中對(duì)已解碼的信息的錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)，反復(fù)進(jìn)行直到該錯(cuò) 誤不存在為止。因此，具備初期解碼方法的接收裝置存在以下缺點(diǎn)，S卩如果處于堆疊狀態(tài)，則即使 多次反復(fù)進(jìn)行解碼處理，也產(chǎn)生錯(cuò)誤，與不能對(duì)信息進(jìn)行解碼無關(guān)而反復(fù)進(jìn)行無效的解碼處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種不反復(fù)進(jìn)行無效的解碼 處理的解碼裝置、解碼方法、解碼程序、接收裝置以及通信系統(tǒng)。(1)本發(fā)明正是用于解決上述的課題，其一種方式為通過反復(fù)解碼處理來對(duì)被糾 錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼的解碼裝置，具備反復(fù)次數(shù)決定部，其計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的關(guān)系的相 互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。通過上述結(jié)構(gòu)，由于解碼裝置基于相互信息量來決定解碼處理的反復(fù)次數(shù)，因此 不反復(fù)進(jìn)行無效的解碼處理。(2)本發(fā)明的一方式為，還具備存儲(chǔ)相互信息量與反復(fù)次數(shù)之間的關(guān)系的存儲(chǔ)部， 上述反復(fù)次數(shù)決定部根據(jù)上述存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的相互信息量與反復(fù)次數(shù)之間的關(guān)系，確定與
3上述計(jì)算的相互信息量相對(duì)應(yīng)的反復(fù)次數(shù)，將該反復(fù)次數(shù)作為上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。(3)本發(fā)明的一方式為上述反復(fù)次數(shù)決定部在上述計(jì)算的相互信息量為比預(yù)定的 閾值小的值的情況下，決定不進(jìn)行解碼處理。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，解碼裝置，在相互信息量為比預(yù)定的閾值小的值且判定處于堆疊 狀態(tài)的情況下，產(chǎn)生錯(cuò)誤，因此不反復(fù)進(jìn)行無效的解碼處理。(4)本發(fā)明的一方式為，上述閾值為即使進(jìn)行預(yù)定的反復(fù)次數(shù)的解碼處理，相互信 息量也不為1的相互信息量。(5)本發(fā)明的一方式為，上述糾錯(cuò)編碼為Turbo編碼。(6)本發(fā)明的一方式為，在通過反復(fù)解碼處理，來對(duì)被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼的 解碼方法中，具有以下步驟，即計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的關(guān)系的相互 信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。(7)本發(fā)明的一方式，使反復(fù)解碼處理來對(duì)被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼的解碼裝 置的計(jì)算機(jī)作為以下單元發(fā)揮功能，即計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的關(guān)系 的相互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。(8)本發(fā)明的一方式，一種接收裝置，具備通過反復(fù)解碼處理，對(duì)接收信號(hào)中包括 的被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼的解碼裝置，具備反復(fù)次數(shù)決定部，其計(jì)算表示上述被編碼 的信息與發(fā)送信息之間的關(guān)系的相互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處 理的反復(fù)次數(shù)。(9)本發(fā)明的一方式，一種通信系統(tǒng)，具備發(fā)送裝置和接收裝置，上述接收裝置通 過反復(fù)解碼處理來對(duì)從發(fā)送裝置發(fā)送的信號(hào)中所包括的被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼的解 碼裝置，具備反復(fù)次數(shù)決定部，其計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的關(guān)系的相 互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，解碼裝置基于相互信息量來決定解碼處理的反復(fù)次數(shù)，因此，不反復(fù) 進(jìn)行無效的解碼處理。


圖1是表示發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的概略框圖。圖2是表示RSC編碼部的結(jié)構(gòu)的概略框圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的接收裝置的結(jié)構(gòu)的概略框圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的反復(fù)次數(shù)與相互信息量的輸入輸出特性的 關(guān)系的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的發(fā)送裝置的動(dòng)作的流程圖。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的接收裝置的動(dòng)作的流程圖。符號(hào)的說明1-編碼裝置、11-交錯(cuò)器、12-RSC編碼部、13-RSC編碼部、14-刪余夕千W >夕‘)部、2-無線發(fā)送部、3-發(fā)送天線、121-1 121-3-加法器、122-1 122-3-移位寄存 器、4-接收天線、5-無線接收部、6-解碼裝置、60-LLR計(jì)算部、61-反復(fù)次數(shù)決定部、62-存 儲(chǔ)部、63-第1交錯(cuò)器、64-解刪余部、65-MAP推定部、66-解交錯(cuò)器、67-交錯(cuò)器、68-MAP推定部、69-反復(fù)控制部、601-1 601-2-加法器
具體實(shí)施例方式(實(shí)施方式)以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，通信系統(tǒng) 具備發(fā)送裝置和接收裝置。在此，該通信系統(tǒng)的接收裝置，接收包括發(fā)送裝置進(jìn)行了糾錯(cuò)編 碼后的信息的發(fā)送信號(hào)，通過反復(fù)解碼處理來對(duì)該信息進(jìn)行解碼。另外，在本實(shí)施方式中， 上述糾錯(cuò)碼為Turbo碼，該Turbo碼的編碼率為1/2。圖1為表示發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的概略框圖。發(fā)送裝置具備編碼裝置1、無線發(fā)送部2 和發(fā)送天線3。編碼裝置1 具有交錯(cuò)器 11、第 1RSC (Recursive Systematic Convolutional 反饋 系統(tǒng)卷積)編碼部12、第2RSC符號(hào)部13和刪余部14。輸入到編碼裝置1的輸入信息以位(bit)為單位被輸入到交錯(cuò)器11和第1RSC編 碼部12。以下，將以位為單位的信息稱作信息位。第1RSC編碼部12根據(jù)上述輸入的信息位生成組織位和奇偶位1。第1RSC編碼部 12將該生成的組織位作為碼位1，向無線發(fā)送部2輸出。此外，第1RSC編碼部12將上述生 成的奇偶位1輸出到刪余部14。第1RSC編碼部12的構(gòu)成的詳細(xì)情況在后面敘述。交錯(cuò)器11作成將上述輸入的信息位重新排列后的信息位，向第2RSC編碼部13輸
出o第2RSC編碼部13根據(jù)從交錯(cuò)器11輸入的信息位生成組織位和奇偶位2。第2RSC 編碼部13將上述生成的奇偶位2向刪余部14輸出。另外，第2RSC編碼部13不輸出該生 成的組織位，向接收裝置不發(fā)送。刪余部14按照編碼率對(duì)從第1RSC編碼部12輸入的奇偶位1和從第2RSC編碼部 13輸入的奇偶位2進(jìn)行間除。在本實(shí)施方式中，將編碼率設(shè)為1/2，因此刪余部14生成與 碼位1相對(duì)應(yīng)的碼位2。具體地來說，刪余部14通過將從第1RSC編碼部12輸入的奇偶位 1和從第2RSC編碼部13輸入的奇偶位2交替地進(jìn)行間除，從而生成碼位2，向無線發(fā)送部 2輸出。無線發(fā)送部2將從碼裝置1輸入的信息位(以下稱作發(fā)送位)向接收裝置發(fā)送。 具體地來說，無線發(fā)送部2通過數(shù)字/模擬變換將碼位1和從刪余部14輸入的碼位2分別 變換為模擬信號(hào)，作為發(fā)送信號(hào)1和發(fā)送信號(hào)2增頻變頻(up convert)到無線頻率的信號(hào)， 經(jīng)由發(fā)送天線3向接收裝置發(fā)送。圖2為表示第1RSC編碼部12的結(jié)構(gòu)的概略框圖。圖2中所示的第1RSC編碼部12生成約束長(zhǎng)度4的RSC符號(hào)。RSC編碼部12具備 計(jì)算異或的加法器(121-1 121-3)和移位寄存器(122-1 122-3)。上述第1RSC編碼部12根據(jù)所輸入的信息位，按每一模塊按照電路的動(dòng)作生成組 織位和奇偶位1，分別向無線發(fā)送部2和刪余部14輸出。在此，組織位與信息位相對(duì)應(yīng)，奇 偶位為為了進(jìn)行信息位的糾錯(cuò)，通過進(jìn)行異或的卷積來生成多個(gè)信息位的位。另外，第2RSC編碼部13也具有與第1RSC編碼部12相同的功能。第2RSC編碼部 13根據(jù)從交錯(cuò)器11輸入的信息位，生成組織位和奇偶位2，只將該生成的奇偶位2輸出到刪余部14。另外，圖1和圖2分別表示采用公知的Turbo編碼的發(fā)送裝置和其的第1RSC編 碼部。圖3為表示本實(shí)施方式相關(guān)的接收裝置的結(jié)構(gòu)的概略框圖。接收裝置具備接收天 線4、無線接收部5以及解碼裝置6。解碼裝置6具備LLR(Log Likelihood Ratio 對(duì)數(shù)似然比)計(jì)算部60、反復(fù)次數(shù) 決定部61、存儲(chǔ)部62、第1交錯(cuò)器63、解刪余部64、第1MAP推定部65、解交錯(cuò)器66、第2交 錯(cuò)器67、第2MAP推定部68、反復(fù)控制部69、第1加法器601-1、第2加法器601-2。接收天線4對(duì)從上述發(fā)送裝置發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行接收，輸出到無線接收部5。無線接 收部5，將從接收天線4輸入的接收信號(hào)從無線頻率的信號(hào)降頻變頻(down convert)到基 頻(《一 7 K > F,base band)的信號(hào)，接下來，將通過模擬/數(shù)字變換而變換為數(shù)字信號(hào) 的接收信息以位為單位輸出到解碼裝置6。以下，將以位為單位的接收信息稱為接收信息 位。此外，設(shè)與發(fā)送裝置所發(fā)送的發(fā)送信號(hào)1相對(duì)應(yīng)的接收信息位為接收信息位1，與發(fā)送 信號(hào)2相對(duì)應(yīng)的接收信息位為接收信息位2。解碼裝置6的LLR計(jì)算部60，根據(jù)從無線接收部5輸入的接收信息位，計(jì)量接收信 息位1的方差與接收信息位2的方差，分別計(jì)算對(duì)數(shù)似然比。以下，對(duì)LLR計(jì)算部進(jìn)行的具體的計(jì)算方法進(jìn)行說明。對(duì)數(shù)似然比的定義由式(1)表不。算式1rn == . .⑴
lp(y I x(k) = o)」在式⑴中，l(k)表示第k位的對(duì)數(shù)似然比，x(k)表示第k發(fā)送位(0或l)，y表 示排列所計(jì)量的接收信息位的向量。此外，在式(1)中，p(y|x(k) = 1)以及p(y|x(k)= 0)分別表示發(fā)送位x(k)的位值為1以及0時(shí)的向量y的位值的概率密度函數(shù)。在式(1)中，假定概率密度函數(shù)為高斯分布，則對(duì)數(shù)似然比成為式(2)。算式2
2l{k)^—y{k) “ ■ (2)在式(2)中，1 (k)表示第k位的對(duì)數(shù)似然比，y (k)表示第k接收信息位，o 2為接 收信息位的方差(噪聲的方差)。另外，式(2)為調(diào)制方式為BPSK(Binary Phase Shift Keying: 二進(jìn)制移相鍵控調(diào)制)的情況，但本發(fā)明并不限于此，也可為其他的調(diào)制方式。其 他調(diào)制方式的情況的計(jì)算式如后所述。本實(shí)施方式中，LLR計(jì)算部60對(duì)接收信息位的方差o2進(jìn)行計(jì)量，采用式(2)對(duì)對(duì) 數(shù)似然比進(jìn)行計(jì)算。LLR計(jì)算部60將進(jìn)行了上述計(jì)算的對(duì)數(shù)似然比輸出到反復(fù)次數(shù)決定部 61。在此，LLR計(jì)算部60將根據(jù)接收信息位1計(jì)算的對(duì)數(shù)似然比(以下稱為L(zhǎng)LR1)和根據(jù) 接收信息位2計(jì)算的對(duì)數(shù)似然比(以下稱為L(zhǎng)LR2)分別輸出到反復(fù)次數(shù)決定部61。反復(fù)次數(shù)決定部61基于從LLR計(jì)算部60輸入的對(duì)數(shù)似然比對(duì)表示與發(fā)送信息之 間的關(guān)系的相互信息量進(jìn)行計(jì)算，基于該相互信息量決定解碼處理的反復(fù)次數(shù)。
以下，對(duì)反復(fù)次數(shù)決定部61進(jìn)行的反復(fù)次數(shù)的決定方法進(jìn)行說明。首先，對(duì)反復(fù) 次數(shù)和相互信息量之間的關(guān)系進(jìn)行說明，接下來對(duì)根據(jù)LLR計(jì)算部60所計(jì)算的對(duì)數(shù)似然比 來計(jì)算相互信息量的方法進(jìn)行說明，對(duì)根據(jù)該計(jì)算的相互信息量來決定反復(fù)次數(shù)的方法進(jìn) 行說明。圖4為表示反復(fù)次數(shù)與相互信息量的輸入輸出特性的關(guān)系的說明圖。圖4的縱軸 為解碼處理所輸入的相互信息量(以下稱為輸入相互信息量)，橫軸為從該解碼處理輸出 的相互信息量(以下稱為輸出相互信息量)，被約束到從0到1的值。此外，在圖4中，分別 表示解碼處理的反復(fù)次數(shù)為1次的情況(反復(fù)次數(shù)1次)、為2次的情況(反復(fù)次數(shù)2次)、 為4次的情況(反復(fù)次數(shù)4次)以及為8次的情況(反復(fù)次數(shù)8次)的輸入相互信息量與 輸出相互信息量之間的關(guān)系。另外，所謂相互信息量為在信息理論中在得到接收信息時(shí)對(duì)與發(fā)送信息相關(guān)得到 的信息量進(jìn)行數(shù)值化后的信息量，在相互信息量為0的情況下，意味著從接收信息不能全 部得到與發(fā)送信息相關(guān)的信息，在相互信息量為1的情況下，意味著從接收信息完全得到 與發(fā)送信息相關(guān)的信息。圖4表示解碼處理的反復(fù)次數(shù)越多，輸出相互信息量成為1的輸入相互信息量越 少，反復(fù)次數(shù)越多糾錯(cuò)能力越高。例如，通過2次解碼處理的反復(fù)而輸出相互信息量變?yōu)? 的情況是輸入相互信息為0. 65以上時(shí)，但通過8次解碼處理的反復(fù)而輸出相互信息量變?yōu)?1是輸入相互信息為0. 55以上時(shí)。在此，解碼中的相互信息量的輸入輸出關(guān)系通過與編碼裝置中的信息位的確定的 規(guī)則對(duì)應(yīng)的卷積來實(shí)現(xiàn)，因此如果為相同的約束長(zhǎng)度且相同的編碼率，則特性被唯一地決 定。即如果通過使用發(fā)送裝置的編碼裝置1得到的約束長(zhǎng)度與編碼率已知，則解碼裝置6 能夠在解碼前掌握相互信息量的輸入輸出關(guān)系，能夠決定反復(fù)次數(shù)和解碼處理的有無。在本實(shí)施方式中，編碼裝置6的存儲(chǔ)部62存儲(chǔ)表1那樣的反復(fù)次數(shù)和相互信息量 之間的關(guān)系。表1
權(quán)利要求
一種解碼裝置，通過反復(fù)解碼處理，來對(duì)被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼，具備反復(fù)次數(shù)決定部，其計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的關(guān)系的相互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解碼裝置，其特征在于，還具備存儲(chǔ)相互信息量與反復(fù)次數(shù)之間的關(guān)系的存儲(chǔ)部，上述反復(fù)次數(shù)決定部根據(jù)上述存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的相互信息量與反復(fù)次數(shù)之間的關(guān)系，來 確定與上述計(jì)算的相互信息量相對(duì)應(yīng)的反復(fù)次數(shù)，將該反復(fù)次數(shù)作為上述解碼處理的反復(fù) 次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的解碼裝置，其特征在于，上述反復(fù)次數(shù)決定部，在上述計(jì)算的相互信息量為比預(yù)定的閾值小的值的情況下，決 定不進(jìn)行解碼處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的解碼裝置，其特征在于，上述閾值為即使不進(jìn)行預(yù)定的反復(fù)次數(shù)的解碼處理，相互信息量也不為1的相互信息量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的解碼裝置，其特征在于， 上述糾錯(cuò)編碼為Turbo編碼。
6.一種解碼方法，通過反復(fù)解碼處理來對(duì)被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼，其特征在于， 該解碼方法具有以下步驟，即計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的關(guān)系的相互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。
7.一種解碼程序，使反復(fù)解碼處理來對(duì)被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼的解碼裝置的計(jì)算 機(jī)作為以下單元發(fā)揮功能，即計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的關(guān)系的相互信息量，基于該計(jì)算的相 互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。
8.一種接收裝置，具備通過反復(fù)解碼處理，對(duì)接收信號(hào)中包括的被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn) 行解碼的解碼裝置，其特征在于，上述接收裝置具備反復(fù)次數(shù)決定部，其計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的 關(guān)系的相互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。
9.一種通信系統(tǒng)，具備發(fā)送裝置和接收裝置，上述接收裝置具備通過反復(fù)解碼處理來 對(duì)從發(fā)送裝置發(fā)送的信號(hào)中所包括的被糾錯(cuò)編碼后的信息進(jìn)行解碼的解碼裝置，其特征在 于，上述通信系統(tǒng)具備反復(fù)次數(shù)決定部，其計(jì)算表示上述被編碼的信息與發(fā)送信息之間的 關(guān)系的相互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種解碼裝置、解碼方法、解碼程序、接收裝置以及通信系統(tǒng)，在通過反復(fù)進(jìn)行解碼處理來對(duì)被糾錯(cuò)編碼的信息進(jìn)行解碼的解碼裝置中，具備反復(fù)次數(shù)決定部，其計(jì)算上述被編碼的信息的相互信息量，基于該計(jì)算的相互信息量來決定上述解碼處理的反復(fù)次數(shù)。
文檔編號(hào)H03M13/29GK101946415SQ200980104919
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者橫枕一成, 浜口泰弘, 藤晉平, 難波秀夫 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社