解码装置、解码方法、解码程序、接收装置以及通信系统的制作方法

专利名称：解码装置、解码方法、解码程序、接收装置以及通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及解码装置、解码方法、解码程序、接收装置以及通信系统。本申请基于2008年02月14日在日本申请的特愿2008-033252号主张优先权，并 将其内容援引于此。
背景技术：
近年来，在无线通信系统中从发送装置向接收装置传送信息时，对于因传输路所 引起的变形或接收装置中的噪声所引起的干扰的影响，以由发送装置采用预先对位错误 (bit error, ^〃卜誤>9 )进行修正的纠错码为前提。尤其，该纠错能力强的纠错码是在 1993年发现的Turbo码，作为通信系统中的接近理论界限所完成的码被导入到当前的各种 无线通信系统中。Turbo码在发送侧并列具有两个相同的码部，将它们的输入信息通过交错 器(4 >夕一 U — 〃)进行重新排列能够生成具有两个独立的约束条件的码位(符号e, 卜)。因此，在接收侧具有两个解码部，通过对互相得到的信息的可靠性进行交换的反复处 理使发送信息的可靠性逐渐提高，实现接近香农(〉W 〃)的界限的特性。该Turbo解码处理通过反复多次解码处理来实现。在专利文件1中提出了为了接 收装置的低耗电化，通过解码的信息是肯定还是否定来控制反复的方法。专利文件1JP特开2000-183758号公报但是，在解码处理中，存在即使多次反复信息的解码处理也会有错误的情况(以 下称作堆叠(stack)状态)。此外，按照已解码的信息是肯定的还是否定的来对解码处理的 反复进行控制的方法，在反复的途中对已解码的信息的错误进行检测，反复进行直到该错 误不存在为止。因此，具备初期解码方法的接收装置存在以下缺点，S卩如果处于堆叠状态，则即使 多次反复进行解码处理，也产生错误，与不能对信息进行解码无关而反复进行无效的解码处理。

发明内容
本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种不反复进行无效的解码 处理的解码装置、解码方法、解码程序、接收装置以及通信系统。(1)本发明正是用于解决上述的课题，其一种方式为通过反复解码处理来对被纠 错编码的信息进行解码的解码装置，具备反复次数决定部，其计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的关系的相 互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。通过上述结构，由于解码装置基于相互信息量来决定解码处理的反复次数，因此 不反复进行无效的解码处理。(2)本发明的一方式为，还具备存储相互信息量与反复次数之间的关系的存储部， 上述反复次数决定部根据上述存储部所存储的相互信息量与反复次数之间的关系，确定与
3上述计算的相互信息量相对应的反复次数，将该反复次数作为上述解码处理的反复次数。(3)本发明的一方式为上述反复次数决定部在上述计算的相互信息量为比预定的 阈值小的值的情况下，决定不进行解码处理。根据上述结构，解码装置，在相互信息量为比预定的阈值小的值且判定处于堆叠 状态的情况下，产生错误，因此不反复进行无效的解码处理。(4)本发明的一方式为，上述阈值为即使进行预定的反复次数的解码处理，相互信 息量也不为1的相互信息量。(5)本发明的一方式为，上述纠错编码为Turbo编码。(6)本发明的一方式为，在通过反复解码处理，来对被纠错编码的信息进行解码的 解码方法中，具有以下步骤，即计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的关系的相互 信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。(7)本发明的一方式，使反复解码处理来对被纠错编码的信息进行解码的解码装 置的计算机作为以下单元发挥功能，即计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的关系 的相互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。(8)本发明的一方式，一种接收装置，具备通过反复解码处理，对接收信号中包括 的被纠错编码的信息进行解码的解码装置，具备反复次数决定部，其计算表示上述被编码 的信息与发送信息之间的关系的相互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处 理的反复次数。(9)本发明的一方式，一种通信系统，具备发送装置和接收装置，上述接收装置通 过反复解码处理来对从发送装置发送的信号中所包括的被纠错编码的信息进行解码的解 码装置，具备反复次数决定部，其计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的关系的相 互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。发明效果根据本发明，解码装置基于相互信息量来决定解码处理的反复次数，因此，不反复 进行无效的解码处理。


图1是表示发送装置的结构的概略框图。图2是表示RSC编码部的结构的概略框图。图3是表示本发明的实施方式相关的接收装置的结构的概略框图。图4是表示本发明的实施方式相关的反复次数与相互信息量的输入输出特性的 关系的说明图。图5是表示本发明的实施方式相关的发送装置的动作的流程图。图6是表示本发明的实施方式相关的接收装置的动作的流程图。符号的说明1-编码装置、11-交错器、12-RSC编码部、13-RSC编码部、14-删余夕千W >夕‘)部、2-无线发送部、3-发送天线、121-1 121-3-加法器、122-1 122-3-移位寄存 器、4-接收天线、5-无线接收部、6-解码装置、60-LLR计算部、61-反复次数决定部、62-存 储部、63-第1交错器、64-解删余部、65-MAP推定部、66-解交错器、67-交错器、68-MAP推定部、69-反复控制部、601-1 601-2-加法器
具体实施例方式(实施方式)以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。在本实施方式中，通信系统 具备发送装置和接收装置。在此，该通信系统的接收装置，接收包括发送装置进行了纠错编 码后的信息的发送信号，通过反复解码处理来对该信息进行解码。另外，在本实施方式中， 上述纠错码为Turbo码，该Turbo码的编码率为1/2。图1为表示发送装置的结构的概略框图。发送装置具备编码装置1、无线发送部2 和发送天线3。编码装置1 具有交错器 11、第 1RSC (Recursive Systematic Convolutional 反馈 系统卷积)编码部12、第2RSC符号部13和删余部14。输入到编码装置1的输入信息以位(bit)为单位被输入到交错器11和第1RSC编 码部12。以下，将以位为单位的信息称作信息位。第1RSC编码部12根据上述输入的信息位生成组织位和奇偶位1。第1RSC编码部 12将该生成的组织位作为码位1，向无线发送部2输出。此外，第1RSC编码部12将上述生 成的奇偶位1输出到删余部14。第1RSC编码部12的构成的详细情况在后面叙述。交错器11作成将上述输入的信息位重新排列后的信息位，向第2RSC编码部13输
出o第2RSC编码部13根据从交错器11输入的信息位生成组织位和奇偶位2。第2RSC 编码部13将上述生成的奇偶位2向删余部14输出。另外，第2RSC编码部13不输出该生 成的组织位，向接收装置不发送。删余部14按照编码率对从第1RSC编码部12输入的奇偶位1和从第2RSC编码部 13输入的奇偶位2进行间除。在本实施方式中，将编码率设为1/2，因此删余部14生成与 码位1相对应的码位2。具体地来说，删余部14通过将从第1RSC编码部12输入的奇偶位 1和从第2RSC编码部13输入的奇偶位2交替地进行间除，从而生成码位2，向无线发送部 2输出。无线发送部2将从码装置1输入的信息位(以下称作发送位)向接收装置发送。 具体地来说，无线发送部2通过数字/模拟变换将码位1和从删余部14输入的码位2分别 变换为模拟信号，作为发送信号1和发送信号2增频变频(up convert)到无线频率的信号， 经由发送天线3向接收装置发送。图2为表示第1RSC编码部12的结构的概略框图。图2中所示的第1RSC编码部12生成约束长度4的RSC符号。RSC编码部12具备 计算异或的加法器(121-1 121-3)和移位寄存器(122-1 122-3)。上述第1RSC编码部12根据所输入的信息位，按每一模块按照电路的动作生成组 织位和奇偶位1，分别向无线发送部2和删余部14输出。在此，组织位与信息位相对应，奇 偶位为为了进行信息位的纠错，通过进行异或的卷积来生成多个信息位的位。另外，第2RSC编码部13也具有与第1RSC编码部12相同的功能。第2RSC编码部 13根据从交错器11输入的信息位，生成组织位和奇偶位2，只将该生成的奇偶位2输出到删余部14。另外，图1和图2分别表示采用公知的Turbo编码的发送装置和其的第1RSC编 码部。图3为表示本实施方式相关的接收装置的结构的概略框图。接收装置具备接收天 线4、无线接收部5以及解码装置6。解码装置6具备LLR(Log Likelihood Ratio 对数似然比)计算部60、反复次数 决定部61、存储部62、第1交错器63、解删余部64、第1MAP推定部65、解交错器66、第2交 错器67、第2MAP推定部68、反复控制部69、第1加法器601-1、第2加法器601-2。接收天线4对从上述发送装置发送的信号进行接收，输出到无线接收部5。无线接 收部5，将从接收天线4输入的接收信号从无线频率的信号降频变频(down convert)到基 频(《一 7 K > F,base band)的信号，接下来，将通过模拟/数字变换而变换为数字信号 的接收信息以位为单位输出到解码装置6。以下，将以位为单位的接收信息称为接收信息 位。此外，设与发送装置所发送的发送信号1相对应的接收信息位为接收信息位1，与发送 信号2相对应的接收信息位为接收信息位2。解码装置6的LLR计算部60，根据从无线接收部5输入的接收信息位，计量接收信 息位1的方差与接收信息位2的方差，分别计算对数似然比。以下，对LLR计算部进行的具体的计算方法进行说明。对数似然比的定义由式(1)表不。算式1rn == . .⑴
lp(y I x(k) = o)」在式⑴中，l(k)表示第k位的对数似然比，x(k)表示第k发送位(0或l)，y表 示排列所计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)分别表示发送位x(k)的位值为1以及0时的向量y的位值的概率密度函数。在式(1)中，假定概率密度函数为高斯分布，则对数似然比成为式(2)。算式2
2l{k)^—y{k) “ ■ (2)在式(2)中，1 (k)表示第k位的对数似然比，y (k)表示第k接收信息位，o 2为接 收信息位的方差(噪声的方差)。另外，式(2)为调制方式为BPSK(Binary Phase Shift Keying: 二进制移相键控调制)的情况，但本发明并不限于此，也可为其他的调制方式。其 他调制方式的情况的计算式如后所述。本实施方式中，LLR计算部60对接收信息位的方差o2进行计量，采用式(2)对对 数似然比进行计算。LLR计算部60将进行了上述计算的对数似然比输出到反复次数决定部 61。在此，LLR计算部60将根据接收信息位1计算的对数似然比(以下称为LLR1)和根据 接收信息位2计算的对数似然比(以下称为LLR2)分别输出到反复次数决定部61。反复次数决定部61基于从LLR计算部60输入的对数似然比对表示与发送信息之 间的关系的相互信息量进行计算，基于该相互信息量决定解码处理的反复次数。
以下，对反复次数决定部61进行的反复次数的决定方法进行说明。首先，对反复 次数和相互信息量之间的关系进行说明，接下来对根据LLR计算部60所计算的对数似然比 来计算相互信息量的方法进行说明，对根据该计算的相互信息量来决定反复次数的方法进 行说明。图4为表示反复次数与相互信息量的输入输出特性的关系的说明图。图4的纵轴 为解码处理所输入的相互信息量(以下称为输入相互信息量)，横轴为从该解码处理输出 的相互信息量(以下称为输出相互信息量)，被约束到从0到1的值。此外，在图4中，分别 表示解码处理的反复次数为1次的情况(反复次数1次)、为2次的情况(反复次数2次)、 为4次的情况(反复次数4次)以及为8次的情况(反复次数8次)的输入相互信息量与 输出相互信息量之间的关系。另外，所谓相互信息量为在信息理论中在得到接收信息时对与发送信息相关得到 的信息量进行数值化后的信息量，在相互信息量为0的情况下，意味着从接收信息不能全 部得到与发送信息相关的信息，在相互信息量为1的情况下，意味着从接收信息完全得到 与发送信息相关的信息。图4表示解码处理的反复次数越多，输出相互信息量成为1的输入相互信息量越 少，反复次数越多纠错能力越高。例如，通过2次解码处理的反复而输出相互信息量变为1 的情况是输入相互信息为0. 65以上时，但通过8次解码处理的反复而输出相互信息量变为 1是输入相互信息为0. 55以上时。在此，解码中的相互信息量的输入输出关系通过与编码装置中的信息位的确定的 规则对应的卷积来实现，因此如果为相同的约束长度且相同的编码率，则特性被唯一地决 定。即如果通过使用发送装置的编码装置1得到的约束长度与编码率已知，则解码装置6 能够在解码前掌握相互信息量的输入输出关系，能够决定反复次数和解码处理的有无。在本实施方式中，编码装置6的存储部62存储表1那样的反复次数和相互信息量 之间的关系。表1
权利要求
一种解码装置，通过反复解码处理，来对被纠错编码的信息进行解码，具备反复次数决定部，其计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的关系的相互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。
2.根据权利要求1所述的解码装置，其特征在于，还具备存储相互信息量与反复次数之间的关系的存储部，上述反复次数决定部根据上述存储部所存储的相互信息量与反复次数之间的关系，来 确定与上述计算的相互信息量相对应的反复次数，将该反复次数作为上述解码处理的反复 次数。
3.根据权利要求1或2所述的解码装置，其特征在于，上述反复次数决定部，在上述计算的相互信息量为比预定的阈值小的值的情况下，决 定不进行解码处理。
4.根据权利要求3所述的解码装置，其特征在于，上述阈值为即使不进行预定的反复次数的解码处理，相互信息量也不为1的相互信息量。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的解码装置，其特征在于， 上述纠错编码为Turbo编码。
6.一种解码方法，通过反复解码处理来对被纠错编码的信息进行解码，其特征在于， 该解码方法具有以下步骤，即计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的关系的相互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。
7.一种解码程序，使反复解码处理来对被纠错编码的信息进行解码的解码装置的计算 机作为以下单元发挥功能，即计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的关系的相互信息量，基于该计算的相 互信息量来决定上述解码处理的反复次数。
8.一种接收装置，具备通过反复解码处理，对接收信号中包括的被纠错编码的信息进 行解码的解码装置，其特征在于，上述接收装置具备反复次数决定部，其计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的 关系的相互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。
9.一种通信系统，具备发送装置和接收装置，上述接收装置具备通过反复解码处理来 对从发送装置发送的信号中所包括的被纠错编码后的信息进行解码的解码装置，其特征在 于，上述通信系统具备反复次数决定部，其计算表示上述被编码的信息与发送信息之间的 关系的相互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。
全文摘要
本发明提供一种解码装置、解码方法、解码程序、接收装置以及通信系统，在通过反复进行解码处理来对被纠错编码的信息进行解码的解码装置中，具备反复次数决定部，其计算上述被编码的信息的相互信息量，基于该计算的相互信息量来决定上述解码处理的反复次数。
文档编号H03M13/29GK101946415SQ200980104919
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月13日 优先权日2008年2月14日
发明者横枕一成, 浜口泰弘, 藤晋平, 难波秀夫 申请人:夏普株式会社