JP2001517887A

JP2001517887A - パンクチュア・コードのビタビ・デコード方法および装置

Info

Publication number: JP2001517887A
Application number: JP2000513356A
Authority: JP
Inventors: ケン・ジャコブセン
Original assignee: モトローラ・エー・エス
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2001-10-09
Also published as: EP1016223B1; EP1016223A1; GB2329557B; US6510538B1; WO1999016174A1; GB2329557A; DE69815541D1; ATE242938T1; ES2201540T3; DE69815541T2; GB9720046D0

Abstract

(57)【要約】本発明は、データをデコードする方法および装置に関し、このデータは、伝送前に畳み込み符号化されパンクチュア処理されたものである。ｎビットの所与のグループ(Gt)が特定の時刻(t)において受信された場合、誤差計量のテーブルが用意される。この誤差計量(Mti)は受信したｎビットとこのｎビットの可能な置換(Pi)とを比較して計算される。これらの誤差計量(Mti)は計量テーブル内に置かれる。次に、各状態変化(Sj)をリスト表示するルックアップ・テーブル(Tt)が構築され、この状態変化は、特定の時刻(t)においてエンコーダがそのビット置換(Pi)とともに従うことの可能なものであり、その状態変化に対してエンコーダにより生成されたものである。ルックアップ・テーブル(Tt)は、特定の時刻(t)のいてエンコーダが使用するパンクチュア処理に関連するものである。その後計量テーブルを利用して、テーブル(Tt)内の各状態変化(Sj)に適切な誤差計量(Mti)をルックアップ・テーブル(Tt)に加える。これらの誤差計量はを利用してデコーダの累積計量を更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の属する技術分野）本発明は符号化されたデータのデコードに関する。特に、畳み込み符号化され
伝送に先立ってパンクチュア処理された(punctured)受信データをデコードする装置および方法に関する。

【０００１】（発明の背景）畳み込み符号化は、その符号化によりソース信号からコードを発生させるプロ
セスである。発生したコードは、使用された特定の畳み込み手法に従ってソース
信号から導出されたデータ・ビットより成る。

【０００２】所与の期間内に発生するコードは、その時間におけるソース信号のデータ値お
よび先行する時間におけるソース信号のデータ値の両者に依存する。このコード
は一般に通信システムにおける伝送用に発生させられる。

【０００３】通信システムでは畳み込み符号化を利用し、信号の符号化を行い、受信したビ
ット・エラーに対するそのシステムの感度を減少させる。例えば、グループ・ス
ペシャル移動セルラ通信システム（ＧＳＭ）でも畳み込み符号化を利用している
。

【０００４】畳み込み符号化の更なる進展は、パンクチュア処理された畳み込み符号化であ
る。パンクチュア処理は畳み込み符号に適用される付加的なプロセスである。パ
ンクチュア処理は、畳み込み符号化により発生したデータ・ブロックからいくつ
かのビットを省略するものである。パンクチュア畳み込み符号化により生じる出
力データ・ストリームは、同じソース信号を単に畳み込み符号化したものから生
じるであろうデータ・ストリームのものより低いビット・レートを有する。

【０００５】ソース・データを引き出すため、畳み込み符号化により生じるデータ・ブロッ
クは、いくつかの段階においてデコードされる必要がある。このデコードは一般
に、伝送されてきたデータを受信機が受信した後に、受信機により行われる。

【０００６】パンクチュア処理された畳み込み符号は、ビタビ・デコーダでデコードされる
のに最適なものとなり得る。しかし、パンクチュア処理の手法が異なれば、異な
るデコーダを必要とする。このことは、ディジタル信号プロセッサのような装置
における高速処理にあっては、そのデコーダが特定のパンクチュア処理用に具体
的に特定されていることを必要とする。

【０００７】このため、デコード処理における問題を招いてしまう。多くの異なるパンクチ
ュア処理が行われるシステムにあっては、各パンクチュア処理のためにビタビ・
デコーダに手を加えることは、多大な労力さらには資源を必要とする。例えば複
数のデコーダを利用すると、過大なコード・スペースを占有してしまう。

【０００８】公開特許公報GB-A-2308044は、ＧＳＭセルラ通信システムにおける伝送のため
のデータの畳み込み符号化を開示している。この符号化されたデータは伝送に先
立ってパンクチュア処理されることが可能である。

【０００９】本発明はパンクチュア処理されたコードのデコードを最適化することを目的と
する。

【００１０】（発明の概要）本発明による方法は、畳み込み符号化されたデータをデコードする方法であっ
て、データは連続的な複数ビットの複数グループより成り、各グループ（Ｇｔ）
はｎビットより成り、このｎビットの値は特定の時刻（ｔ）において生じるデー
タ・エンコーダの特定の状態変化（Ｓｔ）に依存し、特定の状態変化（Ｓｔ）は
一組の可能な状態変化（Ｓｊ）のうちの１つの状態変化であり、この状態変化は
データ・エンコーダが特定の時刻において受けたであろう変化であり、特定の時
刻において受信したｎビットのグループ（Ｇｔ）に対してデータをデコードする
当該方法は：ａ）グループ（Ｇｔ）のｎビットと、ｎビットの可能な置換の各々（Ｐｉ）と
の間で比較を行い、グループ（Ｇｔ）と置換（Ｐｉ）トの間の誤差計量（Ｍｔｉ
）に対する数値を求める段階；ｂ）一組の可能な状態変化（Ｓｊ）を含む予め計算されたルックアップ・テー
ブル（Ｔｔ）を調査し、ルックアップ・テーブルは各状態変化（Ｓｊ）に対して
その状態変化（Ｓｊ）に関連する置換（Ｐｉ）のうちの特定の１つを示すもので
あるところの段階であって、状態変化（Ｓｊ）に関連する置換（Ｐｉ）について
、ルックアップ・テーブル（Ｔｔ）内の各状態変化（Ｓｊ）に先の段階ａ）で計
算された計量（Ｍｔｉ）を割り当てる段階；およびｃ）一組の可能な状態変化（Ｓｊ）に関連する計量の値を利用して、畳み込み
符号化されたデータをデコードするために累積計量を更新する段階；より成る方法である。

【００１１】さらに、好適実施例に係る方法によれば、特定の時刻（ｔ）において使用され
る前記ルックアップ・テーブル（Ｔｔ）が、一組の予め計算されたルックアップ
・テーブルのうちの１つであり、特定の時刻において使用する特定のルックアッ
プ・テーブル（Ｔｔ）の選択は、その特定の時刻（ｔ）におけるエンコーダで使
用されたパンクチュア処理に依存して行われる。また、ルックアップ・テーブル
（Ｔｔ）内の特定の状態変化（Ｓｊ）に関連する置換（Ｐｉ）がｎビットのグル
ープより成り、これは、エンコーダがその特定の時刻（ｔ）において使用するパ
ンクチュア処理を利用して特定の状態変化（Ｓｊ）に関して生成するものである
。さらに、特定のグループ（Ｇｔ）におけるビット数ｎが、特定の時刻（ｔ）に
おいてエンコーダが利用するパンクチュア処理に依存する。

【００１２】次に、データ伝送を行う場合にあっては、畳み込み符号化されたデータをデコ
ードするデータ・デコーダが教示される。このデータ・デコーダにおいて、デー
タは連続的な複数ビットの複数グループより成り、各グループ（Ｇｔ）はｎビッ
トより成り、このｎビットの値は特定の時刻（ｔ）において生じるデータ・エン
コーダの特定の状態変化（Ｓｔ）に依存し、特定の状態変化（Ｓｔ）は一組の可
能な状態変化（Ｓｊ）のうちの１つの状態変化であり、この状態変化はデータ・
エンコーダが特定の時刻において受けたであろう変化であり、特定の時刻におい
て受信したｎビットのグループ（Ｇｔ）に対してデータをデコードする。データ
・デコーダは：ａ）グループ（Ｇｔ）のｎビットと、ｎビットの可能な置換の各々（Ｐｉ）と
の間で比較を行い、グループ（Ｇｔ）と置換（Ｐｉ）トの間の誤差計量（Ｍｔｉ
）に対する数値を求める手段（ＭＴ）；ｂ）一組の可能な状態変化（Ｓｊ）を含む予め計算されたルックアップ・テー
ブル（Ｔｔ）を調査し、ルックアップ・テーブルは各状態変化（Ｓｊ）に対して
その状態変化（Ｓｊ）に関連する置換（Ｐｉ）のうちの特定の１つを示すところ
の手段（ＭＴ）であって、状態変化（Ｓｊ）に関連する置換（Ｐｉ）について、
ルックアップ・テーブル（Ｔｔ）内の各状態変化（Ｓｊ）にの手段ａ）で計算さ
れた計量（Ｍｔｉ）を割り当てる手段（ＭＴ）；およびｃ）一組の可能な状態変化（Ｓｊ）に関連する計量の値を利用して、畳み込み
符号化されたデータをデコードするために累積計量を更新する手段（ＢＭＣ）；を備えるデータ・デコーダである。

【００１３】本発明の一実施例にあっては、特定の時刻（ｔ）において使用されるルックア
ップ・テーブル（Ｔｔ）が、一組の予め計算されたルックアップ・テーブルのう
ちの１つであり、特定の時刻において使用する特定のルックアップ・テーブル（
Ｔｔ）の選択は、その特定の時刻（ｔ）におけるエンコーダで使用されたパンク
チュア処理に依存して行われる。また、ルックアップ・テーブル（Ｔｔ）内の特
定の状態変化（Ｓｊ）に関連する置換（Ｐｉ）がｎビットのグループより成り、
これは、エンコーダがその特定の時刻（ｔ）において使用するパンクチュア処理
を利用して特定の状態変化（Ｓｊ）に関して生成するものである。さらに、特定
のグループ（Ｇｔ）におけるビット数ｎが、特定の時刻（ｔ）においてエンコー
ダが利用するパンクチュア処理に依存する。

【００１４】（実施例）図１は従来のデコーダを示す。

【００１５】図１のデコード処理のための入力は、パンクチュア処理された符号化信号であ
る。これは例えば受信機が受信した送信機からの信号である。

【００１６】パンクチュア処理、すなわち入力信号を形成するために使用されていたパンク
チュア処理の種別は既知である。しかしながらこのパンクチュア処理は時間が異
なれば異なるものとなり得る。このため、図１の構成にあっては２つのボックス
Ｐ１およびＰ２が図示されており、各々は特定の１つのパンクチュア処理に対し
てのみアクティブである。実際には、符号化器（エンコーダ）が利用する複数の
パンクチュア処理手法が存在するので、このような構成のボックスが多数存在す
る。一度に（ある時刻において）一つのボックスのみがアクティブになる。

【００１７】送信機および受信機の事例をもう一度考察する。特定の時間においてどのパン
クチュア処理手法が送信機で使用されたかを受信機は知っている。このため、受
信機は、そのパンクチュア処理に対応する特定のボックスPiをアクティブにする
。そのパンクチュア処理は、現在受信されたコードの部分に当初適用されたもの
である。

【００１８】例としてボックスＰ１を考察する。このボックスは、到来したコードを異なる
分岐(branch)における多数の異なる固定信号と比較することによって、その到来
信号を処理する。固定信号は図１におけるＦ１およびＦ２である。図１でＭ１お
よびＭ２として示された要素は比較を行う。これら各要素は、実行する比較結果
との誤差パターンを計算する。この誤差パターンは、到来コードと固定信号との
間に存在する相違量を表す。

【００１９】誤差パターンを解析し、到来コードと固定信号との間の相違量を表現する数値
を生成する。この数値は、「計量(metric)」と呼ばれる。Ｍ１およびＭ２のよう
な各要素は１つの計量を生成し、これらの要素は計量計算機(metric calculator
)と呼ばれる。

【００２０】各固定信号Ｆは、到来信号が似ているであろうコード部分を表す。計量は相違
量の基準となるので、計量計算機から出力される計量は、固定信号が特定の計量
計算機に入力され到来信号が互いにほとんど似ている場合には、より低いものと
なる。

【００２１】図１に示されているように、Ｐで記されているものの総てに同一の到来コード
が供給され、各ボックス内の計量計算機Ｍの総てに同一の到来コードが供給され
る。この到来コードは、アクティブである特定のPiボックスにおいて多数の異な
る固定信号と同時に比較される。特定のボックスPiから出力される最少の計量を
選択することによって、図１に示す回路は、入力信号の一部分が最も似ている固
定信号がどれであるかを示す。この選択は、ＭＳで示されている要素によって実
行され、この要素はアクティブなボックスPiから出力される様々な計量のうち最
少のものを選択する。

【００２２】システム内で使用されるｐ個の異なるパンクチュア処理手法が存在する場合、
ｐ個の異なるボックスＰが必要となることは明白である。受信信号をｍ個の異な
る固定信号Ｆと比較する場合、ｍ個の異なる計量計算機Ｍが必要となる。そして
、１つの最少選択要素ＭＳが使用される。

【００２３】任意の時刻においてアクティブである図１に示す特定のボックスの出力を利用
して、デコーダに蓄積される計量を更新する。これは、総ての先行する状態が変
化したことによりデコーダで保持される計量であり、この変化は符号器から通知
される。図１の最右側の出力信号は、この蓄積された計量である。

【００２４】有限長のコード・ブロックが伝送される伝送システムにあっては、デコードは
、図１に示されるような形式で各コード・ブロックに対して連続的に実行される
。

【００２５】しかしながら実際には、符号化された信号は連続的なビット・ストリームとし
て伝送されるであろう。デコードはその後行われるプロセスである。すなわちデ
コーダは状態装置の形式をとり、符号化されたビットが受信されるように状態が
更新される。任意の時刻におけるデコーダの状態は、その時点までにエンコーダ
で生じた変化に依存する。したがってデコーダの状態はその変化を示す。

【００２６】到来するビットの連続的なストリームを利用するデコーダにあっては、到来ビ
ットの各グループは、それらのビットが取り得る一組の値と比較される。各比較
結果は計量になる。この計量は、ある時点まで累積計量に加算される。したがっ
て、任意のある時刻において、受信信号の一部に対して計量計算が行われ、連続
的な受信信号のデコード処理は多くの計量計算の全体を繰り返すことを含む。各
計量計算はデコーダに影響を与える。これらの計算が行われると、当初のソース
信号は、デコーダの状態がどのように進展してきたかを調べることにより導出さ
れる。図１の従来の構成では多くの計算を実行しなければならない。すなわち
、ある特定の時点において到来するコードの部分に最も近接する固定信号を見い
出し、到着する新たなコードに対してこれらの計算を繰り返すためである。従来
の手法では、計算結果が有意義であるための時間枠内でデコードを行うのに充分
な計算能力を必要とする。そのような計算能力を利用することができない場合は
、デコードすることが不可能になってしまう。

【００２７】本発明は従来の図１の手法を改善するものである。本発明による各形態は図４
−７に図示されている。

【００２８】本発明によるアルゴリズムは、特に、ほとんどのパンクチュア処理の手法で必
要とされる計算負担を減少させるであろう。さらに、複数のパンクチュア処理に
必要となる符号化の負担も減少させる利益がある。この計算処理負担の軽減は、
TETRAのような通信システムで特に有益であろう。

【００２９】図２および３は、時間とともに状態が変化する「状態装置(state machine)」であるエンコーダおよびデコーダの原理を図示する。データの符号化が伝送に先
立って行われる通信システムの場合、エンコーダの状態は、符号化のために帰還
させられるビットに依存する。デコーダの状態は、受信機により帰還させられる
ビット・グループに依存する。

【００３０】図２は、単独のエンコーダを示す。このエンコーダは符号化用に生のデータ(r
aw data)を受信し、このデータは図中左側で「ソース・ストリーム」として示さ
れている。各データ・ビットが到来すると、データはシフト・レジスタに入れら
れる。このレジスタは、シフト・レジスタの上側に示されているネットワーク・
タップおよび加算器により選択(tap)される。

【００３１】ネットワークの右側には３つのビットが示されている。これらはネットワーク
から出力されるビットである。例えば、３つの出力ビットの最も上側のものは０
（ゼロ）である。これは、シフト・レジスタの第１，第３，第５および第７ビッ
トに対するタップから生じる。レジスタ内のこれら４つの位置のうち２つは１で
占有され、他の２つの位置は０で占有されている。加算器は、モジュロ２の２進
加算を行って出力０を導出する。

【００３２】ネットワークにより出力される他の２ビットは、ネットワークの中位および低
位の水平な線に付随する加算器およびタップから同様に導出される。

【００３３】図の右側には、単独の並列−直列が変換器が示されている。この変換器は、エ
ンコーダの出力を構成するビット・ストリームを導出する。

【００３４】動作時にあっては、ソース・ストリームの新規データ・ビットが時間経過とと
もに到来する。各新規ビットはシフト・レジスタの最も左側に加えられる。シフト・レジスタ内の残りのビットは右側に１つ分だけ移動させられる。このような事象が生じると、シフト・レジスタ上のネットワークに対する入力も変化することは明白である。ネットワークにより出力される３ビットも対応して変化する。

【００３５】エンコード用に到来するデータの新規ビットの各々に対して、３ビットより成
る１グループがエンコーダにより生成される。３ビットの各々はその値に関して
１以上の最も最近到来するデータ・ビットに依存する。このようにして畳み込み符号化が実行される。この場合において、エンコード用に到来する各データ・ビットに関し、３つのビットがエンコーダにより出力される点に留意すべきである
。

【００３６】符号化された出力データ・ストリームをパンクチュア処理するプロセスは、出力データ・ビットのいくつかを省略する(omitting)段階より成る。これは一般に符号化されたストリームを伝送する前に行われる。パンクチュア処理は、伝送に
必要とされる符号化ビット数を削減し、伝送に必要な帯域幅を減少させる。

【００３７】図２を参照すると、パンクチュア処理は、ネットワークの３つの水平な線のう
ち下側のものによる出力を省略する段階より成る。したがって、この例では上側
の２つのビットのみが伝送され、伝送に必要とされる帯域は１／３だけ減少する
。

【００３８】符号化されたデータの受信、本実施例では伝送されたデータに対する受信機は
、対象とされている時刻においてエンコーダにより使用されたパンクチュア処理
手法を知っている必要がある。

【００３９】図３は状態装置の状態の進展の様子を示す。図中左側から出発し、図中の最初
の地点は、状態装置の初期状態を示す。この状態装置はエンコーダと考えること
も可能である。

【００４０】図３左側の記号「００」は、対象としている状態を定めるものである。デコー
ダの出力ビットは個の状態に依存する。データ・ビットがエンコードのためにエンコーダに到来すると、その出力のおいて生成されるビット値が変化する。

【００４１】２つの地点より成る図３の第２列は、２つの可能な状態を表現し、これらは、
エンコード用に第１データ・ビットが到来した後にエンコーダが取り得る状態である。すなわちエンコーダは、エンコード用に１または０が到来することに依存
して、「００」に留まる又は「１０」に進むことも可能である。

【００４２】ここで、図３は図２の例で使用されたような同一のエンコーダに関連するもの
ではない点に留意すべきである。さらに、図３中各状態を定める２ビットはエン
コーダにより出力されたビットをパンクチュア処理することにより生成され、エ
ンコーダへの入力ビット・シーケンスと単純な関連性を有していない。

【００４３】図３中の矢線は、エンコーダの状態が、所与の状態から出発する場合に新たな
特定の１対の状態のいずれかにのみ変化することが可能であることを示す。これ
らの矢線を図３に付加することにより、各時点における許容可能な状態遷移を示
している。例えば、第２列中の「１０」から出発する場合、２つの細い矢線は、
「０１」または「１１」にのみ変化することが可能である。この遷移の時刻にお
いて、エンコーダは、「１０」から「０１」への遷移または「１０」から「１１
」への遷移のいずれかに対応して出力を供給する。図３の矢線は、特定の状態か
ら出発する場合にどのビットがエンコーダから出力されるかについての指標を与
える。

【００４４】図３中の太い線は、エンコーダが時間経過とともに実際にたどった状態間の進
展の様子を示す。符号化され受信機に伝送されたビットは、デコーダがこの状態
の進展を「再構築(re-construct)」することを可能にする。デコーダはエンコー
ダの状態シーケンスを推測することが可能であるので、これらの状態を通じてエ
ンコーダを進展させたソース・ストリームのデータ・ビットを推測することも可能
である。したがって、デコーダはソース・ストリームを再構築することが可能であり、これを行うことによりデータをデコードすることが可能である。

【００４５】図２，３に関連して、受信機に伝送されたビット・ストリーム内に誤差が生じ得る。これらの誤差に起因して、デコーダの状態は、エンコーダの状態に対する
近似としての意義を有する。図３がエンコーダの従った厳密な状態遷移を表現す
るものと仮定すると、デコーダは一度に多数の誤差計量を導出し、最小値に関す
る累積計量が、そのエンコーダが占有してきたものに最も近い一組の状態を示す
であろう。

【００４６】本発明を理解するため、ある特定の時刻ｔにおいて到来するコードの一部がデ
コーダに到着した場合を考察する。このコードの部分はｎビットより成る。図１
に示す従来の手法では、この現実の受信コードは、計量計算機Ｍ１，Ｍ２等にお
いて、それらが取り得る可能な置換と比較される必要があった。これらの比較結
果の各々は誤差パターンとなり、各誤差パターンについて計量が計算される必要
があった。その後図１に示される素子ＭＳが最少計量を見出していた。

【００４７】しかしながら本発明にあっては、異なる手法が実行される。個の手法は主に図
４ないし７に図示されている。時刻ｔにおいて受信されたコードのｎビットと、
このｎビット数に対する総ての可能な置換との間で先ず計量Mtiが計算される。その後各計量Mtiは、計算されたものに対してｎビットの置換Piとともに格納される。この格納は「計量テーブル」に対して行われる。

【００４８】受信したビット・グループＧｔ内のｎビットは、それらの値に関し、特定の時刻ｔにおいて生じたエンコーダの状態変化Ｓｔに依存する。しかしながら、受信
ビットは、一般に伝送中に生じるエラーを含んでいる可能性がある。このため、
状態変化Ｓｔの値に対する依存性を完全に信用することはできない。

【００４９】次に、ルックアップ・テーブルＴｔに参照物（リファレンス）が形成される。これは一組のテーブル中の１つ（Ｔ）であり、その各々はエンコーダで使用され
る特定のパンクチュア処理に関連するものである。このテーブルＴｔの内容は、
時刻ｔにおいてエンコーダにより使用されたパンクチュア処理に特有のものであ
る。

【００５０】ルックアップ・テーブルＴｔは、エンコーダが時刻ｔにおいて従う可能性のある総ての状態変化Ｓｊのリストを含む。各状態変化Ｓｊはｎビットの特定の置換
Piにより表現され、これはその時刻においてエンコーダが伝送し状態変化が生じ
たものである。テーブルＴｔ内の各置換Piの各々について、対象とされている置
換に対応する計量Mtiの値を計量テーブル内で見出すことが可能である。この時点において、誤差パターンまたは計量の計算は必要ではない。

【００５１】テーブルＴｔ内の総ての状態変化に対して計量Mtiが割り当てられると、計量に関するリストが備えられる。これらの計量Mtiを利用してデコーダに対する累積計量を更新し、すなわち状態を更新することが可能になる。

【００５２】本発明による利点は、大きなｎビット数より成る到来コードの部分に対して多
大な計算能力を必要としないことである。また、多くの異なるパンクチュア処理
手法を利用することも容易になるということである。

【００５３】要約すると、計量Mtiの計量テーブルが最初に計算され、これを利用して、デコーダの状態計量に関する更新をどのようにすべきかを調べる。ある時刻ｔにお
いて到着するｎビットの任意の特定のグループに対して、Mtiが計算されるのは一度限りである点に留意を要する。

【００５４】効率的なルック・アップ・テーブルＴの集合（set）を利用して、任意のパンクチュア用のデコードを調整することが可能である。テーブルＴは、テーブルＴ
に記録された各状態変化Sjに対する計量Mtiを見出すために、計量テーブル中のどの行が診断されるべきかについての情報を与える。可能性のあるパンクチュア
処理の各々に対して１つのテーブルＴが存在する。デコーダは、ある時刻ｔにお
いてどのパンクチュア処理の手法がエンコーダで利用されたかを知っている。こ
のため、特定の時刻において利用するルック・アップ・テーブルＴｔも分かる。
付加的なパンクチュア処理の各々に対して、唯一必要となることは、付加的なテ
ーブルを備えることである。そのパンクチュア処理がエンコーダで使用されると
、デコーダは単に適切なテーブルＴを使用することで対応することができる。こ
の結果、多くの異なるパンクチュア処理に対して共通のデコーダを利用すること
が可能になる。

【００５５】従来の手法にあっては、効率的な手法でデコーダの状態更新に到達するとビタ
ビ・デコード・アルゴリズムを使用することが一般的である。本発明によれば、
各状態更新に先立って状態更新で使用される可能性のある総ての計量Mtiが、最初に計算される。「状態更新」は、ビタビ・デコーダにおける「加算−比較−選
択」の動作に相当する。

【００５６】この「加算」の部分は、従来の手法によれば、受信信号と対象とされる特定の
分岐における固定信号との間の計量計算を必要とする。本発明によれば、状態更
新の「加算」部分における計量を計算する代りに、計算された計量のテーブルを
調べることによって計量が見出される。本発明によるこのプロセスは、発生する
状態変化およびパンクチュア処理手法の両者に依存して行われ、２段階の参照過
程ないしルックアップ(lookup)により行われる。一方のルックアップは特定のテ
ーブルＴｔを利用してパンクチュア処理に関する問題を解決し、他方のルックア
ップは計量テーブルから計量Mtiを実際に引き出すものである。

【００５７】計量テーブルは前もって行われた計量計算の結果を含む。すなわち、テーブル
には、受信したｎビットのグループＧｔに対して可能性のある総ての計量の計算
結果が含まれている。

【００５８】ルックアップ・テーブルの計算例が図４に示されている。図４は３つのビット
が各状態変化を表す３ビット遷移に関連する。図示されている２つの行列のうち
大きいもの（以下、「大行列」という。）の中には、ビット値の８つの置換が存
在する。これら８つの置換は、可能性のある総ての３ビット置換であり、各ビッ
ト自身は２値のうちの一方のみをとり得る。これの事例の場合可能な値は１また
は−１のいずれかである。置換数は一般に２のｎ乗個あり、ここでｎは受信した
グループＧｔ内の２進ビット値である。

【００５９】図４に示す例は、特定の時刻ｔにおいて受信した３つのビット、ビット（１）
、ビット（２）およびビット（３）に対する計量計算を示す。図４に示す例では
、より大きい行列内の３ビットの１つのグループに対してのみ、計量は最大値３
をとる。これは時刻ｔにおいて実際に受信した３つのビットに完全に一致する場
合である。大行列中の他の７つの総ての置換は、より小さい値の計量となる。な
ぜなら、それらは受信ビットの対応する位置における値と同一ではない少なくと
も１つのビットを有するためである。図４に示す例は、最高の計量値を有する受
信ビット・グループに最も対応する置換を与えるのであるが、受信したｎビット
のグループに対応する置換と同一視できることは、それが最高の計量値を有する
ことから明らかである。この図における「最も下側の計量値」に対する参照値は
、対象とされている置換および受信したビット・グループの間で最もふさわしい
ものを示す計量を意味する。

【００６０】図４に示されているような計算テーブルは、デコーダの状態更新を実行するの
に必要な情報を提供する。

【００６１】状態更新を実行する装置は図５に見られるようなものである。図４は図５にお
ける要素ＭＴの動作を示す。要素ＭＴでは、受信信号のｎビットの最新グループ
Ｇｔに対して計量テーブルが計算される。

【００６２】ＴＧで示される要素は、テーブル・ガイド更新(table-guide update)を示す。
テーブルＴｔは、時刻ｔにおいてエンコーダで使用する特定のパンクチュア処理
に対して、エンコーダの可能な状態変化Ｓｊを含み、それとともに、各々生成さ
れるであろうビットPiの置換を含む。手段ＴＧは、可能な状態変化Ｓｊの各々に
対して、要素ＭＴで生成された計量テーブルから計量Mtiを取得する。要素ＴＧに示されている２つの枝は、一度に２つの付加(addition)が行われることを示す
。個の場合において、２つの計量の値は、ルックアップ・テーブルから一度に取
得され、それぞれが累積計量に加えられる。この手順は可能な状態変化Ｓｊの各
々に対して繰り返す必要があり、図示されている例では説明の便宜上一度に２つ
の加算を実行する場合を示している。これにより、多数の異なる累積計量が得ら
れる。

【００６３】ボックスＢＭＣは、エンコーダで占有された可能な状態変化と、デコーダで受
信されたｎビットのグループとの間の最良の適合性を表現する累積計量を選択す
る。この最良の計量は、可能な状態変化のシーケンスより成り、エンコーダの従
う状態変化のシーケンスに最も似ているものを表す。

【００６４】図５の右側の出力は累積された計量値である。これは、従来の手法を示す図１
の最右側の地点の出力に相当する。しかしながらこの出力を得るために、必要と
される計算能力は極めて小さい。また、図１の手法を利用する場合よりも多くの
パンクチュア処理手法の可能性がある場合でもほとんど困難性を生じないであろ
う。

【００６５】図６は、計量テーブルを構築し、本発明による手法を実行する方法を一般化し
たものを示す。これは、例えばＤＳＰで高速処理をすることに適している。これ
は、テーブル・ルックアップを利用する代りに可能な場所ならどこでも計算を置
き換えるものである。

【００６６】図６の左側の２列は、２つの異なるパンクチュア処理に関連するものである。
各列内の１つの行におけるエントリは、その列のパンクチュア処理がその列に対
応する時間においてアクティブであることを示す。２つの列内の一連の各行は、
時刻ｔの後の連続的なパンクチュア処理に対してアクティブ／インアクティブで
あることの指標になる。

【００６７】図６の左側の２列からの情報は、計量を計算するために「計量計算関数」およ
び図中中央の「計量指標テーブル」のどの部分が選択されるかを定める。これら
の計量は、図６の右側のボックスに集められる。「計量指標テーブル」は、各特
定の時刻においてどのパンクチュア処理が使用されるかのリストを掲げる。

【００６８】「ACSコード」として記されている図６中の下側のボックスは、「加算ー比較ー選択」の動作を表現する。この動作は、各蓄積された計量を更新する。蓄積さ
れた計量は、エンコーダにおける状態変化のヒストリ（履歴）を提供する。これ
らを利用して、サーチ・バック・コードを提供することが可能であり、これは、
伝送されたデータ・ビットをデコードすることが可能なエンコーダ内の変化の記
録である。

【００６９】図７は、本発明によるルック・アップ・テーブルＴを構築するための詳細な方
法を説明するためのものである。この方法は、エンコード手法およびエンコーダ
で使用されるパンクチュア処理手法の両者に関する知識を要する。

【００７０】左上のボックスは、エンコードの段階において所与の入力ビットの組に対して
、どの状態が出力を変化させるかを調べるために、エンコーダが使用する１つの
テーブルより成る。このテーブルおよび、図中右側のボックスからのパンクチュ
ア処理似関する情報から、図７の中央左側の複数のテーブルＴが導出される。こ
れらのテーブルをデコーダで利用して状態変化を決定し、この状態変化は、その
時刻において選択されたパンクチュア処理手法を使用し、所与の入力データの組
に対する出力となるものである。この情報は、そのパンクチュア処理に対して適
切なテーブルＴｔを生成するには充分なものであり、各状態変化に対する出力と
なるであろうビット・パターンをリストに掲げるものである。テーブルＴを生成
することは、単に情報を並べ替えるようにして得られる。そのような１つのテー
ブルＴが、各パンクチュア処理手法に対して生成される。

【００７１】本発明によれば、各テーブルＴにおける情報は、デコーダの状態更新を実行す
るために、受信データのｎビットの各到来グループＧｔに対して計算された計量
テーブルとともに使用される。

【００７２】図７は要するに、マザー・コード定義(mother code definision)およびパンク
チュア処理手法からテーブルＴが導出される。

【００７３】本発明による方法は、様々装置で実行することが可能である。特に、ディジタ
ル信号プロセッサが適切であろう。重要なことは、格納されたデータに迅速にア
クセスすることが可能であるように選択されたハードウエアの能力である。これ
は、従来の手法が必要とする膨大な量の計算を実行せずに、計量テーブル内の計
量値を参照する本発明の方法および装置で強調される点である。

【００７４】ある特定の時刻ｔにおける計算の主な要請は、計量テーブルを生成することで
あろう。この計量テーブルは、その時刻において使用するパンクチュア処理に適
切なルックアップ・テーブルＴｔに格納された値に依存して、その後反復的にア
クセスされる。

【００７５】（具体例）図８は、本発明の手法による具体的数値例を示す。図８(A)は、単一の計量テーブルの具体例を示す。図８(B)は、ビット置換(Pi)のルックアップ・テーブルＴｔの具体例を示し、これは、ある特定のパンクチュア処理に対するエンコーダ
の可能な状態変化（Ｓｊ）に対応するものである。図８(c)は、異なるパンクチュア処理に対応するルックアップ・テーブルＴｔのリストを示し、これはエンコ
ーダが使用可能なものであり、そのパンクチュア処理が使用された時刻において
ともにリスト表示されたものである。

【００７６】図８の例において、任意の時刻ｔにおいてデコーダにより２つの符号化された
ビットが受信される。上述した図４で使用された用語に関連して、ここではｎ＝
２である。

【００７７】図８(A)のテーブルの中央列は、２ビットの４つの可能な置換を示し、任意の時刻においてデコーダが受信することのできるものである。

【００７８】図８の事例で考慮されている時刻ｔにおいて、デコーダはビット「００」を実
際に受信する。これら２つのビットはその後図８中央列中の４つの可能な置換の
それぞれと比較される。これら４つの比較の各々について、計量が計算される。
これらの計量は図８(A)の右列に示されている。中央列内の置換「００」に対する計量「２」は、受信した２ビットと中央列中のそれらのビットとの間での適切
な対応物であることを示す。

【００７９】置換「０１」および「１０」はともに計量１を導出し、これは、各々の１ビッ
トが受信した「００」に一致するが、他方の１ビットは一致しないためである。
中央列中の「１１」の組み合わせは、受信したビットに一致しないので計量は０
である。

【００８０】図８(A)の事例における計量計算は、デコーダが受信したビットの対応物とそのビット数の可能な置換のものとを単に調べることにより行われる。なお、他の
計算手法も可能である。

【００８１】図８(B)の左列は、エンコーダの８つの可能な状態遷移を示す。これらの状態遷移は時刻ｔにおいて行われる。これらは、図３の例によるものである。図示し
ているものは図３の状況を生成する。図３においてある時点ｔが記されている。
時刻ｔにおいて示されているものは、エンコーダが時刻ｔにおいて自身を見出す
ことが可能な初期状態である。これらはA, B, C, Dで示されている。図８(B)の左列における８つの状態は、４つの可能な初期状態A, B, C, Dから許容される８
つの遷移に相当する。８つの遷移の各々は、A, B, C, Dの地点のうちの１つと、
右側の次の列内の地点の１つとの間に描かれた細い矢線の１つに相当する。

【００８２】図８(B)におけるルックアップ・テーブルの中央列は、２ビットの特定の組み合わせを与え、これは、エンコーダが左列内の８つの状態変化の各々に対して生
成するであろうものである。この特定の組み合わせは、エンコード用のマザー・
コード定義および時刻ｔにおいて使用されたパンクチュア処理に依存するもので
ある。

【００８３】説明の便宜上、図８(B)の中央列に２ビットの３つの置換のみが描かれている。図８(B)の右列において、中央列中の２ビットの組み合わせに対応する計量が示されている。既に述べたようにこれらの計量は、図８(A)の計量テーブルの右列内のものからコピーされる。

【００８４】図８(C)は、テーブルＴのリストの最終的なものを示し、デコーダで使用されるべき時刻とともにそれぞれリストに掲げられている。このテーブルのリストは
、図８(C)の右列内のものである。各テーブルが使用され任意の装置内で引き出されるべき時刻は、図８(C)の左列内に示されている。例えば、時刻１では第５テーブルが利用されるべきである。その時刻において第５テーブルに適したパン
クチュア処理がエンコーダで使用されるためである。左列内で重要な時刻は、エ
ンコーダの状態変化が生じる時刻および状態変化に関連するｎビットの新規グル
ープが受信機ないしデコーダで受信される時刻である。

【００８５】以上により本発明の利点は明白になったであろう。エンコーダが多数の状態か
ら出発することが可能である場合、図８(B)のルックアップ・テーブルの左列において多数の状態遷移が大きく変化するであろう。しかしながら、本発明の手法
によれば、置換に対する計量を含む計量テーブルの行に単にアクセスすることに
より、これらの各状態遷移に対する計量を導出することが可能である。ルックア
ップを行うことにより、図１における計量計算を使用するような従来の手法で必
要とされていた計算を排除することが可能になる。

【００８６】さらに本発明によれば、多くの異なるパンクチュア処理をエンコーダで利用す
ることが可能である。各パンクチュア処理に対して、異なるテーブルＴが必要と
なる。しかしながら、この作業は、従来の手法のような異なるパンクチュア処理
の各々について新たなデコード・アルゴリズムを完全に実行することを要するも
のよりも、極めて簡潔なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のデコーダを示す。

【図２】単独のデコーダ例を示す。

【図３】状態装置内の可能な状態および状態の実際の進展を示す。

【図４】３ビットの可能な８つの置換に対する計算基準を示す。

【図５】本発明によるデコーダを示す。

【図６】本発明による受信データをデコードする手法を示す。

【図７】本発明で使用するテーブルの構成手法を示す。

【図８】本発明によるテーブルにおける具体的数値例を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】畳み込み符号化されたデータをデコードする方法であって、
前記データは連続的な複数ビットの複数グループより成り、各グループ（Ｇｔ）
はｎビットより成り、このｎビットの値は特定の時刻（ｔ）において生じるデー
タ・エンコーダの特定の状態変化（Ｓｔ）に依存し、前記特定の状態変化（Ｓｔ
）は一組の可能な状態変化（Ｓｊ）のうちの１つの状態変化であり、この状態変
化は前記データ・エンコーダが前記特定の時刻において受けたであろう変化であ
り、前記特定の時刻において受信したｎビットの前記グループ（Ｇｔ）に対して
データをデコードする当該方法は：ａ）前記グループ（Ｇｔ）のｎビットと、ｎビットの可能な置換の各々（Ｐｉ
）との間で比較を行い、前記グループ（Ｇｔ）と前記置換（Ｐｉ）トの間の誤差
計量（Ｍｔｉ）に対する数値を求める段階；ｂ）前記一組の可能な状態変化（Ｓｊ）を含む予め計算されたルックアップ・
テーブル（Ｔｔ）を調査し、前記ルックアップ・テーブルは各状態変化（Ｓｊ）
に対してその状態変化（Ｓｊ）に関連する前記置換（Ｐｉ）のうちの特定の１つ
を示すものであるところの段階であって、前記状態変化（Ｓｊ）に関連する前記
置換（Ｐｉ）について、前記ルックアップ・テーブル（Ｔｔ）内の各状態変化（
Ｓｊ）に先の段階ａ）で計算された前記計量（Ｍｔｉ）を割り当てる段階；およ
びｃ）前記一組の可能な状態変化（Ｓｊ）に関連する前記計量の値を利用して、
前記畳み込み符号化されたデータをデコードするために前記累積計量を更新する
段階；より成ることを特徴とする方法。
【請求項２】前記特定の時刻（ｔ）において使用される前記ルックアップ
・テーブル（Ｔｔ）が、一組の予め計算されたルックアップ・テーブルのうちの
１つであり、特定の時刻において使用する前記特定のルックアップ・テーブル（
Ｔｔ）の選択は、その特定の時刻（ｔ）における前記エンコーダで使用された前
記パンクチュア処理に依存して行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】前記ルックアップ・テーブル（Ｔｔ）内の特定の状態変化（
Ｓｊ）に関連する前記置換（Ｐｉ）がｎビットの前記グループより成り、これは
、前記エンコーダがその特定の時刻（ｔ）において使用する前記パンクチュア処
理を利用して前記特定の状態変化（Ｓｊ）に関して生成するものであるところの
請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】前記特定のグループ（Ｇｔ）における前記のビット数ｎが、
前記特定の時刻（ｔ）において前記エンコーダが利用する前記パンクチュア処理
に依存することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】前記符号化されたデータが、符号化の後に伝送され、デコー
ドに先立って受信機により受信されることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れか一項に記載の方法。
【請求項６】畳み込み符号化されたデータをデコードするデータ・デコー
ダであって、前記データは連続的な複数ビットの複数グループより成り、各グル
ープ（Ｇｔ）はｎビットより成り、このｎビットの値は特定の時刻（ｔ）におい
て生じるデータ・エンコーダの特定の状態変化（Ｓｔ）に依存し、前記特定の状
態変化（Ｓｔ）は一組の可能な状態変化（Ｓｊ）のうちの１つの状態変化であり
、この状態変化は前記データ・エンコーダが前記特定の時刻において受けたであ
ろう変化であり、前記特定の時刻において受信したｎビットの前記グループ（Ｇ
ｔ）に対してデータをデコードする当該データ・デコーダは：ａ）前記グループ（Ｇｔ）のｎビットと、ｎビットの可能な置換の各々（Ｐｉ
）との間で比較を行い、前記グループ（Ｇｔ）と前記置換（Ｐｉ）トの間の誤差
計量（Ｍｔｉ）に対する数値を求める手段（ＭＴ）；ｂ）前記一組の可能な状態変化（Ｓｊ）を含む予め計算されたルックアップ・
テーブル（Ｔｔ）を調査し、前記ルックアップ・テーブルは各状態変化（Ｓｊ）
に対してその状態変化（Ｓｊ）に関連する前記置換（Ｐｉ）のうちの特定の１つ
を示すところの手段（ＭＴ）であって、前記状態変化（Ｓｊ）に関連する前記置
換（Ｐｉ）について、前記ルックアップ・テーブル（Ｔｔ）内の各状態変化（Ｓ
ｊ）に前記の手段ａ）で計算された前記計量（Ｍｔｉ）を割り当てる手段（ＭＴ
）；およびｃ）前記一組の可能な状態変化（Ｓｊ）に関連する前記計量の値を利用して、
前記畳み込み符号化されたデータをデコードするために前記累積計量を更新する
手段（ＢＭＣ）；を備えることを特徴とするデータ・デコーダ。
【請求項７】前記特定の時刻（ｔ）において使用される前記ルックアップ
・テーブル（Ｔｔ）が、一組の予め計算されたルックアップ・テーブルのうちの
１つであり、特定の時刻において使用する前記特定のルックアップ・テーブル（
Ｔｔ）の選択は、その特定の時刻（ｔ）における前記エンコーダで使用された前
記パンクチュア処理に依存して行われることを特徴とする請求項６記載のデータ
・デコーダ。
【請求項８】前記ルックアップ・テーブル（Ｔｔ）内の特定の状態変化（
Ｓｊ）に関連する前記置換（Ｐｉ）がｎビットの前記グループより成り、これは
、前記エンコーダがその特定の時刻（ｔ）において使用する前記パンクチュア処
理を利用して前記特定の状態変化（Ｓｊ）に関して生成するものであるところの
請求項６または７のいずれか一項に記載のデータ・デコーダ。
【請求項９】前記特定のグループ（Ｇｔ）における前記のビット数ｎが、
前記特定の時刻（ｔ）において前記エンコーダが利用する前記パンクチュア処理
に依存することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一項に記載のデータ・
デコーダ。
【請求項１０】符号化されパンクチュア処理されたデータを受信する受信
機であって、請求項６ないし９のいずれか一項に記載のデータ・デコーダより成
る受信機。