JP2006262394A - 復号回路及び復号方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 情報データに符号化パラメータの変更に関する情報を常に付加しているため、符号化パラメータを変更する必要が無い時でも、符号化パラメータ情報を送らなければならなく、伝送速度が低下し、伝送効率が低下するという問題がある。
【解決手段】 比較回路７は畳みこみ符号器６で再度畳込み符号化されたデータと、外部から入力された畳込み符号化データとを比較することにより、ビットエラーレートを算出する。判定回路８はビットエラーレートを符号化率毎に決まるしきい値と比較判定し、ビットエラーレートが、しきい値以上の場合は、第１のメモリ４から次の符号化パラメータを出力させて、第３の分配器５を介してビタビ復号器２と畳込み符号器６に供給して、符号化パラメータを変更する。ビットエラーレートが、しきい値未満である場合は、入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータとして決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は復号回路及び復号方法に係り、特に外部から入力された畳込み符号化データの符号化パラメータを判別してビタビ復号する復号回路及び復号方法に関する。

畳込み符号は無線通信等の電波伝搬環境が劣化している場合に、伝送データの誤り訂正のために使われるが、畳込み符号は訂正能力を高くしようとすると、より多くの冗長ビットを付加する必要がある。例えば、符号化率１／２の畳込み符号の場合、情報データに対して符号化データは２倍となり、伝送効率は半減してしまう。そのため、電波伝搬環境が時々変化し伝搬環境が良い場合には、符号化率１／２のような高い符号化率を使用せず、符号化率７／８のように低い符号化率を使用し、出来るだけ伝送効率を高めたいという要求がある。

そこで、デジタル無線機等に使用されている従来のビタビ復号器のうち、運用中に符号化パラメータ（符号化率）の変更を可能とするために、情報データに符号化パラメータの変更に関する情報を常に付加して、符号処理、復号処理を行うようにしたビタビ復号器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来のビタビ復号器は、同期検出部から同期検出情報が入力されるまで、それまでの動作モードとは全く無関係に予め決められた順序に従い、上記各部に対してすべての設定動作モードを順次設定変更するようにした構成である。これにより、送信側で符号化率を変更しても、受信側でこの変更に応じ手動により符号化率の変更が不要となり、運用面での自動化が可能となる。

また、複数のビタビ復号器を用意し、レート判定器で判定した情報レートに対応するビタビ復号器を用いてビタビ復号を行うようにした構成の復号回路も従来知られている（例えば、特許文献２参照）。この復号回路では、複数のビタビ復号器が予め設定された打ち切り長までの受信データに対して、それぞれ設定される情報レートのビタビ復号を行った後、再符号化器で再符号化を行い、その符号化結果をレート判定器で復号前の受信データと比較することで情報レートを判定し、判定した情報レートに対応する一のビタビ復号器で打ち切り長以降の受信データのビタビ復号を行うものである。

特開平４−３３５７１８号公報（第１−５頁） 特開２０００−７８０２８号公報（第３−４頁）

しかるに、特許文献１記載の従来のビタビ復号器は、運用中に符号化パラメータの変更を可能とするために、情報データに符号化パラメータの変更に関する情報を常に付加して、符号処理、復号処理を行っているため、符号化パラメータを変更する必要が無い時でも、符号化パラメータ情報を送らなければならなく、送信するデータが増え、伝送速度が低下し、伝送効率が低下するという問題がある。

また、特許文献２記載の従来の復号回路では、複数のビタビ復号器を用意しなければならず、構成が複雑で高価となるという問題がある。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、安価な構成により、情報データに符号化パラメータ情報を付加することなく、外部から入力された畳込み符号化データの符号化率、拘束長、パンクチャリング行列等の符号化パラメータを符号化データだけで判別し、ビタビ復号することで、データ伝送効率を向上し得る復号回路及び復号方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、入力された畳込み符号化されたデータをビタビ復号器により復号する復号回路において、ビタビ復号器により畳込み符号化されたデータを復号して得られた復号データを、再度畳込み符号化する畳込み符号化手段と、ビタビ復号器に入力される畳込み符号化されたデータと、畳込み符号化手段により畳込み符号化して得られた再符号化データとを比較して、その比較結果である両者のビットエラーレートに基づいて、入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータを判別する判別手段とを有することを特徴とする。

一般に、入力された畳込み符号化データを異なる符号化パラメータでビタビ復号及び再符号化すると、その再符号化データと入力した符号化データ間にはある一定以上のビットエラーレートが発生する。そこで、本発明はこの性質に基づいて、符号化パラメータが異なるか否かを判定し、正しい符号化パラメータを決定するようにしたため、入力された畳込み符号化されたデータ中に符号化パラメータの情報が付加されていなくても、入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータを判別することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、互いに異なる複数の符号化パラメータを予め記憶している第１の記憶手段を有し、判別手段は、第１の記憶手段に記憶されている複数の符号化パラメータから選択した一の符号化パラメータをビタビ復号器と畳込み符号化手段にそれぞれ供給してビタビ復号及び畳込み符号化動作させることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、複数の符号化率のうち、各符号化率毎のしきい値を予め記憶している第２の記憶手段を有し、判別手段は、ビタビ復号器と畳込み符号化手段にそれぞれ供給する符号化パラメータの中の符号化率に対応したしきい値を第２の記憶手段から読み出して、ビットエラーレートと比較し、ビットエラーレートがしきい値未満のときには、ビタビ復号器と畳込み符号化手段にそれぞれ供給している符号化パラメータを入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータとして決定することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、判別手段を、ビタビ復号器と畳込み符号化手段にそれぞれ供給する符号化パラメータの中の符号化率に対応したしきい値を第２の記憶手段から読み出して、ビットエラーレートと比較し、ビットエラーレートがしきい値以上のときには、ビタビ復号器と畳込み符号化手段にそれぞれ供給している符号化パラメータを、第１の記憶手段に記憶されている複数の符号化パラメータから選択した次の一の符号化パラメータに更新することを特徴とする。この発明では、ビットエラーレートがしきい値未満となる符号化パラメータを探索することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、情報データがスクランブル処理されたスクランブル化データに、ユニークワードが付加されたデータに対して、所定の符号化パラメータで畳込み符号化された畳込み符号化データがデジタル変調された信号を受信及びデジタル復調して、畳込み符号化されたデータをビタビ復号器へ出力する受信手段と、ビタビ復号器から出力された復号データ中のユニークワードに同期してデスクランブル処理するデスクランブル処理手段とを更に有することを特徴とする。この発明では、デジタル復調を用いたデータ通信受信機に適用することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、入力された畳込み符号化されたデータをビタビ復号器により復号する復号方法において、ビタビ復号器により入力された畳込み符号化されたデータを復号する第１のステップと、第１のステップにより復号して得られた復号データを、再度畳込み符号化する第２のステップと、入力された畳込み符号化されたデータと、第２のステップにより畳込み符号化して得られた再符号化データとを比較して、その比較結果である両者のビットエラーレートを得る第３のステップと、ビットエラーレートに基づいて、入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータを判別する第４のステップとを含むことを特徴とする。

この発明では、入力された畳込み符号化されたデータ中に符号化パラメータの情報が付加されていなくても、入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータを判別することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記の第４のステップが、第１のステップでビタビ復号するときの符号化パラメータと第２のステップで畳込み符号化するときの符号化パラメータの中の符号化率に対応したしきい値を、ビットエラーレートと比較し、ビットエラーレートがしきい値未満のときには、符号化パラメータを入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータとして決定することを特徴とする。

本発明によれば、安価な構成により、入力された畳込み符号化されたデータ中に符号化パラメータの情報が付加されていなくても、入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータを判別することができるため、情報データに符号化パラメータ情報を付加する必要がなく、従ってデータ伝送効率及びデータ伝送速度を向上することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる復号回路の第１の実施の形態のブロック図を示す。同図中、復号回路は、第１の分配器１、ビタビ復号器２、第２の分配器３、第１のメモリ４、第３の分配器５、畳込み符号器６、比較回路７、判定回路８及び第２のメモリ９から構成される。

第１の分配器１は、外部から畳込み符号化されたビット列データを入力として受け、そのビット列データをビタビ復号器２及び比較回路７に分配する。ビタビ復号器２は、第３の分配器５から入力された符号化率、拘束長、生成行列、パンクチャ行列等の畳込み符号化パラメータにより、第１の分配器１から入力した符号化ビット列データをビタビ復号し、得られた復号ビット列データを第２の分配器３に出力する。

第２の分配器３は、ビタビ復号器２から入力された復号ビット列データを外部へ出力すると共に畳込み符号器６に出力する。第１のメモリ４は、判定回路８からのトリガ信号を入力として受け、トリガ信号が入力されると、記憶している次の符号化パラメータを第３の分配器５に出力する。

第３の分配器５は、第１のメモリ４から出力された符号化パラメータを入力として受け、入力された符号化パラメータをビタビ復号器２及び畳込み符号器６に出力する。畳込み符号器６は、第３の分配器５から入力された符号化パラメータにより、第２の分配器３から入力された復号データを畳込み符号化する。

比較回路７は、第１の分配器１から入力された符号化ビット列データと、畳込み符号器６から入力された符号化ビット列データとを比較してビットエラーレートを算出し、算出したビットエラーレートを判定回路８に出力する。第２のメモリ９は、符号化率毎のしきい値を予め記憶しており、第３の分配器５から入力された符号化パラメータの中の符号化率を基に、しきい値を判定回路８に出力する。

次に、図１の復号回路の動作を図２のフローチャートを使用して説明する。畳込み符号化データが第１の分配器１に入力されると（図２のステップＳ１）、第１の分配器１からビタビ復号器２及び比較回路７に畳込み符号化データが分配出力される。ビタビ復号器２は、入力された畳込み符号化データをビタビ復号し（図２のステップＳ２）、得られた復号データを第２の分配器３を介して畳込み符号器６に供給する。畳込み符号器６は、再度ビタビ復号器２の符号化パラメータと同一のパラメータで復号データを畳込み符号化する（図２のステップＳ３）。

ここで、ある符号化パラメータにより畳込み符号化されたデータを、異なる符号化パラメータで復号及び符号化すると、再符号化する前の符号化データと再符号化された符号化データの間に、ある一定以上のビットエラーレートが発生することが、情報理論により証明されている。

そこで、比較回路７が畳みこみ符号器６で再度畳込み符号化されたデータと、第１の分配器１を介して外部から入力された畳込み符号化データとを比較することにより、ビットエラーレートを算出し、算出したビットエラーレートを判定回路８が第２のメモリ９から供給される符号化率毎に決まるしきい値と比較判定する（図２のステップＳ４）。算出したビットエラーレートが、上記のしきい値以上の場合は、畳みこみ符号器６で再度畳込み符号化されたデータと、外部から入力された畳込み符号化データとが、それぞれ異なる符号化パラメータにより符号化されているデータであると判断し、第１のメモリ４から次の符号化パラメータを出力させて、第３の分配器５を介してビタビ復号器２と畳込み符号器６に供給して、符号化パラメータを変更する（図２のステップＳ５）。その後、ステップＳ１に戻り再度上記と同様の処理を行う。一方、算出したビットエラーレートが、上記のしきい値未満である場合は、符号化パラメータは変更せず、ステップＳ１に戻り上記と同様の処理を繰り返す。

次に、本発明の具体的な実施例について図３を用いて説明する。本実施の形態の復号回路に、図３のようなデータの途中から畳込み符号化パラメータが変化する符号化データを入力されたものとする。図３の符号化データは、初段を第１符号化データI、後段を第２の符号化データIIと呼ぶ。第１の符号化データIは符号化パラメータを符号化率１／２、拘束長７、生成行列［１３３ １７１］、パンクチャリング無しで符号化されたデータとし、第２の符号化データIIは符号化率７／８、拘束長７、生成行列［１３３ １７１］、パンクチャリング行列［１１１１０１０ １０００１０１］で符号化されたデータとする。

また、図１の第１のメモリ４にはこの２つの符号化パラメータI及びIIが格納されているとする。ビタビ復号器２と畳込み符号器６の符号化パラメータは、第１のメモリ４から出力された符号化率１／２、拘束長７、生成行列［１３３ １７１］、パンクチャリング無しの符号化パラメータに設定されているとする。

まず、図３の第１の符号化データIが第１の分配器１を経由してビタビ復号器２に供給されて、第１のメモリ４から出力された初期状態の符号化パラメータに基づいて復号される。復号されたデータは、第２の分配器３を介して畳込み符号器６に供給されて、初期状態の符号化パラメータに基づいて再符号化される。この再符号化されたデータと、第１の分配器１から分配された第１の符号化データIのビットエラーレートを算出する。この時入力された第１の符号化データIは正しい符号化パラメータにより復号及び再符号化されるので、入力符号化データIと再符号化データ間のビットエラーレートは、第２のメモリ９に格納されている符号化率１／２のしきい値を超えない。

続いて、図３の符号化率７／８の第２の符号化データIIが第１の分配器１を経由してビタビ復号器２に供給されて、第１のメモリ４から出力された初期状態の符号化パラメータに基づいて復号される。復号されたデータは、第２の分配器３を介して畳込み符号器６で第１のメモリ４から出力された初期状態の符号化パラメータに基づいて再符号化される。この再符号化されたデータと、第１の分配器１から分配された第２の符号化データIIとは、異なる符号化パラメータで復号、符号化処理されているため、入力符号化データIIと再符号化データ間のビットエラーレートは符号化率１／２のしきい値を超える。

この場合、判定回路８は上記の比較回路７からの比較結果を受けて、第１のメモリ４に記憶されている次の符号化パラメータをビタビ復号器２及び畳込み符号器６に出力するようトリガ信号を出力する。これにより、ビタビ復号器２及び畳み符号器６は第１のメモリ４から出力された次の符号化パラメータに基づいて、第２の符号化データIIのビタビ復号及び復号データの再符号化を行う。

以下、同様の処理を繰り返し、符号化パラメータを順次変えていき、判定回路８にてビットエラーレートがしきい値を超えない符号化パラメータを決定する。このように、本実施の形態によれば、外部から入力される符号化データに符号化パラメータ情報を付加しなくとも、符号化パラメータの変更及び符号化パラメータを判別することができるため、データ伝送効率を向上できる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図４は本発明になる復号回路の第２の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図４に示す第２の実施の形態の復号回路は、第１の実施の形態と比較すると、第１の分配器１の前段に空中線１０と、その後段にデジタル復調回路１１を付加し、第２の分配器３の後段に、同期回路１２とデスクランブル回路１３を付加した点に特徴がある。

図５に示すように、一般のデジタル復調を用いたデータ通信送信機は、情報データ２１に対して、スクランブル処理を行ってスクラブル化データ２２を得て、それにユニークワード２３を付加し、畳込み符号化して畳込み符号化データ２４を得た後、ＱＰＳＫ等のデジタル変調２５を行ってから送信する。

そのため、本実施の形態の復号回路では、到来電波を空中線１０で受信し、デジタル復調回路１１でデジタル復調することにより、図５の畳込み符号化データ２４と同様の畳込み符号化データを得て、第１の分配器１を介してビタビ復号器２及び比較回路７に供給し、ビタビ復号器２でビタビ復号して得られた復号データのユニークワード（図５の２３に相当）を同期検出回路１２で検出してスクランブルの同期をとる。その後、スクランブル化データ（図１の２２に相当）をデスクランブル回路１３により、デスクランブルすることにより、情報データ２１を復元することができる。

本発明回路の第１の実施の形態のブロック図である。 本発明方法の第１の実施の形態の説明用フローチャートである。 図１の実施の形態で使用される畳込み符号化パラメータの一例を示す図である。 本発明装置の第２の実施の形態のブロック図である。 一般のデジタル復調を用いたデータ通信送信機の一例のブロック図である。

符号の説明

１ 第１の分配器
２ ビタビ復号器
３ 第２の分配器
４ 第１のメモリ
５ 第３の分配器
６ 畳込み符号器
７ 比較回路
８ 判定回路
９ 第２のメモリ
１０ 空中線
１１ デジタル復調回路
１２ 同期回路
１３ デスクランブル回路

Claims (7)

1. 入力された畳込み符号化されたデータをビタビ復号器により復号する復号回路において、
   前記ビタビ復号器により前記畳込み符号化されたデータを復号して得られた復号データを、再度畳込み符号化する畳込み符号化手段と、
   前記ビタビ復号器に入力される前記畳込み符号化されたデータと、前記畳込み符号化手段により畳込み符号化して得られた再符号化データとを比較して、その比較結果である両者のビットエラーレートに基づいて、入力された前記畳込み符号化されたデータの符号化パラメータを判別する判別手段と
   を有することを特徴とする復号回路。
2. 互いに異なる複数の符号化パラメータを予め記憶している第１の記憶手段を有し、前記判別手段は、前記第１の記憶手段に記憶されている前記複数の符号化パラメータから選択した一の符号化パラメータを前記ビタビ復号器と前記畳込み符号化手段にそれぞれ供給してビタビ復号及び畳込み符号化動作させることを特徴とする請求項１記載の復号回路。
3. 複数の符号化率のうち、各符号化率毎のしきい値を予め記憶している第２の記憶手段を有し、前記判別手段は、前記ビタビ復号器と前記畳込み符号化手段にそれぞれ供給する前記符号化パラメータの中の符号化率に対応したしきい値を前記第２の記憶手段から読み出して、前記ビットエラーレートと比較し、該ビットエラーレートが前記しきい値未満のときには、前記ビタビ復号器と前記畳込み符号化手段にそれぞれ供給している符号化パラメータを入力された前記畳込み符号化されたデータの符号化パラメータとして決定することを特徴とする請求項１記載の復号回路。
4. 前記判別手段は、前記ビタビ復号器と前記畳込み符号化手段にそれぞれ供給する前記符号化パラメータの中の符号化率に対応したしきい値を前記第２の記憶手段から読み出して、前記ビットエラーレートと比較し、該ビットエラーレートが前記しきい値以上のときには、前記ビタビ復号器と前記畳込み符号化手段にそれぞれ供給している符号化パラメータを、前記第１の記憶手段に記憶されている前記複数の符号化パラメータから選択した次の一の符号化パラメータに更新することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の復号回路。
5. 情報データがスクランブル処理されたスクランブル化データに、ユニークワードが付加されたデータに対して、所定の符号化パラメータで畳込み符号化された畳込み符号化データがデジタル変調された信号を受信及びデジタル復調して、前記畳込み符号化されたデータを前記ビタビ復号器へ出力する受信手段と、前記ビタビ復号器から出力された復号データ中の前記ユニークワードに同期してデスクランブル処理するデスクランブル処理手段とを更に有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の復号回路。
6. 入力された畳込み符号化されたデータをビタビ復号器により復号する復号方法において、
   前記ビタビ復号器により前記入力された畳込み符号化されたデータを復号する第１のステップと、
   前記第１のステップにより復号して得られた復号データを、再度畳込み符号化する第２のステップと、
   前記入力された畳込み符号化されたデータと、前記第２のステップにより畳込み符号化して得られた再符号化データとを比較して、その比較結果である両者のビットエラーレートを得る第３のステップと、
   前記ビットエラーレートに基づいて、前記入力された畳込み符号化されたデータの符号化パラメータを判別する第４のステップと
   を含むことを特徴とする復号方法。
7. 前記第４のステップは、前記第１のステップでビタビ復号するときの前記符号化パラメータと前記第２のステップで畳込み符号化するときの前記符号化パラメータの中の符号化率に対応したしきい値を、前記ビットエラーレートと比較し、該ビットエラーレートが前記しきい値未満のときには、前記符号化パラメータを入力された前記畳込み符号化されたデータの符号化パラメータとして決定することを特徴とする請求項６記載の復号方法。
   
   

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