JP2570366B2 - シンドローム逐次復号方式 - Google Patents

シンドローム逐次復号方式

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JP2570366B2
JP2570366B2 JP63056124A JP5612488A JP2570366B2 JP 2570366 B2 JP2570366 B2 JP 2570366B2 JP 63056124 A JP63056124 A JP 63056124A JP 5612488 A JP5612488 A JP 5612488A JP 2570366 B2 JP2570366 B2 JP 2570366B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、たたみ込み符号器によって符号化されて送
信された系列に対し、受信側で最も確からしいと思われ
る枝を順次選択しながら復号を行うたたみ込み符号の逐
次復号方式に関するものである。
(従来の技術) 従来伝送路上で生じる誤りを効果的に採り除いて信頼
度の高い通信を行う手法の一つとして、あらかじめ送信
側において、ある一定の冗長度を含んだ符号化を行い、
受信側では逆にこの符号化された受信系列から、送信側
で送信されたと判断される情報系列の推定を行うことに
より、伝送路で生じた誤りを訂正する方法がある。これ
はFEC(Forward Error Correction)または前方誤り訂
正方式と呼ばれている。
FECに用いる符号化の方法としては大別してブロック
符号化によるものと、たたみ込み符号化によるものが存
在する。ブロック符号化は、情報系列をある一定長のブ
ロックに分割した後、ある代数的規則に従って符号化を
行う方法であり、オーディオ、ビデオ、計算機関連の分
野によく使用されている。一方、たたみ込み符号化はシ
フトレジスタと演算器とを用いて情報系列と連続的に符
号化して行く方式であり、衛星通信の分野を中心として
使用されている。
次に、たたみ込み符号に対する復号の方法としては、
大別してビタビ復号法と逐次復号法がある。ビタビ復号
法は、最尤復号法と等価な復号をある繰り返しアルゴリ
ズムによって実現するものであり、与えられたたたみ込
み符号化方式の下では、最も高い誤り訂正能力を達成す
ることができる。しかし復号に要する手間が、用いる符
号の拘束長に対し指数関数的に増加するため、ビタビ復
号ではあまり長い拘束長を持つ符号を復号することが困
難である。
逐次復号方式にはファノアルゴリズムとスタックアル
ゴリズムとの2種類があり、たたみ込み符号の持つ木構
造を利用し、その時点で最も正しい情報系列である可能
性が高い枝を逐次たどって、復号を進めていく方式であ
る。
従って、逐次復号方式においては試行的な枝の探索を
繰り返すことにより復号を進めているが、伝送路の雑音
が増加すると、正しいパスを見出すために多くの枝を探
索する必要性が生じるため、復号が困難となる。
ファノアルゴリズムの場合には伝送路の雑音が増加す
ると後退運動(バックサーチ)を行って正しいパスを探
索するが、この探索に要する計算回数は後退する深さに
応じて指数関数的に増大することが知られている。この
困難を避けるために従来では後退的運動をする際に、戻
れる最大の深さ(バックサーチリミット)を設けてお
き、最大深さにまで探索が及んだ時には復号器がオーバ
フローしたものとみなして再起動を図っていた。
同様にスタッフアルゴリズムの場合にも伝送路の雑音
が増加すると、スタックメモリーの中に格納される探索
の候補となるノードの数が増大し、その数が許容メモリ
ーサイズを上回った時にはスタックメモリーオーバーフ
ローを引き起こすという欠点がある。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように、従来の逐次復号方式は伝送路の雑音が
増加すると正しいパスを見出すために必要な計算回数が
急速に増大し、復号効率が劣化するという課題があっ
た。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、不必要なパスの探索をできる限り省いて効率的な
シンドローム逐次復号方式を提供することを目的とす
る。
(課題を解決するための手段) 本発明の第1の特徴は、たたみ込み符号によって符号
化された系列を受信系列信号として受信したのち、シン
ドロームを生成するシンドローム形成器を介してシンド
ロームレジスタを有する復号器に入力し、該復号器では
パスの探索を行って復号を行うシンドローム逐次復号方
式において、 該シンドロームレジスタの状態を監視し、前記シンド
ロームレジスタの状態が全て零となったときには該探索
されたパスが最尤パスに合流したものと判断して、それ
以前の前記パスの探索を行わないようにしててその時点
までの復号パスを順次確定しながら復号することにあ
る。
本発明の第2の特徴は、たたみ込み符号によって符号
化された系列を受信系列信号として受信したのち、シン
ドロームを生成するシンドローム形成器を介してシンド
ロームレジスタを有する復号器に入力し、該復号器では
パスの探索を行って復号を行うシンドローム逐次復号方
式において、該シンドロームレジスタの状態を監視し、
前記シンドロームレジスタの状態が全て零となったとき
には該探索されたパスが最尤パスに合流したものと判断
して、それ以前の前記パスの探索を行わないようにして
その時点までの復号パスを確定したのち、さらに前記シ
ンドロームレジスタに零シンドロームが継続して入力し
ている際には非零シンドロームが入力するまで前記復号
器のパスの探索動作を停止して、受信系列から一意に定
まる逆符号化系列を直接出力するようにしたことにあ
る。
本発明の第3の特徴は、送信側ではたたみ込み符号の
一部をフイードバックしてフイードバック付きたたみ込
み組織符号を作成して符号化を行い、受信側では該フイ
ードバック付きたたみ込み組織符号を受信系列信号とし
て受信したのち、シンドロームを生成するシンドローム
形成器を介してシンドロームレジスタを有する復号器に
入力し、該復号器ではパスの探索を行って復号を行うシ
ンドローム逐次復号方式において、該シンドロームレジ
スタの状態を監視し、前記シンドロームレジスタの状態
が全て零となったときには該探索されたパスが最尤パス
に合流したものと判断して、それ以前の前記パスの探索
を行わないようにしてその時点までの復号パスを確定し
たのち、さらに前記シンドロームレジスタに零シンドロ
ームが継続して入力している際には非零シンドロームが
入力するまで前記復号器のパスの探索動作を停止して、
受信系列から一意に定まる逆符号化系列を直接出力する
ようにしたことにある。
(発明の構成及び作用) 以下に、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
(実施例1) 第1図は本発明による第1の実施例であり、ファノア
ルゴリズムに基づくシンドローム逐次復号方式の構成図
である。尚、ここでは簡単のために、用いるたたみ込み
符号としては組織符号を用いるものとする。
図において、1は受信系列を入力するための受信系列
入力端子、2は受信系列からシンドロームを生成するた
めのシンドローム形成回路、3は受信系列のうち情報系
列に遅延を与える入/出力バッファメモリ、4は誤り訂
正出力ビットを蓄積する誤り訂正出力バッファメモリ、
5は生成シンドロームを蓄積するシンドロームバッファ
メモリ、6は情報系列を誤り訂正出力バッファメモリ4
からの誤り訂正ビットに基づいて誤り訂正を行なう排他
的論理和回路、7は復号された出力を取り出す復号出力
端子、8は誤り訂正出力バッファメモリ4とシンドロー
ムバッファメモリ5の後退運動の深さの限度を決定する
バックサーチリミットポインタ、9,9′は探索中のシン
ドロームを後述するシンドロームレジスタ10とシンドロ
ームバッファメモリ5とで転送する復号ポインタ、10は
探索中のノードの状態を格納するシンドロームレジス
タ、11はシンドロームレジスタ10の内容と零(全て零)
と比較する比較器、12はシンドロームレジスタ10等を制
御するアルゴリズムコントローラ、13はシンドロームリ
セット情報、14は推定誤りビット書き込みポインタ、10
0はファノアルゴリズムを用いたシンドローム復号器で
ある。
次に動作について説明する。
受信系列は受信系列入力端子1より入力される。これ
らはシンドローム形成回路2に転送され、シンドローム
系列が生成されてシンドロームバッファメモリ5へ送ら
れると同時に、受信系列のうち情報ビットに対する系列
が入/出力バッファメモリ3へ送られ格納される。通常
のファノアルゴリズムでは探索中のノードの状態がシン
ドロームレジスタ10内に格納されており、ここで復号ポ
インタ9を通じて先のシンドロームを見るとともにシン
ドロームリセット情報13によるシンドロームリセットの
有無によって枝メトリックを計算する。この結果、メト
リックが増大し、先に探索を進めることが可能であれば
復号ポインタ9のポインタを1段前方に進め次のステッ
プに移る。また、メトリックが下降して先に探索を進め
られなければ逆に復号ポインタ9′を利用した後方探索
に移る。
この過程において、本発明ではシンドロームレジスタ
10の内容を常時比較器11によって全零と比較し、もし一
致したならばアルゴリズムコントローラ12はバックサー
チリミットポインタ8を復号ポインタ9の直後に持って
くる。このようにすれば、もはやこれ以前のパスに戻っ
ての探索は行われなくなるので現在の探索レベルまでの
探索パスは確定されることになる。さらに、この状態に
入った時にはアルゴリズムコントローラ12は、次なるシ
ンドローム入力のみをモニタしておき復号ポインタ9か
らのシンドロームが0(零)である限りにおいては全て
の復号に関するポインタを1個前方に進め、かつ推定誤
りビットポインタ14を通じて0を書き込む。すなわち誤
りが存在しないことを書き込むだけで他の復号動作は行
わない。
このようにしてシンドローム零の継続中は実質的なパ
ス探索動作を省略しても誤り訂正能力はそこなわれな
い。この後、非零のシンドロームが復号ポインタ9より
入力されてはじめてアルゴリズムコントローラ12は動作
を始め、探索動作が再開する。
上述のように、実施例1では復号器100内のシンドロ
ームレジスタ10の状態を復号過程で監視し、シンドロー
ムレジスタ10の状態が全零になったことを検知した時に
は、探索パスが最尤パスに合流したものと判断し、それ
以前のパスの探索を行なわないようにしたものである。
従って、逐次復号の過程で零シンドロームの継続によっ
てもはや探索する必要がなくなったパスは直ちに確定さ
れるので、余分なノードが探索される確率は低くなり、
計算回路の減少、オーバーフロー回数の削減など復号効
率を上げることができる。
尚、上述の例では組織符号をもちいた場合について説
明したが、復号器中に逆符号化器を設置することによ
り、非組織符号に対しても本発明を適用することができ
る。
(実施例2) 次に、実施例1の他の機能を付加した他の実施例につ
いて、スタックアルゴリズムに基づくシンドローム逐次
復号をもちいて説明する。
第2図は本発明による第2の実施例であり、スタック
アルゴリズムに基づくシンドローム逐次復号方式の構成
図である。この基本的な構成は第1図で示したファノア
ルゴリズムと同じであるが、スタック アルゴリズムの
場合、シンドロームレジスタ10によって生み出された新
たなノードの状態はスタックメモリー15に一旦転送さ
れ、尤度順に並べられる所が異なっており、16はスタッ
クメモリー15の内容をクリアするクリア信号、101はス
タックアルゴリズムの復号器である。
次に動作について、ファノアルゴリズムと異なる点を
中心に説明する。
先ず、シンドロームレジスタ10によって生み出された
新たなノードの状態はスタックメモリー15に一旦転送さ
れ、尤順度に並べられる。次のステップでは、このメモ
リ15中より最も尤度が高いノードが取り出されシンドロ
ームレジスタ10に格納される。そして、当該ノードに対
応する深さからシンドロームが復号ポインタ9を通じて
とり出されて新たな状態が作成され、このステップがく
り返される。
ところで、本実施例でも実施例1と同様に、このスタ
ックメモリ15より最尤ノードが取り出される過程におい
て、あらかじめ比較器11により最尤ノード状態と全零ノ
ードの状態比較を行い、もしも全零であるのならばこれ
をアルゴリズムコントローラ12に通知する。アルゴリズ
ムコントローラ12はスタックメモリ15にリセット信号16
を発出する。これによって、スタックメモリー15の内部
はクリアされスタックメモリ15の中に探索の候補となる
ノードは無くなる。
さらに、本実施例ではこのあとシンドロームバッファ
メモリ5の内容を復号ポインタ9からとってきたシンド
ロームがさらに0(零)であるときに、アルゴリズムコ
ントローラ12はスタックメモリ15との間の情報の転送を
含め一連のパス探索動作を停止し、復号に関するポイン
タ群(8,9)を前方に進める。一方、復号ポインタ9よ
り非零(零でないこと)のシンドロームが入力されたな
らば、その時点から再び復号動作を再開する。
即ち、実施例2では全零(全て零)のシンドロームレ
ジスタ10状態を検知して、それ以前のパスの探索を行な
わないようにした後、さらに零シンドロームが継続する
際には、次に非零シンドロームが復号器101に入力され
るまでの区間の復号器101の誤り訂正動作を停止させて
おくようにして、復号効率をさらに向上させたものであ
る。
(実施例3) 次に、同一発明者らによって同日特許出願がされてい
る「フイードバック付きたたみ込み組織符号の逐次復号
方式」と前述した実施例1もしくは実施例2とを組み合
わせた構成について説明する。
第3図は本発明による第3の実施例であり、フィード
バック付きたたみ込み組織符号の逐次復号方式のシステ
ム構成図で、送信部A、伝送路部B及び受信部Cから構
成されている。
実施例3は送信部Aが同日出願した特許のフィードバ
ック付きたたみ込み組織符号器200で構成したもので、
受信部Cは実施例2の構成と同一である。
図において、送信部Aのシフトレジスタ201a及び201
b、排他的論理和回路202a及び202bによってたたみ込み
符号を作成した後、その出力を排他的論理和回路202cに
フイードバックした構成となっている。また、伝送路部
Bのe0,e1は雑音が付加される状態を示している。
すなわち、実施例3では送信部Aがフィードバック付
きたたみ込み組織符号を用いても適用できることを示し
たものである。
(本発明の効果) 以上のように、本発明はシンドロームレジスタ10状態
が全零であることを検知したときに、それ以前のパスの
探索を行なわないようにすることにより、余分なノード
が探索される確率は低くなり、計算回数の減少、オーバ
ーフロー回数の削減など復号効率を上げることができ
る。
さらに、本発明は復号器に非零シンドロームが入力さ
れるまでの区間の誤り訂正動作を停止させておく機能を
付加することにより、さらに復号効率を改善することが
できる。
また、送信部Aがフィードバック付きたたみ込み組織
符号を用い、かつ受信部Cに実施例1もしくは実施例2
の構成を組み合わせることにより、拘束長を短縮した誤
り訂正及び効率的な復号が可能となる。
従って、本発明は総合的にビット誤り率の改善と復号
速度の増加に直接結び付けることが可能となり、その効
果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による第1の実施例であり、ファノアル
ゴリズムに基づくシンドローム逐次復号方式の構成図、
第2図は本発明による第2の実施例であり、スタックア
ルゴリズムに基づくシンドローム逐次復号方式の構成
図、第3図は本発明による第3の実施例であり、フィー
ドバック付きたたみ込み組織符号の逐次復号方式のシス
テム構成図である。 1……受信系列入力端子、 2……シンドローム形成回路、 3……入/出力バッファメモ、 4……誤り訂正出力バッファメモリ、 5……シンドロームバッファメモリ、 6……排他的論理和回路、 7……復号出力端子、 8……バックサーチリミットポインタ、 9,9′……復号ポインタ、 10……シンドロームレジスタ、 11……比較器、 12……アルゴリズムコントローラ、 13……シンドロームリセット情報、 14……推定誤りビットポインタ、 15……スタックメモリ、 16……リセット信号、 100……ファノアルゴリズムを用いた復号器、 101……スタックアアルゴリズムを用いた復号器、 200……フィードバック付きたたみ込み組織符号器、 201a,201b……シフトレジスタ、 202a,202b,202c……排他的論理和回路。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】たたみ込み符号によって符号化された系列
    を受信系列信号として受信したのち、シンドロームを生
    成するシンドローム形成器を介してシンドロームレジス
    タを有する復号器に入力し、該復号器ではパスの探索を
    行って復号を行うシンドローム逐次復号方式において、 該シンドロームレジスタの状態を監視し、前記シンドロ
    ームレジスタの状態が全て零となったときには該探索さ
    れたパスが最尤パスに合流したものと判断して、それ以
    前の前記パスの探索を行わないようにしてその時点まで
    の復号パスを順次確定しながら復号することを特徴とす
    るシンドローム逐次復号方式。
  2. 【請求項2】たたみ込み符号によって符号化された系列
    を受信系列信号として受信したのち、シンドロームを生
    成するシンドローム形成器を介してシンドロームレジス
    タを有する復号器に入力し、該復号器ではパスの探索を
    行って復号を行うシンドローム逐次復号方式において、 該シンドロームレジスタの状態を監視し、前記シンドロ
    ームレジスタの状態が全て零となったときには該探索さ
    れたパスが最尤パスに合流したものと判断して、それ以
    前の前記パスの探索を行わないようにしてその時点まで
    の復号パスを確定したのち、 さらに前記シンドロームレジスタに零シンドロームが継
    続して入力している際には非零シンドロームが入力する
    まで前記復号器のパスの探索動作を停止して、受信系列
    から一意に定まる逆符号化系列を直接出力するようにし
    たことを特徴とするシンドローム逐次復号方式。
  3. 【請求項3】送信側ではたたみ込み符号の一部をフイー
    ドバックしてフイードバック付きたたみ込み組織符号を
    作成して符号化を行い、受信側では該フイードバック付
    きたたみ込み組織符号を受信系列信号として受信したの
    ち、シンドロームを生成するシンドローム形成器を介し
    てシンドロームレジスタを有する復号器に入力し、該復
    号器ではパスの探索を行って復号を行うシンドローム逐
    次復号方式において、 該シンドロームレジスタの状態を監視し、前記シンドロ
    ームレジスタの状態が全て零となったときには該探索さ
    れたパスが最尤パスに合流したものと判断して、それ以
    前の前記パスの探索を行わないようにしてその時点まで
    の復号パスを確定したのち、 さらに前記シンドロームレジスタに零シンドロームが継
    続して入力している際には非零シンドロームが入力する
    まで前記復号器のパスの探索動作を停止して、受信系列
    から一意に定まる逆符号化系列を直接出力するようにし
    たことを特徴とするシンドローム逐次復号方式。
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電子情報通信学会技術研究報告,信学技報Vol.87,No.52,P.55−60,[IT87−17]

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