JP2575853B2 - ビタビ復号回路 - Google Patents

ビタビ復号回路

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JP2575853B2 JP63326525A JP32652588A JP2575853B2 JP 2575853 B2 JP2575853 B2 JP 2575853B2 JP 63326525 A JP63326525 A JP 63326525A JP 32652588 A JP32652588 A JP 32652588A JP 2575853 B2 JP2575853 B2 JP 2575853B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はディジタル信号伝送システムに利用され、
特に畳み込み符号化された信号を誤り訂正するビタビ復
号回路に関する。
〔従来の技術〕
従来の畳み込み符号器、ビダビ復号のブロック図を第
5図に示す。畳み込み符号器ではM系列の信号を畳み込
み符号化し、N系列の符号化信号とする。ブランチメト
リック発生器(BMG)で各受信信号の尤度を演算し、ACS
回路で符号器の各ステートに対する最も確からしい状態
遷移を選択する。ここで符号器の各ステートとは符号器
内のk個(k;拘束長)のメモリの内容を意味し、拘束長
kの符号器を用いた場合は、2k種類のステートが存在す
る。状態遷移とはあるステートからある入力信号があっ
た場合に次のステートへの遷移をいう。
第6図に拘束長3、符号化率1/2の畳込み符号器を、
第7図にその状態遷移図の例を示す。符号器は二つのシ
フトレジスタSRと一つの排他的理知回路からなる。この
図で横方向に時刻を示し、縦方向にステートを示す。各
時刻間にステートとステートを結ぶ線が状態遷移を示
す。
ビタビ復号回路において、ACS回路から出力される信
号はパスメモリに入力される。第8図にパスメモリの構
成図を示し、第9図にパスメモリセルの構成を示す。図
では簡単のためステート数4、トランケーション3のも
のを挙げている。ただし、一般にはトランケーションは
拘束長の5倍程度のものが使われる。
パスメモリでは入力されたシンボルをTタイムスロッ
ト(T;トランケーション)に渡り記憶、選択する。符号
器入力がmの場合、パスメモリ回路としてはm2kT個のメ
モリ領域が必要になる。またパスメモリ回路では各状態
について前段のメモリ内容のうち2m個が次の段に接続さ
れ、うち尤度の最も大きい1つが選択される。従って、
1/2mセレクタ2kT個必要になる。
しかし、上述のような従来の回路構成では拘束長k及
び送信する符号器入力ビット数mが大きくなるとパスメ
モリ回路が飛躍的に大きくなる。パスメモリは記憶内容
をシフトレジスタに蓄え、遷移させるため、全レジスタ
をクロック毎に動作させる必要があり、消費電力が大き
くなること、および記憶されるビット数だけ遷移ネット
ワークが必要となるため配線量が大きくなるという欠点
がある。
次に符号化変調について説明する。従来の符号化変調
方式の符号器、復号器のブロッゥ図を第10図に示す。
(G,Ungerboeck“Channel coding with multi level/ph
ase signals"IEEE Trans.on Imformation Theory,vol.I
T 28,No.1.pp55〜67,Jan 1982)符号化変調では(K+
M)系列の情報信号のうちM系列を畳み込み符号化し、
N系列の符号化信号とした後、これら(K+N)系列信
号を入力とするマッピング回路(MAP)により送信シン
ボルを信号空間上に最小符号間距離が最大になるように
最適配置する。最適配置された信号は変調器(MOD)で
多値変調される。変調信号は送信され受信側において受
信されたのち復調器(DEM)で復調される。復号器側で
はデマッピング回路(DEMAP)でマッピング回路の逆の
演算を行なった後、ブランチメトリック発生器(BMG)
で各受信シンボルの尤度を演算し、ACS回路で符号器の
各状態に対する最も確からしいシンボルを選択する。従
来のパスメモリではACS回路の出力の状態遷移に相当す
るビットを入力し、記憶している。ここで畳み込み符号
器出力のうち冗長ビットは最終的な復号信号を得るため
には直接必要ないためパスメモリには記憶されない。し
かし、第10図に示すような符号化変調方式においては、
符号化ビットの他に非符号化ビットをもパスメモリ入力
として、記憶する必要がある。
この発明の目的は低消費電力化および回路規模削減に
ある。
〔課題を解決するための手段〕
この発明によればパスメモリ回路は信号のとり得る状
態数と等しいパス表示回路およびパス選択回路の組合せ
群のp群からなり、p群の各パス表示回路群は信号(デ
ータ)が入力されるごとに予め決められた循環順に従っ
て1つのパス表示回路群のみにその時のACS回路の出力
が記憶され、他のパス表示回路群はそれ以前の記憶内容
がそのまゝ保持され、パス選択回路はその組合せられた
パス表示回路の記憶内容中の生き残りパス選択データと
駆動パルスを入力して、上記順単順における1つ前の対
応するパス選択回路へ駆動パルスを送出する。
〔実施例〕
第1図にこの発明の実施例のブロック図を示す。図に
おいて3はACS回路からの出力で、状態遷移に相当する
情報、1はパスメモリの開始段にACS回路の出力3をラ
ッチするための書き込みクロック、2はパスメモリの初
段から復号出力を読み出すための読み出しクロック、4
は復号出力、5はパス選択回路の段間を結線する状態遷
移ネットワーク、6は選択されたパスを示すパス選択信
号、7はパスメモリからのパス選択信号を示す。
第2図にパス表示回路の構成例を示す。1,2,3,4,6,7
は第1図の各信号に対応する。8は、ステート番号に固
有な冗長ビットを出力する回路であり、本構成例では、
冗長ビットが“1"になるステートのみに設ける。
第3図にパス選択回路の構成例を示す。1,5,6,7は第
1図の各信号に対応する。ただし、パス選択信号7はパ
ス表示回路中の2つのフリップフロップ中の一方(第2
図中の左のもの)の出力であって、前段より2つのパス
中の選択状態を示すものである。第4図に第1図の1,2
の信号のタイミング関係を示す。書き込みクロックは、
第1図の1,読み出しクロックは2に対応する。
1つのデータ(ビット)が入力されるごとに、初段と
なるパスメモリの段が循環的に順次1段ずつずれる。つ
まり最初のデータで第1図中の左端の段が初段の場合
は、次のデータが入力されると、第1図中の左から2番
目の段が初段とされる。従ってパス表示回路には順次循
環的にACS回路で選択された信号として、ACS回路の出力
のうち、状態遷移に相当するビットが入力される。この
入力信号は各ステートに対して最も尤度の高いパスに関
する1つ前のタイムスロットのステートを示すことにな
る。例えば第11図Aの状態遷移図において、2段目の最
上位のステートP200に注目する。このステートP200への
遷移は初段のステートP100またはP110の何れか一方から
起きる。いまパスBの尤度が高いとすると、ACS回路の
出力“10"がP200のパス表示回路の記憶される。この
時、その上位ビット、つまり第2図中の左側のフリップ
フロップの内容は“1"であって、パスBを選択したこと
を示している。このようにして2段目の各ステートP200
〜P211に対して、ACS回路の出力が記憶される。その他
の各段のパス表示回路の記憶内容はそれ以前の内容がそ
のまゝ保持される。次にデータが入力されると、第11図
中の3段目が初期状態とされ、そのステートP300につい
ては、前段のステートP200またはP210の何れか一方から
遷移されることになるが、パスAの尤度が高いとする
と、ACS回路の出力“00"がステートP300のパス表示回路
に記憶される。3段目の各ステートについて同様のこと
が行われ、この時も、他の段のパス表示回路の記憶内容
はそのまゝ保持される。同様にして次のデータでは4段
目のステートP400のパス表示回路に対してACS回路の出
力“00"が書き込まれる。
この4段目が最終段であるとすると、この最終段にお
いてはパスが十分1本に絞られた状態となっており、そ
の1つのステートこの例ではP400のパス選択回路に書込
みパルス1が駆動パルスとして与えられ、これとパス表
示回路中の記憶データ(00)の中のパス選択を示すデー
タ(左の0)とにより第2図中の線5の上側から駆動パ
ルスが出力され、これが第3段目のステートP300のパス
選択回路に入力される。このステートP300においても、
パス選択を示すデータは0であるから同様にしてその線
5の上側から駆動パルスが出力され、これが第2段目の
ステートP200のパス選択回路へ入力される。ステートP2
00ではパス選択を示すデータは1であるかその線5の下
側から駆動パルスが出力され、これが初段のステートP1
10のパス選択回路へ入力される。ステートP110は初段で
あるから、読み出しパルス2によりそのパス表示回路の
記憶内容“10"が復号記号として出力される。
前述したようにデータが入力されるごとに初段となる
部分、つまりACS回路の出力が書き込まれる段は、第1
図において順次左へずれるが、最終段、第1図の右端が
初段になると、次のデータが入力された時は、第1図の
左端が初段になり、データが入力されるごとに循環的に
初段の位置がずれる。
前記第11図Aに示したパスメモリに対する記憶と同一
の例を、従来のパスメモリ対して行うと、第11図Bに示
すようになる。同様にステートP200に注目すると、初段
のステートP100またはP110の何れが一方から遷移し、パ
スBの尤度が高いから、そのステート番号“10"がステ
ートP200のメモリにシフトして書き込まれる。次のデー
タが来ると、前述したようにパスAが選択されるため、
ステートP200の記憶“10"がステートP300にシフトされ
ると共に、ステートP200に“00"が記憶される。さらに
次のデータが来ると、パスAが選択されるため、ステー
トP300の内容“10"がステートP400に移され、ステートP
200の内容“00"がステートP300に移され、ステートP200
に“00"が記憶される。ステートP400は終段であるか
ら、パスは1つに絞られ、ステートP400の記憶内容“1
0"が復号データとして出力される。つまり、このデータ
“10"は第11図Bに示すようにデータが入力されるごと
に1段ずつシフトされる。従って従来においてはデータ
が入力されるごとにパスメモリの内容を全て1段ずつシ
フトするものであり、つまり全てのパスメモリセルに対
する書込みを行うため、その書込みに比較的大きな電力
消費がなされていた。
これに対し、この発明ではデータの入力ごとに、パス
メモリ中の1段に対してのみ書込みを行い、他の段に対
してはその記憶を保持したまゝであり、読み出しにおい
ても、パス選択回路を駆動パルスが、シフト動作をさせ
ることなく、順次初段側に送られるため、その電力消費
は無視でき、消費電力が従来よりもパスメモリの段数P
(通常30段程度)分の1に低減される。
さらに、初段のステートにより、畳み込み符号器の出
力のうちの冗長ビットがわかる。第5図の符号器からわ
かるように符号器から出力さえる冗長ビットは符号器内
のシフトレジスタの最終段の出力となる。またステート
とは符号器のシフトレジスタの内容に相当するため、ス
テートが決まれば冗長ビットも決定される。
以上のことから、前記回路を用いて、初段のステート
とそのパス表示回路を求めることにより、選択されるべ
き符号化ビットを冗長ビットを記憶せず求めることがで
きる。
〔発明の効果〕
この発明の特徴として、以下の点が挙げられる。
(1) パスメモリP段のうち、同時には他の段は保持
のまま1段しか動作せず消費電力が約1/Pに低減する。
(2) ACS回路から入力されるビット数にかかわらず
遷移ネットワークは1ビットのみで済むためゲート数、
消費電力配線量の削減が図れる。従来型ではパス表示回
路の内容に相当するビット数を送るため複数ビット必要
である。
(3) パスネットワーク内の信号変化も時間的に最近
の段のみで、後半部分は変化せず、低消費電力化につな
がる。
(4) パスメモリセルはシフタ形式でないため、Dタ
イプフリップフロップでなくラッチタイプで実現できる
ため、少ないトランジスタ数で実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の要部であるパスメモリセルの一例を
示す図、第2図は第1図中のパス表示回路を示す図、第
3図は第1図中のパス選択回路を示す図、第4図は第1
図中の書き込みクロックおよび読み出しクロックのタイ
ミング関係を示す図、第5図は畳み込み符号器およびビ
タビ復号器を示すブロック図、第6図は拘束長3、符号
化率1/2の畳み込み符号器を示す図、第7図はその状態
遷移図、第8図は従来のパスメモリを示す図、第9図は
従来のパスメモリセルを示す図、第10図は従来の符号化
変調方式の符号器および復号器を示すブロック図、第11
図Aはこの発明の実施例におけるパスメモリ回路中の記
憶例を示す図、Bは従来のパスメモリ回路における復号
データのデータ入力ごとのシフト状態を示す図である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信側において畳み込み符号器によって符
    号化された信号を入力とし、各受信信号の尤度を演算す
    るブランチメトリック発生回路と、そのブランチメトリ
    ック発生回路出力を入力とし各ステートに対し最も確か
    らしい状態遷移を選択するACS回路と、そのACS回路の出
    力を入力としPタイムスロットにおけるパスを記憶する
    パスメモリ回路からなるビタビ復号回路において、 上記パスメモリ回路は信号のとり得る状態数と等しいパ
    ス表示回路及びパス選択回路の組分せ群のP群からな
    り、 上記p群の各パス表示回路群は信号が入力されるごとに
    予め決められた循環順に従って1つのパス表示回路群の
    みにその時の上記ACS回路の出力を入力として記憶し、
    他のパス表示回路群はそれ以前の記憶内容をそのまま保
    持し、 上記パス選択回路はその組合せられたパス表示回路の記
    憶内容中の生き残りパス選択データと駆動パルスを入力
    して、上記循環順における1つ前の対応するパス選択回
    路へ駆動パルスを送出することを特徴とするビタビ復号
    回路。
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