JP2622014B2

JP2622014B2 - ビタビデコーダ

Info

Publication number: JP2622014B2
Application number: JP2169565A
Authority: JP
Inventors: 誠司近藤; 隆能花岡
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1997-06-18
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JPH0457521A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、畳み込み符号の復号手段に利用する。特
に、ビタビデコーダの復号手段に関する。

〔概要〕

本発明は、畳み込み符号を復号する手段において、トレリス線図で、２時点ごとにパスメトリック値の計
算を行った結果の経路に沿う処理を行うことにより、復号処理の所要時間を短縮することができるようにし
たものである。

〔従来の技術〕

従来のビタビデコーダの復号手順を説明する。

例えば、生成多項式が次のような場合について説明す
る。

G₁（Ｄ）＝１＋D² G₂（Ｄ）＝１＋Ｄ＋D² シフトレジスタを遅延演算子とし、この生成多項式
およびを実現する畳み込み符号器を第５図に示す。第
５図のＡ、ＢおよびＣを規定点とすると、この符号器の
動作は表に示すようになる。これをトレリス線図に示す
と、第６図のようになり、また、状態遷移図を第７図に
示す。

いま、一例として、６ビットの情報（０、１、０、
１、０、１）を送り、その後の復号時に、各状態からの
パスを集結させるために「０」をシフトレジスタの数だ
け送る。すなわち、２ビット送ると、情報系列は（０、
１、０、１、０、１、０、０）になる。この情報系列に
対する符号系列は第６図の状態遷移図から求められる。
まず、シフトレジスタの初期状態「00」時に「０」が入
力されると、符号「00」を出力し、シフトレジスタ状態
「00」になる。次に、「１」が入力されると符号「11」
を出力し、状態「01」になる。次に、「０」が入力され
ると、符号「01」を出力し、シフトレジスタは状態「1
0」になる。この動作を情報系列の最終ビットまで実行
すると、符号系列は（00、11、01、00、01、00、01、1
1）になる。

次に、受信系列の復号方法について説明する。ここ
で、誤りを付加するために誤り系列（01、00、10、00、
00、01、00、00）を考えると、受信系列は、符号系列と
誤り系列とから（01、11、11、00、01、01、01、11）に
なる。一般に、ビタビデコーダは受信系列の１シンボル
に対して取り得るすべての信号との相関を計算し、最も
相関の高いトレリスを作って復号を行う。次に復号のた
めのトレリスを第４図に示し、具体的に説明する。時点
０では過去のヒストリはないものとする。S₀₀、S₀₁、S
₁₀、S₁₁は状態を示し（）内の数字は各状態における相
関値すなわちブランチメトリックの合計（これを、パス
メトリックという）を示す。また、各ブランチ上にある
a/bのａは復号ビット情報を示し、ｂは状態が遷移する
時の出力シンボルを示す。この出力シンボルと受信系列
のシンボルとの一致したビット数をブランチメトリック
という。まず、時点１で「０」が受信されたとすると、
ここから伸びるパスは２つであり、それぞれの状態ごと
に（状態／パスメトリック／復号ビット）の順で記憶さ
れる。すなわち（S₀₀/1/0）と（S₀₁/1/1）とが記憶され
る。次に、時点２で11が受信されたとすると、各状態ご
とに（S₀₀/1/0、０）、（S₀₁/3/0、１）、（S₁₀/2/1、
０）および（S₁₁/2/1、１）が新たに記憶される。さら
に、時点３で11が受信されたとすると、時点３で状態S
₀₀に入るパスは２つあり、S₀₀とS₁₀とである。ここでパ
スメトリックの値を求めると、各々「１」および「４」
になる。したがって、S₁₀から伸びるパスの方が入力系
列との相関が大きいので、これを選択する。このよう
に、各状態で合流する２つのパスのうち受信系列との相
関が大きいものを記憶する。これにより、時点３では、
（S₀₀/4/1、０、０）、（S₀₁/3/0、０、０）、（S₁₀/4/
0、１、０）および（S₁₁/4/0、１、１）が新たに記憶さ
れる。同様の処理を時点６まで行うと、（S₀₀/9/0、
１、０、１、０、１）、（S₀₁/9/0、１、０、１、０、
１）、（S₁₀/9/1、０、０、０、１、０）および（S₁₁/9
/0、１、１、１、１、１）が記憶される。

次に、時点７と時点８との処理を行う。前にも述べた
ように、送信側は最後に「０」を入力し、時点８の状態
S₀₀に集結させている。このことは、受信側でも知って
いる。すなわち、第７および第８番目の情報ビットは
「０」であることを知っており、時点６の状態S₀₀から
時点８への出力シンボルは（00、00）だけとなる。これ
と受信系列（01、11）との相関値は「１」である。同じ
ように、時点６の状態S₀₁、S₁₀、S₁₁からの出力シンボ
ルは各々（01、11）、（11、00）、（10、11）になり、
受信系列との相関値は各々、「４」、「１」および
「２」になる。これらの値を時点６までの結果に加算す
ると、（S₀₀/10/0、１、０、１、０、１、０、０）、
（S₀₁/13/0、１、０、１、０、１、０、０）、（S₁₀/10
/1、０、０、０、１、０、０、０）および（S₁₁/11/0、
１、１、１、１、１、０、０）を得るので、時点６の状
態S₀₁とつながったときのパスメトリック値「13」が最
も大きく、送らてた情報としては（０、１、０、１、
０、１、０、０）が最も確からしいといえる。このよう
に復号を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来のビタビデコーダの復号方法は、１時
点ごとにパスメトリックの値を求め、かつ全状態数と同
じ回数だけ復号系列の移動を行うので、処理時間が長く
なる欠点がある。

本発明は、このような欠点を除去するもので、復号処
理が短時間に実行できるビタビデコーダを提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、生成多項式の遅延演算子に相当のシフトレ
ジスタの状態遷移を時系列に展開するトレリス線で動作
が示されるビタビデコーダにおいて、初期状態から各状
態へのパスメトリックを求めた後および各状態から最終
時点に到達する迄を除いた時点で上記トレリス線図上の
２時点おきにパスメトリック値の計算を行う第一計算手
段と、この第一計算手段の計算結果に基づき選択した経
路を記憶する記憶手段と、上記第一計算手段での動作と
上記記憶手段での動作とを繰り返し実行させて最大パス
メトリック値を求める第二計算手段と、この最大パスメ
トリック値に基づいて、上記記憶手段に記憶された経路
を上記トレリス線図上の最終時点から開始時点まで辿っ
て復号する復号手段とを備えたことを特徴とする。ここ
で、上記第一計算手段、上記第二計算手段および上記信
号手段がプログラムで実現されても良い。

〔作用〕

トレリス線図上の２時点おきにパスメトリック値の計
算を行い、この計算結果で選択される経路を記憶する動
作を最終時点まで繰り返して実行する。そして、最終時
点での最大パスメトリック値をもつ状態から開始時点ま
で経路を辿って復号を行う。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。第
１図は、この実施例の構成を示すブロック構成図であ
る。

この実施例は、第１図に示すように、トレリス線図上
の２時点おきにパスメトリック値の計算を行う第一計算
手段１と、この第一計算手段１の計算結果に基づき選択
した経路を記憶する記憶手段２と、第一計算手段１での
動作と記憶手段２での動作とを繰り返し実行させて最大
パスメトリック値を求める第二計算手段３と、この最大
パスメトリック値に基づいて、上記記憶手段に記憶され
た経路をトレリス線図上の最終時点から開始時点まで辿
って復号する復号手段４とを備える。ここで、第一計算
手段１、第２計算手段３および復号手段４がプログラム
で実現される。

次に、この実施例の動作を第２図の復号のためのトレ
リス図および第３図の時点４でS₀₀に集結するトレリス
図を用いて説明する。図中の（）内の数字は、各時点の
状態に対するパスメトリック値を示す。復号処理を行う
際に、時点２までの処理では、従来の技術で紹介した方
法に基づき各状態でのパスメトリックを求める。次に、
時点３以降は２時点おきに各状態に対するパスメトリッ
クの計算との比較を行い、どの経路を選択したかを記憶
する。例として、時点４の状態S₀₀のパスメトリックを
求める方法を第３図のトレリス図を用いて説明する。時
点２の状態をS₀₀とS₁₀とからの道は時点３の状態S₀₀で
交わり、時点３から時点４への道は同じになる。また、
時点２の状態S₀₁とS₁₁とからの道は時点３の状態S₁₀で
交わり、時点３から時点４への道は同じになる。このよ
うな利点を用いて時点２の状態を時点４の状態S₀₀とを
結ぶ道の各２時点間のブランチメトリックの和を求め、
これを時点２での各状態のパスメトリック、すなわち、
（）内の数字に加算し、その中の最大値を求める。この
結果として、時点４の状態S₀₀のパスメトリック値は時
点２の状態S₁₀から来た道を選択して「６」になる。こ
こで、同時にどの経路をたどったのかを判定するため
に、２時点前の状態である時点２の状態S₁₀を記憶す
る。以下、同様に、状態S₀₁、S₁₁、S₁₁についてもパス
メトリックとその２時点前の状態とを記憶する。その処
理を時点６でも実行する。時点８では、状態S₀₀に必ず
集結するように送信しているので、時点６から時点８の
状態S₀₀に集結するパスメトリック値を求め、最大パス
メトリック値から時点６の状態を決める。

この結果として、第２図に示すように、時点６の状態
S₀₁とつながった場合のパスメトリック値が「３」とな
り、最大パスメトリックになる。また、時点６の状態S
₀₁とつながる時点４の状態はS₀₁であり、時点４の状態S
₀₁とつながる時点２の状態はS₀₁になる。したがって、
復号結果は記憶された状態から（０、１、０、１、０、
１）になる。これは、第２図に示すように、２時点ごと
の処理を行う場合に、状態S₀₀に集結する２時点前の状
態とは全て（０、０）の情報系列の線で結ばれている。
また、状態S₀₁は情報系列（０、１）と、状態S₁₀は情報
系列（１、０）と、状態S₁₁は情報系列（１、１）との
線で結ばれる特徴があるためである。

ここでは４つの状態の場合を例にあげて説明したが、
４つ以上の状態であっても上記の方法でビタビ復号を行
うことにより、復号処理が短時間で処理されることは明
らかである。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、２時点ごとにパスメ
トリック値の計算を行い、かつ全部の状態数と同じ回数
復号データを移動して記憶していくかわりに、どの経路
を選択したのかを判定する２時点ごとの状態を記憶し、
それを最終時点での最大パスメトリック値を有した状態
から経路を辿ってビタビデコーダの復号を行うので、従
来のビタビデコーダの復号処理よりも短時間で処理が行
える効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示すブロック構成図。第２図は本発明実施例で２時点おきに処理を行う復号の
ためのトレリス図。第３図は本発明実施例で時点４で状態S₀₀に集結するト
レリス図。第４図は従来例で１時点おきに処理を行う復号のための
トレリス図。第５図は畳み込み符号器の構成図。第６図は従来例のトレリス線図。第７図は従来例の状態遷移図。１……第一計算手段、２……記憶手段、３……第二計算
手段、４……復号手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】生成多項式の遅延演算子に相当のシフトレ
ジスタ状態遷移を時系列に展開するトレリス線図で動作
が示されるビタビデコーダにおいて、初期状態から各状態へのパスメトリックを求めた後およ
び各状態から最終時点に到達する迄を除いた時点で上記
トレリス線図上の２時点おきにパスメトリック値の計算
を行う第一計算手段と、この第一計算手段の計算結果に基づき選択した経路を記
憶する記憶手段と、上記第一計算手段での動作と上記記憶手段での動作とを
繰り返し実行させて最大パスメトリック値を求める第二
計算手段と、この最大パスメトリック値に基づいて、上記記憶手段に
記憶された経路を上記トレリス線図上の最終時点から開
始時点まで辿って復号する復号手段とを備えたことを特徴とするビタビデコーダ。
【請求項２】上記第一計算手段、上記第二計算手段およ
び上記復号手段がプログラムで実現された請求項１記載
のビタビデコーダ。