JP2701702B2 - ビタビ復号回路 - Google Patents

ビタビ復号回路

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JP2701702B2
JP2701702B2 JP5193783A JP19378393A JP2701702B2 JP 2701702 B2 JP2701702 B2 JP 2701702B2 JP 5193783 A JP5193783 A JP 5193783A JP 19378393 A JP19378393 A JP 19378393A JP 2701702 B2 JP2701702 B2 JP 2701702B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビタビ復号回路に関し、
特に8相以上の位相変調された変調波を同期検波により
復調するシステムにおいて使用されるビタビ復号回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】例えば4相位相変調(QPSK)された
変調波を同期検波により復調する場合、再生搬送波の引
き込み位相により復調データに90°×n(n=0,
1,2,3)の位相不確定性が生じる。従って、送信デ
ータを(p,q)とすると受信側では(p,q),(/
q,p),(/p,/q),(q,/p)[ここで
“/”は反転を表わす]の4通りのパターンが生じる可
能性がある。復調データが(/q,p),(/p,/
q),(q,/p)のようなパターンの場合、ビタビ復
号器は正常な復号を行わないため再生搬送波の位相を正
常な復号が行われるまで90°づつ位相を変えていく
か、あるいはビタビ復号器の枝メトリック計算回路の前
で復調データを論理操作(復調データに位相回転を与え
る操作)することにより位相不確定性の除去を行ってい
る。
【0003】一般的に、復調データ(p,q)は高い誤
り訂正能力を得るために、それぞれ8値(3〜4ビッ
ト)程度に量子化されてビタビ復号器に入力される(軟
判定)が、復調データの論理操作は各ビットの反転など
の簡単な算術回路により得られ、また位相不確定除去に
伴う量子化後の誤差は発生しない。
【0004】しかし、M相位相変調(MPSK)(P=
k ,k>2の整数)の場合は復号データに360°/
M×n(n=0,1,2…,M−1)の位相不確定性が
生じるため、量子化後の復調データ(軟判定データ)か
ら枝メトリック計算回路の前で演算により位相不確定性
を除去するためには、軟判定データとsin(360°
/M×n)あるいはcos(360°/M×n)の乗算
を行う必要が生じるが、これを実行するためには演算精
度による誤差が生じることや、この誤差を小さくするた
めには演算精度を高める必要がある。
【0005】これを避けるための回路を本発明者は、特
願平4−1963号において提案している。これは、再
生搬送波が送信搬送波の位相と一致しているものとして
枝メトリックを計算し、再生搬送波の引き込み位相が正
しくない場合は再生搬送波が送信搬送波位相に一致する
ように各枝メトリックの入換えを行うことにより位相の
不確定を除去するものである。
【0006】一例として符号化率2/3(符号化率は情
報ビット÷符号ビットで表される)の符号化を行い8相
位相変調(8PSK)とした場合を図面を参照して説明
する。図4はこのビタビ復号回路のブロック図である。
【0007】復調器で復調されNビットに軟判定された
2系列(PチャンネルおよびQチャンネル)の軟判定デ
ータ18は、枝メトリックが計算される。枝メトリック
データは位相不確定除去回路12に入力されるが、この
位相不確定除去回路12aは初め再生搬送波が送信側の
基準位相と位相差0で正しく再生されたとして枝メトリ
ックデータの入換えを行わずにACS回路13に送出す
る。ACS回路13では枝メトリックとパスメトリック
メモリ14とから読出した前時刻までの生き残りパスの
メトリック値を加算し最も確からしいパスを選択し、生
き残りパスのメトリック値をメトリックメモリ14に記
憶すると共に、生き残りパスに対するパスに対応する符
号シンボルをパスメモリ15に記憶することが行われ
る。
【0008】パスメモリ15の出力19は復号データ1
9となる。同期判定回路16は軟判定データ18と復号
データ19とを再び符号化したデータとを一定時間にわ
たり比較し、その誤り数で符号同期を確認するための回
路で、符号同期が確立されていないときはビタビ復号器
において正しく復号されないため誤り数が多く符号同期
が確立されたときは誤り数が少なくなることを利用して
いる。誤り数が多い、すなわち符号同期が確立していな
いときには、同期判定回路16は、位相不確定除去回路
12aに対して枝メトリックの入換え信号を送出し、こ
れを受けて位相不確定除去回路12aは軟判定データに
45°,90°,135°…と位相回転を与えるのと同
等の枝メトリックの入換えを行い、符号同期が確立した
ところで枝メトリックの入換えを停止する。
【0009】図5は図4における枝メトリック回路17
の構成を説明するブロック図で、31〜38は再生搬送
波が送信側の基準位相と位相差0のときの各符号語と軟
判定データの枝メトリック計算を行う回路で、主に乗算
器と加算器で構成され図4の枝メトリック計算回路11
に相当し、49〜56は枝メトリックの入換えを行い位
相不確定を取り除くためのNビット8to1セレクタ
(Nは枝メトリックの精度による)で、図5の位相不確
定除去回路12aに相当するものである。
【0010】符号化率2/3の符号化を行いP−Q直交
平面に図3に示すような割当を行い8PSKとした場
合、符号語000,001,010…,111に対応す
るP−Q直交平面における送信データの座標を(Pn,
Qn)[n=0,1,2…,7で符号語000,00
1,010…,111に対応する]とし、受信データの
座標を(Rp,Rq)とすれば、位相不確定が無いとし
た時の枝メトリックは送信データと受信データの内積で BMn=Pn ・Rp ・Qn ・Rq [n=0,1,2…,
7] と表わされる。
【0011】再生搬送波が仮に45°の位相回転(この
とき受信データは−45°の位相回転)を起こしている
とすれば、符号語000に対する真の枝メトリックは符
号語111に対する座標(P7,Q7)と受信データの
内積を与えるべきで、位相不確定を除去した後の符号後
000に対する枝メトリックbm0は位相不確定が無い
として計算したときの枝メトリックBM7(38)であ
る。このように再生搬送波が送信側の基準位相とずれて
いるときの枝メトリックの入換えは、セレクタ49〜5
6により行われる。
【0012】再生搬送波の位相のずれとセレクタ49〜
56の選択を示したものが、次の表1である。この表1
において、bmn[n=0,1,2…7]は位相補正後
の枝メトリックを表し、BMn[n=0,1,2…,
7]は再生搬送波に送信側基準位相とのずれが無いもの
として計算した枝メトリックである。
【0013】
【表1】
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のビ
タビ復号回路における位相不確定の除去をM相位相変調
(MPSK)の場合について説明したが、例えば8PS
Kの場合は枝メトリックがNビットで表されるとすれ
ば、8つの状態に対応する枝メトリックを入換えて位相
不確定性を除去するためには、Nビットの8to1セレ
クタが8つ必要となる。1ビットの8to1セレクタを
CMOSゲートアレイで構成すると約20ゲート必要と
なるので、N=7ビットとすれば位相不確定除去回路全
体では20ゲート×7ビット×8個=1120ゲートの
回路規模となる。このように従来の方法には多くのハー
ドウェア量が必要であるほかに、消費電力が大きくなる
などの問題点がある。
【0015】本発明の目的は、M相位相変調(MPS
K)などの多位相の変調方式においても、誤差を生じる
ことなく、最小限のハードウェア量で、軟判定後のデー
タから位相不確定性を除去できるようにしたビタビ復号
回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の構成は、受信シ
ンボルと各状態から派生する枝に対応したシンボルの相
関値(枝メトリック)を取る枝メトリック回路と、前記
枝メトリックと前時刻までの生残りパスのメトリックと
を加算しある状態に合流する最も確からしいパスを選択
するセレクタ回路と、このセレクタ回路で計算した生残
りパスのメトリックを記憶するメトリックメモリと、前
記生残りのパスを記憶するパスメモリと、符号同期の確
立を行う同期判定回路とを含むビタビ復号回路におい
て、前記枝メトリック回路は、再生搬送波の引込み位相
が送信搬送波の位相と一致しない場合に、前記受信シン
ボルから((n+1)/2)π(n=0,1,2,3)
の位相不確定を取り除き、2チャンネルの軟判定入力デ
ータの符号を任意に反転させるその量子化数ビットの排
他的論理和回路と、この排他的論理和回路の出力から前
記2チャンネルを入換える第1のセレクタとからなる
1の位相不確定除去回路とこの第1の位相不確定除去
回路の出力の受信シンボルと各状態から派生する枝に対
応したシンボルとの相関値の枝メトリックを計算する枝
メトリック計算回路と、この枝メトリック計算後に各枝
メトリックの入換えを行うことにより1/4πの位相不
確定を取除き、前記枝メトリック計算回路の各出力から
枝メトリックの入換えを行うNビットの第2のセレクタ
からなる第2の位相不確定除去回路とを備えることを特
徴とする。
【0017】本発明においては、例えば8PSKの場合
は、((n+1)/2)π(n=1,2,3)の位相不
確定性を取り除くためには、QPSKのように枝メトリ
ック計算を行う前に受信シンボルに回転を与え、((n
+1)/2)π(n=0,1,2,3)の位相不確定を
除去した受信シンボルに関して枝メトリック計算を行
い、また1/4πの位相不確定性除去に関しては枝メト
リック計算後に各枝メトリックの入換えを行うことによ
り対処している。
【0018】
【実施例】図1は本発明の一実施例のビタビ復号器のブ
ロック図である。本実施例は、符号化率2/3(符号化
率は情報ビット÷符号ビットとなる)の符号化を行い、
8相位相変調(8PSK)とした場合を示す。
【0019】復調器で復調されNビットに軟判定された
2系列(PチャンネルおよびQチャンネル)の軟判定デ
ータ18は、第1の位相不確定除去回路20に入力され
るが、初めは再生搬送波が送信側の基準位相と位相差0
で正しく再生されたとして軟判定データの入換えを行わ
ずに枝メトリック計算回路11に送出する。この枝メト
リック計算回路11では各符号系列のシンボルごとの相
関値(枝メトリック)が計算される。枝メリットデータ
は第2の位相不確定除去回路12に入力されるが、位相
不確定除去回路12も位相不確定除去回路20と同様に
枝メトリックデータの入れ換えを行わずにACS回路1
3に送出する。
【0020】ACS回路13では枝メトリックとパスメ
トリックメモリ14から読出した前時刻までの生き残り
パスのメトリック値を加算し、最も確からしいパスを選
択し、生残りパスのメトリック値をメトリックメモリ1
4に記憶すると共に、生残りパスに対するパスに対応す
る符号シンボルをパスメモリ15に記憶することが行わ
れる。パスメモリ15の出力19が復号データである。
【0021】同期判定回路16は軟判定データ18と復
号データ19とを再び符号化したデータとを一定時間に
わたり比較し、その誤り数で符号同期を確認するための
回路で、符号同期が確立されていないときは、ビタビ復
号器において正しく復号されないため誤り数が多く、符
号同期が確立されたときは誤り数が少なくなることを利
用している。誤り数が多いすなわち符号同期が確立して
いないきには同期判定回路16は、位相不確定除去回路
20に対して軟判定データの入換え信号を送出し、これ
を受けて位相不確定除去回路20は軟判定データに90
°,180°,270°の位相回転を与えるように操作
を行い、再び符号同期の確立を行う。
【0022】符号同期の確立が行われないときには、今
度は位相不確定除去回路12が枝メトリックに45°の
位相回転を与えた状態で、位相不確定除去回路20は軟
判定データに0°,90°,180°,270°の位相
回転を与えるように操作を行う。即ち45°135°,
225°,315°の位相回転を与え符号同期の確立を
行う。符号同期が確立したところで枝メトリックの入換
えを停止する。なお、軟判定データに位相回転を与える
順番は0°,90°,180°,270°,45°,1
35°,225°,315°としたが別の順番でもなん
ら問題はない。
【0023】図2は図1の枝メトリック回路17の構成
を示すブロック図で、位相不確定除去回路20に相当
し、EXOR回路21,22は軟判定データの符号を任
意に反転するためのLビット(Lは軟判定データの量子
化数)のEXORで、セレクタ23,24はPchデー
タとQchデータを入換えるためのLビット2to1セ
クタである。計算回路31〜38は、再生搬送波が送信
側の基準位相と位相差0のときの各符号語と軟判定デー
タの枝メトリック計算を行う回路で、主に乗算器と加算
器で構成され、枝メトリック計算回路11に相当し、セ
レクタ39〜46も枝メトリックの入換えを行い位相不
確定を取除くためのNビット2toセレクタ(Nは枝メ
トリックの精度による)で、図1の位相不確定除去回路
12に相当するものである。
【0024】符号化率2/3の符号化を行い、P−Q直
交平面に図3に示すような割当を行い8PSKとした場
合、符号語000,001,010…,111に対応す
るP−Q直交平面における送信データの座標を(Pn
n )[n=0,1,2…,7で符号語000,00
1,010,…,111に対応する]とし、受信データ
の座標を(Rp,Rq)とすれば、位相不確定が無いと
した時の枝メトリックは送信データと受信データの内積
で BMn=Pn・Rp+Qn・Rq[n=0,1,2…,
7] と表わされる。
【0025】再生搬送波が仮に225°の位相回転(こ
のとき受信データは−225°の位相回転)を起こして
いるとすれば、まず受信データ(軟判定データ)は位相
不確定除去回路20によりPch・Qchともに符号を
反転し180°の位相を補正され、枝メトリック計算回
路11により枝メトリックが計算される。この結果はま
だ45°の位相誤差を含んでいるので、符号語000に
対する真の枝メトリックは符号語111に対する座標
(P7,Q7)の枝メトリックが与えられるべきであ
り、位相不確定除去回路12は符号語000に対する真
の枝メトリックbm0として枝メトリックBM7(3
8)を選択することにより正しい枝メトリックが得られ
る。
【0026】ここで、軟判定データの量子化ビットをL
=4ビット、枝メトリックをN=7ビットとし、CMO
Sゲートアレイでビタビ復号回路を構成すれば、1ビッ
ト2to1セレクタは約4ゲート、1ビット8to1セ
レクタは約20ゲート、EORは約3ゲートであるの
で、位相不確定除去回路は、従来の構成で20ゲート×
7ビット×8個=1120ゲート、本発明の実施例で
(3ゲート×4ビット×2個)+(4ゲート×4ビット
×2個)+(4ゲート×7ビット×8個)=280ゲー
トとなり、従来の回路に比べてハードウェア量が1/4
に削減される。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、((n+
1)/2)π(n=0,1,2,3)の位相不確定性は
枝メトリック計算前に受信データのビット反転とPch
/Qchデータの入換えで補正し、1/4πの位相不確
定性は枝メトリック計算後に枝メトリックの入換えを行
うことにより取り除いているので、従来の回路よりハー
ドウェア量が大幅に削減されると共に、消費電力も削減
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のビタビ復号回路ブロック
図。
【図2】図1における枝メトリック回路の一例のブロッ
ク図。
【図3】8PSKにおける符号語に対するシンボル点を
表す図。
【図4】従来のビタビ復号器の一例のブロック図。
【図5】図4における枝メトリック回路の一例のブロッ
ク図。
【符号の説明】
11 枝メトリック計算回路 12,20 位相不確定除去回路 13 ACS回路 14 パスメトリックメモリ 15 パスメモリ 16 同期判定回路 17 枝メトリック回路 18 軟判定データ 19 復号データ 31〜38 枝メトリック計算回路 39〜46 2to1セレクタ 47 軟判定データ 48 セレクタ制御信号 21,22 EXOR 23,24 2to1セレクタ 49〜56 8to1セレクタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信シンボルと各状態から派生する枝に
    対応したシンボルの相関値(枝メトリック)を取る枝メ
    トリック回路と、前記枝メトリックと前時刻までの生残
    りパスのメトリックとを加算しある状態に合流する最も
    確からしいパスを選択するセレクタ回路と、このセレク
    タ回路で計算した生残りパスのメトリックを記憶するメ
    トリックメモリと、前記生残りのパスを記憶するパスメ
    モリと、符号同期の確立を行う同期判定回路とを含むビ
    タビ復号回路において、前記枝メトリック回路は、再生
    搬送波の引込み位相が送信搬送波の位相と一致しない場
    合に、前記受信シンボルから((n+1)/2)π(n
    =0,1,2,3)の位相不確定を取り除き、2チャン
    ネルの軟判定入力データの符号を任意に反転させるその
    量子化数ビットの排他的論理和回路と、この排他的論理
    和回路の出力から前記2チャンネルを入換える第1のセ
    レクタとからなる第1の位相不確定除去回路とこの第
    1の位相不確定除去回路の出力の受信シンボルと各状態
    から派生する枝に対応したシンボルとの相関値の枝メト
    リックを計算する枝メトリック計算回路と、この枝メト
    リック計算後に各枝メトリックの入換えを行うことによ
    り1/4πの位相不確定を取除き、前記枝メトリック計
    算回路の各出力から枝メトリックの入換えを行うNビッ
    トの第2のセレクタからなる第2の位相不確定除去回路
    とを備えることを特徴とするビタビ復号回路。
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KR20010081412A (ko) * 2000-02-14 2001-08-29 김효근 부호화 mpsk 전송 방식에서 수신 복조 위상만 이용한비터비 복호를 위한 가지 메트릭 계산기
RU2549377C1 (ru) * 2014-01-14 2015-04-27 Закрытое акционерное общество "ЧЕБОКСАРСКИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД" Устройство для регулирования напряжения сети

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6359119A (ja) * 1986-08-28 1988-03-15 Mitsubishi Electric Corp ヴイタビ復号器の枝メトリツク計算回路

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