JP3237864B2 - 軟判定ビタビ復号方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、差動型位相シフトキー
イング（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；ＰＳ
Ｋ）変調方式を採用するセルラ移動通信等の無線通信に
おける、たたみこみ符号の軟判定ビタビ復号方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
次のような文献に記載されるものがあった。

【０００３】文献１；アイ イー イー イー トラン
スアクションズ オン コミニケーションズ テクノロ
ジィ（IEEE Transactions on Communications Technolo
gy)、ＣＯＭ−１９［５］（１９７１−１０）（米）
Ａ．Ｊ．ＶＩＴＥＲＢＩ“カンバルーショナル コード
ス アンド ゼア パフォーマンス イン コミニケー
ション シンテムズ（Convolutional Codes and TheirP
erformance in Communication Systems）”Ｐ．７５１
−７７２ 文献２；Ｂ．ＳＫＬＡＲ“ディジタル コミニケーショ
ンズ（ＤＩＧＩＴＡＬＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ
Ｓ）”（１９８８）ＰＲＥＮＴＩＣＥ ＨＡＬＬ（米）
ｓｅｃ．６．３．４，Ｐ．３３３−３３７ 一般に、移動通信、衛星通信等の無線通信においては、
無線回線における信号の品質劣化を改善するため、種々
のダイバーシチ受信、等化、符号誤り制御等の対策が施
される。符号誤り制御の一種であるたたみこみ符号化
は、符号化レート、拘束長、生成多項式により一意に決
まるたたみ込み符号生成規則に基づいて行われる。この
生成規則を図形化したものがトレリス図形と呼ばれる一
種の状態遷移図である。たたみこみ符号は、その復号の
際、受信信号とトレリス図形上の可能な経路（パス）を
照らし合わせ、最もそれらしいパス（最適パス）を選択
することで、受信信号のビット誤りを訂正することが可
能である。ビタビ復号は、たたみこみ符号の復号法とし
て最も一般的な方法であり、信号値そのものによりトレ
リス図形の選択可能な信号系列と比較する硬判定と、信
号値がその値をとる確からしさ（尤度）により比較する
軟判定とがある。

【０００４】ディジタル変調方式の一つであるＰＳＫ変
調方式は、搬送波の位相にビット値を割り当てる。例え
ば、４相ＰＳＫ（ＱＰＳＫ）の場合、１位相に対し、２
ビットが割り当てられ、位相π／４の時（０，０）、３
π／４の時（０，１）、５π／４の時（１，１）、７π
／４の時（１，０）が得られる。しかし、受信信号の絶
対位相の確定は、一般に困難であるから、時間的に連続
して送信される位相の差をとり、この差に割り当てられ
たビット値により送信信号を再生する、差動のＰＳＫ方
式がより現実的である。

【０００５】従来、提案されている軟判定ビタビ復号方
法については、前記文献１に記載されており、その方法
を図２及び図３を参照しつつ説明する。

【０００６】図２は、たたみこみ符号化説明図である。

【０００７】たたみこみ符号化を行う場合、入力ｍビッ
トに対し、出力ｎビットが生成されるとき、符号化レー
トはｍ／ｎとなる。最新の入力ビットを含めて過去のｋ
ビットから出力を生成する時、拘束長ｋという。この場
合、長さｋの生成多項式がｎ個必要となる。図２は符号
化レート１／２、拘束長３、生成多項式１１１、１０１
の場合を示す。

【０００８】図２では、最新入力ビットを含む３ビット
がバッファ１０に蓄えられ、たたみこみにより、２ビッ
トの出力が得られる。生成多項式は１１１と１０１であ
るから、出力の一方はバッファ１０の全ビットの論理和
となり、もう一方はバッファ１０の１番目と３番目のビ
ットの論理和となる。

【０００９】図３は、図２のたたみこみ符号化の生成規
則を状態遷移図化したトレリス図形である。

【００１０】この図３の縦方向は最新ビットを含まない
バッファ１０内の状態を示し、２^{ｋ −１}の状態が生じ
る。例では４となる。各状態において、０が入力された
場合は、実線に沿って次の状態に移り、線上の２ビット
が出力される。また、１が入力された場合は、破線に沿
って次の状態に移り、線上の２ビットが出力される。

【００１１】図３を参照しつつ、たたみこみ符号化され
た符号を復号する方法として、最も一般的なビタビアル
ゴリズムについて説明する。

【００１２】復号側では、トレリス図上の実線あるいは
破線上のビット列に相当する信号を受信し、トレリス図
上での経路を予測することで、原信号を再生する。ただ
し、後述するように、パスメモリ長分の遅延（ディレ
イ）が生じる。トレリス図にあるように、各状態に入力
される経路（ブランチ）は、それぞれ２本ずつあり、各
ブランチには符号化と同じ規則に基づいた２ビットのブ
ランチシンボルが割り当てられている。

【００１３】まず、２ビットが入力されると、各状態へ
の入力ブランチについて、それぞれ入力ビットとのブラ
ンチメトリック（ｍｅｔｒｉｃ、規準）を計算し、該ブ
ランチメトリックのまさる方を選択する。選択されたブ
ランチがつながる前の状態におけるブランチメトリック
の累積（パスメトリック）と、選択されたブランチのメ
トリックの和を取り、各状態における新たなパスメトリ
ックとする。こうして、各状態につながるブランチが求
まる毎に、各状態に至る経路（パス）情報をメモリ（パ
スメモリ）に蓄えておく。ここで、ブランチを選択して
いく結果の累積がパスになる。あるいは、パスの最小単
位がブランチである。

【００１４】２ビット入力毎に前記処理を繰り返すと、
前記文献２に記載されたパス絞り込みの過程に従い、や
がて過去のパスは一つに絞られていくので、求められた
パスから、たたみこみ符号化前の信号が求められる。実
際の装置のパスメモリ長は有限となるので、パスメモリ
長を越えてもパスが収束しない場合は、その時点でパス
メトリック最良の経路を選択することになる。

【００１５】次に、硬判定と軟判定の違いについて説明
する。

【００１６】入力ビット値そのものを使用して、トレリ
ス図上の可能なパスとのメトリックを計算する方法が硬
判定と呼ばれる。一方、入力ビット値がその値をとる確
からしさ（尤度）を使用する方法が軟判定と呼ばれる。
軟判定の方が、硬判定より、メトリック計算の精度が高
くなり、ビットエラー訂正能力は高くなる。

【００１７】例えば、無線に限らず、ディジタル信号伝
送において、硬判定の場合は、ある受信レベルを閾値と
し、受信信号のレベルが閾値より大きい場合は、入力ビ
ットを１とし、小さい場合は０とすることで信号値を決
定する。これに対し、軟判定の場合は、まず、７値の閾
値を設定し、受信信号のレベルに応じ、８通りの領域に
分割し、それぞれに０〜７の値Ｎｓを与える。即ち、１
であることが確実な領域、０であることが確実な領域、
０でも１てもどちらでもとれる領域、どちらかといえば
１に近い領域等に分ける。ここで、図３のトレリス図上
のブランチシンボル０、１を−１、１とし、０〜７の値
Ｎｓを（２×Ｎｓ−７）に変換することで、入力ビット
とブランチシンボルの積和（相関）が大きいブランチを
選択していくビタビアルゴリズムが可能となる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、軟判定ビタビ復号法で差動型ＰＳＫ変調方式
における使用を考慮したものはなかった。

【００１９】例えば、π／４シフト差動型４相ＰＳＫ変
調方式（π／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式）では、（２
ｎ＋１）番目に送信される位相は（０、π／２、π、３
π／２）のいずれかをとり、２ｎ番目に送信される位相
は（π／４、３π／４、５π／４、７π／４）のいずれ
かをとるが、検出された位相は受信状態に応じ、０〜２
πの任意の値をとる。そこで、復調部で検出された位相
の順番とその値に応じて、４位相の内の一つを選択す
る。選択された位相は、相対的な位相なので、連続して
検出された位相の差を求める。位相差は（π／４、３π
／４、５π／４、７π／４）のいずれかとなる。位相差
にはそれぞれ（０、０）、（０、１）、（１、１）、
（１、０）が対応しており、位相差を算出することで、
送られたビットを求めることができる。

【００２０】硬判定ビタビ復号の場合は、得られたビッ
ト列をそのまま使用すれば良いが、軟判定ビタビ復号の
場合、ビット値そのものではなく、そのビット値をとる
確からしさ（尤度）を、トレリス図上の最適パス決定に
使用することを特徴とするので、受信された搬送波の位
相検出からビット列を求める過程で、そのビット列をと
る尤度を算出する処理が必要となる。差動型の場合は、
ビット尤度は、連続して受信された位相のそれぞれの尤
度により、影響を受けるため、これをいかに算出するか
が重要な課題であり、これらを解決することが困難であ
った。

【００２１】本発明は前記従来技術が持っていた課題と
して、軟判定ビタビ復号法で差動型ＰＳＫ変調方式にお
ける使用を考慮する場合、ビット尤度の算出が困難であ
るという点について解決した軟判定ビタビ復号方法を提
供するものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は前記課題を
解決するために、搬送波の時間的に連続して受信される
位相の差に対し、グレイ（Ｇｒａｙ）符号化に基づい
て、ビット列を割り当てるＤＱＰＳＫ方式により、たた
みこみ符号を変調する場合、受信側で検出された搬送波
の検出位相を軟判定データ算出処理によってビット尤度
に変換し、このビット尤度を軟判定ビタビ復号に使用す
ることを特徴としている。

【００２３】即ち、軟判定データ算出処理では、受信側
で検出された搬送波の検出位相を、差動型ＰＳＫ方式で
送信する固有の位相と比較し、位相ずれの絶対値が小さ
い該固有の位相を２つ選択する位相選択処理と、前記位
相ずれの大きさに対し単調減少し、かつ位相ずれの絶対
値が０のときは尤度の最大値をとり、位相ずれの絶対値
が（２π／差動型ＰＳＫ方式で送信する固有の位相の
数）のときは尤度の最小値をとる関数により、位相尤度
をそれぞれ演算する位相尤度演算処理と、前記位相尤度
演算処理結果に基づき、時間的に連続して選択されたそ
れぞれ２つの位相の組み合わせにより、４通りの位相を
算出する位相差演算処理とを、実行する。さらに、前記
各位相差の位相差尤度を、その位相差を計算するのに使
用した位相の尤度の相乗平均あるいは積を算出する位相
尤度乗算処理と、前記位相差尤度が最大の第１の位相差
と、該第１の位相差と異なる位相差の中で位相差尤度が
最大の第２の位相差とを選択する位相差選択処理と、前
記第１の位相差に対応するビット列の複数のビットを読
み出し、その各ビットの尤度を前記第１の位相差の尤度
と等しいものとしてビット尤度を算出する対応ビット読
み出し・ビット尤度演算処理と、前記第１の位相差に対
応するビット列のビットの内、前記第２の位相差に対応
するビット列のビットと等しいビットの尤度を最大値と
するビット尤度の補正を行うビット尤度補正処理とを、
実行する。そして、前記ビット尤度補正処理結果を、ビ
タビアルゴリズムにおけるメトリックの演算に使用する
ようにしている。

【００２４】第２の発明では、第１の発明の位相尤度乗
算処理に代えて、前記各位相差の位相差尤度を、その位
相差を計算するのに使用した位相の尤度の相加平均とし
て算出する相加平均演算処理を行うようにしている。

【００２５】

【作用】第１の発明によれば、以上のように軟判定ビタ
ビ復号方法を構成したので、受信された搬送波の位相を
ビット尤度に変換する際、まず、位相選択処理により、
その位相信号の入力順に応じ、π／４シフトＤＱＰＳＫ
方式で送信される所定の位相のうち、近いものを２つ選
択する。位相尤度演算処理により、所定の位相からの位
相ずれの絶対値に応じ、位相尤度を計算する。次に、位
相差演算処理により、時間的に連続して選択されたそれ
ぞれ２つの位相から、位相差を求める。位相差尤度は、
位相尤度乗算処理により、その位相差を求めるのに使用
した位相の尤度の相乗平均あるいは積とする。位相差選
択処理により、位相差尤度の大きい方から２つの位相差
を選択する。

【００２６】そして、対応ビット読み出し・ビット尤度
演算処理により、選択された位相差に対応するビット列
の尤度を選択された位相差の尤度とした後、ビット尤度
補正処理により、選択された位相差の第１候補と第２候
補の値に応じて計算する。この補正したビット尤度を、
ビタビアルゴリズムにおけるメトリックの演算に使用す
れば、的確な再生信号が得られる。

【００２７】第２の発明によれば、第１の発明の位相尤
度乗算処理に代えて、相加平均演算処理により、位相差
尤度を、位相差演算処理で位相差を求めるのに使用した
位相の尤度の相加平均とする。これにより、第１の発明
と同様に、的確な再生信号が得られる。従って、前記課
題を解決できるのである。

【００２８】

【実施例】第１の実施例 図１は本発明の第１の実施例を示す軟判定ビタビ復号方
法の処理ステップのフローチャート、及び図４はその軟
判定ビタビ復号方法を実行するための軟判定ビタビ復号
装置の構成ブロック図である。

【００２９】まず、図４の軟判定ビタビ復号装置につい
て説明する。

【００３０】図４は、無線信号送受信装置の受信部を示
している。この受信部は、無線回線におけるマルチパス
フェージング等の影響を受けた無線周波数帯信号（ＲＦ
帯信号）ａを復調し、ベースバンド信号のビットエラー
を修正して再生信号Ｃを得るもので、ＲＦ帯受信信号ａ
の位相を検出する復調部２０と、軟判定ビタビ復号装置
３０とを、備えている。

【００３１】なお、無線信号送受信装置に設けられる送
信部の図は省略するが、該送信部では、原信号をたたみ
こみ符号化、及びインタリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖ
ｅ、交錯）変換し、π／４シフトＤＱＰＳＫ方式で変調
する。一例として、たたみこみ符号化の符号化レート１
／２、拘束長３、生成多項式１１１、１０１とする。イ
ンタリーブ変換とは、メモリに入力した信号ビットを、
並べ変えて出力する変換で、連続して発生するビットエ
ラーをランダムエラーに置き換える効果がある。復調部
２０の出力側に設けられた軟判定ビタビ復号装置３０
は、該復調部２０で検出された位相ｂから軟判定データ
を算出するメモリ内蔵の軟判定データ算出部３１を有
し、その出力側にはデインタリーブ用メモリ３２が接続
されている。デインタリーブ用メモリ３２は、軟判定デ
ータ算出部３１で算出された軟判定データを記憶する機
能を有している。

【００３２】デインタリーブ用メモリ３２と、最適パス
を求める過程で候補となるパスを記憶しておくパスメモ
リ３３とには、ビタビアルゴリズム実施部３４が接続さ
れている。デインタリーブ用メモリ３２に記憶されたデ
ータは送信時に並べ変えられたビット順序をもとに戻し
ながら、ビタビアリゴリズム実施部３４に読み出される
ので、該ビタビアルゴリズム実施部３４では、読み出さ
れた軟判定データを使用してトレリス図上の最適パスを
求め、再生信号Ｃを出力する機能を有している。

【００３３】この軟判定ビタビ復号装置３０は、大規模
集積回路（ＬＳＩ）等を用いた個別回路、あるいはプロ
セッサを用いたプログラム制御等で構成される。

【００３４】次に、本実施例の軟判定ビタビ復号方法
を、図１を参照しつつ説明する。

【００３５】ＲＦ帯受信信号ａが入力されると、図４の
復調部２０では、ステップＳ４０において、該ＲＦ帯受
信信号ａの位相ｂを検出し、その検出した位相ｂを軟判
定ビタビ復号装置３０内の軟判定データ算出部３１へ送
る。

【００３６】軟判定データ算出部３１では、ステップＳ
５１〜Ｓ５９に従い、軟判定データ算出処理Ｓ５０を行
う。

【００３７】即ち、位相ｂが入力されると、ステップＳ
５１で位相選択が行われる。復調部２０において検出さ
れる位相ｂは０〜２πの任意の値をとるので、その位相
信号が奇数番目に入力された場合は、（０、π／２、
π、３π／２）の４位相の内の１つを選択し、偶数番目
に入力された場合は、（π／４、３π／４、５π／４、
７π／４）の４位相の内の１を選択する。ｔ番目に入力
された位相の選択値ｉｒａｄ（１，ｔ）は、（１）式に
示すように、検出された位相ｚｉｒａｄと候補となる位
相ｋπ／４の差の絶対値θ（ｋ）が最小となる位相とす
る。 ｉｒａｄ（１，ｔ）＝ｋπ／４｜θ（ｋ）が最小になるｋ …（１） 但し、 θ（ｋ）＝｜ｚｉｒａｄ−ｋπ／４｜ ｋ＝０，２，４，６ ｔ＝２ｎ＋１ ｋ＝１，３，５，７ ｔ＝２ｎ この（１）式を満足するｋに対し、θ（ｋ）は、０≦θ
（ｋ）≦（π／差動型ＰＳＫ方式で送信する固有の位相
の数）を満たす。π／４シフトＤＱＰＳＫ方式で送信す
る固有の位相の数は４である。

【００３８】また、（２）式に示すように、選択値の第
２候補として、検出された位相ｚｉｒａｄと候補となる
位相ｋπ／４の差の絶対値が２番目に小さい位相をｉｒ
ａｄ（２，ｔ）とする。 ｉｒａｄ（２，ｔ）＝ｋ_ａπ／４｜θ（ｋ_ａ）が２番目に小さくなるＫ_ａ …（２） 但し、 θ（ｋ_ａ）＝｜ｚｉｒａｄ−ｋ_ａπ／４｜ ｋ_ａ＝０，２，４，６ ｔ＝２ｎ＋１ ｋ_ａ＝１，３，５，７ ｔ＝２ｎ この（２）式を満足するｋａに対し、θ（ｋ_ａ）は（π
／差動型ＰＳＫ方式で送信する固有の位相の数）≦θ
（ｋ_ａ）≦（２π／差動型ＰＳＫ方式で送信する固有の
位相の数）を満たす。

【００３９】これらの検出位相ｚｉｒａｄ、選択される
位相ｉｒａｄ（１，ｔ）、ｉｒａｄ（２，ｔ）、位相ず
れの絶対値θ（ｋ）、θ（ｋ_ａ）の関係を図５に示す。
図５はｔ＝２ｎ＋１の場合で、検出位相ｚｉｒａｄの値
から、ｉｒａｄ（１，ｔ）＝０、ｉｒａｄ（２，ｔ）＝
π／２となる。なお、検出位相が同じ値で、ｔ＝２ｎの
場合は、ｉｒａｄ（１，ｔ）＝π／４、ｉｒａｄ（２，
ｔ）＝７π／４となる。

【００４０】次に、図１のステップＳ５２では、ステッ
プＳ５１で選択した位相をとる確からしさ（尤度）を算
出する。尤度は選択された位相ｋπ／４と検出位相ｚｉ
ｒａｄの位相ずれθ（ｋ）の関数とし、次式（３），
（４）のように表す。第１候補ｉｒａｄ（１，ｔ）をと
る尤度をｐｒａｄ（１，ｔ）とし、第２候補ｉｒａｄ
（２，ｔ）をとる尤度をｐｒａｄ（２，ｔ）とする。尤
度は０〜１で考えた。

【００４１】 ｐｒａｄ（１，ｔ）＝（ｃｏｓ２θ（ｋ）＋１）／２ …（３） ｐｒａｄ（２，ｔ）＝１−ｐｒａｄ（１，ｔ） …（４） ステップＳ５３では、Ｓ５１で選択された位相と、１つ
前に選択された位相の位相差を算出する。１つ前に選択
された位相とその尤度は、軟判定データ算出部３１内の
メモリに、第２候補まで保存されている。選択された位
相がそれぞれ第２候補まであるので、位相差の取り方は
４通りある。そこで、次の式（５）により、４通りの位
相差を計算する。 ｉｄｉｆ（ａ）＝ｉｒａｄ（１，ｔ）−ｉｒａｄ（１，ｔ−１） ｉｄｉｆ（ｂ）＝ｉｒａｄ（１，ｔ）−ｉｒａｄ（２，ｔ−１） ｉｄｉｆ（ｃ）＝ｉｒａｄ（２，ｔ）−ｉｒａｄ（１，ｔ−１） ｉｄｉｆ（ｄ）＝ｉｒａｄ（２，ｔ）−ｉｒａｄ（２，ｔ−１） …（５） 但し、（５）式を計算すると、４通りの位相の内の２つ
は必ず一致するので、実際の位相差は３通りしかない。
これは、ある時点で選択される位相の第１候補と第２候
補の位相差の絶対値が、常にπ／２だからである。

【００４２】ステップＳ５３で求めた位相差の尤度をス
テップＳ５４で算出する。位相差尤度は次式（６）のよ
うに、連続する時点の位相尤度の相乗平均とする。

【００４３】

【数１】

【００４４】あるいは、位相差尤度として、次式（７）
のように、連続する時点の位相尤度の積をとする。 pdif(a）＝｛ 2×prad（1,t)×prad（1 ，t −1)＋1 ｝／3 pdif(b）＝｛ 2×prad（1,t)×prad（2 ，t −1)＋1 ｝／3 pdif(c）＝｛ 2×prad（2,t)×prad（1 ，t −1)＋1 ｝／3 pdif(d）＝｛ 2×prad（2,t)×prad（2 ，t −1)＋1 ｝／3 …（７） （７）式において、ｐｄｉｆｆ（ａ）＝ｐｒａｄ（１，
ｔ）×ｐｒａｄ（１，ｔ−１）のように、単純な積とし
なかったのは、０．５≦ｐｒａｄ（１，ｔ）≦１．０，
０．５≦ｐｒａｄ（１，ｔ−１）≦１．０であり、 ０．５≦ｐｄｉｆ（ａ）≦１．０ としたかったからである。使用する尤度の範囲に応じ、
（７）式の係数は変わる。

【００４５】ｉｄｉｆ（ａ）〜ｉｄｉｆ（ｄ）のうち２
つは一致するので、位相差ｉｄｉｆ（ ）が一致する場
合は、位相差尤度ｐｄｉｆｆ（ ）の大きい方をその位
相差の尤度とする。ステップＳ５５では、３つに絞られ
た位相差ｉｄｉｆ（ ）の内、位相差尤度ｐｄｉｆ（
）の大きい方から、２つを選択し、これをｉｄｉｆ
（１）、ｉｄｉｆ（２）とし、この時の位相差尤度をｐ
ｄｉｆ（１）、ｐｄｉｆ（２）とする。

【００４６】ステップＳ５６では、こうして得られた位
相差に対応するビット列を、軟判定データ算出部３１内
のメモリから読み出す。位相差π／４の時（０、０）、
３π／４の時（０、１）、５π／４の時（１、１）、７
π／４の時（１、０）が対応する。ｉｄｉｆ（１）に対
応するビットを順にｉｂ１（１）、ｉｂ２（１）とし、
ｉｄｉｆ（２）に対応するビットを順に、ｉｂ１
（２）、ｉｂ２（２）とする。ｉｂ１（１）、ｉｂ１
（２）、ｉｂ２（１）、ｉｂ２（２）は、０あるいは１
をとる。 ｉｄｉｆ（１）−−＞（ｉｂ１（１）、ｉｂ２（１）） ｉｄｉｆ（２）−−＞（ｉｂ１（２）、ｉｂ２（２）） ステップＳ５７で、ビット尤度を算出する。ビット尤度
ｐｂ１（１）は次式（８），（９）により算出する。ｉ
ｂ１（１）＝０の場合は（８）式により、ｉｂ１（１）
＝１の場合は（９）式により算出する。ｐｂ２（１）も
同様である。ビット尤度は−１〜１で考えた。 ｐｂ１（１）＝１−２ｐｄｉｆ（１） ｉｂ１（１）＝０ …（８） ｐｂ１（１）＝２ｐｄｉｆ（１）−１ ｉｂ１（１）＝１ …（９） ここで、ｉｄｉｆ（１）に対応するビット列（ｉｂ１
（１）、ｉｂ２（１））と、ｉｄｉｆ（２）に対応する
ビット列（ｉｂ１（２）、ｉｂ２（２））は、ｉｄｉｆ
（１）とｉｄｉｆ（２）の位相差の絶対値が常にπ／２
なので、次式（１０）が成立する。 ｉｂ１（１）＝ｉｂ１（２）、 ｉｂ２（１）≠ｉｂ２（２） 又は ｉｂ１（１）≠ｉｂ１（２）、 ｉｂ２（１）＝ｉｂ２（２） …（１０） これは、位相差に対するビット列の割り当てがグレイ符
号化により決定されているので、ある位相差に割り当て
られるビット列とπ／２ずれた位相のビット列とは、ど
ちらか一方のビットが必ず一致するということである。

【００４７】（１０）式の性質を利用し、図１のステッ
プＳ５８では、次式（１１）により、ステップＳ５７で
算出したビット尤度の補正を行う。 ｉｂ１（１）＝ｉｂ１（２）のとき ｐｂ１（１）＝１（ｉｂ１（１）＝１） ＝−１（ｉｂ１（１）＝０） ｉｂ２（１）＝ｉｂ２（２）のとき ｐｂ２（１）＝１（ｉｂ２（１）＝１） ＝−１（ｉｂ２（１）＝０） …（１１） 以上の処理により得られたｐｂ１（１），ｐｂ２（１）
をビット尤度とし、ビット値が０、あるいは１である可
能性を示す。ｐｂ１（１）は−１から１の間の任意の値
を取り、ｐｂ１（１）が１に近いとき、１である可能性
が高く、ｐｂ１（１）が−１に近いとき、０である可能
性が高い。ｐｂ２（１）も同様である。軟判定データ算
出処理が終ると、ステップＳ５９で、軟判定データを図
４のビダビアルゴリズム実施部３４へ出力する。

【００４８】ビダビアルゴリズム実施部３４では、ステ
ップＳ６０において、パスメモリ３３の内容を参照し、
入力された軟判定データを使用してトレリス図上の最適
パスを求め、再生信号ｃを出力する。

【００４９】本実施例の軟判定ビタビ復号方法によるビ
ットエラー特性のシミュレーション結果を図６に示す。
横軸は１ビットあたりの平均信号エルネギーＥｂと雑音
電力密度Ｎｏの比Ｅｂ／Ｎｏ、縦軸はビットエラーレー
トである。図中の曲線は、△がたたみこみ符号化をしな
かった場合、□が従来のたたみこみ符号を硬判定ビタビ
復号した場合、○が本実施例の軟判定ビタビ復号した場
合である。このシミュレーション結果は、位相差尤度と
して、相乗平均を使用した場合のものであるが、積を使
用した場合も、ほぼ同じ結果が得られた。

【００５０】図６のシミュレーション条件について説明
する。１スロットあたり１７１ビットの原信号をクラス
１（８９ビット）とクラス２（８２ビット）に分け、ク
ラス１の信号のみ、たたみこみ符号化する。たたみこみ
符号化の符号化レート１／２、拘束長６、生成多項式１
１０１０１、１０１１１１とする。たたみこみ符号化
後、クラス１の信号（１７８ビット）とクラス２の信号
（８２ビット）を１３×１０の配列により、インタリー
ブ変換し、π／４シフトＤＱＰＳＫ方式で変調後、位相
情報に誤りをランダムにあたえる。受信側では、位相情
報をビット情報（軟判定の場合はビット尤度）に変換
後、デインタリーブ変換し、クラス１のみビタビ復号す
る。前記処理を２００スロット分、実行し、クラス１と
クラス２のそれぞれについて、ビットエラーレートを計
算する。

【００５１】この図６から明らかなように、本実施例で
は、同じＥｂ／Ｎｏで送信する場合、従来の硬判定ビタ
ビ復号と比較し、ビットエラーレートが小さくなる。逆
に言えば、同じビットエラーレートにしたいとき、送信
電力が少なくて済む。

【００５２】第２の実施例 図７は、本発明の第２の実施例を示す軟判定ビタビ復号
方法の処理ステップのフローチャートであり、図１中の
要素と共通の要素には共通の符号か付されている。

【００５３】この軟判定ビタビ復号方法では、図１の位
相尤度乗算のステップＳ５４に代えて、相加平均演算の
ステップＳ５４Ａを設け、図４の軟判定データ算出部３
１によって軟判定データ処理Ｓ５０Ａを行うようにして
いる。

【００５４】即ち、図７のステップＳ５４Ａでは、ステ
ップＳ５３で求めた位相差の尤度を算出する。位相差尤
度は、前記（６）式に代えて、次式（６Ａ）のように、
連続する時点の位相尤度の相加平均とする。 ｐｄｉｆ（ａ）＝（ｐｄｉｆ（１，ｔ）＋ｐｄｉｆ（１，ｔ−１））／２ ｐｄｉｆ（ｂ）＝（ｐｄｉｆ（１，ｔ）＋ｐｄｉｆ（２，ｔ−１））／２ ｐｄｉｆ（ｃ）＝（ｐｄｉｆ（２，ｔ）＋ｐｄｉｆ（１，ｔ−１））／２ ｐｄｉｆ（ｄ）＝（ｐｄｉｆ（２，ｔ）＋ｐｄｉｆ（２，ｔ−１））／２ …（６Ａ） そして、第１の実施例と同様に、ｉｄｉｆ（ａ）〜ｉｄ
ｉｆ（ｄ）のうち２つは一致するので、位相差ｉｄｉｆ
（ ）が一致する場合には、位相差尤度ｐｄｉｆｆ（
）の大きい方をその位相差の尤度とする。以後、第１
の実施例と同様に、ステップＳ５５において、３つに絞
られた位相差ｉｄｉｆ（ ）の内、位相差尤度ｐｄｉｆ
（ ）の大きい方から、２つを選択し、これをｉｄｉｆ
（１）、ｉｄｉｆ（２）とし、この時の位相差尤度をｐ
ｄｉｆ（１）、ｐｄｉｆ（２）としてステップＳ５６〜
Ｓ６０の処理を行う。

【００５５】この第２の実施例の軟判定ビダビ復号方法
によるビットエラー特性のシミュレーション結果を図８
に示す。図６と同様、横軸は１ビットあたりの平均信号
エルネギーＥｂと雑音電力密度Ｎｏの比Ｅｂ／Ｎｏ、縦
軸はビットエラーレートである。図中の曲線は、△がた
たみこみ符号化をしなかった場合、□が従来のたたみこ
み符号を硬判定ビタビ復号した場合、○が本実施例の軟
判定ビタビ復号した場合である。シミュレーション条件
は、図６と同一である。

【００５６】この図８から明らかなように、この第２の
実施例では、第１の実施例と同様に、同じＥｂ／Ｎｏで
送信する場合、従来の硬判定ビタビ復号と比較し、ビッ
トエラーレートが小さくなり、同じビットエラーレート
にしたいとき、送信電力が少なくて済む。

【００５７】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。

【００５８】（１）図１及び図７のステップ５２におい
て、位相尤度の計算式は、（３），（４）式に限らず、
θ（ｋ）の大きさに対し単調減少し、かつ、θ（ｋ）が
０の場合は尤度の最大値をとり、θ（ｋ）が（２π／差
動型ＰＳＫ方式で送信する固有の位相の数）の場合は尤
度の最小値をとる関数であれば良い。上記実施例では、
尤度を０〜１で考えたが、場合により、０〜１００、あ
るいは−１〜１としても良い。

【００５９】（２）図１及び図７のステップＳ５９にお
いて、ステップＳ５８で求めたビット尤度をそのまま軟
判定データとしても良いが、ステップＳ５８のビット尤
度は実数なので、適当な量子化を行って、この値を軟判
定データとしても良い。また、このビット尤度は、ビタ
ビアルゴリズムのメトリック演算法として、積和演算を
行う場合は、そのまま使用でき、差分演算等の別の方法
でメトリックを計算する場合も、多少の変更で転用する
ことが可能である。

【００６０】（３）図１及び図７の軟判定データ算出処
理Ｓ５０，Ｓ５０Ａは、ブロック（Ｂｌｏｃｋ）符号の
軟判定復号方法にも使用できる。ブロック符号の軟判定
復号の場合も、軟判定ビタビ復号の場合と同じ理由で、
ビット尤度による計算の方がビットエラー訂正能力が向
上する。また、ブロック符号の復号とビタビ復号の併用
も可能である。

【００６１】（４）図１及び図７のビダビ復号は、種々
のダイバーシチ受信との併用も可能である。判定帰還型
の等化との組み合わせも可能である。ブロック符号、イ
ンタリーブの他、ＡＲＱ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＲＥＰ
ＥＡＴ ＲＥＱＵＥＳＴ）型の符号誤り制御（誤り検出
時、情報を再送する方式）との併用も可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１及び第
２の発明によれば、差動型ＰＳＫ変調方式において、た
たみこみ符号を送信する場合、受信された搬送波の位相
検出からビット列を求める過程で、そのビット列をとる
尤度を算出し、軟判定ビタビ復号するようにしたので、
従来の硬判定ビタビ復号と比較し、原信号のビットエラ
ーレートを低くでき、高精度な復号が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す軟判定ビタビ復号
方法のフローチャートである。

【図２】たたみこみ符号化の説明図である。

【図３】トレリス図形を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例を示す軟判定ビタビ復号
装置の構成ブロック図である。

【図５】検出位相と選択される位相の関係図である。

【図６】図１のビットエラー特性図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す軟判定ビタビ復号
方法のフローチャートである。

【図８】図７のビットエラー特性図である。

【符号の説明】

３０ 軟判定ビタビ復号装置 ３１ 軟判定データ算出部 ３２ デインタリーブ用メモリ ３３ パスメモリ ３４ ビタビアルゴリズム実施部 Ｓ５０，Ｓ５０Ａ 軟判定データ算出処理 Ｓ５１ 位相選択 Ｓ５２ 位相尤度演算 Ｓ５３ 位相差演算 Ｓ５４ 位相尤度乗算 Ｓ５４Ａ 相加平均演算 Ｓ５５ 位相差選択 Ｓ５６ 対応ビット読み出し Ｓ５７ ビット尤度演算 Ｓ５８ ビット尤度補正 Ｓ５９ 判定データ出力 Ｓ６０ ビタビアルゴリズム実施

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−179547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−59119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−213420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60339（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−137447（ＪＰ，Ａ) 特許2710696（ＪＰ，Ｂ２) 電気学会論文誌Ｃ電子・情報。システ ム部門誌、111巻11号、第563−568頁 「差動型ＰＳＫ変調方式における軟判定 復号法」平成３年11月 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 13/00 H04L 1/00 H04L 25/00 H04L 27/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送波の時間的に連続して伝送される位
   相の差に対し、グレイ符号化に基づいて、ビット列を割
   り当てる差動型位相シフトキーイング方式により、たた
   みこみ符号を変調する場合、受信側で検出された搬送波
   の検出位相を、前記差動型位相シフトキーイング方式で
   送信する固有の位相と比較し、位相ずれの絶対値が小さ
   い該固有の位相を２つ選択する位相選択処理と、前記位
   相ずれの大きさに対し単調減少し、かつ位相ずれの絶対
   値が０のときは尤度の最大値をとり、位相ずれの絶対値
   が（２π／前記差動型位相シフトキーイング方式で送信
   する固有の位相の数）のときは尤度の最小値をとる関数
   により、位相尤度をそれぞれ演算する位相尤度演算処理
   と、前記位相尤度演算処理結果に基づき、時間的に連続
   して選択されたそれぞれ２つの位相の組み合わせによ
   り、４通りの位相を算出する位相差演算処理と、前記各
   位相差の位相差尤度を、その位相差を計算するのに使用
   した位相の尤度の相乗平均または積として算出する位相
   尤度乗算処理と、前記位相差尤度が最大の第１の位相差
   と、該第１の位相差と異なる位相差の中で位相差尤度が
   最大の第２の位相差とを選択する位相差選択処理と、前
   記第１の位相差に対応するビット列の複数のビットを読
   み出し、その各ビットの尤度を前記第１の位相差の尤度
   と等しいものとしてビット尤度を算出する対応ビット読
   み出し・ビット尤度演算処理と、前記第１の位相差に対
   応するビット列のビットの内、前記第２の位相差に対応
   するビット列のビットと等しいビットの尤度を最大値と
   するビット尤度の補正を行うビット尤度補正処理とを実
   行し、前記ビット尤度補正処理結果を、ビタビアルゴリ
   ズムにおけるメトリックの演算に使用することを特徴と
   する軟判定ビタビ復号方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の軟判定ビタビ復号方法に
   おいて、前記位相尤度乗算処理に代えて、前記各位相差
   の位相差尤度を、その位相差を計算するのに使用した位
   相の尤度の相加平均として算出する相加平均演算処理を
   行うことを特徴とする軟判定ビタビ復号方法。