JP3258081B2 - Viterbi decoder - Google Patents

Viterbi decoder

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JP3258081B2
JP3258081B2 JP23956292A JP23956292A JP3258081B2 JP 3258081 B2 JP3258081 B2 JP 3258081B2 JP 23956292 A JP23956292 A JP 23956292A JP 23956292 A JP23956292 A JP 23956292A JP 3258081 B2 JP3258081 B2 JP 3258081B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は畳み込み符号化された情
報を復号する最尤復号器に係わり、とくに、ディジタル
VTRなど磁気記録再生装置に有効なビタビ復号器に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a maximum likelihood decoder for decoding convolutionally encoded information, and more particularly to a Viterbi decoder effective for a magnetic recording and reproducing apparatus such as a digital VTR.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、信号に含まれる情報を最大限に生
かして復号を行なう最尤復号の一つの方法としてビタビ
復号が多く用いられており、このビタビ復号は従来より
おもに通信分野においてさまざまな研究が行われてい
る。一方、最近研究開発が盛んなディジタルVTRは、
従来のアナログ信号に比較して数倍の情報量を持つディ
ジタルテレビジョン信号を記録しなければならないた
め、その記録密度を非常に高くする必要がある。そのた
め再生信号のS/N比は相当に低くなり、従来行われて
いたビット毎の復号は著しく困難になっている。そこ
で、このような低S/N再生信号に含まれる情報を少し
でも有効に活用して復号を行うことが求められている。
中でもビタビ復号は、S/Nを実効的に約3dB向上さ
せることが理論的に明らかであるため、注目を集めてい
る復号法である。以下にビタビ復号の最も簡単な適用と
して、NRZIおよびインターリブドNRZIの復号に
用いる場合を説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, Viterbi decoding has been widely used as one of the maximum likelihood decoding methods for performing decoding while maximizing information contained in a signal. This Viterbi decoding is more widely used in the communication field than in the past. Research is being done. On the other hand, digital VTRs that have been actively researched and developed recently
Since it is necessary to record a digital television signal having several times the amount of information as compared with a conventional analog signal, it is necessary to extremely increase the recording density. As a result, the S / N ratio of the reproduced signal is considerably reduced, and the conventional bit-by-bit decoding becomes extremely difficult. Therefore, there is a demand for performing decoding by effectively utilizing information contained in such a low S / N reproduction signal as much as possible.
Among them, the Viterbi decoding is a decoding method that has attracted attention because it is theoretically clear that the S / N is effectively improved by about 3 dB. The case where Viterbi decoding is used for decoding NRZI and interlibrated NRZI will be described as the simplest application.

【0003】NRZIは図9に示したプリコードブロッ
クで表すように入力信号ak と遅延信号bk-1 との排他
的論理和演算でbk を作り、これを磁気記録装置に記録
する。
In the NRZI, as represented by a precode block shown in FIG. 9, an exclusive OR operation of an input signal a k and a delayed signal b k-1 is performed to generate b k , and this is recorded in a magnetic recording device.

【0004】 bk =ak (+)bk-1 (1) これを再生すると、磁気記録系は微分特性を持っている
ため、再生信号zk はbk −bk-1 となり、したがって
この信号系は2つの状態Sk ={+1,−1}を持って
いることになる。
B k = a k (+) b k−1 (1) When this is reproduced, the reproduced signal z k becomes b k −b k−1 because the magnetic recording system has a differential characteristic. This signal system has two states Sk = {+ 1, -1}.

【0005】 zk =bk −bk-1 (2) これを状態遷移図で表すと図10となり、再生信号zが
+2のとき状態Sは−1から+1に遷移し、−2のとき
状態Sは+1から−1に遷移し、また0のときは状態の
遷移は起こらない。再生信号に雑音が含まれないときは
検出される信号はzk ={−2,0,+2}のいずれか
であるため、状態遷移は一意に定まるが、次の(3)式
に示すように実際に検出される信号yk は雑音nk を含
んでいる。
Z k = b k −b k−1 (2) FIG. 10 shows this in a state transition diagram. When the reproduction signal z is +2, the state S changes from −1 to +1 and when the reproduction signal z is −2, The state S transitions from +1 to −1, and when 0, no state transition occurs. When the reproduced signal does not include noise, the detected signal is one of z k = {− 2, 0, +2}, and thus the state transition is uniquely determined. However, as shown in the following equation (3): The signal y k actually detected includes noise nk .

【0006】 yk =zk +nk (3) ここで雑音がガウス分布するならば、yk とzk のユー
クリッド距離、すなわち(yk −zk 2 が最小となる
k が送信されたと推定することによって最尤復号を行
うことができる。時刻kにおける状態jまでの{−(ユ
ークリッド距離)}の和の最大値は状態jのメトリック
と呼ばれ、これをLK j で表す。時刻k−1における状
態iのメトリックがLk-1 i であったとき、時刻kにお
ける状態jのメトリックLK j は次式で表される。
Y k = z k + n k (3) If the noise has a Gaussian distribution, the Euclidean distance between y k and z k , that is, z k that minimizes (y k −z k ) 2 is transmitted. It is possible to perform maximum likelihood decoding by estimating that The maximum value of the sum of {− (Euclidean distance)} up to state j at time k is called a metric of state j, and is represented by L K j . When the metric of the state i at the time k-1 is L k-1 i , the metric L K j of the state j at the time k is represented by the following equation.

【0007】 LK j =max{Lk-1 i −(yk −zk ij2 } (4) このときLK j を与える、時刻k−1の状態iから時刻
kの状態jへの唯一の遷移を「生き残りパス」として保
存し、これを各時間kの各状態jにおいて巡回的に行う
のがビタビ復号である。NRZIの場合、さきに述べた
ように状態数は2であるのでi(またはj)={+1,
−1}、そして基準となるzk ij={+2,0,−2}
である。これをトレリス線図で表すと図11のようにな
る。
L K j = max {L k−1 i − (y k −z k ij ) 2 } (4) At this time, L K j is given. From state i at time k−1 to state j at time k Is stored as a “survival path”, and the Viterbi decoding is performed cyclically in each state j at each time k. In the case of NRZI, as described above, the number of states is 2, so i (or j) = {+ 1,
-1}, and reference z k ij = {+ 2, 0, -2}
It is. This is represented by a trellis diagram as shown in FIG.

【0008】このようにビタビ復号は、検出した信号系
列に対して距離の最も小さい、したがって最も確からし
い信号系列に復号することができる最尤復号であるの
で、雑音に影響されにくい復号を行うことができる。し
たがって、ディジタルVTRなどのようなS/Nの低い
系において、大きな効果が期待できる。ところで、ビタ
ビ復号を有効に機能させるためには(3)式から明らか
なように、雑音nk が基準レベルzk を中心としたガウ
ス分布と仮定できるようにしなければならない。もしも
検出した信号yk が信号zk とガウス雑音nk 以外にレ
ベル変動を持っていたら、メトリックの意味は失われ、
正常な復号を行うことは不可能となる。したがって、ビ
タビ復号器の前段には、このようなレベル変動を十分に
抑えるために、ゲインコントロールループ回路が不可欠
である。
[0008] As described above, Viterbi decoding is the maximum likelihood decoding which can decode a detected signal sequence into a signal sequence having the shortest distance and, therefore, the most probable signal sequence. Can be. Therefore, a large effect can be expected in a system having a low S / N such as a digital VTR. By the way, in order for Viterbi decoding to function effectively, it is necessary to make it possible to assume that the noise nk has a Gaussian distribution centered on the reference level z k, as is apparent from equation (3). If the detected signal y k has a level fluctuation other than the signal z k and the Gaussian noise nk , the meaning of the metric is lost,
Normal decoding becomes impossible. Therefore, a gain control loop circuit is indispensable at the previous stage of the Viterbi decoder in order to sufficiently suppress such level fluctuation.

【0009】図12はビタビ復号器とこれを用いた再生
系のブロック図である。再生信号はまずAGC(自動利
得制御器)61によってレベル変動を抑制し、EQ(等
化器)62で信号特性を整えた後に、ADC(アナログ
/ディジタル変換器)37で6ビットディジタル信号に
変換されてビタビ復号器に入力される。(ディジタルE
Qを用いる場合にはADCはその前段に置かれる。)ビ
タビ復号を行う場合、サンプリングビットは6ビットで
十分であることが知られている。ビタビ復号器では、ま
ずブランチメトリック計算回路38で、入力ディジタル
データに対して各遷移に対する基準レベルとの距離、す
なわちブランチメトリックが計算される。つぎにACS
(Add−Compare−Select)回路40に
より、各ブランチメトリックはパスメトリック39と加
算され比較された後に、最大メトリックを生じる「生き
残りパス」がパスメモリー41に保存され、またこの最
大メトリックによりパスメトリック39を更新する。そ
して、パスメモリー41の内容を順次読み出すことによ
ってデータを復号することができる。
FIG. 12 is a block diagram of a Viterbi decoder and a reproducing system using the Viterbi decoder. The reproduced signal is firstly suppressed in level fluctuation by an AGC (automatic gain controller) 61, adjusted in signal characteristics by an EQ (equalizer) 62, and then converted into a 6-bit digital signal by an ADC (analog / digital converter) 37. And input to the Viterbi decoder. (Digital E
If Q is used, the ADC is placed before it. It is known that, when performing Viterbi decoding, 6 sampling bits are sufficient. In the Viterbi decoder, first, a branch metric calculation circuit 38 calculates a distance between input digital data and a reference level for each transition, that is, a branch metric. Next ACS
The (Add-Compare-Select) circuit 40, each branch metric after being compared is added to the path metric 39, resulting in maximum metric "survivor path" is stored in the path memory 41, also the path metric by this maximum metric 39 To update. The data can be decoded by sequentially reading the contents of the path memory 41.

【0010】これに対し、インターリブドNRZIでは
図13に示すように2ビット時間遅延させるプリコード
を行った後に記録する。したがって、明らかに偶数ビッ
ト列と奇数ビット列を分離すればそれぞれはNRZIと
見なせるために、その復号は2つのビタビ復号器によっ
て独立して行われた後、1つの復号ビットシーケンスと
なる。このブロック図を図14に示す。ここでは図12
に示したADCとビタビ復号器が2つ備えられ、サンプ
ル時間を1ビット時間Tだけずらしてディジタル化され
た偶数列データと奇数列データをそれぞれ独立したビタ
ビ復号器で復号している。AGC42からパスメモリ5
3までは図12と基本的に同じである。それぞれの復号
器で復号されたデータ系列は最後にパラレル/シリアル
変換器54で一つの復号シーケンスとなる。このように
2つの復号器を用いて並列に復号処理することで、AD
Cあるいは復号器に要求される動作速度を1/2にする
ことができる。
On the other hand, in the case of the interleaved NRZI, as shown in FIG. 13, recording is performed after performing a precode for delaying by two bits. Therefore, if the even-numbered bit string and the odd-numbered bit string are clearly separated, each can be regarded as an NRZI, so that the decoding is independently performed by the two Viterbi decoders to form one decoded bit sequence. This block diagram is shown in FIG. Here, FIG.
Are provided, and even-numbered column data and odd-numbered column data digitized by shifting the sample time by one bit time T are decoded by independent Viterbi decoders. Path memory 5 from AGC 42
Up to 3 is basically the same as FIG. The data series decoded by each decoder is finally converted into one decoding sequence by the parallel / serial converter 54. By performing decoding processing in parallel using two decoders in this manner, AD
The operating speed required for C or the decoder can be halved.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ビタビ復号をディジタ
ルVTRに用いる場合に最も懸念されるのは、先に述べ
たレベル変動である。なぜなら、柔らかな磁気テープを
高速で走査して微弱な信号を再生するVTRは、テープ
とヘッド間のわずかな隙間の微妙な変化によって再生信
号レベルが大きく変動するという特性を持っているから
である。(これはスペーシング効果として良く知られて
いる。)したがって、通信系などで使われるよりも高性
能のAGCを必要とすることは必至と考えられている。
The greatest concern when using Viterbi decoding in a digital VTR is the level fluctuation described above. This is because a VTR that scans a soft magnetic tape at a high speed and reproduces a weak signal has a characteristic that a reproduction signal level largely fluctuates due to a slight change in a slight gap between the tape and the head. . (This is well known as a spacing effect.) Therefore, it is considered inevitable that an AGC having higher performance than that used in a communication system or the like is required.

【0012】ところが最近の研究によれば、ディジタル
VTRに必要な、磁気テープと再生ヘッドの相対速度が
10m/sを越えるような高速走行再生では、非常に瞬
間的に(たとえば100ns程度の時間で)約2dBほ
どの比較的わずかなレベル変動(ここではショートドロ
ップアウトと呼ぶ)が頻繁に発生し、これがエラーの主
要因になるという報告がされている。従来、AGCにこ
のように高速な応答性を持たせて、安定に動作させるの
はきわめて困難であるため、ディジタルVTRにビタビ
復号を有効に適用させることはできなかった。
However, according to recent research, in high-speed running reproduction required for a digital VTR such that the relative speed between a magnetic tape and a reproducing head exceeds 10 m / s, it is very instantaneous (for example, in a time of about 100 ns). It has been reported that relatively small level fluctuations (herein referred to as short dropouts) of about 2 dB frequently occur, and this is a main cause of errors. Conventionally, it has been extremely difficult for an AGC to have such a high-speed response and to operate stably, so that it has not been possible to effectively apply Viterbi decoding to a digital VTR.

【0013】本発明はこの問題に鑑み、レベル変動に対
して即座に適応し、ディジタルVTRに適するビタビ復
号器を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a Viterbi decoder suitable for a digital VTR, adapted immediately to a level change.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、ブランチメトリック計算に用いられる
基準レベルを保持する手段を設け、ACSによって選択
された生き残りパスに対応する基準レベルZを読みだ
し、これと入力信号レベルYに関して ((n−1)Z+Y)/n(n>1) なる演算を行ない、この結果を新たな基準レベルとす
る、漸化演算基準更新手段を設けた。また、入力信号が
6ビットでサンプルされるとき、n=4とした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, means for holding a reference level used for branch metric calculation is provided, and a reference level Z corresponding to a surviving path selected by the ACS is read. However, an operation of ((n-1) Z + Y) / n (n> 1) is performed with respect to this and the input signal level Y, and a recurrence operation reference updating means is provided for setting the result as a new reference level. When the input signal is sampled with 6 bits, n = 4.

【0015】さらに、入力アナログ信号系列を複数のデ
ィジタル信号系列に変換し、それぞれのディジタル信号
系列に対して復号を行う場合、ただ一つの基準レベル保
持手段が保持する基準レベルに基づいてブランチメトリ
ック計算を行うとともに、選択された生き残りパスに対
応する基準レベルと入力レベルとの演算により逐次的に
基準レベルを変更する。
Further, when the input analog signal sequence is converted into a plurality of digital signal sequences and each digital signal sequence is decoded, the branch metric calculation is performed based on the reference level held by only one reference level holding means. And changes the reference level sequentially by calculating the reference level and the input level corresponding to the selected surviving path.

【0016】[0016]

【作用】上述の如く構成された本発明によれば、基準レ
ベルはショートドロップアウトに瞬時に適応し、常に最
適なレベルを維持し、これによってショートドロップア
ウトの影響を最小限にすることができ、VTRに対して
飛躍的に誤りの少ないビタビ復号が可能となる。また、
入力データを6ビットでサンプルするときn=4とする
ことで、ハードウエア規模は最小でかつビタビ復号の妨
げにならない基準レベルの更新が可能となる。
According to the present invention constructed as described above, the reference level instantaneously adapts to the short dropout, and always maintains the optimum level, whereby the influence of the short dropout can be minimized. , VTR can be significantly reduced in error with respect to the VTR. Also,
By setting n = 4 when input data is sampled with 6 bits, it is possible to update the reference level with a minimum hardware scale and not hinder Viterbi decoding.

【0017】また、インターリブドNRZIのように一
つの入力アナログ信号系列を複数の系列に時分割して並
列に復号処理する場合でも、追随性良く基準レベルを更
新し、正しい復号を行うことができる。
Further, even when one input analog signal sequence is time-divided into a plurality of sequences and decoded in parallel as in the case of an interleaved NRZI, it is possible to update the reference level with good followability and perform correct decoding. it can.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明が適用されたビタビ復号器を含む磁
気記録再生装置の第1実施例の構成を示すブロック図で
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of a magnetic recording / reproducing apparatus including a Viterbi decoder to which the present invention has been applied.

【0019】同図において、再生入力信号はAGC
よってある程度振幅変動を抑えられた後、EQ2で波形
等化されADC3で6ビットディジタルデータとなる。
ここまでは従来例とほぼ同様である。
In FIG. 1 , the amplitude of a reproduced input signal is suppressed to some extent by an AGC 1 , a waveform is equalized by an EQ 2, and 6-bit digital data is obtained by an ADC 3.
Up to this point, it is almost the same as the conventional example.

【0020】そして、ビタビ復号器は基準となるべきレ
ベルを保持した基準メモリー4を備えていて、ブランチ
メトリック回路5は基準値と入力データによって各状態
のブランチメトリックを出力する。従来例の説明で用い
たNRZIの復号例では、時刻kにおける状態iから状
態jへ遷移に対する基準値はZk ijに対応するレベルで
ある。
The Viterbi decoder has a reference memory 4 holding a level to be a reference, and a branch metric circuit 5 outputs a branch metric in each state according to a reference value and input data. In the NRZI decoding example used in the description of the conventional example, the reference value for transition from state i to state j at time k is a level corresponding to Z k ij .

【0021】ここで、基準値の初期設定の詳細について
説明する。VTRは回転ヘッドがテープに接触している
期間しか再生信号を得られないため、図3(a)に示す
ような間欠的な信号となる。この信号から再生ゲート図
3(b)にしたがって再生信号を取り出す(図3
(c))。本実施例ではこの再生信号の初期部分、すな
わち、図3(c)の斜線部にビタビ復号器の基準設定の
ための特定パターンパイロット信号が再生される。この
特定パターンパイロット再生信号によってレベル変動を
平均化するとともに等化器で除ききれない波形干渉や非
線形歪による影響を無視し、補償することができる。本
実施例では、図3(d)に示すような{0,+2,0,
−2,0,・・・}という系列となっている。再生信号
が生じると直ちに初期設定制御信号11が発生し、パス
メトリック7がクリアされるとともに、基準レベルが初
期値メモリー10から基準メモリー4にロードされる。
本実施例では、初期値は{+2,0,−2}である。こ
れを初期値Zとして先の特定パターンパイロット再生信
号Yにより基準メモリーの修正が行われる。そして、適
当な位置で復号開始信号12により再びパスメトリック
7がクリアされることでビタビ復号が開始される。この
初期設定は本実施例に示した方法に限らず、連続した再
生信号中に複数回行っても良く、またタイミングは再生
信号の中央、あるいは最終部分であっても良い。
The details of the initial setting of the reference value will now be described. Since the VTR can obtain a reproduction signal only during a period in which the rotary head is in contact with the tape, the VTR becomes an intermittent signal as shown in FIG. A reproduction signal is extracted from this signal in accordance with the reproduction gate shown in FIG.
(C)). In this embodiment, a specific pattern pilot signal for reference setting of the Viterbi decoder is reproduced in an initial portion of the reproduced signal, that is, in a hatched portion in FIG. The level fluctuation is averaged by the specific pattern pilot reproduction signal, and the influence of waveform interference and nonlinear distortion that cannot be eliminated by the equalizer can be ignored and compensated. In the present embodiment, {0, +2, 0,
-2, 0, ...}. As soon as the reproduction signal is generated, the initialization control signal 11 is generated, the path metric 7 is cleared, and the reference level is loaded from the initial value memory 10 to the reference memory 4.
In the present embodiment, the initial value is {+2, 0, -2}. Using this as the initial value Z, the reference memory is corrected by the specific pattern pilot reproduction signal Y. Then, the Viterbi decoding is started when the path metric 7 is cleared again by the decoding start signal 12 at an appropriate position. This initial setting is not limited to the method shown in the present embodiment, and may be performed a plurality of times during a continuous reproduction signal, and the timing may be at the center or the last part of the reproduction signal.

【0022】再びビタビ復号器の働きにもどると、ブラ
ンチメトリック回路5はそれぞれの状態に関して入力デ
ータYk とのブランチメトリック、すなわち、{−(Y
k −Zk ij2 }を計算する。そして、ACS6は
(4)式よりパスメトリック7から得たパスメトリック
k-1 i とブランチメトリックを合計し最も大きなメト
リックを次のパスメトリックLk i としてパスメトリッ
ク7を更新し、生き残ったパスをパスメモリー8に保存
する。そしてこのパスメモリー8を順次読みだすことで
復号信号13を得る。このとき、ACS6によって選択
された生き残りパスに対応する基準値Zk ijが基準メモ
リー4から呼び出され、基準更新回路9において入力レ
ベルYk との間で次の演算を行い、基準レベルを更新す
る。
Returning to the operation of the Viterbi decoder, the branch metric circuit 5 determines the branch metric with the input data Y k for each state, that is, {− (Y
k− Z k ij ) 2計算 is calculated. The ACS 6 adds the path metric L k−1 i obtained from the path metric 7 and the branch metric according to the equation (4), updates the path metric 7 with the largest metric as the next path metric L k i , and updates the surviving path. Is stored in the path memory 8. Then, a decoded signal 13 is obtained by sequentially reading the path memory 8. At this time, the reference value Z k ij corresponding to the surviving path selected by the ACS 6 is called from the reference memory 4, and the reference update circuit 9 performs the next operation with the input level Y k to update the reference level. .

【0023】 Zk+1 ij=(Yk +(n−1)Zk ij)/n (5) 図4はこの基準更新回路9のブロック図である。入力信
号レベルYk は図示しない手段による同期クロック(C
LK)によって、Dフリップフロップ(FF)31でバ
ッファされて、減算器32で基準値Zk ijを減じ、再び
DFF33でバッファされた後に除算器34で1/nに
される。実際はnを2の累乗(2m )に選べば、除算器
34はデータをmビットシフトさせるだけである。そし
て、この結果に加算器35でZk ijを加算することで
(5)式の右辺を発生することができる。
Z k + 1 ij = (Y k + (n−1) Z k ij ) / n (5) FIG. 4 is a block diagram of the reference update circuit 9. The input signal level Yk is determined by a synchronous clock (C
By LK), is buffered with a D flip-flop (FF) 31, by subtracting the reference value Z k ij subtractor 32, is the 1 / n by the divider 34 after being buffered again DFF33. In fact, if n is chosen to be a power of two (2 m ), divider 34 only shifts the data by m bits. By adding Z k ij to the result by the adder 35, the right side of the equation (5) can be generated.

【0024】 (Yk −Zk ij)/n+Zk ij=(5)式右辺 (6) これをDFF36でバッファし次のZk+1 ijとすること
で、基準レベルを更新することができる。次に、nの値
による基準レベルの変動について述べる。
(Y k −Z k ij ) / n + Z k ij = right side of equation (5) (6) The reference level can be updated by buffering this in the DFF 36 and setting it as the next Z k + 1 ij. . Next, the fluctuation of the reference level depending on the value of n will be described.

【0025】図5はショートドロップアウト現象をシュ
ミレーションした様子を示している。入力信号は6ビッ
トでサンプルされるので、ディジタルデータは0から6
3のレベルをとる。ここでは中央の32のレベルが連続
すると仮定し、このレベルに於けるS/Nを20dBと
した。サンプル数は500であるが、この中で100か
ら200および、300から400サンプルの期間はシ
ョートドロップアウトによってレベルが24まで落ち込
んでいる。この100サンプル期間は、100Mbps
の再生レートだとすると、1μsに相当する。このよう
な入力に対して本発明の実施例による基準レベルの変動
を表したものが図6から図8であり、それぞれ、n=
2,4,8の場合である。理想的な基準レベル変化はサ
ンプル0から100までは32、100から200まで
は24、以後それを繰り返すといったものである。n=
2の場合の図6によれば、基準レベルの変化の反応は早
く、数サンプルの信号変化に追随しているようすがよく
分かる。しかしこの場合、基準レベル変化がノイズの影
響を大きく受けているため、逆にビタビ復号の障害とな
る。n=8の場合の図8では、ノイズの影響はほとんど
無いが、基準レベルの変化時間は100サンプルを越え
ているためショートドロップアウトを完全に補うことは
できない。そこで、本発明の実施例では図7に示したn
=4を用いた。
FIG. 5 shows how the short dropout phenomenon is simulated. Since the input signal is sampled in 6 bits, the digital data is 0 to 6 bits.
Take 3 levels. Here, it is assumed that the central 32 levels are continuous, and the S / N at this level is set to 20 dB. The number of samples is 500. In the period of 100 to 200 samples and 300 to 400 samples, the level drops to 24 due to short dropout. This 100 sample period is 100Mbps
Is equivalent to 1 μs. FIGS. 6 to 8 show variations of the reference level according to the embodiment of the present invention with respect to such an input.
This is the case for 2, 4, and 8. The ideal reference level change is 32 for samples 0 to 100, 24 for samples 100 to 200, and so on. n =
According to FIG. 6 in the case of No. 2, it can be clearly understood that the response of the change of the reference level is quick and follows the signal change of several samples. However, in this case, since the change in the reference level is greatly affected by noise, the change in the reference level is an obstacle to Viterbi decoding. In FIG. 8 where n = 8, there is almost no influence of noise, but the change time of the reference level exceeds 100 samples, so that short dropout cannot be completely compensated. Thus, in the embodiment of the present invention, n shown in FIG.
= 4 was used.

【0026】これによって、基準レベルの変化は10サ
ンプル(100Mbpsならば約100ns)となり、
またノイズによる影響は1dB未満にすることができ
た。
As a result, the change of the reference level becomes 10 samples (about 100 ns at 100 Mbps).
Further, the influence of noise could be reduced to less than 1 dB.

【0027】なお、過去の入力データを基に基準値を制
御するものとしては、特開昭62ー18118号公報に
記載されたものが公知技術として知られている。この公
報に記載された技術は過去のデータの単純な平均値をと
り、この平均値に伴なって基準値を制御するものであ
る。これに対し、本実施例では過去のデータを基に漸化
式によって基準値を変更しているので、各データに重み
付けをすることができる。従って、急激な基準値の変動
に対しても迅速な対応ができるのである。
As a method of controlling a reference value based on past input data, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-18118 is known as a known technique. The technique described in this publication takes a simple average value of past data and controls a reference value according to the average value. On the other hand, in the present embodiment, since the reference value is changed by the recurrence formula based on the past data, each data can be weighted. Therefore, it is possible to quickly respond to a sudden change in the reference value.

【0028】次に本発明をインターリブドNRZIに適
用した第2実施例について説明する。図2は第2実施例
の構成を示すブロック図である。これは従来例で取り上
げたインターリブドNRZIに対するビタビ検出器であ
り、図14に示したように入力アナログ信号系列がサン
プリングタイミングの異なる2つのADC16および1
7でディジタル化され偶数ビット列と奇数ビット列に分
離される。もちろん1つのADCによるディジタル信号
を時間的に切換えて偶数ビット列と奇数ビット列に分離
することもできる。そして、それぞれがNRZIのビタ
ビ検出器により復号された後に、一つの復号ビット列に
合成されている。このとき、2つのビタビ検出器に図1
で説明した本発明によるビタビ検出器を用いることもも
ちろん考えられるが、基準メモリーと基準更新回路も2
組必要となり、回路が大規模化するとともに、本来連続
した基準レベル変動を偶数ビット列と奇数ビット列に分
離して検出するため追随性を悪化させるのは明らかであ
る。そこで請求項3に従って、ただ1つの基準メモリー
27と基準更新回路26を備えこれによって2つのビタ
ビ検出器で用いる基準レベルの保持と逐次的修正を行え
るようにした。入力切り替えスイッチ29および30は
偶数ビット列と奇数ビット列に分けられたデータの処理
タイミングによって偶数ビット列用のビタビ検出器ある
いは奇数ビット用のビタビ検出器に接続される。すなわ
ち、偶数ビットが入力したとき基準更新回路はスイッチ
29によってこの入力を得るとともに、スイッチ30に
よってACSが選択されたパス情報を得て基準メモリー
を更新し、奇数ビットが入力したときはそれぞれのスイ
ッチが切り替わることで再び基準メモリ−を更新する。
以後これを繰り返すことでどちらかにデータが入力され
る度に基準メモリーが更新されるため基準メモリーの更
新を迅速に行うことができ、ショートドロップアウトに
追随性良く基準メモリーを修正することができる。
Next, a description will be given of a second embodiment in which the present invention is applied to an interlibrated NRZI. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment. This is a Viterbi detector for the interleaved NRZI taken up in the conventional example. As shown in FIG. 14, the input analog signal sequence has two ADCs 16 and 1 having different sampling timings.
The data is digitized at 7 and separated into an even bit string and an odd bit string. Of course, the digital signal by one ADC can be temporally switched to separate even and odd bit strings. After being decoded by the NRZI Viterbi detector, they are combined into one decoded bit string. At this time, two Viterbi detectors are
It is of course conceivable to use the Viterbi detector according to the present invention described in the above.
Obviously, the number of sets is required, the circuit becomes large-scale, and the followability is deteriorated because the originally continuous reference level fluctuation is detected separately in the even bit string and the odd bit string. Therefore, according to claim 3, only one reference memory 27 and reference updating circuit 26 are provided, so that the reference levels used in the two Viterbi detectors can be held and sequentially corrected. The input changeover switches 29 and 30 are connected to a Viterbi detector for even-numbered bit strings or a Viterbi detector for odd-numbered bits according to the processing timing of data divided into even-numbered bit strings and odd-numbered bit strings. That is, when an even-numbered bit is input, the reference update circuit obtains this input by the switch 29, and obtains the path information in which the ACS is selected by the switch 30 to update the reference memory. Is switched, the reference memory is updated again.
Thereafter, by repeating this, the reference memory is updated each time data is input to either side, so that the reference memory can be updated quickly, and the reference memory can be corrected with good followability to the short dropout. .

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、基準
値と入力データから(5)式の演算を行い、逐次的に漸
化演算により基準値の更新を行うことによって、ショー
トドロップアウトの影響を除外し、適正なビタビ復号を
行うことができ、ビタビ復号器をVTRに適用したとき
の復号能力を飛躍的に高めることができる。
As described above, according to the present invention, the operation of the formula (5) is performed from the reference value and the input data, and the reference value is successively updated by the recurrence operation, so that the short dropout is prevented. The influence can be eliminated and proper Viterbi decoding can be performed, and the decoding capability when the Viterbi decoder is applied to a VTR can be dramatically improved.

【0030】また、データを6ビットでサンプルしたと
き、(5)式のnを4とすることで、簡単なハードウエ
アにより、数十シンボルという早いショートドロップア
ウトによく追随し、かつ、ノイズの影響を受けにくいビ
タビ復号器を構成することができるという効果が得られ
る。
Further, when the data is sampled with 6 bits, by setting n in equation (5) to 4, it is possible to easily follow a short dropout of several tens of symbols by simple hardware and to reduce noise. The effect is obtained that a Viterbi decoder that is not easily affected can be configured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係るビタビ復号器の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a Viterbi decoder according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例に係るビタビ復号器の構成
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a Viterbi decoder according to a second embodiment of the present invention.

【図3】再生信号と初期設定バイロット信号を示すタイ
ムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing a reproduction signal and an initialization bilot signal.

【図4】基準更新回路の詳細な構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of a reference update circuit.

【図5】ショートドロップアウトのシュミレーションデ
ータ系列を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a simulation data sequence of short dropout.

【図6】n=2の場合の漸化演算による基準値の変動を
示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change in a reference value due to a recurrence operation when n = 2.

【図7】n=4の場合の漸化演算による基準値の変動を
示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a change in a reference value due to a recurrence operation when n = 4.

【図8】n=8の場合の漸化演算による基準値の変動を
示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a change in a reference value due to a recurrence operation when n = 8.

【図9】NRZIの信号系を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a signal system of NRZI.

【図10】NRZIの状態図である。FIG. 10 is a state diagram of NRZI.

【図11】NRZIのトレリス線図である。FIG. 11 is a trellis diagram of NRZI.

【図12】NRZIに対する従来のビタビ復号器と再生
系の構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a conventional Viterbi decoder and a reproduction system for NRZI.

【図13】インターリブドNRZIのプリコードブロッ
クを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a precoded block of an interleaved NRZI.

【図14】インターリブドNRZIに対する従来のビタ
ビ復号器と再生系の構成を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of a conventional Viterbi decoder and a reproduction system for an interleaved NRZI.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 自動利得制御手段(AGC) 2 等化器(EQ) 3 アナログ・ディジタル変換器(ADC) 4 基準メモリー 5 ブランチメトリック計算回路 6 加算・比較・選択回路(ACS) 7 パスメトリックメモリー 8 パスメモリー 9 基準更新回路 10 初期値メモリー 11 初期設定制御信号 12 復号開始信号 13 復号信号 31、33、36 Dフリップフロップ 32 減算器 34 除算器(またはビットシフト手段) 35 加算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic gain control means (AGC) 2 Equalizer (EQ) 3 Analog-digital converter (ADC) 4 Reference memory 5 Branch metric calculation circuit 6 Addition / comparison / selection circuit (ACS) 7 Path metric memory 8 Path memory 9 Reference update circuit 10 Initial value memory 11 Initial setting control signal 12 Decoding start signal 13 Decoded signal 31, 33, 36 D flip-flop 32 Subtractor 34 Divider (or bit shift means) 35 Adder

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基準レベルを保存する基準レベル保存手
段と、 この基準レベル保存手段が保持する基準レベルによって
ブランチメトリック計算を行うブランチメトリック計算
手段と、 パスメトリックを保持するパスメトリック保存手段と、 前記ブランチメトリックとこのパスメトリック保存手段
が保持するパスメトリックを基に生き残りパスを選択し
て保存する生き残りパス選択保存手段と、 前記ブランチメトリックと前記パスメトリックを基に次
回のパスメトリックを更新するパスメトリック更新手段
と、 前記選択された生き残りパスに対応する基準レベルと入
力レベルとの演算により新たな基準レベルを求め、前記
基準レベル保持手段が保持する基準レベルを新たな基準
レベルに逐次的に変更する漸化演算基準変更手段とを備
え、 漸化演算基準変更手段は、漸化演算式 Zk+1 ij=(Y+(n−1)Z ij)/n (但し、Yは時刻kにおける入力レベル、Z ij
時刻kにおける状態iから状態jへの遷移に対する基準
レベル、nは所定のサンプリング数であり、n>1であ
る) により新たな基準レベルZk+1 ijを求めることを特
徴とするビタビ復号器。
A reference level storage unit for storing a reference level; a branch metric calculation unit for performing a branch metric calculation based on the reference level held by the reference level storage unit; a path metric storage unit for holding a path metric; Surviving path selection and storage means for selecting and storing a surviving path based on the branch metric and the path metric held by the path metric storing means, and a path metric for updating the next path metric based on the branch metric and the path metric Updating means; calculating a reference level corresponding to the selected surviving path and an input level to obtain a new reference level; and sequentially changing the reference level held by the reference level holding means to a new reference level. And means for changing the recurrence calculation standard. The calculation criterion changing unit calculates the recurrence calculation formula Z k + 1 ij = (Y k + (n−1) Z k ij ) / n (where Y k is the input level at time k, and Z k ij is the state i at time k. A reference level for the transition from to state j, where n is a predetermined number of samplings and n> 1), to obtain a new reference level Z k + 1 ij .
【請求項2】 前記漸化演算基準変更手段は、今回の基
準値Z と今回の入力データY との差分を求める減
算手段と、この差分を所定のサンプリング数n(n>
1)で割る除算手段と、該除算結果に前記基準値Z
を加え、この結果を次回の基準値Zk+1 とする加算
手段と、を有する請求項1記載のビタビ復号器。
2. The recurrence calculation reference changing means includes a subtraction means for obtaining a difference between a current reference value Z k and a current input data Y k, and a difference between the current reference value Z k and a predetermined sampling number n (n> n).
1) dividing means for dividing the result by the reference value Z k
2. A Viterbi decoder according to claim 1, further comprising: adding means for adding the result to the next reference value Z k + 1 .
【請求項3】 入力アナログ信号系列を複数のディジタ
ル信号系列に変換し、それぞれのディジタル信号系列に
対して復号を行う請求項1記載のビタビ復号器を複数設
け、当該複数のビタビ復号器はただ一つの前記基準レベ
ル保持手段が保持する基準レベルに基づいてブランチメ
トリック計算を行うとともに、ただ一つの漸化演算基準
変更手段により選択された生き残りパスに対応する基準
レベルと入力レベルとの演算を行い、逐次的に基準レベ
ルを変更することを特徴とするビタビ復号器。
3. A plurality of Viterbi decoders according to claim 1, wherein an input analog signal sequence is converted into a plurality of digital signal sequences and decoding is performed on each digital signal sequence. The branch metric calculation is performed based on the reference level held by the one reference level holding unit, and the calculation of the reference level and the input level corresponding to the surviving path selected by the single recurrence calculation reference changing unit is performed. A Viterbi decoder for sequentially changing a reference level.
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