JP3530447B2 - ビタビ復号装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はビタビ復号装置に
関し、さらに詳しくは、畳み込み符号を最尤復号法によ
り復号するビタビ復号装置における最尤系列決定回路の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビタビ復号は畳み込み符号の最尤復号を
効率よく実現する方法として、また、強力な誤り訂正能
力を持つことから衛星通信システムや移動体通信システ
ムのデジタル信号の誤り訂正方式として広く使用されて
いる。ビタビ復号は、伝送されてきた受信系列に最も近
い伝送系列を推定し、元の情報系列を復号する最尤復号
方式の１つである。以下に、ビタビ復号装置の復号原理
の概略について、簡単な例を用いて説明する。

【０００３】図５は、畳み込み符号を生成する符号器の
構成例として、拘束長が４の比較的簡単な構成のものを
示すブロック図である。この符号器は、３つのディレイ
ライン１〜３と、２つの排他的論理和回路４，５とを備
える。この符号器の生成多項式はＧ０（Ｘ）＝Ｘ³＋
１，Ｇ１（Ｘ）＝Ｘ³＋Ｘ²＋Ｘ¹＋１である。

【０００４】０または１の入力信号がディレイライン１
〜３を順次シフトしていき、その都度、排他的論理和回
路４，５が０または１の信号Ｇ０，Ｇ１を出力する。す
なわち、畳み込み符号器に対する元の入力信号Ｘが１つ
であるのに対し、出力される畳み込み符号は２つであ
る。換言すると、送りたい信号１つに対して実際に送信
しなければならない符号は２つであるので、この符号器
の符号化率はｒ＝１／２である。

【０００５】また、出力Ｇ０，Ｇ１に影響を及ぼす信号
は、入力Ｘと、ディレイライン１〜３のそれぞれの信号
との合計４個の信号であり、したがって拘束長はＫ＝４
である。

【０００６】ディレイライン１〜３の各々は０または１
の信号をラッチするから、２通りの状態を有する。その
ため、ディレイライン１〜３全体としては８（＝２³）
通りの状態を有する。以下、この８通りの状態（ステー
ト）をＳ０００〜Ｓ１１１と表記する。たとえばディレ
イライン１が０をラッチし、ディレイライン２が０をラ
ッチし、ディレイライン３が１をラッチしている状態は
Ｓ１００と表記される。

【０００７】図６は、図５に示した符号器の状態遷移図
である。図６において、「／」の前の２桁の数字は出力
Ｇ０，Ｇ１を示し、「／」の後の１桁の数字は入力Ｘを
示す。たとえば状態Ｓ０００において０が入力される
と、再び同じ状態Ｓ０００に遷移し、００が出力され
る。他方、状態Ｓ０００において１が入力されると、状
態Ｓ００１に遷移し、１１が出力される。あるいは、状
態Ｓ１１０において０が入力されると、状態Ｓ１００に
遷移し、１０が出力される。他方、状態Ｓ１１０におい
て１が入力されると、状態Ｓ１０１に遷移し、０１が出
力される。

【０００８】図７は、図５に示した符号器のトレリス線
図である。ここでは、時刻Ｔ＝０の初期状態をＳ０００
としている。また、入力が０の場合の遷移パスを実線で
示し、入力が１の場合の遷移パスを点線で示している。

【０００９】時刻Ｔ＝０の状態Ｓ０００において０が入
力されると、００が出力され、時刻Ｔ＝１の状態Ｓ００
０に遷移し、他方、１が入力されると、１１が出力さ
れ、時刻Ｔ＝１の状態Ｓ００１に遷移する。

【００１０】時刻Ｔ＝１の状態Ｓ００１において０が入
力されると、１１が出力され、時刻Ｔ＝２の状態Ｓ０１
０に遷移し、他方、１が入力されると、００が出力さ
れ、時刻Ｔ＝２の状態Ｓ０１１に遷移する。

【００１１】時刻Ｔ＝２の状態Ｓ０１１において０が入
力されると、１０が出力され、時刻Ｔ＝３の状態Ｓ１１
０に遷移し、他方、１が入力されると、０１が出力さ
れ、時刻Ｔ＝３の状態Ｓ１１１に遷移する。

【００１２】時刻Ｔ＝３の状態Ｓ１１１において０が入
力されると、０１が出力され、時刻Ｔ＝４の状態Ｓ１１
０に遷移し、他方、１が入力されると、１０が出力さ
れ、時刻Ｔ＝４の状態Ｓ１１１に遷移する。

【００１３】以上のように、図５に示した符号器は、０
または１の入力信号Ｘに応じて００、０１、１０または
１１の出力信号Ｇ０，Ｇ１を生成する。出力信号Ｇ０，
Ｇ１は通常はパラレル−シリアル変換され、畳み込み符
号としてビタビ復号装置に伝送される。

【００１４】図８は、伝送された上記のような畳み込み
符号を最尤復号法により元の入力符号系列に復号するビ
タビ復号装置の一般的な構成を示す概略ブロック図であ
る。

【００１５】図８を参照して、枝メトリック計算回路１
０１は、畳み込み符号を受信するたびに、畳み込み符号
器の取り得る８つの状態（Ｓ０００〜Ｓ１１１）の各々
ごとに、受信した畳み込み符号と、当該状態において想
定される受信符号との差異である枝メトリックを算出
し、後述するＡＣＳ回路１０２に与える。枝メトリック
の算出については後述する。

【００１６】図７に示すように、時刻Ｔ＝４以降におい
て、各状態は、その状態に対して遷移してくる２つのパ
スを有している。ＡＣＳ（Add Compare Select）回路１
０２は、累積メトリック記憶回路１０５から読出した、
前回の受信時すなわち時刻Ｔ＝３における上記２つのパ
スにそれぞれ付随する累積メトリックに、枝メトリック
計算回路１０１で計算された時刻Ｔ＝４における上記２
つのパスのそれぞれの枝メトリックを加算する。

【００１７】そして、ＡＣＳ回路１０２は、当該状態へ
と遷移する２つのパスのそれぞれの加算結果を相互に比
較し、加算結果の小さい方のパス、すなわち尤度の高い
方のパスを残し、他方のパスを捨てる。この残したパス
を一般に「生き残りパス」と称する。

【００１８】パスメモリ１０３には、この生き残りパス
を特定するための情報が格納される。また、当該状態に
おいて算出された生き残りパスの加算結果は、累積メト
リックとして累積メトリック記憶回路１０５に格納され
る。

【００１９】ＡＣＳ回路１０２は、符号器の取り得る８
通りの状態の各々について、上述の動作を順次実行して
いく。

【００２０】このように状態ごとに生き残りパスを決定
していくと、図９に示すように、時間の経過に伴って、
生き残りパスは１本に収束していく。図９の例では、時
刻Ｔ＝９の時点で、時刻Ｔ＝０〜Ｔ＝４までの生き残り
パスは１本に収束している。

【００２１】この状態で、図８の最尤系列決定回路１０
６は、時刻Ｔ＝９における８つの状態（Ｓ０００〜Ｓ１
１１）のすべての最終的に算出された累積メトリックの
大小判定を行なう。すなわち、８つの状態の中で最も小
さな累積メトリックを有する状態を最も尤度が高い（最
も確からしい）ものと判定する。この最尤系列決定回路
１０６の決定出力に応じて、パス選択回路１０４は、パ
スメモリ１０３に格納されている生き残りパス情報の中
から最尤の生き残りパス情報を選択して出力する。すな
わち、最尤と判定された状態から生き残りパスを辿って
時刻Ｔ＝０における状態Ｓ０００まで遡り、これにより
生き残りパス情報を次々に読出す。読出された生き残り
パス情報は、パス選択回路１０４によって受信した符号
系列に復号される。

【００２２】以上が、拘束長Ｋ＝４の比較的簡単な例を
用いて説明したビタビ復号の概略である。ビタビ復号そ
のものは当該技術分野において周知の技術であり、その
詳細については、たとえば、岩垂好裕著の「符号理論入
門」（株式会社昭晃堂発行、１９９２年１２月２０日）
の第１３５頁〜第１５９頁に説明されている。

【００２３】ところで、現実には、衛星通信システムや
移動体通信システムでは通常、さらに大きな拘束長の畳
み込み符号が用いられる。

【００２４】たとえば、これらの用途では、拘束長Ｋ＝
９の符号器による畳み込みが用いられている。図１０
は、このような拘束長Ｋ＝９の畳み込み符号器の一例を
示すブロック図である。この符号器は、８つのディレイ
ライン１〜８と、２つの排他的論理和回路９，１０とを
備える。この符号器の生成多項式は次のとおりである。

【００２５】 Ｇ０（Ｘ）＝１＋Ｘ²＋Ｘ³＋Ｘ⁴＋Ｘ⁸ Ｇ０＝５６１₈ Ｇ１（Ｘ）＝１＋Ｘ＋Ｘ²＋Ｘ³＋Ｘ⁵＋Ｘ⁷＋Ｘ⁸ Ｇ１＝７５３₈ （なお、添字の８は８進数であることを示す） ０または１の入力信号がディレイライン１〜８を順次シ
フトとしていき、その都度、排他的論理和回路９，１０
が０または１の信号Ｇ０，Ｇ１を出力する。ディレイラ
イン１〜８の各々は０または１の信号をラッチするか
ら、２通りの状態を有する。このため、ディレイライン
１〜８全体としては２５６（＝２⁸）の状態を有する。
このように、拘束長がＫ＝９のときには、前述のＫ＝４
の場合と比較して、状態数が指数関数的に増大するた
め、図６のような状態遷移図や図７のようなトレリス線
図を示すことは困難であり、ここでは図示を省略する。

【００２６】図１０の符号器において、信号が入力され
る側をＭＳＢとして、符号器の状態の初期値はＳ０００
０００００であり、この状態を、２５６通りの状態のう
ちの状態番号０とする。ここで１が入力されると、符号
器の状態はＳ１０００００００となり、その十進数表示
である１２８をこの状態の状態番号とする。続いて０が
入力されると、符号器の状態はＳ０１００００００とな
り、その十進数表示である６４をこの状態の状態番号と
する。したがって、符号器が取り得る２５６個の状態
を、状態番号Ｊ＝０〜２５５で表わすこととする。

【００２７】次に枝メトリックの計算方法について説明
する。ビタビ復号では、ある状態から次の状態へ遷移す
る際に図１１に示すようにクロス型の変化をする。この
ことは、図７の拘束長がＫ＝４の場合のトレリス線図中
の遷移の形状からも明らかである。

【００２８】図１１に示す状態変化の形状から、このよ
うな状態の遷移を通常、バタフライ演算と称する。符号
器の状態を十進表示した状態番号Ｊを用いて、より具体
的に説明すると、ある状態番号２Ｊから遷移する次の状
態として想定される状態は、畳み込み符号器に「１」が
入力されたときに遷移する「Ｊ＋（すべての状態数／
２）」の状態、または「０」が入力されたときに遷移す
る「Ｊ」の状態の２通りである。

【００２９】一方、ある状態番号２Ｊ＋１から遷移する
次の状態として想定される状態は、畳み込み符号器に
「１」が入力されたときに遷移する「Ｊ＋（すべての状
態数／２）」の状態、または「０」が入力されたときに
遷移する「Ｊ」の状態の２通りである。

【００３０】図１１の例では、たとえば状態番号Ｊに遷
移するパスは２つ存在することになる。そして、各パス
に対応して期待される２ビットの受信符号系列（００，
０１，１０，１１のいずれか）が存在することになる。
このような各パスごとの２ビットの期待値と、実際に受
信した２ビットの畳み込み符号との差（距離）が、枝メ
トリックとして各パスごとに算出される。より詳細に、
各受信符号に対する枝メトリックは、期待される２ビッ
トの入力値と実際の２ビットの入力値とのユークリッド
距離（内積）の和として算出される。

【００３１】図１２において、受信された畳み込み符号
がＡ，Ｂの２ビットの場合、期待する受信値００との距
離である枝メトリックはＳ＋Ｐで表わされ、期待する受
信値０１との距離はＳ＋Ｑで表わされ、期待する受信値
１０との距離はＴ＋Ｐで表わされ、期待する受信値１１
との距離はＴ＋Ｑで表わされる。

【００３２】なお、図１２に示すように、受信したデー
タの判定には、各ビットをあるしきい値で「１」、
「０」に分けてしまう更判定と、たとえば「０」から
「１５」まで幅を持たせた値として取り扱う軟判定とが
あり、上記枝メトリック算出方法は軟判定の手法に依拠
している。

【００３３】期待する受信符号と、実際に受信した符号
との距離が近いほど、受信した符号は確からしい符号と
考えられるため、前述のように、この距離（枝メトリッ
ク）の最終的な累積値が最も小さい符号系列が、最も確
からしい符号列（最尤符号列）として決定される。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように累積メト
リックが最小である符号系列を見つけるためには、符号
器が取り得るすべての状態に対応する累積メトリックの
中から最小の値を有する状態を特定する必要がある。そ
のためには、すべての状態番号の累積メトリックの大小
判定を行なう比較回路が必要であるが、拘束長が大きな
符号器では状態数が指数関数的に増大するため、最小の
累積メトリックを有する状態を判定するために極めて大
規模な回路構成と大量の信号配線とが必要となるという
問題があった。

【００３５】この発明は、簡単な回路構成で、最尤の受
信符号系列を決定することができるビタビ復号装置を提
供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、畳み込み符号器によって生成された畳み込み符
号の系列を最尤復号法により復号するビタビ復号装置
は、枝メトリック計算手段と、複数の演算比較手段と、
累積メトリック記憶手段と、パス情報記憶手段と、最尤
系列決定手段と、パス選択手段と、制御手段とを備え
る。枝メトリック計算手段は、畳み込み符号を受信する
ごとに、畳み込み符号の取り得る複数の状態の各々に対
して遷移する各パスごとに枝メトリックを計算する。複
数の演算比較手段の各々は、複数の状態のうちの対応す
る状態に対して遷移する２つのパスに付随する、畳み込
み符号の前回の受信時における累積メトリックに、枝メ
トリック計算手段で計算された２つのパスのそれぞれの
枝メトリックを加算し、２つのパスの加算結果を相互に
比較し、２つのパスのうち尤度の高い方のパスを生き残
りパスと決定する。累積メトリック記憶手段は、複数の
演算比較手段の加算結果を累積メトリックとして記憶す
る。パス情報記憶手段は、決定された生き残りパスを特
定する情報を記憶する。最尤系列決定手段は、複数の状
態のすべての最終の累積メトリックを対比して最も尤度
の高い生き残りパスを決定する。パス選択手段は、最尤
系列決定手段の決定結果に応じて、生き残りパスを特定
する情報に基づいて、最も尤度の高い受信符号系列を決
定する。状態の数は演算比較手段の数よりも多い。制御
手段は、複数の演算比較手段が、複数の状態のうち所定
の規則性で選択された演算比較手段と同数の状態に対し
並列に動作し、かつ並列動作が複数の状態のすべてに対
応するまで繰返し行なわれるように、複数の状態と複数
の演算比較手段との関係を制御する。最尤系列決定手段
は、複数の演算比較手段から出力される選択された複数
の状態の最終の累積メトリックを部分的かつ並列に順次
比較して最も高い尤度の累積メトリックを算出するよう
に組合わされた複数の比較手段と、複数の比較手段のそ
れぞれの判定結果を示す信号に応じて選択された複数の
状態のいずれが最も高い尤度の累積メトリックを有する
状態かを特定する情報を出力するように組合わされた複
数の選択手段と、複数の比較手段および複数の選択手段
の繰返し動作中における出力に基づいて、複数の状態の
すべてのうちで最も尤度の高い累積メトリックを有する
状態を特定する情報を出力する手段とを含む。

【００３７】以上のように請求項１に記載の発明によれ
ば、最も高い尤度を有する最終の累積メトリックを有す
る状態を簡単な回路構成で特定することができる。

【００３８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載のビタビ復号装置において、所定の規則性で選択
された状態は、任意の状態番号から昇順の状態番号を有
する所定数の状態と、前記所定数の状態の状態番号のそ
れぞれにすべての状態数の１／２を加算した、前記所定
数と同数の状態とからなる。

【００３９】請求項２に記載の発明によれば、選択され
た特定の状態に対する複数の演算比較手段による並列処
理により、簡単な回路構成でかつ短い期間内に最も尤度
の高い信号系列の決定を行なうことができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相
当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【００４１】図１は、この発明の実施の形態によるビタ
ビ復号装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に
示すビタビ復号装置は、以下の点を除いて、図８に示す
一般的なビタビ復号装置と同じである。なお、以下に説
明する実施の形態では、畳み込み符号器の拘束長はＫ＝
９であり、したがって状態数は２５６となる。

【００４２】すなわち、図８の一般的なビタビ復号装置
では、１つのＡＣＳ回路１０２が設けられているのに対
し、図１の実施の形態のビタビ復号装置では、図示しな
い８個のＡＣＳ回路からなるＡＣＳ回路群１１２が設け
られている。図示しない８個のＡＣＳ回路の各々は、図
８に示したＡＣＳ回路１０２と同じ構成および機能を有
しており、その説明は省略する。

【００４３】上述のように、拘束長Ｋ＝９であるこの実
施の形態では、状態数は２５６であり、この２５６個の
状態のすべてについて累積メトリックの演算および比較
を行ない、生き残りパスの決定をしなければならない。
したがって、図８の一般的なビタビ復号装置のように１
つのＡＣＳ回路１０２しかなければ、加算比較処理を２
５６回繰返さなければならず、ビタビ復号の処理速度が
著しく低下する。このため、図１の実施の形態では、Ａ
ＣＳ回路１０２を８個用意して並列動作をさせている。
この場合、８×３２＝２５６であり、８個のＡＣＳ回路
１０２による並列処理を３２回繰返すことによってすべ
ての状態に対する加算比較処理を終了することができ
る。

【００４４】図１１に示すように、ある状態（２Ｊまた
は２Ｊ＋１）を有する畳み込み符号器に０または１が入
力された場合、符号器の状態はＪまたはＪ＋（すべての
状態数／２）のいずれかに遷移する。前述のように、こ
の実施の形態の畳み込み符号器の拘束長はＫ＝９であ
り、すべての状態の数は２５６通りである。すなわち、
図１１の状態遷移図では、入力に応じてＪまたはＪ＋１
２８のいずれかに遷移することになる。

【００４５】上述のように、ある時点（ある畳み込み符
号の受信時）における状態数は２５６通りであり、した
がって状態番号Ｊは０〜２５５の範囲の番号をとる。一
方、、この実施の形態では、ＡＣＳ回路群１１２には、
８個のＡＣＳ回路が設けられている。これら８個のＡＣ
Ｓ回路と、それぞれが取り扱う状態番号との間に、次の
ような関係を持たせるように、ＡＣＳ回路群１１２は接
続制御を行なう。

【００４６】すなわち、図２に示すように、ＡＣＳ回路
群１１２を構成する８個のＡＣＳ回路をＡＣＳ番号０〜
７で表示した場合に、ＡＣＳ回路０〜７は、それぞれ、
任意の状態番号をＪとして、Ｊ，Ｊ＋１，Ｊ＋２，Ｊ＋
３，Ｊ＋１２８，Ｊ＋１２９，Ｊ＋１３０，Ｊ＋１３１
の８個の状態について、対応する生き残りパスの累積メ
トリックの計算を実行する。

【００４７】ＡＣＳ回路０〜７の８個の並列出力は、図
１の最尤経路決定回路１０６に与えられる。この最尤経
路決定回路１０６は、図２に示すような複数段に組合わ
された比較器０〜６からなる部分１０６ａと、図３に示
すような複数個のセレクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの組合せから
なる部分１０６ｂとによって構成される。

【００４８】図２を参照して、８個のＡＣＳ回路０〜７
からの並列出力のうち、ＡＣＳ回路０，１の出力は比較
器０に、ＡＣＳ回路２，３の出力は比較器１に、ＡＣＳ
回路４，５の出力は比較器２に、ＡＣＳ回路６，７の出
力は比較器３に与えられる。各比較器は入力０および入
力１を有し、入力０に下位番号のＡＣＳ回路の出力が与
えられ、入力１に上位番号のＡＣＳ回路の出力が与えら
れる。

【００４９】比較器０〜３の各々は、２つの入力、すな
わち対応する２つの状態の累積メトリックを比較し、ど
ちらが小さいか、すなわちどちらの尤度が高いかを判定
し、その累積メトリックを出力する（図２の太線で示す
出力）。

【００５０】同時に、各比較器は、下位番号のＡＣＳ回
路に対応する入力０および上位番号のＡＣＳ回路に対応
する入力１のいずれを選択したかを示す１ビットの判定
信号（図２の細線で示す出力）を出力する。より具体的
に、入力０を選択したときには０、入力１を選択したと
きには１の判定信号を出力する。

【００５１】比較器０および比較器１の出力は、比較器
４に、比較器２および比較器３の出力は比較器５に与え
られる。比較器４および比較器５は、上述の比較器０〜
３と同じ構成を有し、各々２つの入力のうち小さい方の
累積メトリックを出力する。また比較器０〜３と同様
に、いずれの入力を選択したかを示す判定信号も出力す
る。

【００５２】比較器４および比較器５の出力は比較器６
に与えられる。比較器６は上述の比較器０〜５と同じ機
能を有し、２つの入力のうち小さい方の累積メトリック
を出力する。また、比較器０〜５と同様にいずれの入力
を選択したかを示す判定信号も出力する。

【００５３】この結果、比較器５からは、ＡＣＳ回路０
〜７の並列出力である８個の累積メトリックのうち、最
小の、すなわち最も尤度の高い累積メトリックが比較器
６の出力として得られることになる。

【００５４】次に、比較器０〜６からそれぞれ出力され
た判定信号（以下、判定信号０〜６と称する）は、図３
に示すように接続された１ビットのセレクタＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに入力される。より詳細に説明すると、比較器０
および比較器１からの判定信号０および判定信号１が被
選択信号としてセレクタＡの２つの入力に与えられ、比
較器４からの判定信号４が選択信号としてセレクタＡの
制御入力に与えられる。比較器２および比較器３からの
判定信号２および判定信号３が被選択信号としてセレク
タＢの２つの入力に与えられ、比較器５からの判定信号
５が選択信号としてセレクタＢの制御入力に与えられ
る。

【００５５】セレクタＡ，Ｂからの選択出力が被選択信
号としてセレクタＣの２つの入力に与えられ、比較器６
からの判定信号６が選択信号としてセレクタＣの制御入
力に与えられる。比較器４および比較器５からの判定信
号４および判定信号５が被選択信号としてセレクタＤの
２つの入力に与えられ、比較器６からの判定信号６が選
択信号としてセレクタＤの制御入力に与えられる。

【００５６】ここで、セレクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各々
は、制御入力に与えられる選択信号が１の場合、２つの
被選択信号入力のうち下位の入力を選択し、選択信号が
０の場合上位の入力を選択する。この結果、セレクタＣ
の出力を最下位ビットとし、セレクタＤの出力をその上
位ビットとし、判定信号６を最上位ビットとして構成さ
れる３桁の二進数を十進数に変換すると、８個のＡＣＳ
回路０〜７のうち最小の累積メトリックを出力したＡＣ
Ｓ回路を特定するＡＣＳ番号が得られる。

【００５７】このようにして得られた８つのＡＣＳ回路
０〜７の最小累積メトリックの値と、その値を出力した
ＡＣＳ番号に対応する状態番号とを、最尤系列決定回路
１０６内の図示しないメモリに記憶し、次の８個の状態
に対する最小の累積メトリックの決定動作を行なう。こ
の際にも、８個のＡＣＳ回路０〜７と、次に判定対象と
なる８つの状態の状態番号との間には、前述の、Ｊ，Ｊ
＋１，Ｊ＋２，Ｊ＋３，Ｊ＋１２８，Ｊ＋１２９，Ｊ＋
１３０，Ｊ＋１３１の所定の規則性が成立するようにす
る。

【００５８】そして、次の８個の状態についてＡＣＳ回
路０〜７から出力される累積メトリックの最小値を検出
し、前回に決定されかつ図示しないメモリに記憶されて
いる最小値と比較する。そして、新たに検出した最小累
積メトリックの方が記憶されている最小累積メトリック
よりも小さければ、メモリの最小累積メトリックを新た
に検出した値に更新し、さらに該当する状態番号も更新
する。このように、８つの状態に対する最小累積メトリ
ックの算出を３２回繰返し行ない、２５６通りの状態の
うちで最も小さい累積メトリックおよび該当する状態番
号、すなわち最も尤度の高い生き残りパスを決定する。

【００５９】なお、３２回の繰返し処理の際に、最尤系
列決定回路１０６内のメモリにおいて、何回目の繰返し
の際に最小の累積メトリックが検出されたかを特定する
ために５ビットのＬＯＯＰという数値を用いる。図４の
（ａ）は、このようなＬＯＯＰ数を用いて表示した、２
５６の状態のうちの最尤の状態番号であり、図３の回路
で算出される３桁の状態番号（二進数）の位置を“３２
１”で示し、その上位のＬＯＯＰ数（５ビット）が何回
目の繰返しの際に最尤状態が検出されたかを特定してい
る。

【００６０】なお、ＡＣＳ番号は０〜７が順に並んでい
るのに対し、状態番号は、図１１の遷移図から理解され
るように、ある状態に対し、すべての状態数／２すなわ
ち２５６／２＝１２８だけ間隔をあけて配置される。す
なわち状態番号は、０，１２８，１，１２９，２，１３
０，３，１３１，…という順に並んでいる。したがっ
て、図４の（ｂ）に示すように、状態番号の最下位ビッ
トを示す“１”が全体の最上位ビットに配置され、この
図４（ｂ）に示すビット列が最終的な最尤状態番号を示
す情報となる。

【００６１】なお、上述のような２５６通りの状態すべ
てのうちの最小の累積メトリックおよび対応する状態番
号の決定は、畳み込み符号系列が受信されるごとに最尤
系列決定回路１０６により行なわれるが、その結果が利
用されるのは、最終的に受信信号の最尤系列を決定する
段階においてのみである。

【００６２】すなわち、そのような最終段階において
は、最尤系列決定回路１０６から、最新の最尤状態番号
情報（図４）がパス選択回路１０４に与えられ、パス選
択回路１０４は生き残りパス情報から受信した符号系列
の復号を行なう。

【００６３】以上のように、この発明の実施の形態によ
れば、所定の規則性、すなわち任意の状態番号から昇順
の状態番号を有する所定数の状態（上記の例ではＪ，Ｊ
＋１，Ｊ＋２，Ｊ＋３）と、前記所定数の状態番号のそ
れぞれにすべての状態数／２（＝１２８）を加算した、
前記所定数と同数の状態（上記の例ではＪ＋１２８，Ｊ
＋１２９，Ｊ＋１３０，Ｊ＋１３１）とからなる状態番
号に対し、８個のＡＣＳ回路を用いた並列処理を行な
い、その結果から、複数の２入力比較器および複数の１
ビットセレクタの組合せを用いて、最尤の累積メトリッ
クおよび対応する状態番号を求め、この処理を、すべて
の状態番号に対応するまで繰返し行なうように構成して
いる。

【００６４】このため、大きな回路構成および大量の信
号配線を用いることなく、最尤復号系列の決定および受
信符号の復号を行なうことが可能となる。特に、図３に
示すように１ビットセレクタの使用により回路規模の縮
小が顕著である。

【００６５】なお、上述の実施の形態では、８個のＡＣ
Ｓ回路を用いて並列処理を行なっているが、この発明で
は、ＡＣＳ回路の個数は８個に限定されるものではな
く、上述の所定の規則性に従って並列処理を行なう限
り、ＡＣＳ回路の個数はいくつであってもよい。

【００６６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００６７】

【発明の効果】この発明によれば、畳み込み符号器の取
り得る複数の状態に対して、複数個のＡＣＳ回路を所定
の規則性に則って並列的に繰返し使用して最尤状態番号
を特定しているので、大規模な回路構成および大量の信
号配線を必要とせずに、受信符号系列の復号を可能とし
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態によるビタビ復号装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】 図１の最尤系列決定回路の一部の構成を示す
ブロック図である。

【図３】 図１の最尤系列決定回路の一部の構成を示す
ブロック図である。

【図４】 この発明の実施の形態における最尤系列番号
を示す信号系列を概略的に示す図である。

【図５】 畳み込み符号器の簡単な例を示す概略ブロッ
ク図である。

【図６】 図５に示した符号器の状態遷移図である。

【図７】 図５に示した符号器のトレリス線図である。

【図８】 一般的なビタビ復号装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】 図８に示したビタビ復号装置の動作を説明す
るためのトレリス線図である。

【図１０】 畳み込み符号器の他の例を示すブロック図
である。

【図１１】 ビタビ復号におけるバタフライ演算を模式
的に説明する図である。

【図１２】 ビタビ復号における枝メトリックの計算方
法を説明する図である。

【符号の説明】

１０１ 枝メトリック計算回路、１０２ ＡＣＳ回路、
１０３ パスメモリ、１０４ パス選択回路、１０５
累積メトリック記憶回路、１０６ 最尤系列決定回路、
１１２ ＡＣＳ回路群。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 13/00 - 13/53

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 畳み込み符号器によって生成された畳み
   込み符号の系列を最尤復号法により復号するビタビ復号
   装置であって、 前記畳み込み符号を受信するごとに、前記畳み込み符号
   器の取り得る複数の状態の各々に対して遷移する各パス
   ごとに枝メトリックを計算する枝メトリック計算手段
   と、 複数の演算比較手段とを備え、前記複数の演算比較手段
   の各々は、前記複数の状態のうちの対応する状態に対し
   て遷移する２つのパスに付随する、前記畳み込み符号の
   前回の受信時における累積メトリックに、前記枝メトリ
   ック計算手段で計算された前記２つのパスのそれぞれの
   枝メトリックを加算し、前記２つのパスの加算結果を相
   互に比較し、前記２つのパスのうち尤度の高い方のパス
   を生き残りパスと決定し、 前記複数の演算比較手段の加算結果を累積メトリックと
   して記憶する累積メトリック記憶手段と、 前記決定された生き残りパスを特定する情報を記憶する
   パス情報記憶手段と、 前記複数の状態のすべての最終の累積メトリックを対比
   して最も尤度の高い生き残りパスを決定する最尤系列決
   定手段と、 前記最尤系列決定手段の決定出力に応じて、前記生き残
   りパスを特定する情報に基づいて最も尤度の高い受信符
   号系列を決定するパス選択手段とをさらに備え、 前記状態の数は前記演算比較手段の数よりも多く、 前記複数の演算比較手段が、前記複数の状態のうち所定
   の規則性で選択された前記演算比較手段と同数の状態に
   対し並列に動作し、かつ前記並列動作が前記複数の状態
   のすべてに対応するまで繰返し行なわれるように、前記
   複数の状態と前記複数の演算比較手段との関係を制御す
   る制御手段をさらに備え、 前記最尤系列決定手段は、 前記複数の演算比較手段から出力される前記選択された
   複数の状態の最終の累積メトリックを部分的かつ並列に
   順次比較して最も高い尤度の累積メトリックを算出する
   ように組合わされた複数の比較手段と、 前記複数の比較手段のそれぞれの判定結果を示す信号に
   応じて前記選択された複数の状態のいずれが最も高い尤
   度の累積メトリックを有する状態かを特定する情報を出
   力するように組合わされた複数の選択手段と、 前記複数の比較手段および前記複数の選択手段の繰返し
   動作中における出力に基づいて、前記複数の状態のすべ
   てのうちで最も尤度の高い累積メトリックを有する状態
   を特定する情報を出力する手段とを含む、ビタビ復号装
   置。
2. 【請求項２】 前記所定の規則性で選択された状態は、
   任意の状態番号から昇順の状態番号を有する所定数の状
   態と、前記所定数の状態の状態番号のそれぞれにすべて
   の状態数の１／２を加算した、前記所定数と同数の状態
   とからなる、請求項１に記載のビタビ復号装置。