JP3816752B2 - 符号同期判定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、畳込み符号化されたデータをビタビ復号する受信装置において、当該ビタビ復号の同期/非同期の判定を行う符号同期判定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、畳込み符号はkビットの情報ビットに対してnビットの符号語が出力される符号である。畳込み符号器は遅延素子を持ち、nビットの符号語はK×kビットの過去の情報ビットの影響を受けて生成される。このとき、Kを拘束長、情報ビット数に対する符号語ビット数の割合k/nを符号化率Rと呼ぶ。また、畳込み符号化されたデータの復号には、一般的にビタビ復号がよく使われ、ビタビ復号では、畳込み符号の内部状態の遷移とそのときの入出力を表したトレリス線図が用いられる。このビタビ復号法の詳しい説明は、たとえば、今井秀樹:「符号理論」電子情報通信学会(1990)に示されている。
【0003】
上記ビタビ復号では、受信データがビタビ復号器に対してnビットの符号語単位に入力され、送信データが推定される。そのため、復号時には、受信データの符号語の正しい区切りを知る必要がある。なお、符号語が正しく区切られている状態を同期状態、区切る位置が正しくない状態を非同期状態、と呼ぶ。また、非同期状態は、符号語の区切りが正しくない場合だけでなく、たとえば、QPSK変調で同期検波を行った際などの、同期検波による位相不確定性によるマッピングのずれや、パンクチャド符号化された場合にデパンクチャーする同期状態のずれでも起こりえる。
【0004】
以下、従来の符号同期判定装置について説明する。図11は、文献「ヴィタビ復号における符号同期方式に対する検討」(電子情報通信学会技術報告CS82-43、pp.17〜24、安田豊他)に記載された従来の符号同期判定装置の構成を示す図である。図11において、101は同期調整器であり、102はビタビ復号器であり、103は最大/最小のパスメトリックを検出する最大/最小メトリック検出器であり、104は最大メトリックと最小メトリックの差を求める減算器であり、105は最大メトリックと最小メトリックの減算結果を積分する積分器であり、106は積分結果記憶器であり、107は符号同期の判定を行う同期判定器である。また、ビタビ復号器102において、111は枝メトリック計算器であり、112はACS演算器であり、113は生き残りパスを記録するパスメモリであり、114はパスメトリック記憶器である。
【0005】
まず、同期調整器101では、受信データを最初の同期パターンで符号語単位に分け、当該符号語をビタビ復号器102に対して出力する。
【0006】
つぎに、ビタビ復号器102では、受け取った符号語が枝メトリック計算器111に入力され、ここでは、トレリス線図の各枝に対応する符号語のレプリカと比較され、枝メトリックが求められる。得られた枝メトリックは、ACS演算器112にて、その枝の始点となる状態の生き残りパスメトリックと足し合わされ、枝の終点となる状態では、その状態に終端するパスの中から最も尤度の高いパスが新たな生き残りパスとして選択される。そして、生き残りパスの情報はパスメモリ113に、生き残りパスのパスメトリックはパスメトリック記憶器114に、それぞれ保存される。
【0007】
つぎに、最大/最小メトリック検出器103では、パスメトリック記憶器114に記憶されたすべての生き残りパスのパスメトリックの中から、最大値と最小値を検出する。そして、減算器104では、最大メトリックと最小メトリックの差を求める。たとえば、符号同期の判定に、1同期パターン当たりT回の積分を行う場合、上記の動作をT回にわたって繰り返す。
【0008】
つぎに、積分器105では、減算器104の出力をT回にわたって積分し、その積分結果を積分結果記憶器106に対して記憶する。以上の処理を、すべての同期パターンでの積分値が求まるまで繰り返す。最後に、同期判定器107では、すべての同期パターンでの積分値が求まったときに、積分結果記憶器106内の最大の積分値に対応する同期パターンを同期状態として判定する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の符号同期判定装置においては、最大メトリックと最小メトリックを探すために、それぞれの場合について生き残りパスメトリックの比較処理を行わなければならず、計算量が多くなってしまう、という問題があった。
【0010】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より少ない計算量で符号同期を判定可能な符号同期判定装置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる符号同期判定装置にあっては、受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段(後述する実施の形態の同期調整器1に相当)と、前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段(ビタビ復号器2に相当)と、各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段(最尤メトリック選択器3に相当)と、前記最尤パスのパスメトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのパスメトリックとの差を求める減算手段(減算器4に相当)と、前記パスメトリックの差を積分し、当該積分結果を記憶する積分/記憶手段(積分器5、積分結果記憶器6に相当)と、すべての同期パターンでの積分結果が記憶された段階で、最大の積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段(同期判定器7に相当)と、を備えることを特徴とする。
【0012】
つぎの発明にかかる符号同期判定装置にあっては、受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、前記最尤パスのパスメトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのパスメトリックとの差を求める減算手段と、前記パスメトリックの差を積分する積分手段(積分器5に相当)と、前記積分結果が所定のしきい値を超えた段階で、その積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段(しきい値判定器21に相当)と、を備えることを特徴とする。
【0013】
つぎの発明にかかる符号同期判定装置にあっては、受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段(ビタビ復号器2aに相当)と、各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、前記最尤パスのパスメトリックと任意の生き残りパスのパスメトリックとの差を求める減算手段と、前記パスメトリックの差を積分し、当該積分結果を記憶する積分/記憶手段と、すべての同期パターンでの積分結果が記憶された段階で、最大の積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、を備えることを特徴とする。
【0014】
つぎの発明にかかる符号同期判定装置にあっては、受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、前記最尤パスのパスメトリックと任意の生き残りパスのパスメトリックとの差を求める減算手段と、前記パスメトリックの差を積分する積分手段と、前記積分結果が所定のしきい値を超えた段階で、その積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、を備えることを特徴とする。
【0015】
つぎの発明にかかる符号同期判定装置にあっては、受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段(ビタビ復号器2bに相当)と、各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、すべての状態における生き残りパスのパスメトリックの平均値を求める平均値計算手段(平均値計算器31に相当)と、前記最尤パスのパスメトリックと前記パスメトリックの平均値との差を求める減算手段と、前記パスメトリックの差を積分し、当該積分結果を記憶する積分/記憶手段と、すべての同期パターンでの積分結果が記憶された段階で、最大の積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、を備えることを特徴とする。
【0016】
つぎの発明にかかる符号同期判定装置にあっては、受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、すべての状態における生き残りパスのパスメトリックの平均値を求める平均値計算手段と、前記最尤パスのパスメトリックと前記パスメトリックの平均値との差を求める減算手段と、前記パスメトリックの差を積分する積分手段と、前記積分結果が所定のしきい値を超えた段階で、その積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、を備えることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる符号同期判定装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0018】
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる符号同期判定装置の実施の形態1の構成を示す図である。図1において、1は同期調整器であり、2はビタビ復号器であり、3は最尤パスメトリックを検出する最尤メトリック選択器であり、4は最尤メトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックとの差を求める減算器であり、5は減算結果を積分する積分器であり、6はそれぞれの同期パターンに対応する積分結果を記憶する積分結果記憶器であり、7は符号同期の判定を行う同期判定器である。また、ビタビ復号器2において、11は枝メトリック計算器であり、12はACS演算器であり、14はパスメトリック記憶器であり、13は生き残りパスを記憶するパスメモリである。
【0019】
なお、符号語が正しく区切られている状態を同期状態、区切る位置が正しくない状態を非同期状態、と呼ぶ。また、非同期状態とは、受信信号をビタビ復号器2に入力する際の符号語セットのずれ、同期検波の引き込み方向によるマッピングの誤り、受信データが畳込み符号化後にパンクチャーされている場合のデパンクチャーのタイミングのずれ、などが挙げられる。これらの非同期状態は、上記同期調整器1によって任意のタイミングに調整できる。
【0020】
ここで、本実施の形態の符号同期判定装置の動作を説明する。まず、同期調整器1では、受信データを最初の同期パターンで符号語単位に分け、当該符号語をビタビ復号器2に対して出力する。
【0021】
つぎに、ビタビ復号器2では、受け取った符号語を枝メトリック計算器11に入力し、ここでは、トレリス線図の各枝に対応する符号語のレプリカと比較され、枝メトリックが求められる。得られた枝メトリックは、ACS演算器12にて、その枝の始点となる状態の生き残りパスメトリックと足し合わされ、枝の終点となる状態では、その状態に終端するパスの中から最も尤度の高いパスが新たな生き残りパスとして選択される。そして、生き残りパスの情報はパスメモリ13に、生き残りパスのパスメトリックはパスメトリック記憶器14に、それぞれ保存される。
【0022】
つぎに、最尤メトリック選択器3では、パスメトリック記憶器14に記憶されたすべての生き残りパスのパスメトリックの中から、その時点で最尤のパスに対応するパスメトリックを選択する。そして、減算器4では、選択された最尤パスのメトリックと、最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックと、の差を求める。たとえば、符号同期の判定に、1同期パターン当たりT回の積分を行う場合、上記の動作をT回にわたって繰り返す。
【0023】
つぎに、積分器5では、減算器4の出力をT回にわたって積分し、この積分結果を積分結果記憶器6に対して記憶する。以上の処理を、すべての同期パターンでの積分値が求まるまで繰り返す。
【0024】
最後に、同期判定器7では、すべての同期パターンでの積分値が求まったときに、積分結果記憶器6内の最大の積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定し、判定した同期パターンの情報を同期調整器1に対して出力する。
【0025】
以下、たとえば、符号化率R=1/2かつ拘束長K=7のトランスペアレントな系列を持つ畳込み符号で符号化された場合、における上記符号同期判定装置の動作を具体的に説明する。なお、トランスペアレントな符号とは、入力系列の1,0が反転すると、符号語系列も1,0が反転したものになる、という特徴を持つ符号である。この符号は、畳込み符号化の前に差動符号化しておくと、同期検波の引き込みのずれなどにより反転データを受け取った場合においても正しい復号結果が得られるため、実際の通信システムでよく使われる。
【0026】
図2は、QPSKマッピングと同期検波の引き込み方向を示す図であり、図3は、同期調整器1において想定される同期パターンを示す図である。図2のような場合、QPSK変調では1シンボルに1符号語セットが対応するため、符号語セットの同期が取れなくなることはないと判断し、また、同期検波による180°の引き込みのずれは反転した系列が得られるため、無視できるものと判断すると、同期調整器1において想定される同期パターンは、図3に示すような2通りが考えられる。
【0027】
まず、同期調整器1で同期パターンaに調整された符号語セットを受け取った枝メトリック計算器11が、枝メトリックを計算する。このとき、メトリックをユークリッド距離の2乗とし、受信信号の符号語セットを(r0,r1)とし、符号語のレプリカを(a0,a1)とすると、枝メトリックBMは、(1)式で表すことができる。
【0028】
【数1】
【0029】
つぎに、このようにして得られた枝メトリックBMはACS演算器12に入力され、ここでは、パスメトリックが求められ、生き残りパスが選択される。ACS演算器12において、枝メトリックBMは、この枝の始点となる状態Sbにおける生き残りパスのパスメトリックSPMSmと足し合わされ、時点tiで状態Seに終端しているパスの一つとして、そのパスメトリックPMSe1が(2)式により求められる。
【0030】
【数2】
【0031】
このとき、メトリックが受信系列と符号語のレプリカとのユークリッド距離の2乗であるため、メトリックが小さいほど尤度は高い。したがって、この状態Seにおける生き残りパスメトリックSPMSeは、トレリス線図で一つの状態に流入する枝の数が2であることから、(3)式により求められる。
【0032】
【数3】
【0033】
そして、ACS演算器12によって求められた生き残りパスの情報はパスメモリ13に、生き残りパスのパスメトリックはパスメトリック記憶器14に、それぞれ記憶される。
【0034】
つぎに、最尤メトリック選択器3では、すべての生き残りパスメトリックの中から最も尤度の高いメトリックを選択する。この例においては、最尤の生き残りパスが最小のメトリックに対応する生き残りパスであるため、ここでは、最小のメトリックの値を選択する。
【0035】
つぎに、減算器4では、最尤パスメトリックと、最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリック、との差を求める。最尤パスの終端の状態を、たとえば、Sx=(0,1,0,1,0,1)とすると、最尤パスの終端する状態を反転させた状態とは、状態Sxの反転した状態Sy=(1,0,1,0,1,0)である。ここで、トランスペアレントな系列を持つ符号は、状態が反転している場合、すなわち、符号器への入力が反転している場合には、符号語もまた反転した系列となるという特徴があるため、このメトリックの差は、最尤パスとその符号語が反転したパスのメトリックとの差となっている。
【0036】
このとき、1同期パターン当たりT回にわたってこの減算値を積分して符号同期を判定する場合は、上記処理をT回にわたって繰り返し行う。そして、積分器5では、T回の積分値を積分結果記憶器6に保存する。また、上記符号同期判定装置では、同期パターン2に対しても上記と同様の処理を行い、T回の積分値を積分結果記憶器6に保存する。
【0037】
最後に、同期判定器7では、同期パターン1および2のうち、積分結果が大きい方の同期パターンを同期状態と判定し、判定した同期パターンの情報を同期調整部1に対して出力する。以降、同期の取れたビタビ復号が行われる。
【0038】
図4は、実施の形態1の符号同期判定誤り率特性を示す図である。ここでは、AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信路において、符号化率1/2かつ拘束長K=7のトランスペアレントな系列を持つ畳込み符号を用い、QPSK変調を行った場合の、実際の同期状態とは異なる同期パターンを同期状態と判定してしまう割合を表している(計算機シミュレーション)。なお、符号同期判定のための積分回数Tを1000とした。
【0039】
この場合、トレリス線図の状態数は64状態となるため、1回の積分につき、従来方式では最大メトリックと最小メトリックをそれぞれ求めるために63×2=126回のメトリックの大小比較が必要であるのに対し、実施の形態1の符号同期判定装置では、半分の63回の比較で済む。また、図4から、実施の形態1の符号同期判定装置は、従来の符号同期判定装置と比較して、符号同期判定誤り率でごく僅かの劣化が認められるが、半分の計算量で従来と近い性能が得られていることがわかる。
【0040】
このように、本実施の形態においては、最尤メトリックと、最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックと、の差の積分値から符号同期を判定する構成とした。これにより、最尤パスを求めれば自動的に反転した状態が求まるため、最大メトリックと最小メトリックの差を積分する従来方式と比較して、大幅に計算量を少なくすることができる。また、誤判定確率の劣化もごく僅かで済むため、計算量の制約の厳しいシステムにおいて特に有効である。
【0041】
なお、本実施の形態においては、畳込み符号の符号化率を1/2としたが、これに限らず、任意の符号化率k/n(k、nは任意の実数)を用いることとしてもよい。また、拘束長をK=7としたが、これに限らず、たとえば、K=6,8,9などでもよい。
【0042】
また、本実施の形態においては、特に、トランスペアレントな系列を持つ符号である必要はない。また、変調方式をQPSKとしたが、BPSKや8相PSKなどを用いることとしてもよい。
【0043】
また、本実施の形態においては、メトリックをユークリッド距離の2乗としたが、これに限らず、たとえば、ハミング距離やその他の尤度を用いることもでき、メトリックの値が大きいほど尤度が高いか、小さいほど尤度が高いか、の判断は、メトリックをどう計算するかによって決まる。また、積分回数を1000回としたが、これは一例であり、1000回より多くてもよいし少なくてもよい。
【0044】
実施の形態2.
前述の実施の形態1における符号同期判定装置では、メトリックの積分値から符号同期を判定した。実施の形態2においては、所定のしきい値を設け、メトリックの積分値がそのしきい値を越えたか否かにより符号同期を判定する。
【0045】
図5は、本発明にかかる符号同期判定装置の実施の形態2の構成を示す図である。なお、前述の実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図5において、21は積分器5の出力が所定のしきい値を越えているか否かを判定するしきい値判定器である。
【0046】
ここで、本実施の形態の符号同期判定装置の動作を説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態1と異なる動作についてのみ説明する。しきい値判定器21では、積分器5の出力であるT回のメトリックの差の積分値が、あらかじめ決められたしきい値を越えているかどうかを判定する。たとえば、積分値がしきい値を越えている場合、しきい値判定器21では、そのときの同期パターンを同期状態と判定し、一方、しきい値を越えていない場合は、そのときの同期パターンを非同期状態と判定する。以降、本実施の形態では、積分器5から積分値が出力されるたびに、しきい値判定器21によるしきい値判定処理が繰り返し実行される。
【0047】
図6は、実施の形態2の符号同期判定誤り率特性を示す図である。ここでは、AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信路において、符号化率1/2かつ拘束長K=7のトランスペアレントな系列を持つ畳込み符号を用い、QPSK変調を行った場合の、実際の同期状態とは異なる同期パターンを同期状態と判定してしまう割合を表している(計算機シミュレーション)。なお、符号同期判定のための積分回数Tを1000とした。
【0048】
このように、本実施の形態では、最尤メトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックとの差の積分値が、所定のしきい値を超えている場合に、そのときの同期パターンを同期状態と判定する構成とした。これにより、すべての同期パターンについて積分を行う実施の形態1と比較して、さらに計算量を少なくすることができる。また、実施の形態1と同様に、計算量の制約の厳しいシステムにおいて特に有効である。
【0049】
なお、畳込み符号の符号化率、拘束長、トランスペアレントな系列を持つ符号、変調方式、尤度の判断(メトリック)、積分回数については、前述の実施の形態1と同様、上記どおりである必要はない。
【0050】
実施の形態3.
前述の実施の形態1における符号同期判定装置では、最尤メトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックとの差の積分値から符号同期を判定した。実施の形態3においては、最尤メトリックと任意の生き残りパスメトリックとの差の積分値から符号同期を判定する。
【0051】
図7は、本発明にかかる符号同期判定装置の実施の形態3の構成を示す図である。なお、先に説明した実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図7において、2aはビタビ復号器であり、14aはパスメトリック記憶器である。
【0052】
ここで、本実施の形態の符号同期判定装置の動作を説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態1と異なる動作についてのみ説明する。最尤メトリック選択器3では、パスメトリック記憶器14aに記憶されたすべての生き残りパスのパスメトリックの中から、その時点で最尤のパスに対応するパスメトリックを選択する。また、パスメトリック記憶器14aでは、最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックを出力する実施の形態1のパスメトリック記憶器14と異なり、任意の生き残りパスメトリックを出力する。そして、減算器4では、選択された最尤パスのメトリックと、任意の生き残りパスメトリックと、の差を求める。
【0053】
図4は、実施の形態3の符号同期判定誤り率特性を示す図である。ここでは、AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信路において、符号化率1/2かつ拘束長K=7のトランスペアレントな系列を持つ畳込み符号を用い、QPSK変調を行った場合の、実際の同期状態とは異なる同期パターンを同期状態と判定してしまう割合を表している(計算機シミュレーション)。なお、符号同期判定のための積分回数Tを1000とした。
【0054】
この場合、トレリス線図の状態数は64状態となるため、1回の積分につき、従来方式では最大メトリックと最小メトリックをそれぞれ求めるために63×2=126回のメトリックの大小比較が必要であるのに対し、実施の形態3の符号同期判定装置では、半分の63回の比較で済む。また、図4から、実施の形態3の符号同期判定装置は、従来の符号同期判定装置と比較して、符号同期判定誤り率でごく僅かの劣化が認められるが、半分の計算量で従来と近い性能が得られていることがわかる。
【0055】
このように、本実施の形態においては、最尤メトリックと、任意の生き残りパスのメトリックと、の差の積分値から符号同期を判定する構成とした。これにより、最尤パスを求めるだけでよいため、最大メトリックと最小メトリックの差を積分する従来方式と比較して、大幅に計算量を少なくすることができる。また、誤判定確率の劣化もごく僅かで済むため、計算量の制約の厳しいシステムにおいて特に有効である。
【0056】
なお、畳込み符号の符号化率、拘束長、トランスペアレントな系列を持つ符号、変調方式、尤度の判断(メトリック)、積分回数については、前述の実施の形態1と同様、上記どおりである必要はない。
【0057】
実施の形態4.
前述の実施の形態3における符号同期判定装置では、メトリックの積分値から符号同期を判定した。実施の形態4においては、所定のしきい値を設け、メトリックの積分値がそのしきい値を越えたか否かにより符号同期を判定する。
【0058】
図8は、本発明にかかる符号同期判定回路の実施の形態4の構成を示す図である。なお、先に説明した実施の形態1〜3と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0059】
ここで、本実施の形態の符号同期判定装置の動作を説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態3と異なる動作についてのみ説明する。しきい値判定器21では、積分器5の出力であるT回のメトリックの差の積分値が、あらかじめ決められたしきい値を越えているかどうかを判定する。たとえば、積分値がしきい値を越えている場合、しきい値判定器21では、そのときの同期パターンを同期状態と判定し、一方、しきい値を越えていない場合は、そのときの同期パターンを非同期状態と判定する。以降、本実施の形態では、積分器5から積分値が出力されるたびに、しきい値判定器21によるしきい値判定処理が繰り返し実行される。
【0060】
図6は、実施の形態4の符号同期判定誤り率特性を示す図である。ここでは、AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信路において、符号化率1/2かつ拘束長K=7のトランスペアレントな系列を持つ畳込み符号を用い、QPSK変調を行った場合の、実際の同期状態とは異なる同期パターンを同期状態と判定してしまう割合を表している(計算機シミュレーション)。なお、符号同期判定のための積分回数Tを1000とした。
【0061】
このように、本実施の形態では、最尤メトリックと任意の生き残りパスメトリックとの差の積分値が、所定のしきい値を超えている場合に、そのときの同期パターンを同期状態と判定する構成とした。これにより、すべての同期パターンについて積分を行う実施の形態3と比較して、さらに計算量を少なくすることができる。また、実施の形態1〜3と同様に、計算量の制約の厳しいシステムにおいて特に有効である。
【0062】
なお、畳込み符号の符号化率、拘束長、トランスペアレントな系列を持つ符号、変調方式、尤度の判断(メトリック)、積分回数については、前述の実施の形態1と同様、上記どおりである必要はない。
【0063】
実施の形態5.
前述の実施の形態1における符号同期判定装置では、最尤メトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックとの差の積分値から符号同期を判定した。また、実施の形態3における符号同期判定装置では、最尤メトリックと任意の生き残りパスメトリックとの差の積分値から符号同期を判定した。実施の形態5においては、最尤メトリックとすべての生き残りパスメトリックの平均値との差の積分値から符号同期を判定する。
【0064】
図9は、本発明にかかる符号同期判定装置の実施の形態5の構成を示す図である。なお、先に説明した実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図9において、2bはビタビ復号器であり、14bはパスメトリック記憶器であり、31は平均値計算器である。
【0065】
ここで、本実施の形態の符号同期判定装置の動作を説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態1と異なる動作についてのみ説明する。最尤メトリック選択器3では、パスメトリック記憶器14bに記憶されたすべての生き残りパスのパスメトリックの中から、その時点で最尤のパスに対応するパスメトリックを選択する。また、パスメトリック記憶器14bでは、先に説明した実施の形態1,3にそれぞれ対応するパスメトリック記憶器14,14aと異なり、すべての生き残りパスメトリックを出力する。
【0066】
つぎに、平均値計算器31では、受け取ったすべての生き残りパスメトリックの平均値を求める。そして、減算器4では、選択された最尤パスのメトリックとすべての生き残りパスメトリックの平均値との差を求める。
【0067】
図4は、実施の形態5の符号同期判定誤り率特性を示す図である。ここでは、AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信路において、符号化率1/2かつ拘束長K=7のトランスペアレントな系列を持つ畳込み符号を用い、QPSK変調を行った場合の、実際の同期状態とは異なる同期パターンを同期状態と判定してしまう割合を表している(計算機シミュレーション)。なお、符号同期判定のための積分回数Tを1000とした。
【0068】
この場合、トレリス線図の状態数は64状態となるため、1回の積分につき、従来方式では最大メトリックと最小メトリックをそれぞれ求めるために63×2=126回のメトリックの大小比較が必要であるのに対し、実施の形態5の符号同期判定装置では、メトリックの平均値を求めなければならないが比較回数は半分の63回で済む。また、図4から、実施の形態5の符号同期判定装置は、半分の計算量で従来と同程度の性能が得られていることがわかる。
【0069】
このように、本実施の形態においては、最尤メトリックと、すべての生き残りパスメトリックの平均値と、の差の積分値から符号同期を判定する構成とした。これにより、最大メトリックと最小メトリックの差を積分する従来方式と比較して、最大メトリックのかわりにメトリックの平均値を求めることでメトリックの大小比較回数を少なくでき、従来と同程度の符号同期判定誤り率特性が得られるため、計算量の制約の厳しいシステムにおいて特に有効である。
【0070】
なお、畳込み符号の符号化率、拘束長、トランスペアレントな系列を持つ符号、変調方式、尤度の判断(メトリック)、積分回数については、前述の実施の形態1と同様、上記どおりである必要はない。
【0071】
実施の形態6.
前述の実施の形態5における符号同期判定装置では、メトリックの積分値から符号同期を判定した。実施の形態6においては、所定のしきい値を設け、メトリックの積分値がそのしきい値を越えたか否かにより符号同期を判定する。
【0072】
図10は、本発明にかかる符号同期判定回路の実施の形態6の構成を示す図である。なお、先に説明した実施の形態1〜5と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0073】
ここで、本実施の形態の符号同期判定装置の動作を説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態5と異なる動作についてのみ説明する。しきい値判定器21では、積分器5の出力であるT回のメトリックの差の積分値が、あらかじめ決められたしきい値を越えているかどうかを判定する。たとえば、積分値がしきい値を越えている場合、しきい値判定器21では、そのときの同期パターンを同期状態と判定し、一方、しきい値を越えていない場合は、そのときの同期パターンを非同期状態と判定する。以降、本実施の形態では、積分器5から積分値が出力されるたびに、しきい値判定器21によるしきい値判定処理が繰り返し実行される。
【0074】
図6は、実施の形態6の符号同期判定誤り率特性を示す図である。ここでは、AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信路において、符号化率1/2かつ拘束長K=7のトランスペアレントな系列を持つ畳込み符号を用い、QPSK変調を行った場合の、実際の同期状態とは異なる同期パターンを同期状態と判定してしまう割合を表している(計算機シミュレーション)。なお、符号同期判定のための積分回数Tを1000とした。
【0075】
このように、本実施の形態では、最尤メトリックとすべての生き残りパスメトリックの平均値との差の積分値が、所定のしきい値を超えている場合に、そのときの同期パターンを同期状態と判定する構成とした。これにより、すべての同期パターンについて積分を行う実施の形態5と比較して、さらに計算量を少なくすることができる。また、実施の形態1〜5と同様に、計算量の制約の厳しいシステムにおいて特に有効である。
【0076】
なお、畳込み符号の符号化率、拘束長、トランスペアレントな系列を持つ符号、変調方式、尤度の判断(メトリック)、積分回数については、前述の実施の形態1と同様、上記どおりである必要はない。
【0077】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、最尤メトリックと、最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックと、の差の積分値から符号同期を判定する構成としたため、最大メトリックと最小メトリックの差を積分する従来方式と比較して、大幅に計算量を少なくすることができる、という効果を奏する。
【0078】
つぎの発明によれば、最尤メトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのメトリックとの差の積分値が、所定のしきい値を超えている場合に、そのときの同期パターンを同期状態と判定する構成としたため、すべての同期パターンについて積分を行う方式と比較して、さらに計算量を少なくすることができる、という効果を奏する。
【0079】
つぎの発明によれば、最尤メトリックと、任意の生き残りパスのメトリックと、の差の積分値から符号同期を判定する構成としたため、最大メトリックと最小メトリックの差を積分する従来方式と比較して、さらに大幅に計算量を少なくすることができる、という効果を奏する。
【0080】
つぎの発明によれば、最尤メトリックと任意の生き残りパスメトリックとの差の積分値が、所定のしきい値を超えている場合に、そのときの同期パターンを同期状態と判定する構成としたため、すべての同期パターンについて積分を行う方式と比較して、さらに計算量を少なくすることができる、という効果を奏する。
【0081】
つぎの発明によれば、最尤メトリックと、すべての生き残りパスメトリックの平均値と、の差の積分値から符号同期を判定する構成としたため、最大メトリックと最小メトリックの差を積分する従来方式と比較して、計算量を少なくすることができる、という効果を奏する。
【0082】
つぎの発明によれば、最尤メトリックとすべての生き残りパスメトリックの平均値との差の積分値が、所定のしきい値を超えている場合に、そのときの同期パターンを同期状態と判定する構成としたため、すべての同期パターンについて積分を行う方式と比較して、さらに計算量を少なくすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる符号同期判定装置の実施の形態1の構成を示す図である。
【図2】 QPSKマッピングと同期検波の引き込み方向を示す図である。
【図3】 同期調整器において想定される同期パターンを示す図である。
【図4】 実施の形態1,3,5の符号同期判定誤り率特性を示す図である。
【図5】 本発明にかかる符号同期判定装置の実施の形態2の構成を示す図である。
【図6】 実施の形態2,4,6の符号同期判定誤り率特性を示す図である。
【図7】 本発明にかかる符号同期判定装置の実施の形態3の構成を示す図である。
【図8】 本発明にかかる符号同期判定回路の実施の形態4の構成を示す図である。
【図9】 本発明にかかる符号同期判定回路の実施の形態5の構成を示す図である。
【図10】 本発明にかかる符号同期判定回路の実施の形態6の構成を示す図である。
【図11】 従来の符号同期判定回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 同期調整器、2,2a,2b ビタビ復号器、3 最尤メトリック選択器、4 減算器、5 積分器、6 積分結果記憶器、7 同期判定器、11 枝メトリック計算器、12 ACS演算器、13 パスメモリ、14,14a,14b パスメトリック記憶器、21 しきい値判定器、31 平均値計算器。
Claims (6)
- 受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、
前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、
各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、
前記最尤パスのパスメトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのパスメトリックとの差を求める減算手段と、
前記パスメトリックの差を積分し、当該積分結果を記憶する積分/記憶手段と、
すべての同期パターンでの積分結果が記憶された段階で、最大の積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、
を備えることを特徴とする符号同期判定装置。 - 受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、
前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、
各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、
前記最尤パスのパスメトリックと最尤パスが終端する状態を反転させた状態に終端する生き残りパスのパスメトリックとの差を求める減算手段と、
前記パスメトリックの差を積分する積分手段と、
前記積分結果が所定のしきい値を超えた段階で、その積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、
を備えることを特徴とする符号同期判定装置。 - 受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、
前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、
各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、
前記最尤パスのパスメトリックと任意の生き残りパスのパスメトリックとの差を求める減算手段と、
前記パスメトリックの差を積分し、当該積分結果を記憶する積分/記憶手段と、
すべての同期パターンでの積分結果が記憶された段階で、最大の積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、
を備えることを特徴とする符号同期判定装置。 - 受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、
前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、
各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、
前記最尤パスのパスメトリックと任意の生き残りパスのパスメトリックとの差を求める減算手段と、
前記パスメトリックの差を積分する積分手段と、
前記積分結果が所定のしきい値を超えた段階で、その積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、
を備えることを特徴とする符号同期判定装置。 - 受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、
前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、
各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、
すべての状態における生き残りパスのパスメトリックの平均値を求める平均値計算手段と、
前記最尤パスのパスメトリックと前記パスメトリックの平均値との差を求める減算手段と、
前記パスメトリックの差を積分し、当該積分結果を記憶する積分/記憶手段と、
すべての同期パターンでの積分結果が記憶された段階で、最大の積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、
を備えることを特徴とする符号同期判定装置。 - 受信データを任意の同期パターンで符号語単位に分ける同期調整手段と、
前記符号語を用いて枝単位に枝メトリックを計算後、既知のACS演算により生き残りパスを選択し、当該生き残りパスおよび生き残りパスに対応するパスメトリックを記憶するビタビ復号手段と、
各状態の生き残りパスのパスメトリックから最も尤度の高い生き残りパスを選択する最尤パス選択手段と、
すべての状態における生き残りパスのパスメトリックの平均値を求める平均値計算手段と、
前記最尤パスのパスメトリックと前記パスメトリックの平均値との差を求める減算手段と、
前記パスメトリックの差を積分する積分手段と、
前記積分結果が所定のしきい値を超えた段階で、その積分値に対応する同期パターンを同期状態と判定する同期判定手段と、
を備えることを特徴とする符号同期判定装置。
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