JP4215947B2 - 重要度の小さいデータ・ビットを使用して重要なデータ・ビットを保護する方法 - Google Patents
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Description
(発明の背景)
(発明の技術分野)
本発明は、ディジタル・データ・ビットの送信に関し、特に、第2セットのディジタル・データ・ビットを利用して第1セットのディジタル・データ・ビット内の誤りを検出する方法に関する。
【0002】
(関連技術の説明)
雑音の多いチャネルを介するディジタル・データ・ビット即ちビットの送信は、送信されるディジタル・データ・ビット内の誤りの可能性を高くする。いくつかのビットにおける誤りは、他のビットにおける誤りよりも破滅的であり、誤り検出及び訂正により保護される必要がある。移動体無線信号の送信において、データ・ビットは、あるディジタル化音声波形の異なる複数部分を表していてもよい。音声波形のうちのより重要なデータ・ビット(クラスIビット)に誤りが発生し、かつ検出されないときは、音声デコーダによる音声波形の処理は、不快なアーティファクト(artefacts)を発生させる原因となり得る。アーティファクトは、復号誤りのために、復号した音声波形内に生成される不快な非音声サウンド(non−speech sound)を構成する。音声波形のうちのそれほど重要でない音声ビット(クラスIIビット)内の誤りは、背景雑音を増加させるに過ぎない。
【0003】
より重要なクラスIのデータ・ビットにおける誤りは、アーティファクトの発生をマスクする種々の手段の使用を可能にするために、検出される必要がある。例えば、英国特許第8119215号は、どのようにすれば、改変されたセグメント以前の、ほぼ1以上の喉頭パルス期間前の音声波形のセグメントに対応した音声波形の初期受信セグメントによって、音声波形の改変セグメントを置換できるのかを説明している。人工的な再生として更に複雑な誤りマスク戦略が米国特許第号5、097、507号に説明されている。
【0004】
残留励起線形予測(residually excited linear predictive:RELP)コーダー、ベクトル・コード・ブロック励起線形予測(vector code block excited linear predictive:VSELP)コーダー、又はアドバンスド・マルチバンド励起(advanced multi−band excitation)(又はサブ帯域)エンコーダ(AMBE)のような音声ディジタイザにより発生されたディジタル音声を表す入力ビットを処理するときは、一定のビット(クラスIビット)は、誤り訂正符号化により保護するために他のビット(クラスIIビット)より重要であるばかりでなく、これらは誤り検出処理を保護するためにもより重要である。誤り訂正符号化が失敗のときは、聴取者を非常に惑わす恐れのあるアーティファクトを発生させる。これらのアーティファクトは、クラスIビットに誤りが発生したときに検出して、オーディオ出力を無音化させる、又は複雑な誤りブリッジ技術に関連させることにより、防止可能とされる。
【0005】
現在、デコードされたディジタル・データ内の誤りを検出するために、種々の方法が存在する。これらの方法のうちの1つ、フレーム・ベースの音声復号化方法は、1フレーム内の複数のビットを重要なビット及びあまり重要でないビットに分割し、最も重要なビットを誤り検出用のサイクリック・リダンダンシー・チェック(CRC)を使用することにより保護する。この処理は、GSMとして知られている欧州ディジタル・セルラ・システム用に公開された標準に説明されている。
【0006】
コ・チャネル・ユーザ間の相互干渉により容量制限された陸上セルラ無線電気通信システムでは、全ての送信にCRCコードを付加しても信号の搬送波対干渉比(C/I)を変化させることはなく、従って容量に重大な影響を与えることはない。熱背景雑音に対抗するために利用可能な衛星送信電力量により容量限定される衛星通信システムでは、送信にCRC符号を付加すると、送信しなければならないビット又はビット数を増加させる。これは、必要とする送信機電力を増加させる。従って、CRC符号の誤り検出能力は、送信電力を犠牲にして得られるに過ぎない。送信電力を増加させれば、CRC符号を使用しなくとも誤り率を減少させることになるので、明白な利益ではない。従って、送信に必要とされるビット数を増加させることなく、クラスI音声ビットのように、より重要なビット・グループにおける誤り検出を改善する方法は、大きな利益をもたらすことになる。米国特許第号5、517、511号(ハードビック(Hardwick))ほか)は、ゴーレー(Golay)ブロック符号を使用して第2グループのビットを復号することにより、第1グループのビットにおける誤りを検出する方法を説明している。しかしながら、ゴーレー・ブロック符号は、1/2の特殊な符号化速度でのみ利用可能であり、これは多くの状況で適当でない。従って、更に柔軟性のある畳み込み符号を使用する方法が必要とされる。
【0007】
(発明の概要)
本発明は、第1及び第2グループのデータ・シンボルを含む符号化された信号を送信する改良システムにより以下のまた他の問題を克服する。送信されるディジタル・データは、最重要ビット(シンボル)、及びそれより重要でないビット(シンボル)として識別される2グループのシンボルに分割される。最重要ビットは、速度1/4テールバイティング畳み込み符号(rate 1/4 tailbiting convolutional code)のような高レベルの冗長性を設けた畳み込み符号を使用して符号化された誤り訂正であり、一方、それより重要でないデータ・シンボルは、速度1/4テールバイティング畳み込み符号のような低レベルの冗長性を有する畳み込み符号を使用して符号化された誤り訂正符号である。テールバイティング符号は、CRCチェック符号を送信すると同様に無駄となるテール・ビットを送信することによるオーバーヘッドを避けるために使用される。符号化されていない最重要ビットは、例えば符号化されていない最重要ビットに従った擬似ランダム・ビット・パターンを付加することにより、又はこれに従ったビット送信順序を変更することにより、送信用に符号化されたより重要でないビットをスクランブルするために使用される。
【0008】
受信機は、符号化された最重要ビットからスクランブルされ、かつ符号化されたより重要でないビットを分離して、高度に冗長な畳み込み符号を復号するように適応された誤り訂正デコーダを使用して最重要ビットを復号し、第1の累積的な復号計量(decoding metric)を発生する。復号された最重要ビットは、符号化されたより重要でないビットをアンスクランブルするために使用される。次いで、アンスクランブルされたより重要でないビットは、より低い冗長性の誤り訂正符号に適応された誤り訂正デコーダを使用して復号されて、第2の累計計量を発生する。誤りチェッカは、第1及び第2の累計計量を処理してこの累計計量が復号化を受け入れる(accept)べき領域内にあるか、又は復号したデータを排除(reject)すべき領域内にあるかを判定する。
【0009】
本発明の更に完全な理解のために、添付図面に関連して行う以下の詳細な説明を参照する。
【0010】
(本発明の詳細な説明)
ここで、図面、特に図1を参照すると、本発明の符号化送信機のブロックが示されている。以下の説明のために、符号化は、音声データに関して説明され、最重要データ・ビットは、クラスI音声データからなり、より重要でないデータ・ビットは、クラスII音声データからなる。しかしながら、本発明は、ユーザが第2のグループのデータ・ビットを使用して複数グループのデータ・ビットのうちの1つを保護したいとする任意の2グループのデータ・ビットに利用可能とされる。
【0011】
N1クラスIビット及びN2クラスIIビットからなる1グループのデータ・シンボル10は、セパレータ15に入力されて、このグループのデータ・シンボルが第1グループのN1クラスIビット20、及び第2グループのN2クラスIIビット25に分離される。クラスIビット20は、畳み込みエンコーダ30を使用して符号化される。例えば、畳み込みエンコーダ30は、速度1/4テールバイティング畳み込みエンコーダを備えている。速度1/4テールバイティング畳み込みエンコーダ30は、クラスIビット20内のビット(強制長)を隣接して4出力ビットを発生する。そこで、N隣接ビットは、他の4ビット出力を発生する前に、1ビット位置だけシフトされる。この処理は、クラスIビットを通って隣接ビットを完全に移動させるまで続く。この処理は、オリジナル数のビットを4回供給し、最終的にエンコーダ30に供給される。
【0012】
クラスIIビット25は、第2の畳み込みエンコーダ35を使用して符号化される。一実施例において、第2の畳み込みエンコーダ35は、速度1/4テールバイティング畳み込みデコーダがクラスIIデータ・ビットから選択されたグループのN隣接ビットの2出力ビット/各シフト・サイクルのみを発生することを除けば、速度1/4テールバイティング畳み込みデコーダと同様の速度1/4テールバイティング畳み込みエンコーダを備えている。従って、本来的に供給されたクラスIIビット25の数の2倍が発生されるに過ぎない。好ましい一実施例において、第1の畳み込みエンコーダは、速度1/5テールバイティング畳み込みエンコーダであり、第2の畳み込みエンコーダは速度1/3テールバイティング畳み込みエンコーダである。更に、第1の(速度1/5)畳み込みエンコーダからの符号化ビットは、各グループが速度2/5破壊された(punctured)符号を表すことにより、2つの等しいグループに分割され、一方、第2の(速度1/3)畳み込みエンコーダからの符号化ビットは、2つの速度2/3符号を与える2つの等しいグループに破壊即ち分割される。次いで、速度2/5符号化グループのうちの1つは、速度2/3符号化グループのうちの1つと組み合わせられて、第1の手段により送信され、一方、他の速度2/3符号化グループ及び速度2/5符号化グループは、組み合わせられ、ダイバーシティ手段のように、第2の手段により送信される。受信機は、送信を第1の手段により受信し、また任意選択的な送信を第2の手段により受信し、受信した信号を復号する。
【0013】
畳み込みエンコーダ30、35により選択された数の隣接ビットNは、強制長と呼ばれる。エンコーダ30、35の強制長は、同一のものである必要はない。更に長い強制長は、更なる誤り訂正能力を提供するが、それだけ複雑なデコーダを必要とする。誤り訂正のパフォーマンスは、畳み込みエンコーダ30及び35に対する符号速度(それぞれ1/4及び1/2)によってより大きく影響される。この符号速度は、符号化処理により付加される冗長量となる。例えば、速度1/4コーダは、送信されるビット数を4倍にし、一方、速度1/2コーダは、送信されるビット数を2倍にする。
【0014】
更に、符号化されていないクラスIビット20は、スクランブル・マスク発生器40に入力される。スクランブル・マスク発生器40は、第2の畳み込みエンコーダ35により発生したビットに等しいビット数を有するスクランブリング・マスクを発生する。クラスIIビットは、スクランブリング・マスクを排他的”論理和”処理することにより、スクランブルされてもよい。このスクランブリング・マスクは、前のクラスIビット20から判断論的な方法により計算される。スクランブリング・マスクは、多数の方法により発生可能とされているが、図2にスクランブリング・マスクを発生する1技術が示されている。スクランブル・マスク発生器40は、N1の直列接続段50を含むシフト・レジスタ45を備えている。直列接続段50は、N1クラスIデータ・ビットを使用して初期ロードされる。フィードバック論理回路55は、選択した段50からの複数ビットを組み合わせて1フィードバック・ビットを発生する。クロック・パルス60は、レジスタ45に印加され、このレジスタ内のデータ・ビットを1ビットだけ右へシフトさせるので、フィードバック・ビットが左端段50aにクロック入力され、かつ右端段のビット50zが右へ出力される。
【0015】
メモリ65は、2*N2クロック・パルスの各パルス後にフィードバック・ビットを記憶して2*N2ビットのスクランブリング・マスクを発生する。メモリ65は、レジスタ段50zから出力されるビット、又はレジスタ45内の他の機能のビットを交互に記憶する。メモリ65は、レジスタ45に印加されるあらゆるクロック・パルスについて1ビットを記憶する必要はない。例えば、23クロック・パルスは、レジスタ45に印加されるのに続いて、レジスタから選択された8ビットをメモリ65が記録するようにされてもよい。この処理は、少なくとも2N2ビットを記憶してしまうまで続く。クラスIビット・パターンに対するどのような変更も、本来供給されたクラスIビットと異なる約50%のスクランブリング・マスク発生に帰結する限り、クラスIビットにより開始する擬似ランダム・ビット・パターンを発生するどのような方法も利用することができる。
【0016】
発生したスクランブリング・マスクは、加算器70においてモジュロー2(排他的論理和)加算を使用して符号化クラスIIビット36に付加される。ビット毎(シンボル毎)のモジュロー2加算は、受信機におけるアンスクランブル後において、スクランブルされた符号化クラスIIビットの単一送信(誤り)が単一誤りのままであることを保証する。代替として、ビット毎の加算に代わってビット転置を使用することにより、誤りの拡大を阻止することができる。ビット転置を利用する実施では、クラスIビット20に従って、符号化クラスIIビット36が記憶される。例えば、これは、クラスIビット20を使用してPRN発生器を初期化することにより、達成可能とされ、その出力は、次に利用可能なビット位置においてどの符号化クラスIIビットを送信すべきかを表す1シーケンスのビット・インデックスとして、取り扱われる。スクランブル後は、インターリーバ75において、符号化クラスIビット32と、符号化されたスクランブル化クラスIIビット36とがインターリーブされる。オプションとして、更に、付加的なプライバシを保持するために送信の前に、スクランブル処理(図示なし)を使用することができる。
【0017】
ここで、図3を参照すると、図1のエンコーディング装置により発生された信号を復号するデコーダが示されている。インターリーブされた符号化クラスIビット32、及びスクランブルされた符号化クラスIIビット36を含む受信信号は、デインターリーバ80に供給されて分離される。分離された符号化クラスIビット32は、デコーダ85により処理されてクラスIビット20を再生し、第1の復号品質インジケータと共に、誤りチェッカー90に供給される。デコーダ85は、エンコーダ30(図1)によってどのようなコーディング機構が実施されていようとも、復号するように構成されている。
【0018】
復号されたクラスIビット20は、スクランブリング・マスク発生器95に供給され、ここで図1に関して説明したスクランブリング・マスクを再生する。再生されたスクランブリング・マスクは、デスクランブラ100においてビット毎(シンボル毎)ベースによりスクランブルされ、かつ符号化クラスIIビット36から引き算されて、符号化クラスIIビットをデスクランブルする。代替として、スクランブル処理にビット転置が使用されるときは、これらを記憶することにより、デコーダされたクラスIビットを使用して符号化クラスIIビットのデスクランブル処理を制御する。次いで、アンスクランブルされた符号化クラスIIビット36がデコーダ105により処理されて復号処理の第2のデコード処理品質インジケータと共に、クラスIビット20の予測を再生する。例えば、復号品質インジケータは、復号されたデータ・シーケンスが正しいシーケンスであるとする可能性の対数を表す累積パス計量である。復号品質インジケータは、誤りチェッカー90に供給される。デコーダ105は、エンコーダ35(図1)によりどのような符号化機構が実施されていようとも、復号するように構成されている。誤りチェッカー90は、共に品質インジケータを使用して、復号化クラスIビットが正しいか又は間違っているかを判定する。
【0019】
スクランブリング・マスクの効果は、受信機においてスクランブル処理が戻されるまで、エンコーダ35の有効符号化出力からの符号化クラスIIビット36を変更することである。しかしながら、スクランブル処理を戻すために、スクランブル処理が依存するクラスIビットの正しい知識が必要である。受信機においてクラスIビットを復号する際に誤りが発生すれば、スクランブル処理は正しい結末に至らず、また符号化クラスIIビットは正しくデスクランブルされない。不正にデスクランブルされたクラスIIビットは、エンコーダ35により発生し得たはずの有効な符号化出力を示すことにならない。対応するデコーダ105は、これを検出して、低い可能性を表す値を有する復号品質インジケータにより、クラスIビットを復号する際に発生した恐れがあるという手掛かりを与える。
【0020】
従って、図1及び3の符号化/復号化システムは、第1グループのビット(クラスIビット)の先の復号化が成功したか否かを判断する際に、第2グループのビット(クラスIIビット)が支援できる手段を提供する。これは、第2グループにおけるビット数が第1グループにおけるビット数よりはるかに多いときに、有効であり、従って、符号化クラスIIビットが有効なエンコーダ出力を表すか否かについての判定は、より少ない数のクラスIビットのみに基づく判定よりもはるかに大きな数のビットに基づいている。
【0021】
誤りチェッカー90は、デコーダ105及びデコーダ85の両者からのデコード処理品質インジケータを利用して復号したクラスIビット内の誤りの可能性を判断し、かつ更なる処理に対する誤りインジケータを提供する。更なる処理は、復号されたクラスI及びクラスIIビットから音声波形を再生する音声デコーダ110(点線内に示す)を備えてもよい。この誤りインジケータは、誤りチェッカー90が復号されたクラスIビット内に誤りがある可能性が高いことを示すときに、音声デコーダ110によって誤りのアーティファクトをマスクするために使用される。
【0022】
ここで、誤りチェッカー90がクラスIビット20のデコーディング内の誤りの可能性について判断できる1方法を説明する。勿論、本発明の同一思想内で可能性計量を処理する種々の方法が考案可能なことを認識すべきである。デコーダ85及び105は、ソフトウェア判定、受信した符号化ビットは0又は1に量子化されていないが、しかし符号化ビットの「1」又は「0」としての程度を表すソフト値として判断されるシーケンシャル最尤復号化法(sequential maximum likelihood decoding (MLSE))を使用して、受信信号内に存在する最尤クラスI及びクラスIIビット・シーケンスを予測する。誤りチェッカー90内のMLSEデコーダ(図示なし)は、誤り訂正符号の強制長に等しい長さの全可能ビット・パターンを推測して、帰結すべき符号化されたビット・パターンを判定する。次に、各符号化ビット・パターンは、対応するソフト値パターンと比較される。その極性が一致するときは、対応する推測に対する可能性計量からソフト値の大きさから引き算をする。そうでないときは、対応する推測の計量にソフト値の大きさに加算をする。
【0023】
次いで、推測したビット・パターンは、パターン数を2倍にする新しい1シンボルにより拡張されるが、しかしパターン数は、最も古いこれらのビット位置でのみ相違するパターン・ペア間で選択することにより2の係数により圧縮され、かつより低い計量を有する各対のパターンを保持する。全ての情報を推測したときは、最低の累計計量は、最尤シンボル・シーケンスを表し、その計量は、受信信号とそのシーケンスの符号化バージョンとの間で負の相関がある。
【0024】
テールバイティング畳み込みデコーダを使用するときは、サイクル内の任意の点あらゆる点から開始してビット・サイクルを復号し、少なくとも1完全サイクルの復号が実行されるまで、この処理を続ける。このテールバイティング・デコーダは既知の状態から開始も停止もしないので、復号した最初のビット及び最後のビットは、高い誤り率を示す傾向がある。従って、例えば、デコーダに完全な2サイクルを完了させて、2サイクルの中間点で復号されたビット・セットを選択させるのが一般的である。そのときに、単に中央ビットではなく、2サイクルにわたってその結果の累計計量を総和する。従って、テールバイティング・デコーダがオーバーランするのを許容するときは、負の相関値として使用される計量は、最終的に選択された出力ビットの第1を復号する直前の累計計量と、選択した出力ビットの最後を復号した後の計量との間の差として計算されるべきである。これは、選択した出力ビットを処理することにより、計量がどの程度大きくなったかについての正しい測定を与える。
【0025】
品質インジケータを判断する他の方法を使用することもでき、この方法では、最終的な復号化ビット・シーケンスが記憶し受信したソフト値と遡及的に相関されて相関値を得て、この相関値を符号化されたビット数により分割して平均相関値を得ることができる。このシーケンスが正しいときは、平均受信信号の大きさは、相関値を平均受信信号の大きさに等しくなる。従って、個別的な積算は、受信したソフト値の2乗を総和し、これらの数により割り算し、かつ平方根を取って、受信信号の振幅の実効値(RMS)を得る。
【0026】
平均相関値は、RMS平均信号により割り算されて、0と1との間に存在する復号品質インジケータ(decoding quality indicator)を得る。1の値は、雑音が存在せず、また誤りがデコーディングにおいて検出されなかった。1より小さな値は、受信信号に存在する雑音量を表し、同一数の作成したデコーディング誤りを表す。前述したように定められた値から1を引いた値を示す反転品質インジケータは、より大きな値を示すことが可能である。逆の品質インジケータは、幅0.05の20帯域のうちの1つに量子化可能とされ、従って1と20との間の量子化された逆品質インジケータを与える。ただし、1は非常に信頼性のある復号化を表し、また20は非常に信頼性のない復号化を表す。
【0027】
図3の両デコーダ85及び105は、誤りチェッカー90に逆品質インジケータを出力するようにされてもよい。次いで、誤りチェッカー90は、両品質インジケータに基づく判定を行い、クラスIビットは正しく復号された可能性があるか否かを判断する。例えば、復号化は、以上で定義した複数の反転量子化品質インジケータの総和が選択したしきい値より小さい限り、最尤的に正しいと判定することができる。図4は、逆/量子化/品質インジケータの和に合格/不合格しきい値の適用をグラフにより示す。垂直軸上にクラスIビットを復号するための第1の反転品質インジケータの可能値1〜20がプロットされている。水平軸に沿ってクラスIIビットを復号するための第2の反転品質インジケータがプロットされている。
【0028】
デコーディング・オペレーション用の許容しきい値は、クラスI及びクラスII逆品質インジケータの和に等しく、20を超えてはならない。これは、図4における傾斜線に対応し、この傾斜線は、その座標が20の例示しきい値まで増加する全ての格子点を通過する。従って、この線上に及びこの線の右に入る復号オペレーションは、20を超える品質値の和を有し、排除される(即ち、誤りのある復号と分類される)、しきい値線の下及び左に入る復号オペレーションは受け入れられる。勿論、受け入れ/排除線は直線でなくともよく、所定の格子点を通過する曲線であってもよい。
【0029】
曲線は、正しく排除した誤り復号化、誤って排除した正しい復号化、及び誤って受け入れた誤り復号化間で最良の妥協点を与えるように、選択されるべきである。残りの事象は、正しい復号化を正しく受け入れることを含む。これら4形式の事象の相対的な確率は、図5a〜5fに異なる受け入れ/排除しきい値についてプロットされている。図5aは、特定形式のコーダ、及び以下のパラメータと一致するデコーダに対する結果を示す。
1.音声コーダ出力72ビット・フレーム/20ミリ秒、12クラスIビット及び6クラスIIビットに分離されている。
2.12クラスIビットは、速度1/5強制長7、60符号化ビットを与えるテールバイティング畳み込みエンコーダを使用して、符号化される。
3.6クラスIIビットは、速度1/3強制長7、180符号化ビットを与えるテールバイティング畳み込みエンコーダを使用して、符号化される。
4.60+180符号化ビットは、復号後に種々の信号対雑音比にある雑音の多いチャネルを介して送信される。18のしきい値は、反転量子化品質インジケータの和に設定されて、フレームを何時受け入れるべきか、又は排除すべきかを判定する。
【0030】
4形式の事象が発生し得るデコーダを使用する。望ましい事象は、正しく復号され、かつ誤りチェッカー90により受け入れられた複数のフレーム、又はクラスIビットにおける誤りにより復号され、誤りチェッカー90により排除された複数のフレームを含む。望ましくない結果は、正しく復号され、かつ誤って排除されたフレーム、又はクラスIビットにおける誤りと共に復号され、かつ誤りチェッカー90により受け入れられたフレームを含む。
【0031】
図5aは、以上のパラメータ用の信号対雑音比(EB/NO)の関数として4形式の事象に対する確率を示す。クラスIビットにおける誤りを有するフレームが殆ど排除され、誤りチェックによりスリップする剰余数は、0.1%〜1%領域にあることが解る。有用な音声品質を保持すると同時に、音声コーダが見失ったセグメントの人為的な再構築によりブリッジする恐れのあるフレーム消去の領域は、最大10%である。どのようにして確率が排除しきい値の選択により変化するのかを見極めるために、下記の図を見ることができる。図4aは誤り検出がなく、全てのフレームが受け入れられる場合を示し、図4bは20のしきい値を通してのみの排除を示し、図4cは19のしきい値を通してのみの排除を示し、図4eは18のしきい値を通してのみの排除を示し、かつ図4fは17のしきい値を通してのみの排除を示す。
【0032】
図4a〜4fに、誤りチェックにより誤って排除された良好なフレームによる、フレーム消去数が示されており、しばしば誤りのために排除されたフレーム数よりも大きなフレーム消去数となる。誤りチェック基準の統計的な問題要因となるのは、しばしば良好なフレームについてチェックが失敗し、従って損失したフレーム数を増加させることである。しかしながら、本発明は、誤り検出のためにCRC形式によるオーバーヘッドを増加させることなく、全ての送信エネルギが誤り訂正に集中され、従ってフレーム損失数がCRCを使用したときより少ない。良好なフレームを誤って排除することによる損失フレームと、不良フレームを誤って受け入れることとの間のトレードオフは、パフォーマンスを特定形式の情報ソースコーダ及びデコーダに適応するように、排除しきい値を選択することにより、変更可能とされる。
【0033】
ここで、図6を参照すると、本発明のエンコーダの他の実施例が示されており、クラスIビット及びクラスIIビットは、データ・シンボルの個別的な2つのグループとしてグループ分けするよりも、クラスIビット及びクラスIIビットに明確に分離する単一のデータ・グループ120にグループ分けされ、このグループが単一のエンコーダ125を使用して符号化される。畳み込みエンコーダ125は、好ましくは、装置がクラスI又はクラスIIビットを符号化しているか否かに従って可変速度を有するテールバイティング畳み込みエンコーダを備えている。可変速度畳み込みエンコーダは、符号化された各データ・ビットに対して、必要とする以上の多数の符号化ビット、及び送信のためにこれらの可変部分の選択を計算することにより発生される。送信用に選択されていない符号化ビットは、破壊出力(punctured out)と呼称される。破壊出力された符号化ビット数は、送信機と受信機との間で予め合意する方法によりビット毎に連続的に可変にすることができる。
【0034】
可変速度を使用するので、エンコーダ125がクラスIビット用の符号化ビットを計算している場合に、発生した符号化ビットの数は、エンコーダがクラスIIビットからの符号化ビットを計算しているときより大きくなる。単一の破壊された畳み込みエンコーダ125を使用すると、エンコーダ125が全てクラスIビット、全てクラスIIビット、又はクラスI及びクラスIIビットの混合を処理している期間がある。これらの期間に、エンコーダは、符号化しているビットのクラスに従って送信用の符号化ビット数を選択する。破壊された機構により選択されたビット数は、1符号速度を使用するクラスIビットの符号化と、第2の符号速度を使用するクラスIIビットとの間で「スカーフ接続(scarf joint)」を達成するために、丁度2つの値(例えば、4と2、又は5と3)以上の間で変更を必要とすることがある。クラスIIビットがエンコーダ125により符号化されているときは、スクランブリング発生器130は、前述のように、クラスIビットからスクランブリング・マスクを発生し、マスクはスクランブラ135において符号化されたクラスIIビットが付加される。代替として、スクランブリング発生器は、クラスIIビットが送信されるストリームに挿入される順序を制御する。符号化されたクラスI及びクラスIIビットは送信のために受信機に転送される。
【0035】
ここで、図7を参照すると、受信しかつ図4に示したエンコーダに従って符号化された信号を復号するデコーダ140が示されている。クラスI及びクラスIIビットのグループ分けは推測されることになる。所望の復号出力の形式は、ある与えられた位置においてクラスIビットの与えられた数(N1)、及び他の与えられた位置におけるクラスIIビットの第2の与えられた数(N2)からなるように、既知の演繹性である。既知のMLSEデコーダ(図示なし)は、連続するN復号化ビットを推測することにより開始することができる。ただし、Nは強制長−1である。可能性計量は、各ビット・パターンに対して推測により、各2(N-1)可能ビット・パターンに対して前述したように積算され、そのときに、第Nビットは0であり、(ここで、Nビットを含むように第Nビットにより拡張され、即ち、既知の符号の強制長に等しい)各ビット・パターンを符号化し、符号化したパターンを受信した信号サンプルと比較する。次いで、これら第1の位置、ビット2、3、4、...Nにおいてのみ異なる2つのパターンに対応する各対の計量は、対応するパターンと共に保持される。このようにして、保持されているパターンの数は、ここで再び2(N-1)となり、Nビットのうちの第1は、各パターンについて正確に保持された値に拘束され、一方ビット2、3、4、...N2、3、4、...Nは全可能2(N-1)組み合わせを示す。
【0036】
この処理は、全てのビットを復号するまで、連続して第(N+1)ビット、第(N+2)ビットを推測し続ける。各段において、最近推測されたNビットが受信信号サンプルと比較するために再符号化される場合に、使用される再符号化処理は、クラスIビット、クラスIIビット、又は混合を符号化するために送信機により使用されたと同様の既知の方法によって、NビットがクラスIビット、クラスIIビット、又は混合であるかに従って選択される。換言すれば、クラスI及びクラスIIビット、並びにそれぞれの符号化処理は、送信機と受信機との間で演繹的に一致される。
【0037】
本発明を実施するときは、前述の復号化処理をクラスIビット位置から開始する。エンコーダ155のコピーは、データ・グループ150内の個数xの隣接ビット(強制長)をそれぞれ連続的にシフトすることにより、多数の符号化ビットを発生する。隣接ビットを選択する図5の図示位置は、共にクラスI及びクラスIIビットの幅である。しかしながら、選択した第1の開始位置は、スクランブルされている任意の符号化ビット(即ち、クラスIビット、かつクラスIIビットでない)を発生しない位置とすべきである。
【0038】
従って、復号化は、一組の隣接ビットから帰結し、全可能推測を選択することにより開始し、この一組の隣接ビットは、スクランブルされた符号化ビットを発生することのないデータ・グループ分け150における位置にある。この期間中に、スクランブリング・マスク発生器160は、ヌル・パターンを発生し、かつスクランブラ165はヌル・スクランブリング・オペレーションを実行する。エンコーダ155により発生した符号化ビットは、比較器175において受信バッファ170からの受信ビットと比較される。受信バッファ170は、図4の符号化24により発生された符号化信号を受信する。符号化ビットと比較器175による受信ビットとの間の比較は、隣接ビットのグループの各推測に対する計量を発生する。計量は、これらの対応する推測に関連してメモリ180に記憶される。隣接ビットのグループに対する種々の推測は、パス履歴メモリ152に記憶される。
【0039】
次いで、データ・グループ150から選択された隣接ビットのグループは、スクランブルされたビットを含んでいないクラスIビット位置の全般で進められ、各位置において、比較器175により受信バッファ170から対応した受信ビットと発生した符号化ビットと比較して計量値に対する増分を計算する。クラスIビットのみを含む各位置を通して隣接ビット選択を回転させた後、推測メモリ180は、全てクラスIビットに対して多数の異なる推測と、関連する部分積算した計量とを含む。
【0040】
ここで、クラスIビット推測は、スクランブリング・マスク発生器160内で使用されてスクランブル・ビットを発生させ、エンコーダ155の出力について動作し、スクランブラ165によりスクランブルしたクラスIIビット用に期待された符号化ビットを発生する。ここで、メモリ125内の各推測は、同時に1ビット拡張される必要があり、符号化され、スクランブルされたクラスIIビットを発生させて、これらが次に受信バッファ170及び比較器175からの対応する受信ビットと比較される。その比較結果は、選択した推測に対してデルタ計量を発生し、即ち既存の計量に対して増分を発生する。全ての推測が1ビット進められ、新しい累計計量を発生すると、推測の数が新しいビットの付加により2倍にされ、次いでビタビ復号化原理に従って最も古いビットにおいてのみ異なる複数対の状態間での選択により、半分にされる。
【0041】
この方法による復号化は、スクランブルされた符号化ビットを含むデータ・グループ150の全ビットが推測されるまで続き、エンコーダは、最初の開始グループのビットを再び選択するように完全な1サイクルを終了する。復号化は、クラスIビットがこれらの符号化ビットをデスクランブルすることを必要とせず、またクラスIIビットが同一のマシン・ステートから既に推測したクラスIビットを使用して、スクランブルを必要とする、第2のサイクルに対して続く。復号化は、これ以上改善がえられないとみなされるまで、サイクルし続ける。最低の累計計量を有する推測を選択し、かつ末端効果(end−effects)を避けるように、多重復号化サイクルの中央から復号された一組のクラスI及びクラスIIビットを抽出する。
【0042】
抽出されたビットは、部分計量が復号化中にセーブされなかったときは、受信信号サンプルを処理して復号品質インジケータを発生するように、使用されてもよい。復号中に、部分計量がセーブされたときは、最初のクラスIビットを復号する直前部分計量と、最後のクラスIビットを復号した後の部分計量との間の差から、クラスIビットを復号する品質インジケータを得る。同様に、クラスIIビット復号用の品質インジケータは、最初のクラスIIビットを復号する直前部分計量と、最後のクラスIIビットを復号した後の部分計量との間の差から、クラスIIビットを復号する品質インジケータを得る。品質インジケータは、勿論、最良の推測、即ち最低の総計量を有するマシン・ステートに対して記憶された部分計量から計算され、かつ復号されたクラスIビットが復号誤りを含む可能性をチェックするために、誤りチェッカ200により一緒に処理されてもよい。
【0043】
本発明の方法及び装置の好ましい実施例は、添付図面に示され、かつ以上の詳細な説明において説明されているが、本発明は開示した実施例に限定されず、以下の請求項により記載され、かつ定義された本発明から逸脱することなく、多数の再配列、変更及び置換が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による送信エンコーダの図である。
【図2】 シフト・レジスタの一実施例を示す。
【図3】 本発明による受信機デコーダの図である。
【図4】 逆量子化した量インジケータの和に対する合格/不合格しきい値のアプリケーションを示す。
【図5a】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図5b】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図5c】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図5d】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図5e】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
【図5f】 種々のしきい値レベルに対する成功及び不成功の相対的確率を示す。
Claims (1)
- 信号を受信し、かつこれから符号化されたスクランブル情報ビットを復号して第1及び第2グループの情報ビットを発生する装置において、 計量値に従って、前記第1グループの情報ビットを含む複数の第1シーケンスビットを推測し、最高可能性を示す累積的な計量により第1のビットのシーケンスを判定する第1の処理手段と、 前記推測された複数の第1のビットのシーケンスを再符号化して前記第1グループの情報ビットに対応する第1の期待信号サンプルを発生する第1の再エンコーダ手段と、 前記第1の期待信号サンプルを対応する受信信号サンプルと比較し、かつ前記比較に基づいて前記第1の期待信号サンプルに関連した累積的な計量を積算する第1の計量積算手段と、 前記判定した第1グループの情報ビットの最高可能性に基づいて第2グループの情報ビットに対応する前記受信信号サンプルをアンスクランブルするアンスクランブリング手段と、 複数の記憶した計量値に従って前記第2グループの情報ビットを含む第2のビット・シーケンスを連続的に推測して最高可能性を示す第2の累積的な計量を有する第2ビット・シーケンスを判定する第2の処理手段と、 前記推測された第2ビット・シーケンスを再符号化して前記第2グループの情報ビットに対応する第2の期待信号サンプルのシーケンスを発生する第2の再エンコーダ手段と、 アンスクランブルされた受信信号を前記第2の期待信号サンプルのシーケンスと比較し、かつ前記比較に基づいて前記複数の第2の累積的な計量を積算する第2の計量積算手段と、 最高可能性を示す前記第2の累積的な計量により、最高可能性を示す前記第1の累積的な計量を処理して誤り指示信号を発生する誤り指示手段と、を備えており、
前記誤り指示手段は、更に、付加的に前記第1及び第2の累積的な計量を組み合わせ、かつその和をしきい値と比較して前記誤り指示信号を発生する装置。
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