JP4372298B2

JP4372298B2 - ビタビ復号器

Info

Publication number: JP4372298B2
Application number: JP2000043177A
Authority: JP
Inventors: 守弘大槻; 尚平谷口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2020-02-21
Also published as: JP2001237718A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、畳込み符号の復号に用いるビタビ復号器に関し、特に、パスメモリを削減したビタビ復号器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のビタビ復号器は、例えば、特開平6-77845号公報に開示されているビタビ復号器のように、枝メトリック算出部とＡＣＳ部とパスメトリックメモリとパスメモリとを備え、最尤判定して情報系列を復号するものである。図８に示すように、受信系列8-1を、枝メトリック算出部8-2で、畳込み符号化器内部の状態遷移を表す枝に対応した符号系列と比較して、その差分である枝メトリック8-8を算出する。ＡＣＳ8-3で、直前状態の持つパスメトリック8-9に順次加算して、パスメトリックメモリ8-4を更新していく。直前状態から現状態に遷移する枝に対応する情報系列8-10を、パスメモリ8-5に記憶する。最もパスメトリック8-9が小さいパスを、最も確からしいパスとして、最尤判定部8-6で最尤判定を行なう。そのパスに対応するパスメモリ8-5に記憶した情報系列8-10を復号出力8-7としている。このようなビタビ復号器では、図９に示すように、畳込み符号語の拘束長をｋとした場合、すべての状態数２^kに対し拘束長ｋの約６倍のパスメモリ8-5を必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来のビタビ復号器では、受信系列の長さに対応したパスメモリを、畳込み符号化器の内部状態数分確保しなければならない。一般に、受信系列はパスメモリサイズと比較して長大であり、すべての状態に対して十分なパスメモリを確保するには、膨大なパスメモリが必要となり、そのようなメモリサイズの確保は困難である。このような場合、畳込み符号の拘束長の５〜６倍程度のパスメモリを全状態分確保し、このメモリが一杯になった時点で、最古の情報を復号結果として出力していくトレースバック方式を用いた復号処理が用いられる。しかし、このような復号処理を行なう場合、復号処理を途中で打ち切って最尤復号するため、打ち切り誤りによる劣化を避けることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題を解決して、パスメモリを削減するとともに、打ち切り誤りによる劣化を軽減するビタビ復号器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、ビタビ復号器を、受信系列と符号語系列を比較し最尤判定を行なう最尤判定部と、最尤判定部で最尤判定した最尤パスの情報系列を異なる時刻毎に記憶する複数の情報メモリと、複数の情報メモリの内容に基づいて情報系列を判定して復号結果を得る出力判定部とを備えた構成とした。
【０００６】
このように構成したことにより、ビタビ復号器に膨大なパスメモリを備えることなく、最尤パスに対応する情報系列を時刻毎に情報メモリに記憶することができるとともに、同一時刻に対応した複数の情報系列を比較判定することで、誤りを訂正して復号できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
本発明の実施の形態は、最尤判定部で選択したパスメトリックに対応する情報系列を、情報メモリに時刻毎に分割して記憶し、異なる時刻に最尤判定した情報系列を、同一時刻の情報として比較して、多数決により情報系列を選択するビタビ復号器である。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の機能ブロック図である。図１において、枝メトリック算出部1-2は、受信系列から枝メトリックを算出する手段である。ＡＣＳ1-3は、パスメトリックメモリに記憶されているパスメトリックと、枝メトリック算出部で算出した枝メトリックとで、ＡＣＳ処理を行なう手段である。パスメトリックメモリ1-4は、パスメトリックを記憶する手段である。パスメモリ1-5は、パスメトリックに対応する情報系列を記憶する手段である。最尤判定部1-6は、各状態のパスメトリックを比較して最も確からしいパスメトリックを選択する手段である。情報メモリ１（1-7-1）〜ｎ（1-7-ｎ）は、パスメトリックに対応する情報系列を時刻毎に分割して記憶する手段である。出力判定部1-8は、情報系列を同一時刻の情報として比較し判定する手段である。
【００１０】
図２は、本発明の実施の形態におけるビタビ復号器のパスメモリの構成図である。図３は、本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の情報メモリの構成図である。図４、図５、図６、図７は、本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の状態遷移図である。
【００１１】
上記のように構成された本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の動作を説明する。ビタビ復号器1-0は、枝メトリック算出部1-2で、受信系列1-1から枝メトリック1-10を算出する。ＡＣＳ1-3で、パスメトリックメモリ1-4に記憶されているパスメトリック1-11と、枝メトリック算出部1-2で算出した枝メトリック1-10とで、ＡＣＳ処理を行ない、パスメトリック1-11、パスメトリックメモリ1-4を更新する。それとともに、パスメモリ1-5に、パスメトリック1-11に対応する情報系列1-12を記憶していく。
【００１２】
図２に、パスメモリ1-5の構成を示す。パスメモリ1-5のサイズは、畳込み符号化器の状態数とトレースバックする時刻の深さによる。図２に示す例は、畳込み符号の拘束長がｋ、全状態数が２^k、トレースバックの深さがｎの場合である。
【００１３】
最尤判定部1-6は、パスメトリックメモリ1-4に記憶された各状態のパスメトリック1-11を比較し、最も確からしいパスメトリック1-11を選択する。そのパスメトリック1-11に対応する情報系列1-12を、パスメモリ1-5から選択する。ここで選択された情報系列1-12について、１時刻前の情報は情報メモリ１（1-7-1）に記憶し、・・・、ｎ時刻前の情報は情報メモリｎ（1-7-ｎ）に記憶するというように、時刻毎に分割して記憶する。
【００１４】
図３に、情報メモリを示す。各情報メモリのサイズは、情報メモリの数に依存する。情報メモリ１の場合、サイズはｎとなり、情報メモリｎの場合、サイズは１となる。すべての情報メモリで必要とするメモリサイズは、（ｎ×（ｎ＋１））／２となる。つまり、畳込み符号の拘束長をｋとする場合、従来のトレースバック方式では、（２^k×ｋ×６）のパスメモリサイズが必要であるのに対し、本実施の形態では、（２^k×ｎ＋（ｎ×（ｎ＋１））／２）となる。拘束長ｋが７である場合、ｎが36以下であれば、メモリの削減ができる。
【００１５】
このように、ｎ個の情報メモリ、すなわち情報メモリ１（1-7-1）〜情報メモリｎ（1-7-n）を備えることで、情報系列1-12を時刻毎に分割して記憶する。異なる時刻に最尤判定した情報系列を、同一時刻の情報として出力判定部1-8で比較判定でき、受信系列に含まれる誤りを訂正することができる。
【００１６】
多数決により判定する方法を説明する。各情報メモリ１〜ｎに格納された同一時刻の情報系列毎に、出力判定部1-8で多数決により情報系列を選択して、復号結果とする。情報メモリが奇数個であれば、多数決で同数になることはないが、偶数個の場合は同数となって決まらない場合がでる。多数決で同数となる場合は、最新（または最古）の情報系列を最尤判定して得た情報系列を復号結果とする。
【００１７】
重み付けにより判定する方法を説明する。最尤判定部1-6で最尤判定を行った時刻と、出力判定部1-8で情報系列を推定する時刻の時間差に応じて、各情報系列に重み付けする。重み付けした値を“０”と“１”についてそれぞれ合計し、大きい値をとる方の情報系列を採用する方法で復号結果を得る。演算結果が等しい場合、最新（または最古）の情報系列を最尤判定して得た情報系列を復号結果とする。
【００１８】
図４、図５、図６、図７を参照して、畳込み符号語の拘束長ｋ＝２、情報メモリ数ｎ＝３の場合において、誤りを訂正する場合を説明する。図４〜図７では、縦軸が状態を表わし、横軸が時刻を表わす。各状態間を結ぶ線は、状態遷移に対応する情報系列であり、点線は“０”、実線は“１”を示す。
【００１９】
図４は、時刻ｔで最尤判定を行った結果、状態２から状態１に遷移するパスが最尤パスに選択された場合を示す図である。このパスは、時刻（ｔ−３）には状態０であり、時刻（ｔ−２）で状態１に遷移し、時刻（ｔ−１）で状態２に遷移し、時刻ｔで状態０に遷移したことを示す。ここで選択されたパスに対応する情報系列は、最古の情報から順に（０，１，０）であり、情報メモリ３、情報メモリ２、情報メモリ１の順にそれぞれ記憶される。この時刻ｔにおいて、３時刻前の時刻（ｔ―３）の情報が、情報メモリ１、情報メモリ２、情報メモリ３にすべて記憶された。それぞれの情報メモリに記憶された情報の多数決により、情報“０”が復号結果として出力される。同様の動作を繰り返すことで復号を行なう。
【００２０】
図５は、時刻（ｔ＋２）で最尤判定を行なった結果を示す。ここでは、最古の情報から順に（０，１，０）となり、時刻（ｔ−１）の復号結果として、情報“０”が出力される。
【００２１】
図６に、同時刻において受信系列に誤りが生じ、誤った情報系列が選択された場合を示す。時刻（ｔ＋２）で最尤判定を行った結果、状態０に遷移するパスが最尤パスに選択され、この誤ったパスに対応する情報系列として、最古の情報から順に、（１，１，１）が、各情報メモリに記憶されたとする。この時刻（ｔ＋２）において、３時刻前の時刻（ｔ―１）の情報が、情報メモリ１、情報メモリ２、情報メモリ３にすべて記憶される。それぞれの情報メモリに記憶された情報の多数決により、情報“０”が復号結果として出力される。情報メモリ３に記憶された誤り情報が多数決により訂正され、正しい情報“０”が出力されることがわかる。
【００２２】
図７は、時刻（ｔ＋３）で最尤判定を行った結果を示す。ここでは最古の情報から順に（１，０，１）となり、時刻ｔの復号結果として情報“１”が出力される。
【００２３】
上記のように、本発明の実施の形態では、ビタビ復号器を、最尤判定部で選択したパスメトリックに対応する情報系列を、情報メモリに時刻毎に分割して記憶し、異なる時刻に最尤判定した情報系列を、同一時刻の情報として比較して、多数決により情報系列を選択する構成としたので、パスメモリを削減しながら、打ち切り誤りによる劣化を軽減して、受信系列に含まれる誤りを訂正することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、ビタビ復号器を、受信系列と符号語系列を比較し最尤判定を行なう最尤判定部と、最尤判定部で最尤判定した最尤パスの情報系列を異なる時刻毎に記憶する複数の情報メモリと、複数の情報メモリの内容に基づいて情報系列を判定して復号結果を得る出力判定部とを備えた構成としたので、膨大なパスメモリを備えることなく、最尤パスに対応する情報系列を時刻毎に情報メモリに記憶することができるとともに、同一時刻に対応した複数の情報系列を比較判定することで、誤りを訂正して復号できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の機能ブロック図、
【図２】本発明の実施の形態におけるビタビ復号器のパスメモリの構成図、
【図３】本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の情報メモリの構成図、
【図４】本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の動作例１の状態遷移図、
【図５】本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の動作例２の状態遷移図、
【図６】本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の動作例３の状態遷移図、
【図７】本発明の実施の形態におけるビタビ復号器の動作例４の状態遷移図、
【図８】従来のビタビ復号器の機能ブロック図、
【図９】従来のビタビ復号器のパスメモリの構成図である。
【符号の説明】
1-0 ビタビ復号器
1-1 受信系列
1-2 枝メトリック算出部
1-3 ＡＣＳ
1-4 パスメトリックメモリ
1-5 パスメモリ
1-6 最尤判定部
1-7-1〜1-7-n 情報メモリ１〜情報メモリｎ
1-8 出力判定部
1-9 復号出力
1-10 枝メトリック
1-11 パスメトリック
1-12 情報系列
8-0 ビタビ復号器
8-1 受信系列
8-2 枝メトリック算出部
8-3 ＡＣＳ
8-4 パスメトリックメモリ
8-5 パスメモリ
8-6 最尤判定部
8-7 復号出力
8-8 枝メトリック
8-9 パスメトリック
8-10 情報系列

Claims

受信系列と符号語系列を比較し最尤判定を行なう最尤判定部と、前記最尤判定部で最尤判定した最尤パスの情報系列を異なる時刻毎に記憶する複数の情報メモリと、前記複数の情報メモリの内容に基づいて情報系列を判定して復号結果を得る出力判定部とを備えたことを特徴とするビタビ復号器。
前記出力判定部に、前記各情報メモリに格納された同一時刻の情報系列毎に多数決を行なうことで情報系列を選択して復号結果を得る手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のビタビ復号器。
前記出力判定部に、前記多数決の結果が同数となる場合には最新または最古の情報系列を復号結果とする手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のビタビ復号器。
前記出力判定部に、最尤判定時刻と出力判定時刻との時間差に応じて前記情報系列に重み付けして演算した結果に基づいて情報系列を選択して復号結果とする手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のビタビ復号器。
前記出力判定部に、重み付け演算の結果が等しい場合には最新または最古の情報系列を復号結果とする手段を設けたことを特徴とする請求項４記載のビタビ復号器。