JPH01231434A - フィードバック付きたたき込み組織符号の逐次復号方式 - Google Patents

フィードバック付きたたき込み組織符号の逐次復号方式

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JPH01231434A
JPH01231434A JP5612588A JP5612588A JPH01231434A JP H01231434 A JPH01231434 A JP H01231434A JP 5612588 A JP5612588 A JP 5612588A JP 5612588 A JP5612588 A JP 5612588A JP H01231434 A JPH01231434 A JP H01231434A
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正良 大橋
Yutaka Yasuda
豊 安田
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Kokusai Denshin Denwa KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、たたき込み符号器によって符号化されて送信
された系列に対し、受信側で最も確からしいと思われる
枝を順次選択しなから復号を行うフィードバック付きた
たき込み組織符号の逐次復号方式に関するものである。
(従来の技術) 従来伝送路上で生じる誤りを効果的に取り除いて信頼度
の高い通信を行う手法の一つとして、あらかじめ送信側
において、ある一定の冗長度を含んだ符号化を行い、受
信側では逆にこの符号化された受信系列から、送信側で
送信されたと判断される情報系列の推定を行うことによ
り、伝送路で生じた誤りを訂正する方法かある。これは
FEC(Forward Error Correct
ion)または前方誤り訂正方式と呼ばれている。
FECに用いる符号化の方法としては大別してブロック
符号化によるものと、たたき込み符号化によるものが存
在する。ブロック符号化は、情報系列をある一定長のブ
ロックに分割した後、ある代数的規則に従って符号化を
行う方法であり、オーディオ、ビデオ、計算機関連の分
野によく使用されている。一方、たたき込み符号化はシ
フトレジスタと演算器とを用いて情報系列を連続的に符
号化してゆく方式であり、衛星通信の分野を中心として
使用されている。
次に、たたき込み符号に対する復号の方法としては、大
別してビタビ復号法と逐次復号法がある。ビタビ復号法
は、最尤復号法と等価な復号をある繰り返しアルゴリズ
ムによって実現するものであり、与えられたたたき込み
符号化方式の下では、最も高い誤り訂正能力を達成する
ことができる。一方、逐次復号法は、最尤復号を適当な
計算回数と探索範囲に制限を設けて近似的に実現するも
のである。復号法に対する符号に課される制限としては
、まずビタビ復号法では、特に制限はなく非組織符号が
よく用いられる。しかし復号に要する手間が、用いる符
号の拘束長に対し指数関数的に増加するため、ビタビ復
号ではあまり長い拘束長を持つ符号を復号することが困
難である。
一方、逐次復号法は符号の拘束長に対する制約は少ない
ものの、計算回数が許容以上に要する時などにオーバー
フロー現象が生じ、その間は復号器が誤り訂正動作を持
続することができない。このことから、逐次復号では符
号化系列中に情報系列がそのまま含まれる組織符号を用
いることが多い。
また、復号の分類として、ビダビ復号および逐次復号を
問わず、送信側で送信されたと判断される情報系列を追
跡すると復号(ここでは「通常復号」と称す)と、受信
系列に対してシンドローム形成器と呼ばれる符号の生成
行列と直交する行列を乗じた後に復号器に入力すること
で伝送路上で発生したと判断される誤り系列を追跡する
シンドローム復号と呼ばれる2種の復号方式が存在する
。シンドローム復号は硬判定された受信系列に対してビ
タビ復号を行う場合に復号状態数を削減し得るというメ
リットがあるが、軟判定系列に対してビタビ復号を行う
場合には、通常復号と全く等価であり、何らメリットが
ないものである。現在は軟判定系列に対する復号が主に
行われていることから、シンドローム復号を用いるケー
スは殆んどないの′が現状である。
(発明が解決しようとする課題) たたき込み符号の分類としては、前述した組織符号とそ
れ以外の非組織符号とに区分できる他、符号化器に対す
るフィードバックの有無により、フィードバック付きた
たき込み符号とフィード ゛バック無したたき込み符号
とに区分される。これらの分類をした時、次のことが既
にの明らかにされている(G、D、 Forney、 
Jr、:″(:onvolutio−nal code
s  I : Algebraic 5tructur
e、” IEEETrans、、 Vol、IT  1
6.No、6.pp、720−738.Nov。
1970)。
(a)非組織符号の場合、フィードバックの有無にかか
わらず符号の特性は基本的に同一である。
(b)組織管ζでかつフィードバックを持たない符号の
場合、その符号の特性はほぼ拘束長が%の最適な非組織
符号と同一である。
(C)組織符号でかつフィードバックを許す符号の場合
、その符号の特性は同じ拘束長の最適な非組織符号とほ
ぼ同一である。
以上の理由により、組織符号を用いる必要のないビタビ
復号では特に(a)の最適非組織符号が多く用いられき
た。また、変復調方式と組み合わせせてビ々ビ復号が行
われる従来例も報告されている(G、ungerboe
ck:”Channel coding with m
ultilevel/phase signals、”
IEEE Trans、、Vol、IT−28゜No1
.pp55−67、Jan、1982) 。その場合に
は組織符号が要請されるので(C)のフィードバック付
組織符号を用いてビタビ復号を行う。
しかしながら、逐次復号では次に述べる理由により、(
C)のフィードバックは組織符号を用いて復号すること
ができず、(b)のフィードバック無しの組織符号が主
に用いられてきた。
フィードバック付組織符号が逐次復号でうまく復号でき
ない理由は、連続的なモードで復号を実施しようとする
場合に、復号器に備えらねている符号器のレプリカの初
期状態を定めるのか困難である点に依る。
第2図は、従来の逐次復号器を想定した時に用いる符号
化率賜の送信側におけるフィードバック無しのたたき込
み組織符号化器(以下、単に「符号器」と称す)および
復号器側における再符号化器の構成図であり、1ビツト
の情報ビットXが入力すると、これに対応するyoと共
にパリティビットPに相当するylが2個のシフトレジ
スタla、lbと2個の排他的論理和回路2a 、 2
bを介して、符号化器IOから出力される。この符号化
器10(再符号化器も同一構成)の生成多項式はG(d
)=[1,1+D+D2]で与えられる。この時送信側
において、初期状態をIOとし、情報系列10100が
与えられたとすると、これに対する出力系列は表1で示
される如く、11..00,10,01,01.となる
表1 情報人力と符号化系列出力並びに状態遷移これを
受信側で誤りなく受信したとする。但し、初期状態は未
知であるからとりあえず00とする。この後、この受信
系列から情報部分のみを取り出し受信側の再符号化器に
入力してゆくと表2に示す如くL・2で状態か合流し、
その後は送イ8側の符号器状態と一致する。
(以下余白。) 表2 受信側で初期状態00から出発した時の状態遷移 一般的にフィードバック無しのたたき込み組織符号を用
いた復号器では伝送路に誤りが存在しない限り、拘束長
だけの区間の情報ビットを人力すれば、送信側の符号器
10とその状態が一致する。
一方、第3図はフィードバック付きたたき込み組織符号
器の構成図であり、第2図で述べた符号化器IOにパリ
ティビットに相当するy+のビットをシフトレジスタ1
aの前段に戻して入力に情報ビットxと排他的論理和回
路2Cにより計算するものである。この符号化器100
の生成多項式はG(D)=[1,I + D +  D
2/I  + D2]で与えられる。この場合、表1と
同様に初期状態10からはじめて情報系列10100が
人力された時の符号化系列ならびに状態遷移を示したの
が表3である。
表3 情報人力と符号化系列出力並びに状態遷移また、
受信側においても同様に初期状態00から出発して、受
信系列から再生した情報系列を入力していった時の状況
を表4に示す。
(以下余白。) 表4 受信側で初期状態00から出発した時の状態遷移 表3及び表4から明らかなように、時間がたっても(表
ではt−4までしか示していない)、送信側と受信側の
符号化器状態が合流しない。これは初期状態の違いがフ
ィードバックによりずっと符号化3100内に留まる点
に起因している。従って、この後生じるパリティ系列は
送信側で生み出されるパリティ系列と一般的に一致しな
い。これは復号が正常に行えないことを意味している。
このように従来はフィードバック付きのたたみ込み組織
符号を用いた逐次復号法では符号化器レプリカ状態の合
致という点から復号に困難があった。従って、拘束長の
短縮を実現するために、送信側でフィードバック付きた
たみ込み組織符号を用いても、受信側で逐次復号が可能
な方式が強く望まれていたが、今まで何ら開示されてい
なかった。
(発明の目的) 本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みなされたもの
で、フィードバックを有するたたみ込み組織符号が逐次
復号法で可能なフィードバック付きただ込み組織符号の
逐次復号方式を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明の特徴はフィードバックを有するたたみ込み組織
符号化器によって符号化された系列に対して、受信側で
シンドローム形成器およびシンドローム逐次復号器とを
組み合わせたシンドローム逐次復号法によって復号を行
うことにある。
(発明の構成及び作用) 以下に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
(実施例) 第1図は本発明によるフィードバック付きたたみ込み組
織符号の逐次復号方式のシステム構成図であり、送信部
A、伝送路部B及び受信部Cから構成されている。なお
、説明を簡単にするために、符号化率がHの場合を例に
とる。
送信部Aは前述したフィードバック付きたたみ込み組織
符号化器100で構成され、受信部Cは遅延バッファ1
1(入/出力バッファメモリ)と、2個のシフトレジス
タ21a、 21bと排他的論理和回路22a、 22
b、 22cとを有するシンドローム形成器20と、シ
ンドローム逐次復号器30と、誤り訂正動作を行う排他
的論理和とから構成される。また、伝送路部Bのeo、
 elは雑音が付加される状態を示している。
図において、送信情報系列が情報系列入力端子3より人
力されるとフィードバック付きたたみ込み組織符号化3
100により符号化が行われ伝送路部Bへ送り出される
。伝送路上では例えばeO,elの雑音が付加されて受
信部Cへ送られるものとする。受信部Cにおいて、情報
系列は遅延バッファ11へ転送されて蓄積される。同時
に受信系列はシンドローム形成器20に人力され、形成
されたシンドロームSはさらにシンドローム逐次復号器
30に人力されて復号動作が行われる。
ここで復号器10θの生成多項式はG(D) −[1゜
1+D◆D2 / 1 + D2]であり、これに対応
するシンドローム形成器20の生成多項式はHT(D)
 −[1+ D + 02.1÷D2]Tである。これ
らの間には一般にGHT−0が成立する。
この送受信系の動作を順に説明する。表5は伝送路部B
において、誤りが全く存在しない場合の系の動作の概要
である。ここで、送信側の符号化器100の状態は受信
側で知ることができないので送信側の初期状態lOら対
してシンドローム形成器20の状態を00と適当に設定
している。この後、入力端子3から情報系列1. O,
l、 O,O,l、が入力されたとすると伝送路部Bに
は、It、 00.11゜01、00.10.なる系列
が出力される。これが受信側においてシンドローム形成
器20に入力されると、その出力はt−2以降0出力が
現われ続ける。
これは初めの不確定なシンドローム形成器20中の状態
がj−2までの過程で除去されることを意味する。従っ
て、その後、伝送路部Bに誤りが生じない限りシンドロ
ーム逐次復号器30の人力は全て零である。
(以下余白。) 表5 伝送路に誤りかない場合の送受信系(以下余白、
) 次に表6は表5と同し条件の下で、仮に伝送路部Bトて
情報系列側に1ビツトの誤りが生じている例を示したも
のである。この時、シンドローム形成器20の出力には
本来零シンドロームが出力される代わりに情報系列側の
シンドローム形成タップに対応する1÷D + D2の
誤りパターンが現われる。
パリティ側に誤りが生じる時には同様に1÷D2なる誤
りパターンが現われる。
従って表6の例の場合には、t−4までシンドローム逐
次復号器30の人力が1であり、符号化器+00の状態
遷移とシンドローム形成器2oの状態遷移が一致しない
が、t、−5以降で一致している。
(以下余白。) 表6 伝送路とで情報系列に誤りか生した時の送受信系
(以下余白、) このシンドローム形成器20の出力系列をシンドローム
逐次復号器30の人力とし、復号器側でもし情報ビット
にl;りが生じていると判断されれば、1 + D +
 D2、パリティビットに誤りが生じていると判断され
れば1+02(両方ならば(1+ D◆02)÷(1+
 D2))によるシンドロームリセットを試行的に繰り
返し、リセット後のシンドロームを全零になるようにす
れば逐次復号が行える。最終的に得られた推定悄(誤り
系列を遅延受信情報系列に加えることで復号系列を復号
出力端子50から得ることができる。
上述の説明では符号化率が%の場合を例にとり説明した
が、符号化率に/n (k < n; n、 kは正の
整数にも通用できる。
(発明の効果) 以上のように、本発明は今まで逐次復号では困難とされ
てきたフィードバック付たたみ込み組織符号を、シンド
ローム形成器20とシンドローム逐次復号器30とを組
合わせることにより、復号を可能としたものである。例
えば、フィードバック付たたみ込み組織符号が符号化率
%の場合で、従来のフィードバック無しの組織符号に比
べて約半分の拘束長で同じ自由距離を達成できる。従っ
て、従来の方式で拘束長が40〜45程度を必要として
いた場合でも、本発明は拘束長が20〜25程度で同等
の特性が実現できる。これは、逐次復号のアルゴリズム
を問わずハードウェアの削減に効果がある。拘束長が短
縮できるため、ざらに復号器オーバーフローが生じた後
、再起動を図る際にも短い区間で復号が再開できること
につながり、これはビット誤り率の改善に非常に有効で
ある。さらに本発明は硬判定/軟判定を問わずに復号が
可能である他、高符号化率符号に対しても全く同様に適
用できる。さらに出願人がすでに出願しているスタック
アルゴリズム逐次復号方式(特開昭62−274819
)を用いれば高符号化率符号に適用した際の符号はより
簡単になる等誤り訂正効果に寄与するところが非常に大
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるフィードバック付きたたみ込み組
織符号の逐次復号方式のシステム構成図、第2図は従来
のフィードバック無したたみ込み符号化器の構成図、第
3図は従来のフィードバック付きたたみ込み符号化器の
構成図である。 la、 lb、 21a、 21b、−−−シフトレジ
スタ、2a、 2b、 2c、 22a、 22b、 
22c、−m−排他的論理和回路、 3−−一情報系列入力端子、 lO−m−符号化器、 20−m−シンドローム形成器、 30−m−シンドローム逐次復号器、 40−m−加算器、  50−−一復号出力端子、+0
0−一一フイードバック付きたたみ込み組織符号化器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 送信側ではたたき込み組織符号を用いて情報系列に対し
    符号化を行い、伝送路に送り出された後、受信側では逐
    次復号方式を用いて到来した誤りを含む受信系列に対し
    て誤り訂正を行う逐次復号方式において、 前記送信側では前記たたき込み符号の一部をフィードバ
    ックしてフィードバック付きたたき込み組織符号を作成
    して符号化を行い、 前記受信側では前記伝送路を介して受信した受信系列を
    蓄積するための蓄積手段と該受信系列からシンドローム
    を形成するためのシンドローム形成手段と、該シンドロ
    ーム形成手段の出力に基づき前記受信系列の最も確から
    しいと思われる枝を順次選択しながら逐次復号を行うシ
    ンドローム復号手段と、該蓄積手段と該シンドローム復
    号手段との排他的論理和をとる排他的論理和手段とを有
    することを特徴とするフィードバック付きたたき込み組
    織符号の逐次復号方式。
JP63056125A 1988-03-11 1988-03-11 フィ−ドバック付きたたみ込み組織符号の逐次復号方式 Expired - Lifetime JP2570367B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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