JPH01232830A - 誤り訂正復号化装置 - Google Patents

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〕 本発明は誤り訂正復号化装置に、特にディジタルデータ
の伝送あるいは蓄積などによってデータに生じた誤りを
自動的に訂正する誤り訂正復号化装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

ディジタルデータの伝送あるいは蓄積などによって生じ
る誤りは、伝送路上の雑音あるいは蓄積媒体の物理的な
欠陥によるものが多いことが認められている。従来、そ
のような雑音や欠陥の影響から逃れるために、データを
送る側ではデータをいくつかの情報シンボルに区切り、
各シンボルに対して予め決められた順序でもって変換を
施し冗長度を付加してから、伝送路上あるいは蓄積媒体
に送り出し、データを受ける側では、伝送路あるいは蓄
積媒体から送られてきた受信信号系列に含まれる前記冗
長度をもとにして、各シンボルの誤りを検出し訂正する
という方式を採用している。

情報シンボルに変換を施し冗長ビット列を付加する方法
および変換されて冗長ビット列の付加された受信信号列
からもとの情報シンボルを復元する方法として、従来一
般によく知られ利用されているものに、それぞれ、畳み
込み符号やトレリス符号などの木符号を用いる方法及び
逐次復号アルゴリズムを用いる方法がある。以下では説
明の都合上、木符号については畳み込み符号と呼ばれる
符号に限定し、逐次復号アルゴリズムについてはファン
アルゴリズムと呼ばれるアルゴリズムに限定して説明を
行う。なお、木符号及び逐次復号アルゴリズムについて
の詳細は例えば、昭晃堂から１９７３年に発行された刊
行物「符号理論」に詳しく述べられている。また、ファ
ンアルゴリズムは米国人ファン（Ｒ，Ｍ、Ｆａｎｏ）が
考案したもので、１９６３年における米国電気電子上学
会の情報理論に関する論文誌の第９巻６４〜７４項（Ｉ
ＥＥＥ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎＩｎｆｏｒｍ
ａｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｏｒｙ＋　ｒｒ−９，ｐｐ、６４
−７４）に［アヒューリスチック　デスカッジョン　オ
ブ　プロバビリスチック　デコーディング（Ａ　Ｈｅｕ
ｒｉｓｔｉｃＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｒｏｂａ
ｂｉｌｉｓｔｉｃ　Ｄｅｃｏｄｉｎｇ）Ｊという題名で
掲載された論文の中で述べられている。

これらの方法のうち情報シンボルに変換を施し冗長ビッ
ト列を付加する方法について簡潔に述べれば、誤り訂正
符号化装置（以下では単に符号器ともいう）は、例えば
シフトレジスタのような、内部状態を保持するための回
路を持ち、入力される情報シンボルに依存して、予め決
められた方法で内部状態を変更する。内部状態を保持す
る回路としてシフトレジスタを用いている場合には、情
報シンボルをシフトレジスタに入力することによって内
部状態を変更する。一方、符号器は、内部状態を予め決
められた関数発生器に入力して冗長ビット列を発生し、
その冗長ビット列を符号シンボルに付加したものを符号
シンボルとする。符号器から出力された符号シンボルは
伝送路を通って、あるいは蓄積媒体に一旦記録・再生さ
れた後、復号器に送られる。復号器の受は取ったアナロ
グ受信信号をディジタル化して得られる受信信号は、伝
送路上の雑音あるいは蓄積媒体の物理的な欠陥によって
生じた誤りにより、必ずしも送られた符号ビットとは一
致しない。

受信信号列から情報を逐次復号アルゴリズムによって復
元する方法について簡単に述べれば、誤り訂正復号化装
置（以下では単に復号器ともいう）は、対応する符号器
と同一の機能を有する回路（以下では符号器複製という
）を内部に持っており、例えば情報シンボルの長さが２
ビツトならば００．０１．１０．１１の４通りのすべて
の可能なビット列を符号器復製にそれぞれ入力したとき
の符号器複製の出力ビツト列を受信信号列とそれぞれ比
較して、受信信号列に最も近い符号シンボルを与える情
報シンボルを、送られた情報シンボルだと推定する。近
さの尺度としては、一般に、次式で定義されるファン尤
度と呼ばれる尤度が用いられる。

λ＝１ｏｇｚ　（ｐ　（ｙ　ｌ　ｘ）　／ｐ　（ｙ）　
）　−Ｂここでｐ　（ｙ）は受信信号がｙである確率を
、ｐ（ｙｌｘ）は符号ピッ）ｘが送られた下で復号器が
受信信号ｙを受は取る確率である。また、Ｂはバイアス
と呼ばれる固有な値で、予めシミュレーションなどによ
って最適な値を決めておく。なお、ファン尤度は実数値
であるが、実際には装置化の都合上ファン尤度にほぼ比
例した整数値で近似したものを用いる。ファンアルゴリ
ズムでは、基本的には、ファン尤度の累積尤度が最も大
きくなる情報シンボル列を送られた情報シンボル列だと
判定して行（。もっとも、伝送路上の雑音が強いときに
は、受信信号に誤りが多発し、間違った情報シンボルを
送られた情報シンボルだと判定してしまう可能性がある
のだが、もし、復号器が一旦誤った判定をした場合には
、それ以後の符号器複製の内部状態が符号器の内部状態
と食い違い、それ以後は復号器がファン尤度の大きな情
報シンボルを見つけようとしてもなかなか見つからなく
なるので、過去において誤った判定を行ったことが検出
できる。従って、逐次復号アルゴリズ１、では、復号器
がファン尤度の大きな情報シンボルを見つけにく（なる
と、過去において誤った判定を行ったと判定して、符号
器複製の内部状態を過去の状態に戻した後、過去におい
て選んだ情報シンボルの次にファン尤度の大きな情報シ
ンボルを送られた情報シンボルだと判定して復号化をや
り直す。ただし、次に大きな情報シンボルを見つけ出そ
うとしても、すでに探索済みで、見つけることができな
ければ、もう一つ過去の状態に戻って同様の操作を行う
。復号器が過去において誤った判定を行ったと判断する
厳密な基準については前記文献に述べられている。なお
、逐次復号アルゴリズムでは、そのような試行錯誤を繰
り返して復号化を行うために一旦出力した復号結果が後
で変更される可能性があるので、復号器の復号結果を装
置の外部に出力するときにはバッファを介して行う必要
がある。

さて、上記のような情報シンボルの符号化及び復号化を
実行するための誤り訂正符号化装置及び誤り訂正復号化
装置は、例えば米国人ジョージ・テヒソト・フオーニイ
・ジュニア（Ｇｅｏｒｇｅ　ＤａｖｉｄＦｏｒｎｅｙ、
　Ｊｒ、）の米国特許第３．６６ｓ、３９６号明細書に
記されているような回路で実現できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来方式にあっては、符号化率の変更をこ対応
する上で、以下のような難点がある。

すなわち、衛星通信などの商用通信ではコスト上の問題
から１種類の集積回路で様々な符号化率に対応すること
が要求されるが、従来方式で複数個の符号器に対応する
には、複数個の符号器複製を復号器内部に備える必要が
ある。

符号化率の変更は、送信側に受信対象となる符号器が複
数個あって、これらが切り替えられるようなとき出現す
るが、それら送信側の個々の符号器に対応でき、符号化
率の変更に対処し得るよう、従来は符号器複製も複数個
備えておかなければならない。

このため回路が大規模になり、１個の集積回路で実現す
ることは困難であるという欠点があった。

また従来方式で複数個の符号器複製の持つ状態保持回路
すなわちシフトレジスタを共用して装置規模を節約した
場合には、各々の符号器複製が有するシフトレジスタの
長さが異なるために符号器複製での遅延時間が対応する
符号器によって変動するので、符号化率を変更する際に
は遅延時間の補正を必要とするという欠点があった。

本発明の目的は従来の誤り訂正復号化装置の上記欠点を
取り除き、小規模な回路で符号器の切り替えに容易に対
応できるような誤り訂正復号化装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の誤り訂正復号化装置は、 順に入力されてくる情報シンボルを状態保持回路に保持
し状態保持回路の内部状態を関数発生器に入力して得ら
れた冗長シンボルを情報シンボルに付加してこれを符号
シンボルとして出力する誤り訂正符号化装置に対応する
誤り訂正復号化装置において、 ダミーのビットを発生するダミービット発生回路を具備
し、 このダミービット発生回路の出力を情報シンボルに付加
し、情報シンボルを符号シンボルと同じ長さにして復号
化を実行することを特徴としている。

〔作　用〕

本発明のように情報シンボルにダミービットを付は加え
て符号シンボルの長さと等しくしてやれば、符号化率が
変更されても状態保持回路の長さすなわち容量を変更す
る必要がない。また、このようにすると、制御回路の構
成も容易となる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の誤り訂正復号化装置の一実施例の構成
を示す。

第１図に示すように、この装置は、入力端子１０８と出
力端子１０９とを有し、更に選択信号が供給される入力
端子１０１を備えている。

入力端子１０８は、送信側の対応する符号器からの送出
出力が伝送路等を介して送られて来る端子であり、また
、出力端子１０９は、復号結果を取り出すための端子で
ある。入力端子１０１に供給される信号は、情報シンボ
ルの長さ、符号シンボルの長さに関する選択信号である
。

以下では情報シンボルの長さをにビットとし、符号シン
ボルの長さをｎビットとする。すなわち符号シンボルの
うちｎ−にビットが冗長ビットである。なお（ｋ、ｎ）
の組は入力端子１０１に供給される選択信号に応じて、
（１，２）　、（３，４）、（７，８）と変更される。

また従来の復号器と同一部分については略記する。

第１図において、符号器複製は状態保持回路１０２、関
数発生器１０３とで構成される。関数発生器１０３には
入力端子１０１の選択信号が供給されており、選択信号
に応じて関数を変更する。ただし関数はそれぞれの選択
信号に対して対応する符号器が具備しているものと同一
機能のものである。

状態保持回路１０２は例えば双方向シフトレジスタで構
成される。状態保持回路１０２では各々の情報シンボル
に対してダミーのビットも保持するので、状態保持回路
１０２の保持するビット数は対応する符号器の状態保持
回路に比べて容量がｎ　／　ｋ倍になる。

ダミービットの上述の保持は、情報シンボルへのダミー
ビットの付加によって行われる。このため、図に示すよ
うに、ダミーのビットを発生するダミービット発生回路
１０４が設けられている。このダミービット発生回路１
０４には、入力端子１０１から選択信号が供給されるよ
うになっており、その出力を情報シンボルに付加する。

復号化は、かかるダミービットの付加によって、情報シ
ンボルを符号シンボルと同じ長さにしてこれを実行する
。

なお、図中、１０５は逐次復号制御回路、１０６はバッ
ファ、１０７は入出力制御回路を示す。

このように、本実施例の装置は、順に入力されてくる情
報シンボルを状態保持回路に保持し状態保持回路の内部
状態を関数発生器に入力して得られた冗長シンボルを情
報シンボルに付加してこれを符号シンボルとして出力す
る誤り訂正符号化装置に対応する誤り訂正復号化装置で
あって、ダミーのビットを発生するダミービット発生回
路１０４を具備して、ダミービット発生回路の出力を情
報シンボルに付加し、情報シンボルを符号シンボルと同
じ長さにして復号化を実行する。

次に、動作について説明する。

第１図における信号の動きは次の通りである。

アナログ受信信号をＡ／Ｄ変換して得られた受信信号は
、入力端子１０８から入力されて入出力制御回路１０７
を介して一旦バッファ１０６に蓄えられ、逐次復号制御
回路１０５が必要とするときに読み出される。逐次復号
制御回路１０５は状態保持回路１０２に情報シンボルの
推定値を保持し、それに対応する関数発生器１０３の出
力を得る。そしてバッファ１０６から読み出した受信信
号と関数発生器１０３の出力を比較して情報シンボルの
推定値の、確からしさを判定する。もし逐次復号制御回
路１０５が推定値を正しいと判断すれば、状態保持回路
１０２の内容は右にシフトされて押し出された情報シン
ボルの推定値が復号結果として、バッファ１０６に書き
込まれる。また逐次復号制御回路１０５が推定値を誤っ
ていると判断した場合には、過去の推定値がバッファ１
０６から読み出されて状態保持回路１０２の右端に押し
込まれて、状態保持回路１０２の内容が左にシフトされ
、過去の状態に戻される。逐次復号制御回路から出力さ
れるにビットの推定値には、ダミービット発生回路１０
４が出力するｎ−にビットのダミービットが付は加えら
れる。

ここで、このようにｎ−にビットのダミービットの付加
を行うのは、次のような観点からである。

すなわち、従来方式では冗長シンボルの処理をする際に
は符号器複製の内部状態を変更しなかったが、この装置
では冗長シンボルを調べる際にはダミービットを状態保
持回路１０２に保持させて内部状態を更新して行くこと
ができる。ところで、本来の状態保持回路の容量すなわ
ち長さは、例えば符号化率が１／２．３／４．７／８と
大きくなるにつれてほぼ４０．６０．７０ビツトと、符
号化率にほぼ比例する大きさに選ばれる。従って、この
装置のようににビットの情報シンボルにｎ−にビットの
ダミービットを付は加えてｎビットの符号シンボルの長
さと等しくしてやれば、符号化率が変更されても状態保
持回路の長さすなわち容量を変更する必要がない。

換言すれば、符号化率が７／８のとき（前述の（ｋ、ｎ
）の組が（７，８）のとき）にはダミービットを小とし
、３／４のとき（同じ＜　　（３，４）のとき）にはそ
れよりも大とし、１／２のとき（同じ＜　　（１，２）
のとき）には更にそれよりも大とすれば、符号化率の変
更にかかわらず、状態保持回路としては、一定の容量の
ものを備えておけば足りる。つまり、従来のように、長
さすなわち容量の異なる状態保持回路を複数個使用しな
いでも済む。

またこのようにすると、従来は情報シンボルに対しては
状態保持回路の内部状態を変更し、冗長ビットに対して
は内部状態は変更しないというように、符号シンボルの
ビットが情報シンボルと冗長シンボルのどちらに属する
かで制御のやり方を変える必要があったが、この装置で
はどちらもシ・ンボルに対しても内部状態を変更するの
で復号器の制御回路の構成が容易になる。

すなわち、既述したような遅延時間の補正などの処理も
必要としないで済む。

さて、前述の逐次復号制御回路１０５の動作に戻り、こ
の逐次復号制御回路１０５が以上の操作を行って行けば
、次第にバッファ１０６に情報シンボルの推定値すなわ
ち復号結果が蓄えられて行き、復号結果は最終的に入出
力制御回路１０７を介して出力端子１０９から出力され
て行く。

なお、本発明は、既述したような畳み込み符号による符
号化、ファノアルゴリズムによる復号化の符号化復号化
系における誤り訂正に限定されるものではなく、−船釣
な零符号と逐次復号アルゴリズムの場合に広（適用でき
る。

また、ダミービット付加に関しては、符号化率と本来の
状態保持回路の容量は正確に比例しないので、厳密には
符号化率によって数ビツト程度の調整が必要となるが、
更に、この問題をも解決しようとするときには状態保持
回路の長さを一番長いものに合わせておき、本来の状態
保持回路の長さが短い符号化率に対しては、状態保持回
路の内部状態のうち本来の長さを越える分について状態
保持回路から関数発生器への結線を省略すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に従えば、回路を大きくす
ることなく符号化率の変更に対応できるような誤り訂正
復号化装置が容易に構成できる。

従って本発明がコンピュータと通信とが融合したシステ
ムによって構築される今後の情報化社会において、伝送
あるいは蓄積などによって生じる誤りからデータを保護
する目的で効果を発揮できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図である。 １０１、１０８・・・入力端子 １０２　　・・・・・状態保持回路 １０３　　・・・・・関数発生器 １０４　　・・・・・ダミービット発生回路１０５　　
・・・・・逐次復号制御回路１０６　　・・・・・バッ
ファ １０７　　・・・・・入出力制御回路 １０９　　・・・・・出力端子 代理人　弁理士　　岩　佐　　義　幸 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）順に入力されてくる情報シンボルを状態保持回路
   に保持し状態保持回路の内部状態を関数発生器に入力し
   て得られた冗長シンボルを情報シンボルに付加してこれ
   を符号シンボルとして出力する誤り訂正符号化装置に対
   応する誤り訂正復号化装置において、 ダミーのビットを発生するダミービット発生回路を具備
   し、 このダミービット発生回路の出力を情報シンボルに付加
   し、情報シンボルを符号シンボルと同じ長さにして復号
   化を実行することを特徴とする誤り訂正復号化装置。