JPH0267851A - 最尤復号器 - 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〕 本発明は最尤復号器におけるインパルス雑音に対する誤
判定の低減方法およびその実現回路方式〔従来の技術〕 従来、最尤復号器については１例えば、アイ・イー・イ
ー・イー　トランザクション　オン　コミュニケーショ
ン、コム−１９，ナンバー５　（１９７１）７５１頁か
ら７７２頁（ＩＥＥＥ、Ｔｒａｎｓ、ｏｎ　ＣＯＭ　Ｃ
０Ｍ−１９，Ｎａ５　（１９７１）ＰＰ７５１　７７２
）において論じられている。この復号器は、−殻内には
、受信信号と送信信号の各レベル値を比較し、この各レ
ベル値に対する「確からしさＪを求める回路と、上記回
路によって連続する複数の受信信号について「確からし
さ」の最も大きい符号系列を選択・決定する回路から構
成される。

従来の最尤復号器における確からしさの評価尺度として
は、 （Ｋ＝１〜Ｍ） が用いられていた。ここで、Ｘにはに番目の送信信号、
ｒｎは時刻ｎでの受信信号、Ｌはパス打切り長を示す、
上記第（１）式は、受信点がガウス雑音によって送信信
号から離れる確率と考えてよく、最尤復号では、この確
率を成る一定区間Ｌ（パス打切り長）に渡って求め、そ
の積が最大となるような経路に対応する信号を復号出力
とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は確からしさ（尤度）の尺度として、ガウ
ス雑音を前提とした２乗距離を用いているが、伝送路に
生起する非定常なインパルス雑音については配慮されて
おらず、受信信号に振巾の極めて大きいインパルス性の
雑音が混入した場合。

その雑音の重みが大きくなり、その前後の正しい受信信
号の値が無視され、誤った評価、したがって誤った復号
を行なうという問題があった。

本発明の第１の目的は、最尤復号器による復号において
、誤り率の低い復号回路、すなわち大きな振巾の雑音が
重畳された場合にも正しく復号できる復号回路を実現す
ることにある。

本発明の第２の目的は、逐一受信する信号のレベルが変
化する場合、各レベル値に対して正しい尤度の計算がで
きないという点を考慮し、送信又は受信信号レベルを等
測的に補正し、尤度計算の精度を上げることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的を達成するために、本発明では。

最尤復号回路において、受信信号から計算する尤度を用
いてインパルス雑音を検出する手段と、その検出結果に
応じて計算した尤度を抑圧する手段とを有する構成を特
徴とするものである。

また、上記第２の目的に対しては１時間的に変動する受
信信号レベルから最適な尤度を得るために、過去の受信
信号を保持する手段と、該受信信号を尤度が最大となる
送信信号に分類する手段と、受信信号を送信系列毎に平
均化する手段とにより、尤度計算に必要な受信信号又は
送信信号系列を更新することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の詳細な説明する前に最尤復号器の全体動作を第
２図を用いて説明する。受信信号ｒｎ２０゜は復号器の
持つ状態毎にパス尤度計算（２０−１〜２Ｏ−Ｎ）およ
びその出力に対する最大値選択（２１−１〜２ｌ−Ｎ）
を行なう。次に、この結果に応じて、どの状態からどの
状態に遷移したかというパスメモリ選択（２２）を行な
い、各状態毎に最も確からしいパス情報をパスメモリ２
６に記憶する。ここで、パスメモリ２６は、各状態り段
のシフトレジスタ（２６−１１〜２６−　Ｌ　Ｌ　。

て′ ・・・、２６−Ｎ１〜２６−ＮＬ）が構成されており。

その出力はセレクタ２７により選択された後、復号器出
力２０３となる。パスメモリ選択２２の出力Ｐ！〜ＰＮ
１２０１は、状態尤度レジスタ２４の出力と加算器２３
により加算され、この出力を再び状態尤度レジスタ２４
に書込む。上記パスメモリ出力のセレクタ制御信号２０
２は、上記Ｎ個の状態尤度レジスタ２４を最大値選択回
路２５に通すことにより、最大値を与える状態のインデ
ックスとして与えられ、セレクタ２７は該インデックス
に対応したパスメモリの出力を復号出力２０３として出
力する。

次に第１の発明の動作を第１図を用いて説明する。本発
明の対象となる尤度補正部１３−１は、第２図における
最大値選択２１−１とパスメモリ選択２２の間に置かれ
、状態１のパス尤度計算２０−１の結果、Ｐｌ〜ＰＭの
最大値Ｐ、に対して、これがインパルス雑音に起因する
量であるか否かを判定するインパルス雑音検出部１１−
１に入力し、その判定結果ＣとＰＪ　を尤度抑圧部１２
−１に入力することにより、出力ＰＪ　　を得る。ここ
で、インパルス雑音検出部１１−１は、予め与えられた
しきい値θとＰｌの比較により、判定結果Ｃを出力する
。また、尤度抑圧部１２−１は、Ｃ＝１の時は尤度を抑
圧し、Ｃ２０の時はＰ、をそのまま出力するように動作
する。

尚、本発明の尤度補正部１３−１は、第２図のＮ個の各
状態の最大値選択２１−１〜２１−Ｎの出力をその入力
とし、上述の機能を各状態に対して実現する。

次に第２の発明の動作を第３図に用いて説明する。受信
信号ｒ。は、回線の種類や長さあるいはフィルタリング
による符号量干渉により変動する。

パス尤度計算部２０−１では、ｔ’ｎと送信信号レベル
の間で第（１）式の尤度を計算するが、この時、受信信
号系列によって送信信号レベルＸにを更新し、常時パス
尤度が正しいレベルで計算されるように補正する。受信
信号ｒｎは、パスメモリ２Ｇと同様、Ｌ段の受信信号レ
ジスタ３０に入力され、状態尤度の最大値を与えるセレ
クタ制御信号２０２によって、受信信号レジスタ３０の
出力を送信レベルＸにに対応したグループに分離（３１
）Ｌ、各グループ毎に、ｒｎ　を平均化（３２）するこ
とにより、この平均値を新たなＸｖｃとして更新（３３
）Ｌ、、このＸにを用いてパス尤度を計算する。

本発明によれば、送信信号レベルを常時、受信信号レベ
ルに適応させることが可能となるが、逆にＸにを固定と
して、過去のｒｏの系列を用いることにより、入力のｒ
ｎのレベルを更新することも可能である。いずれの方法
にしても、送信信号レベルと受信信号レベルを適合させ
ることにより。

各パス尤度の計算精度が向上するだけでなく、第１の発
明におけるインパルス雑音の検出精度の向上が図れる。

〔実施例〕

以下１本発明の１実施例を第４〜第９図により説明する
。

第４図は各状態におけるパス尤度の最大値ＰＪを示して
おり、θ１はＰＪの成るしきい値である。

パス尤度は、Ｙ＝−ｘ”で与えられるため、振巾の大き
いインパルス雑音が入力されると、ＰＪは小さくなり、
しきい値θ１を下回る。

本発明では、インパルス雑音の上述した特徴に注目し、
第５図（Ａ）〜（Ｃ）の方式により、インパルス雑音検
出部１１−１を構成する。まず。

方式（Ａ）では、比較器５０によりＰ、と０１を比較し
、 Ｐ、≧θｌの時、Ｃ２０ ＰＪ＜θ工の時、Ｃ＝１ とし、Ｃ＝１の時に、パス尤度抑圧信号を出力する。第
４図の場合、Ｃ＝１となるのは、ｔ＝ｎ。

ｎ＋１．ｎ＋２．ｎ＋３．ｎ＋４の区間である。

次に方式（Ｂ）では、複数のレジスタ５１〜５２を設け
ておきその各々の出力と０１を比較器５０の入力とし、
各比較器の出力をＡＮＤゲート５５に入力し、その出力
をパス尤度抑圧信号とする。

本方式によれば、第４図のデータに対して、ｊ＝＝ｎ、
ｎ＋１．ｎ＋２の区間でＣ＝１となる０水力式は、比較
的、低周波成分を有するインパルス雑音に対して、有効
な手段となる。更に、方式（Ｃ）においては、レジスタ
５４と減算器５５によってＰｌの傾きを検出し、この傾
きを比較器５０により、第２のしきい値θ２比較し、こ
の傾きがある値より大きい場合、出力ゲート５６をイネ
ーブル状態とし、かつ、後続のＰ４が（ａ）の状態でＣ
＝１となる場合にパス尤度抑圧信号を出力する。又、尚
、上記方式（Ｂ）、（Ｃ）ではレジスタが２個の場合を
示しが、一般に１個に拡張できる。

次に、尤度抑圧部１２−１の実施例を第６図（Ａ）、（
Ｂ）に示す。まず、図（Ａ）では、ＰＪとＣを入力とし
て、Ｃ＝１の場合、ｍビットシフタ６２をイネーブルと
し、ＰＪ　を格納するレジスタ６１の内容を右へｍビッ
トシフトする。

即ち、出力ＰＪ’は、 Ｐ　Ｊ’　＝　Ｐ　Ｊ　Ｘ　２−”　　　　　　　　　
　　・・・（２）となる。Ｃ＝０の時は、ＰＪ’＝ＰＪ
として、そのまま、出力する。また１図（Ｂ）では、減
算器６３により、ＰＪ−Δ（ここでΔは定数）を計算し
、Ｃ＝１の時、ＰＪ’　＝Ｐａ−Δとし、Ｃ＝○の時、
ＰＪ””ＰＪとする。

次に１本発明を実際の伝送システムに適用する例を示す
。

第７図は、最尤復号器（ＭＬＤ）を用いた伝送システム
を示しており、伝送路符号として、帯域の使用効率の高
いパーシャルレスポンスクラス４（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　
Ｄｕｏ　Ｂｉｎａｎｙ）符号を用いている。本符号は、
符号の変換則Ｆ　（Ｄ）が、 Ｆ　（Ｄ）＝　（１−Ｄ）Ｘ　（１＋Ｄ）（Ｄは、　ｂ
ｏｕｄ　ｒａｔｅの遅延を示す）で与えられ９図に示す
様に、送信側（７２）と受信側（７９）にその特性が分
割されている。また、受信側における復号時の誤り伝搬
を避けるために送信側にプリコーダ（７１）を設けてい
る。

本発明の最尤復号器７７は、（１＋Ｄ）フィルタ７９の
出力を、受信信号から抽出したクロック信号８４により
ＡＤ変換７８した出力に適用される。

次に、ＭＬＤ７７のトレリス構造について説明する。ま
ず本符号に対するプリコーダ７１および符号器の構成を
第８図に示す。ここで符号器は、第７図の（１−Ｄ）フ
ィルタ７２と（１＋Ｄ）フィルタ７９を同時に表示しで
ある。ここで、８１゜８２は遅延要素を表し、８０．８
３は各々、モジュロ２加算器および算術減算器を示す。

本符号器に対する状態遷移図を第９図に示す、ここで各
状態は遅延要素の内容を表し、技のラベルａ　／　ｂは
入力ａの時の出力すを示している。

更に第９図の状態遷移図に対応したトレリス線図を第１
０図に示す。各状態に対して、遷移を示すパスとその時
の符号器の出力が、各技のラベルとして表されている。

ここで、第１０図に注目すると、入力＝Ｏ又は１に対し
て、４状態が対称性を有していることがわかり、第１０
図のトレリス線図は、第１１図のトレリス線図に書き替
えることができる。即ち、状態数を４から２へ縮退させ
ることが可能となり、この２状態に対して本発明を適用
することができる。

本トレリスに対する実施例を第１２図に示す。

受信信号２００はＡＤ変換器１２０により４ビツトに量
子化される。この信号は、直ちに２状態の各々について
、そのパス尤度計算１；３０が行なわれる。ここでは、
送信信号レベルをＡ、Ｏ，−Ａと仮定して、１３１〜１
３３においてｒ　ｎ２）　（ｒ　ｎ−Ａ）”ｒ　（ｒｎ
＋Ａ）２のパス尤度計算を行なう。

次に、各状態毎にコンパレータ１４０，１４１により尤
度の大きい方が選択される０次に、選択されたＰＪ、Ｐ
ｋに対して尤度補正を行なう。まず。

コンパレータ１５０，１５１により、しきい値θ１との
比較を行ない、しきい値より小さいＰＪ、Ｐｋについて
は、インパルス雑音が受信されたものと判断して、シフ
タ１６０，１６１を起動し、レジスタ１７０，１７１の
内容を右シフトし、パス尤度を抑圧する。また、コンパ
レータ出力のうち。

選択されたパスを示すパスメモリ３００，３０１は、そ
のまま、シフトレジスタ２１０，２１１に入力される１
次に、尤度補正出力３１０，３１１は、状態尤度を計算
するために、加算器１８０゜１８１に入力される。ここ
で、加算器１８０゜１８１の残り一方の入力は、２つの
状態尤度レジスタ１９０，１．９１のうち、パスメモリ
３００゜３０１によって示された方の値である。ここで
、レジスタ出力はセレクタ２００，２０１によって選択
される。更に、２つの状態尤度レジスタ１９０゜１９１
の出力は、コンパレータ２４０に入力され、尤度の大き
い状態のインデックスｉが、復号出力を決めるセレクタ
２３０の選択端子に入力される。

一方、シフトレジスタ２１０，２１１に入力されたパス
メモリ３００，３０１は、各々デユーダ２２１および２
２２によって復号値が選択される。

尚、本実施例の中では、パス尤度計算１３０およびデフ
ーダ２２０は、ＲＯＭ　（Ｒｅａｄ　ＯｎｌｙＭｅｍｏ
ｒｙ）によって実現することが可能であり、本実施例で
は、前者は１２８語×４ビット、後者は１２８語×１ビ
ット（パス打切り長＝６ビツトの場合）１本発明の尤度
補正部は、コンパレータ１５０、シフタ１６０．レジス
タ１７０の簡単な構成として実現することが可能である
。

尚、本発明の応用として、インパルス雑音の混入した伝
送システムで、最尤復号後の誤り率を更に下げるために
は、第１３図に示すように、受信される信号とインパル
スの雑音のスペクトルの相違に注目し、インパルス雑音
のパワー集中部を除去するバイパスフィルタＨＰＦ２５
０を最尤復号器７７の前に設ける手段がある。

本発明におけるインパルス雑音検出手段として、第５図
（Ａ）〜（Ｃ）の実施例を示したが、この他に最尤復号
器７７の前置部７８，７９，８０゜８１の各部で検出す
ることも可能である。例えば、前置各部にピーク検出手
段を設ける方法や、ＡＤ変換器７８の最大、最小レベル
を検出する方法があり、これらを制御信号Ｃとして、パ
ス尤度抑圧部１２−１に入力することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば振ＩＪの大きいインパルス雑音を受信し
た際、これを検出してそのパス尤度を抑圧するため、こ
の雑音の影響が前後の符号系列の識別に悪影響を与えず
インパルス雑音環境下においても、低いビット誤り率を
達成することができる。

また、実現に当たっては、比較器、ビットシフタ。

レジスタのみで構成することが出来、最尤復号器全体の
ハードウェアサイズと比へると極めて少ない。また、送
信信号レベルの値を過去の受信系列から、等測的にスケ
ーリングし、更新することによりレベル変動のある回線
においても常時、最適な状態で、尤度計算を行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のシステム構成を示すブロック図、第
２図は、最尤復号器の全体構成図５第３図は、本発明の
他のシステム構成を示すブロック図、第４図は、パス尤
度の時間的経過を示す図、第５図（Ａ）〜（Ｃ）は、イ
ンパルス雑音検出部の実施例を示す図、第６図（Ａ）、
（Ｂ）は、パス尤度抑圧部の実施例を示す図、第７図は
１本発明の適用例を示すシステム構成図、第８図は、パ
ーシャルポンス・クラス４符号の符号器の構成図、第９
図は、上記符号器の状態遷移図、第１０図は上記符号器
のトレリス線図、第１１図は、第１０図の縮退化トレリ
ス線図、第１．２図は、縮退化トレリス線図に対する実
施例を示す図、第１３図は、本発明を適用した最尤復号
器の１例を説明するための図である。 ２０−１・・・パス尤度計算、２１−１最大値選択。 １１−１・・・インパルス雑音検出、１２−１・・・尤
度抑圧、１３−１・・・尤度補正、２００・・・受信信
号、２０−１〜２０−Ｎ・・・パス尤度計算、２１−１
〜２１−Ｎ・・・最大値選択、２２・・・パスメモリ選
択、２３・・・加算器、２４・・・状態尤度レジスタ、
２５・・・最大値選択、２６・・・パスメモリ、２７・
・・セレクタ、２０２・・・セレクタ制御信号、２０１
・・・最大パス尤度、２０３・・・復号出力、３０・・
・受信信号レジスタ、３１・・・ｒｎＸｔ分類、３２・
・・Ｘ、平均化、３３・・・Ｘ、更新、５０・・・比較
器、５１〜５４・・・遅延要素、５５・・・ＡＮＤゲー
ト、５６・・・ＥＮ付ＡＮＤゲート、５７・・・減算器
、６１・・・レジスタ、６２・・・ｍｂｉｔシフタ、６
３・・・減算器、６４・・・セレクタ、７０・・・送信
部、７１・・・プリコーダ、７２・・・（１−１））フ
ィルタ、７３・・・送信フィルタ、７４・・・伝送路、
７５・・・受信部、７６・・・ラッチ、７７・・・最尤
復号器、７８・・・ＡＤ変換器、７９・・・（ＨＤ）フ
ィルタ、８０・・・ロールオフフィルタ、８１・・・（
ｊ　Ａ　ａ　ｃ　。 ８２・・・ＰＬＬ、８３・・・クロック抽出、８４・・
・法２加算器、８５，８６・・・遅延要素、８７・・・
減算器、１３０・・・パス尤度計算、１４０〜１４１・
・・比較器、１５０〜１５１・・・比較器、１６０〜１
６１・・・シフタ、１７０〜１７１・・・レジスタ、１
８０〜１８１・・・加算器、１９０〜１９１・・・レジ
スタ、２００〜２０１・・・セレクタ、２４０・・・比
較器、２１０〜２１１・・・シフトレジスタ、２２０・
・・ＲＯＭ、２２１〜２２２・・・デコーダ、２３０・
・・セレクタ、３００〜３０１・・・パスメモリ、３１
０〜３１１・・・尤度補第 図 第 図 Ａ：乞数 夷 図 第 図 ♂７ 第 １θ 図 時ルｊ θ □入７′Ｊ０ −−−−−入力 冨 図 茅 図 θθ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め定められた符号化則に基づいて、受信信号の中
   から送信データ系列を推定する最尤復号器において、受
   信信号の中からインパルス雑音を検出する手段、および
   上記検出手段により検出されたインパルス雑音に対して
   、各状態におけるパス尤度を抑圧する手段を設けたこと
   を特徴とする最尤復号器。 ２、第１項記載の最尤復号器において、インパルス雑音
   の検出は復号器の各状態におけるパス尤度の最大値に対
   して処理を行なうことを特徴とする最尤復号器。 ３、第１項記載の最尤復号器において、インパルス雑音
   の検出手段は、複数のパス尤度の絶対量あるいは、パス
   尤度の時間的変化量を用いることによつて実現すること
   を特徴とする最尤復号器。 ４、複数の受信信号を記憶する手段と、状態尤度の最大
   値を与える状態制御信号により受信信号を分類する手段
   と、上記分類結果に基づいて受信信号を平均化する手段
   、および上記平均結果に基づいてパス尤度計算に必要な
   受信信号レベル又は送信信号レベルを更新する手段を有
   することを特徴とする第１請求項〜第３請求項のいずれ
   かに記載した最尤復号器。 ５、第１請求項記載の最尤復号器おいて、各状態におけ
   るパス尤度の抑圧手段は、パス尤度より予め定められた
   定数を差し引くことにより、あるいは、パス尤度に１よ
   り小さい乗数を掛け合わせることにより実現することを
   特徴とする最尤復号器。 ６、第１請求項〜第５請求項のいずれかに記載の最尤復
   号器において、受信されるインパルス雑音の有するパワ
   ースペクトル密度の集中帯域を除去するフィルタ手段を
   備え、該フィルタを上記最尤復号器の前置フィルタとし
   て用いることを特徴とする最尤復号システム。 ７、第１請求項〜第５請求項のいずれかに記載の最尤復
   号器において、各状態における最大値選択手段を時分割
   使用することを特徴とした最尤復号器。