JPH06232768A

JPH06232768A - 畳込み符号化データ復号装置

Info

Publication number: JPH06232768A
Application number: JP1555093A
Authority: JP
Inventors: Masato Tajima; 正登田島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1993-02-02
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、簡易な構成で所望の復号誤
差を最適に復号できる畳込み符号化データ復号装置を提
供することにある。【構成】この発明は、受信した畳込み符号化データよ
り、第１の復号器で送信情報データを推定し、この推定
データを送信側と同じ符号器で再符号化した後、この再
符号化データと受信データの差分データを第２の復号器
へ入力して復号誤差を求め、この復号誤差を前記第１の
復号器の出力と合成することにより最終的な復号データ
を得る畳込み符号化データ復号装置において、前記第２
の復号器は、前記差分データからシンドロームを生成す
る前処理回路と、この前処理回路で生成されたシンドロ
ームから回線誤りを推定するシンドローム復号器と、こ
のシンドローム復号器で得られた回線誤り推定値を前記
復号誤差に変換する後処理回路とから構成されることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、畳込み符号化データ
の復号法として知られるビタビ復号法を実現する畳込み
符号化データ復号装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ビタビ復号法は畳込み符
号に対する極めて強力な復号法であるが、一方多くの計
算量とメモリ量を必要とすることが欠点になっている。
このため、復号器の複雑さを低減するための様々な工夫
が行われている。

【０００３】このような工夫の一つとして、ビタビ復号
器のＬＳＩ化に際し、回路規模や消費電力を軽減させる
ため、図２に示すようなＳＳＴ（ＳｃａｒｃｅＳｔａ
ｔｅＴｒａｎｓｉｔｉｏｎ）型と呼ばれる方式が提案
されている。

【０００４】この方式では、まず受信した畳込み符号化
データ１０より、簡易な復号器１１０で送信情報データ
を推定し、この推定データを送信側と同じ符号器１２０
で再符号化する。ここで、第１の遅延回路（遅延時間τ
１）１４０を用いて受信データと再符号化データとの
同期を取り、共に加算回路１６０に送る。

【０００５】この加算回路１６０では再符号化データと
受信データとの差分を求め、主復号器１３０（通常のビ
タビ復号器が用いられる）へ入力する。このとき、主復
号器１３０への入力は、簡易復号器１１０での復号誤差
を送信側と同じ符号器で符号化したものである。したが
って、主復号器１３０は復号誤差データを復号する。

【０００６】一方、簡易復号器１１０で得られた推定デ
ータを第２の遅延回路１５０で時間（τ2 ）だけ遅延し
て復号誤差データとの同期をとり、加算回路１７０で復
号誤差データと合成する。これにより、最終的な復号デ
ータ２０を得ることができる。これがＳＳＴ型ビタビ復
号器の復号原理である。以下、一般性を失うことなく、
符号化率１／２、拘束長３の符号に限定して説明を進め
る。

【０００７】上述のＳＳＴ型ビタビ復号器において、最
初に受信データから送信情報データを推定する簡易復号
器１１０の構成法は特に指定されないが、通常は対象と
する畳込み符号の構造に依存して選択される。例えば、
一般的な非組織符号：Ｇ＝（１＋Ｄ² ，１＋Ｄ＋Ｄ² ）の場合（これは同時に「Quick Look-In 符号」にもなっ
ている）、簡易復号器１１０として、通常はＧ^-1＝（１＋Ｄ，Ｄ）^T の逆符号器が用いられる。

【０００８】受信データをｚ＝ｘＧ＋ｅと表現した場合
（ｘは送信情報データ、ｅは回線雑音を意味する）、簡
易復号器１１０の出力は、ｚＧ^-1＝（ｘＧ＋ｅ）Ｇ^-1＝ｘ＋ｅＧ^-1 である。したがって、再符号器（Ｇ）１２０で得られる
再符号化データは、（ｘ＋ｅＧ^-1）Ｇ＝ｘＧ＋（ｅＧ^-1）Ｇとなる。ゆえに、最初の受信データとの差分（加算回路
１６０の出力）Ｒは、Ｒ＝ｚ＋（ｘＧ＋（ｅＧ^-1）Ｇ）＝（ｘＧ＋ｅ）＋（ｘＧ＋（ｅＧ^-1）Ｇ）＝（ｅＧ^-1）Ｇ＋ｅと表現される。このＲは「情報系列ｕ＝ｅＧ^-1を送信側
と同じ符号器Ｇで畳込み符号化した後、回線雑音として
ｅが加わったもの」と見なされるので、このＲを入力と
するビタビ復号器（主復号器）は“ｅＧ^-1”を復号す
る。したがって、先の推定データｘ＋ｅＧ^-1と合成する
ことにより、（ｘ＋ｅＧ^-1）＋ｅＧ^-1＝ｘとして、元の情報データｘを復元することができる。

【０００９】ところが、実際には「見掛け」の情報系列
がｕ＝ｅＧ^-1であることにより、以下の問題が発生す
る。（問題１）回線のＳ／Ｎがよいとき、ｕの成分はほとん
ど０であり、「どの送信情報系列も同様に確からしい」
という仮定が崩れる。（問題２）情報系列と回線雑音は相関を持つ。

【００１０】このような問題を解決するには、「復号誤
り確率を最小化する」という評価基準の下では従来のメ
トリック計算が使えず、ＭＡＰ法（事後確率を最大化す
る推定法）に立ち戻ってメトリックを計算することが必
要になる。また、上の例題ではさらに別の困難が発生す
る。すなわち、時刻ｋでのｕの値が、ｕ_k＝ｅ_k ⁽¹⁾ ＋ｅ_k-1 ⁽¹⁾ ＋ｅ_k-1 ⁽²⁾ と表現されることから、（問題３）ｕ_kとｕ_k+1は相関を持つ。ということになり、復号に用いるトレリスの状態は、普
通ならば２ビット（Ｄ² の２に対応）で表現されるとこ
ろ、この場合には３ビットの表現が必要になる。すなわ
ち、オリジナルの符号トレリスを復号にそのまま適用で
きないことがわかる。

【００１１】このように、主復号器として通常のビタビ
復号器を使用するＳＳＴ型ビタビ復号器は、対象とする
符号や簡易復号器の選び方によってはただちに適用でき
ない場合がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の畳込み符号化データ復号装置では、回路規模や消費
電力を軽減させるためにＳＳＴ方式を採用した場合、簡
易復号後の復号誤差を推定（復号）する復号器として既
存の回路構成（通常のビタビ復号器）をそのまま用いる
ことができない場合が有り得る。

【００１３】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、簡易な構成で所望の復号誤差を最適に復
号でき、これによって送信情報データ（畳込み符号化デ
ータ）の復号精度を向上させることのできる畳込み符号
化データ復号装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、受信した畳込み符号化データより、第１
の復号器で送信情報データを推定し、この推定データを
送信側と同じ符号器で再符号化した後、この再符号化デ
ータと受信データの差分データを第２の復号器へ入力し
て復号誤差を求め、この復号誤差を前記第１の復号器の
出力と合成することにより最終的な復号データを得る畳
込み符号化データ復号装置において、前記第２の復号器
が、前記差分データからシンドロームを生成する前処理
回路と、この前処理回路で生成されたシンドロームから
回線誤りを推定するシンドローム復号器と、このシンド
ローム復号器で得られた回線誤り推定値を前記復号誤差
に変換する後処理回路とから構成されることを特徴とす
る。

【００１５】

【作用】上記構成による畳込み符号化データ復号装置で
は、前処理として再符号化データと受信データの差分デ
ータについてシンドロームを生成し、シンドローム復号
法を適用して回線誤りを推定した上で、後処理で逆符号
化することで、簡易復号後の復号誤差を求めるようにし
ている。

【００１６】

【実施例】以下、図１を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。但し、図１において図２と同一部分に
は同一符号を付して示し、ここでは異なる部分を中心に
説明する。

【００１７】図１において、前記簡易復号器１１０を第
１の復号器とし、主復号器１３０を第２の復号器とす
る。第１の復号器１１０には従来と同様に逆符号器が用
いられる。尚、この第１の復号器１１０に逆符号器Ｇ^-1
を使用したときは、遅延回路１４０のτ1 はτ1 ＝０と
なる。一方、第２の復号器１３０は、前処理回路１３
１、シンドローム復号器１３２及び後処理回路１３３で
構成される。

【００１８】すなわち、この発明の特徴とするところ
は、再符号化データと受信データの差分データ（第２の
復号器１３０への入力データ）に対し、前処理回路１３
１により対応するシンドロームを生成し、続いてシンド
ローム復号器１３２において畳込み符号に対するシンド
ローム復号法を用いて生成したシンドロームから回線雑
音ｅを推定し、後処理回路１３３でこの推定値ｅに後処
理を施すことにより、簡易復号後の復号誤差を得るよう
に回路を構成することにある。

【００１９】具体的には、前処理回路１３１としてシン
ドローム形成器（Ｈ^T ）を用い、後処理回路１３３とし
て逆符号器（Ｇ^-1）を用いる。この構成の動作を定量的
に説明する。

【００２０】一般に畳込み符号の生成行列Ｇには、その
双対概念として、シンドローム形成器Ｈ^T が対応してい
る。生成行列Ｇとシンドローム形成器（Ｈ^T ）とは、Ｇ・Ｈ^T ＝０により結ばれている。ここでは詳細な説明は省略する
が、ＧよりＨ^T を具体的に求めるには、ＧをＧ＝ＡΓＢ（Ａ，Ｂは多項式を成分とする可逆行列）と分解（ΓはＧにより一意に決定するため、これを「不
変因子分解」と呼ぶ）した後、Ｂの逆行列Ｂ^-1の一部分
を取り出せばよい。例えば、Ｇ＝（１＋Ｄ² ，１＋Ｄ＋Ｄ² ）の場合には、Ｈ^T ＝（１＋Ｄ＋Ｄ² ，１＋Ｄ² ）^T と求まる。

【００２１】ここで、再び第２の復号器１３０への入力
データＲ＝（ｅＧ^-1）Ｇ＋ｅに注目する。この入力に対し、前処理としてＨ^T を作用
させると、ＲＨ^T ＝（ｅＧ^-1）ＧＨ^T ＋ｅＨ^T となるが、Ｈ^T の性質により、ＧＨ^T ＝０であり、また
ｅＨ^T はシンドローム（以下、ｓと記す）と呼ばれる量
になっているから、前処理後のデータはシンドロームｓ
である。したがって、このシンドロームｓに対し、シン
ドローム復号法を適用すれば、通信回線での雑音ｅを推
定することができる。

【００２２】尚、このようなシンドロームに基づく畳込
み符号の復号法は、例えば、文献（J.P.M.Schalkwijk e
t al. ：Syndrome Decoding of Binary Rate-1/2 Convo
lutional Codes, IEEE Trans.Commun.，Vol.COM-24，N
o.9，pp.977-985，1976）にその詳細が説明されてい
る。

【００２３】また、この復号法の具体的な計算法はビタ
ビ復号法のそれと極めて類似しており、シンドローム形
成器のトレリス構造を使用して実現される。したがっ
て、その復号の複雑さは従来のビタビ復号法と基本的に
同一であることが知られている。

【００２４】次に、このようにして得られた回線雑音の
推定値ｅに対し、後処理として、Ｇの逆行列Ｇ^-1を施せ
ば、ｅＧ^-1により簡易復号後の復号誤差の推定値ｅＧ^-1
を得ることができる。

【００２５】このように、従来のＳＳＴ型ビタビ復号器
で、第２の復号器１３０への入力データ：Ｒ＝（ｅＧ^-1）Ｇ＋ｅに対し、 (1)Ｈ^T を作用させる。 (2)シンドローム復号法を適用する。 (3)Ｇ^-1を作用させる。の操作を順次施すことにより、所望の（簡易復号後の）
復号誤差の推定値を得ることができる。この復号誤差の
推定値を加算回路１７０で簡易復号データに加算するこ
とにより、最終的な情報データｘを得ることができる。

【００２６】したがって、上記構成による復号装置は、
ＳＳＴ型ビタビ復号器の主復号器に相当する第２の復号
器１３０への入力データに関し、 (1)回線のＳ／Ｎがよいとき、「どの送信情報系列も同
様に確からしい」という仮定が崩れる。 (2)「見掛け」の情報系列と回線雑音は相関を持つ。 (3)「見掛け」の情報系列ｕの成分ｕ_kは互いに相関を
持つ。という状況を原理的に回避することができ、所望の復号
誤差を正しく推定することができる回路を実現できる。

【００２７】仮に、もし従来のＳＳＴ型ビタビ復号器の
ように、主復号器に通常のビタビ復号器を用いたとする
と、上記 (1)〜(3) 等の性質により、「復号誤り確率を
最小にする」という評価基準の下で、最適な復号誤差を
与える保証はない。これに対し、この発明では、最初に
Ｈ^T を施すことにより、（ｅＧ^-1）Ｇの項を消去してシ
ンドロームｓのみを取り出し、このシンドロームｓに対
して通常のシンドローム復号法を適用しているため、上
述のような不具合に遭遇することもなく、最適に回線雑
音ｅを推定することができる。

【００２８】また、Ｈ^T 及びＧ^-1に対応する操作はシフ
トレジスタを用いて容易に構成できることから、復号操
作：（Ｈ^T ・シンドローム復号・Ｇ^-1）の複雑さは従来
のビタビ復号の操作に比較してほぼ同程度と考えてよ
い。こと意味からも、この発明に基づく回路構成の有用
性が裏付けられる。尚、この発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その他、この発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形しても、同様に実施可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、簡易な
構成で所望の復号誤差を最適に復号でき、これによって
送信情報データ（畳込み符号化データ）の復号精度を向
上させることのできる畳込み符号化データ復号装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る畳込み符号化データ復号装置の
一実施例を示すブロック回路図。

【図２】従来のＳＳＴ型ビタビ復号器の構成を示すブロ
ック回路図。

【符号の説明】

１０…ＳＳＴ型ビタビ復号器入力データ、２０…復号デ
ータ、１１０…簡易復号器（第１の復号器）、１２０…
再符号器、１３０…主復号器（第２の復号器）、１４
０，１５０…遅延回路、１６０，１７０…加算回路、１
３１…シンドローム形成器（前処理回路）、１３２…シ
ンドローム復号器、１３３…逆符号器（後処理回路）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信した畳込み符号化データより、第１の
復号器で送信情報データを推定し、この推定データを送
信側と同じ符号器で再符号化した後、この再符号化デー
タと受信データの差分データを第２の復号器へ入力して
復号誤差を求め、この復号誤差を前記第１の復号器の出
力と合成することにより最終的な復号データを得る畳込
み符号化データ復号装置において、前記第２の復号器は、前記差分データからシンドロームを生成する前処理回路
と、この前処理回路で生成されたシンドロームから回線
誤りを推定するシンドローム復号器と、このシンドロー
ム復号器で得られた回線誤り推定値を前記復号誤差に変
換する後処理回路とから構成されることを特徴とする畳
込み符号化データ復号装置。
【請求項２】前記第１の復号器は逆符号器であり、前記
前処理回路は第１の復号器に対応するシンドローム形成
器であり、前記後処理回路は逆符号器であることを特徴
とする請求項１記載の畳込み符号化データ復号装置。