JPH06303153A - ビタビ復号器 - Google Patents

ビタビ復号器

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JPH06303153A
JPH06303153A JP8718193A JP8718193A JPH06303153A JP H06303153 A JPH06303153 A JP H06303153A JP 8718193 A JP8718193 A JP 8718193A JP 8718193 A JP8718193 A JP 8718193A JP H06303153 A JPH06303153 A JP H06303153A
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JP
Japan
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path metric
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comparison
unit
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JP8718193A
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English (en)
Inventor
Shigeru Okita
茂 沖田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、装置化ににおいてその回路規模を
縮小化することを可能とするビタビ復号器を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 本発明のビタビ復号器は、受信系列を入力し
てブランチメトリックを発生するブランチメトリック演
算手段と、加算器と比較選択回路とを具備してパスメト
リックを計算するACSユニットと、このACSユニッ
トから出力されるパスメトリックを各状態で記憶するパ
スメトリックレジスタと、最尤のパスメトリックを判定
するための比較選択回路で構成される最尤判定手段と、
ブランチメトリック演算手段とACSユニットとの間に
設けられ該ACSユニットに入力されるブランチメトリ
ック演算手段の出力を時分割で規制する規制手段と、を
有し、前記最尤判定手段は最尤判定の際にパスメトリッ
クレジスタの出力が入力されるACSユニットの比較選
択回路を時分割で共用することを要旨とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビタビ復号器に関し、と
くにその装置化ににおいて回路規模を縮小化することを
可能とするビタビ復号器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディジタル伝送における誤り訂正法とし
て、ビタビ復号法(文献〔1〕G.D.Forney,Jr., "The V
iterbi algorithm" Proceedings of IEEE, vol.61,pp.2
68-278, Mar.1973. 参照)がある。このビタビ復号法
は、最尤復号を効率よく実現するアルゴリズムである。
【0003】以下、このビタビ復号法について説明す
る。まず、送信側では、図5に示すような畳み込み符号
器により符号化(符号化率R=1/2,拘束長L=3)
し、図6に示すようなトレリス表現にもとづいて復号
(誤り訂正)を行う。
【0004】各太線は時刻k=4まで復号をすすめたと
きの、各状態{a,b}={0,0}〜{1,1}で残
される生き残りパス(復号系列の候補)V0 〜V3 を表
す。生き残りパスは、受信系列と伝送系列の距離差をも
とに選択される。各時刻まで復号をすすめたときの、そ
の距離差(ハミング距離差)に相当するパスメトリック
を図6では実線の四角で表している。点線の四角は捨て
られたパスのパスメトリックである。
【0005】すなわち、図6から明らかなように、時
刻:k=4まで復号をすすめたときの生き残りパスV0
〜V3 のパスメトリックはそれぞれ1,1,2,2,で
ある。また、図示しないものの、時刻:k=12まで復
号をすすめたときの生き残りパスV0 〜V3 のパスメト
リックはそれぞれ5,5,4,2である。すなわち、各
生き残りパスの過去の系列ほど一本にまとまる確率が高
いので、生き残りパスのメモリ長を適当な長さ(拘束長
の4〜6倍)で打ち切り、最過去のビットをその時刻の
復号ビットとして出力する。
【0006】誤りのパターンによっては、各生き残りパ
スの最過去のビットが一致することがままあるが、上記
パスメトリックが最小のものが、最も確からしい復号系
列に相当することは言うまでもない。
【0007】ビタビ復号の装置化において、パスメトリ
ックの演算は、図7の状態遷移の組を単位として実現で
きる。時刻(k−1)で残された生き残りパスのパスメ
トリックΓk-1 ,Γ´k-1 ,とし、現在の受信符号との
距離差に相当するブランチメトリックをλk ,λ´k と
する。時刻kにおける生き残りパスの候補は、各状態で
2つずつ存在し、それぞれのパスメトリックはΓk-1 ,
Γ´k-1 ,λk ,λ´k で表される。各状態ではそれら
パスメトリックのうち小さい方に相当するパスを選択す
る。
【0008】このようにパスメトリックの演算は、加算
(Add)と比較(Compare)、選択(Sele
ct)の操作で実現できる。そこでパスメトリックの演
算器をACSユニットと呼ぶ。
【0009】パスメトリックの演算周辺の従来の構成を
図8のブロック図に示す。ACSユニット105a,1
05bは、可能な状態数をNs=2L-1 (L:拘束長)
とするとNs/2個である。この従来例は、L=3のた
め、NS/2=2である。
【0010】3つの比較選択回路109a,109b,
109cより構成される最尤判定回路109は、上記最
も確からしい生き残りパスを判定するため、最小のパス
メトリックを検出することを目的とするものである。図
8のように比較選択回路109a,109b,109c
をツリー状に構成して最尤判定部109を構成するとき
には、(Ns−1)個の比較選択回路を必要とする。
【0011】パスメトリックの計算のタイミングを図9
に示す。今、パスメトリックレジスタ107a,107
b,107c,107dの内容が、それぞれ時刻(k−
1)のパスメトリックΓ0,k-1 ,Γ3,k-1 ,であったと
する。これらと、時刻kの受信シンボルから求めるブラ
ンチメトリックλk ,λ´k とにより、加算回路153
a,153bは4つずつのパスメトリックを出力し、そ
れら2ずつの組で比較選択回路151a,151bによ
り比較され、小さい方が出力され、得られたもののパス
メトリックΓ0,k 〜Γ3,k がパスメトリックレジスタ1
07a,107b,107c,107dにそれぞれ取り
込まれる。この取り込みと同時に、最尤判定部109に
より、Γ0,k 〜Γ3,k のうち最も小さいもの(Γmin )
が出力される。これと、どのパスメトリックが最小かを
示すβ(=0,1,2,あるいは3)とが符号出力決定
に用いられる。なお加算回路153a,153bの構成
例を図10に示す。
【0012】また、データ通信等でよく用いられる畳み
込み符号には拘束長L=7のものがあるが、この符号の
状態数はNs =27-1 =64であり、そのため最尤判定
部109はNS −1=63個もの比較選択回路を必要と
することになる。ひとつの比較選択回路の回路規模は8
0〜100ゲートであり、最尤判定部全体では、5〜6
kゲート数に達し、このゲート数はビタビ復号器全体の
10%以上を占めることになる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来開
発されているビタビ復号器は、拘束長L=7、処理能力
20〜30Mbpsで、回路規模が40〜50kゲート
と、能力及び規模共に民生用に転用するには困難を伴う
ものであった。
【0014】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、とくにその装置化ににおいて、ビタビ復号器の比較
的大きな部分を占める最尤判定部の規模を縮小すること
によって回路規模の縮小化を可能としたビタビ復号器を
提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願第1の発明は、受信系列を入力してブランチメトリ
ックを発生するブランチメトリック演算手段と、加算器
と比較選択回路とを具備してパスメトリックを計算する
ACSユニットと、このACSユニットから出力される
パスメトリックを各状態で記憶するパスメトリックレジ
スタと、最尤のパスメトリックを判定するための比較選
択回路で構成される最尤判定手段と、ブランチメトリッ
ク演算手段とACSユニットとの間に設けられ該ACS
ユニットに入力されるブランチメトリック演算手段の出
力を時分割で規制する規制手段と、を有し、前記最尤判
定手段は最尤判定の際にパスメトリックレジスタの出力
が入力されるACSユニットの比較選択回路を時分割で
共用することを要旨とする。
【0016】また、本願第2の発明は、受信系列を入力
してブランチメトリックを発生するブランチメトリック
演算手段と、加算器と比較選択回路とを具備してパスメ
トリックを計算するACSユニットと、このACSユニ
ットから出力されるパスメトリックを各状態で記憶する
パスメトリックレジスタと、最尤のパスメトリックを判
定するための比較選択回路で構成される最尤判定手段
と、ACSユニットの加算器の出力とパスメトリックレ
ジスタの出力とを入力とする選択回路とを有し、前記最
尤判定手段は最尤判定の際にパスメトリックレジスタの
出力が入力されるACSユニットの比較選択回路を時分
割で共用することを要旨とする。
【0017】
【作用】ACSユニットにも比較回路が含まれている。
この一部を最尤判定部の比較判定回路として共有する。
すなわち、たとえば本願第1の発明は図1に示すように
ブランチトリックの出力を規制して「0」とすること
で、また本願第2の発明は加算回路の出力を規制するこ
とで、ACSユニットの比較判定回路に、パスメトリッ
クレジスタの出力がそのまま入力される。これにより、
この比較判定回路の半分が、図8の比較判定回路の役割
をすることが可能となる。
【0018】こうすることで最尤判定部のツリー状に配
置された比較選択回路109a,109b,109cの
うち、第一段の比較選択回路109a,109b(NS
/2個)が省略できる。したがって、本提案を用いれば
最尤判定部の比較選択回路はNs −1−(Ns /2)=
(Ns /2)−1個になり、半分以下の規模になる。図
1は拘束長L=3の場合であるが、L=7の場合には、
63個が31個になり、最尤判定部の回路規模は、5〜
6Kが、実に2.5〜3Kゲート程度に縮小されること
になる。
【0019】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るビタビ復
号器の一実施例を詳細に説明する。図1は、本発明に係
るビタビ復号器の構成を示したブロック図である。
【0020】ブランチメトリックユニット(BMU)1
は受信系列を入力してブランチメトリックを発生する。
第1のACSユニット5aは第1の加算器53aと比較
選択回路51aとを具備し、第2のACSユニット5b
は第2の加算器53bと比較選択回路51bとを具備し
て、それぞれパスメトリックを計算する。
【0021】ブランチメトリックユニット1は第1のA
CSユニット5aの第1の加算器53aと第2のACS
ユニット5bの第2の加算器53bと、それぞれ規制手
段としてのアンド回路3a,3b及びアンド回路3c,
3dを介して接続される。このアンド回路3a,3b,
3c,3dはゲート信号を入力してACSユニット5
a,5bに入力されるブランチメトリックユニット1の
出力を時分割で規制するものである。
【0022】また、第1のACSユニット5aの比較選
択回路51aの出力は第1のパスメトリックレジスタ7
aと第2のパスメトリックレジスタ7bに入力され、第
2のACSユニット5bの比較選択回路51bの出力は
第3のパスメトリックレジスタ7cと第4のパスメトリ
ックレジスタ7dに入力される。さらに第1のパスメト
リックレジスタ7aと第3のパスメトリックレジスタ7
cの出力は第1のACSユニット5aの第1の加算器5
3aに入力され、第2のパスメトリックレジスタ7bと
第4のパスメトリックレジスタ7dの出力は第2のAC
Sユニット5bの第2の加算器53bに入力される。こ
のパスメトリックレジスタ7は、ACSユニット5から
出力されるパスメトリックを各状態で記憶するものであ
る。
【0023】最尤判定部9は最尤のパスメトリックを判
定するための比較選択回路91を有しており、最尤判定
の際にはパスメトリックレジスタ7の出力が入力される
ACSユニット5の比較選択回路51を時分割で共用し
て判定を行う。
【0024】次に、本実施例の作用を説明する。図1は
符号化率1/2,拘束長L=3のときの第1の実施例で
ある。そのタイミングを図2に示す。ACSユニット5
aの第1の比較選択回路51aの第1の出力Aは、時分
割でmin(Γ0,k-1 ,Γ1,k-1 )とΓ0,k =min
{Γ0,k-1 +λk ,Γ1,k-1 +λ´k }を出力する(出
力Bを用いてもよい)。Γ0,k を出力しているときに第
1のパスメトリックレジスタ7aはこれを取り込むもの
とする。なお、ここでmin{…}は{…}の中の値の
うち最も小さい値を示すものとする。
【0025】図3は第2の実施例を示すものである。こ
の第2の実施例は前述した第1の実施例におけるアンド
回路3a,3b,3c,3dを取り除き、第1のACS
ユニット5aの第1の加算器53aと比較選択回路51
aとの間にセレクタ55aを具備し、第2のACSユニ
ット5bの第2の加算器53bと比較選択回路51bと
の間にセレクタ55bを具備したものである。
【0026】この第2の実施例は、ACSユニット5の
加算回路53の出力と比較選択図回路51の入力との間
にセレクタ55(S=0のとき0側の入力を出力し、S
=1のとき1側の入力を出力する)を設けることによ
り、パスメトリックレジスタ7の出力が直接、比較選択
回路51に入力される構成としたものである。タイミン
グを図4に示す。ACSユニット5の比較選択回路51
と最尤判定部9の比較選択回路61を時分割共有できる
点は第1の実施例と同じである。
【0027】なお、ACSユニット5の比較選択回路5
1は上側を共有化しても下側を共通化しても良い。
【0028】以上のように、本実施例によれば、ビタビ
復号の誤り、訂正の性能を落とすことなく、最尤判定部
の回路規模を約半分以下にすることができる。
【0029】なお、本実施例では符号化率R=1/2で
説明しているが、一般のR=m/nの場合にも応用でき
ることは言うまでもない。また、最尤判定部の比較判定
回路ははツリー状に構成することに限定はしない。すな
わち、本発明は最尤判定部の中で、ひとつあるいは複数
の比較判定回路が、時分割で使いまわす構成としたもの
に対しても有効である。さらに、ひとつあるいは複数の
ACSユニットを時分割で使いまわす構成に対しても有
効である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明のビタビ復号
器は、誤り、訂正の性能を落とすことなく、最尤判定部
の回路規模を縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るビタビ復号器の一実施例の概略の
構成を示すブロック図である(状態数Ns=4)。
【図2】図1に示したビタビ復号器のパスメトリック演
算タイミングを示した図である。
【図3】本発明に係るビタビ復号器の他の一実施例の概
略の構成を示すブロック図である(状態数Ns=4)。
【図4】図3に示したビタビ復号器のパスメトリック演
算タイミングを示した図である。
【図5】畳み込み符号器(符号化率:R=1/2、拘束
長:L=3)の構成を示す図である。
【図6】ビタビ復号をトレリス表現で示す図である(時
刻:k=4)。
【図7】状態遷移の組を単位とするパスメトリックの演
算を説明するための図である。
【図8】従来のビタビ復号器の概略の構成を示すブロッ
ク図である(状態数Ns=4)。
【図9】図8に示したビタビ復号器のパスメトリック演
算タイミングを示した図である。
【図10】ACSユニットの加算回路の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
1…ブランチメトリックユニット(GMU),3…アン
ド回路,5…ACSユニット,7…パスメトリックレジ
スタ,9…最尤判定部,51…比較選択回路,53…加
算回路,55…セレクタ,91…比較選択回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信系列を入力してブランチメトリック
    を発生するブランチメトリック演算手段と、 加算器と比較選択回路とを具備してパスメトリックを計
    算するACSユニットと、 このACSユニットから出力されるパスメトリックを各
    状態で記憶するパスメトリックレジスタと、 最尤のパスメトリックを判定するための比較選択回路で
    構成される最尤判定手段と、 ブランチメトリック演算手段とACSユニットとの間に
    設けられ該ACSユニットに入力されるブランチメトリ
    ック演算手段の出力を時分割で規制する規制手段と、 を有し、前記最尤判定手段は最尤判定の際にパスメトリ
    ックレジスタの出力が入力されるACSユニットの比較
    選択回路を時分割で共用することを特徴とするビタビ復
    号器。
  2. 【請求項2】 受信系列を入力してブランチメトリック
    を発生するブランチメトリック演算手段と、 加算器と比較選択回路とを具備してパスメトリックを計
    算するACSユニットと、 このACSユニットから出力されるパスメトリックを各
    状態で記憶するパスメトリックレジスタと、 最尤のパスメトリックを判定するための比較選択回路で
    構成される最尤判定手段と、 ACSユニットの加算器の出力とパスメトリックレジス
    タの出力とを入力とする選択回路と、 を有し、前記最尤判定手段は最尤判定の際にパスメトリ
    ックレジスタの出力が入力されるACSユニットの比較
    選択回路を時分割で共用することを特徴とするビタビ復
    号器。
JP8718193A 1993-04-14 1993-04-14 ビタビ復号器 Pending JPH06303153A (ja)

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JP (1) JPH06303153A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6810095B2 (en) 1999-12-20 2004-10-26 Nec Corporation Viterbi decoder with reduced number of bits in branch metric calculation processing
US6813744B1 (en) 1999-08-09 2004-11-02 Infineon Technologies Ag ACS unit for a viterbi decoder

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6813744B1 (en) 1999-08-09 2004-11-02 Infineon Technologies Ag ACS unit for a viterbi decoder
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