JPH07283741A - Viterbi decoding method and viterbi decoder - Google Patents

Viterbi decoding method and viterbi decoder

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JPH07283741A
JPH07283741A JP7365994A JP7365994A JPH07283741A JP H07283741 A JPH07283741 A JP H07283741A JP 7365994 A JP7365994 A JP 7365994A JP 7365994 A JP7365994 A JP 7365994A JP H07283741 A JPH07283741 A JP H07283741A
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JP
Japan
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signal
information source
state
offset value
probability
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Withdrawn
Application number
JP7365994A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Yoshida
吉田  誠
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Error Detection And Correction (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To perform an effective decoding operation even to a Markov information source by deciding the transmission signal with addition of an offset value correspond ing to the state transition probability of the signal series set based on the Markovian nature of the information source. CONSTITUTION:In Viterbic decoding mode, the offset value corresponding to the state transition probability of the signal series set based on the Markovian nature of a signal source that is obtained by an offset value generating means is added to the inter-code distance calculated by an inter-code distance calculation means 11 between the transmission and reception signals. Then a transmission signal is decided by a deciding means 12. That is, the state of the register constructing a coder is defined as the internal state of a Markov information source and the transition of this state is observed. Then the transition probability is applied as the internal state when the maximum likelihood coding is carried out. In regard of a voice signal, no redundancy is recognized at the output side of the coder and the approximately same occurrence probability is secured between 0 and 1. However the redundancy remains in the time axis direction owing to the Markov information source. Thus the noise influences are corrected by the redundancy of the information source so that the correct Viterbi decoding can be effectively carried out.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は通信システムで使用する
ビタビ復号法およびビタビ復号器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Viterbi decoding method and a Viterbi decoder used in a communication system.

【0002】例えば、衛星通信システムや移動通信シス
テムなどの通信システムにおいては、伝送するデータの
信頼性を向上させる為、誤り訂正を行う必要がある。最
も効果の高い誤り訂正法としては、ビタビ復号法などで
代表される最尤復号法が知られているが、これは情報源
がランダムであることを仮定しており、ランダムでない
情報源に対しては冗長度を利用しないので効率的な復号
が行われているとは云えない。
For example, in a communication system such as a satellite communication system or a mobile communication system, it is necessary to perform error correction in order to improve the reliability of data to be transmitted. As the most effective error correction method, the maximum likelihood decoding method represented by the Viterbi decoding method is known, but this assumes that the information source is random and However, it cannot be said that efficient decoding is performed because the redundancy is not used.

【0003】そこで、その様な情報源、例えば、信号系
列に相関を持つ情報源(マルコフ情報源)に対して、よ
り効率的な復号の実現を図ることが必要である。
Therefore, it is necessary to realize more efficient decoding for such an information source, for example, an information source having a correlation with a signal sequence (Markov information source).

【0004】[0004]

【従来の技術】本出願人が平成3年11月15日に特許出願
した発明の名称「通信システムの最尤復号法及び最尤復
号器」において、情報源に冗長度が存在する場合はその
冗長度を利用することで、冗長度を考慮しない通常のビ
タビ復号器の復号特性よりも向上することを示した。
2. Description of the Related Art In the title of the invention, "Maximum-Likelihood Decoding Method and Maximum-Likelihood Decoder for Communication Systems", filed by the applicant on November 15, 1991, if the information source has redundancy, It was shown that the use of redundancy improves the decoding characteristics of a normal Viterbi decoder that does not consider redundancy.

【0005】この方法は、0,1の2値のディジタル信
号の出現確率が異なることによって生じる冗長度を、ビ
タビ復号法のブランチメトリック(つまり、尤度関数)
を求める際に用いることで、最大事後確率復号法を実現
する様にしたものである。
In this method, the redundancy caused by the different appearance probabilities of binary digital signals of 0 and 1 is determined by the branch metric (that is, the likelihood function) of the Viterbi decoding method.
The maximum posterior probability decoding method is realized by using it when calculating

【0006】つまり、最尤復号時に送信信号と受信信号
の符号間距離に、情報源から発生する符号系(例えば、
0,1)の出現確率に対応したオフセット値を加えて送
信信号の判定を行う様にしたものである。
That is, the code system generated from the information source (for example,
The transmission signal is determined by adding an offset value corresponding to the occurrence probability of 0, 1).

【0007】この為、出現確率が異なれば異なる程、情
報源の冗長度に対応したより効率的な復号(雑音が多く
ても、より正しい復号)が行える。
Therefore, the more different the occurrence probabilities are, the more efficient decoding (correct decoding even if there is much noise) corresponding to the redundancy of the information source can be performed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記の様に、「通信シ
ステムの最尤復号法及び最尤復号器」で示した復号法
は、0の出現確率と1の出現確率の違いが大きければ大
きい程、冗長度が残っているから通常のビタビ復号器よ
りも効果的な復号が行えて性能の向上になる。
As described above, the decoding method described in "Maximum-Likelihood Decoding Method and Maximum-Likelihood Decoder of Communication System" is large if the difference between the appearance probability of 0 and the appearance probability of 1 is large. Since the redundancy remains, the decoding can be performed more effectively than the normal Viterbi decoder and the performance is improved.

【0009】例えば、音声信号の場合、音声信号のさま
ざまな振幅レベルに対する出現確率を求めるとガウス分
布になるが、出現確率の高い振幅レベルには0(又は
1)を多く割り当て、低い振幅レベルには少なく割り当
てることにより、0と1の出現確率が異なり、音声信号
の持っている冗長度を用いてビタビ復号器で大きな効果
が得られる。
[0009] For example, in the case of a voice signal, a Gaussian distribution is obtained when the appearance probabilities for various amplitude levels of the voice signal are obtained, but 0 (or 1) is assigned to many amplitude levels with a high appearance probability, and a low amplitude level is assigned. By assigning a small number, the appearance probabilities of 0 and 1 are different, and a large effect can be obtained in the Viterbi decoder by using the redundancy of the audio signal.

【0010】しかし、伝送帯域幅を減らす為に音声符号
器を設けて、例えば、ビットレートを64Kb/sから8Kb/s
に圧縮すると、この圧縮に冗長度を使用する為に音声符
号器の出力側では0と1の出現確率がほぼ等しくなる。
However, in order to reduce the transmission bandwidth, a voice encoder is provided, and for example, the bit rate is changed from 64 Kb / s to 8 Kb / s.
When the compression is performed, since the redundancy is used for this compression, the appearance probabilities of 0 and 1 become almost equal on the output side of the speech coder.

【0011】この様な状態では、送信信号と受信信号と
の符号間距離のみで、送信信号の判定しなければなら
ず、上記の「通信システムの最尤復号法及び最尤復号
器」で示した復号器を使用しても、冗長度を考慮しない
通常のビタビ復号器と同じ復号特性しか得られない。
In such a state, the transmission signal must be determined only by the inter-code distance between the transmission signal and the reception signal, which is shown in the above "maximum likelihood decoding method and maximum likelihood decoder of communication system". Even if such a decoder is used, the same decoding characteristic as that of a normal Viterbi decoder that does not consider redundancy is obtained.

【0012】即ち、音声信号の様に、信号そのものの出
現確率は等しいが、信号系列に相関を持つ情報源(マル
コフ情報源)に対しては上記の復号器は効率的な復号が
行われないと云う課題があった。
That is, the above decoder does not perform efficient decoding on an information source (Markov information source) having the same appearance probability of the signal itself but having a correlation with the signal sequence like a voice signal. There was a problem called.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】図1は第1,第2の本発
明の原理構成図である。図中、2は情報源のマルコフ性
に基づく信号系列の状態遷移確率に対応したオフセット
値を送出するオフセット値発生手段、11は受信信号から
送信信号との間の符号間距離を求める符号間距離算出手
段、12は符号間距離にオフセット値を加えて送信信号の
判定を行う判定手段である。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the first and second aspects of the present invention. In the figure, 2 is an offset value generating means for transmitting an offset value corresponding to the state transition probability of a signal sequence based on the Markov property of an information source, and 11 is an intersymbol distance for obtaining an intersymbol distance between a received signal and a transmitted signal. The calculating means 12 is a judging means for judging the transmission signal by adding an offset value to the inter-code distance.

【0014】第1の本発明は、ビタビ復号時に、送信信
号と受信信号との間の符号間距離に、情報源のマルコフ
性に基づく信号系列の状態遷移確率に対応したオフセッ
ト値を加えて送信信号の判定を行う様にした。
According to the first aspect of the present invention, at the time of Viterbi decoding, an offset value corresponding to a state transition probability of a signal sequence based on the Markov property of an information source is added to the inter-code distance between the transmission signal and the reception signal for transmission. The signal is judged.

【0015】第2の本発明は、ビタビ復号器を符号間距
離算出手段、オフセット値発生手段、判定手段で構成す
る。第3の本発明は、上記オフセット値発生手段が、 −2σ2loge p( s|Sa ) に対応した値をオフセット値として発生する様にした。
According to a second aspect of the present invention, the Viterbi decoder comprises an inter-code distance calculating means, an offset value generating means and a judging means. According to a third aspect of the present invention, the offset value generating means generates a value corresponding to −2σ 2 log e p (s | S a ) as an offset value.

【0016】[0016]

【作用】先ず、n次マルコフ情報源は、現在の信号
(0,1)の出現確率が、たかだか、過去n個の信号の
みに依存し、それよりも古い信号には依存しないと云う
情報源である。なお、過去の信号系列 s0, s1,・・・,s
n-1 をひとまとめにしたものを情報源の内部情報と見な
す。つまり、過去に s0, s1,・・・,sn-1 なる信号系列
を発生したと云うことは、情報源の現在状態 Sa が Sa =s0, s1, ・・・,sn-1 であると見なせる。
First, the nth-order Markov information source is such that the appearance probability of the current signal (0, 1) depends on at most the past n signals, and does not depend on older signals. Is. Note that past signal sequences s 0 , s 1 , ..., s
The collection of n-1 is regarded as inside information of the information source. In other words, the fact that a signal sequence of s 0 , s 1 , ..., S n-1 has been generated in the past means that the current state S a of the information source is S a = s 0 , s 1 ,. It can be regarded as s n-1 .

【0017】この様な現在状態の時、次に信号 sn が出
現する条件付き確率qsa (sn ) は qsa (s n )=p( sn | s0, s1,・・・,sn-1) (1) と書ける。
In such a current state, the conditional probability qs a (s n ) that the signal s n will appear next is qs a (s n ) = p (s n │ s 0 , s 1 , ... , s n-1 ) (1) can be written.

【0018】更に、信号 sn が出現した後では、信号系
列に新たに sn が付け加えられ、一番古い信号 s0 が削
除され、情報源の現在状態 Sb は Sb =s1, s2, ・・・,sn に遷移する。
Further, after the appearance of the signal s n , a new s n is added to the signal sequence, the oldest signal s 0 is deleted, and the current state S b of the information source is S b = s 1 , s 2,..., a transition to s n.

【0019】ここで、状態 Sa から状態 Sb に遷移する
のは信号 sn が出現したからであり、状態 Sa から状態
Sb へ遷移する確率、即ち、遷移確率 pabは信号 sn
出現する確率qsa (s n )に等しい。
Here, the state S a transits to the state S b because the signal s n appears, and the state S a changes to the state S a.
The probability of transition to S b , that is, the transition probability p ab is equal to the probability of occurrence of the signal s n qs a (s n ).

【0020】また、音声信号の場合、上記の様に、符号
器の出力側では冗長度はなくなって0,1の出現確率は
ほぼ等しくなっているが、マルコフ情報源の為に時間軸
方向の冗長度が残っている。
Further, in the case of a voice signal, as described above, the redundancy disappears on the output side of the encoder and the appearance probabilities of 0 and 1 are almost equal, but in the time axis direction due to the Markov information source. Redundancy remains.

【0021】一方、ビタビ復号方法は畳み込み符号( 符
号化率= R, 拘束長=K)を最尤復号するアルゴリズムあ
る。第1,第2の本発明は、符号器を構成するシフトレ
ジスタの状態をマルコフ情報源の内部状態としてその状
態遷移を観測し、最尤復号を行うが、この内部状態に上
記の遷移確率を適用する。
On the other hand, the Viterbi decoding method is an algorithm for performing maximum likelihood decoding of a convolutional code (coding rate = R, constraint length = K). In the first and second aspects of the present invention, the state transition of the shift register constituting the encoder is used as the internal state of the Markov information source, and its state transition is observed, and maximum likelihood decoding is performed. Apply.

【0022】これにより、拘束長K >マルコフ情報源の
次数n の時、ブランチメトリック関数 b( s | Sin )と
して下記の式を用いる。 b (s| Sin )=d2(s, r)−2σ2loge p( s|Sa ) (2) ここで、d2(s, r): 受信信号r と送信信号s との間のユ
ークリッド距離で、雑音による影響を受ける項 S in : シフトレジスタの内部状態 σ2 : 雑音の分散 p( s|Sa ) : 現在状態が Sa の時にs が出現する確率 なお、拘束長K を全て使用する時は Sin=Sa となるが、
一部使用の時は Sa はSinに含まれる。
Accordingly, when the constraint length K> the Markov information source order n, the following equation is used as the branch metric function b (s | S in ). b (s | S in ) = d 2 (s, r) −2σ 2 log e p (s | S a ) (2) where d 2 (s, r): the received signal r and the transmitted signal s in Euclidean distance between section affected by noise S in: the internal state of the shift register sigma 2: noise variance p (s | S a): the probability current state is s appears when S a Note, constraint length When using all K, S in = S a , but
S a is included in S in when partially used.

【0023】即ち、(2) 式を用いることにより、雑音の
影響を受けた右辺第1項を、情報源の冗長度を利用した
右辺第2項を用いて雑音の影響を補正するので、より正
しく復号することが可能となり効率的な復号が行われ
る。
That is, by using the equation (2), the first term on the right side affected by noise is corrected by the second term on the right side using the redundancy of the information source. It becomes possible to perform correct decoding and efficient decoding is performed.

【0024】[0024]

【実施例】図2は畳み込み符号を用いたディジタル通信
システム説明図の一例、図3は図2中の畳み込み符号器
説明図の一例で、(a) は畳み込み符号器要部構成図、
(b)は(a) の動作説明図である。また、図4はビタビ復
号法説明図の一例、図5は図2中のビタビ復号器要部構
成図、図6は第1,第2,第3の本発明の実施例の要部
構成図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 is an example of a digital communication system using a convolutional code, FIG. 3 is an example of a convolutional encoder in FIG. 2, and FIG.
(b) is an operation explanatory view of (a). Further, FIG. 4 is an example of an explanatory diagram of the Viterbi decoding method, FIG. 5 is a configuration diagram of main parts of the Viterbi decoder in FIG. 2, and FIG. 6 is a configuration diagram of main parts of the first, second and third embodiments of the present invention. Is.

【0025】ここで、図6中の差分器111a, 111b、2乗
器112a, 112b、加算器113 、畳み込み符号器114 は符号
間距離算出手段11の構成部分、回線品質検出器22、2倍
器23、乗算器24はオフセット値発生手段2の構成部分、
加算器121, 122、旧パスメトリック値123 は判定手段12
の構成部分である。
Here, the difference units 111a and 111b, the squarers 112a and 112b, the adder 113, and the convolutional encoder 114 in FIG. The multiplier 23 and the multiplier 24 are components of the offset value generating means 2.
The adders 121 and 122 and the old path metric value 123 are the determination means 12
Is a constituent part of.

【0026】以下、図2〜図6を説明するが、図2中の
QPSKは4相PSK として説明する。先ず、図2に示したデ
ィジタル通信システムは、4相PSK 方式で誤り訂正符号
に符号化率R=1/2 、拘束長K=3の畳み込み符号を用い、
情報源30は2次のマルコフ過程で、畳み込み符号器31を
構成するシフトレジスタの内部状態を Sxy(x, yは0, 1
の2値) とし、この内部状態の状態遷移確率をそれぞ
れ、 p( 0|S00)= 3/4 , p(1|S00)= 1/4 p( 0|S01)= 1/3 , p(1|S01)= 2/3 p( 0|S10)= 2/3, p(1|S10)= 1/3 p( 0|S11)= 1/4, p(1|S11)= 3/4 とする。
2 to 6 will be described below. In FIG.
QPSK is explained as 4-phase PSK. First, the digital communication system shown in FIG. 2 uses a convolutional code with a coding rate R = 1/2 and a constraint length K = 3 as an error correction code in the four-phase PSK method.
The information source 30 is a second-order Markov process, and the internal state of the shift register forming the convolutional encoder 31 is S xy (x, y is 0, 1
, And the state transition probabilities of this internal state are p (0 | S 00 ) = 3/4, p (1 | S 00 ) = 1/4 p (0 | S 01 ) = 1/3 , p (1 | S 01 ) = 2/3 p (0 | S 10 ) = 2/3, p (1 | S 10 ) = 1/3 p (0 | S 11 ) = 1/4, p (1 | S 11 ) = 3/4.

【0027】つまり、シフトレジスタの内部状態がS00
の時、入力データが0である確率が3/4,1の確率は1/4
の為、前者の確率が後者の確率より3倍大きいことを示
している。
That is, the internal state of the shift register is S 00.
, The probability that the input data is 0 is 3/4, the probability that 1 is 1/4
Therefore, the former probability is three times larger than the latter probability.

【0028】さて、情報源30から送出された2値のデー
タは、 R=1/2 、 K=3の畳み込み符号器31により、I,
Qの2チャネルのデータに変換されて4相PSK 変調器32
に加えられる。4相PSK 変調器32は、2チャネルのデー
タを用いて4相PSK 波を生成し、伝送路14に送出するの
で、2ビットのデータが1シンボルで伝送される。
Now, the binary data sent from the information source 30 is converted by the convolutional encoder 31 of R = 1/2 and K = 3 into I,
Converted to 2-channel Q data and 4-phase PSK modulator 32
Added to. The 4-phase PSK modulator 32 generates a 4-phase PSK wave by using the data of 2 channels and sends it to the transmission path 14, so that 2-bit data is transmitted by 1 symbol.

【0029】一方、この4相PSK 波は伝送路を伝搬中に
伝送路の雑音が付加され、受信側の4相 PSK復調器35に
入力するので、この復調器35は入力した4相PSK 波を復
調して2チャネルの復調出力(図中の I´,Q´) を取り
出しビタビ復号器1に送出する。
On the other hand, since noise of the transmission line is added to the four-phase PSK wave while propagating through the transmission line and is input to the four-phase PSK demodulator 35 on the receiving side, the demodulator 35 receives the input four-phase PSK wave. Is demodulated and two channels of demodulated outputs (I ', Q'in the figure) are extracted and sent to the Viterbi decoder 1.

【0030】そこで、ビタビ復号器は遷移確率p( s|S
xy)のテーブル21と回線品質検出部分22の出力を利用し
て、情報源のマルコフ性を考慮に入れた復号を行って復
号データを取り出す( 詳細は後述) 。
Therefore, the Viterbi decoder uses the transition probability p (s | S
xy ) table 21 and the output of the line quality detection portion 22 to perform decoding in consideration of the Markov property of the information source and take out the decoded data (details will be described later).

【0031】図3において、符号化率R= 1/2, 拘束長K=
3の畳み込み符号器の構成は、(a)に示す様に2段のシ
フトレジスタ( 図中のx,y の部分) 123 と2入力の排他
的論理和部分121 と3入力の排他的論理和分122 とで構
成されており、このシフトレジスタの内容を状態と考え
て、状態遷移図を書くと(b) に示す様になる。
In FIG. 3, coding rate R = 1/2, constraint length K =
As shown in (a), the convolutional encoder of 3 has a two-stage shift register (x and y portions in the figure) 123 and an exclusive OR of two inputs 121 and an exclusive OR of three inputs. The shift register is considered as a state, and the state transition diagram is written as shown in (b).

【0032】なお、(b) 中の円で囲まれた状態00→状態
01の近傍の「1/11」の記号は、シフトレジスタx, yの状
態が00の時にデータ1が入力すれば、I, Q出力として1,
1 を送出し、シフトレジスタx, yの状態が01に遷移する
と云うことを示している。以下、他の状態も同様であ
る。
Incidentally, the state surrounded by the circle in (b) 00 → state
The symbol "1/11" near 01 is 1, 2 as I, Q output if data 1 is input when the state of shift register x, y is 00.
It indicates that the state of the shift registers x and y transits to 01 by sending out 1. Hereinafter, the same applies to other states.

【0033】また、図4はビタビ復号(符号化率R= 1/
2, 拘束長K=3)を説明する為のトレリス線図の一部
で、図3(b) の状態遷移を、横軸を時間軸として示した
もので、実線の枝は入力データ0による遷移を示し、点
線の枝は入力データ1による遷移を示す。また、枝に沿
って書いてある数字「00」, 「01」, 「10」, 「11」
は、その枝の遷移が起きた時の符号器の出力である。
Further, FIG. 4 shows Viterbi decoding (coding rate R = 1 /
2, constraint length K = 3) This is a part of the trellis diagram for explaining the state transition of Fig. 3 (b) with the horizontal axis as the time axis. The solid line branches depend on the input data 0. A transition is shown, and a dotted line branch shows a transition by the input data 1. Also, the numbers "00", "01", "10", "11" written along the branches
Is the output of the encoder when the transition of that branch occurs.

【0034】さて、時点0でデータ1が符号器に入力す
ると、時点1で初期状態 S00が S01になり、符号器の出
力( 図中の符号系列) は「11」になるが、この時の受信
系列は「11」だから誤り数は0の為、ブランチメトリッ
クは0となる。しかし、データ0が入力すると、 S00
符号系列は「00」で変わらず、「11」の受信系列との誤
り数は2、ブランチメトリックは2となる。なお、これ
らの処理は図5のブランチメトリック演算部分11で行わ
れる。
When data 1 is input to the encoder at time 0, the initial state S 00 changes to S 01 at time 1 and the output (code sequence in the figure) of the encoder becomes "11". Since the received sequence at that time is "11", the number of errors is 0, so the branch metric is 0. However, when data 0 is input, the code sequence is the same as S 00 at “00”, the number of errors with the reception sequence of “11” is 2, and the branch metric is 2. It should be noted that these processes are performed in the branch metric calculation part 11 of FIG.

【0035】また、時点2のブランチメトリックを上記
と同様に求めると、S00 の時は2、S01 の時は0、S10
の時は1、S11 の時は1となる。そこで、時点0→時点
2までのブランチメトリックの和(パスメトリックと云
う)は、S00 →S00 →S00 では4、S00 →S00 →S01
は2、S00 →S01→S11 では1となる。
Further, when the branch metric at the time point 2 is obtained in the same manner as above, it is 2 when S 00 , 0 when S 01 , and S 10
Is 1 when, and 1 when S 11 . Therefore, the sum of branch metrics from time 0 to time 2 (called path metric) is 4 for S 00 → S 00 → S 00 , 2 for S 00 → S 00 → S 01 , and S 00 → S 01 → S. It becomes 1 at 11 .

【0036】更に、時点3のS00 には、時点2のS00
S10 からのブランチが入るが、これのブランチメトリッ
クはS00 に対しては1、S10 については1となるので、
S00→S00 →S00 →S00 のパスメトリックは5、S00 →S
01 →S10 →S00 のパスメトリックは2で、後者の方が
前者のパスメトリックよりも小さく、後者を生き残りパ
スとする。
[0036] In addition, the S 00 of point 3, and S 00 of point 2
The branch from S 10 enters, but the branch metric of this is 1 for S 00 and 1 for S 10 , so
The path metric of S 00 → S 00 → S 00 → S 00 is 5, S 00 → S
The path metric of 01 → S 10 → S 00 is 2, the latter is smaller than the former, and the latter is the surviving path.

【0037】以下、同様にそれぞれの時点について、各
状態に入る生き残りパスを求めて行くと、最終点で4つ
の生き残りパスが残るが(符号器の出力が2の場合)、
この中からパスメトリックの最小のパス( 最尤パス) を
選択し、選択したパスに対応する情報系列が受信系列を
最尤復号した結果として出力される。
Similarly, when the survivor paths entering each state are obtained for each time point, four survivor paths remain at the final point (when the encoder output is 2).
The path with the smallest path metric (maximum likelihood path) is selected from these, and the information sequence corresponding to the selected path is output as the result of maximum likelihood decoding of the received sequence.

【0038】なお、これらの動作は図5のACS(add-comp
are-select) 部分で行う。また、パスメモリ14は生き残
りパスが格納され、パスメトリックメモリ13には各状態
の生き残りパスのパスメトリックが格納される。
Note that these operations are performed by the ACS (add-comp
are-select) part. Further, the path memory 14 stores the surviving path, and the path metric memory 13 stores the path metric of the surviving path in each state.

【0039】ここで、図4を用いた上記のビタビ復号の
説明は情報源のマルコフ性を考慮に入れない場合である
が、以下でマルコフ性を考慮した復号法について説明す
る。例えば、図4の時点3における状態S00 は、上記の
説明した様に、時点2における状態S00 にデータ0が入
力する場合と、状態S10 にデータ0が入力した場合のど
ちらが尤もらしいかを選択する。この時の符号器のI, Q
出力は、前者が(0,0)=s1であり、後者が(1, 1)=s2
ある。
Here, the above description of Viterbi decoding using FIG. 4 is a case where the Markov property of the information source is not taken into consideration, but a decoding method considering the Markov property will be described below. For example, as described above, the state S 00 at the time point 3 in FIG. 4 is more likely to be the case where the data 0 is input to the state S 00 at the time point 2 and the case where the data 0 is input to the state S 10 . Select. I, Q of the encoder at this time
In the output, the former is (0,0) = s 1 and the latter is (1,1) = s 2 .

【0040】そこで、(2) 式に示す様に、実際の受信信
号r と送信信号s1, s2とのユークリッド距離と、状態遷
移確率によるオフセット値の和をブランチメトリック値
とするが、上記で設定した状態遷移確率を使用すると、 b( 0|S00)=d2(s1,r)−2σ2loge p( 0|S00 ) =d2(s1,r)−2σ2loge 3/4 (3) b( 0|S10)=d2(s2,r)−2σ2loge p( 0|S10 ) =d2(s2,r)−2σ2loge 2/3 (4) となる。
Therefore, as shown in equation (2), the sum of the Euclidean distance between the actual received signal r and the transmitted signals s 1 and s 2 and the offset value according to the state transition probability is used as the branch metric value. If the state transition probability set in step 2 is used, b (0 | S 00 ) = d 2 (s 1 , r) -2σ 2 log e p (0 | S 00 ) = d 2 (s 1 , r) -2σ 2 log e 3/4 (3) b (0 | S 10 ) = d 2 (s 2 , r) -2σ 2 log e p (0 | S 10 ) = d 2 (s 2 , r) -2σ 2 log e It becomes 2/3 (4).

【0041】この他のパスについても同様な計算を行
い、最尤パスを決定する。次に、図6は時点3における
状態S00 のパスメトリック計算部であるが、以下にこれ
の動作を説明する。
Similar calculations are performed for the other paths to determine the maximum likelihood path. Next, FIG. 6 shows the path metric calculator in the state S 00 at the time point 3, and the operation thereof will be described below.

【0042】図6中の差分器111a, 111bは、図2中の4
相PSK 復調器35からの復調出力 I´,Q´と、時点2の状
態S00 及び0を加えた時の畳み込み符号器114 の出力I,
Qとが入力した時、差分( I − I´) と( Q − Q´) を
求め、これを対応する2乗器23, 25に加える。そこで、
これらの2乗器はI 成分及びQ 成分の差分をそれぞれ2
乗し、加算器113 はこれらを加算して、復調器出力と符
号器出力の距離の2乗を求める。これにより、(3) 式右
辺の1項目のユークリッド距離が求まる。
The difference units 111a and 111b shown in FIG.
The demodulation outputs I ', Q'from the phase PSK demodulator 35 and the outputs I', Q'of the convolutional encoder 114 when the states S 00 and 0 at time 2 are added
When Q and are input, the differences (I-I ') and (Q-Q') are calculated and added to the corresponding squarers 23 and 25. Therefore,
These squarers calculate the difference between the I and Q components by 2
Then, the adder 113 adds these to obtain the square of the distance between the demodulator output and the encoder output. As a result, the Euclidean distance of one item on the right side of equation (3) is obtained.

【0043】ここで、回線品質検出器22は、信号のS/N
(Eb /N0)比を用いて雑音の分散σ2を出力するが、4相P
SK 波の場合、公知の様に、 σ2 = P2/ (2×10A ) となる。但し、 A=〔(Eb /N0)−3 ]/ 10 、P : 入力信
号の振幅である。
Here, the line quality detector 22 determines the S / N of the signal.
The noise variance σ 2 is output using the (E b / N 0 ) ratio.
In the case of SK wave, σ 2 = P 2 / (2 × 10 A ) as is well known. However, A = [(E b / N 0 ) −3] / 10, P: the amplitude of the input signal.

【0044】なお、雑音の分散σは回線品質検出器を設
けるか、もしくは検出の手段が得られない時はシステム
設計時の動作下限(Eb /N0)を用いて上記の式から導出さ
れるものを用いればよい。
Note that the noise variance σ is derived from the above equation using the lower limit of operation (E b / N 0 ) at the time of system design when a line quality detector is provided or when no means for detection is available. You can use one.

【0045】また、上記の状態遷移確率は図示しないメ
モリに格納されているとする。一方、回線品質検出器22
は、印加した信号のS/N (Eb /N0)比 (dB) に対応する雑
音の分散σ2 を2倍器23を介して乗算器24に送出する
が、ここには上記のメモリから読み出されたp( 0|S00)
の状態遷移確率の3/4 も印加するので、乗算器24から上
記(2)式右辺の2項目が得られる。
Further, it is assumed that the above state transition probability is stored in a memory (not shown). On the other hand, the line quality detector 22
Sends the noise variance σ 2 corresponding to the S / N (E b / N 0 ) ratio (dB) of the applied signal to the multiplier 24 via the doubler 23. P (0 | S 00 ) read from
Since 3/4 of the state transition probability of is also applied, the two items on the right side of the above equation (2) are obtained from the multiplier 24.

【0046】乗算器24は、乗算結果を加算器121 に送出
するので、加算器121 は復調器出力と符号器出力のユー
クリッド距離にオフセット値を加算して、時点2と時点
3の間のブランチメトリック値を得るが、この値は雑音
の影響を受けた(2) 式右辺の1項目を、右辺2項目で影
響を補正したものである。
Since the multiplier 24 sends the multiplication result to the adder 121, the adder 121 adds the offset value to the Euclidean distance between the demodulator output and the encoder output, and the branch between time points 2 and 3 is performed. The metric value is obtained. This value is obtained by correcting one item on the right side of the equation (2) affected by noise and correcting the effect by two items on the right side.

【0047】また、加算器122 は時点2までの旧パスメ
トリック値(S00) (この値も雑音の影響が補正されてい
る)と上記のブランチメトリック値を加算して時点3ま
でのパスメトリック値が得られる。
Further, the adder 122 adds the old path metric value (S 00 ) up to time point 2 (this value is also corrected for the influence of noise) and the above branch metric value to add the path metric up to time point 3. The value is obtained.

【0048】なお、図6中の一点鎖線より下側半分は時
点2における状態S10 にデータ0が入力した時、時点2
と時点3の間のブランチメトリック値及び時点3までの
パスメトリックを求めるパスメトリック計算部である
が、この部分の動作は状態S00にデータ0が入力する場
合と同様な為に省略する。
The lower half of the chain line in FIG. 6 is the time point 2 when the data 0 is input to the state S 10 at the time point 2.
This is a path metric calculation unit that obtains a branch metric value between time point 3 and time point 3 and a path metric up to time point 3. Since the operation of this part is the same as when data 0 is input to the state S 00 , it is omitted.

【0049】つまり、雑音の影響を受けた送信信号と受
信信号のユークリッド距離に対して、状態遷移確率によ
るオフセット値を用いて雑音の影響を補正することによ
り、マルコフ情報源に対して、より正しく復号すること
が可能となり、効率的な復号が行える。
That is, for the Euclidean distance between the transmission signal and the reception signal affected by noise, the effect of noise is corrected by using the offset value according to the state transition probability, so that the Markov information source can be more accurately corrected. Decoding is possible, and efficient decoding can be performed.

【0050】[0050]

【発明の効果】上記で詳細に説明した様に本発明によれ
ば、マルコフ情報源に対して、より効率的な復号が実現
できると云う効果がある。
As described in detail above, according to the present invention, there is an effect that more efficient decoding can be realized for a Markov information source.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1,第2の本発明の原理構成図である。FIG. 1 is a principle configuration diagram of first and second aspects of the present invention.

【図2】畳み込み符号を用いたディジタル通信システム
説明図の一例である。
FIG. 2 is an example of a digital communication system explanatory diagram using a convolutional code.

【図3】図2中の畳み込み符号器説明図の一例で、(a)
は符号器要部構成図、(b) は(a) の動作説明図である。
FIG. 3 is an example of an explanatory diagram of a convolutional encoder in FIG.
Is a block diagram of an encoder main part, and (b) is an operation explanatory view of (a).

【図4】図4はビタビ復号法説明図の一例である。FIG. 4 is an example of a Viterbi decoding method explanatory diagram.

【図5】図2中のビタビ復号器要部構成図である。5 is a configuration diagram of the main part of the Viterbi decoder in FIG.

【図6】第1,第2,第3の本発明の実施例の要部構成
図である。
FIG. 6 is a main part configuration diagram of an embodiment of the first, second and third present inventions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 オフセット発生手段 11 符号間距離算出手段 12 判定手段 2 offset generation means 11 intersymbol distance calculation means 12 determination means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受信信号をビタビ復号するビタビ復号法
において、 ビタビ復号時に、送信信号と受信信号との間の符号間距
離に、情報源のマルコ性に基づく信号系列の状態遷移確
率に対応したオフセット値を加えて、送信信号の判定を
行う様にしたことを特徴とするビタビ復号法。
1. A Viterbi decoding method for Viterbi decoding a received signal, which corresponds to an inter-code distance between a transmitted signal and a received signal at the time of Viterbi decoding and a state transition probability of a signal sequence based on the Marco property of an information source. A Viterbi decoding method characterized in that a transmission signal is determined by adding an offset value.
【請求項2】 受信信号と送信信号との間の符号間距離
を求める符号間距離算出手段(11)と、情報源のマルコフ
性に基づく信号系列の状態遷移確率に対応したオフセッ
ト値を送出するオフセット値発生手段(2) と、符号間距
離にオフセット値を加えて送信信号の判定を行う判定手
段(12)とを有することを特徴とするビタビ復号器。
2. An intersymbol distance calculating means (11) for obtaining an intersymbol distance between a received signal and a transmitted signal, and an offset value corresponding to a state transition probability of a signal sequence based on the Markov property of an information source. A Viterbi decoder comprising an offset value generating means (2) and a judging means (12) for judging a transmission signal by adding an offset value to an inter-code distance.
【請求項3】 上記オフセット値発生手段が、 −2σ2loge p( s|Sa ) 但し、 p(s|Sa ) : 現在の状態がSa の時に状態s が
出現する確率 σ2 : 雑音の分散 に対応した値をオフセット値として発生する機能を有す
ることを特徴とする請求項2のビタビ復号器。
3. The offset value generating means is: −2σ 2 log e p (s | S a ), where p (s | S a ): probability σ 2 that state s appears when the current state is S a The Viterbi decoder according to claim 2, having a function of generating a value corresponding to the variance of noise as an offset value.
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CN116449081A (en) * 2023-06-15 2023-07-18 深圳市北汉科技有限公司 Data acquisition system, device and storage medium with self-adaptive regulation and control function

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