JPH076511A

JPH076511A - 等化・復号装置

Info

Publication number: JPH076511A
Application number: JP14938793A
Authority: JP
Inventors: Jun Ota; 潤太田; Akira Iketani; 章池谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-06-21
Filing date: 1993-06-21
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】低域ノイズを取り除くことにより復号誤りを
低減し、さらに高密度の記録再生または高レートの伝送
を実現する。【構成】入力端101に入力された再生信号は、等化器1
02で波形干渉が取り除かれる。等化器102の出力は、遅
延器103でクロック周期分だけ遅延される。減算器104に
は、その正入力に等化器102の出力、また負入力に遅延
器103の出力がそれぞれ入力され、減算が実行される。
減算器104の出力は、遅延器105でクロック周期分だけ遅
延される。減算器106には、その正入力に減算器104の出
力、また負入力に遅延器105の出力がそれぞれ入力さ
れ、減算が実行される。減算器106の出力は復号器107に
入力され、復号された復号信号が出力端108に出力され
る。これにより、低域ノイズを低減することによりＳ／
Ｎが改善され、復号誤りを減少させることができる。ま
た、同じＳ／Ｎに対する誤り率を低減することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高レートでディジタル
記録または伝送された信号を誤りを少なく効果的に復号
する等化・復号装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光ディスクなどの記録媒体にデ
ィジタルデータを記録再生する場合、アナログデータを
ディジタル化することにより、データ量は増加し、記録
媒体への記録密度を高くすることが求められる。記録密
度を高くするために、短波長化や狭トラック化が行われ
る。

【０００３】光ディスクの場合、記録した記録符号系列
を｛ｂ_k｝とすると、波形干渉がないと仮定した場合の
理想的な再生出力系列｛ｘ_k｝は｛ｂ_k｝と同一である。
実際には、高周波成分減衰特性のために、再生波形はな
まった形となる。ここで、孤立再生波形をｈ(t)、Ｔ_Rを
１ビット長とし、ｈ_i＝ｈ(ｉ・Ｔ_R)とすると、実際の受
信系列｛ｙ_k｝は(数１)で表される。

【０００４】

【数１】

【０００５】ただし、ｎ_k′は雑音のサンプル値であ
る。(数１)を周波数成分で書き換えると、(数２)にな
る。

【０００６】

【数２】

【０００７】なお、Ｘ(f)，Ｈ(f)，Ｎ′(f)およびＹ(f)
は、それぞれｘ(t)，ｈ(t)，ｎ′(t)およびｙ(t)のフー
リエ変換により得られる。

【０００８】再生信号の振幅レベルに基づいた復号を行
うためには、波形干渉を除去しなければならない。(数
２)から分かるように、再生過程で減衰した高周波成分
を補正する１／Ｈ(f)の特性を有する波形等化を行うこ
とにより、(数３)に示す等化出力Ｚ(f)が得られ、波形
干渉を除去できる。

【０００９】

【数３】

【００１０】ただし、

【００１１】

【数４】

【００１２】であり、Ｎ(f)は等化雑音である。

【００１３】再生系の周波数特性Ｈ(f)は高周波減衰特
性であるから、この逆特性１／Ｈ(f)は当然高周波強調
特性になる。したがって、(数４)における等化雑音Ｎ
(f)は高域強調特性を示す。記録密度が高くなればなる
程、波形干渉量が大きくなり等化雑音の高域強調量は強
まるので、信号対雑音(Ｓ／Ｎ)は著しく劣化する。

【００１４】この等化雑音を抑制するために、高域の雑
音成分を抑制する種々の方法が考えられている。一例と
して、ＰＲ(１，１)をあげる。図７は従来例の等化・復
号装置の構成を示すブロック図である。図７において、
701は再生信号の入力端、７０２は波形干渉除去のため
の等化器、７０３は遅延器、704は加算器、705は復号
器、706は復号信号の出力端である。

【００１５】入力端701に入力された再生信号は、等化
器702で波形干渉が取り除かれる。等化器702の出力は、
遅延器703でクロック周期分だけ遅延される。加算器704
には、等化器702と遅延器703の出力がそれぞれ入力さ
れ、加算が実行される。加算器704の出力は、復号器705
に入力され、復号された復号信号が出力端706に出力さ
れる。

【００１６】時刻ｔ＝ｋ・Ｔ_Rにおける等化器702の出力
をｘ_kとすると、遅延器703の出力は、等化器702の時刻
ｔ＝(ｋ−１)・Ｔ_Rの出力であるから、ｘ_k-1である。し
たがって、時刻ｔ＝ｋ・Ｔ_Rにおける加算器704の出力を
ｐ_kとすると、

【００１７】

【数５】

【００１８】である。(数５)を、遅延演算子Ｄ＝ｅｘｐ
(−ｊ２πｆＴ_R)を用いて書き換えると、

【００１９】

【数６】

【００２０】であり、さらに周波数成分で表すと、

【００２１】

【数７】

【００２２】である。ただし、ｆ_R＝１／Ｔ_Rであり、ク
ロック周波数である。したがって、図７中の等化器70
2，遅延器703，加算器704での、｛ｐ_k｝が得られる等化
器全体の周波数特性Ｅ(ｆ)は次式で与えられる。

【００２３】

【数８】

【００２４】このように、等化器の周波数特性Ｅ(ｆ)は
高域減衰特性となり、高域の雑音は除去される。これに
よって、高域の等化雑音が雑音全体に占める割合が多い
場合には、雑音電力を減少させることになり、復号誤り
の減少が可能となる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記等
化・復号装置の構成に基づく等化・復号方法では、高域
の等化雑音は抑制されるものの、低域のノイズは逆に強
調され、低域ノイズが雑音全体に占める割合が多い場合
には、高域の等化雑音の抑制量より低域のノイズの強調
量が多くなってしまい、雑音電力の増加を招くことか
ら、復号誤りの増加につながってしまう。図６は本発明
(実線)と従来例(破線)の誤り率特性を示し、従来は復号
誤り率が増加していることが分かる。

【００２６】本発明は、上記従来の課題を解決し、より
一層の高密度記録を可能にする等化・復号装置を提供す
ることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次の(1)，(2)の手段により、等化・復号装
置を実現している。

【００２８】(1) 任意の入力データ系列を記録符号また
は伝送符号とする符号系列を用い、再生または受信によ
り前記符号系列と同一の符号系列からなる信号系列を発
生する再生装置または受信装置において、劣化した信号
成分を補正するとともに低周波成分が減衰する特性を有
する等化手段と、この等化手段の出力と前記信号系列と
から状態遷移の確からしさを算出する尤度算出手段と、
この尤度算出手段の出力と１つ前の時点での各状態の各
々の確からしさを表すメトリックとから現時点での新た
なメトリックを算出するメトリック算出手段と、各状態
のそれぞれに至る最も確からしい状態遷移に対応するデ
ータ系列を順次更新保持する生き残りデータ保持手段と
を有することを特徴とする。

【００２９】(2) 任意の入力データ系列を記録符号また
は伝送符号とする符号系列を用い、再生または受信によ
り前記符号系列と同一の符号系列からなる信号系列を発
生する再生装置または受信装置において、劣化した信号
成分を補正するとともに低周波成分が減衰する特性を有
する等化手段と、この等化手段の出力と前記信号系列と
予測雑音とから状態遷移の確からしさを算出する尤度算
出手段と、この尤度算出手段の出力と１つ前の時点での
各状態の各々の確からしさを表すメトリックとから現時
点での新たなメトリックを算出するメトリック算出手段
と、各状態のそれぞれに至る最も確からしい状態遷移に
対応するデータ系列を順次更新保持する生き残りデータ
保持手段と、前記等化手段の出力を複数個、順次、更新
保持する出力保持手段と、この出力保持手段と前記生き
残りデータ保持手段とから雑音系列を抽出する雑音抽出
手段と、この雑音抽出手段の雑音系列を用いて前記予測
雑音を算出する予測雑音算出手段とを有することを特徴
とする。

【００３０】

【作用】本発明の上記第１の手段によれば、低周波雑音
成分を大きく低減することができ、記録密度の向上が可
能となる。

【００３１】また、本発明の上記第２の手段によれば、
前記第１の手段に、雑音に含まれる相関性を除去する機
能を付加したものであり、雑音の相関が大きい場合に
は、状態遷移の確からしさを一層高めることができる。
したがって、雑音の相関が高い場合に効果があり、さら
に記録密度の向上を可能にする。

【００３２】

【実施例】まず、本発明の構成概要を示した後、第１の
発明の概要および具体的実現手段を述べ、続いて、第２
の発明の概要および具体的実現手段を述べる。

【００３３】図１は本発明の構成概要を示したブロック
図である。図１において、101は再生信号の入力端、102
は波形干渉除去のための等化器、103，105は遅延器、10
4，106は減算器、107は復号器、108は復号信号の出力端
である。

【００３４】入力端101に入力された再生信号は、等化
器102で波形干渉が取り除かれる。等化器102の出力は、
遅延器103でクロック周期分だけ遅延される。減算器104
には、その正入力に等化器102の出力、また負入力に遅
延器103の出力がそれぞれ入力され、減算が実行され
る。減算器104の出力は、遅延器105でクロック周期分だ
け遅延される。減算器106には、その正入力に減算器104
の出力、また負入力に遅延器105の出力がそれぞれ入力
され、減算が実行される。減算器106の出力は復号器107
に入力され、復号された復号信号が出力端108に出力さ
れる。

【００３５】時刻ｔ＝ｋ・Ｔ_Rにおける等化器102の出力
をｘ_kとすると、遅延器103の出力は、等化器102の時刻
ｔ＝(ｋ−１)・Ｔ_Rにおける出力であるから、ｘ_k-1であ
る。したがって、時刻ｔ＝ｋ・Ｔ_Rにおける減算器104の
出力をｑ_kとすると、

【００３６】

【数９】

【００３７】である。同様に、時刻ｔ＝ｋ・Ｔ_Rにおけ
る減算器106の出力をｐ_kとすると、

【００３８】

【数１０】

【００３９】である。(数９)と(数10)から、

【００４０】

【数１１】

【００４１】である。(数11)を、遅延演算子Ｄ＝ｅｘｐ
(−ｊ２πｆＴ_R)を用いて書き換えると、

【００４２】

【数１２】

【００４３】であり、さらに周波数成分で表すと、

【００４４】

【数１３】

【００４５】である。ただし、ｆ_R＝１／Ｔ_Rであり、ク
ロック周波数である。したがって、図１中の等化器10
2、遅延器103，105、減算器104，106の｛ｐ_k｝が得られ
る等化器全体の周波数特性Ｅ(ｆ)は次式で与えられる。

【００４６】

【数１４】

【００４７】(数14)でわかるように、等化器によって低
周波成分が大幅に取り除かれ、低域ノイズがかなり排除
できる。

【００４８】また、孤立再生波形のピーク値をＡ、雑音
の実効値をσとして、Ｓ／Ｎ値ａを、

【００４９】

【数１５】

【００５０】と定義し、雑音に相関がないと仮定する
と、本発明の等化・復号装置を用いたときの復号誤り率
Ｐ₁は、

【００５１】

【数１６】

【００５２】である。ちなみに、従来の技術の項で一例
としてあげたＰＲ(１，１)を用いた場合の誤り率Ｐ
₂は、

【００５３】

【数１７】

【００５４】である。ここで、関数Ｑは、

【００５５】

【数１８】

【００５６】で表される誤差補関数である。図６は、こ
の本発明と従来例におけるＳ／Ｎと誤り率の関係を示し
たものである。ただし、図６におけるＳ／Ｎは、

【００５７】

【数１９】

【００５８】で定義している。このように、本発明によ
れば、低域ノイズが除去されるのみならず、同じＳ／Ｎ
に対しても、従来より低い誤り率を達成できる。例え
ば、Ｓ／Ｎが15dBの場合、雑音に相関がないと仮定する
と、本発明の等化・復号装置では誤り率が2.8×10~⁸で
あるのに対し、ＰＲ(１，１)では誤り率が1.4×10~⁴で
あり、誤り率は大きく改善されている。

【００５９】ｘ_k＝ｂ_kであるから、(数11)は次のように
書き換えられる。

【００６０】

【数２０】

【００６１】本発明は、このような復号に適しているビ
タビ復号法を利用して復号を行う。

【００６２】図４は、図１の動作を示す状態遷移図であ
り、図５は図１の動作を示すトレリス線図である。本実
施例においては、(数20)に示すように、２ビット前の時
点までの状態を保持するので、図４，図５に示す４個の
状態Ｓ_i(i＝0〜3)を定める。それぞれの状態Ｓ_i(i＝0〜
3)について、(ｂ_k-2，ｂ_k-1)とすると、Ｓ₀は(０，
０)、Ｓ₁は(０，１)、Ｓ₂は(１，０)、Ｓ₃は(１，１)で
ある。図４および図５において、矢印に付した記号は、
ｂ_k／ｐ_kを表す。

【００６３】等化器出力での雑音のサンプル値をｎ_kと
すると、等化器102の出力ｚ_kは(数21)で表され、これが
復号器107の入力となる。

【００６４】

【数２１】

【００６５】次に、第１の発明について説明する。

【００６６】時刻ｔ＝ｋ・Ｔ_Rにおける状態をＳ(ｋ)と
し、ビットセルごとの雑音のサンプル値が互いに独立で
あると仮定すると、

【００６７】

【外１】

【００６８】

【数２２】

【００６９】(数22)より、与えられたパスの負の対数尤
度関数は、パスを構成する個々の枝の負の対数尤度関数
の和として表されることが分かる。したがって、枝の長
さを負の対数尤度関数で表せば、長さが最小となるパス
を選択し、それに対応するデ−タ系列、つまり最尤系列
を、以下のような方法で復号できる。

【００７０】ある時刻で、各状態に至るパスの長さの最
小値はメトリックと呼ばれるが、本発明に対しては、ｔ
＝ｋ・Ｔ_Rにおける状態Ｓi(i＝0〜3)に対するメトリッ
クをｍ_k(Ｓ_i)(i＝0〜3)で表すと、図４より次のような
(数23)を得る。

【００７１】

【数２３】

【００７２】ここで、雑音のサンプル値ｎ_kを平均値
０，分散σ²のガウス雑音と仮定すると、(数23)より復
号器107の入力ｚ_kは平均値ｐ_k，分散σ²のガウス変数と
なる。したがって、例えば、状態Ｓ(k-1)＝Ｓ₀からｂ_k
＝１が入力することにより、状態Ｓ(k)＝Ｓ₁に遷移する
場合には、図４よりｐ_k＝１であるから、

【００７３】

【数２４】

【００７４】となる。ただし、Ａは再生波形の振幅(0-
P)である。同様にして(数23)における他の負の対数尤度
関数も計算でき、これらすべてに(数24)の右辺第１項お
よび第２項が共通項として現れる。そこで、この共通項
を除き、更に１／σ²で割ることにより正規化しても一
般性を失わない。このようにして、次式のように正規化
されたメトリックｍ_k′(Ｓ_i)(i＝0〜3)が得られる。

【００７５】

【数２５】

【００７６】

【数２６】

【００７７】

【数２７】

【００７８】

【数２８】

【００７９】ここに、ｌ_kijは状態Ｓ(k-1)＝Ｓ_i(i＝0〜
3)から状態Ｓ(k)＝Ｓ_j(j＝0〜3)に遷移する場合の枝の
長さを表し、(数29)により与えられる。

【００８０】

【数２９】

【００８１】ただし、初期状態としてＳ₀を選ぶものと
すると、

【００８２】

【数３０】

【００８３】である。

【００８４】時刻ｔ＝ｋ・Ｔ_Rにおいて、状態Ｓ_j(j＝0
〜3)に至るパスのうちで、(数25)〜(数28)で与えられる
メトリックｍ_k′(Ｓ_j)(j＝0〜3)を持つパスのみが最尤
パスとなる可能性を有するパスとして残され、他は捨て
られる。このパスが生き残りパスと呼ばれ、時刻ｋ・Ｔ
_Rの生き残りパスが時刻(ｋ−１)・Ｔ_Rにおいて一本化し
ている確率はｋと共に大となる。この一本化したパスを
最尤パスとして復号する。

【００８５】ここで、理論的には、(数25)〜(数28)によ
りメトリックを計算できるが、実用的には、メトリック
がオーバーフローすることを防ぐために、次のようなオ
ーバーフロー防止策が必要である。(数25)〜(数28)から
わかるように、メトリックの絶対的な大きさは重要では
なく、メトリック相互の相対的な大小関係が重要なだけ
である。つまり、メトリック相互の尤度差を保つことが
できれば正しい復号が可能である。これは、ｍ_k-1′(Ｓ
₀)のゼロに対する相対値としてｍ_k-1′(Ｓ_i)(i＝0〜3)
を表しても、尤度の大小関係は正確に保たれることを示
す。したがって、(数25)〜(数28)の計算を終了後、
ｍ_k′(Ｓ_i)(i＝0〜3)からｍ_k′(Ｓ₀)を引き、あらため
てｍ_k′(Ｓ_i)(i＝0〜3)とすることにより、上記メトリ
ックのオーバーフローを防止できる。新たに得られるｍ
_k′(Ｓ₀)はゼロであるからメトリック計算に関して省略
でき、メトリックの計算式は、次式となる。

【００８６】

【数３１】

【００８７】

【数３２】

【００８８】

【数３３】

【００８９】

【数３４】

【００９０】次に、本実施例の実現化手段について説明
する。図２は本発明の第１の発明の一実施例における等
化・復号装置の構成を示すブロック図である。図２にお
いて、201は等化器、202〜205は枝長さ計算器、206〜21
0は加算器、211〜214は比較選択器、215〜217は減算
器、218〜221はシフトレジスタ、222〜225はスイッチで
ある。

【００９１】図２における等化器201は(数14)で表され
る特性を有するフィルタであり、例えば、ディジタルフ
ィルタなどにより容易に実現できる。枝長さ計算器202
〜205は(数29)における正規化した枝の長さを計算する
もので、枝長さ計算器202は0.5−ｚ_kを、枝長さ計算器2
03は同じく２・(１−ｚ_k)を、枝長さ計算器204は２・
(１＋ｚ_k)を、枝長さ計算器205は0.5＋ｚ_kをそれぞれ計
算する。この後、加算器206は(数31)のmin関数の右項
を、加算器207は(数32)のmin関数の右項を、加算器208
は(数33)のmin関数の左項を、加算器209は(数33)のmin
関数の右項を、加算器210は(数34)のmin関数の左項をそ
れぞれ計算する。

【００９２】比較選択器211は(数31)を実現し、比較選
択器212は(数32)を実現し、比較選択器213は(数33)を実
現し、比較選択器214は(数34)を実現する。なお、比較
選択器211〜214は、いずれも比較結果の小さい方を出力
する他に、第２出力として、左項が選ばれるならば０、
右項が選ばれるならば１を出力する。

【００９３】減算器215は比較選択器212の出力から比較
選択器211の出力を引き、減算器216は比較選択器213の
出力から比較選択器211の出力を引き、減算器217は比較
選択器214の出力から比較選択器211の出力を引く。

【００９４】シフトレジスタ218〜221は、図４，図５に
示す各状態Ｓ₀〜Ｓ₃へのビット列をそれぞれ保持し、シ
フトレジスタ218は状態Ｓ₀へ至る生き残りパスに対応す
るビット列、シフトレジスタ219は状態Ｓ₁へ至る生き残
りパスに対応するビット列、シフトレジスタ220は状態
Ｓ₂へ至る生き残りパスに対応するビット列、シフトレ
ジスタ221は状態Ｓ₃へ至る生き残りパスに対応するビッ
ト列をそれぞれ保持する。

【００９５】スイッチ222は、比較選択器211の出力に基
づき、(数31)においてmin関数の左項が選ばれる場合に
は、シフトレジスタ218の内容をそのまま保持し、min関
数の右項が選ばれる場合には、シフトレジスタ218にシ
フトレジスタ220の内容をコピーする。この後、いずれ
の場合もシフトレジスタ218の内容を１ビット右へシフ
トし、状態Ｓ₀に対応する２進値０をフィードする。

【００９６】スイッチ223は、比較選択器212の出力に基
づき、(数32)においてmin関数の左項が選ばれる場合に
は、シフトレジスタ219にシフトレジスタ218の内容をコ
ピーし、min関数の右項が選ばれる場合には、シフトレ
ジスタ219にシフトレジスタ220の内容をコピーする。こ
の後、いずれの場合もシフトレジスタ219の内容を１ビ
ット右へシフトし、状態Ｓ₁に対応する２進値１をフィ
ードする。

【００９７】スイッチ224は、比較選択器213の出力に基
づき、(数33)においてmin関数の左項が選ばれる場合に
は、シフトレジスタ220にシフトレジスタ219の内容をコ
ピーし、min関数の右項が選ばれる場合には、シフトレ
ジスタ220にシフトレジスタ221の内容をコピーする。こ
の後、いずれの場合もシフトレジスタ220の内容を１ビ
ット右へシフトし、状態Ｓ₂に対応する２進値０をフィ
ードする。

【００９８】スイッチ225は、比較選択器214の出力に基
づき、(数34)においてmin関数の左項が選ばれる場合に
は、シフトレジスタ221にシフトレジスタ219の内容をコ
ピーし、min関数の右項が選ばれる場合には、シフトレ
ジスタ221の内容をそのまま保持する。この後、いずれ
の場合もシフトレジスタ221の内容を１ビット右へシフ
トし、状態Ｓ₃に対応する２進値１をフィードする。

【００９９】なお、各シフトレジスタにはバッファを設
けておき、このバッファには、更新されたシフトレジス
タの内容を常時保持させる。また、シフトレジスタＡか
らシフトレジスタＢへコピーする場合には、シフトレジ
スタＡのバッファの内容をシフトレジスタＢにコピーす
るものとする。こうすることで、シフトレジスタ間のコ
ピーをスムーズに行える。

【０１００】以上の結果、各シフトレジスタの長さが十
分長ければ、シフトレジスタの最終段付近では生き残り
パスは一本化しており、どのシフトレジスタから出力を
取り出しても等しい結果が得られる。しかしながら、シ
フトレジスタの長さが十分でない場合には、出力するシ
フトレジスタによってその値が異なる場合がある。この
ような場合には、最小のメトリックを有する生き残りパ
スから出力を選ぶのが最も合理的である。すなわち、
(数31)〜(数34)に基づいて計算したメトリックのうち、
最小の値が得られる、つまり最も確からしい生き残りパ
スを求め、この生き残りパスを保持しているシフトレジ
スタから出力を取り出す。例えば、メトリックの最小値
がｍ_k′(Ｓ₀)である場合は、出力は状態Ｓ₀に至る生き
残りパスを保持しているシフトレジスタ218から取り出
せばよい。

【０１０１】以上説明したように、等化器出力における
低域ノイズの影響を大きく除去し、しかも最尤復号系列
が得られる等化・復号装置が容易に実現される。

【０１０２】ここまで述べてきた第１の発明の等化・復
号装置は、(数22)が成り立つような無相関雑音に対して
のみ最尤系列を復号でき、有相関雑音に対しては(数22)
そのものが成り立たず、最尤系列を復号できない。ただ
し、雑音の相関が比較的小さい場合には、第１の発明の
等化・復号装置の実施例でも準最尤系列を復号でき、雑
音の相関が復号誤り率に及ぼす悪影響は十分小さいの
で、実用上はほとんど問題ない。しかしながら、相関が
大きい場合にはこの影響は無視し難く、さらに改善の余
地がある。

【０１０３】そこで、第２の発明として、等化雑音に相
関がある場合にも、最尤系列を復号できる等化・復号装
置について、以下説明する。

【０１０４】第１の発明の等化・復号装置の実施例で
は、記録符号に関する４個の状態Ｓ_i(i＝0〜3)の各々に
至る生き残りパスを保持している。したがって、等化器
出力系列｛ｚ_k｝と、この生き残りパスにより、各生き
残りパスに対する雑音系列｛ｎ_ki｝(i＝0〜3)が得られ
るが、このうち真の雑音系列は唯一つである。真の雑音
系列の統計的性質に関しては、事前に知り得る本来の雑
音の統計的性質と一致する。この場合、真の雑音系列か
ら予測した予測雑音系列と、真の雑音系列との差の残留
雑音はランダム雑音になる。逆に、誤った生き残りパス
に対する雑音系列の統計的性質は、本来の雑音の統計的
性質とは異なる。このような誤った雑音系列に関して
は、本来の雑音の統計的性質を用いて予測した雑音を等
化器出力から引くことは、全体として雑音を増幅させる
働きをし、また、当然雑音の相関性も取り除かれない。
したがって、真の雑音系列からの予測雑音を引いた信号
系列に対する負の尤度関数の値は、誤った雑音からの予
測雑音を引いた信号系列の負の尤度関数の値よりも小さ
くなり、従来よりも高い確率で正しい復号が可能とな
る。

【０１０５】以上示した本実施例の原理は、(数35)を具
体化することにより実現できる。

【０１０６】

【数３５】

【０１０７】ここに、(数35)におけるｚ_ki(i＝0〜3)
は、等化器出力ｚ_kから、状態Ｓ_i(i＝0〜3)に至る生き
残りパスに対応する雑音系列｛ｎ_ki｝からの予測雑音ｎ
_ki′を引いた値であり、(数36)で与えられる。

【０１０８】

【数３６】

【０１０９】また、予測雑音ｎ_ki′は、(数37)で与えら
れる。

【０１１０】

【数３７】

【０１１１】ここに、｛ｃ_m｝は予測係数、ｑは予測に
用いる雑音の個数である。残留雑音は平均値０、分散σ
²の無相関のガウス雑音と見なせるから、(数35)におけ
る尤度関数は(数38)で表される。

【０１１２】

【数３８】

【０１１３】第１の発明の実施例の場合と同様に、(数3
8)の右辺第１項は共通であり、また、右辺第２項の１／
２σ²も共通因子であるから削除できる。このようにし
て、次式のように正規化されたメトリックが得られる。

【０１１４】

【数３９】

【０１１５】

【数４０】

【０１１６】

【数４１】

【０１１７】

【数４２】

【０１１８】ここに、ｌ_kijは状態Ｓ(k-1)＝Ｓ_i(i＝0〜
3)から状態Ｓ(k)＝Ｓ_j(j＝0〜3)に遷移する正規化され
た枝の長さを表し、(数43)により与えられる。

【０１１９】

【数４３】

【０１２０】なお、本実施例でも、メトリックのオ−バ
−フロ−を防ぐために、第１の発明の実施例と同様の対
策を行なうものとする。すなわち、

【０１２１】

【数４４】

【０１２２】

【数４５】

【０１２３】

【数４６】

【０１２４】

【数４７】

【０１２５】である。

【０１２６】次に、本実施例の実現化手段について説明
する。図３は本発明の第２の発明の一実施例における等
化・復号装置の構成を示すブロック図である。図３にお
いて、301は等化器、302〜305、324〜326は減算器、306
〜313は枝長さ計算器、314〜319は加算器、320〜323は
比較選択器、327〜330はシフトレジスタ、331〜334はス
イッチ、335はメモリ、336〜339は雑音抽出予測器であ
る。

【０１２７】図３における等化器301は図２の等化器201
と同じであり、(数14)に示す周波数特性を有する。

【０１２８】次いで、減算器302では、等化器301の出力
から、状態Ｓ₀に至る生き残りパスに対応する雑音系列
｛ｎ_k0｝からの予測雑音ｎ_k0′を引く。減算器303で
は、等化器301の出力から、状態Ｓ₁に至る生き残りパス
に対応する雑音系列｛ｎ_k1｝からの予測雑音ｎ_k1′を引
く。減算器304では、等化器301の出力から、状態Ｓ₂に
至る生き残りパスに対応する雑音系列｛ｎ_k2｝からの予
測雑音ｎ_k2′を引く。減算器305では、等化器301の出力
から、状態Ｓ₃に至る生き残りパスに対応する雑音系列
｛ｎ_k3｝からの予測雑音ｎ_k3′を引く。

【０１２９】枝長さ計算器306〜313は(数43)における正
規化した枝の長さを計算するもので、枝長さ計算器306
はｌ_k00を、枝長さ計算器307はｌ_k01を、枝長さ計算器3
08はｌ_k20を、枝長さ計算器309はｌ_k21を、枝長さ計算
器310はｌ_k12を、枝長さ計算器311はｌ_k13を、枝長さ計
算器312はｌ_k32を、枝長さ計算器313はｌ_k33をそれぞれ
計算する。

【０１３０】加算器314では(数44)のmin関数の右項、加
算器315では(数45)のmin関数の右項、加算器316では(数
46)のmin関数の左項、加算器317では(数46)のmin関数の
右項、加算器318では(数47)のmin関数の左項、加算器31
9では(数47)のmin関数の右項がそれぞれ得られる。

【０１３１】比較選択器320は枝長さ計算器306と加算器
316の出力を比較し、小さい方を出力すると共に、枝長
さ計算器306の出力を選んだ場合は２進値０を、加算器3
16の出力を選んだ場合は２進値１をも出力する。比較選
択器321は枝長さ計算器307と加算器317の出力を比較
し、小さい方を出力すると共に、枝長さ計算器307の出
力を選んだ場合は２進値０を、加算器317の出力を選ん
だ場合は２進値１をも出力する。比較選択器322は加算
器314と加算器318の出力を比較し、小さい方を出力する
と共に、加算器314の出力を選んだ場合は２進値０を、
加算器318の出力を選んだ場合は２進値１をも出力す
る。比較選択器323は加算器315と加算器319の出力を比
較し、小さい方を出力すると共に、加算器315の出力を
選んだ場合は２進値０を、加算器319の出力を選んだ場
合は２進値１をも出力する。

【０１３２】これら４つの比較選択器320〜323は、(数4
4)〜(数47)におけるmin関数を実現し、その構成は図２
の比較選択器と同様である。

【０１３３】減算器324では、比較選択器321の出力から
比較選択器320の出力を引く。減算器325では、比較選択
器322の出力から比較選択器320の出力を引く。減算器32
6では、323の出力から比較選択器320の出力を引く。

【０１３４】シフトレジスタ327〜330と、スイッチ331
〜334は第１の発明の場合と全く同様の構成で、同様の
動作をする。すなわち、シフトレジスタ327は状態Ｓ₀に
至る生き残りパスに対応するビット列を保持し、シフト
レジスタ328は状態Ｓ₁に至る生き残りパスに対応するビ
ット列を保持し、シフトレジスタ329は状態Ｓ₂に至る生
き残りパスに対応するビット列を保持し、シフトレジス
タ330は状態Ｓ₃に至る生き残りパスに対応するビット列
を保持する。また、スイッチ331〜334は、生き残りパス
に対応するビット列を順次更新するための、シフトレジ
スタ間のコピー経路を形成する。

【０１３５】メモリ335は、最新のｑ個の等化器301の出
力を常に保持している。雑音抽出予測器336は、メモリ3
35の出力と、シフトレジスタ327の出力から得られる状
態Ｓ₀に至る生き残りパスに対応するｑ個の理想的な再
生出力から、状態Ｓ₀に至る生き残りパスに対応するｑ
個の雑音を求め、これらの雑音と(数37)より予測雑音ｎ
_k0′を算出する。雑音抽出予測器337は、メモリ335の出
力と、シフトレジスタ328の出力から得られる状態Ｓ₁に
至る生き残りパスに対応するｑ個の理想的な再生出力か
ら、状態Ｓ₁に至る生き残りパスに対応するｑ個の雑音
を求め、これらの雑音と(数37)より予測雑音ｎ_k1′を算
出する。雑音抽出予測器338は、メモリ335の出力と、シ
フトレジスタ329の出力から得られる状態Ｓ₂に至る生き
残りパスに対応するｑ個の理想的な再生出力から、状態
Ｓ₂に至る生き残りパスに対応するｑ個の雑音を求め、
これらの雑音と(数37)より予測雑音ｎ_k2′を算出する。
雑音抽出予測器339は、メモリ335の出力と、シフトレジ
スタ330の出力から得られる状態Ｓ₃に至る生き残りパス
に対応するｑ個の理想的な再生出力から、状態Ｓ₃に至
る生き残りパスに対応するｑ個の雑音を求め、これらの
雑音と(数37)より予測雑音ｎ_k3′を算出する。

【０１３６】これらの予測雑音ｎ_ki′(i＝0〜3)は、先
に示したように、減算器302〜305を用いて等化器301の
出力から引かれ、上述の動作を繰り返す。この結果、雑
音の相関は効果的に除去され、真の最尤復号系列が得ら
れる復号器を実現できる。第１の発明の場合と同様に、
各シフトレジスタの長さが十分長ければ、シフトレジス
タの最終段付近では生き残りパスは一本化しており、ど
のシフトレジスタから出力を取り出しても等しい結果が
得られる。しかしながら、シフトレジスタの長さが十分
でない場合には、最小のメトリックを有する生き残りパ
スから出力を選ぶのが最も合理的である。すなわち、
(数44)〜(数47)に基づいて計算したメトリックのうち、
最小の値が得られる、つまり最も確からしい生き残りパ
スを求め、この生き残りパスを保持しているシフトレジ
スタから出力を取り出せばよい。

【０１３７】このように、雑音に相関がある場合にも、
第１の発明と同様に、低域ノイズの影響を除去する等化
・復号装置を実現することができる。

【０１３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の等化・復
号装置は、低周波領域の雑音の影響を抑圧できる結果、
従来よりも低周波雑音によるＳ／Ｎの劣化を抑えること
ができる。また、従来よりも、同じＳ／Ｎにおける誤り
率を、図６に示すように低減させることができる。した
がって、同じ記録密度または伝送レートであるならば、
誤り率を低減させることができる。また、同じ誤り率を
達成するＳ／Ｎを低くすることができるので、さらに高
密度の記録再生または高レートの伝送が行える。しか
も、従来とほとんど同じ回路規模で、本発明が実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成概要を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の発明の一実施例における等化・
復号装置の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第２の発明の一実施例における等化・
復号装置の構成を示すブロック図である。

【図４】図１の動作を示す状態遷移図である。

【図５】図１の動作を示すトレリス線図である。

【図６】本発明および従来例の誤り率特性図である。

【図７】従来例の等化・復号装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

101，701…再生信号の入力端、 102，201，301，702…
等化器、 103，105，703…遅延器、 104，106，215〜
217，302〜305，324〜326…減算器、 206〜210，314〜
319，704…加算器、 107，705…復号器、 108，706…
復号信号の出力端、 202〜205，306〜313…枝長さ計算
器、 211〜214，320〜323…比較選択器、 218〜221，
327〜330…シフトレジスタ、 222〜225，331〜334…ス
イッチ、 335…メモリ、 336〜339…雑音抽出予測
器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】任意の入力データ系列を記録符号または
伝送符号とする符号系列を用い、再生または受信により
前記符号系列と同一の符号系列からなる信号系列を発生
する再生装置または受信装置において、劣化した信号成
分を補正するとともに低周波成分が減衰する特性を有す
る等化手段と、この等化手段の出力と前記信号系列とか
ら状態遷移の確からしさを算出する尤度算出手段と、こ
の尤度算出手段の出力と１つ前の時点での各状態の各々
の確からしさを表すメトリックとから現時点での新たな
メトリックを算出するメトリック算出手段と、各状態の
それぞれに至る最も確からしい状態遷移に対応するデー
タ系列を順次更新保持する生き残りデータ保持手段とを
有することを特徴とする等化・復号装置。
【請求項２】任意の入力データ系列を記録符号または
伝送符号とする符号系列を用い、再生または受信により
前記符号系列と同一の符号系列からなる信号系列を発生
する再生装置または受信装置において、劣化した信号成
分を補正するとともに低周波成分が減衰する特性を有す
る等化手段と、この等化手段の出力と前記信号系列と予
測雑音とから状態遷移の確からしさを算出する尤度算出
手段と、この尤度算出手段の出力と１つ前の時点での各
状態の各々の確からしさを表すメトリックとから現時点
での新たなメトリックを算出するメトリック算出手段
と、各状態のそれぞれに至る最も確からしい状態遷移に
対応するデータ系列を順次更新保持する生き残りデータ
保持手段と、前記等化手段の出力を複数個、順次、更新
保持する出力保持手段と、この出力保持手段と前記生き
残りデータ保持手段とから雑音系列を抽出する雑音抽出
手段と、この雑音抽出手段の雑音系列を用いて前記予測
雑音を算出する予測雑音算出手段とを有することを特徴
とする等化・復号装置。
【請求項３】等化手段が、現時点でのデータと２つ前
の時点でのデータの加算結果から１つ前の時点でのデー
タの２倍を減算した結果をゼロ以外の定数倍して得る信
号系列を出力することを特徴とする請求項１または２記
載の等化・復号装置。