JPH10224233A

JPH10224233A - データ復号装置

Info

Publication number: JPH10224233A
Application number: JP9023593A
Authority: JP
Inventors: Hisayuki Yamanaka; 久幸山中
Original assignee: NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Current assignee: NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】パスメトリック長可変信号生成の演算処理を削
減して演算量を削減し、処理時間を短縮する。【解決手段】復号器５Ａが、パスメトリック長を示すパ
スメトリック長可変信号ＶＬの値にに対応して遡及の長
さを変化する復号部５１と、誤り率データＴＥの供給に
応答してパスメトリック長可変信号ＰＶを生成する伝送
路判定部５３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデータ復号装置に関
し、特にディジタル移動型無線電話機のチャネルデコー
ダ等のパスメトリック長可変機能付きのビタビ復号器を
用いたデータ復号装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、無線通信では、送信機からの送
信信号は伝搬路や機器自身の電磁気的特性の影響による
多重伝搬起因のフェージングや雑音等により受信機に正
確に伝達されない場合が多い。このためディジタル携帯
電話などのディジタル移動型無線電話機では、従来から
上記フェージング等の環境下でも確実に通信を確保する
ため、すなわちフェージング耐性を向上させるため、送
信側で畳み込み符号化を行い隣接送信信号系列に相関性
を付与し、受信側ではその特性を利用しトレリス線図を
用いて復号するビタビ復号器が多く用いられている。

【０００３】公知のように、ビタビ復号は、畳み込み符
号の持つ繰返し構造を利用して最尤復号を効率的に実行
する復号法である。原理について簡単に説明すると、ま
ず、２段のシフトレジスタから成る符号器により生成さ
れる符号化前のビット長すなわち拘束長が３、符号化後
の情報ビットの比率すなわち符号化率が１／２の畳込み
符号を考える。この符号器は２段のシフトレジスタの内
部状態として、α＝００，β＝１０，γ＝１，δ＝１１
の４種類の値をとり得る。時刻Ｔ０における符号器の内
部状態をＳｔとし、その時点の入力情報ビットをＩｔと
すると、符号器はＳｔとＩｔで一意に定まる符号化ビッ
トＢｔ１，Ｂｔ２を出力する。次の入力ビットが入力さ
れると、符号器は新しい内部状態Ｓｔ＋１に遷移する。
時間の経過に伴う符号器の状態遷移の様子はトレリス線
図により示される。

【０００４】トレリス線図の一例を示す図６を参照する
と、このトレリス線図は横軸に時刻Ｔ０〜Ｔ７から成る
時系列を、縦軸に符号器の内部状態すなわち信号の状態
α＝００，β＝１０，γ＝０１，δ＝１１をそれぞれ示
す。このトレリス線図では、時刻Ｔ０の初期状態をα＝
００と設定している。実線は符号器へのデータ入力１に
点線は入力０にそれぞれ対する状態遷移を示し、対応す
る出力符号を各枝に沿って示す。このトレリス線図上で
は、時刻Ｔ２以降は各状態間を結ぶ枝の構造を単純な繰
返しにより表現する。各符号化系列は、図の各枝を結ぶ
パスに１対１に対応している。時刻Ｔ（Ｔ≧３）におい
て、状態α，β，γ，δの各々に合流するパスは２つあ
るが、ビタビ復号では、このなかからその時点の入力符
号系列との距離が小さいすなわち尤度が大きい方のパス
を各状態毎に生残りパスとして選択し、それ以外のパス
は以後の検討から除外する。このような手順を反復しな
がら各時刻Ｔ（＝Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５…）における生残り
パスを順次定めて行けば、各状態の生残りパスのなかか
ら受信符号系列との距離が最小すなわち尤度が最大のパ
スを最尤パスとして選択することにより、最尤復号と全
く等価の復号を実行できる。

【０００５】従来、この種のビタビ復号器を用いたデー
タ復号装置としては、復号の信頼性を向上させるため畳
み込み符号化における拘束長の４〜５倍のパスメトリッ
ク長を演算し最も確からしいパスを選択していた。この
場合、大きな演算量を必要とし、データ処理用プロセッ
サに演算時間やメモリ容量など相当の負担がかかる。こ
の解決のため、上記ビタビ復号器でのパスメトリック演
算で連続した数個のタイムスロット内で最も確からしい
すなわち最尤度のパスのハミング距離累計統計データに
より伝送路状態が良好と判定できる場合はパスメトリッ
ク長を短くし、劣悪な場合は長くしてフェージング耐性
を向上するパスメトリック長可変機能付きビタビ復号器
を用いていた。

【０００６】特開平２−２７８９３９号公報記載の従来
のパスメトリック長可変機能付きのビタビ復号器を用い
たデータ復号装置をブロックで示す図５を参照すると、
この従来のビタビ復号器は、畳み込み符号化信号Ｓｎの
１シンボル毎に取り得る全ての状態の予測信号との誤差
を演算しハミング距離で表す誤差ＥＩを出力するブラン
チメトリック演算器１と、誤差ＥＩと１シンボル前まで
の過去のハミング距離で表したパスメトリックＰＭとを
加算し現在のパスメトリック候補ＰＣを算出する加算機
２と、パスメトリック候補ＰＣの中から最尤パスＰＬを
選択し出力すると共に選択した最尤パスＰＬが最尤度で
あることを示すパスセレクト信号ＳＰを復号器５に出力
する比較器３と、最尤パスＰＬを記憶しパスメトリック
ＰＭ，最尤パスメトリック長ＰＭＴを出力するパスメト
リック記憶器４と、パスセレクト信号ＳＰと選択パスメ
トリックＰＭＴとの供給に応答して符号化信号の復号を
行い復号信号Ｄｎを出力する復号器５とを備える。

【０００７】復号器５は、パスセレクト信号ＳＰと最尤
パスＰＬとパスメトリック長可変信号ＰＶとの供給を受
けて符号化信号の復号を行い復号信号Ｄｎを出力する復
号部５１と、最尤パスメトリック長ＰＭＴに基づき現在
の伝送品質を判定しパスメトリック長と復号時のパスの
遡及の長さを制御するパスメトリック長可変信号ＰＶを
出力する伝送路状態演算部５２とを備える。

【０００８】次に、図５を参照して、従来のデータ復号
装置の動作について説明すると、まず、受信符号入力端
子ＴＩにディジタル移動型無線電話機の基地局から送ら
れて来た畳み込み符号化信号Ｓｎが入力されると、ブラ
ンチメトリック演算器１は１シンボル毎に予測信号の状
態遷移を表すトレリス線図上で取り得る全ての状態の予
測信号との誤差であるブランチメトリックを演算しハミ
ング距離で表す誤差ＥＩを出力する。

【０００９】次に加算器２は誤差ＥＩとパスメトリック
記憶器４に記憶し供給を受けた１シンボル前までのパス
メトリックＰＭとのハミング距離の総和を算出し、現在
までの取り得る全パスメトリック候補ＰＣを計算する。
比較器３はパスメトリック候補ＰＣを相互比較しその中
から最も確からしい生残パスすなわち最尤パスＰＬを選
択し次のシンボルでのパスメトリック候補演算に備える
ためパスメトリック記憶器４へ供給するとともに、選択
した最尤パスＰＬが復号可能なパスメトリック長に達し
たことを示すパスセレクト信号ＳＰを復号器５へ供給す
る。復号器５はパスメトリック記憶器４からの最尤パス
メトリック長ＰＭＴと比較器３からのパスセレクト信号
ＳＰとによりトレリス線図において、現在の状態に至る
パスを過去に遡及、遡及時点からの符号化信号の復号を
開始する。

【００１０】ここで、復号器５の伝送路状態演算部７
は、パスメトリック記憶器４からの最尤パスメトリック
長ＰＭＴにより現在の伝送路状態が良好か否かを現在ま
で収集したすなわち過去の取り得る全状態の各パスメト
リックの誤差を全て比較し判定する。伝送路状態演算部
７は伝送路が良好で取り得る全状態に至るパスメトリッ
ク中の特定のパスメトリックを最尤度と判定した場合は
選択したパスＰＬの過去への遡及長を短くし、他方、上
記状態でパスメトリックが拮抗している場合は伝送路状
態が悪いと判定し遡及長を長くするよう復号部５１にパ
スメトリック長可変信号ＶＴを出力する。復号部５１
は、パスメトリック長可変信号ＶＴに従い、選択した最
尤パスＰＬを遡及し、遡及した過去の時点から情報信号
の復号を順次開始して復号化信号Ｄｎを出力する。

【００１１】したがって、復号器５は過去のパスメトリ
ックにより伝送路状態が良好な場合は各状態に至るパス
の遡及を短くし情報系列信号への復号を行うのでパスメ
トリック長を短くすることができパスメトリックの演算
削減が可能であった。

【００１２】しかしながら、選択した最尤パスＰＬとパ
スセレクト信号ＳＰとによる復号器５の復号動作時の最
尤パスＰＬの過去への遡及において、過去の取り得る全
パスメトリックの状態を把握しパスメトリック長可変信
号ＶＴを復号器５に出力するための演算処理が必要であ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のデータ
復号装置は、選択最尤パスとこの最尤パスが最も尤度が
高いことを示すパスセレクト信号とにより符号化信号を
復号するときの上記最尤パスの過去への遡及において、
伝送路状態の良否判定のため、過去の取り得る全パスメ
トリック状態を把握しパスメトリック長可変信号を生成
し復号器に供給するための演算処理が必要であり、演算
量が多く、処理時間が長くなるという欠点があった。

【００１４】本発明の目的は、上記欠点を解消し、ビッ
ト誤り率の大小に対応して伝送状態の良否を判定し過去
への遡及長さを調整することにより、パスメトリック長
可変信号生成の演算処理を削減して演算量を削減し、処
理時間を短縮したデータ復号装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のデータ復号装置
は、畳み込み符号化方式により符号化された符号化信号
の１シンボル毎に取り得る全ての状態の予測信号との誤
差を演算し誤差を出力するブランチメトリック演算器
と、前記誤差と１シンボル前までの過去の最尤パスメト
リックとを加算し現在のパスメトリック候補を算出する
加算機と、前記パスメトリック候補の中から最尤パスを
選択し出力すると共に選択した前記最尤パスが最尤度で
あることを示すパスセレクト信号を出力する比較器と、
前記最尤パスを記憶し前記過去の最尤パスメトリックを
出力するパスメトリック記憶器と、前記パスセレクト信
号と前記過去の最尤パスメトリックとの供給に応答して
伝送路の状態を判定し前記符号化信号を被予測信号の状
態遷移を表すトレリス線図を用いて現在に至るパスを前
記判定結果に対応したパスメトリック長対応の長さで過
去に遡及しこの遡及時点からの前記符号化信号の復号を
行い復号信号を出力する復号器とを備えるビタビ復号方
式のデータ復号装置において、前記復号信号のビット誤
りを検出し誤り率を算出して誤り率データを出力する誤
り検出部を備え、前記復号器が、前記パスメトリック長
を示すパスメトリック長可変信号の値にに対応して前記
遡及の長さを変化する復号部と、前記誤り率データの供
給に応答して前記パスメトリック長可変信号を生成する
伝送路判定手段とを備えて構成されている。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、ディジタル移動型無線電話
機のチャネルデコーダに適用した本発明の実施の形態の
データ復号装置を図５と共通の構成要素には共通の参照
文字／数字を付して同様にブロックで示す図１を参照す
ると、この図に示す本実施の形態のデータ復号装置は、
従来と共通のブランチメトリック演算器１と、加算器２
と、比較器３と、パスメトリック記憶器４とに加えて、
従来と共通の復号部５１と伝送状態演算部の代わりに情
報フレーム生成器６からの誤り率データＴＥの供給に応
答して伝送路の状態を判定し対応のパスメトリック長可
変信号ＶＴを出力する伝送路判定部５３とを有する復号
器５Ａと、復号信号Ｄｎから情報フレームＤＮを生成す
るとともに復号信号Ｄｎのビット誤り率を検出し誤り率
データＴＥを出力する情報フレーム生成器６とを備え
る。

【００１７】情報フレーム生成器６は、復号信号Ｄｎの
誤りをＣＲＣ方式により検出し誤り率を算出して誤り率
データＴＥを出力する誤り検出部６１と、復号信号Ｄｎ
から元の情報フレームＤＮを生成する情報フレーム組立
部６２とを備える。

【００１８】次に、図１を参照して本実施の形態の動作
について説明すると、まず、ブランチメトリック演算器
１と、加算器２と、比較器３と、パスメトリック記憶器
４の動作は従来と同様であるのでここでは説明を割愛す
る。

【００１９】次に、比較器３で選択した最尤パスＰＬと
パスセレクト信号ＳＰにより復号部５１は最尤パスＰＬ
を過去に遡及し、この遡及時点から復号を開始する。一
方、情報フレーム生成器６の誤り検出部６１はビタビ復
号器の復号信号Ｄｎの供給を受け、情報フレーム毎のビ
ット誤り率の演算を実施し、この演算結果を誤り率デー
タＴＥとして出力し、伝送路判定部５３に供給する。

【００２０】ここで、伝送路判定部５３は、誤り率デー
タＴＥに対応するパスメトリック長可変データＬＶを対
照するパスメトリック（ＰＭ）長判定テーブル５４を備
え、誤り率データＴＥが小さい時は伝送路状態を良好と
判定し最尤パスＰＬにおける過去への遡及を短くし、誤
り率データＴＥが大きい場合は伝送路状態が悪いと判定
し過去への遡及を長くするようにパスメトリック長判定
テーブル５４と誤り率データＴＥとからパスメトリック
可変長量を算出する伝送路判定手順を有している。

【００２１】

【表１】

【００２２】パスメトリック判定テーブル５４の一例を
示す表１を参照すると、この表１には上述のパスメトリ
ック長可変データＬＶの値と、このデータＬＶの各値に
対応する誤り率データＴＥのそれぞれ一例を示す。

【００２３】判定処理回路５３の伝送路判定手順をフロ
ーチャートで示す図２を併せて参照して伝送路判定部５
３の動作を説明すると、まず、伝送路判定部５３は誤り
検出部６１から誤り率データＴＥの供給を受ける（ステ
ップＳ１）。次に誤り率データＴＥを基にパスメトリッ
ク長可変テーブルを参照し予め設定してあるビットデー
タの誤り率データに対して誤り率データＴＥが小さい時
は伝送路状態が良好と判定し最尤パスＰＬにおける過去
への遡及長さを短く、誤り率データＴＥが大きい場合は
伝送路状態が悪いと判定し過去への遡及長さを長くする
ようなパスメトリック長可変データを選択する（ステッ
プＳ２）。選択した最尤パスＰＬのパスメトリック長可
変データＬＶをパスメトリック長可変信号ＶＴとして復
号部５１へ出力する（ステップＳ３）。

【００２４】以上、伝送路判定手順のステップＳ１〜Ｓ
３は誤り検出部６１から誤り率データＴＥの入力毎に繰
り返し演算し、その都度パスメトリック長可変信号ＶＴ
として復号部５１に出力する。復号部５１は伝送路判定
部５３からのパスメトリック長可変信号ＶＴの値とパス
セレクト信号ＳＰとにより、最尤パスＰＬでの過去への
遡及時点を決定し、この遡及時点から情報系列信号の復
号を開始する。

【００２５】したがって、情報フレーム生成器１４が演
算した誤り率データＴＥを利用し比較的簡単なパスメト
リック長判定テーブル５４を用いた上述の伝送路状態判
定手順を含む伝送路判定部５３を用いることにより、伝
送路の状態の良否を判定できるので、従来のように伝送
路状態演算部７を持つことなくパスメトリックの演算量
及び処理時間の大幅な削減が可能となる。

【００２６】次に、情報フレーム生成器６の動作を含む
本実施の形態の具体例の動作について説明すると、この
情報フレーム生成器６は復号器５から復号信号Ｄｎの供
給を受ける。

【００２７】情報フレームＤＮの構成を示す図３を参照
すると、この情報フレームＤＮは制御情報ＣＤとユーザ
ー情報ＵＤ及び誤り検出用の巡回符号（ＣＲＣ）とから
構成されておりＣＲＣの対象としては制御情報ＣＤとユ
ーザ情報ＵＤと決められている。

【００２８】送信側は情報フレームＤＮの送信時に、制
御情報ＣＤとユーザ情報ＵＤとをＣＲＣ符号化対象とし
符号化を行う。今この制御情報ＣＤとユーザ情報ＵＤと
をＰ（ｘ）としＰ（ｘ）＝Ｘ⁹＋Ｘ⁵＋Ｘ²＋１である
と仮定する。また、この場合の生成多項式をＧ（ｘ）＝
Ｘ⁵＋Ｘ⁴＋Ｘ²＋１とすると送信対象の情報フレーム
を構成する巡回符号はＰ（ｘ）と生成多項式の最上位ビ
ットＸ５とから転位Ｘ５・Ｐ（ｘ）を求め該転位を生成
多項式Ｇ（ｘ）で割り算した余りＲ（ｘ）により求めら
れる。この場合の余りＲ（ｘ）はＸ＋１となる。したが
って、巡回符号Ｆ（ｘ）はＦ（ｘ）＝Ｘ¹⁴＋Ｘ¹⁰＋Ｘ⁷
＋Ｘ⁵＋Ｘ＋１となり送信情報フレームＤＮは（１，
０，０，０，１，０，０，１，０，１，０，０，０，
１，１）の１５ビットの巡回符号データとなる。

【００２９】次に、誤り検出部６１の誤り率データＴＥ
の算出手順をフローチャートで示す図４を参照して説明
すると、まず、最初に本手順で使用するバッファの初期
化を行い情報フレームＦ（ｘ）の入力まで待機する（ス
テップＳ１１，Ｓ１２）。情報フレームが入力されると
この情報フレームをまず入力バッファが取り込む（ステ
ップＳ１３）。取り込んだ情報フレームＦ（ｘ）は伝送
路途中でフェージングの影響によりビット誤りが生じ
（１，０，０，０，１，０，０，０，１，１，０，１，
０，１，１）になっているものとする。次に情報フレー
ムＦ（ｘ）を送信側と同じ生成多項式Ｇ（ｘ）で割り算
しその余りが０であるか否かを判定する（ステップＳ１
４）。この場合、余りはＸ⁴＋Ｘ³＋Ｘ²となりビット
誤りがあると判定する。また、この場合のビット誤りは
３ビットとなるため、現在時刻Ｔｎの情報フレームのビ
ット誤り率ＮＢＥＲ＝３／１５で０．２と算出する（ス
テップＳ１５）。ここで、最終の誤り率データを情報フ
レーム２５回分の平均値により求めるものとし、また、
説明の便宜上、すでにＴｎ−２４，・・・Ｔｎ−２，Ｔ
ｎ−１の情報フレーム２４回分のビット誤り率が旧誤り
率（ＯＢＥＲ）として蓄積されその値を０．０１とする
と、ＮＢＥＲとＯＢＥＲとを加算し２５で割ると最終的
な誤り率データＴＥは約０．０１となる（ステップＳ１
６〜Ｓ１８）。

【００３０】このようにして求めた誤り率データＴＥを
出力し、復号器５の伝送路判定部５３に供給する（ステ
ップＳ１９）。もし、ステップＳ１７において情報フレ
ームの測定回数が２５回に満たない場合はステップＳ１
２へ戻り２５回分の測定を完了するまでステップＳ１２
〜Ｓ１７を反復する。また、２５回分の測定が完了し誤
り率データＴＥの出力を完了するとステップＳ１１へ戻
り次の誤り率データの演算を開始する。

【００３１】情報フレーム生成器６からの誤り率データ
ＴＥを受けた伝送路判定器５３は、誤り率データ値０．
０１をもとに、表１に示すパスメトリック長判定テーブ
ル５４を参照しパスメトリック長可変データＬＶとビッ
ト誤りデータ間隔ＥＳとによりパスメトリック長可変値
を５と判定する。この値５をパスメトリック長可変信号
ＶＴとして復号器５に出力する。パスメトリック長可変
信号ＶＴの値５の供給を受けた復号部５１は、上述のト
レリス線図における情報系列信号の復号での現在時刻を
Ｔ７とすると時刻Ｔ２までの過去に遡及し、この遡及時
刻Ｔ２からの情報系列信号を復号する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のデータ復
号装置は、復号器が、パスメトリック長可変信号の値に
に対応して前記遡及の長さを変化する復号部と、誤り率
データの供給に応答して上記パスメトリック長可変信号
を生成する伝送路判定手段とを備え、誤り率データと対
応する伝送路判定基準を用いて伝送路の良否を判定する
ことにより、従来のデータ復号装置が必要としていた過
去の取り得る全状態の各パスメトリックの誤差の比較判
定によるパスメトリック長可変信号の算出は不要とな
り、演算量、処理時間共に大幅に削減できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ復号装置の一実施の形態を示す
ブロック図である。

【図２】本実施の形態のデータ復号装置における動作の
一例を示すフローチャートである。

【図３】情報フレームの構成を示す説明図である。

【図４】本実施の形態のデータ復号装置における誤り率
算出手順を示すフローチャートである。

【図５】従来のデータ復号装置の一例を示すブロック図
である。

【図６】トレリス線図の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ブランチメトリック演算器２加算器３比較器４パスメトリック記憶器５，５Ａ復号器６情報フレーム生成器５１復号部５２伝送路状態演算部５３伝送路判定部５４パスメトリック長判定テーブル６１誤り検出部６２情報フレーム組立部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】畳み込み符号化方式により符号化された
符号化信号の１シンボル毎に取り得る全ての状態の予測
信号との誤差を演算し誤差を出力するブランチメトリッ
ク演算器と、前記誤差と１シンボル前までの過去の最尤
パスメトリックとを加算し現在のパスメトリック候補を
算出する加算機と、前記パスメトリック候補の中から最
尤パスを選択し出力すると共に選択した前記最尤パスが
最尤度であることを示すパスセレクト信号を出力する比
較器と、前記最尤パスを記憶し前記過去の最尤パスメト
リックを出力するパスメトリック記憶器と、前記パスセ
レクト信号と前記過去の最尤パスメトリックとの供給に
応答して伝送路の状態を判定し前記符号化信号を被予測
信号の状態遷移を表すトレリス線図を用いて現在に至る
パスを前記判定結果に対応したパスメトリック長対応の
長さで過去に遡及しこの遡及時点からの前記符号化信号
の復号を行い復号信号を出力する復号器とを備えるビタ
ビ復号方式のデータ復号装置において、前記復号信号のビット誤りを検出し誤り率を算出して誤
り率データを出力する誤り検出部を備え、前記復号器が、前記パスメトリック長を示すパスメトリ
ック長可変信号の値にに対応して前記遡及の長さを変化
する復号部と、前記誤り率データの供給に応答して前記パスメトリック
長可変信号を生成する伝送路判定手段とを備えることを
特徴するデータ復号装置。
【請求項２】前記伝送路判定手段が、前記誤り率デー
タに対応する前記パスメトリック長を対照するパスメト
リック長判定テーブルを備え、前記誤り率データの値に対応した前記パスメトリック長
を前記パスメトリック長判定テーブルから選択する伝送
路判定手順を有することを特徴とする請求項１記載のデ
ータ復号装置。
【請求項３】前記伝送路判定手順が、前記誤り検出部
から前記誤り率データの供給を受ける第１のステップ
と、前記誤り率データを基に前記パスメトリック長可変テー
ブルを参照し予め定めた誤り率データに対応して前記誤
り率データが小さい時は伝送路状態を良好と判定し最尤
パスにおける過去への遡及長さを短くし、前記誤り率デ
ータが大きい場合は伝送路状態を不良と判定し過去への
遡及長さを長くするような前記パスメトリック長を選択
する第２のステップと、選択した前記パスメトリック長を前記パスメトリック長
可変信号としてへ出力するステップとを含むことを特徴
とする請求項２記載のデータ復号装置。