JPH11225133A - 誤り訂正符号・復号装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は誤り訂正符号・復号装置に関し、誤
り訂正能力を回線状態に応じて適応的に変化させて、統
計的な低消費電力を図ることができる誤り訂正符号・復
号装置を提供することを目的としている。 【解決手段】 通信装置により無線で信号データを送受
信するシステムにおいて、前記通信装置内に、受信した
信号データのエラー率を検出するエラー率検出部と、該
エラー率検出部の出力により、送信する側の畳み込み演
算の生成多項式を可変する畳み込み演算部とを具備して
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誤り訂正符号・復号
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声信号処理を行なう通信装置におい
て、伝送路におけるビット誤りの発生は不可避である。
特に無線系の伝送路上では、ビタビ復号等を用いた高品
位の誤り訂正方式が用いられる。しかしながら、ビタビ
を用いる誤り訂正方式は、高い処理能力を持つプロセッ
サ或いは専用のハードウェアが必要であり、限りない低
消費電力が求められる携帯端末では、必要な機能である
にも拘らず、消費電力削減が困難な機能である。

【０００３】図１１は従来システムの構成例を示すブロ
ック図である。図において、１は音声データをエンコー
ドするエンコーダ、１０は音声データをデコードするデ
コーダである。これらエンコーダとデコーダとで音声コ
ーデックを構成している。エンコーダ１から出力された
音声符号語は、復号に不可欠な重要ビットと、多少の誤
りを許容するビットとに分類され、重要ビットに対して
誤り対策が施される。

【０００４】分類された重要ビットは、ＣＲＣ部２でＣ
ＲＣビットが付加され、畳み込み演算部３で畳み込み演
算がなされる。この畳み込み演算がなされた重要ビット
と、多少の誤りを許容するビットとでフレームデータを
構成する。ＶＡＤ（Ｖｏｉｃｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｄｅｔ
ｅｃｔｏｒ）処理部５は、入力音声の無音検出を行な
う。該ＶＡＤ処理部５は、符号語ではなく入力音声を直
接の入力信号とし、無音区間の検出を行ない、回線イン
タフェース４で先のフレームデータの送出／停止制御を
行なう。

【０００５】また、ＶＡＤ処理部５からは、無音区間の
先頭と末尾を表わすユニークコードをフレームデータの
代わりに出力する。無線伝送路を経て回線インタフェー
ス６で受信したフレームデータは、ビタビ復号部７でビ
タビ復号を行なう。一方で、無音信号のユニークコード
は、ＶＡＤ処理部９で検出され、無音処理を行なうよう
にデコーダ１０に対して指示を行なう。

【０００６】ビタビ復号部７で畳み込み符号化されたデ
ータのみビタビ復号化されたフレームデータは、ＣＲＣ
部８でＣＲＣチェックを受けた後、デコーダ１０で再生
音声となる。ここで、畳み込み演算部３における生成多
項式によって、１／２レート符号化（ビット長が１／２
になるような符号化）が行なわれるが、多項式及び次数
により、ビタビ復号処理の大小が決定され、かつビタビ
復号部７でのビタビ復号部のパス信頼度により、誤り訂
正能力が決定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】現在、これらの多項
式、次数、パス信頼度は標準化により、固定化されてお
り、クリアな回線も、品質の悪い回線も同様に誤り訂正
・復号を行なっている。しかしながら、常時同様の処理
を行なうことにより常に処理量に冗長性があり、携帯端
末として電池寿命の延命効果には寄与していない面があ
る。

【０００８】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、誤り訂正能力を回線状態に応じて適応的
に変化させて、統計的な低消費電力を図ることができる
誤り訂正符号・復号装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）図１は本発明の原
理ブロック図である。図において、１１は入力データを
エンコードするエンコーダ、１２は該エンコーダ１１の
出力に畳み込み演算を行なう畳み込み演算部、１３はエ
ラー検出を行なって、該エラー検出結果に基づき畳み込
み演算部１２の生成多項式の次数を決定するエラー率検
出部、１４は入力された信号データをデコードして出力
するデコーダである。

【００１０】この発明の構成によれば、エラー率検出部
１３によるエラーの程度に応じて、畳み込み演算部１２
の生成多項式を決定しているので、誤り訂正能力を回線
状態に応じて適応的に変化させて、統計的な低消費電力
を図ることができる。

【００１１】（２）この場合に応じて、前記エラー率検
出部１３の出力を受けて前記畳み込み演算部１２の生成
多項式を決定する切り換え制御部を設けることを特徴と
している。

【００１２】この発明の構成によれば、エラー率検出部
１３のエラーの程度に応じて、切り換え制御部が畳み込
み演算部１２の生成多項式を決定することができる。 （３）また、前記畳み込み演算部に生成多項式の次数を
与える生成多項式部を設けることを特徴としている。

【００１３】この発明の構成によれば、生成多項式部に
より、畳み込み演算部１２に最適な生成多項式の次数を
与えることができる。 （４）更に、畳み込み演算部の多項式と、拘束長と、信
頼度テーブルよりなるビタビ復号ユニットを設けること
を特徴としている。

【００１４】この発明の構成によれば、ビタビ復号ユニ
ットによりデータの復号を行なうことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。図２は本発明の一実施の
形態例を示すブロック図である。図１と同一のものは、
同一の符号を付して示す。図中、ハッチングで示す信号
線は本発明で新しく追加したものである。図の送信側に
おいて、１１はデータを受けてエンコードするエンコー
ダ、２０は該エンコーダ１１の出力にＣＲＣ演算を施す
ＣＲＣ演算部、１２は該ＣＲＣ演算部２０の出力に畳み
込み演算を施す畳み込み演算部である。

【００１６】２３は該畳み込み演算部１２の出力を受け
て無線伝送路上に送出する回線インタフェースである。
２１はエンコーダ１１の出力を受けて無音区間を検出す
るＶＡＤ処理部である。

【００１７】図の受信側において、２６は無線伝送路を
介して音声信号データを受信する回線インタフェース、
２７は該回線インタフェース２６の出力を受けてビタビ
復号を行なうビタビ復号部である。２８は該ビタビ復号
部２７の出力を受けてＣＲＣに基づくデータの誤り訂正
を行なうＣＲＣ演算部である。１４は回線インタフェー
ス２６で受信したデータをビタビ復号と誤り訂正を行な
った後、復号して送出するデコーダである。２９は受信
した信号の無音区間を検出してデコーダに与えるＶＡＤ
処理部である。このように構成されたシステムの動作を
説明すれば、以下の通りである。

【００１８】通常、エンコーダ側の畳み込み演算部１２
は、生成ｎ次の多項式を用いて畳み込み演算を行なって
いるものとする。この場合において、回線インタフェー
ス２３から送信するデータ中に、デコーダにはどの生成
多項式を用いるかを固定パラメータとして組み込んで通
信する。回線インタフェース２６で、データを受信して
いる間、伝送路にフェージング（反射による干渉により
受信波形が変化すること）等の誤りが挿入される。従っ
て、このパラメータにも誤りが挿入されることになる。

【００１９】受信側では、エラー率検出部１３でパラメ
ータ内のエラー率を算出し、切り換え制御部２４に通知
する。切り換え制御部２４では、この通知情報を基に自
己の畳み込み演算部１２の生成多項式を切り換え、誤り
耐性を強くする。同時に、切り換わった固定パラメータ
を相手装置に送出する。送出信号を受けた装置側では、
切り換え制御部２４により、畳み込み演算部１２の生成
多項式を切り換える。

【００２０】この実施の形態例によれば、エラー率検出
部１３によるエラーの程度に応じて、畳み込み演算部１
２の生成多項式を決定しているので、誤り訂正能力を回
線状態に応じて適応的に変化させて、統計的な低消費電
力を図ることができる。

【００２１】図３は本発明におけるエンコーダの構成例
を示すブロック図である。図において、１２ａはＣＲＣ
ビット付加後の符号語である。このデータに対して、生
成多項式ユニット１２ｂ内の何れかの多項式を用いて、
演算部１２ｃにより畳み込み演算が行なわれる。演算結
果は、回線インタフェースユニット２３に送出される。

【００２２】エラー状態情報２４ａが切り換えスイッチ
ユニット２４に入力されると、該切り換えスイッチユニ
ット２４は、生成多項式１２ｂに切り換え情報を与え
る。生成多項式１２ｂは切り換え情報に基づき、特定の
多項式を選択し、演算部１２ｃに与える。演算部１２ｃ
は、ＣＲＣ後のエンコーダ符号語１２ａに対して、特定
の多項式を用いて畳み込み演算を行なう。畳み込みユニ
ット１２からは、畳み込み後の符号語１２ｄの他に、Ｖ
ＡＤユニークコード１２ｅ、パラメータ１２ｆが回線イ
ンタフェースユニット２３に与えられる。回線インタフ
ェースユニット２３は、ＶＡＤ切り換えスイッチ２３ａ
により、パラメータをＶＡＤユニークコードの次のフレ
ームで出力する。

【００２３】この実施の形態例によれば、生成多項式部
により、畳み込み演算部１２に最適な生成多項式を与え
ることができる。図４は本発明における切り換え制御部
の構成例を示すブロック図である。（ａ）はマニュアル
で行なう場合を、（ｂ）は自動で行なう場合を示す。
（ａ）の場合、デコーダで検出した誤り率（エラー状態
情報）を外部モニタ（表示部）２４ｃに表示し、オペレ
ータがその表示を見て、マニュアルスイッチ２４ｄによ
りマニュアルで切り換える。（ｂ）の場合には、エラー
状態情報を受けて、デコーダ２４ｅが切り換え情報を出
力する。

【００２４】この実施の形態例によれば、エラー率検出
部１３のエラーの程度に応じて、切り換え制御部２４が
畳み込み演算部１２の生成多項式を決定することができ
る。次に、図３を用いて畳み込みユニットの動作につい
て説明する。１２ｂで生成多項式を選択する。多項式
は、０次（誤り対策なし）〜ｎ次まで可変とする。畳み
込みユニット１２からは、符号語及び固定パラメータ１
２ｆを送出する。この固定パラメータは、現在どの多項
式を使用しているかを示すものであり、例えばエラーフ
リーの場合オール“０”、次数３の場合“３３３３Ｈの
繰り返しパターン×フレームビット長÷１６ビット”
等、予め用意する。即ち、ｎ種類の固定パターンを用意
する。畳み込みユニット１２の出力は、畳み込み符号化
された音声符号語、固定パラメータであり、回線インタ
フェース２３に接続する。

【００２５】図５は生成多項式切り換え原理の説明図で
ある。入力は０次〜５次までの何れかに接続される。そ
して、その選択はスイッチＳＷ１〜ＳＷ５のオン／オフ
制御により得られる。それぞれの方向から排他的論理和
ゲートＥＯＲに入り、Ｇ１（ｘ）、Ｇ２（ｘ）として出
ていく。

【００２６】スイッチＳＷ０〜ＳＷ５を閉じた時の生成
多項式は以下のようになる。 Ｇ１（ｘ）＝１＋Ｘ２＋Ｘ４＋Ｘ５ Ｇ２（ｘ）＝１＋Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ５ ここで、例えばスイッチＳＷ５を開けると上記式は次式
のようになる。 Ｇ１（ｘ）＝１＋Ｘ２＋Ｘ４ Ｇ２（ｘ）＝１＋Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３ 図６は畳み込み演算部の構成例を示すブロック図で、ハ
ードウェアで実現する場合を示している。生成多項式の
次数はシフトレジスタ５０で実現される。このシフトレ
ジスタのビット数を削減すれば、次数を削減でき、増加
すれば次数を増加することができる。加算器は排他的論
理和回路であるため、シフトレジスタの特定のビットを
“０”にすればよいことになる。ここでは、切り換え情
報を基にシフトレジスタの論理素子（通常フリップフロ
ップ）をクリアに固定する。

【００２７】切り換え情報は、直流レベルで与えられ、
“０”の時にスイッチをオフにし、“１”の時にスイッ
チを閉じる。これら切り換え情報は、論理素子のクリア
端子に接続される。

【００２８】図７はソフトウェアによる畳み込み演算動
作を示すフローチャートである。入力データを読み込む
と（Ｓ１）、スイッチテーブル１２ｇから切り換え情報
を読み取る（Ｓ２）。次に、マスク処理を行ない（Ｓ
３）、畳み込み処理を行なう（Ｓ４）。

【００２９】次に、回線インタフェースユニットについ
て説明する。このユニット２３は、一般には音声符号語
を秘匿するスクランブル機能等を有するが、その詳細は
省略する。実際の運用では、本ユニットの後処理として
挿入されるからである。通常動作では、音声符号語が入
力され、そのまま出力されるが、無音区間が発生し、そ
の無音区間の開始／終了時にＶＡＤ切り換えスイッチ２
３ａにより、ＶＡＤユニークコード１２ｅにスイッチす
る。畳み込みユニットで発生した固定パラメータは、こ
のＶＡＤユニークコード１２ｅの次のフレームで出力さ
れる。即ち、無音区間の開始／終了及び無音区間時にｎ
秒間隔である。

【００３０】図８はデコーダの構成例を示すブロック図
である。回線インタフェース２６には、信号が入力され
る。そして、回線インタフェース２６を通過した信号は
ビタビ復号ユニット７に入る。該ビタビ復号ユニット７
には、切り換え制御部からの切り換え情報も入力され
る。回線インタフェース２６で受信したデータは、ビタ
ビユニット７、エラー率検出ユニット１３及びＶＡＤ処
理部９へ分配される。

【００３１】エラー率検出ユニット１３では、ＶＡＤ処
理部９で検出したユニークコード（ＶＡＤ処理部９より
通知がくる）９ａの次のフレームの固定パラメータを検
出する。検出方法は、送信側の固定パラメータパターン
をテーブルとして持っておき、照合することで行なう。

【００３２】照合が一致した場合、その固定パラメータ
の内容に応じたスイッチコード１３ｂをビタビ復号ユニ
ット７に通知するが、固定パラメータに誤りがあった場
合、誤りの程度に応じてスイッチコードを切り換える。
例えば、いずれの固定パラメータとも一致していないデ
ータが到着したら、テーブル内の最も近い距離にある固
定パラメータを抽出し、決定する。これをビタビ復号ユ
ニット７に通知すると共に、自らのエンコーダ処理内の
畳み込みユニット内の生成多項式を切り換えるための情
報１３ａを発信する。

【００３３】図９はエラー検出動作を示すフローチャー
トで、ソフトウェアで実現した場合を示す。ＶＯＸ処理
部からのユニークコードの検出通知がくる（Ｓ１）。こ
の通知を検出したかどうかチェックする（Ｓ２）。検出
した場合には、入力データを読み取り（Ｓ３）、固定パ
ラメータテーブル６０に記憶されているパラメータデー
タと検出したパラメータデータとの照合を行なう（Ｓ
４）。

【００３４】照合の結果、一致するものがあるかどうか
チェックする（Ｓ５）。ない場合には、全固定パラメー
タとの距離を所定の式で計算する（Ｓ６）。距離を求め
る式は、以下の通りである。 ｛（入力）−（固定パラメータ）｝² 次に、最小値を検出し（Ｓ７）、最小値を示すテーブル
アドレスに１を加算して出力する（Ｓ８）。一方、ステ
ップＳ５において一致するものがある場合、一致したテ
ーブルアドレスを出力する（Ｓ９）。そして、このパス
を何回通過するかカウントする（Ｓ１０）。そして、ｍ
回以上通過したかどうかチェックする（Ｓ１１）。

【００３５】ｍ回以上通過しなかった場合には、テーブ
ルアドレスに１だけ減算して出力する（Ｓ１２）。ｍ回
以上通過した場合には、テーブルアドレスの最大／最小
値を超えないようにクリップ処理を行なう（Ｓ１３）。
次に、テーブルアドレス値をエラー状態情報として出力
する（Ｓ１４）。

【００３６】図８のビタビ復号ユニット７では、受信し
た符号語を誤り訂正する。その際、エラー率検出ユニッ
トで指示された拘束長並びに信頼度テーブルを用いて演
算する。図１０はビタビ復号動作を示すフローチャート
である。入力データを受けると（Ｓ１）、切り換え情報
を読み取る（Ｓ２）。次に、ループカウンタ値を設定
し、パス信頼度テーブル番号を設定する（Ｓ３）。

【００３７】次に、パス信頼度テーブル６１を参照して
パス信頼度を演算する（Ｓ４）。パス信頼度はループカ
ウンタ６２と、メモリ６３に記憶される。ここで、拘束
長の切り換えはループカウンタ６２の切り換えによって
実現する。次に、パス信頼度とメモリ６３から読み出し
た配列データを基にパスを探索し（Ｓ８）、データを出
力する（Ｓ９）。

【００３８】この実施の形態例によれば、ビタビ復号ユ
ニットにより、データの復号を行なうことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、 （１）通信装置により無線で信号データを送受信するシ
ステムにおいて、前記通信装置内に、受信した信号デー
タのエラー率を検出するエラー率検出部と、該エラー率
検出部の出力により、送信する側の畳み込み演算の生成
多項式を可変する畳み込み演算部とを具備することによ
り、エラー率検出部によるエラーの程度に応じて、畳み
込み演算部の生成多項式を決定しているので、誤り訂正
能力を回線状態に応じて適応的に変化させて、統計的な
低消費電力を図ることができる。

【００４０】（２）この場合に応じて、前記エラー率検
出部１３の出力を受けて前記畳み込み演算部１２の生成
多項式を決定する切り換え制御部を設けることにより、
エラー率検出部のエラーの程度に応じて、切り換え制御
部が畳み込み演算部の生成多項式を決定することができ
る。

【００４１】（３）また、前記畳み込み演算部に生成多
項式の次数を与える生成多項式部を設けることにより、
生成多項式部により、畳み込み演算部に最適な生成多項
式の次数を与えることができる。

【００４２】（４）更に、畳み込み演算部の多項式と、
拘束長と、信頼度テーブルよりなるビタビ復号ユニット
を設けることにより、ビタビ復号ユニットによりデータ
の復号を行なうことができる。

【００４３】このように、本発明によれば、誤り訂正能
力を回線状態に応じて適応的に変化させて、統計的な低
消費電力を図ることができる誤り訂正符号・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】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態例を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明におけるエンコーダの構成例を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明における切り換え制御部の構成例を示す
ブロック図である。

【図５】生成多項式の切り換え原理の説明図である。

【図６】畳み込み演算部の構成例を示すブロック図であ
る。

【図７】ソフトウェアによる畳み込み演算動作を示すフ
ローチャートである。

【図８】デコーダの構成例を示すブロック図である。

【図９】エラー検出動作を示すフローチャートである。

【図１０】ビタビ復号動作を示すフローチャートであ
る。

【図１１】従来システムの構成例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１１ エンコーダ １２ 畳み込み演算部 １３ エラー率検出部 １４ デコーダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信装置により無線で信号データを送受
   信するシステムにおいて、 前記通信装置内に、 受信した信号データのエラー率を検出するエラー検出部
   と、 該エラー検出部の出力により、送信する側の畳み込み演
   算の生成多項式を可変する畳み込み演算部とを具備する
   ことを特徴とする誤り訂正符号・復号装置。
2. 【請求項２】 前記エラー検出部の出力を受けて前記畳
   み込み演算部の生成多項式を決定する切り換え制御部を
   設けることを特徴とする請求項１記載の誤り訂正符号・
   復号装置。
3. 【請求項３】 前記畳み込み演算部に生成多項式の次数
   を与える生成多項式部を設けることを特徴とする請求項
   １記載の誤り訂正符号・復号装置。
4. 【請求項４】 畳み込み演算部の多項式と、拘束長と、
   信頼度テーブルよりなるビタビ復号ユニットを設けるこ
   とを特徴とする請求項１記載の誤り訂正符号・復号装
   置。