JPS625733A

JPS625733A - 復号方法および復号回路

Info

Publication number: JPS625733A
Application number: JP14244885A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Matsumoto; 正松本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1987-01-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、伝送路で発生する誤りを訂正するための誤り
訂正機能を有するブロック符号としてデータを符号化し
た後、さらに伝送路の特性に適するように伝送路符号に
符号化してデータを伝送するディノタル信号伝送方式の
受信側における復号方式に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図は伝送路のモデルを示す図であって、１は入力端
子、２はブロック符号の符号器、３は伝送路符号の符号
器、４は伝送路、５は伝送路符号の復号器、６はブロッ
ク符号の復号器、７は出力端子を表わしている。

１１図において、入力端子１から入力された伝１送すべ
きデータはブロック符号の符号器２によって誤り訂正機
能を有するブロック符号に符号化された後、さらに、伝
送路の特性に適合させるため、伝送路符号の符号器３に
よって伝送路符号に符号化されて伝送路４に送出される
。

例えば、移動通信では誤り訂正機能を有するＢＣＨ符号
に符号化した後、伝送路符号として、スプリット７ヱー
ズ符号に符号化して、ＦＭ伝送路の低域遮断特性に適合
させている。

一方、受信側では、伝送路符号の復号器５によって伝送
路符号を復号した後、ブロック符号の復号器６によって
ブロック符号の復号を行ない、伝送路で生じた誤りを訂
正、または検出して信号の受信、棄却を判定する。

このような従来の復号法においては、伝送路符号の復号
とブロック符号の復号が独立して行なわれ、ブロック符
号の復号に伝送路符号の復号で得られる情報が用いられ
ることはなかった。

例えば、伝送路符号にスプリット７工−ズ符号を用いる
場合、“マーク”は０１　″に“ス１ペース”は“１０
　″に符号化されるため、前半と後半のビットで排他的
論理和（ＥＸＯＲ）演算を行なえば、前半、または後半
のどちらかに誤りが生じたことがわかる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように従来の復号方式においては、伝送路符号
の持つ冗長性を利用した復号を行なうことにより、ブロ
ック内に生じた誤りの数を推定することは行なわれてい
たが、誤りの位置の情報として、ブロック符号の復号に
伝送路符号の情報が用いられることはなかった。このた
め、ブロック符号の復号における誤り訂正、検出は、誤
り訂正符号の能力の範囲内でのみ行なわれていた。

本発明は伝送路符号として、スプリット７工−ズ符号、
またはスプリット７工−ズ符号の応用のＳＳＰ符号（特
願昭５８−１１６６７１号参照）を用いる場合の伝送路
符号の持つ冗長性を利用して、ブロック内に生じた誤り
の位置を推定し、推定される誤りを訂正した後、ブロッ
ク符号の復号を行なうものであって、ブロック符号の誤
り訂正、および検出能力を拡大することの可能な復号方
式を提供することを目的としている。

以下、本発明の構成等に関し、実施例の図面に基づいて
詳細に説明する。

〔実施例〕

第２図は、本発明の一実施例のブロック図であって、８
は信号入力端子、９は低域通過フィルタ、１０は伝送路
符号復号回路、１１は誤り位置推定回路、第２はＭ’）
推定位置出力端子、１３は伝送路符号復号出力端子、１
４は誤りパターン推定回路、１５は推定誤りパターン出
力端子、１６はパターン訂正回路、１７はパターン訂正
出力端子、１８はブロック符号復号回路、１９はブロッ
ク符号復号出力、２０は多数決判定回路、２１は復号出
力、２２は棄却Ｙ１定出力を表わしている。

以下、第１図のブロック図について、その動作を説明す
る。

伝送路の符号の例として、スプリント７エ−ズ符号、誤
り訂正機能を有するブロック符号の例として、最小符号
間距離３の（７ｔ’ｔ）’、ミング符号をとりあげる。

ここで（７、４）とは、４ビットの原データに３ビット
の誤り訂正用チェックビットを付加して、計７ビットに
したものである。スプリット７工−ズ符号は原データの
“マーク”を′０１　″に、“スペース”を“１０”に
変換する伝送路符号化法であり、伝送速度は２倍になる
が、平均直流分がないので、直流連断伝送路に適した符
号化方法である。

また、前半のビットと後半のビットは、必ず反転の関係
にあり前半か後半のどちらかを選択すれば原データを復
号できる。

この場合、低域通過フィルタ１の帯域幅を、信号の帯域
幅と同程度に選べば、スプリット７工−ズ符号の前半と
後半が同時に誤る確率は極めて小さい、そこで、同時に
誤る確率を無視すれば、スプリット７エー′Ｘ：ｆｆ−
号の前半と後半で排他的論理和（ＥＸＯＲ）の演算をす
ることにより、前半、または後半に誤りが発生したこと
がわかる。

つまり、誤りがなければ、前半と後半のＥＸＯＲ結果は
′１　”となるが、前半が後半のどちらかが誤ると、Ｅ
ＸＯＲ結果は“Ｏ′となり、誤りの発生がわかる。この
ような誤りを符号化規則違反という。

伝送路符号復号回路１０では、スプリット７工−ズ符号
の後半のみから原データを再生して、出力端子１３に出
力し、誤す位置推定回路１１ではデータごとにスプリッ
ト７工−ズ符号の符号化規則違反を調べ規則違反になる
ビット位置を誤り推定位置出力端子第２に出力する。

誤りパターン推定回路１４では、規則違反がおこってい
るビット位置情報に基づいて受信したブロック符号の１
７レームのデータの内、前半または後半のどちらかに、
誤りの推定されるビットの、前半と後半の誤りの全ての
パターンを発生して、これを出力する。

例えば、　（７，４）ハミング符号の　７ビット中に、
３ケ所で前半、または後半に誤りが発生した場合、２′
＝８通りの場合が存在するから、誤りパターン推定回路
１４では８通りのすべてのパターンを発生する。パター
ン訂正回路１６では、これらの誤りパターンにより、伝
送路符号復号出力において誤りが推定される位置のビッ
トを訂正して、出力端子１７へ出力する。

これらの出力信号は、さらに、ブロック符号復号回路１
８へ入力されて、　（７，４）／％ミング符号の復号が
行なわれる。さらに、これらの結果は、多数決判定回路
２０へ出力されて、多数決がとられ、最も多いパターン
が復号出力端子２１へ出力される。

＊た、多数決が、同数（この場合、４対４）となった時
には棄却判定出力２２から棄却信号を出力する。（７，
４）ハミング符号は、最小符号間距離が３なので通常の
誤す訂正符号化をおこなった場合、１ビット誤り訂正が
可能であるが、１ビット訂正を行なった場合、誤す検出
を１行なうことが不可能となる。しかしながら、本発明
による復号を行なう場合、以下に述べるように符号間距
離と同数の最大３ビット誤りが、訂正または検出可能と
なる。このことをより具体的に示すために復号の例につ
いてｊ＄３図を用いて以下に説明する。

第３図は、（７，４）ハミング符号の復号例の復号過程
を示したもので、参照符Ａは送信側、Ｂは伝送路、Ｃは
復号側を表わしている。

また、χは送信語、ｅｌはスプリット７工−ズ符号の前
半ビットの誤り、ｅ２はスプリット７工−ズ符号後半ビ
ットの誤り、ｅはスプリット７エーズ破壊パターン、Ｅ
ｏ〜Ｅ７はｅのスプリット７エーズ破壊パターンで可能
な後半ビットの誤りパターンである。

更に、ｅ２、Ｅｏ〜Ｅ７の右側のパターンは、実際の受
信語ｙ１およびパターン訂正後の受信語ｙ０〜ｙ７であ
る。　２３は　（７，４）ノλミング符号の復号回路で
あり、その右側に、正しく復号されるものに○、誤って
復号されるものに×をそれぞれ付しである。

また、ΦはＥＸＯＲ演算回路である。

そして、ここではスプリット７工−ズ信号１フレーム中
に最大３ビットの誤りが発生した場合を考える。

（７，４）ハミング符号の符号語として、χ＝　（１０
００１０１）を仮定する。

この時、スプリット７よ−ズ化伝送符号は、０１１０１
０１００１１００１　　”　となる。

また伝送路において、スプリット７工−ズ符号の前半が
１ビット、後半が２ビット誤ったとし、具体的には前半
に誤りのパターン　ｅ、＝（１０ｏｏｏｏｏ）、後半に
８２＝　（００１００１０）が加わった場合を考える。

この場合の受信スプリットフェーズ符号は　’　１１１
０１１１００１１１０１　　″となる。　スプリット７
工−ズ符号の復号器では、後半のビットは原データを再
生するので、その出力には、ｙ＝χ＋０２＝（１０１０
１１１）が得られて、２ビット誤っているので　（７，
４）ハミング符号の１ビット誤、り訂正の従来の復号法
では、誤受信となる。

実際に、復号過程をたどると、まず、シンドロームＳを
誤り検査行列Ｈと受信語ｙとの積より求められる。

Ｓは、Ｈの転置行列Ｈｔを用いて・・・・・・・・・・・・（１）となって、このＳより１ビット訂正を行なうと、誤りパ
ターンは、Ｐ＝　　（００００１００）と推定され、復号出力ｚ＝ｙ＋ｐ＝　（１０１００１１
）となって、これは送信の符号語χ＝（１０００１０１
）とは一致しない、なお、上記のシンドロームＳからの
誤りパターンＰの導出沙については文献〔今井秀刹者「
情報理論」〕に述べられている。

一方、本発明における誤り推定位置出力端子第２には、
原データの第１ビットと第３ビットと第６ビットに符号
化規則違反を仮定しているから、ｅ＝ｅｌ＋８２　＝（
１０１００１０）　カ得られ、これらの誤りが前半か後
半のどちらかにおこるから、７レーム内の後半の誤りは
、　Ｅ。

＝　（０００００００）、　Ｅ、＝　（０００００１０
）、　Ｅ、＝　（００１００００）、Ｅｊ　＝　（００
１００１０）、　Ｅ、＝　（１００００００）、Ｅ、＝
＜１００００１０）、Ｅ、＝（１０１００００）、Ｅ、
＝　（１０１００１０）のいずれかであることが推定で
きる。この時、前半の誤りは各々、（１０１００１０）
、（１０１００００）　、（１００００１０）　、（１
００００００）、（００１００１０）、（００１０００
０）　、（０００００１０）　、（０００００００）と
なる。

推定誤りパターン出力端子１５には、Ｅ０〜Ｅ７の各パ
ターンが出力され、パターン訂正回路８では、Ｅｏ−Ｅ
、の誤りパターンを訂正する。

すなわち、パターン訂正出力端子１７に１、Ｙ０＝ｙ、
＋Ｅ、＝　（１０１０１１１）、　ｙ、＝ｙ＋Ｅ、＝　
（１０１０１０１）、　ｙ２−４＋Ｅ２＝　（１０００
１１１）、ｙ、＝ｙ＋Ｅ、＝　（１０００１０１）、ｙ
、＝ｙ＋Ｅ、＝　（００１０１１１）　、ｙｓ＝；Ｙ　
＋Ｅｓ＝　（００１０１０１）、ｙ６＝　　：Ｙ　＋Ｅ
　ｓ＝　（００００１１１）　、：Ｙ　ｔ　＝　：Ｙ　
＋Ｅ、＝　（００００１０１）を出力する。

：Ｙ　ｏ　””　ｙｔの送信符号語χがらの誤９ビット
数を見ると、ｙ、・・・・・・　０ビット誤り、：Ｙｌ
−３’２ｔ　ｙγ　・・・・・・　１ビット誤り、：Ｙ
ｏ　ｔ　　；Ｙ４　　ｔ　　ｙｓ　　ｗｙ、・・・・・
・２ビット誤り、となって、これらの結果に対してブロ
ック符号復号回路１８で１ビット誤り訂正を行なうと、
Ｙ　３ｆｙ＋　＊　ｙ２　＋ｙｔは、１ビット誤りであ
るから正しく復号され、ｙｏ＋ｙ４ｆ　ｙｓ　ｌ　ｙｔ
は誤って復号される。

これらの結果を多数決判定回路２０により多数決する場
合、；Ｙｏ　＊　Ｙ＜　、ｙ、−ｙｓが、同一の符号語
に復号された時には４対４となって信号棄却、同一とな
らない場合には４対４以下となって信号受信と判定する
。

；Ｙｏ　＊　３’４　＊　ｙｓ　＊　：Ｙｔから式（１
）のようにシンドロームを求め、それから各々の誤りパ
ターンを求めることにより、１ビット誤り訂正復号出力
Ｚｏ　ｔ　Ｚ４−　Ｚｓ　、Ｚ＠を求めると、ｙｏに対
し、復号結果Ｚ、＝　（１０１００１１）：Ｙ４　　Ｉ
Ｉ　　　　ＩＩ　　　Ｚ４＝（００１０１１０）ｙ、　
　／／　　　　ｓ　　　Ｚｓ＝　（００１１１０１）Ｙ
ｓ　　”　　　　’ｔ　　　Ｚａ＝　（０１００１１１
）となる。

一方、ｙ＋　ｔ　ｙ２　ｔ　Ｙｓ　ｗ　Ｙｔは、正しく
復号されてＺＩ＝Ｚ２＝Ｚ３＝Ｚ？＝　（１０００１０１）となり
、多数決結果は、４対４以下となって、受信と判定され
る。

以上のように、この例では、伝送路においてスプリット
７工−ズ符号の後半に、２ビット誤りが生じているにも
かかわらず、正しく復号できることになる。

次に別の例としてスプリット７よ−ズ破壊パターンとし
て、Ｅ＝　（００１０１１０）が加わった場合について
考える。

誤パターンの全ては、Ｅ′。＝　　（０００００００）　、Ｅ′、＝　　（０
００００１０）　、Ｅ’２＝　　（００００１００）　
、Ｅ’３＝（００００１１０）、Ｅ’、＝　　（００１
００００）、Ｅ’５＝　　（００１００１０）、Ｅ’ｓ
＝　　（００１０１００）　、Ｅ’ｌ＝　　（００１０
１１０）である。

送信語はχ＝　（１０００１０１）とし、ｅｌｆｅ’２
１１、　ｅ’、＝　　（００１００００）　、ｅ’、＝
　　（００００１１０）とする。

この時スブリフト７エーズ符号の復号出力には、ｙ＝Ｘ
＋ｅ’２＝　（１００００１１’）　ｆｙｔ得られる。

前の例と同一の方法により復号すると、Ｖ＋　ｔ　ｙｘ
　−Ｙｓ　−ｙ、→（１０００１０１）＝χｙｏ　ｆ　
ｙｎ　＊　ｙｓ　、；Ｙ、−（１０１００ｊ１）となっ
て、４対４になり、：Ｙ、、ｒ４ｔ　ｙ、。

ｙ６がすべで同符号に誤って復号されるから信号棄却と
判定される。このように、同じスプリット７工−ズ符号
の後半に生じた２ピツ）Ｍりでも、受信となる場合と棄
却となる場合がある。

これについて詳細に検討を進めると、（７。

４）ハミング符号の場合、原データとして存在し得る符
号のパターンと同じパターンの符号化規則違反が生じた
場合には棄却となり、それ以外ならば復号可能となるこ
とがわかる。つまり、先の実施例については、（１０１
００１０）というパターンは（７，４）ハミング符号と
して存在し得ない符号パターンのため、このパターンの
符号化規則違反に対しては復号可能であるが、　（００
１０１１０）というパターンは（７，４）ハミング符号
として存在し得るパターンなので、このパターンの符号
化規則違反に対しては復号できず、棄却となる。

次に（７，４）ハミング符号を一般の場合に拡張する。

１７レーム内のスプリフト７エーデ駿惰の齢−＋　ｆｒ
　））飢−鯵脣什匍Ｉ１１通万の齢をＫとし、ブロック
符号の符号間距離を２０＋１とする。この符号は、従来
の復号法ではｎビット誤り訂正可能であるが、このとき
誤りの検出はで訃ない、スプリット７エーズ破壊の数が
Ｋであり、誤りの位置は誤り位置推定回路１１で明確に
なっているから、誤りパターンの数は、２′通りである
。

スプリット７エーズ破壊数にのうち、ｉ個が後半ビット
に現われるのは、ｋＣｉ通りあるから、ｎビット誤り訂
正により正しく復号できるのは、ΣｋＣｉ通りである。

ＲＱ誤パターンの総数の内、半分が正しく復号されれば、多
数決により受信と判定するので、この条件は。

となる。

この式より、ｎ”＝１のときｋ　＝３　　、　ｎ＝２ノ
とき　ｋ　＝５　　ｔ　ｎ＝３のと８　ｋ＝７．・・・
・・・・・・一般的にに＝（２ｎ＋１）となる。

すなわち、符号間距離２ｎ＋１のブロック符号に対して
、本復号法を摘要した場合、スプリット７エーズ破壊が
最大２ｎ＋１の時まで、誤りの検出または訂正ができる
。

なお、ここまでは伝送路符号としてスプリット７エーズ
の場合のみを述べてきたが、それ以外の例えばＤＭ符号
、デュオバイナリ符号等についても全く同様に適用でき
る。ただし、もちろん復号回路や誤り位置推定回路等の
具体的構成は異なる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の復号法を用いれば、ブロック符
号の誤り訂正能力を拡大し得るという利点がある。

例えば（７，４）ハミング符号の場合マーク′１　″の
数が３の符号語は７個（全符号語数１６）である、符号
化規則違反の数が３のスプリット７エーズ破壊パターン
はｙＣｏ＝３５通−りある。従って、例えば、スプリッ
ト７工−ズ符号の後半に３ビット誤りが発生し、前半に
は誤りが発生しなかった場合、従来の復号法では、全て
誤受信となっていたのに対し、本復号法で、は、７／３
５が検出可能、２８／３５が訂正可能になる。

また、例えばＢＣＨ（２３，第２）符号は、符号間距離
は７であり、“１　”の数７を持つ符号語数は２５３あ
る。一方、スプリット７エーズ破壊７のパターンの数は
ｚｘｃ　７＝　２４５１５７ある。

従って、２５３／２４５１５７＝１／９６９の割合で信
号棄却、９６８／９６９の割合で信号受信となる。

例えば、自動車電話のように無線区間における７エーシ
ングによる受信レベルの落ち込みが数１０ｄＢ　　にも
及ぶような極めて劣悪な伝送路を用いるシステムでは、
回線制御用ディノタル信号の良好な信頼度を確保するこ
とがなかなか難しく各種の工夫がなされているわけであ
るが、本発明を移動通信システムに適用した場合のシス
テムの回線制御効率の増大等の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は伝送系のモデルを示す図、　第２図は本発明の
１実施例のブロック図、＄３図は復号の例についで説明
する図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）有限のビット数で構成されるフレーム単位に２値
データ信号を誤り訂正機能を有する第１の符号化を行な
い、さらに伝送路の特性に適合させるための第２の符号
化を行なうことにより生成された信号を復号する方法に
おいて、第２の符号化に対応する第１の復号を行なうと
ともに前記フレーム単位に第２の符号化に対応する符号
化規則違反を検出し、前記符号化規則違反に該当する全
ての誤りパターン符号を発生させ、該誤りパターン符号
群と前記第１の復号後の信号をガロア対上で２を法とす
る加算を行ない、この加算後の信号群に対して第１の符
号化に対応する第２の復号を行ない、この第２の復号結
果を多数決判定して送信された２値データの受信または
棄却を判定することを特徴とする復号方法。
（２）第２の符号化として２値データ信号を１ビットご
とに必ず反転するように変換し、受信側では反転してい
ないビットを符号化規則違反として検出することを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載の復号方法。
（３）有限のビット数で構成されるフレーム単位に２値
データ信号を誤り訂正機能を有する第１の符号化を行な
い、さらに伝送路の特性に適合させるための第２の符号
化を行なうことにより生成された信号を復号する回路で
あつて、入力信号に対して第２の符号化に対応する第１
の復号を行なう手段と、入力信号に対して前記フレーム
単位に第２の符号化に対応する符号化規則違反を検出す
る手段と、前記符号化規則違反結果に基づいて前記違反
に該当する全ての誤りパターン符号を発生させる手段と
、該誤りパターン符号の各々と前記第１の復号後の信号
をガロア対上で２を法とする加算を行なう手段と、この
加算後の各々の信号に対して第１の符号化に対応する第
２の復号を行なう手段と、この第２の復号結果を多数決
判定して送信された２値データの受信または棄却を判定
する多数決判定手段とにより構成することを特徴とする
復号回路。