JPS63161732A - 逐次誤り訂正復号化装置用のリセツト信号発生器 - Google Patents

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） 本発明はディジタルデータの伝送あるいは蓄積などによ
ってデータに生じた誤り自動的に訂正する逐次誤り訂正
復号化装置に関するものである。

（従来の技術） ディジタルデータの伝送あるいは蓄積などによって生じ
る誤りは、伝送路上の雑音あるいは蓄積媒体の物理的な
欠陥によるものが多いことが認められている。従来、そ
のような雑音や欠陥の影響から逃れるために、データを
送る側ではデータをいくつかの情報シンボルに区切り、
各シンボルに対して予め決められた順次でもって変換を
施し冗長度を付加してから、伝送路上あるいは蓄積媒体
に送り出し、データを受ける側では、伝送路あるいは蓄
積媒体から送られてきた受信信号系列に含まれる前記冗
長度をもとにして、各シンボルの誤りを検出し訂正する
という方式を採用してν）る。

情報シンボルに変換を施し冗長ビット列を付加する方法
および変換されて冗長ビット列の付加された受信信号列
からもとの情報シンボルを復元する方法として従来一般
によく知られ利用されているものに、それぞれ畳み込み
符号やトレリス符号などの本符号を用いる方法及び逐次
復号アルゴリズムを用いる方法がある。本発明は一般的
な本符号と逐次復号アルゴリズムについて適用できるが
、以下では説明の都合上、本符号については畳み込み符
号と呼ばれる符号に限定し、逐次復号アルゴリズムにつ
いてはファンアルゴリズムと呼ばれるアルゴリズムに限
定して説明を行う。本符号及び逐次復号アルゴリズムに
ついての詳細は例えば、（株）昭晃堂から１９７３年に
発行された刊行物［符号理論］に詳しく述べられている
。なお、ファンアルゴリズムは米国人ファン（Ｒ，Ｍ、
Ｆａｎｏ）が考案したもので、１９６３年に米国電気電
子工学会の情報理論に関する論文誌の第９巻６４〜７４
項（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎ　Ｉｎｆｏ
ｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｈｅｏｒｙ、　ＩＴ−９，ｐｐ、６
４−７４）に［アヒ二一すスチックデス力ッションオフ
プロバビリスチックデコーディング（Ａ　Ｈｅｕｒｉｓ
ｔｉｃ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆＰｒｏｂａｂｉｌ
ｉｓｔｉｃ　Ｄｅｃｏｄｉｎｇ）　Ｊという題名で掲載
された論文の中で述べられている。

これらの方法のうち情報シンボルに変換を施し冗長ビッ
ト列を付加する方法について簡潔に述べれば、誤り訂正
符号化装置（以下では単に符号器ともいう）は、例えば
シフトレジスタのような、内部状態を保持するための回
路を持ち、入力される情報シンボルに依存して、予め決
められた方法で内部状態を変更する。内部状態を保持す
る回路としてシフトレジスタを用いている場合には、情
報シンボルをシフトレジスタに入力することによって内
部状態を変更する。一方、符号器は、内部状態を予め決
められた関数発生器に入力して冗長シンボルを発生し、
その冗長シンボルを情報シンボルに付加したものを符号
シンボルとする。符号器から出力された符号シンボルは
伝送路を通って、あるいは蓄積媒体に一旦記録・再生さ
れた後、復号器に送られる。復号器の受は取ったアナロ
グ受信信号をディジタル化して得られる受信信号は、伝
送路上の雑音あるいは蓄積媒体の物理的な欠陥によって
生じた誤りにより、必ずしも送られた符号シンボルとは
一致しない。

受信信号列から情報を逐次復号アルゴリズムによって復
元する方法について簡単に述べれば、逐次誤り訂正復号
化装置（以下では単に復号器ともいう）は、対応する符
号器と同一の機能を有する回路（以下では符号器複製と
いう）を内部に持っており、例えば情報シンボルの長さ
が２ビツトならば００．０１．１０．１１の４通りのす
べての可能なシンボルを符号器複製にそれぞれ入力した
ときの符号器複製の出力シンボルを受信信号列とそれぞ
れ比較して、受信信号列に最も近い符号シンボルを与え
る情報シンボルを送られた情報シンボルだと推定する。

近さの尺度としては、一般に、次式で定義されるファン
尤度が用いられる尤度が用いられる。

λ＝１０ｇ２（ｐ（３’　ｌ　ｘ）／ｐ（ｙ））　−Ｂ
ここでｐ（ｙ）は受信信号がｙである確率を、ｐ（ｙ　
ｌ　ｘ）は符号シンボルＸが送られた下で復号器が受信
信号ｙを受は取る確率である。また、Ｂはバイアスと呼
ばれる固有な値で予めシミュレーションなどによって最
適な値を決めておく。なお、ファン尤度は実数値である
が、実際には装置化の都合上ファン尤度にほぼ比例した
整数値で近似したものを用いる。ファンアルゴリズムで
は、基本的には、ファン尤度の累積尤度が最も大きくな
る情報シンボル列を送られた情報シンボル列だと判定し
てゆく。もっとも、伝送路上の雑音が強いときには、受
信信号に誤りが多発し、間違った情報シンボルを送られ
た情報シンボルだと判定してしまう可能性があるのだが
、もし復号器が一旦誤った判定をした場合には、それ以
後の符号器複製の内部状態が符号器の内部状態と食い違
い、それ以後は復号器がファン尤度の大きな情報シンボ
ルを児つけようとしてもなかなか見つからなくなるので
、過去において誤った判定を行ったことが検出できる。

従って、逐次復号アルゴリズムでは、復号器がファノ尤
度の大きな情報シンボルを見つけにくくなると、過去に
おいて誤った判定を行った判定して、符号器複製の内部
状態を過去の状態に戻した後、過去において選んだ情報
シンボルの次にファノ尤度の大きな情報シンボルを送ら
れた情報シンボルだと判定して復号化をやり直す。ただ
し、次に大きな情報シンボルを見っけ出そうとしても、
すでに探索済みで、見つけることができなければ、もう
一つ過去の状態に戻って同様の操作を行う。復号器が過
去において誤った判定を行ったと判断する厳密な基準に
ついては前記文献に述べられている。なお、逐次復号ア
ルゴリズムでは、そのような試行錯誤を繰り返して復号
化を行うために、一旦出力した復号結果が後で変更され
る可能性があるから、復号器の復号結果を装置の外部に
出力するときにはバッファを介して行う必要がある。な
お以上では説明の都合上ファノアルゴリズムにもとづい
て逐次復号アルゴリズムの説明を行ったが、スタックア
ルゴリズムと呼ばれる逐次復号アルゴリズムでも基本的
な考え方はほぼ同様である。

ただし逐次誤り訂正復号化装置では、復号に要する時間
が受信信号の状態に依存して変動するため、前記バッフ
ァにおいてバッファオーバーフローが発生し得るので、
実際の復号器ではバッファオーバーフローの処理が必要
となる。従来の復号器で用いられているバッファオーバ
ー７０−処理方式には試行錯誤方式とブロック化方式の
二通りの方式がある。試行錯誤方式では一定長の受信信
号を読み飛ばしてバッファに空き領域を作った後に、符
号器複製の内部状態を受信信号の硬判定から推定して復
号操作を再開する。ブロック化方式では情報シンボルを
符号化する際に予め情報シンボル系列を一定長のブロッ
クに区切ってその間にユニークワードを挿入した後に符
号化しておき、バッファオーバーフローが発生したなら
ば一定数のブロックを読み飛ばして復号器をブロックの
先頭に位置させた後に、符号器複製の内部状態を前記ユ
ニークワードに一致させて復号を再開する。これらのバ
ッファオーバーフロー処理方式で共通しているのは、符
号器複製の内部状態を操作して符号器の内部状態と一致
するようにしている点である。というのも、復号操作の
再開時に符号器複製の内部状態に誤りがあると符号器複
製がそれ以降出力する冗長シンボルがでたらめになるの
で尤度の値もでたらめになり、逐次復号器が情報シンボ
ルの判定を誤るからである。これらのバッファオーバー
フロー処理方式については、例えばプリナム出版（Ｐｌ
ｅｎｕｍ　Ｐｒｅｓｓ）が１９８１年に出版したクラー
クジュニアとケイン（Ｇｅｒｒｇｅ　Ｃ，Ｃ１ａｒｋ、
　Ｊｒ、ａｎｄ　Ｊ。

Ｂｉｂｂ　Ｃａ１ｎ）の著者［エラーコレクション・コ
ーディング・フォア・ディジタル・コミュニケーション
ズ（Ｅｒｒｏｒ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｄｉｎｇ
　ｆｏｒ　Ｄｉｇｉｔａｌ　　Ｃｏｍｍｕｎｉ−ｃｔｉ
ｏｎｓ月に詳しく述べられている。

なお以上で述べたような符号器と復号器は、例えば米国
人ジョージ・デビット・ファーニイジュニア（Ｇｅｏｒ
ｇｅ　Ｄａｖｉｄ　Ｆｏｒｎｅ、　Ｊｒ）の米国特許第
３．６６５．３９６に記されているような回路で実現で
きる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来の試行錯誤方式で逐次誤り訂正復号化
装置のバッファオーバーフローを処理すると、符号化装
置複製の状態保持回路に受信信号を硬判定して得られる
系列を設定して符号化装置複製を初期化しても、符号化
装置の内部状態と符号化装置複製の初期状態に食い違い
があると、高い確率で再びバッファオーバーフローを起
こしてしまうので復号された情報シンボルの誤り率が劣
化してしまう。なぜなら、符号化装置の内部状態と符号
化装置複製の初期状態に食い違いがあることは、符号化
装置複製の初期化直後の受信信号に逐次誤り訂正復号化
装置が苦手とするバースト誤りが発生したことに相当す
るがらである。また、ブロック化方式では復号された情
報シンボルの誤り率は良いものの、情報シンボル系列の
間にユニークワードを挿入する必要があるので実際に送
れる情報量が減少してしまうし、ブロック同期を確立す
る必要も生じる。

ところが今日の情報化社会の動脈である基幹通信路では
、一般にはブロック同期を確立することが難しいにも関
わらず大量の情報を誤りなく高速に伝送することが要求
される。従来の方式ではそのような用途に対応できない
という欠点ががあった。

本発明の目的は従来の逐次誤り訂正復号化装置の上記欠
点を取り除き、予め情報シンボル系列をブロック化しな
くとも、逐次誤り訂正復号化装置のバッファオーバーフ
ロー状態を短時間で回復させるような逐次誤り訂正復号
化装置用のリセット信号発生器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、順に入力されてくる情報シンボルを状態保持
回路に保持し状態保持回路の内部状態を関数発生器に入
力して得られた冗長ビットを情報シンボルに付加して符
号シンボルを生成する誤り訂正符号化装置に対応する誤
り訂正復号化装置用のリセット信号発生器で、情報シン
ボルに対応する受信信号の硬判定値と冗長ビットに対応
する受信信号の硬判定値を発生する硬判定器と、前記誤
り訂正符号化装置と等しい機能を有しその状態保持回路
に情報シンボルの硬判定値を順に入力する符号化装置複
製と、冗長ビットに対応する受信信号の硬判定値と符号
化装置複製の出力する冗長ビットとの排他的論理和をと
る排他的論理和回路と、排他的論理和回路の出力を順に
入力する監視レジスタと、監視レジスタに記憶されたビ
ットの論理和をとってリセット信号を発生する論理和回
路とを具備し、受信信号に誤りが少ないときにリセット
信号を発生することを特徴とする。

（作用） 本発明は、基本的には試行錯誤方式にもとづくもので、
符号化装置複製の内部状態に誤りが少ないときに復号化
を再開するためのリセット信号を発生することによって
、バッファオーバー７０−の再発確率を小さく抑えると
いうものである。本発明では次のように符号化装置複製
の誤りが少ないときに復号化を再開するためのリセット
信号を発生する。ただし以下では説明の都合上、符号器
および符号器複製が具備する状態保持回路は長さにシン
ボルのシフトレジスタによって構成されているとする。

受信信号の硬判定値に全く誤りがなければ、情報シンボ
ルに対応する硬判定値を符号化装置複製に入力して得ら
れる冗長ビットと冗長ビットに対応する硬判定値との排
他的論理和をとった結果は常にＯとなる。従ってまず、
情報シンボルに対応する受信信号の硬判定値と冗長ビッ
トに対応する受信信号の硬判定値をとり、情報シンボル
に対応する硬判定値を符号化装置複製へ順に入力し、冗
長ビットに対応する硬判定値と符号化装置複製の出力す
る冗長ビットとの排他的論理和とる。そして、排他的論
理和をとって得られたビットを予め決められた長さの監
視用のシフトレジスタへ順に入力してゆき、監視レジス
タの内容がすべて０になったときに復号化を再開するた
めのリセット信号を発生すれば、符号化装置複製の内部
状態に誤りが少ないときに復号が再開できる。

第１図に本発明の基本構成を示す。図において符号化装
置複製は符号化装置と等価な構成で、状態保持回路１０
３と関数発生器１０４によって構成されており、状態保
持回路１０３に記憶された値が関数発生器１０４に入力
され、関数発生器１０４は入力された値に応じて冗長ビ
ットを発生する。入力端子１０１から順に入力された受
信信号は硬判定５１０２で硬判定値がとられ、硬判定値
のうち情報シンボルに対応する硬判定値は状態保持回路
１０３に順に入力される。

一方、硬判定器１０２が出力した硬判定値のうち冗長ビ
ットに対応する硬判定値と、関数発生器１０４が出力し
た冗長ビットとは、排他的論理和回路１０５で排他的論
理和がとられる。排他的論理和回路１０５の出力は監視
レジスタ１０６に順に入力されていく。論理和回路１０
７は監視レジスタ１０６の内容の論理和をとり、その結
果をリセット信号として出力端子１０８から出力してゆ
く。なお、逐次誤り訂正復号化装置はバッファオーバー
フローが発生するとしばらく動作を停止し、出力端子１
０８の出力が０になると従来の試行錯誤方式と同様にし
て復号を再開すれば良い。また、本発明では論理和回路
１０７用いているが論理和回路の代わりに否定論理和回
路を用いても構わない、ただしその際には、逐次誤り訂
正復号化装置は出力端子１０８の出力が１になると復号
を再開するようにする必要がある。

以上述べたような基本構成で、逐次誤り訂正復号化装置
用のリセット信号発生器を構成して、そのリセット信号
にもとづいて逐次誤り訂正復号化装置の動作を開始する
ようにすれば、情報シンボル系列をブロック化しなくと
も、逐次誤り訂正復号化装置のバッファオーバーフロー
状態を短時間で回復できる。

（実施例） 第２図に本発明の一実施例を示す。また第３図に本発明
に対応する符号器の実施例を示す。以下では情報シンボ
ルの長さは３ビツトで、符号シンボルの長さは４ビツト
である。また、第２図において第１図と同一の機能を有
する部分には同一の番号を付して示す。説明の便宜上、
第３図の符号器から説明する。

第３図の符号器において、入力端子３０１から１シンボ
ルづつ順に入力されてくる長さ３ビツトの情報シンボル
は、状態保持回路３０２に保持されてゆき状態保持回路
３０２の内部状態を更新してゆく。状態保持回路３０２
はそれぞれ長さ３ビツトのシフトレジスタ３１１、３１
２．３１３を並列に並べたものが用いられ、情報シンボ
ルが入力されるごとに、シフトレジスタの内容が１ビツ
トずつ右にシフトされてシフトレジスタ３１１．３１２
．３１３の左端に新しい情報シンボルの各ビットが保持
される。一方、状態保持回路３０２の内部状態は関数発
生器３０３の入力に供給されており、情報シンボルが入
力されるたびに関数発生器３０３は冗長ビットを出力し
、情報シンボルと共に合計４ビツトが符号シンボルとし
て出力されて１シンボルづつ出力端子３０４から伝送あ
るいは蓄積の目的で出力されてゆく。なお、関数発生器
３０３は排他的論理和回路３１４．３１５．３１６．３
１７によって構成されており、状態保持回路２０２に保
持されているビットの奇パリティを発生する。

第２図に本発明の基本構成を示す。図において符号化装
置複製は符号化装置と等価な構成で、状態保持回路１０
３と関数発生器１０４によって構成されている。すなわ
ち状態保持回路１０２はそれぞれ長さ３ビツトのシフト
レジスタ２１１．２１２．２１３を並列に並べたものが
用いられ、硬判定器１０２が硬判定値を出力するごとに
、シフトレジスタの内容が１ビツトずつ右にシフトされ
てシフトレジスタ２１１．２１２．２１３の左端に硬判
定器１０２の新しい出力が保持される。また、状態保持
回路１０２の内部状態は関数発生器１０４の入力に供給
されており、情報シンボルが入力されるたびに関数発生
器１０４は冗長ビットを出力する。なお、関数発生器１
０４は排他的論理和回路２１４゜２１５、２１６．２１
７によって構成されており、状態保持回路１０３に保持
されているビットの奇パリティを発生する。入力端子１
０１から順に入力されたそれぞれ２ビツトの受信信号は
硬判定器１０２で硬判定値がとられ、情報シンボルに対
応する３ビツトの硬判定値は状態保持回路１０３に順に
入力される。一方、硬判定器１０２が出力した硬判定値
のうち冗長ビットに対応する硬判定値と、関数発生器１
０４が出力した冗長ビットとの排他的論理和が、排他的
論理和１０５でとられて、排他的論理和１０５の出力が
監視レジスタ１０６に順に入力されていく。否定論理和
回路１０７は監視レジスタ１０６の内容の否定論理和を
とり、その結果をリセット信号として出力端子１０８か
ら出力してゆく。なお、逐次誤り訂正復号化装置はバッ
ファオーバーフローが発生するとしばらく動作を停止し
、出力端子１０８の出力が１になると従来の試行錯誤方
式と同様にして復号な再開すれば良い。

また、第２図の実施例では第１図の基本構成と異なり否
定論理和回路１０７を用いているが、逐次誤り訂正復号
化装置は出力端子１０８の出力が１になると復号を再開
するようにしているので、動作には変わりがない。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明に従えば、情報シンボル
系列をブロック化しなくとも、逐次誤り訂正装置のバッ
ファオーバー７０−状態を短時間で回復できるような逐
次誤り訂正装置用のリセット信号発生器が容易に構成で
きる。

従って本発明がコンピュータと通信とが融合したシステ
ムによって構築される今後の情報化社会において、伝送
あるいは蓄積などによって生じる誤りからデータを保護
する目的で効果を発揮できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、第２図は本発明の一実施
例、第３図は第２図の実施例に対応する符号器の実施例
を示す図である。図において１０１、３０１・・・入力
端子、　１０３．３０２・・・状態保持回路、１０４、
３０３・・・関数発生器、１０８．３０４・・・出力端
子、１０２・・・硬判定器、　　　１０５・・・排他的
論理和回路、第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 順に入力されてくる情報シンボルを状態保持回路に保持
   し状態保持回路の内部状態を関数発生器に入力して得ら
   れた冗長ビットを情報シンボルに付加して符号シンボル
   を生成する誤り訂正符号化装置に対応する逐次誤り訂正
   復号化装置用のリセット信号発生器において、情報シン
   ボルに対応する受信信号の硬判定値と冗長ビットに対応
   する受信信号の硬判定値を発生する硬判定器と、前記誤
   り訂正符号化装置と等しい機能を有しその状態保持回路
   に情報シンボルの硬判定値を順に入力する符号化装置複
   製と、冗長ビットに対応する受信信号の硬判定値と符号
   化装置複製の出力する冗長ビットとの排他的論理和をと
   る排他的論理和回路と、排他的論理和回路の出力を順に
   入力する監視レジスタと、監視レジスタに記憶されたビ
   ットの論理和をとってリセット信号を発生する論理和回
   路とを具備し、受信信号に誤りが少ないときにリセット
   信号を発生することを特徴とする逐次誤り訂正復号化装
   置用リセット信号発生器。