JPH0361375B2 - - Google Patents

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JPH0361375B2
JPH0361375B2 JP16875886A JP16875886A JPH0361375B2 JP H0361375 B2 JPH0361375 B2 JP H0361375B2 JP 16875886 A JP16875886 A JP 16875886A JP 16875886 A JP16875886 A JP 16875886A JP H0361375 B2 JPH0361375 B2 JP H0361375B2
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Tadashi Nakamura
Atsushi Yamashita
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Priority to DE8787102612T priority patent/DE3775576D1/de
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Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概 要 産業上の利用分野 従来の技術 (i) パスメモリセル方式の場合 (ii) ランダムアクセスメモリの場合 (iii) パストレース方式の場合 発明が解決しようとする問題点 問題点が解決するための手段 作 用 実施例 実施例と第1図との対応関係 実施例の構成 (i) 全体の構成 (ii) パストレース制御部の構成 実施例の動作 (i) 書き込みモード (ii) トレースモード (iii) パストレース 実施例での復号結果の例 発明の効果 〔概要〕 ビタビ復号器であつて、ACS部で生き残りパ
スとして判定した側のパスセレクトの内容をパス
メモリに書き込んだ後、それを新しいものから古
いものへの側で読みだしてパストレースを行なつ
て最尤パスを求めることにより、1復号サイクル
でのメモリアクセス回数が減少して、高速になる
と共に、メモリにも通常のランダムアクセスメモ
リを使用することができる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ビタビ復号器に関し、特に、パスト
レース方式を適用したビタビ復号器に関するもの
である。
ビタビ復号器(Viterbi Decoder)は、畳み込
み符号の最尤復号法に使用されるものであり、既
知の複数個の符号系列のうち、受信符号系列に最
も符号距離が近いパスを最尤パスとして選択し、
この選択されたパスに対応して復号データを得る
ものである。このビタビ復号器は、誤り訂正能力
が高いことから、衛星通信等の復号器として使用
されている。
〔従来の技術〕
(i) パスメモリセル方式の場合 従来から汎用されているビタビ復号器とし
て、第7図に示すようなものがあつた。ここ
で、ビタビ復号器は、符号分配器としてのブラ
ンチメトリツク計算部、複数のACS回路で成
る演算部、パスメモリおよび当該パスメモリで
の出力に基づいて多数決を取つて復号出力を得
る多数決回路(最尤判定回路)で構成されてい
る。
このブランチメトリツク計算部は、受信装置
の復調出力の受信符号からブランチメトリツク
を計算するものであり、そのブランチメトリツ
クはACS回路に加えられ、1シンボル前のパ
スメトリツクと加算される。その加算結果は新
しいパスメトリツクとなり、これらのパスメト
リツクの比較により、小さい方を最尤パスのパ
スメトリツクとし、そのパスメトリツクとパス
セレクト信号とが出力される。
ACS回路は、第8図に示すように、加算器
(Adder)、比較器(Comparator)およびセレ
クタ(Selector)で構成されている。
パスメモリは、第9図に示すようなセレクタ
とフリツプフロツプとから成るパスメモリセル
を、第10図に示すように多段に接続した構成
となつている。これには、ACS回路からのパ
スセレクト信号が加えられて、最尤パスの経歴
が記憶されるものである。つまり、復号サイク
ル毎にACS部で生き残りパスと判定した側の
パスメモリセルの内容を、パスセレクト信号を
用いて転送することになる。
このビタビ復号器においては、符号の拘束長
を大きくする程、誤り訂正能力が大きくなるも
のであるが、回路規模が指数関数的に増大する
ので、3乃至7程度の拘束長が採用されてい
る。
例えば、拘束長7の場合ではACSが64個必
要となり、回路規模が大きくなる。
(ii) ランダムアクセスメモリの場合 また、第11図は、2つのランダムアクセス
メモリ(RAM)を用いて構成した従来のパス
メモリを示す。
かようなパスメモリは、2個のランダムアク
セスメモリで多重化動作をさせるようにしたも
のである。例えば、上述したパスメモリのある
パスメモリセルに相当するノード番号Iにおい
て、一方のランダムアクセスメモリのアドレス
に、〓I/2」と、2K-1+〓I/2」とのうち
の生き残りとして選択された方のノード番号が
設定される。そして、他方のランダムアクセス
メモリのアドレスにIを設定する。その状態
で、一方のランダムアクセスメモリのデータ出
力端子DOから他方のランダムアクセスメモリ
のデータ入力端子DOIにデータ(バス情報)を
転送する。これを全ノードについて行ない、多
数決回路等で成る出力処理部から復号出力を得
る。次の復号サイクルでは、他方のランダムア
クセスメモリのデータ出力端子DOから一方の
ランダムアクセスメモリのデータ入力端子DOI
にデータ(バス情報)を転送する。なお、上述
した〓I/2」は、1/2を越えない最大の整
数を示すガウス記号である。
(iii) パストレース方式 また、パスメモリに記憶されたパス選択情報
を遡ることにより、最尤パスを決定するパスト
レース方式が提案されている。このパストレー
ス方式は、ノード番号とそのノード番号に対応
したパスメモリの内容とにより、そのノードに
おいて生き残りとして選択された側のノード番
号を求め、これを繰り返して、パスメモリの最
後に到達したときノード番号から復号出力を得
る方式である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上述した従来方式にあつては、いず
れも欠点が指摘されていた。
第10図に関連して述べた「(i)パスメモリセル
方式の場合」の従来例では、パスメモリセルがセ
レクタとフリツプフロツプとから成る構成である
ため、ランダムアクセスメモリのように集積回路
化することが困難であり、ビタビ復号器としての
装置構成を小型化することは極めて困難であると
いう問題点があつた。
また、第11図に示したように、「(ii)ランダム
アクセスメモリの場合」のようにランダムアクセ
スメモリを用いることにより、集積回路化したパ
スメモリを構成することができる。しかしなが
ら、多重化動作をさせていることに因り、例えば
拘束長=7の復号器を構成する場合に、1復号サ
イクル当たり、2つのメモリを64回アクセスする
必要がある。従つて、復号処理速度を向上させる
ことが極めて困難であつた。また、復号処理速度
を向上させるために、多重度を低下させてアクセ
ス回数を減少させることも考えられるが、その場
合にはメモリの個数が増加するという問題点が挙
げられていた。
更に、「(iii)パストレース方式の場合」において
上述した従来のパストレース方式は、パスメモリ
の段数に対応してノード番号の演算を繰り返すこ
とにより、最尤パスのトレースを行なうものであ
るから、パスメモリに対するアクセス回数が多く
なる。それにより、復号処理速度を向上すること
が困難であるという問題点があつた。
本発明は、このような点にかんがみて創作され
たものであり、復号処理速度の向上および装置構
成の小型化という従来相反する問題点を一挙に解
決したビタビ復号器を提供することを目的として
いる。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は、本発明のビタビ復号器の原理ブロツ
ク図である。
図において、符号分配手段115は、受信符号
111に基づいてブランチメトリツク113を計
算する。
ACS回路121は、符号分配手段115によ
つて計算されたブランチメトリツク113と1シ
ンボル前のパスメトリツクとを加算し、その加算
出力のパスメトリツク117および当該パスメト
リツクの比較によつて選択された最尤パスを表す
パスセレクト情報119を出力する。
書込手段125は、パスセレクト情報119を
所定の第1期間に従つてパスメモリ123に書き
込む。
トレース位置定義手段127は、パスメモリ1
23に書き込まれたパスセレクト情報119に基
づいてパストレースを行う上でのトレース位置を
定義する。
位置情報出力手段131は、前記トレース位置
に応じた繰り返しサイクルでのトレース位置情報
129を出力する。
トレース開始ノード決定手段135は、パスメ
トリツク117に基づいて、前記パストレースの
トレース開始ノード133を求める。
ノード定義手段137は、トレース開始ノード
133、トレース位置情報129に従つて、前記
パストレースを行なう上での対応するノードを定
義する。
パストレース手段141は、パスメモリ123
に格納されたパスセレクト情報119に基づき、
第2期間に従つて、前記定義されたノードから生
き残りとして選択された側のノードをトレース結
果として、トレースメモリ139に書き込む。
復号手段143は、前記第2期間中の第3期間
で、トレースメモリ139に書き込まれた前記ト
レース結果を、復号出力として出力する。
従つて、全体として、パスセレクト情報119
の書き込み、前記トレース結果および復号出力を
得ることを繰り返して行なうように構成されてい
る。
〔作用〕
ACS回路121で生き残りパスとして判定さ
れた側のパスセレクト情報119がパスメモリ1
23に所定の期間にパスメモリ123に書き込ま
れる。
パストレース手段141により、別な所定の期
間において、新しいものから古いものへの順で読
み出してパストレースを行ない、最尤パスを求め
る。そのノードから復号出力を得る。
本発明にあつては、1復号サイクルでのメモリ
アクセス回数が減少するので、動作が高速になる
と共に、メモリにも通常のランダムアクセスメモ
リを使用することができる。
〔実施例〕
以下、図面に基づいて本発明の実施例について
詳細に説明する。
第2図および第3図は、本発明の一実施例にお
けるビタビ復号器の構成を示す。
実施例と第1図との対応関係 ここで、本発明の実施例と第1図との対応関
係を示しておく。
受信符号111は、受信符号信号211に相
当する。
ブランチメトリツク113は、ブランチメト
リツク信号213に相当する。
符号分配手段115は、分配器215に相当
する。
パスメトリツク117は、パスメトリツク信
号217に相当する。
パスセレクト情報119は、パスセレクト信
号219に相当する。
ACS回路121は、ACS回路221に相当
する。
パスメモリ123は、パスメモリ223に相
当する。
書込手段125は、バツフア部263の入力
バツフア291に相当する。
トレース位置定義手段127は、トレースカ
ウンタ227に相当する。
トレース開始ノード133は、最小パスメト
リツクのノード番号信号233に相当する。
トレース開始ノード決定手段135は、最小
パスメトリツク検出部234およびノード番号
計算部236に相当する。
ノード定義手段137は、シフトレジスタ2
37に相当する。
トレースメモリ139は、トレースメモリ2
39に相当する。
パストレース手段141は、セレクタ241
に相当する。
復号手段143は、バツフア部267の出力
バツフア294に相当する。
実施例の構成 以上のような対応関係があるものとして、以
下本発明の実施例について説明する。
(i) 全体の構成 第2図において、受信符号信号211に基
づいて計算されたブランチメトリツクを表す
ブランチメトリツク信号213が、分配器2
15からACS回路221に供給される。こ
のACS回路221では、分配器215によ
る計算で得られたブランチメトリツクと1シ
ンボル前のパスメトリツクとを加算して得た
その加算出力のパスメトリツク信号217を
最小パスメトリツク検出部234に供給され
る。また、そのパスメトリツクの比較によつ
て選択された最尤パスを表すパスセレクト信
号219を、パストレース制御部250に供
給する。最小パスメトリツク検出部234で
求められた最小パスメトリツクに基づいて、
ノード番号計算部236は最小パスメトリツ
クのノードを表すノード番号信号233をパ
ストレース制御部250に与える。
このパストレース制御部250には、パス
メモリ長信号251、クロツク信号253お
よびモード切換信号255が印加されてお
り、それらの情報に基づいて、パスメモリ2
23にパスセレクト信号219を格納してパ
ストレースの結果をトレースメモリ239に
書き込んで、復号出力信号257を得るもの
である。
(ii) パストレース制御部の構成 第3図は、第2図に示したパストレース制
御部250、パスメモリ223およびトレー
スメモリ239の詳細を示す。
パストレース制御部250が具えているト
レースカウンタ227およびI/Oカウンタ
228の入力端子INにパスメモリ長信号2
51が供給され、シフトレジスタ237の入
力端子INに最小パスメトリツクのノード番
号信号233が供給される。トレースカウン
タ227のリツプルキヤリー出力信号は、当
該トレースカウンタ227およびシフトレジ
スタ237のロード端子LDに供給される。
クロツク信号253は、これらトレースカ
ウンタ227、シフトレジスタ237および
I/Oカウンタ228のクロツク入力端子
CLKにそれぞれ共通に供給される。I/O
カウンタ228のリツプルキヤリー出力信号
は、そのロード端子LDに供給される。
モード切換信号255はインバータ261
で反転され、その論理反転信号がトレースカ
ウンタ227およびシフトレジスタ237の
イネーブル端子ENにそれぞれ共通に供給さ
れる。また、モード切換信号255が直接に
I/Oカウンタ228のイネーブル端子EN
およびセレクタ275の信号選択切換端子
SELにそれぞれ共通に供給される。更に、モ
ード切換信号255はバツフア部263に供
給されると共に、フリツプフロツプ265に
供給される。このフリツプフロツプ265の
出力信号が、バツフア部267に印加され
る。
パスセレクト信号219はバツフア部26
3に供給され、復号出力信号257がバツフ
ア部267から得られるように構成されてい
る。
トレースカウンタ227の出力端子OUT
から得られるトレースアドレス信号271お
よびI/Oカウンタ228の出力端子OUT
から得られるI/Oアドレス信号273は、
セレクタ275の入力端子I1およびI2にそれ
ぞれ供給される。このセレクタ275の出力
端子OUTから得られるアドレス信号277
がパスメモリ223に供給されると共に、フ
リツプフロツプ279に印加される。このフ
リツプフロツプ279の出力信号はトレース
メモリ239に供給される。
シフトレジスタ237の出力端子OUTか
ら得られる6ビツトの選択制御信号281
は、セレクタ241の選択制御信号端子SC
に供給され、バツフア部263からの64ビツ
トの読出パスセレクト信号283が入力端子
INに印加されるようになつている。セレク
タ241の出力端子OUTからの1ビツト出
力信号は、シフトレジスタ237およびフリ
ツプフロツプ285に供給される。このフリ
ツプフロツプ285の出力信号は、バツフア
部267に供給されるようになつている。
実施例の動作 第4図は、本発明実施例のビタビ復号器にお
ける動作タイミングを示す。ここで、図aは、
クロツク信号253を示す。bは、本発明実施
例のビタビ復号器での復号サイクルにおける軟
判定データDの繰り返しを示す。なお、この軟
判定データDは、パストレース制御部250に
対して外部データとなるものである。
また、cはパスセレクト信号219を示すも
のであるが、パスセレクト情報PDとしては、
パスメモリ223に書き込まれるタイミングで
示している。dは、トレースメモリ239での
トレース結果の書き込みのタイミングを示す。
更に、eは、パストレース制御部250の動
作モードを決定するモード切換信号255を示
す。
但し、ここでは、外部データとして、軟判定
データDnをとる復号サイクルの前後を中心に
して説明する。
以下、第2図〜第4図を参照する。
モード切換信号255が“低”レベルをとる
と(パスセレクト情報は書き込まれないモー
ド)、インバータ261による反転信号により、
トレースカウンタ227およびシフトレジスタ
237が付勢される。その状態で、最初のクロ
ツク時では、受信符号信号211に基づいて計
算された最小パスメトリツクのノード番号信号
233がシフトレジスタ237に置数される。
また、パスメモリ223の物理長を指定するパ
スメモリ長信号251がトレースカウンタ22
7およびI/Oカウンタ228に置数される。
かような状態で、クロツク信号253に応答
してトレースカウンタ227およびI/Oカウ
ンタ228は計数を行ない、シフトレジスタ2
37は置数状態をシフトしていくものである。
(i) 書き込みモード いま、モード切換信号255が“高”レベ
ルをとる“パスセレクト信号の書き込みモー
ド”となれば、I/Oカウンタ228および
バツフア部263の入力バツフア291が付
勢される。また、モード切換信号255はセ
レクタ275の信号選択切換端子SELに供給
されているために、“パスセレクト信号の書
き込みモード”では、その入力端子I2側が選
択され、I/Oカウンタ228のI/Oアド
レス信号273が選択されて、アドレス信号
277として出力される。また、このモード
切換信号255によつて、バツフア部236
の入力バツフア291が付勢される。従つ
て、このアドレス信号277によつて表され
るアドレスに従つてパスメモリ223に、パ
スセレクト情報PD(o-1)の情報が書き込まれ
る。
(ii) トレースモード 上述したような“パスセレクト信号の書き
込みモード”の動作後、クロツク信号255
の1クロツク分遅れた時点で、モード切換信
号255が“低”レベルをとる。それに応じ
て、トレースカウンタ227が付勢されてク
ロツク信号253の計数を行なう。また、モ
ード切換信号255に応じてセレクタ275
の入力端子I1側が選択され、そのトレースア
ドレス信号271がアドレス信号277とな
つてパスメモリ223に供給されて、データ
読み出しのアドレスとなる。この場合、モー
ド切換信号255に応じてバツフア部263
の出力バツフア292が付勢されるので、パ
スメモリ223から読み出された読出パスセ
レクト信号283はセレクタ241に供給さ
れる。
また、モード切換信号255に応じて付勢
されたシフトレジスタ237がクロツクに応
じてシフト動作を為し、それによる出力信号
である選択制御信号281がセレクタ241
に供給されて、最尤パスとなるべきノードを
選択する。そのようにして選択されたノード
を表す1ビツト信号が、フリツプフロツプ2
85に供給されて、1クロツク遅れた形でバ
ツフア部267に供給される。トレースモー
ドでは、バツフア部267の入力バツフア2
93が付勢されるので、選択されたノードが
トレースメモリ239に書き込まれる。
(iii) パストレース ところで、上述したような回路動作で行な
われるパストレースについて、第5図を用い
て説明する。
図示するような形で、クロツク信号253
に応じて、パスメモリ223にパスセレクト
情報PDが書き込まれる。最初、各ノードに
つきパスメトリツク値が〔82、82、82、82、
64、78、76、62〕であつたとすると、最小パ
スメトリツク値は(62)であるから、そのノ
ード7がシフトレジスタ237に置数され
る。その状態からパストレースが行なわれ
る。
その場合でのノード計算を示す。先ず、最
初の復号サイクルでは、最小パスメトリツク
のノード(Ni)と、そのノード(Ni)で示
されるパスメモリ内容(Pi)がパスメモリ2
23から読み出される。これに従つて、トレ
ースによる次のノード(Ni+1)は、 Ni+1=2K-2×Pi+「Ni/2」 となる。
このノード(Ni+1)が、セレクタ241で
選択されたこととなる。このような動作が、
クロツク毎に繰り返されて、パストレースが
為されて、トレース結果T(o-1)が順次、トレ
ースメモリ239に循環して格納される。そ
して、次の“パスセレクト信号の書き込みモ
ード”のときに、入力バツフア293の出力
バツフア294が付勢されて、復号出力信号
257として出力される。
以上のような動作を繰り返して復号を行な
う。つまり、クロツク信号253に応じたト
レースカウンタ227での計数状態がパスメ
モリ長になつたとき、リツプルキヤリー出力
信号が発生する。それに応じて、トレースカ
ウンタ227およびシフトレジスタ237の
状態が元に戻り、最初から上述した動作が繰
り返される。また、I/Oカウンタ228に
ついても同様である。このようにして、パス
メモリ長の範囲内で、I/Oカウンタ228
の計数状態に応じて書き込まれたパスセレク
ト情報PDに従つてパストレースが行なわれ、
復号動作が繰り返される。
実施例での復号結果の例 第6図は、本発明実施例によるビタビ復号器
における誤り率特性を示す。ここで、横軸はト
レース回数、縦軸はビツト誤り率BERをそれ
ぞれ示す。
曲線551は、Es/No(信号対雑音比)が
−0.5dBの場合に得られたビツト誤り率の特性
である。また、曲線553は、Es/Noが+
0.5dBの場合に得られたビツト誤り率の特性で
ある。但し、直線561はEs/Noが−0.5dB
の場合、直線563はEs/Noが+0.5dBの場
合のそれぞれの理論ビツト誤り率である。
この結果からも判るように、トレース回数が
2以上であれば、ビツト誤り率はその理論値を
下回る。また、トレース回数をあげてもビツト
誤り率の結果には殆ど影響しない。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明によれば、生き残りパ
スとして判定した側のパスセレクト情報をパスメ
モリに書き込んだ後、それを新しいものから順次
読みだし、パストレースを行なつて最尤パスを求
めるように構成することにより、メモリアクセス
が高速になると共に、メモリにも通常のランダム
アクセスメモリを使用することができるので、実
用的には極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるビタビ復号器の原理ブロ
ツク図、第2図は本発明の一実施例によるビタビ
復号器の構成ブロツク図、第3図は第2図に示す
本発明実施例の一部詳細を示すブロツク図、第4
図は第2図および第3図に示す本発明実施例にお
ける動作を示すタイミング図、第5図はパストレ
ースの説明図、第6図は本発明実施例によるビタ
ビ復号器でのビツト誤り率の特性図、第7図は従
来のビタビ復号器の説明図、第8図は第7図に示
すACS回路の構成を説明する詳細ブロツク図、
第9図は従来のパスメモリセルの構成説明図、第
10図は従来のパスメモリの説明図、第11図は
従来の別なパスメモリの構成を示す説明図であ
る。 図において、111は受信符号、113はブラ
ンチメトリツク、115は符号分配手段、117
はパスメトリツク、119はパスセレクト情報、
121はACS回路、123はパスメモリ、12
5は書込手段、127はトレース位置定義手段、
129はトレース位置情報、131は位置情報出
力手段、133はトレース開始ノード、135は
トレース開始ノード決定手段、137はノード定
義手段、139はトレースメモリ、141はパス
トレース手段、143は復号手段、211は受信
符号信号、213はブランチメトリツク信号、2
15は分配器、217はパスメトリツク信号、2
19はパスセレクト信号、221はACS回路、
223はパスメモリ、227はトレースカウン
タ、237はシフトレジスタ、239はトレース
メモリ、241はセレクタ、251はパスメモリ
長信号、253はクロツク信号、255はモード
切換信号、257は復号出力信号、275はセレ
クタ、277はアドレス信号である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 受信符号111に基づいてブランチメトリツ
    ク113を計算する符号分配手段115と、 符号分配手段115によつて計算されたブラン
    チメトリツク113と1シンボル前のパスメトリ
    ツクとを加算し、その加算出力のパスメトリツク
    117および当該パスメトリツクの比較によつて
    選択された最尤パスを表すパスセレクト情報11
    9を出力するACS回路121と、 パスセレクト情報119を所定の第1期間に従
    つてパスメモリ123に書き込む書込手段125
    と、 パスメモリ123に書き込まれたパスセレクト
    情報119に基づいてパストレースを行う上での
    トレース位置を定義するトレース位置定義手段1
    27と、 前記トレース位置に応じた繰り返しサイクルで
    のトレース位置情報129を出力する位置情報出
    力手段131と、 パスメトリツク117に基づき、前記パストレ
    ースのトレース開始ノード133を求めるトレー
    ス開始ノード決定手段135と、 トレース開始ノード133、トレース位置情報
    129に従つて、前記パストレースを行なう上で
    の対応するノードを定義するノード定義手段13
    7と、 パスメモリ123に格納されたパスセレクト情
    報119に基づき第2期間に従つて、前記定義さ
    れたノードから生き残りとして選択された側のノ
    ードをトレース結果として、トレースメモリ13
    9に書き込むパストレース手段141と、 前記第2期間中の第3期間において、トレース
    メモリ139に書き込まれた前記トレース結果を
    復号出力として出力する復号手段143と、 を具え、パスセレクト情報119の書き込み、前
    記トレース結果および復号出力を得ることを繰り
    返して行なうように構成したことを特徴とするビ
    タビ復号器。
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