JPH10209882A - ビタビ復号方法 - Google Patents

ビタビ復号方法

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JPH10209882A
JPH10209882A JP9010832A JP1083297A JPH10209882A JP H10209882 A JPH10209882 A JP H10209882A JP 9010832 A JP9010832 A JP 9010832A JP 1083297 A JP1083297 A JP 1083297A JP H10209882 A JPH10209882 A JP H10209882A
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JP
Japan
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path
time
metric
state
memory
Prior art date
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JP9010832A
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English (en)
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Yuji Kinoshita
裕司 木下
Toshiyuki Okamura
俊幸 岡村
Daisaku Yamane
大作 山根
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ACS処理におけるパスメトリック用メモリ
へのアクセス回数を減らし、消費電力を低減する。 【解決手段】 ACS回路を並列化し(3,4)、同一
状態を遷移元とする枝については異なるACS回路にて
ACS処理を実行させることにより、パスメトリック用
メモリ5からのパスメトリック読出回数を半減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、畳込み符号を最尤
復号する方法の一つであるビタビ復号に関し、特にその
効率的な実現方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】その品質がさほど高くな
い通信路を用いて通信を行うには、最尤又はそれに近い
復号が可能な復号方法と、その復号方法を実行可能にす
る符号化方式とが必要である。例えば移動体通信では、
通信端末の移動に伴い通信路の状態が変化するため、符
号化方式として畳込み符号を、また復号方法としてビタ
ビ復号をそれぞれ採用するのが好ましい。ビタビ復号
は、受信した符号系列の尤度関数値を最大値とする系列
即ち最尤系列を、メトリック値に基づくパスの取捨選択
によって、検出する復号方法であり、一般的には、概略
次の各段階を追って実行される。
【0003】第1の段階は、枝メトリックの算出であ
る。まず、時刻n−1におけるi番目の状態をS(n-1)
i、時刻nにおけるj番目の状態をSnjと表し、更に、
状態S(n-1)iからSnjに遷移する枝をb(n-1)ijと表す
とする。図2の例は、拘束長=4、符号化率=1/2の
例であり、時刻n−1において発生可能な状態S(n-1)i
は000,001,…111の8通りあり(即ちi=0
〜7)、時刻nにおいて発生可能な状態Snjも000,
001,…111の8通りある(即ちj=0〜7)。こ
こでは0/1の2値のシンボルを例示しているから、状
態S(n-1)0=“000”から遷移可能な状態は、Sn0=
“000”及びSn1=“001”の2通り、状態S(n-
1)1=“001”から遷移可能な状態は、Sn2=“01
0”及びSn3=“011”の2通り、…というように、
枝b(n-1)ijは時刻n−1での状態S(n-1)i毎に2本ず
つ、合計で2本×8状態=16本ある。枝メトリックλ
(n-1)ijは、枝b(n-1)ijの尤もらしさを評価する指標で
あり、枝メトリックλ(n-1)ijが小さい枝ほど、尤もら
しい枝であるといえる。
【0004】第2の段階は、パスメトリックλ(n-1)iと
枝メトリックλ(n-1)ijの加算(A)、加算値同士の比
較(C)及び比較結果に基づく状態Snjについての生残
りパスの選択(S)という一連の処理即ちACS処理で
ある。パスメトリックλ(n-1)iとは、そのパスが時刻n
−1で状態S(n-1)iに至るまでに経由してきた全ての枝
の枝メトリックの累積加算値であり、パスメトリックが
小さいほど尤もらしいパスであるといえる。更に、状態
Snjについての生残りパスとは、時刻nにおいて状態S
njに至る複数本のパス(図2の例では2本)のうち、そ
のパスメトリックλnj即ちλ(n-1)i+λ(n-1)ijが最小
になるものをいう。ここで、図2の例では、状態Sn0=
“000”に至るパスには、状態S(n-1)0からの枝b(n
-1)0を含むパス及び状態S(n-1)4からの枝b(n-1)4を含
むパスの2本ある。ACS処理においては、まず、状態
S(n-1)0に至るパスのパスメトリックλ(n-1)0と、枝b
(n-1)00の枝メトリックλ(n-1)00とが加算され、同様に
状態S(n-1)4に至るパスのパスメトリックλ(n-1)4と、
枝b(n-1)40の枝メトリックλ(n-1)40とが加算される
(A)。次に、得られた和λ(n-1)0+λ(n-1)00と和λ
(n-1)4+λ(n-1)40とが比較され、いずれか小さいもの
が選択される(C)。そして、小さな和を与えたパス
が、状態Sn0についての生残りパスとして選択される
(S)。
【0005】このような段階を追って実行されるビタビ
復号は、強力な誤り訂正能力を有している。反面、AC
S処理の段階で、時刻nにおける様々な状態Snjそれぞ
れについてかつ様々なパスの間で網羅的に、パスメトリ
ック枝メトリック加算値同士の比較をしなければならな
い、という問題点を有している。特に、加算の対象とな
るパスメトリックλ(n-1)i即ち前の時刻にて生残りパス
として選択されたパスのパスメトリックを、前の時刻で
のメモリへの書込/後の時刻でのメモリからの読出とい
う手順で時刻間で引き渡すように復号器を設計してある
ときには、ACS処理を実行する際のメモリからのパス
メトリック値の読出の回数が、1時刻あたり、その時刻
nで採りうる状態の個数×各状態への遷移を示す枝の本
数、という多数に上る。
【0006】
【発明の概要】本発明の目的の一つは、ACS処理の実
行形式に改善を施すことにより、パスメトリックを記憶
するためのメモリ即ちパスメトリック用メモリの使用態
様を変更し、従来に比べメモリアクセスの回数が少なく
従ってメモリ消費電力の小さなビタビ復号器を、実現可
能にすることにある。
【0007】本発明の好適な実施形態の一つは、枝メト
リック計算ステップ及びACSステップを有するビタビ
復号方法の改善である。枝メトリック計算ステップで
は、離散化された時刻n−1から時刻nにかけての状態
遷移を示す枝の枝メトリックλ(n-1)ijを、遷移元と遷
移先の状態の組合せのうち生じうるもの全てについて、
計算する。また、ACSステップでは、時刻n−1での
生残りパスのパスメトリックλ(n-1)iをパスメトリック
用メモリから読みだし、読み出したパスメトリックλ(n
-1)iと枝メトリック計算ステップにて計算した枝メトリ
ックλ(n-1)ijとの加算値を各遷移先毎にかつ当該遷移
先に至るパス同士で比較し、比較により得られた最小の
加算値を、時刻nでの生残りパスのパスメトリックλnj
としてパスメトリック用メモリ上に書き込む。この実施
形態においては、更に、時刻n−1で同一の状態を経由
しかつ時刻nで相異なる状態に至る複数のパスについ
て、ACSステップを並列的に実行する。
【0008】このように、ACSステップを並列的に実
行することにより(或いはそのような実行が可能なよう
にACS回路を並列配設することにより)、パスメトリ
ック用メモリへのアクセスの回数を低減できる。例え
ば、時刻n−1で同一の状態を経由するけれども時刻n
では相異なる状態に至る2本のパスがあるとする。これ
らのパスについてACSを実行する際、時刻n−1に至
るパスのパスメトリックが、共通して必要になる。上記
実施形態では、異なるパスについてのACS処理に共通
して必要になるパスメトリックの読出が、複数回ではな
く1回で済むよう、ACS処理を並列化している。従っ
て、本実施形態によれば、メモリアクセス回数の低減ひ
いてはメモり消費電力の低減を、達成できる。また、A
CSステップのみでなく、その前段たる枝メトリック計
算ステップや、後段たるパスメモリ選択ステップをも、
ACSステップの並列化に応じて並列化してもよい。こ
こでいうパスメモリ選択ステップとは、ACSステップ
にて最小の加算値を与えたパスを特定する情報を、パス
メモリ用メモリに書き込むステップである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。図1に示すように、本発明
の一実施形態に係るビタビ復号器には、枝メトリック計
算器を2個(1,2)、ACS回路を2個(3,4)、
更にパスメモリ選択器を2個(6,7)設けてあり、枝
メトリック計算器1、ACS回路3及びパスメモリ選択
器6にて第1の系統を、枝メトリック計算器2、ACS
回路4及びパスメモリ選択器7にて第2の系統を、それ
ぞれ構成している。枝メトリック計算器1及び2は、受
信した符号系列に基づき枝メトリックλ(n-1)ijを計算
する。ACS回路3及び4は、各々、その前段の枝メト
リック計算器にて計算された枝メトリックλ(n-1)ij
と、読出経路9を介してパスメトリック用メモリ5から
読み出したパスメトリックλ(n-1)iとに基づき、ACS
処理を実行し、それにより“その枝メトリックパスメト
リック加算値が最小値を与える”パス即ち生残りパスの
パスメトリックλnj=λ(n-1)i+λ(n-1)ijを、パスメ
トリック用メモリ5に書き込む。パスメモリ選択器6及
び7は、各々、読出経路10を経てパスメモリ用メモリ
8から時刻n−1における生残りパスを特定する情報を
読み出し、その前段のACS回路での処理の結果に基づ
き、時刻nにおける生残りパスを特定する情報をパスメ
モリ用メモリ8に書き込む。
【0010】本実施形態の特徴は、しかしながら、枝メ
トリック計算器、ACS回路及びパスメモリ選択器を複
数系統化したことのみにあるのではない。本実施形態の
特徴の一つは、パスメトリック用メモリ5へのアクセス
の回数が減るよう、複数のACS回路3及び4を利用し
たことにある。例えば、図2の例でいえば、状態Sn0=
“000”に遷移するのは、状態S(n-1)0からの枝b(n
-1)00を含むパスと、状態S(n-1)4からの枝b(n-1)40を
含むパスの、合計2本である。従って、状態Sn0=“0
00”に遷移する枝を含むパスの中から生き残りパスを
決定するのに必要な情報は、パスメトリックλ(n-1)0及
びλ(n-1)4並びに枝メトリックλ(n-1)00及びλ(n-1)40
である。他方、状態Sn1=“001”に遷移するのは、
状態S(n-1)0からの枝b(n-1)00を含むパスと、状態S
(n-1)4からの枝b(n-1)40を含むパスの、合計2本であ
る。従って、状態Sn1=“001”に遷移する枝を含む
パスの中から生き残りパスを決定するのに必要な情報
も、パスメトリックλ(n-1)0及びλ(n-1)4並びに枝メト
リックλ(n-1)00及びλ(n-1)40である。そこで、本実施
形態では、状態Sn0に係るACS処理を例えばACS回
路3にやらせ、これと並列に、状態Sn1に係るACS処
理をACS回路4にやらせることにより、パスメトリッ
ク用メモリ5からのλ(n-1)0及びλ(n-1)4の読出を各1
回に抑制している。従って、ACS処理を実行する際の
メモリからのパスメトリック値の読出の回数は、従来は
1時刻あたりその時刻nで採りうる状態の個数×各状態
への遷移を示す枝の本数という多数に上っていたもの
を、本実施形態によれば、その時刻nで採りうる状態の
個数×各状態への遷移を示す枝の本数/系統の個数(こ
こでは2)に低減できる。これによって、メモリ消費電
力も減る。
【0011】
【補遺】なお、上述の効果を得るには、並列化する回路
の系統数を、復号すべき符号の設計に応じて定める必要
があることに留意されたい。このことは、本実施形態の
特徴が、単純な並列化にあるのではないことを裏付けて
いる。また、枝メトリックの具体的内容は例えば通信路
の性質に応じて定めればよく、状態S(n-1)iから状態S
njへの遷移の条件付き確率密度にて定義される基本枝メ
トリックの他、状態S(n-1)iと状態Snjのユークリッド
距離の自乗値(通信路が白色ガウス通信路であると
き)、状態S(n-1)iと状態Snjのハミング距離(通信路
が二次元対称通信路であるとき)等を採用できる。更
に、以上の説明では枝メトリックの算出手法については
言及しなかったが、本発明は、従来周知の各種の手法に
て実現できるものとする。また、本発明に係る方法にて
復号可能な符号は、図2に示した拘束長=4、符号化率
=1/2の例には、限定されない。更に、以上の説明で
は本発明を「ビタビ復号方法」に関する発明と述べた
が、当業者にとっては、本願の開示に基づき本発明を
「ビタビ復号器」「ACS回路」等に表現変更するのは
容易であろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係るビタビ復号器の構
成を示すブロック図である。
【図2】 拘束長=4、符号化率=1/2の例により時
刻n−1から時刻nにかけての状態遷移を示す概念図で
ある。
【符号の説明】
1,2 枝メトリック計算器、3,4 ACS回路、5
パスメトリック用メモリ、6,7 パスメモリ選択
器、8 パスメモリ用メモリ、9,10 読出経路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 離散化された時刻n−1から時刻nにか
    けての状態遷移を示す枝の枝メトリックを、遷移元と遷
    移先の状態の組合せのうち生じうるもの全てについて、
    計算する枝メトリック計算ステップと、時刻n−1での
    生残りパスのパスメトリックをパスメトリック用メモリ
    から読みだし、読み出したパスメトリックと枝メトリッ
    ク計算ステップにて計算した枝メトリックとの加算値を
    各遷移先毎にかつ当該遷移先に至るパス同士で比較し、
    比較により得られた最小の加算値を、時刻nでの生残り
    パスのパスメトリックとしてパスメトリック用メモリ上
    に書き込むACSステップと、を有するビタビ復号方法
    において、 時刻n−1で同一の状態を経由しかつ時刻nで相異なる
    状態に至る複数のパスについて、上記ACSステップを
    並列的に実行することを特徴とするビタビ復号方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のビタビ復号方法におい
    て、更に、遷移元が同一で遷移先が異なる複数の枝につ
    いて、上記枝メトリック計算ステップを並列的に実行す
    ることを特徴とするビタビ復号方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のビタビ復号方法に
    おいて、更に、上記ACSステップにて最小の加算値を
    与えたパスを特定する情報を、パスメモリ用メモリに書
    き込むパスメモリ選択ステップを有し、且つ、時刻n−
    1で同一の状態を経由しかつ時刻nで相異なる状態に至
    る複数のパスについて、上記パスメモリ選択ステップを
    並列的に実行することを特徴とするビタビ復号方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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