JPS59104842A - 同期情報抽出回路 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ビタビ復号における符号同期状態を検出する
ための同期情報抽出回路に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に誤り訂正符号を適用した通信システムに於ては、
送信側と受信側とで符号の同期をとる必女があり、ビタ
ビ復号法を適用する際にも特にシステム側で特別なフレ
ーム同期あるいはバースト同期がとられていガい場合に
は復号器自身で符号同期をとることが必要となる。

ここでビタビ復号における符号同期の必要性を具体的に
示すと共に以下での説明を明確にするため、ビタビ復号
法の原理について若干要点を整理しておく。

ビタビ復号法の対象となるたたみ込み符号は、符号化率
、拘束長及び符号生成多項式を指定すると、その符号構
造は一意に決定され、その構造表現にはいくつかの方法
が可能であるが、アルゴリズムを視覚化するためには゛
、第１図のような内部状態を各時刻毎に書き出した格子
状図（トレリス）が最適である。

尚、ｉｌ１図は符号化率１／２、拘束長３の例を示して
いる。

第１図は、時刻ｋにおいて新しく情報ビットが入力され
る毎に、それに応じて、２個のコードシンボル（この２
ビツトの対をブランチと呼ぶ）が出力され、時刻に＋１
の状態へ遷移する様子を表わしている。

今、格子状図上である時刻における１つの状態に着目し
たとき、初期状態（既知とする）から出発して、その着
目した状態に至るパスは一般に何本も存在するか、それ
らの中で実際の受信信号系列との距ｌｉ＃１１（これを
パスメトリックと呼ぶ）が最小となるパスはｌ゛つたけ
決定されこれを溜目している状態に対する生き残りパス
と呼ぶ。

このとき、ビタビアルゴリズムとは、各時刻とその時刻
（以下復号ステップと呼ぶ）に２ける符号器の各内部状
態に対して１つの生き残りパスとそのパスに付随するパ
スタ）　ＩＪラック順次定めていくもので、具体的には
次のように笑行される。

すなわち、各復号ステップにおける入力データをもとに
、送信側で用いているたたみ込み符号の格子状図上の各
ブランチに対して、ブランチメトリックを計算し、その
値と、格子状図の各状態に対して保存されている、１つ
だけ前の復号ステップにおける生き残りパスに付随する
パスメトリックをもとにそれらに加算・比較・選択演算
を施すことにより現復号ステップの各状態に対する更新
された生き残りパスと対応するパスメトリックが決定さ
れる。

このように、ビタビ狽号法においては、ブランチを１つ
の単位としてアルゴリズムの処理が行なわれることに注
意しておく。

尚、今までの説明から明らかなように、各復号ステップ
毎に、全体で内部状７．Ｊ４数だけの生き残りパスと、
それぞれのパスに対応する同数のパスメトリックが記１
詠されていることになるが、それらの中で最小のバスタ
）　ＩＪラックもつ生き残りパス（すなわち、受信デー
タ系列に確率的な意味で最も近いパス）が送信データと
して最も確からしいという意味で特にその復号ステップ
における最尤パスと呼ばれ、復号出力の決定にも直接関
係している。

ただし、パスメトリックの定め方には任意性があり、受
信データに近いパスが逆に大きなパスメトリックを持つ
ように対応づけることも可能で、そのような場合には最
大のパスメトリックをもつ生き残りパスがその時刻にお
ける最尤パスとなる。

従って、両者を統一する目的で、バスタ）　ＩＪラック
定義Ｋかかわらず決定される最尤パスを基準に考え、そ
の最尤パスのもつバスタ）　ＩＪラック最尤パスメトリ
ックとここでは呼ぶことにする。

ここで再び符号同期の問題へもどることにする。

説明を簡単にするため、以下では符号化率１／２のたた
み込み符号に限定する。

このような符号を復号する場合、今までの説明から明ら
かなように復号器側では、次々と直列的に受信されるコ
ードシンボル系列を送信側で用いているたたみ込み符号
の格子状図上のブランチに対応するように正しく２ビツ
トずつに分割しなければならない。

この手続きを１ブランチ同期をとる１、ノード同期をと
る“あるいは単に１符号同期をとる１と言う。

葉だ、コードシンボル系列の区切りが送信側と受信側と
で一致した状態を１同期状態１そうでない状態を１非同
期状態１と呼ぶことにする。

第２図は符号の非同期状態を具体的に表わしたものであ
るが、このような場合には、明らかに送信データ系列が
正しく復号されないので復号器自身でこの非同期状態を
いち速く検出して、常に正しい符号ブロックを取り込ん
で復号が出来るように何らかの制御を行なうことが必要
となる。

そしてこのためには、同期状態と非同期状態とを区別し
つるような何らかの情報（、以下これを同期情報と呼ぶ
）を復号器自身から抽出せねばならない。

面このとき、ビタビ復号法の特位かられかるように、同
期情報は伝送路の回線状態と非同期状態との区別がつけ
にくいとＵ）う困難がある。

さて、このような同期情報の抽出に関する従来の手法と
しては、 （１）　　各復号ステップにおいて、状態数だけ記憶さ
れているパスメトリックの大小関係あるいはその中の特
定のパスメトリック（例えば最尤パスメトリック）に着
目する方法（この場合にはパスメトリック自身が同期情
報となる）あるいは （２）谷復号ステップにおける最尤パスが、復号ステッ
プ間で連続しているかどうかに層目する方法（この場合
には、任意の復号ステップにおける最尤パスが、ステッ
プ前の最尤パスから遷移しない割合が同期情報となる）
が挙げられるが、 （１）の方法に関しては、 同期状態と非同期状態に対応する各同期情報が伝送路の
Ｓ／Ｎに関して単調な関数であり、しかも同じ増減傾向
をもつため、しきい値判定法（即ち、予め同期状態と非
同期状態を分離するためのしきい値を定め、同期情報が
そのしきい値より小さいか、太きいかによって、同期／
非同期を判定するもの）を適用しようとしたとき、両者
の状態を分離すべきしきい値は、伝送路のＳ／Ｎと共に
当然変化されねばならず、一方伝送路のＳ／Ｎを受信側
で前もってわからない場合にはそのしきい値を必ずしも
都合よく設定出来ないので、このことが、両者の誤判定
確率を高くするという欠点がある。

一方（２）の方法に関しては 第３図に示すように、同期状態と非同期状態に　　　３
対応する各同期情報は伝送路のＳ／Ｎに関し、ある範囲
ソでは、互いに逆の増減傾向をもつが、非同期状態に対
応する同期情報は伝送路のＳ／Ｎに関してもはや単調な
関数ではなく、しきい値の決定がむずかしいという欠点
がある。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の欠点に鑑みなされたものであり、伝送
路の回線状態の広範囲にわたって、すなわち、伝送路の
Ｓ／Ｎの大小に依存せず同期状態と非同期状態が分離出
来かつ両者を区別する判別法自身が出来るだけ簡単であ
る同期情報抽出回路を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、各復号ステップにおける最尤パスが格子状図
上で過去に経由した状態に対するパスメトリックに統計
的演算処理を施し、得られた結果より同期／非同期の判
定を行なうようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第４図は、本発ＦｇＦＪＫ係る同期情報抽出回路の基本
構成図であり、この回路は、連続する複数の復号ステッ
プにおけるパスメトリツブを記憶するビタビ復号回路ａ
■と、との回路ＱＱＩより出力された同じく複数の復号
ステップにおけるパスメトリックあるいはその一部を入
力信号として同期信号を出力する演算回路−により構成
されている。

本発明は、各復号ステップにおける最尤パスが過去に経
由した状態に対するパスメトリック、すなわち互いに関
連した連続する複数の復号ステップにおけるパスメトリ
ックを利用したものである。

第５図は本発明を更に具体的に実現したもので、ビタビ
復号回路００）は、バスメ）　ＩＪラック規化回路（１
０１）を内蔵しており、演算回路（２υは平均化回路（
２０１）及びしき値回路（２０２）から構成され、送受
信における符号の同期状態を表わす同期信号を出力する
。ビタビ復号回路α１は、連続する２つの復号ステップ
におけるパスメトリックを記憶しており、各復号ステッ
プにおける最尤パスが１ステツプ前に経由した状態に対
応するパスメトリックが同じくビクビ復号回路α〔から
出力され、パスメトリック信号と（、て平均化回路（２
０１）へ入力される。

更にその出力平均値はしきい値回路（２０２）へ入力さ
れ、それに従って同期信号が出力される。

第６図は、第５図での平均化回路（２０１）の出力を伝
送路の８７Ｈの関数で表現したものであり、同期状態及
び非同期状態に対して際だった相違をなしている。特に
両者は伝送路のＳ／Ｎに関して単調でしかも逆の増減傾
向を持ち、従って伝送路のＳ／Ｎとは無関係如一定のレ
ベルで分離されていることが特徴的である。したがって
、第５図のしきい値回路（２０２）によって、同期／非
同期状態を伝送路のＳ／Ｎに依存し々いて分離区別する
ことが可能である。す々わち、パスタ）　ＩＪラック平
均値がこのしきい値より小さいときは同期状態、逆に太
き囚ときは非同期状態と判定することができ、またビタ
ビ復号回路００から出力された１ステツプ過去のパスメ
トリックを次々と平均化回路（２０１）へ入力して平均
値を算出し、その値をしきい値回路（２０２）に入力す
れば実時間で符号の同期状態を判別することができるこ
とになる。

尚、実際のビタビ復号回路では、前述のようにして生成
された同期信号が直接あるいは間接的に、何ら力Δの形
で再び復号回路へフィードバックされることになり、従
って、このような同期情報抽出回路自身をビタビ復号回
路の中に組み込んで考えることも出来る。

本発明はこのような構成を除外するものでなく、各復号
ステップにおける最尤パスが過去に経由した状態に対応
するパスタ）　ＩＪラック使って同期情報を抽出すると
いう主旨を変更しない範囲で種々の構成が可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、 ビタビ復号法自身の特徴を利用して伝送路のＳ／Ｎに依
存しない形で、しかもしきい値判定という簡単な方法で
もって同期／非同期の状態を判別することが出来る効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、たたみ込み符号の構造を表わす格子状図の具
体例、 第２図は、送信側と受信側とで、コードシンボル系列の
区切りが一致し々い状態を表わした概念図、 第３図は、各復号ステップにおける最尤パスが１ステツ
プ前の最尤パスから遷移しなかった割合を伝送路のＳ／
Ｎの関数として表現した特性図、第４図は本発明におけ
る同期情報抽出回路の基本構成図、 第５図は、本発明の一実施例における回路構成図、 第６図は、各復号ステップ釦おける最尤パスが１ステツ
プ前に経由した状態に対応するパスメトリックの平均値
を伝送路の８／Ｈの関数として表現した特性図である。 １０・・・ビタビ復号回路　加・・・演算回路１０１・
・・パスメトリック正規化回路２０１・・・平均化回路
　　２０２　川しきい値回路代理人弁理士　則近憲佑（
ばか１名） 第　　１　図 第３図 必ｑ 第　　４　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続する複数の復号ステップにおけるパスメトリ
   ックを記憶するビタビ復号回路と、最新の彼号ステップ
   における最尤パスが過去の復号ステップにおいて経由し
   た各状態に対応するパスメトリックをとのビタビ復号回
   路から取り出し、それらのパスメトリック又はその一部
   をパスメトリック信号として入力し、同期信号を出力す
   る演算回路とを具備してなることを特徴とする同期情報
   抽出回路。　　　“
2. （２）　　ビタビ復号回路は、パスメトリック正規化回
   路を具備し、演算回路への入力であるパスメトリック信
   号を構成する各パスメトリックは、復号ステップ毎にパ
   スメトリックの正規化を実行したとして、すべて正規化
   パスメトリックであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の同期情報抽出回路。
3. （３）演算回路は、平均化回路を内蔵するものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の同期情報抽
   出回路。
4. （４）演算回路は、平均化回路及びしきい値＠路によっ
   て構成されるものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の同期情報抽出回路。