JPS62243431A - 最尤復号器 - Google Patents

最尤復号器

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JPS62243431A
JPS62243431A JP61085983A JP8598386A JPS62243431A JP S62243431 A JPS62243431 A JP S62243431A JP 61085983 A JP61085983 A JP 61085983A JP 8598386 A JP8598386 A JP 8598386A JP S62243431 A JPS62243431 A JP S62243431A
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Naoya Kobayashi
直哉 小林
Makoto Onishi
誠 大西
Garo Kokuryo
賀郎 国領
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Hitachi Ltd
Kokusai Denki Electric Inc
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Hitachi Denshi KK
Hitachi Ltd
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

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〕 本発明は誤り訂正符号の復号器に係り、特に簡単なハー
ドウェア構成で高速かつ正確な復号を行うのに好適な最
尤復号器に関する。
〔従来の技術〕
あるディジタル情報をたたみ込み符号化し、直交振幅変
調によって伝送した信号を受信側で復調し、情報系列に
復号するという誤り訂正符号化方式は、音声帯域有線モ
デムにおける新しい技術である。
特にデータ伝送速度9fi00bps 2線全二重モデ
ムや14.4kvpsの超高速モデムでは、CCTTT
(国際電信電話諮問委員会)においては、誤り訂正符号
化方式の適用勧告が進められている。これらはいずれも
送信側での符号化法を具体的に示したものであるが、符
号化された信号を復号する方法については何も記述され
ていない。
従来の最尤復−号器では、最初に受信信号を参照信号を
用いてパス尤度判定し、次に状態尤度、パス尤度の加算
、比較2選択処理を施すことにより復号を行っていた。
なお、この値の装置として関連するものには例えば、特
開明年60−64554号、米国特許第4483012
号、同4493082号等が挙げられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
符号化される信号と符号化されない信号とを併用するこ
とによって、等測的に高い符号化率をなすたたみ込み符
号に、上記の従来型復号器を適用すると、復号器内で受
信信号のコンステレ−ジョン上での位置座標を全て記憶
する必要が生じ、ハードウェア規模が大きくなる。
本発明の目的は、上記高符号化率たたみ込み符号に対し
て、従来よりも簡単なハードウェア構成で誤り率特性の
極めて良好な最尤復号器を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、最尤復号器において、パス尤度判定回路の
前に領域判定回路を設け、受信点のコンステレ−ジョン
上での位置情報を、受信点の属する領域情報に圧縮する
ことによって達成される。
〔作用〕
本発明の最尤復号器では、コンステレ−ジョンを適当な
正方形領域に分割しておき、領域判定回路が、2次元に
直交振幅変調された信号のコンステレ−ジョン上での位
1!!(I、Q)の情報を、その点の属する正方形領域
の情報に変換する。これによって、従来復号の際に必要
とされた受信点の位置に関する情報は領域情報に圧縮さ
れ、ハード量が削減される。また、正方形領域から一意
的に定まる近接点だけに対して受信点のパス尤度を求め
ることができ、高速で効率的な復号が可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第2図は、本発明の一実施例の最尤復号器の入力となる
たたみ込み符号の符号器の一般的構成図である。2]は
たたみ込み符号器、22は信号点配置回路である。時刻
nにおいてシリアル−パラレル変換されたにビットの情
報□系列のうち、下位j  (<k)ビットのみをたた
□み込み符号化し、Qビットの符号器出力を得る。ここ
でII>jである。
一方、上位i (=k−j)ピッ°トに対しては何の変
換も施さない。このようにして、等測的にk(=i、+
j)ビットの情報をm(=i+Q)ビットにたたみ込み
符号化する。従って符号化率はに7mである。たたみ込
み符号化された2”個の符号系列は、22の信号点配置
回路によって2次元の座標点(1,Q)に1対1に割り
当てられ、直交振幅変調された後に伝送される。
第3図は、第2図においてi=4.j=2 (従つてに
=6.m=7)とした場合のたたみ込み符号器で、CC
ITY (国際電信電話諮問委員会)において勧告化の
進められている14.4kbps音声帯域モデム用たた
み込み符号器である。図において、31〜35は排他的
論理和ゲート、36.37は論理積ゲート、38〜4o
は1シンボル時間遅延素子である。時刻nでは、6ビツ
トの情報系列l6nI5nI4nI3nI2n11nの
うち。
下位2ビツトがY2nY1nYOnの3ビツトにたたみ
込み符号化され、上位4ビツトはそのまま符号系列とな
っている。従って第3図は、等測的に符号化率6/7の
たたみ込み符号器と見做すことができる。符号器出力が
決まると同時に、符号樹内遅延素子の内容W1.W2W
3(以下、状態と呼ぶ)は更新され、次の情報系列が到
達するまで保持される。これら符号器出力と状態の遷移
を表わしたものがトレリス線図であり、第4図に示す通
りとなる0図において、401〜408は時刻(n−1
)における状態%409は時刻(n−1)の状態から時
刻nの状態に遷移するパス、411〜418は時刻nの
状態を表わす、また、A、T3゜C,D、E、F、G、
Hはそれぞれ符号器出力Y2nY] nYOn=ooo
、010,300゜110.011,101..111
..001に対応する。このようにして作られた下位3
ビツトと、何の変換も施されない一ヒ位4ビットから、
7ビツトの符号系列Y 6 n Y 5 n Y 4 
n Y 3 n Y 2 nYlnYOnが得られる。
符号系列は第5図に示すような信号点配置(コンステレ
−ジョン)に1対1に割り当てられ、直交振幅変調され
た後伝送される。第5図において、7ビツトの符号系列
は次のように割り当てられる。まず、下位3ビツト00
0.001,010,011,100゜101.1.1
0,1.ilをそれぞれグループA。
T(、B、E、C,F、D、Gに分類する。分類された
各グループは、上位4ビツトが0000〜1111の1
6個の信号点を持つ。同じグループ内の信号点は、互い
に最大の最小ユークリッド距離を持つように配置される
。第5図では、この距離は4である。次に、配置された
グループA−)(に対して、上位4ビツトを割り当てる
。具体的には、原点からの距離が同じで、互いに90°
の相対位置関係にある4つの信号点に同一の上位4ビツ
トを与える。これによって、nX9o@ (nは整数)
の搬送波位相の不確定性を取り除くことができる。実は
、下位3ビツトもnX90’の搬送波位相の不確定性が
除去されるような配置となっている。このことは、文献
(■、l!E−FANG vEI、  ”Rotati
onall、yInvariant Convollu
tional Channel、 Coding vi
thExpanded Signal 5pace−P
art H:Non1inear Codes”。
IHEEJournal on 5elected A
reas in Communica−tions、 
vol、 5ac−2* 1lh5.p p 672〜
P p 686 (1984) 、)及び特開昭筒60
−64554号に詳しく述べられている。
上記第2図、第31!i1のような構成でたたみ込み符
号化を行えば、状態数を極端に大きくすることなく高い
符号化率のたたみ込み符号を容易に実現することができ
、ハード規模の点で復号の際に有利となる。
本発明の一実施例の最尤復号器は、上記構成法によって
作られるたたみ込み符号を、従来よりも簡単なハードウ
ェア構成で高速に復号とするものである。
第1図は、本発明の一実施例の最尤復号器である。図に
おいて、11は領域判定回路、12はメモリ、13はパ
ス尤度判定回路、14は加算、比較2選択回路、15は
パスメモリ、16は状態尤度正規化回路、1−7はパス
推定回路、1Bは上位4ビット復号回路である。
以下では、第3のたたみ込み符号器で作られるたたみ込
み符号を最尤復号するものとして、本発明の一実施例を
説明する。
本発明の最尤復号器では、符号系列7ビツトのうちの下
位3ビツトを復号した上で、」−位4ビットを復号する
。直交振幅変調によって伝送され、雑音等の劣化要因を
受けた信号I、Qが復号器に入力されると、まず1で領
域1定される。ここでQ)がどの領域内に存在するかを
識別するものである0例として受信点(×印)と、これ
に最近接する8つの信号点A、B、・・・、Hを第6図
に示しである。
第6図は、紙面の都合上、−9≦I≦9.−9≦Q≦9
の範囲を正方形領域に分割しであるが、受信点は実際に
はこの範囲外に到達することがあり得る。従って、領域
判定はこれよりも広い範囲内(例えば−16≦工≦1.
6.−18≦Q≦16で行う必要がある。判定された領
域情報はディジタル情報としてメモリ12に記憶される
領域判定は、次の点で重要な意味を持つ。受信点の属す
る領域が決まれば、受信点に最も近接する8点A、B、
・・・、Hの位置が全て一意に定まる(第6図参照)、
これは、後述のパス尤度判定を極めて効率的に行えるこ
とを示している。また、領域情報は、後に上位4ビツト
を復号するのにも用いられる。
領域が判定されると、13でパス尤度が判定される。本
実施例では、パス尤度を次のようにして求める。受信点
の属する領域から一意的に定まる8個の近接点A〜11
のみに対してパス尤度を求める。パス尤度は、受信点と
各近接点とのユークリッド距離(あるいはその2乗)を
反映する値として判定する。一般に、受信点に対して、
確率的にはコンステレ−ジョン、トの128個全ての信
号点が送信された可能性を持っている。しかし、伝送路
雑音の統計的性質はガウス分布と考えられるので、大き
な(例えば、σを雑音の標準偏差として、30以上の)
雑音が発生する確率は非常に小さい。
従って、パス尤度は、受信点をとりまく近接点A〜Hに
対してのみ判定すれば十分である。
受信点が、近接8点全てを求めることができないような
端の領域に到達した場合には、次のようにする。近接8
点の位置を領域判定結果に基づいて形式的に定めた]〕
で、パス尤度を求める0次に、8点の中で存在しないも
のについてはパス尤度を0とする。
13で判定されたパス尤度と、16で正規化さ鷹た状態
尤度とから、14で加算、比較9選択処ン ・′理を行い、生き残りパスを15に記憶すると同時に
、新たに得られた状態尤度を16で正規化する。
17では、パスメモリに貯えられた生き残りパス情報を
用いてパスを打切り長分逆上り、その時刻で符号器のた
どった状態とその出力を推定する。
この出力は符号系列の下位3ビツトに相当する。
かくして下位3ビツトが最初に復号される。
次に、この復号出力3ビツトと、12で記憶された打切
り長過去の領域情報とから、18で上位4ビツトを復号
する。これは次のようにして行われる。第5図を見ると
、各信号点には符号系列の上位4ビツトと下位3ビツト
が独立に割り当てられるので、下位3ビツトのみから上
位4ビツトを直接復号することはできない。例えば第6
図においてx印が受信され、C(下位3ビツトが100
)と復号されたものとする。この点Cの上位4ビツトは
0010と復号されるべきであるが、Cはコンステレ−
ジョン上に16個存在するため(C以外についても同様
)、上位ビットを復号するためには1これらの中から上
位4ビツトが0010のCを識別する情報が必要である
。この情報として、12で記憶された領域情報を用いる
。すなわち、X印の受信信号がどの正方形領域に属する
かが決まれば、近接8点A−H(従ってその上位4ビツ
ト)も一意的に定まり、この領域情報と下位3ビツト情
報(A−H)から」;位4ビットを復号することが可能
となる。第6図の例では、パス推定の過程でCが復号さ
れれば、下位3ビツトは100である。
これとx印の属する正方形領域とから、Cの上位4ビツ
トは0010であることが確定する。他の点や領域につ
いても全く同様である。
以上のような過程を踏むことによ′って、Y6nY5n
Y4nY3nY2nY1nYOnの7ビツト全体が復号
されれば、冗長ビットであるYonを消去することによ
り、6ビツトの情報系列が容易に得られる。
第7図は、本発明の一実施例の最尤復号器を第3図で作
られるたたみ込み符号に対して適用したパス尤度ビット
数とも4、パス打切り長を15として計算したものであ
る。量子化ステップは第6図に示した信号点間の距離Q
を16等分したものである。また、Hは、状態尤度ビッ
ト数、パス尤度ビット数ともの、パス打切り長を25と
したもので、復号誤り率は理論限界に極めて近いものと
考えてよい。
これにより、本実施例によれば復号誤り率特性の理論限
界からの劣化を0.2  dB程度以下に抑えることが
でき、極めて良好な最尤復号が可能となる。
(発明の効果〕 本発明によれば、次の3つの効果を期待できる。
第1に、領域判定を行うことにより、受信点のコンステ
レ−ジョン上での位置座標に関する情報をその点の属す
る領域の情報に圧縮し、従来方式よりも簡単なハードウ
ェアで復号器を構成できる。
−2に1判定された領域から一意的に定まる近接″。
点のみに対して、受信点のパス尤度を判定することがで
き、高速な復号が可能となる。第3に、復号された下位
ビットと領域情報とから、上位ビットを容易に復号する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の最尤復号器を示すブロック
図、第2図は本発明に適用されるたたみ込み符号器及び
信号点配置回路の一般的構成図、第3図は本発明の一実
施例に適用されるたたみ込み符号器及び信号点配置回路
、第4図はトレリス線図、第5図はコンステレ−ジョン
、第6図は領域判定の原理の説明図、第7図は本発明の
最尤復号器による復号誤り率のシミュレーション結果で
ある。 1】・・・領域判定回路、12・・・メモリ、13・・
・パス尤度判定回路、14・・・加算、比較9選択回路
、]5・・・パスメモリ、J6・・・状態尤度正規化回
路、17・・・パス推定回路、18・・・上位4ビット
復号回路、21・・・たたみ込み符時器、22・・・信
号点配置回路、31〜35・・・排他的論理和ゲート、
36゜37・・・論理積ゲー1−138〜40・・・1
シンボル時間遅延素子、401.〜408・・・時刻(
n−1)の(]5) 状態、409・・・時刻(n −1)の状態から時刻n
の状態に遷移するパス、411〜418・・・時刻nの
状態。 VJ 3 固 31〜35  才#」乞tJリシ詠天!禾07−ト36
.37Sf#逢汁γ°′−μ 3「〜40   1:/ン才、゛ルII間シ」山111
弓1藁! 第 4 品 +or〜tog   *5IJ(h、−υ(:hqsR
亀テ 図 第 7 図 1V   20  22  24  21;   2g
   3g桔号対題斉比   dε

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、情報系列k(≧2)ビットのうち、下位jビットの
    みをたたみ込み符号化してl(>j)ビットとし、上位
    i(=k−j)ビットはそのまま符号系列とし、全体と
    してm(=i+l)ビットの符号系列から成るたたみ込
    み符号を、信号点配置に従つて直交振幅変調して伝送し
    、雑音等の劣化要因の加わつた信号から情報系列を復号
    する最尤復号器において、コンステレーションを適当な
    領域に分割し、前記信号の前記コンステレーション上で
    の座標から、その点の属する前記領域を判定する手段と
    、これを領域情報として記憶し、上位iビットを復号す
    る手段とを設け、前記領域判定の後に入力信号を参照信
    号によつてパス尤度判定し、前記パス尤度と状態尤度と
    をトレリス線図上のパスに沿つて加算、比較、選択し、
    生き残りパスを記憶し、前記加算、比較、選択によつて
    新たに得られた状態尤度を正規化し、前記生き残りパス
    を用いて前記トレリス線図上のパスを打切り長分逆上る
    ことにより、初めに下位lビットを復号し、次に復号さ
    れた前記下位lビットと前記領域情報とから上位iビッ
    トを復号し、冗長ビットを消去して復号出力を得るよう
    にしたことを特徴とする最尤復号器。
JP61085983A 1986-04-16 1986-04-16 最尤復号器 Expired - Lifetime JPH0740669B2 (ja)

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