【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はディジタル携帯電話や衛星通信等のデータ伝送に用いるデータ復号装置及びデータ復号方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】畳み込み符号の復号方法の一つにビタビアルゴリズムを用いたビタビ復号法がある。 図７を用いてビタビ復号法について説明する。 図７では、拘束長Ｋ
＝３、符号化率Ｒ＝１／２の畳み込み符号器を用いてＪ
ビットの情報を伝送する場合を示している。 【０００３】図７において、入力情報系列はシフトレジスタＦ０、Ｆ１に記憶される。 更に、入力１ビットにつき、現在の入力値(ｂｉ)及びシフトレジスタに記憶されている過去２ビットの入力値(ｂｉ−１、ｂｉ−２)を用いて、出力としてＣｉ（１）、Ｃｉ（２）２ビットが得られる。 【０００４】この符号器を用いてＪビットの情報を伝送する場合の符号器の動作について説明する。 最初に、シフトレジスタ(Ｆ０、Ｆ１)の状態をすべて０とし、Jビットの情報系列ｂｎ(ｎ＝０、・・・、Ｊ−１)を順次符号器に入力する。 情報系列をすべて入力し終わった後に、
更にＫ−１＝３−１＝２ビットの０を入力し、シフトレジスタの内容をすべて０とする。 このシフトレジスタを０にするためのビット列をテールビットと呼ぶ。 以上の操作により、２×(Ｊ＋Ｋ−１)ビット長の符号系列が得られ、この符号系列が無線伝送路等を通して伝送される。 【０００５】ここで、シフトレジスタＦ０、Ｆ１の状態によって、符号器の状態Ｓは次の４つの状態、すなわち、Ｓ０＝(０、０)、Ｓ１＝(１、０)、Ｓ２＝(０、
１)、Ｓ３＝(１、１)のいずれかの状態をとる。 最初に状態Ｓ０にあった符号器が、情報系列信号が入力される度に各状態を遷移していく様子を表現したものがトレリス線図である。 上記における符号系列のトレリス線図を図８に示す。 トレリス線図において、枝状の部分をブランチ、２個以上のブランチの連なりをパスと呼ぶ。 【０００６】図８に示すトレリス線図において、点線のブランチは入力信号が“０”であることを示し、実線は入力信号が“１”であることを示す。 更に、ブランチ部分に符号器の出力を示し、括弧内の数字は、左側がＣｉ
（１）を表わし、右側がＣｉ（２）を表す。 【０００７】図８より、時刻ｔＪにおいては、入力する情報系列の内容によって符号器の状態はＳ０〜Ｓ３のいずれもとり得るが、テールビットの入力により時刻ｔＪ
＋２において必ずＳ０に終端していることが分かる。 【０００８】図９はビタビ復号器の構成を示すブロック図である。 図９を用いて復号方法について説明する。 ビタビ復号器では、受信された符号系列を用いて以下の手順で符号器の状態遷移を再現することにより情報系列を復号する。 【０００９】まず、無線伝送路等を通って受信された受信信号１８は、判定器１９によって０又は１の２値の受信系列に変換される。 受信系列は、ＡＣＳ（Add Compa
reSelect)処理部２０に入力される。 ＡＣＳ処理部２０
では、図８のトレリス線図の時刻ｔｎに相当する受信系列Ｃ'ｎ（１）及びＣ'ｎ（２）を用いて、トレリス線図上の時刻ｔｎ−１〜時刻ｔｎ間の各ブランチにおける符号器出力と受信系列との一致している度合い(尤度)をブランチメトリックとして求めるＡＣＳ処理を行う。 【００１０】このとき時刻ｔｎの各状態には、それぞれ２本のブランチが存在している(時刻ｔｎ−１の２つの異なる状態から遷移している)が、このどちらかの尤度が高いかを次の方法で選択する。 【００１１】時刻ｔｎ−１の状態における累積パスメトリックとブランチメトリックを加算したものを上記２本のブランチについて求め、尤度の高い方を選択する。 更に、選択した方のメトリックの加算値を時刻ｔｎのこの状態の累積パスメトリックとする。 【００１２】例えば、図１０に示すように、受信系列として、Ｃ'n（１）、Ｃ'n（２）に(1、1)が得られたものとして時刻ｔｎの状態Ｓ０の選択パスと累積パスメトリックを求める。 状態Ｓ０には、時刻ｔｎ−１の状態Ｓ０
と状態Ｓ２からブランチが存在している。 受信系列と符号器出力とのハミング距離をメトリックとすると、Ｓ０
からＳ０へのブランチメトリックは２であり、Ｓ２からＳ０へのブランチメトリックは０である。 このとき、時刻ｔｎ−１のＳ０における累積パスメトリックは２であり、Ｓ２における累積パスメトリックは０であるので、
それぞれの加算結果はそれぞれ４及び０となる。 ここでは、尤度としてハミング距離を用いているので、加算結果が小さいものが尤度の高いものとなる。 したがって、
結果として時刻ｔｎの状態Ｓ０では、時刻ｔｎ−１の状態Ｓ２からのパスを選択し、累積パスメトリックは０となる。 【００１３】以上の処理をトレリス線図の全時刻、全状態について行い、それぞれの選択パスを記憶する。 ここで、時刻ｔ０においては、状態Ｓ０から開始していることが受信側で既知であるので、時刻ｔ０の状態Ｓ０のパスメトリックを他のＳ１〜Ｓ３に対して十分尤度の高い値にしておく。 これを初期重みと呼ぶ。 【００１４】次に、上記ＡＣＳ処理の結果を用いてトレースバック処理部２１においてトレースバック処理を行う。 送信側におけるテールビットの符号器への入力によって、時刻ｔJ＋２において符号器はＳ０の状態であることが受信側において既知であるため、ＡＣＳ結果から得られる時刻ｔＪ＋２のＳ０における選択パスにより、
時刻ｔＪ＋１における状態を求めることができる。 【００１５】以上の操作を繰り返し行うことで、一つ前の時刻における状態にさかのぼり、符号器の状態遷移を求める。 符号器の状態遷移は、送信側の情報系列であるので、以上のようにして情報系列の復号を行うことができる。 【００１６】上記の例では、メトリックとして１又は０
に硬判定した受信系列と符号器出力とのハミング距離を用いているが、ビタビ復号法では、受信系列として１又は０の２値でなく、更に多値に判定した軟判定値を用いることもできる。 これにより、更にビタビ復号の誤り訂正能力を向上できる。 【００１７】携帯電話等の移動通信では、受信レベルは移動局と基地局間の距離によって変動し、セル半径数ｋ
ｍのセルラ電話では６０〜８０ｄＢの変動幅を持っている。 更に、多重伝搬路によるフェージングによっても受信レベルの瞬時値は数ｄＢ変動する。 このような伝搬環境に対して上記ビタビ復号を適用しようとする場合、Ａ
ＧＣ(Auto Gain Control:自動利得制御)等によりレベル変動を抑制し、変動幅を固定小数点表現で十数ビット以下に制限して軟判定ビタビ復号を行っている。 この方法における初期重みの設定は、受信系列のレベル変動幅が十分小さくされているため容易である。 【００１８】このような固定小数点処理を行う方法に対して、浮動小数点ディジタル信号処理プロセッサ等を用いて受信信号の変動をそのまま浮動小数点で表現して、
軟判定ビタビ復号を行う方法がある。 この方法により、
より誤り訂正復号能力を高めることができる。 【００１９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浮動小数点処理を行う軟判定ビタビ復号においては、前記のように受信系列に変動幅があると、ＡＣＳ処理部に初期重みの設定が困難であるという課題がある。 すなわち、Ａ
ＣＳ処理は受信系列のレベルと初期重みを累積していく処理であるので、受信レベルが最大の場合に備えて初期重みを設定した場合、受信レベルが小さい信号の復号時にパスメトリックの演算時の各受信系列のブランチメトリックの大きさが誤差以下となってしまい、復号不能になる。 一方、受信レベルが小さい場合にしぼって初期重みを設定した場合、受信レベルが大きい信号の復号時は逆に初期重みが無視され、誤り訂正能力が低下する。 【００２０】本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、浮動小数点における軟判定ビタビ復号において常に最適な初期重みを設定し、誤り訂正能力の高いビタビ復号を行うことができるデータ復号装置及びデータ復号方法を提供することを目的とする。 【００２１】 【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するために以下の手段を講じた。 請求項１に記載の発明は、受信信号の復号単位長に応じた初期重みを決定する初期重み決定手段と、前記初期重みを用いて浮動小数点演算を行う浮動小数点演算手段と、を具備する構成を採る。 【００２２】請求項７に記載の発明は、受信信号の復号単位長に応じた初期重みを決定し、前記初期重みを用いた浮動小数点演算による軟判定ビタビ復号を行う構成を採る。 【００２３】これらの構成によれば、浮動小数点ＡＣＳ
演算の際、常に初期重みが最適のレベルに制御されるため、誤り訂正能力を高めることができるという作用を有する。 【００２４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、初期重み決定手段は、受信信号の復号単位長の振幅を積分することにより初期重みを決定する構成を採る。 【００２５】請求項８に記載の発明によれば、請求項７
に記載の発明において、受信信号の復号単位長の振幅を積分することにより初期重みを決定する構成を採る。 【００２６】これらの構成によれば、正確に、かつ効率良く初期重みを決定することができ、より最適に初期重みを制御することができる。 【００２７】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、浮動小数点演算手段が、
時間的に前の復号単位長に応じた初期重みを用いて浮動小数点演算を行う構成を採る。 【００２８】請求項９に記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載の発明において、復号単位長に対する初期重みをメモリに格納しておき、この初期重みを前記復号単位長より時間的に後の復号単位長に対する浮動小数点演算に用いる構成を採る。 【００２９】これらの構成によれば、受信信号用のメモリを不要とし、復号遅延の少なくすることができるという作用を有する。 【００３０】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、浮動小数点演算部が、時間的に前の復号単位長に対する最終選択パスの累積パスメトリックを初期重みとして用いる構成を採る。 【００３１】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、復号単位長に対する最終選択パスの累積パスメトリックを求めてメモリに格納しておき、この累積パスメトリックを前記復号単位長より時間的に後の復号単位長に対する浮動小数点演算に用いる構成を採る。 【００３２】これらの構成によれば、初期重み演算部が不要であり、処理量を少なくすることができるという作用を有する。 【００３３】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のデータ復号装置を備える移動局装置を提供し、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のデータ復号装置を備える基地局装置を提供する。 【００３４】これらの構成によれば、誤り訂正能力が高い状態でデータ通信を行うことができる。 【００３５】 【発明の実施の形態】本発明に係る実施形態は、データ復号装置であるビタビ復号器において、初期重み演算部を備え、初期重み演算部において、受信信号の振幅の復号単位長の合計を求めＡＣＳ演算部の初期重みとして用いるものである。 【００３６】以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 (実施の形態１)図１は本発明の実施の形態１に係るビタビ復号器の構成を示すブロック図である。 また、図２は本発明の実施の形態１に係るビタビ復号器の動作を時間表示したタイミング図である。 【００３７】本実施の形態において、送信側の符号器の構成及び動作は従来と同様である。 また、送信側において連続してデータを符号化する際、一定の間隔でテールビットを挿入することにより符号器のシフトレジスタの状態をクリアする。 その周期をフレームと呼ぶ。 移動通信等において、通常フレームは数十ｍｓ程度であり、フレーム内での受信信号のレベル変動幅は瞬時値変動によるもののみであり、数ｄB程度である。 【００３８】以下、図１及び図２を用いてビタビ復号器の動作について説明する。 受信信号１は１フレームメモリ２及び初期重み演算部３に入力される。 １フレームメモリ２は受信信号１を１フレーム遅延させて浮動小数点ＡＣＳ処理部４に入力する。 一方、初期重み演算部３では、受信信号の振幅を１フレーム分積分し、これを初期重みとして浮動小数点ＡＣＳ処理部４に入力する。 【００３９】浮動小数点ＡＣＳ処理部４では、トレリス線図を用いて、各ブランチにおける符号器出力と受信系列との一致している度合い(尤度)をブランチメトリックとして求める。 この浮動小数点ＡＣＳ処理部４での処理結果は、トレースバック処理部５に入力される。 【００４０】次いで、トレースバック処理部５でトレースバック処理が行われる。 これらの操作を繰り返し行うことにより、一つ前の時刻における状態（前のフレーム）にさかのぼり、符号器の状態遷移が求められ、復号情報系列６が出力される。 【００４１】すなわち、このビタビ復号器においては、
図２に示すように、復号対象フレーム期間（図中の斜線部分）に初期重み演算を行って受信信号の復号単位長に応じた初期重みを決定し、一方、この復号対象フレーム期間に受信信号をメモリに格納する。 そして、これらの初期重み及び受信信号を用いて時間的に後となる次のフレーム期間にＡＣＳ処理を行い、そのＡＣＳ処理の結果を用いてトレースバック処理を行って、復号結果として復号情報系列を得る。 【００４２】このように、本実施の形態では、初期重みとして現在の復号対象フレームの受信信号レベルの振幅の積分を用いているので、受信信号のレベルが数十ｄB
の広いダイナミックレンジを持ち、かつ現在のフレームにおいて受信信号の平均レベルがどの値をとっていても、最終パスの累積パスメトリックに対し極端に異なる値にはならない。 更に、十分尤度の高い適度な値に設定することができ、誤り訂正能力を高めることができる。 【００４３】(実施の形態２)図３は本発明の実施の形態２に係るビタビ復号器の構成を示すブロック図である。
また、図４は本発明の実施の形態２に係るビタビ復号器の動作を時間表示したタイミング図である。 本実施の形態において、送信側の符号器の構成及び動作は実施の形態１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。 【００４４】以下、図３及び図４を用いてビタビ復号器の動作について説明する。 受信信号７は、浮動小数点Ａ
ＣＳ処理部９及び初期重み演算部８に入力される。 初期重み演算部８では、受信信号の振幅を1フレーム分積分し、浮動小数点ＡＣＳ処理部９に入力する。 浮動小数点ＡＣＳ処理部８では、図４に示すように、初期重み演算部８からの入力を初期重みとし、次のフレームの受信信号に対して逐次ＡＣＳ処理行い、トレースバック処理部１０に入力する。 トレースバック処理部１０では、実施の形態１と同様に処理が行われ、復号情報系列１１が出力される。 【００４５】すなわち、このビタビ復号器においては、
図４に示すように、復号対象フレーム期間（図中の斜線部分）の前のフレーム期間の受信信号の復号単位長に応じて決定された初期重みと、復号対象フレーム期間の受信信号とを用いてＡＣＳ処理を行い、そのＡＣＳ処理の結果を用いてトレースバック処理を行って、復号結果として復号情報系列を得る。 【００４６】このように、本実施の形態では、初期重みとして復号対象フレームの直前の１フレームの受信信号レベルの振幅の積分を用いている。 移動通信環境では、
時間的に１フレーム前後しても、フレーム平均の受信レベルが極端に変動することはなく、復号対象フレームとほぼ等しいと見なすことができる。 したがって、受信信号のレベルが数十ｄＢの広いダイナミックレンジを持ち、現在のフレームにおいて受信信号レベルがどの値とっていても、最終パスの累積パスメトリックに対して極端に異なる値にはならず、かつ十分尤度の高い最適値に設定することができる。 【００４７】更に、実施の形態１と比較して１フレーム分の受信信号のメモリを必要とせず、構成を簡単にすることができる。 この場合であっても、実施の形態１と同様に誤り訂正能力を高めることができる。 【００４８】(実施の形態３)図５は本発明の実施の形態３に係るビタビ復号器の構成を示すブロック図である。
また、図６は本発明の実施の形態２に係るビタビ復号器の動作を時間表示したタイミング図である。 本実施の形態において、送信側の符号器の構成及び動作は実施の形態１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。 【００４９】以下、図５及び図６を用いてビタビ復号器の動作について説明する。 受信信号１２は、浮動小数点ＡＣＳ処理部１３に入力される。 浮動小数点ＡＣＳ処理部１３では、図６に示すように、復号対象フレームの１
フレーム前のＡＣＳ処理の結果である最終パスの累積パスメトリック１７を初期重みとし、復号対象フレームの受信信号に対し逐次ＡＣＳ処理行い、トレースバック処理部１５に入力する。 トレースバック処理部１５では、
実施の形態１と同様に処理が行われ。 復号情報系列１６
が出力される。 【００５０】すなわち、このビタビ復号器においては、
図６に示すように、受信信号の復号単位長に応じて決定された初期重みである復号対象フレーム期間（図中の斜線部分）の前のフレーム期間の最終パスメトリックと、
復号対象フレーム期間の受信信号とを用いてＡＣＳ処理を行い、そのＡＣＳ処理の結果を用いてトレースバック処理を行って、復号結果として復号情報系列を得る。 【００５１】このように、本実施の形態では、初期重みとして復号対象フレームの直前の１フレームのＡＣＳ処理の結果の累積パスメトリックを用いている。 移動通信環境では、１フレーム時間的に前後してもフレーム平均の受信レベルが極端に変動することはなく、復号対象フレームとほぼ等しいと見なすことができる。 したがって、受信信号のレベルが数十ｄＢの広いダイナミックレンジを持ち、現在のフレームにおいて受信信号レベルがどの値とっていても最終パスの累積パスメトリックに対し極端に異なる値にはならず、かつ十分尤度の高い最適値に設定することができる。 【００５２】更に、実施の形態１と比較して１フレーム分の受信信号のメモリ及び初期重み演算部を必要とせず、構成を簡単にすることができる。 この場合であっても、実施の形態１と同様に誤り訂正能力を高めることができる。 【００５３】 【発明の効果】以上説明したように本発明のデータ復号装置及びデータ復号方法は、受信信号の振幅の復号単位長に応じた初期重みを決定するので、受信信号のレベルが数十ｄＢの広いダイナミックレンジを持っていても初期重みを最適値に設定することができる。 したがって、
本発明によれば、受信レベルの大小に影響なく、誤り訂正能力を高めることができる。 【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態１に係るデータ復号装置であるビタビ復号器を示すブロック図 【図２】上記実施の形態１のビタビ復号器の動作タイミング図 【図３】本発明の実施の形態２に係るデータ復号装置であるビタビ復号器を示すブロック図 【図４】上記実施の形態２のビタビ復号器の動作タイミング図 【図５】本発明の実施の形態３に係るデータ復号装置であるビタビ復号器を示すブロック図 【図６】上記実施の形態３のビタビ復号器の動作タイミング図 【図７】畳込み復号器を示す構成図 【図８】ビタビ復号に用いるトレリス線図 【図９】従来のビタビ復号器を示すブロック図 【図１０】ビタビ復号の際に行われるＡＣＳ処理の概念図 【符号の説明】 １，７，１２ 受信信号 ２ １フレームメモリ ３，８ 初期重み演算部 ４，９，１３ 浮動小数点ＡＣＳ処理部 ５，１０，１５ トレースバック処理部 ６，１１，１６ 復号情報系列 １７ 最終選択パス累積パスメトリック |
