(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
復調後の符号を入力し、送信側シフトレジスタの初期状態演算を行う送信側シフトレジスタ初期状態演算部と、
前記送信側シフトレジスタ初期状態演算部で演算された前記送信側シフトレジスタの初期状態に基づき最小メトリックパスを演算する第１最小メトリックパス演算部と、
復調後の符号を入力し、前記送信側シフトレジスタの初期状態が確定した後に、最尤パスから継続して演算を行う第２最小メトリックパス演算部と、
最小リバースメトリックパスの演算を行う最小リバースメトリックパス演算部と、
復調後の符号を格納する符号メモリとを含み、
前記第１最小メトリックパス演算部によってバーストエラーが検出された場合、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算部により前記バーストエラーの終了後に前記送信側シフトレジスタの初期状態演算が再度実行されて正しい初期状態が確定し、さらに前記最小リバースメトリックパス演算部により、前記符号メモリに格納された符号を参照して、前記正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算が実行され、バーストエラー後の正しいメトリックパスが再復号されることを特徴とするビタビ復号装置。
【請求項２】
送信側装置からのＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ），１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のいずれかの信号を復調する復調部を含むことを特徴とする請求項１記載のビタビ復号装置。
【請求項３】
前記第１および第２最小メトリックパス演算部ならびに前記最小リバースメトリックパス演算部から出力される最小メトリックパスおよびそのメトリックを格納するパスメモリを含むことを特徴とする請求項１または２記載のビタビ復号装置。
【請求項４】
前記パスメモリに格納された最小メトリックの値が一定値を超えて大きくなった場合にバーストエラーとして検出されることを特徴とする請求項３記載のビタビ復号装置。
【請求項５】
ビタビ復号とリードソロモン復号との連接符号を用いた場合に適用されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のビタビ復号装置。
【請求項６】
復調後の符号を入力し、送信側シフトレジスタの初期状態演算を行う送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップと、
前記送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップで演算された前記送信側シフトレジスタの初期状態に基づき最小メトリックパスを演算する第１最小メトリックパス演算ステップと、
復調後の符号を入力し、前記送信側シフトレジスタの初期状態が確定した後に、最尤パスから継続して演算を行う第２最小メトリックパス演算ステップと、
最小リバースメトリックパスの演算を行う最小リバースメトリックパス演算ステップと、
復調後の符号を符号メモリに格納する符号メモリ格納ステップとを含み、
前記第１最小メトリックパス演算ステップによってバーストエラーが検出され場合、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップにより前記バーストエラーの終了後に前記送信側シフトレジスタの初期状態演算が再度実行されて正しい初期状態が確定し、さらに前記最小リバースメトリックパス演算ステップにより、前記符号メモリに格納された符号を参照して、前記正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算が実行され、バーストエラー後の正しいメトリックパスが再復号されることを特徴とするビタビ復号装置のビタビ復号方法。
【請求項７】
前記第１および第２最小メトリックパス演算ステップならびに前記最小リバースメトリックパス演算ステップから出力される最小メトリックパスおよびそのメトリックを格納するパスメモリを前記ビタビ復号装置に含むことを特徴とする請求項６記載のビタビ復号方法。
【請求項８】
送信側装置からのＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ），１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のいずれかの信号を復調する復調ステップを含むことを特徴とする請求項６または７記載のビタビ復号方法。
【請求項９】
データを畳込み符号化し、さらにその符号化したデータを変調して送信する送信側装置と、請求項１から５のいずれかに記載のビタビ復号装置とを含んで構成されることを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
ビタビ復号装置のコンピュータに、
復調後の符号を入力し、送信側シフトレジスタの初期状態演算を行う送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップと、
前記送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップで演算された前記送信側シフトレジスタの初期状態に基づき最小メトリックパスを演算する第１最小メトリックパス演算ステップと、
復調後の符号を入力し、前記送信側シフトレジスタの初期状態が確定した後に、最尤パスから継続して演算を行う第２最小メトリックパス演算ステップと、
最小リバースメトリックパスの演算を行う最小リバースメトリックパス演算ステップと、
復調後の符号を符号メモリに格納する符号メモリ格納ステップとを実行させるためのプログラムであり、
前記第１最小メトリックパス演算ステップによってバーストエラーが検出され場合、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップにより前記バーストエラーの終了後に前記送信側シフトレジスタの初期状態演算が再度実行されて正しい初期状態が確定し、さらに前記最小リバースメトリックパス演算ステップにより、前記符号メモリに格納された符号を参照して、前記正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算が実行され、バーストエラー後の正しいメトリックパスが再復号されることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビタビ復号装置およびその復号方法ならびに通信システムに関し、特に衛星通信等の無線通信に用いられるビタビ復号装置およびその復号方法ならびに通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信等の無線通信に用いられるビタビ復号装置は知られている。本発明に関連するビタビ復号装置では、通信路のフェージングによる影響でバーストエラー（集中した誤り）が発生した場合、ビタビ復号後のバーストエラーが継続する傾向にある。また、低Ｃ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）の通信路でランダムエラーが発生した場合でも、ビタビ復号後にバーストエラーとなる傾向がある。
【０００３】
これらのビタビ復号後に継続して発生するバーストエラーをビタビ復号残留誤りとも呼んでおり、ビタビ復号残留誤りについては非特許文献１に記載されている。これに対処するために、関連技術では、内符号に畳込み符号を用い、外符号にリードソロモン符号を連接させる連接符号がよく用いられる。これによりリードソロモンの優れたバースト誤り訂正能力を利用することが可能になる。尚、連接符号では、しばしばバースト誤りをランダム化するインタリーバを内符号と外符号の間に挿入する。
【０００４】
次に、本発明に関連するビタビ復号装置における課題について、図７を参照して詳細に説明する。図７は本発明に関連するビタビ復号装置における課題を説明するための模式図である。衛星通信などの無線通信で用いられる誤り訂正方法の一つであるビタビ復号は、ランダム誤り訂正方法であり、符号化にはビタビ用の生成多項式をもつ畳込み符号を用いる。
【０００５】
同図を参照すると、関連技術におけるビタビ復号は、通信路にバーストエラーが発生した場合、バーストエラー後の復号データが継続してバーストエラーとなり、しばらく正常な復号動作に復帰しないことがある。これは、ビタビ復号は、バーストエラーのため最小メトリックパス演算の結果、誤ったパスを選択してしまい、そのため次の最小メトリックパス演算を誤った送信側シフトレジスタの状態からスタートしてしまうためである。
【０００６】
この様子を図８〜図１３を参照して具体的に説明する。図８は本発明に関連する送信側装置の一例の構成図、図９は本発明に関連する受信側装置の一例の構成図である。図８を参照すると、関連する送信側装置の一例は、畳込み符号部２と、畳込み符号部２から出力されるＩ，Ｑ符号を変調する変調部３とを含んで構成される。また、データ１が畳込み符号部２に入力される。
【０００７】
畳込み符号部２は複数個のシフトレジスタ（以下、「送信側シフトレジスタ」と表示する）と、複数個の排他的論理和回路とを含んで構成される。変調部３ではＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調が行われる。
【０００８】
図９を参照すると、関連する受信側装置の一例は、復調部４と、復調部４で復調されたＩ，Ｑ符号がビタビ復号されるビタビ復号部５とを含んで構成される。そして、ビタビ復号部５から復号されたデータ６が出力される。復調部４では送信側装置から送信されるデータが受信され復調される。また、ビタビ復号部５は送信側シフトレジスタ初期状態演算部７と、最小メトリックパス演算部８および９と、パスメモリ１０とを含んで構成される。
【０００９】
なお、図８および図９に示す送信側装置および受信側装置は公知の装置であるため、その動作説明は省略する。
【００１０】
図８を参照すると、送信側装置においては、データ１は、畳込み符号部２によって符号（Ｉ，Ｑ）に変換され、変調部３の出力として送信される。畳込み符号２は、シフトレジスタと排他的論理和回路から構成されており、生成多項式を形成している。尚、この例は、拘束長７で符号化率１／２の畳込み符号であり、変調方式をＱＰＳＫとしたため、符号が“Ｉ”と“Ｑ”に対応している。
【００１１】
図９を参照すると、受信側装置においては、復調によって得られた符号“Ｉ”、“Ｑ”にランダム誤りがあってもビタビ復号５によって誤り訂正を行い、データ６を復元することができる。ビタビ復号部５では、最初に送信側シフトレジスタ初期状態演算部７によって送信側の畳込み符号２のシフトレジスタの状態を仮定して最小メトリックパス演算を最小メトリックパス演算部８にて行う。シフトレジスタの状態を変えながらこれを繰り返す。
【００１２】
その結果、最小メトリックパスが得られるシフトレジスタの状態が、正しい送信側シフトレジスタ初期状態となる。この得られたシフトレジスタ初期状態からスタートした最小メトリックパスをパスメモリ１０に記録する。次に、パスメモリ１０に記録されたシフトレジスタの最後の状態からスタートして最小メトリックパス演算を最小メトリックパス演算部９にて行い、その結果をパスメモリ１０に記録し、この動作を繰り返す。これにより、誤り訂正後のデータ６を連続的に得ることができる。
【００１３】
図１０は、関連技術における送信側シフトレジスタの状態遷移の一例を示す模式図である。簡単のため、畳込み符号は、拘束長４で符号化率１／２としている。送信側シフトレジスタ初期状態を“０００”とし、時刻１にデータ＝１がシフトレジスタに入力されると、シフトレジスタの状態は、“１００”となる。同じように、時刻２にデータ＝１が入力されると、状態は、“１１０”となる。同図に示すように、シフトレジスタに入力されるデータが“１”あるいは“０”によって異なる状態に遷移する。
【００１４】
図１１は、関連技術における送信側装置のシフトレジスタの状態遷移の一例を示す模式図、図１２は関連技術における受信側装置のビタビ復号のトレリス線図の一例（送信側シフトレジスタの初期状態を正しく仮定した場合）を示す模式図、図１３は関連技術における受信側装置のビタビ復号のトレリス線図の一例（送信側シフトレジスタの初期状態を誤って仮定した場合）を示す模式図である。
【００１５】
図１１を参照すると、送信側装置のシフトレジスタの初期状態が“０００”である場合の例を示している。一方、図１２を参照すると、初期状態を正しく仮定した場合は、受信側のパスメトリックの値は、“２”となり最も小さな値となる。これに対し、図１３を参照すると、初期状態を誤って仮定した場合は、パスメトリックの値は、最も小さな値でも“４”となる。
【００１６】
このように誤った送信側シフトレジスタ初期状態を仮定して最小メトリックパスを演算すると、初期状態を正しく仮定した場合に比べ、パスメトリックの値が大きくなる。この性質を利用して送信側シフトレジスタ初期状態を変化させて最小メトリックパスを演算することを繰り返すと、最小パスメトリックを示すパスが正しい送信側シフトレジスタの状態遷移となり、送信側シフトレジスタ初期状態を確定することができる。
【００１７】
次に、図１２の例では、パスメトリック＝２の最後の状態“１０１”を最初の状態として、最小メトリックパス演算をスタートする。この演算を繰り返すことにより、ビタビ復号のデータが連続的に得られる。もし、通信路にバーストエラーが生じた場合は、最小メトリックパス演算が誤りを起こし、その結果、次の最小メトリックパス演算に用いる最初の状態が誤った状態を仮定することになり、正常な復号動作に復帰しないことがある。
【００１８】
図１４は図１０〜図１３の例に用いた生成多項式の一例を示す模式図である。同図では一例として、拘束長“４”の生成多項式の一例を示している。図１５は送信側シフトレジスタの状態と符号の関係の一例を示す図である。同図では一例として、送信側シフトレジスタの状態に対応した入力データが“０”の場合と“１”の場合の符号“Ｉ”，“Ｑ”の値を示している。また、図１６はメトリックの一例を示す模式図である。同図ではメトリックの例としてハミング距離を示している。
【００１９】
一方、ビタビ復号法を用いた誤り訂正方法の一例が特許文献１に開示されている。これは、受信信号点を畳込み符号の状態遷移図で期待する信号点の内いずれかであるかを硬判定し、その硬判定結果と期待する信号点のユークリッド距離の２乗または絶対値から、終結直前の終結状態へのブランチメトリックを求める、というものである。
【００２０】
また、回線状態に適応したインタリーブを行う併用誤りインタリーブ方式の一例が特許文献２に開示されている。これは、送信部では回路状態とそれに対する最適なインタリーブサイズの関係を求め、このインタリーブサイズに関する情報を併せて送信し、受信部ではインタリーブサイズに関する情報に基づいてインタリーブサイズを変更し、第１の誤り制御により復号されたデータ列の時間的順序の復元を行った後に第２の誤り制御を行う、というものである。
【００２１】
また、２重のリードソロモン符号化を行ったデータ伝送方式の一例が特許文献３に開示されている。これは、送信側で入力情報に対して互いに異なる方向に２重のリードソロモン符号化を行い、該２重の符号化方向と異なる方向で読み出して畳込み符号化を行って伝送し、受信側で畳込み符号化されているビット列について最尤復号を行い、さらに２重に符号化されたリードソロモン符号を復号して元の情報を復元する、というものである。
【００２２】
また、ディジタル無線通信に用いる誤り訂正連接符号化方式の一例が特許文献４に開示されている。これは、音声信号時はリードソロモン符号器／復号器とインターリーバ／デインターリーバをバイパスし、ＰＳＫ変復調器のビットレートを変更する、というものである。
【００２３】
また、時間をさかのぼり最小リバースメトリック演算を実施するビタビ復号化装置の一例が特許文献５に開示されている。これは、最尤復号データを得るためのトレースバックに関する発明である。
【００２４】
また、ディスクのディフェクト等によりバーストエラーが発生した場合に、ディフェクト終了後にエラーが伝播するのを防止するビタビ復号器の一例が特許文献６に開示されている。これは、ディフェクト検出器で検出したディフェクトの期間がある一定長さ以上である場合にはビタビ復号器のブランチメトリック演算器と加算比較演算器にリセットをかけてディフェクト発生時のエラーが伝播されるのを防止する、というものである。
【００２５】
また、バースト的な符号誤りからデータを保護し、冗長の増加を抑えるデータ伝送装置の一例が特許文献７に開示されている。これは、送信側装置では、原データに対してＣＲＣ符号化器による符号誤り検出情報の付加および畳込み符号化器による符号化率１／２の誤り訂正符号化を実施し、符号化データを２分割し、各符号化データを通信路へ送出する。受信側装置では、各符号化データおよび各符号化データを合成した符号化データについて誤り訂正復号化を行う。そして、この結果得られる各復号データの符号誤りを検出し、符号誤りの検出されなかった復号化データを選択する、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２０００−０４９６２５号公報
【特許文献２】特開昭６３−２０４９３７号公報
【特許文献３】特開平０１−２２８３２７号公報
【特許文献４】特開平０２−１９５７３２号公報
【特許文献５】特開平０７−２８８４７８号公報
【特許文献６】特開平１０−１４５２４３号公報
【特許文献７】特開平１０−１９０６３２号公報
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】「ビタビ復号残留誤りの特性の実験的検討」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ７１−Ｂ、Ｎｏ．２、ｐｐ．２２９−２３７、１９８８年２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
しかし、図７〜図１６に記載の関連発明では、通信路のフェージングの影響が大きく、低Ｃ／Ｎであるなど条件が悪い場合は、ビタビ復号残留誤りが長期にわたり発生し、連接符号ではバーストエラーを修正できない場合があるという問題がある。
【００２９】
一方、特許文献１〜７および非特許文献１には、バーストエラーの終了後に送信側シフトレジスタの初期状態演算を再度実行して正しい初期状態を確定し、さらに正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算を実行するという本発明の特徴的構成に関する記載は全くなされておらず、よってこれらの文献に記載の発明によって上記課題を解決することはできない。
【００３０】
そこで、本発明の目的は、バーストエラーの残留を防止することが可能なビタビ復号装置およびその復号方法ならびに通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前記課題を解決するために、本発明によるビタビ復号装置は、復調後の符号を入力し、送信側シフトレジスタの初期状態演算を行う送信側シフトレジスタ初期状態演算部と、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算部で演算された前記送信側シフトレジスタの初期状態に基づき最小メトリックパスを演算する第１最小メトリックパス演算部と、復調後の符号を入力し、前記送信側シフトレジスタの初期状態が確定した後に、最尤パスから継続して演算を行う第２最小メトリックパス演算部と、最小リバースメトリックパスの演算を行う最小リバースメトリックパス演算部と、復調後の符号を格納する符号メモリとを含み、前記第１最小メトリックパス演算部によってバーストエラーが検出され場合、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算部により前記バーストエラーの終了後に前記送信側シフトレジスタの初期状態演算が再度実行されて正しい初期状態が確定し、さらに前記最小リバースメトリックパス演算部により、前記符号メモリに格納された符号を参照して、前記正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算が実行され、バーストエラー後の正しいメトリックパスが再復号されることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明によるビタビ復号方法は、復調後の符号を入力し、送信側シフトレジスタの初期状態演算を行う送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップと、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップで演算された前記送信側シフトレジスタの初期状態に基づき最小メトリックパスを演算する第１最小メトリックパス演算ステップと、復調後の符号を入力し、前記送信側シフトレジスタの初期状態が確定した後に、最尤パスから継続して演算を行う第２最小メトリックパス演算ステップと、最小リバースメトリックパスの演算を行う最小リバースメトリックパス演算ステップと、復調後の符号を符号メモリに格納する符号メモリ格納ステップとを含み、前記第１最小メトリックパス演算ステップによってバーストエラーが検出され場合、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップにより前記バーストエラーの終了後に前記送信側シフトレジスタの初期状態演算が再度実行されて正しい初期状態が確定し、さらに前記最小リバースメトリックパス演算ステップにより、前記符号メモリに格納された符号を参照して、前記正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算が実行され、バーストエラー後の正しいメトリックパスが再復号されることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明による通信システムは、データを畳込み符号化し、さらにその符号化したデータを変調して送信する送信側装置と、前記ビタビ復号装置とを含んで構成されることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明によるプログラムは、ビタビ復号装置のコンピュータに、復調後の符号を入力し、送信側シフトレジスタの初期状態演算を行う送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップと、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップで演算された前記送信側シフトレジスタの初期状態に基づき最小メトリックパスを演算する第１最小メトリックパス演算ステップと、復調後の符号を入力し、前記送信側シフトレジスタの初期状態が確定した後に、最尤パスから継続して演算を行う第２最小メトリックパス演算ステップと、最小リバースメトリックパスの演算を行う最小リバースメトリックパス演算ステップと、復調後の符号を符号メモリに格納する符号メモリ格納ステップとを実行させるためのプログラムであり、前記第１最小メトリックパス演算ステップによってバーストエラーが検出され場合、前記送信側シフトレジスタ初期状態演算ステップにより前記バーストエラーの終了後に前記送信側シフトレジスタの初期状態演算が再度実行されて正しい初期状態が確定し、さらに前記最小リバースメトリックパス演算ステップにより、前記符号メモリに格納された符号を参照して、前記正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算が実行され、バーストエラー後の正しいメトリックパスが再復号されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、バーストエラーの残留を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るビタビ復号装置の動作原理を示す模式図である。
【図２】本発明に係るビタビ復号装置（受信側装置）の一例の構成図である。
【図３】第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る送信側シフトレジスタの状態遷移の一例を示す模式図である。
【図５】本発明に係る受信側ビタビ復号のトレリス線図の一例を示す模式図である。
【図６】第１実施形態の動作を示す模式図である。
【図７】本発明に関連するビタビ復号装置における課題を説明するための模式図である。
【図８】本発明に関連する送信側装置の一例の構成図である。
【図９】本発明に関連する受信側装置の一例の構成図である。
【図１０】関連技術における送信側シフトレジスタの状態遷移の一例を示す模式図である。
【図１１】関連技術における送信側装置のシフトレジスタの状態遷移の一例を示す模式図である。
【図１２】関連技術における受信側装置のビタビ復号のトレリス線図の一例（送信側シフトレジスタの初期状態を正しく仮定した場合）を示す模式図である。
【図１３】関連技術における受信側装置のビタビ復号のトレリス線図の一例（送信側シフトレジスタの初期状態を誤って仮定した場合）を示す模式図である。
【図１４】図１０〜図１３の例に用いた生成多項式の一例を示す模式図である。
【図１５】送信側シフトレジスタの状態と符号の関係の一例を示す図である。
【図１６】メトリックの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
まず、実施の形態の説明に入る前に、本発明の動作原理について説明する。図１は本発明に係るビタビ復号装置の動作原理を示す模式図である。同図を参照すると、本発明に係る受信側装置（ビタビ復号装置）はビタビ復号部５ａを含んで構成される。ビタビ復号部５ａは、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７と、第１最小メトリックパス演算部８と、第２最小メトリックパス演算部９と、最小リバースメトリックパス演算部１２と、符号メモリ１１とを含んで構成される。
【００３８】
また、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７は復調後の符号を入力し、送信側シフトレジスタの初期状態演算を行う。第１最小メトリックパス演算部８は送信側シフトレジスタ初期状態演算部７で演算された送信側シフトレジスタの初期状態に基づき最小メトリックパスを演算する。第２最小メトリックパス演算部９は復調後の符号を入力し、送信側シフトレジスタの初期状態が確定した後に、最尤パスから継続して演算を行う。最小リバースメトリックパス演算部１２は最小リバースメトリックパスの演算を行う。符号メモリ１１は復調後の符号を格納する。
【００３９】
次に、本ビタビ復号部５ａの動作について説明する。第１最小メトリックパス演算部８によってバーストエラーが検出され場合、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７によりバーストエラーの終了後に送信側シフトレジスタの初期状態演算が再度実行されて正しい初期状態が確定し、さらに最小リバースメトリックパス演算部１２により、符号メモリ１１に格納された符号を参照して、正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算が実行され、バーストエラー後の正しいメトリックパスが再復号される。
【００４０】
よって、本発明に係るビタビ復号装置によれば、バーストエラーの残留を防止することが可能となる。
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。まず、本発明の第１実施形態について説明する。図２は本発明に係るビタビ復号装置（受信側装置）の一例の構成図である。なお、本発明に係る通信システムは、上述の図８に示す送信側装置と、図２に示すビタビ復号装置（受信側装置）とを含んで構成される。また、図８に示す送信側装置の構成は既に説明したので、その説明は省略する。
【００４２】
図２を参照すると、本発明に係るビタビ復号装置（受信側装置）は、復調部４と、ビタビ復号部５ａと、制御部２１とを含んで構成される。また、ビタビ復号部５ａは送信側シフトレジスタ初期状態演算部７と、第１最小メトリックパス演算部８と、第２最小メトリックパス演算部９と、パスメモリ１０と、最小リバースメトリックパス演算部１２と、符号メモリ１１とを含んで構成される。そして、パスメモリ１０からデータ６ａが出力される。
【００４３】
一方、制御部２１は送信側シフトレジスタ初期状態演算部７、第１最小メトリックパス演算部８、第２最小メトリックパス演算部９、パスメモリ１０、最小リバースメトリックパス演算部１２および符号メモリ１１の各部を制御する。
【００４４】
受信側装置においては、受信信号の復調を行う復調部４と、誤り訂正を行うビタビ復号部５ａとを含み、ビタビ復号部５ａから誤り訂正後のデータであるデータ６ａが出力される。
【００４５】
この中で、ビタビ復号部５ａは、最初とバーストエラー検出後にシフトレジスタの初期状態を確定させる送信側シフトレジスタ初期状態演算部７と、最小メトリックパスを演算する最小メトリックパス演算部８と、シフトレジスタの初期状態確定後にパスメトリックを演算し最小メトリックパスを求めるための最小メトリックパス演算部９と、時間をさかのぼってエラー訂正を行うための符号（Ｉ，Ｑ）メモリ部１１と、最小リバースメトリックパスを演算する最小リバースメトリックパス演算部１２と、メトリックパスを記録するためのパスメモリ部１０とを含んでいる。
【００４６】
復調部４は、受信信号を復調し、“Ｉ”および“Ｑ”の符号データを出力する。本実施形態では、畳込み符号の符号化率が１／２であり変調方式がＱＰＳＫであるので、ＩＱデータは符号となる。尚、ＩＱデータは、ビタビ復号をハミング距離を用いた硬判定とすれば１ビットデータ、またユークリッド距離を用いた軟判定とすれば３ないしは４ビットデータとなる。
【００４７】
送信側シフトレジスタ初期状態演算部７は、送信側シフトレジスタの初期状態を演算するが、最初は全零状態と仮定し、最小メトリックパス演算部８で最小メトリックパスとそのメトリックの値を演算し、パスメモリ部１０に記録する。次に初期状態を全零以外の値に仮定し、同様にパスメモリ部１０に最小メトリックパスとそのメトリックの値を記録する。同様に初期状態の全ての組み合わせについて最小メトリックパスとそのメトリックの値をパスメモリ部１０に記録する。演算した全てのメトリックの値で最小の値を示すパスが最尤パスであり、このパスの初期状態が求める送信側シフトレジスタの初期状態となる。
【００４８】
最小メトリックパス演算部９は、送信側シフトレジスタの初期状態が確定したのち、パスメモリ部１０に記録されている最尤パスから継続して演算を実施するものであり、演算結果はパスメモリ部１０に記録される。パスメモリ部１０に記録された最尤パスから送信側のデータ１を確定し、ビタビ復号後のデータ６ａを連続して得ることができる。尚、ここまでは、従来のビタビ復号方法と同じである。
【００４９】
次に、通信路にバーストエラーが発生した場合は、最小メトリックパス演算部９の演算結果であるメトリックの値が、バーストエラーが発生しない場合に比べ大きくなる。この値が大きい場合は、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７にて再度、バーストエラー後の初期状態の演算を行い、パスメモリ部１０にその結果を記録する。これにより、バーストエラーによって誤ったパスを選択してしまったビタビ復号のパスを正しいパスに戻すことができ、残留バーストエラーを防止することができる。
【００５０】
また、正しい初期状態が確定できるので、最小リバースメトリックパス演算部１２により時間をさかのぼり、バーストエラー後の正しいメトリックパスを再復号することにより、バーストエラー後にバーストエラーが残留することを防止する。時間をさかのぼって演算するため、符号（Ｉ，Ｑ）メモリ部１１に符号データを一時記録しておく。
【００５１】
次に、図３を参照して本実施形態の動作について詳細に説明する。図３は第１実施形態の動作を示すフローチャートである。同図を参照すると、まず、復調部４にて、入力された受信信号を復調して符号（Ｉ，Ｑ）を求め、その符号（Ｉ，Ｑ）をステップ２とステップ８に与える（ステップＳ１）。
【００５２】
次に、復調部４から出力された符号（Ｉ，Ｑ）が送信側シフトレジスタ初期状態演算部７に入力され、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７にて送信側シフトレジスタ初期状態演算を行う（ステップ２）。最初は、初期状態を全零状態として、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７にて演算を行い（ステップＳ２）、続いて第１最小メトリックパス演算部８にて最小メトリックパス演算を行い（ステップＳ３）、さらに第１最小メトリックパス演算部８が最小メトリックパスとそのメトリックの値をパスメモリに記録する（ステップ４）。
【００５３】
次に、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７は送信側シフトレジスタ初期状態演算にて初期状態を変化させて演算を行い（ステップ２）、続いて第１最小メトリックパス演算部８にて最小メトリックパス演算を行い（ステップＳ３）、さらに第１最小メトリックパス演算部８が最小メトリックパスとそのメトリックの値をパスメモリに記録する（ステップ４）。全ての組み合わせの初期状態について同様の演算が繰り返し行われ、最小メトリックパスとそのメトリックの値がパスメモリに記録される。
【００５４】
制御部２１は、ステップ４のパスメモリに記録された全ての組み合わせの初期状態に対する最小メトリックパスとそのメトリックを比較し、最小のメトリックとなるパスを選択する。このメトリックパスが正しいパスであり、このパスの初期状態が送信側シフトレジスタの初期状態として確定できる。
【００５５】
次に、第１最小メトリックパス演算部８は確定された送信側シフトレジスタの初期状態からスタートしたメトリックパスから、継続して次の最小メトリックパスを演算する（ステップ５）。そして、第１最小メトリックパス演算部８は、演算した最小メトリックパスとそのメトリックの値をパスメモリに記録する（ステップ６）。
【００５６】
このステップ６の次に、制御部２１は、バーストエラーの発生の有無を調べ
バーストエラーが検出されない場合（ステップＳ７にて“ＮＯ”の場合）は、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７に最小メトリックパスの演算（ステップ５）を、また第１最小メトリックパス演算部８にパスメモリへの記録（ステップ６）をそれぞれ繰り返して行わせ、その結果得られたビタビ復号データをパスメモリ１０からデータ出力させる（ステップＳ１１）。
【００５７】
尚、バーストエラーは、ステップ６にて記録されたパスメモリの最小メトリックの値が一定値を超えて大きくなった場合にバーストエラーとして検出する。
【００５８】
次に、バーストエラーが検出された場合（ステップＳ７にて“ＹＥＳ”の場合）は、送信側シフトレジスタ初期状態演算が再度行われ（ステップＳ２）、同様に全ての組み合わせの初期状態に対する最小メトリックパスとそのメトリックの値を比較し、最小のメトリックを持つパスを正しいメトリックパスとして確定する。
【００５９】
確定した正しいメトリックパスからバーストエラー後の初期状態が確定し、確定した送信側シフトレジスタの初期状態からスタートしたメトリックパスから、継続して次の最小メトリックパスを演算し、パスメモリに記録する（ステップＳ６）。
【００６０】
さらに、ステップ７のバーストエラー検出後に確定した送信側シフトレジスタの初期状態から時間をさかのぼり、最小リバースメトリックパス演算部１２にて最小リバースメトリックパス演算を行う（ステップ９）。そのために、ステップ２の送信側シフトレジスタ初期状態演算の結果から正しい初期状態の値を使用し、時間をさかのぼるために、制御部２１は符号メモリ１１にステップ１の復調データを必要な期間だけ符号（Ｉ，Ｑ）メモリに記録させる（ステップ８）。
【００６１】
次に、最小リバースメトリックパス演算部１２は演算の結果得られた最小リバースメトリックパスをパスメモリ１０に記録する（ステップ１０）。そして、制御部２１は、パスメモリ１０に記録された、確定した最小メトリックパスから得られたビタビ復号データをデータ６ａとして出力させる（ステップ１１）。
【００６２】
次に、図４および図５を参照しながら、最小リバースメトリックパス演算（ステップ９）について詳細を説明する。図４は本発明に係る送信側シフトレジスタの状態遷移の一例を示す模式図、図５は本発明に係る受信側ビタビ復号のトレリス線図の一例を示す模式図である。
【００６３】
図４は、送信側シフトレジスタの初期状態が、“１０１”の例について示している。簡単のため、ビタビ復号の生成多項式は拘束長が４の場合についてリバースメトリックパスのトレリス線図を示している。図４の送信側は、送信側シフトレジスタの状態遷移を示している。
【００６４】
図５の受信側は、ビタビ復号のトレリス線図を示しており、時間をさかのぼってパスメトリックを求めるリバースパスメトリック演算となる。送信側シフトレジスタの初期状態は“１０１”で確定しているので、そこから最小リバースメトリックパスを求めると、パスメトリックの値が“２”のパスが正しいパスであることがわかる。これは、送信側シフトレジスタの状態遷移と一致する。
【００６５】
次に、本発明の動作について図６を参照しながら説明する。図６は第１実施形態の動作を示す模式図である。同図を参照すると、本発明では、受信側装置におけるビタビ復号において、最小メトリックパス演算によってバーストエラーを検出し（同図の“バーストエラー”およびその下の“最小メトリックパス演算“参照）、バーストエラー終了後に送信側シフトレジスタ初期状態演算を実施し正しい初期状態を確定する（その“最小メトリックパス演算”の左側の“最小メトリックパス演算”およびその下の“送信側シフトレジスタ初期状態演算”参照）。
【００６６】
さらに、正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算を実施し（その“送信側シフトレジスタ初期状態演算”の右側の“最小リバースメトリックパス演算”参照）、バーストエラー後の正しいメトリックパスを再復号することにより、バーストエラー後にエラーが残留することを防止する。
【００６７】
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、バーストエラーを検出してバーストエラー終了後に送信側シフトレジスタ初期状態演算を再度実施し、正しい初期状態を確定後、そこから正常なビタビ復号を行うことによりバーストエラー後にエラーが残留するのを防止することが可能となる。
【００６８】
さらに正しい初期状態から時間をさかのぼり最小リバースメトリックパス演算を実施し、バーストエラー直後の正しいメトリックパスを再復号することにより、バーストエラー後にエラーが残留することを防止することができる。このため、バーストエラーの範囲のみ復号エラーとなり、通信路にバーストエラーが発生しても最小限のエラーに抑えることができる。
【００６９】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、バーストエラーを検出し、送信側装置の畳込み符号のシフトレジスタの初期状態を演算することにより、エラーが残留することを防止するビタビ復号方法を説明したが、これは、ビタビ復号のみ用いた場合の他、ビタビ復号とリードソロモン復号といった連接符号を用いた場合においても同様のことができる。この場合は、本発明のビタビ復号で残ったバーストエラーもインタリーバとリードソロモン復号によってエラー訂正することができる。
【００７０】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態はビタビ復号装置における復号方法のプログラムに関するものである。図２を参照すると、本発明に係る受信側装置（ビタビ復号装置）は制御部（“コンピュータ”）２１を含んでいる。また、制御部２１は前述のとおり、送信側シフトレジスタ初期状態演算部７、第１最小メトリックパス演算部８、第２最小メトリックパス演算部９、パスメモリ１０、最小リバースメトリックパス演算部１２および符号メモリ１１の各部を制御する。
【００７１】
一方、本発明に係る受信側装置（ビタビ復号装置）は図示しないプログラム格納メモリを備えており、そのプログラム格納メモリには図３にフローチャートで示す復号方法のプログラムが格納されている。制御部２１はプログラム格納メモリからそのプログラムを読み出し、そのプログラムにしたがって送信側シフトレジスタ初期状態演算部７、第１最小メトリックパス演算部８、第２最小メトリックパス演算部９、パスメモリ１０、最小リバースメトリックパス演算部１２および符号メモリ１１の各部を制御する。その制御の内容については既に述べたので、ここでの説明は省略する。
【００７２】
以上説明したように、本発明の第３実施形態によれば、バーストエラーの残留を防止することが可能なプログラムが得られる。なお、本発明ではＱＰＳＫ信号を用いた装置、方法および通信システムについて説明したが、これに限定されるものではなく、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）信号，１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を用いた装置、方法および通信システムに本発明の適用が可能である。
【００７３】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００７４】
（付記１）  パスメモリに格納された最小メトリックの値が一定値を超えて大きくなった場合にバーストエラーとして検出されることを特徴とするビタビ復号方法。
【００７５】
（付記２）  ビタビ復号とリードソロモン復号との連接符号を用いた場合に適用されることを特徴とする付記１に記載のビタビ復号方法。
【００７６】
（付記３）  第１および第２最小メトリックパス演算ステップならびに最小リバースメトリックパス演算ステップから出力される最小メトリックパスおよびそのメトリックを格納するパスメモリをビタビ復号装置に含むことを特徴とするプログラム。
【００７７】
（付記４）  送信側装置からのＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ），１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のいずれかの信号を復調する復調ステップを含むことを特徴とする付記３に記載のプログラム。
【００７８】
（付記５）  前記パスメモリに格納された最小メトリックの値が一定値を超えて大きくなった場合にバーストエラーとして検出されることを特徴とする付記３または４に記載のプログラム。
【００７９】
（付記６）  ビタビ復号とリードソロモン復号との連接符号を用いた場合に適用されることを特徴とする付記３から５のいずれかに記載のプログラム。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明を衛星通信などの無線通信で用いられる誤り訂正方法の一つであるビタビ復号の分野に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
４  復調部
５ａ  ビタビ復号部
６ａ  データ
７  送信側シフトレジスタ初期状態演算部
８  第１最小メトリックパス演算部
９  第２最小メトリックパス演算部
１０  パスメモリ
１１  符号メモリ
１２  最小リバースメトリックパス演算部
２１  制御部
【図１】
0005609250.tif 000002
【図２】
0005609250.tif 000003
【図３】
0005609250.tif 000004
【図４】
0005609250.tif 000005
【図５】
0005609250.tif 000006
【図６】
0005609250.tif 000007
【図７】
0005609250.tif 000008
【図８】
0005609250.tif 000009
【図９】
0005609250.tif 000010
【図１０】
0005609250.tif 000011
【図１１】
0005609250.tif 000012
【図１２】
0005609250.tif 000013
【図１３】
0005609250.tif 000014
【図１４】
0005609250.tif 000015
【図１５】
0005609250.tif 000016
【図１６】
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