(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信データの入力に応答してブランチメトリック値を算出して出力するブランチメトリック演算回路と、
前パスメトリック値から前パスメトリック値の最小値を減算するとともに、レンジアップ又はレンジダウン信号を受け、前パスメトリック値の最小値が減算されたパスメトリック値、ブランチメトリック値を夫々レンジアップ又はレンジダウンする最小値減算回路・レンジアップ／ダウンシフタ回路と、
前パスメトリック値とブランチメトリック値とを加算し、夫々の加算値を比較し、最大となるパスメトリック値を選択し、この選択された新パスメトリック、パス選択信号を出力するＡＣＳ回路と、
前記ＡＣＳ回路からの出力から最大のパスメトリック値及び最小のパスメトリック値を検出し、レンジアップ又はレンジダウンの判定を行い、判定結果に応じて前記レンジアップ又はレンジダウン信号及び最小のパスメトリック値を前記前パスメトリック値の最小値として前記最小値減算回路・レンジアップ／ダウンシフタ回路に送出する最大値／最小値検出回路と、
前記ＡＣＳ回路からの出力を保存し、前記前パスメトリックとして前記最小値減算回路・レンジアップ／ダウンシフタ回路に出力するパスメトリックメモリと、
を備えて成ることを特徴とする誤り訂正回路。
【請求項２】
ブランチメトリック演算回路、ＡＣＳ回路およびパスメトリックメモリを含むビタビ復号方式を用いる誤り訂正回路において、
ブランチメトリック及びパスメトリックを加算し、それぞれの加算値を比較して最大となるパスメトリック値を選択する前記ＡＣＳ回路の前に、パスメトリックの最小値を減算する最小値減算回路と共にブランチメトリック及びパスメトリックのレンジアップ又はレンジダウンしてダイナミックレンジを変更するダイナミックレンジ変更手段と、
前記ＡＣＳ回路の出力に基づき、次のＡＣＳ処理においてダイナミックレンジを変更する必要性の有無を検出し、次のＡＣＳ処理の間記憶する手段とを備えることを特徴とする誤り訂正回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤り訂正回路、特にビタビ（ｖｉｔｅｒｂｉ）復号方式を用いるパスメトリック演算回路の誤り訂正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パスメトリック演算方式は、例えば特開昭６２−７７７１７号公報の「メトリック演算方式」や特開平６−１６４４２３号公報の「ビタビ復号器」に開示されており周知である。
【０００３】
斯る従来のパスメトリック演算方式にあっては、パスメトリックの値を演算するＡＣＳ（Ａｄｄ  Ｃｏｍｐａｒｅ  Ｓｅｌｅｃｔ）回路又はブランチメトリック演算回路のどちらかにおいて、パスメトリックの最小値を引くのが一般的である。これにより、パスメトリックメモリのオーバーフローを防止することができる。
【０００４】
図８に、従来技術のブロック図を示す。この従来技術は、ブランチメトリック演算回路１０１と最小値減算回路１０２の出力を、ＡＣＳ回路１０３に入力し、その出力をパスメモリに出力すると共にパスメトリックメモリ１０５を介して最小値減算回路１０２へ帰還する。また、ＡＣＳ回路１０３の出力は、最小値検出回路１０４を介して最小値減算回路１０２へ入力されるよう構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の第１の問題点は、パスメトリックメモリのビットが有効に使用されていないことである。その理由は、通常パスメトリックメモリのビット長は、入力されるデータに対して最大の符号間距離分のビット数を足したものが使用される。しかし、実際には、Ｃ／Ｎの悪いところでは、このビット長が有効に使用されなくなる為である。即ち、メモリで実際に使用されるデータは、Ｃ／Ｎの良いところでは拘束長によって違いがあるものの、パスメトリックメモリのビット長が適切な値になっていれば、そのビット長は全て使用される。何故なら、Ｃ／Ｎのよいところでは、有効なパスでパスメトリック値がとり得る最大の値となり、無効なパスでは、その値はとり得る最小の値となるからである。この為に、パスメトリック値は、オーバーフロー対策としての「前パスメトリック値−最小のパスメトリック値＝新パスメトリック値」という演算を行っても、そのビット長は有効に使用されることとなる。反対に、Ｃ／Ｎの悪いところでは、これら有効なパスと無効なパスのパスメトリック値が近づいてくる為に、上述の演算による新パスメトリック値は小さくなり、パスメトリックメモリのビット長が有効に使用されなくなる。
【０００６】
また、従来技術の第２の問題点は、ビタビアルゴリズムにおける誤り訂正回路において、入力されるデータの判定ビット数を増やすと、パスメトリック値を一時記憶させておく為に必要なメモリが非常に大きくなるということである。その理由は、ビタビアルゴリズムでは拘束長Ｎに対してパスメトリック値は、その状態数分、即ち２N-1必要となるからである。具体例を挙げると、拘束長が９の場合には、その状態数は２９−１＝２５６状態あるので、有効精度を１ビット上げたとすると、２５６ビット分のメモリが必要となる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、パスメトリックの一時記憶に必要なメモリの量を低減して、回路規模を小さくし、構成の簡易化が可能な誤り訂正回路を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明による誤り訂正回路は、次のような特徴的な構成を採用している。
【０００９】
（１）受信データの入力に応答してブランチメトリック値を算出して出力するブランチメトリック演算回路と、
前パスメトリック値から前パスメトリック値の最小値を減算するとともに、レンジアップ又はレンジダウン信号を受け、前パスメトリック値の最小値が減算されたパスメトリック値、ブランチメトリック値を夫々レンジアップ又はレンジダウンする最小値減算回路・レンジアップ／ダウンシフタ回路と、
前パスメトリック値とブランチメトリック値とを加算し、夫々の加算値を比較し、最大となるパスメトリック値を選択し、この選択された新パスメトリック、パス選択信号を出力するＡＣＳ回路と、
前記ＡＣＳ回路からの出力から最大のパスメトリック値及び最小のパスメトリック値を検出し、レンジアップ又はレンジダウンの判定を行い、判定結果に応じて前記レンジアップ又はレンジダウン信号及び最小のパスメトリック値を前記前パスメトリック値の最小値として前記最小値減算回路・レンジアップ／ダウンシフタ回路に送出する最大値／最小値検出回路と、
前記ＡＣＳ回路からの出力を保存し、前記前パスメトリックとして前記最小値減算回路・レンジアップ／ダウンシフタ回路に出力するパスメトリックメモリと、
を備えて成る誤り訂正回路。
【００１０】
（２）ブランチメトリック演算回路、ＡＣＳ回路およびパスメトリックメモリを含むビタビ復号方式を用いる誤り訂正回路において、
ブランチメトリック及びパスメトリックを加算し、それぞれの加算値を比較して最大となるパスメトリック値を選択する前記ＡＣＳ回路の前に、パスメトリックの最小値を減算する最小値減算回路と共にブランチメトリック及びパスメトリックのレンジアップ又はレンジダウンしてダイナミックレンジを変更するダイナミックレンジ変更手段と、
前記ＡＣＳ回路の出力に基づき、次のＡＣＳ処理においてダイナミックレンジを変更する必要性の有無を検出し、次のＡＣＳ処理の間記憶する手段とを備える誤り訂正回路。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の誤り訂正回路の好適実施形態例の構成及び動作を添付図１乃至図７を参照して詳細に説明する。
【００１５】
先ず、図１は、本発明の誤り訂正回路の好適実施形態例のブロック図を示す。この誤り訂正回路２００は、ブランチメトリック演算回路２０１、最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２、ＡＣＳ回路２０３、最大値／最小値検出回路レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４及びパスメトリックメモリ２０５より構成される。
【００１６】
ブランチメトリック演算回路２０１は、受信データからブランチメトリックを演算又は算出する。最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２は、前パスメトリック値から前パスメトリック値の最小値を減算し、更にレンジアップ（レンジダウン）信号を受け、前パスメトリック値の最小値が減算されたパスメトリック値、ブランチメトリック値を夫々レンジアップ（レンジダウン）する。ＡＣＳ回路２０３は、前パスメトリック値とブランチメトリック値とを加算し、夫々の加算値を比較し、最大となるパスメトリック値を選択する。また、この選択された新パスメトリック、パス選択信号を出力する。
【００１７】
最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４は、１ビット分のＡＣＳ処理で最大のパスメトリック値及び最小のパスメトリック値を検出し、レンジアップ（レンジダウン）の判定を行う。レンジアップ（レンジダウン）信号及び最小値を最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２に送る。パスメトリックメモリ（記憶手段）２０５は、算出されたパスメトリックを保持する。
【００１８】
図１に示す、本発明の誤り訂正回路２００によると、パスメトリックの最小値を減算するのみであった従来の減算回路に代って、本発明では、レンジｕｐ／ｄｏｗｎ機能を追加した最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２を使用することを１つの特徴とする。
【００１９】
また、新パスメトリックの最小値を検出するのみであった最小値検出回路に代って、最大値をも検出することにより、レンジｕｐ／ｄｏｗｎを検出し、レンジｕｐ／ｄｏｗｎ信号を送出する機能を追加した最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４を設けたことが、本発明の誤り訂正回路２００の他の特徴である。
【００２０】
図２は、図１の誤り訂正回路２００の最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２の詳細回路ブロック図を示す。減算回路３０１、ｕｐ／ｄｏｗｎシフタ３０２及びｕｐ／ｄｏｗｎシフタ３０３を有する。減算回路３０１は、前パスメトリック値から前パスメトリック最小値を減算する。ｕｐ／ｄｏｗｎシフタ３０２は、ｕｐ信号を受けると、入力データを１／２し、ｄｏｗｎ信号を受けると、入力データを２倍して、ＡＣＳ回路２０３へ送出する。他方、ｕｐ／ｄｏｗｎシフタ３０３は、シフト量乗数Ｓに従って、ブランチメトリック値を２Ｓ倍、又は（１／２）ＳしてＡＣＳ回路２０３に送出する。
【００２１】
次に、図３は、図１の誤り訂正回路２００の最大値／最小値検出回路、レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４の詳細ブロック図である。この最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０４は、最大値／最小値検出回路４０１、レンジｕｐ／ｄｏｗｎ条件比較回路４０２、シフト信号レジスタ４０３及びｕｐ／ｄｏｗｎカウンタ４０４を有する。最大値／最小値検出回路４０１は、復号データ１ビット分のＡＣＳ処理において求められた新パスメリットの中から最大値及び最小値を検出する回路である。ここで、検出された最大値及び最小値は、夫々最大値レジスタ（ｒｅｇ）及び最小値レジスタに格納される。最大値／最小値検出回路４０１で検出された最大値及び最小値は、共にレンジｕｐ／ｄｏｗｎ条件比較回路４０２に送られる。この比較回路４０２で、レンジｕｐ／ｄｏｗｎの検出が行われる。
【００２２】
（前パスメトリック最大値−前パスメトリック最小値）＋ブランチメトリック最大値がメモリに格納し得る最大値よりも大きくなったとき、比較回路４０２はレンジアップ信号をシフト信号レジスタ４０３及びアップダウン（ｕｐ／ｄｏｗｎ）カウンタ４０４に出力する。
【００２３】
（前パスメトリック最大値−前パスメトリック最小値）×２＋ブランチメトリック最大値がメモリに格納し得る最大値よりも小さくなったとき、比較回路４０２は、レンジダウン信号をシフト信号レジスタ４０３及びアップダウンカウンタ４０４に出力する。尚、ブランチメトリック最大値は、ブランチメトリック演算回路２０１より出力されるブランチメトリック値のとり得る最大値をシフト量乗数Ｓにより、シフトアップ／シフトダウンしたものである。
【００２４】
シフト信号レジスタ４０３は、復号データ１ビット分のＡＣＳ処理終了時にシフトアップ信号又はシフトダウン信号をラッチし、復号データ１ビット分の次ＡＣＳ処理中、この信号を保持する。同様に、アップダウンカウンタ４０４は、復号データ１ビット分のＡＣＳ処理終了時にシフトアップ信号又はシフトダウン信号を検出し、＋１カウントアップ又は−１カウントダウンを行う。復号データ１ビット分の次ＡＣＳ処理中、カウンタ値がシフト量乗数Ｓとして出力する。
【００２５】
次に、図１乃至図３を参照して、本発明の誤り訂正回路２００の動作を説明する。受信データが入力されると、ブランチメトリック演算回路２０１は、生成多項式に従い、ブランチメトリック値を算出する。このブランチメトリック演算回路２０１にて算出されたブランチメトリック値は、前パスメトリック値と共に最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２へ入力される。最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２では、毎ＡＣＳ時に、
前パスメトリック値−前パスメトリック最小値
の演算が行われる。
【００２６】
更に、最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４からのｕｐ信号（又はｄｏｗｎ信号）により、パスメトリック値をレンジアップ（又はレンジダウン）し、シフト量乗数Ｓによりブランチメトリック値をシフトする。これにより、ＡＣＳ部２０３で算出される新パスメトリック値は、レンジアップ又はレンジダウンされることになる。
【００２７】
先ず、レンジアップ動作について説明する。最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４において、
（前パスメトリック最大値−前パスメトリック最小値）＋ブランチメトリック最大値＞パスメトリックメモリ２０５のメモリに格納し得る最大値となった場合、ｕｐ信号が出力され、シフト量乗数Ｓの値が＋１されて出力される。
【００２８】
これにより、図４に示すレンジアップ動作のように、減算後のパスメトリック値が１ビットシフトされ、そのレンジが２倍に広げられる。ブランチメトリック値は、反対に１／２倍され、その有効桁は、１ビット減少する。以後、ＡＣＳ処理が行われ、再びｕｐ信号が出力されると、パスメトリック値は、同様に１ビットシフトされ、そのレンジは更に２倍に広げられる。また、ブランチメトリック値の有効桁は、更に１ビット減少する。ここで、ｕｐ信号（又はｄｏｗｎ信号）が出力されないときでも、ブランチメトリック値は、シフト量乗数Ｓにより、シフトされることに注意されたい。
【００２９】
次に、レンジダウン動作について説明する。最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４において
（前パスメトリック最大値−前パスメトリック最小値）×２＋ブランチメトリック最大値＜パスメトリックメモリ２０５のメモリに格納し得る最大値
となった場合には、ｄｏｗｎ信号が出力され、シフト量乗数Ｓの値が−１されて出力される。
【００３０】
これにより、図４に示すレンジダウン動作、即ち減算後のパスメトリック値がレンジアップ時と逆方向に１ビットシフトされ、そのレンジが１／２倍に狭められる。反対に、ブランチメトリック値は２倍され、その有効桁は１ビット増加する。以後、ＡＣＳ処理が行われる。再びｄｏｗｎ信号が出力されると、パスメトリック値は更に１ビットシフトされ、そのレンジが更に１／２倍に狭められ、ブランチメトリック値の有効桁は、更に１ビット増加する。
【００３１】
最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２にて、減算シフトされたパスメトリック値及びブランチメトリック値は、ＡＣＳ回路２０３に入力される。ＡＣＳ回路２０３では、入力されたパスメトリック値及びブランチメトリック値が加算され、各状態が夫々遷移する２つの前状態からのパスより導出された新パスメトリック値間で比較が行われる。
【００３２】
更に、この比較によって最大パスとして選ばれた新パスメトリック値を、その状態における新パスメトリック値として、パスメトリックメモリ２０５へ出力する。また、選択信号、即ち比較結果は、パスメモリ（図示せず）へ出力される。
【００３３】
また、最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４から出力されるｕｐ信号（又はｄｏｗｎ信号）、シフト量乗数Ｓは、復号データ１ビット分のＡＣＳ処理の間、その値が保持される。
【００３４】
次に、本発明の誤り訂正回路を、拘束長７、符号化率１／２のビタビ符号器に適用した場合について、構成及び動作を説明する。この場合、ブランチメトリック演算回路２０１は、７ビットの受信データからブランチメトリックを算出して、８ビットのブランチメトリック演算値を出力する。最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２は、前パスメトリック値から前パスメトリック値の最小値を減算し、更にレンジアップ（レンジダウン信号）及びシフト量乗数Ｓを受け、前パスメトリック値の最小値が減算されたパスメトリック値、ブランチメトリック値を夫々レンジアップ（レンジダウン）する。
【００３５】
ＡＣＳ回路２０３は、前パスメトリック値とブランチメトリック値を加算して、各加算値を比較、最大となるパスメトリック値を選択し、この選択された新パスメトリック（１２ビット）、１ビットのパス選択信号をパスメモリへ出力する。最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４は、１ビット分のＡＣＳ処理で最大のパスメトリック値、最小のパスメトリック値を検出し、レンジアップ（レンジダウン）の判定を行う。これらレンジアップ（レンジダウン）信号及び、最小値を最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２に送る。算出された１２ビットのパスメトリック値は、パスメトリックメモリ２０５に保持される。
【００３６】
動作を説明すると、受信データが判定７ビットデータとして入力されると、ブランチメトリック演算回路２０１は、生成多項式に従って、８ビットのブランチメトリック値を出力する。ここで、パスメトリック値を１２ビットとする。ブランチメトリック演算回路２０１にて算出されたブランチメトリック値は、前パスメトリック値と共に最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２へ入力される。最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２では、毎ＡＣＳ時に、
前パスメトリック値−前パスメトリック最小値
の演算が行われる。
【００３７】
更に、最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４からのｕｐ信号（又はｄｏｗｎ信号）により、パスメトリック値をレンジアップ（又はレンジダウン）し、シフト量乗数Ｓにより、ブランチメトリック値をシフトする。これにより、ＡＣＳ回路２０３で算出される新パスメトリック値はレンジアップ又はレンジダウンされることになる。
【００３８】
ここで、レンジアップ及びレンジダウン動作は上述のとおりであるので、省略する。最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路２０２にて減算シフトされたパスメトリック値及びブランチメトリック値は共にＡＣＳ回路２０３に入力され、上述の如く、加算、比較、選択処理が行われるが、これらの処理は、図５のトレリス線図に従う。
【００３９】
最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路２０４から出力されるｕｐ信号（ｄｏｗｎ信号）及びシフト量乗数Ｓは、復号データ１ビット分のＡＣＳ、即ち拘束長７の場合、全６４状態のＡＣＳ処理の間その値が保持される。
【００４０】
上述した実施形態例にあっては、１ＡＣＳによる時分割のＡＣＳを例として説明したが、本発明は斯る特定例のみに限定されるべきでないこと勿論である。同様に並列処理によるビタビ復号器においても、最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフト回路及び最大値／最小値検出回路を設けることにより同様の処理を行うことが可能である。
【００４１】
並列処理の場合のブロック図は、図１に示すブロック図と基本的には同じである。４並列処理のブランチメトリック演算回路２０１´及びＡＣＳ回路２０３´のブロック図を夫々図６及び図７に示す。図６及び図７から明らかな如く、同様回路を４個並列配置して４並列処理を行う。
【００４２】
先ず、ブランチメトリック演算回路２０１‘は加算器１乃至４を有し、加算器１及び２には前状態Ｇ（０）が直接入力され、加算器３及び４には、前状態Ｇ（０）がＮＯＴ回路（インバータ）ＮＯＴ１を介して入力される。また、前状態Ｇ（１）が加算器１及び３に直接入力され、加算器２及び４にＮＯＴ回路ＮＯＴ２を介して入力される。これら各加算器１〜４は、ブランチメトリックＢＭ１〜ＢＭ４を出力する。ＡＣＳ回路２０３´は、４個のＡＣＳ１〜４を有する。
【００４３】
上述したブランチメトリックＢＭ１乃びＢＭ４は、ＡＣＳ１及びＡＣＳ２に入力される。ブランチメトリックＢＭ２及びＢＭ３は、ＡＣＳ３及びＡＣＳ４に入力される。また、各ＡＣＳ１〜４に対パスメモリと、パスメトリックメモリ１〜４に算出したパスメトリックを出力する。
【００４４】
尚、パスメトリックメモリ１は、ＡＣＳ１及びＡＣＳ２へ帰還される。パスメトリックメモリ２は、ＡＣＳ３及びＡＣＳ４へ帰還される。パスメトリックメモリ３は、ＡＣＳ１及びＡＣＳ２へ帰還される。また、パスメトリックメモリ４は、ＡＣＳ３及びＡＣＳ４へ帰還されるよう構成されている。
【００４５】
以上、本発明の誤り訂正回路の好適実施形態例及び変形例を詳述したが、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形変更が可能であることが当業者には理解できよう。
【００４６】
【発明の効果】
上述の説明から理解される如く、本発明の誤り訂正回路によると、オーバーフローが生じたときは、ダイナミックレンジを拡げ、ブランチメトリック演算値の有効桁を相対的に下げ、オーバーフローが生じないときは、ダイナミックレンジを狭めて有効桁を相対的に上げる動作をするので、Ｃ／Ｎが良いか悪いかに拘らず、メモリのビットを有効に使用することができる。その為に、今まで余り使用されていなかった部分を削除することができる。更に、同じ容量のメモリを搭載する場合には、従来技術よりも高精度の復号が可能となるという実用上の顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による誤り訂正回路の好適実施形態例のブロック図である。
【図２】図１に示す誤り訂正回路の最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路の詳細ブロック図である。
【図３】図１に示す誤り訂正回路の最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路のブロック図である。
【図４】本発明による誤り訂正回路のレンジアップ及びレンジダウン動作説明図である。
【図５】拘束長７の場合のトレリス線図である。
【図６】４並列処理時の本発明による誤り訂正回路のブランチメトリック減算回路のブロック図である。
【図７】４並列処理時の本発明による誤り訂正回路のＡＣＳ回路及び関連回路のブロックである。
【図８】従来の誤り訂正回路のブロック図である。
【符号の説明】
２００          誤り訂正回路
２０１          ブランチメトリック演算回路
２０２          最小値減算回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎシフタ回路
２０３          ＡＣＳ回路
２０４          最大値／最小値検出回路・レンジｕｐ／ｄｏｗｎ検出回路
２０５          パスメトリックメモリ
３０１          減算回路
３０２、３０３  ｕｐ／ｄｏｗｎシフタ
【図１】
0003700818.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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