JP2000209106A - 高速ビタビ復号器の最小量のメモリによる実現 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最小量のメモリでビタビアルゴリズムを実現
すること 【解決手段】 ＦＩＦＯを使ってブランチ距離を計算
し、距離が一旦計算されると、演算全体で最小量のメモ
リしか必要でないように、これら距離を単一のメモリ内
に記憶する。このような演算は各ノードで１つのバック
パスしか必要でないような各ノードにおいて、最も可能
性の少ないパスを思い出す必要性を実質的に不要にする
ビタビアルゴリズムによって容易となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的には最尤復号
器に関し、より詳細には、最小量のメモリを使用したビ
タビ復号器に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル通信システムでは、ノイズおよ
び歪みによって、受信したデータが劣化していることが
ある。かかる場合、受信局で得られたデジタルデータ
は、送信されたデータの正確なレプリカとならないこと
がある。かかる誤りは送信前にデータに冗長性を加える
よう、送信データを符号化することによって低減でき
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シンボルレートを増す
ことによって冗長性を導入できる。例えばソースデータ
の固定長さブロックに誤りチェックおよび誤り訂正符号
を付与して、高速データレートで送ることができる。し
かしながらこの結果、バンド幅が広がることによって受
信機は更にノイズを受ける。

【０００４】別の方法としてソースデータを「ライン符
号」に変換することにより冗長性を増すように、信号空
間符号を使用することも可能である。このライン符号は
同じシンボルレートで送信できるが、より多数の可能な
シンボル（信号空間内の離散的ポイント）を使用する。
かかる符号が必要とするバンド幅は、等価的な符号化さ
れたシステムのバンド幅より広くなく、よって受信機で
はノイズは増加しない。しかしながら送信電力の増加を
防止するために、シンボルをより密にしなければならな
いという事実により、ノイズに対するイミュニティが低
下する。音声グレードの電話リンクのような、バンド幅
が限定され、固定された送信システムでは、信号空間符
号化によって誤り訂正された送信のレートを大幅に大き
くすることが可能となる。

【０００５】性能が優れていることよりこれまで採用が
増しているとみられる信号空間符号の一種に「トレリス
符号」、すなわちトレリス線図を使用すると最良に説明
されるたたみ込み符号がある。このトレリス符号では、
ノードの垂直列はソースデータを符号化する「ステート
マシン」が時間内の連続ポイントでとり得る可能なステ
ートを示す。送信を開始する前に符号化マシンを所定の
ステートに初期化し、その後、送信される各シンボルは
現在のステートから限られた数の許容可能なサクセサー
ステートへの遷移を指定する。前に送信されたシンボル
シーケンスは符号化マシンの現在のステートを指定す
る。現在のステートは順番に送信されたシーケンスの内
の次に出現するシンボルを全アルファベットから指定す
る。このようにして、送信シンボルの選ばれたシーケン
スのみが符号計画によって残り、その正当なシーケンス
がトレリス線図のパスとして表わされる。

【０００６】従って、送信された各シンボルはソース符
号を示すだけでなく、受信されたシーケンスのシンボル
から誘導できるステート情報で示されたヒストリー情報
も含む。送信中、メッセージを載せた信号がノイズおよ
び歪みによって変化していても、このような冗長性によ
って復号動作時に送信されたシンボルシーケンスを正確
に再現することが可能である。

【０００７】トレリス符号は、ダイヤルアップおよび専
用アナログ電話設備を通して誤りのない、高データレー
トを提供するのに使用されるタイプの、音声バンドのデ
ータモデムを実現する際に、特に有利に使用できる。こ
れら構造を処理するために、これまで提案者Ａ.Ｊ.ビタ
ビ氏の名前をとって命名された高効率のビタビアルゴリ
ズムが使用されている。このビタビ技術は、遷移がその
遷移への最も可能性の低いパスを示していない場合に、
所定ステートへの多数の遷移を削除できるという事実を
活用するものである。この点で、ステート間で最も可能
性の高いパスを決定する際に、より少数の遷移を記憶す
るだけでよい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本明細書に開示し、請求
項に記載する本発明は、たたみ込み符号化されたシンボ
ルを送受信する、ビタビアルゴリズムにより符号化され
たデータシーケンスを復号化する方法を含む。シーケン
スの終了時に符号化されたデータシーケンスが既知のス
テートを有する符号化されたデータを受信する。受信さ
れた各シンボルおよびたたみ込み符号化プロセスの各ス
テートに対し、情報ノードの１つのテーブルを構築す
る。Ｍ個のステートとＭ個のノードがあり、各ステート
および受信された各シンボルに関連する対応するノード
に対し、これらと共に、復号化されたデータビットおよ
び先に受信されたシンボルに関連する最も可能性の高い
ステートおよび対応するノードへのパスポインタの双方
が関連している。テーブルからはテーブル内の情報から
の復号化されたデータワードを抽出する。このような抽
出は、まず選択されたノードを構成する既知のステート
に対応するノードをシーケンスの終了時に最後に受信さ
れたシンボルに関連するテーブルからまず選択すること
により実行される。次に、選択ノードからデータビット
を抽出し、これを符号化されたデータワードに添付す
る。関連するシンボルに対する選択されたノードおよび
選択されたノードのためのパスポインタによって表示さ
れた先のシンボルの対応するノードからパスをトラバー
スする。第１シンボルに対するデータが検査され、復号
化されたデータワードに、復号化され、関連したデータ
ビットが添付されるまで、受信されたシンボルごとに抽
出およびトラバース工程を繰り返す。

【０００９】本発明およびその利点についてより完全に
理解するために、添付図面を参照し、次に詳細な説明に
おいて本発明について説明する。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に図１を参照すると、ここには
ソースデータを受信し、そのソースデータを符号化し、
無線リンクを通してソースデータを送信し、受信された
データを復号化し、復号化されたデータを発生するため
のデータ処理システムのブロック図が示されている。図
１に示された実施例では、このシステムはたたみ込み符
号を使用している。ソースデータはブロック１１１で受
信され、このソースデータはリード−ソロモン符号器１
１３で符号化される。次にこの符号化されたデータはシ
ンボルインターリーブバッファ１１５を通してたたみ込
み符号器１１７へ送られる。たたみ込み符号器から出力
される信号は、次に変調器１１９へ入力され、通信リン
ク１２１を通して送信される。この通信リンク１２１は
無線通信リンクを含む任意のタイプの通信リンクでよ
い。しかしながら、この通信リンクまたはチャンネル１
２１は一部がリード−ソロモン符号器１１３で得られ
る、誤りを生じ易いチャンネル特性に起因し、あるタイ
プの誤り訂正機能を必要とする。データソースからの情
報ビットはリード−ソロモン符号によって使用される２
^mのシンボルアルファベットを作成するよう、ｍのブロ
ックにグループ分けされる。このデータは連結符号シス
テムのうちの「外側符号」である。リード−ソロモン符
号器１１３の出力シンボルはｍに関して二進表示に変換
され、シンボルインターリーブバッファ１１５へ入力さ
れる。このバッファ１１５はリード−ソロモン符号ワー
ドにわたってチャンネルシンボルの誤りのバーストをで
きるだけ均一に拡散できる。

【００１１】受信機では復調ブロック１２３において変
調された信号が受信され、この変調信号はたたみ込み符
号器１１７によって符号化されたシンボルを符号化する
ようにビタビ復号器１２５を通して処理される。たたみ
込み符号は符号システムのうちの「内側符号」である。
ビタビ復号器の出力は符号器へ入力された二進シーケン
スの予測値である。次にこれら復号化されたシンボルは
デインターリーブバッファ１２７へ出力され、リード−
ソロモン復号器１２９へ送られ、復号化されたデータを
発生する。この復号化されたデータはブロック１３１に
よって受信データをして表示される。

【００１２】たたみ込み符号器は従来のたたみ込み符号
化技術を利用してデータを符号化するように作動でき
る。これら符号化技術はある種の符号であり、この符号
では符号器がｋ個のシンボル（ほとんど多くの場合ｋ＝
１である）のグループのデータを受け入れ、各出力グル
ープが、その時にｋ個の入力に依存するだけでなく、先
の数個の入力グループにも依存する性質を有するｎ（ｎ
＞ｋ）個のシンボルの小グループの符号化された出力デ
ータを発生する、すなわち符号器はメモリを有する。

【００１３】次に図２を参照すると、ここにはたたみ込
み符号器のブロック図が示されている。この符号器では
直列に接続された８個のシフトレジスタ２１１が設けら
れており、これらシフトレジスタ２１１のうちの第１レ
ジスタがその入力端で入力ビットＸ０を受信し、その出
力端に出力ビットＸ１を発生するようになっている。続
くシフトレジスタ２１１はその出力端にＸ２、Ｘ
３、....Ｘ８を発生する。入力Ｘ０と第２、第３、第
５、第７および第８シフトレジスタ２１１の出力は排他
的ＯＲ（ＥＸＯＲ）ゲート２１３へ入力され、その出力
端に出力Ｙ０を発生する。同じように、入力Ｘ０と第
２、第３、第４、第７、第８シフトレジスタ２１１の出
力は、ＥＸＯＲゲート２１５へ入力され、その出力端で
Ｙ１を発生する。第３ＥＸＯＲゲート２１７の入力端は
Ｘ０入力端および第１、第２、第５および第８シフトレ
ジスタ２１１の出力端に接続されており、ＥＸＯＲゲー
ト２１７の出力端はＹ２出力を発生する。これらシフト
レジスタの関係は次のように定義できる。

【００１４】

【数１】

【００１５】従って、シフトレジスタ２１１を制御する
クロックがシフトするたびに、シンボルを示す３ビット
の符号が出力される。これら３ビットシンボルの各々は
入力ビットおよびレジスタの各々の出力によって決ま
る。基本的にはこれらレジスタは共に加算された場合に
制約長さ（本実施例では８である）を定める多数のステ
ートビットを有するステートマシンである。レートＲは
入力のステートごとにビットの数（１である）として定
められ、入力ビットを定めるよう、出力ビットの数（本
例では３である）で割られる。従って、レートは１／３
である。

【００１６】上記のようにたたみ込み符号化アルゴリズ
ムを使用してデータが一旦符号化されると、シンボルが
出力される。この場合、各出力シンボルは包囲ビットを
もつ１入力ビットによってあらわされる。一般にたたみ
込み符号の構造および特性はトレリス図を利用して変わ
り得る。００、０１、１０および１１の２²個のステー
トを生じさせるような２つのレジスタを有するステート
マシンを考えてみる。これらステートの各々は別のステ
ートへの遷移を行うことができ、この遷移は図３に示さ
れている。符号化アルゴリズムは０１、００、１０、１
１のシンボルを発生する。これにより基本的には制約長
さが３であって、レートが１／２であるたたみ込み符号
器が構成される。もし制約長が３であれば２５６ステー
トとなる。ステート間の遷移を生じさせるシンボルが矢
印で示されるたたみ込み符号器が描かれている。最初、
符号器は「０」に初期化され、２つの内部レジスタ、す
なわちステートは初期ステートが「００」となるよう
に、「０」の値にセットされる。

【００１７】次に図４を参照する。ここにはトレリス線
図が示されており、この図には符号器を通過するあるシ
ーケンスのデータビットが示されている。データワード
にはテールシーケンスの２つのゼロが加えられている。
実線は「０」の符号器入力信号を示し、点線は「１」の
符号器入力信号を示す。このようなコンフィギュレーシ
ョンでは符号器が「０」ステートに初期化された場合
に、出力されるシンボルのシーケンスおよび符号器の種
々のステートがこのトレリス図から理解できる。

【００１８】ビタビ復号化アルゴリズムはトレリス表示
で示された再合流パス構造の長所を活用するたたみ込み
符号に対するパス最尤復号化方法である。このアルゴリ
ズムについて、図５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、６ｃ、７
ａ、７ｂおよび７ｃを参照して説明する。これら図はハ
ード決定復号器用の復号化トレリス線図、および特定の
受信シーケンスを介しての工程を示す。トレリス線図に
おけるブランチには、正規化されたブランチ距離が付け
られている。そのブランチ距離は、図４における対応す
る符号器トレリス表示に示された符号器の出力シンボル
と異なり、そのブランチにおける受信シンボルのビット
数に等しい。

【００１９】図５Ａを参照すると、受信シーケンスの最
初の遷移では第１シンボル「００」が生じるが、このシ
ンボルはステート「００」から「００」へのステート遷
移では差がない。しかしながらステート「００」からシ
ンボル「１１」に対応するステート「１０」へは許容で
きる変化である。この結果、２ビットのブランチ距離の
差が生じる。第１の２つのブランチでは、復号器は単に
ブランチ距離を累積し、２^K-1個のパス距離を得るだけ
である。ここで、Ｋは３の制約長さである。この結果、
可能なパスは４つとなる。３つのブランチの後に図５Ａ
に示されるようにパスが再び合流し始める。ビタビ復号
器は各ノードに進入する２つのパスのパス距離を比較
し、最悪の（本例では最大の）距離を除く。この結果、
３つの受信シンボルに対応する３つのブランチの後に、
図５Ｂのトレリス線図が得られる。

【００２０】ｎ個のチャンネルシンボルの新しいブラン
チが受信されるたびに、ビタビ復号器は２^K-1個の先に
計算されたパス距離にブランチ距離を加えることによ
り、２^K個のパス距離を計算する。次に、各ステートに
入る２つのパス間で２^K-1回の比較が行われ、各ノード
において最良の距離を有するパスだけが保持される。こ
のやり方は図６ａ〜６ｃに示されている。

【００２１】図６ａにはビタビアルゴリズムにより除か
れた後の、図５ｂのトレリス線図に加えられた別の、す
なわち第４のブランチが示されている。図６ｂは最悪の
パスを除去することを示し、図６ｃは別の最悪パスを除
去する簡略化を示す。このポイントでは、第１ブランチ
においてすべてのパスは「００」から「００」へのステ
ート遷移に合流しており、ここでは復号器は出力が
「０」となるようにこのステートが「０」の符号器の入
力と一致したと判断できる。

【００２２】次に図７ａ〜７ｃを参照すると、ここには
第５ブランチの最初にテールシーケンスが示されてい
る。これらは「０」であることが判っているので、
「０」パスしか示されておらず、これらパスは延長され
たパスのみである。図７ｂは２つのパスしか残っていな
い比較後のトレリスを示す。図７ｃは「０」の入力ビッ
トに対する延長部しか示していない第６および最終ブラ
ンチを示す。双方のパスに対しブランチ距離が足される
と、上方のパスが選択されたパスであり、最終の完全な
復号器の出力シーケンスが「００１０００」となること
が理解できよう。

【００２３】最後に図４〜７ｃの例に示されるように、
パスはいずれもすべて０ステートのノードに合流し、ビ
タビ復号器には単一の最も可能性の高いパスが残され
る。実際にはたたみ込み符号は通常テールシーケンスの
ない任意の長いシーケンスのデータと共に使用される。
復号器にＮ個の量子化された受信信号の新しいブランチ
が与えられるようなアプリケーションでは、復号器は過
去の固定された数のブランチである、あるブランチに対
応する情報ビットの推測値を与える。このことは、最良
のパス距離を有するパスに対応する現在ステートをピッ
クアップし、次にブランチｍの一部（パスメモリと称さ
れる）のためのトレリスを通るこのパスを逆にたどり、
最後にそのブランチに対応する情報を出力として発生す
ることにより達成される。このような方法は２^K-1個の
パスの各々に対しｍ個のビットを保持するだけでよいこ
とを意味する。保持されたパスはある制約長さのブラン
チを再合流させる傾向があるので、これよりも大きいメ
モリは性能にほとんど影響しない。より大きいパスメモ
リを設けた場合、任意の現在ステートからトレースバッ
クすることにより性能を達成することも可能である。パ
スを現在の最尤ステートからトレースバックする際、Ｒ
＝１／２符号に対しては約５つの制約長さ、すなわちブ
ランチのパスメモリが良好な選択となる。より低いレー
トの符号には若干小さいパスメモリでも適当であり、よ
り高いレートの符号の場合、より大きいメモリが必要と
なる。

【００２４】図３の遷移図に記載のたたみ込み符号器を
用いる上記例では、誤りなしですべてのシンボルが送信
されている。誤りがない場合、パスのブランチ距離、す
なわちパス内の各ブランチに対するブランチの距離は、
所定のブランチに対する２つのステート間の遷移に関連
するシンボルと実際に受信された信号との間の距離を計
算することにより決定できる。しかしながら受信した情
報がシンボル空間内の所定のシンボルに正しく対応しな
い場合、シンボルの実際の受信情報とシンボルの各々と
の間の距離を計算する。所定のパスに対してブランチ距
離のすべてが決定されれば、トレリスを通る純正のパス
と受信した実際の信号値との間のブランチ距離の合計に
よって定められる「パス距離」を決定できる。

【００２５】ビタビ復号器では、この復号器の目的はた
たみ込み符号器から出力される最も可能性の高いデータ
シーケンスを探すことにある。図２の開示された実施例
のたたみ込み符号器は８つのレジスタを有し、これらレ
ジスタは２５６（２⁸＝２５６）個の異なるステートに
マッピングしなければならず、ここではこれらステート
に関連する受信した３つのデータ（Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２）
に従ってステート遷移をトレースし、これら３つのデー
タはシンボルである。たたみ込み符号器の内部ステート
は次のように定められる。

【００２６】

【数２】

【００２７】ビタビ復号器を作動させるために、たたみ
込み符号器の初期ステート（８個のレジスタ２１１の
値）の「０」と見なす。更にビタビ復号器を公知のステ
ートで終了させるために、入力データのテールで８個の
「０」を追加し、対応する符号化されたデータ（８個の
シンボル）も送信する。

【００２８】次に図８を参照すると、ここには８個のシ
ンボルの初期化から８個のシンボルの終了までのトレリ
ス線図内のステート遷移が示されている。図示されるよ
うに、このシステムはステート「０」で初期化され、最
初のシンボルに対してこのステートから可能な遷移はス
テート「０」またはステート「１」だけである。シンボ
ル「０００」が送信される場合、遷移はステート「０」
から「０」までとなる。シンボル「１１１」が送信され
る場合、このことはステート「０」から「１」までの遷
移を示す。しかしながら誤りがあり、着信シンボルが
「０１０」となるように１つのビットがフリップした場
合、この結果、エラーが生じる。ブランチの距離を考慮
するために、ブランチの各々に対するブランチ距離が次
の式で表されるようハミング距離における距離を計算す
る。

【００２９】

【数３】

【００３０】ビタビ復号器では、１回の遷移だけでは着
信データの判断を行わない。むしろ着信シンボルの全て
が復号化され、累積距離、すなわちパス距離が異なるス
テート遷移トレースを有する他の全ての候補点と比較さ
れるまで復号化操作を続ける。可能なステート遷移トレ
ースの数は爆発的には増加しない。その理由は、この数
はたたみ込み符号器におけるシフトレジスタの数および
関連するステートの数（２５６）によって制限されてい
るからである。

【００３１】更に図８を参照すると、初期化動作に関連
する最初の８つのシンボル期間の後に、受信された各シ
ンボルに対し２５６のステートの間のフルステートの遷
移が生じる。この作動段階では、各左側ノードは２つの
出発ブランチを有し、各右側ノードが２つの到着ブラン
チを有する。累積距離に従い、着信ブランチのうちの１
つの選択が行われる。これにより所定の受信シンボルに
対し最大遷移ノードは２５６に維持される。次に、ビタ
ビ復号化で比較する必要があるトレースの最大数も２５
６となり、各トレースに関連する累積距離も２５６種類
となる。この累積距離はビタビパス距離である。

【００３２】一般に着信シンボル（３ビット）と適正な
シンボルとの間の距離はハードによる決定（例えばハミ
ング距離）によるか、またはソフトによる判断のいずれ
かで計算できる。ソフト判断を利用することにより、次
の表１は、受信したビットが「０」または「１」である
かどうかの判断と、受信したビットの振幅との間の関係
を示し。この関係はノイズがガウスノイズである場合に
定められる。

【００３３】

【表１】

【００３４】例えばレンジ０_L内の振幅を有する信号と
１との間のソフト判断のペナルティは約１０の値である
ことが理解できよう。「０」に対するペナルティは２で
ある。ビタビ復号化アルゴリズムにはこのように距離の
拡張を容易に組み込むことができるという事実により、
以下、開示する実施例ではハード判断による復号化しか
説明しない。図９にはガウス分布が示されている。

【００３５】付属書として添付した下記の表３には左側
ノードから右側ノードまでのステートの各々に対するス
テート遷移が示されている。各左側ノードに対する右側
ノードは２つあるので、これらを入力＝０および入力＝
１と称す。対応するシンボルは（ ）内にＹ０＋２^*Ｙ
１＋４^*Ｙ２として示されている。この表から、左側ノ
ードの距離と右側ノードの距離との間には次の式が成り
立つことが理解できよう。

【００３６】

【数４】

【００３７】上記式３および４では、「シンボル」は受
信シンボルを示し、ｍ（Ｎ）はステートＮおよび入力０
の場合のたたみ込み符号器の出力である。

【００３８】次に図１０を参照する。この図には式３お
よび４の図が示されている。ＮおよびＮ＋１２８の双方
に対し、累積パス距離が存在することが理解できよう。
ノードＮおよびＮ＋１２８からノード２Ｎおよび２Ｎ＋
１の１つにそれぞれトラバースする際、新しい「距離」
すなわち計算されたブランチ距離が存在しなければなら
ない。これらブランチ距離は表１を参照して上で説明し
たソフト判断値である。これら値は受信されたシンボル
の実際のビットレベルと遷移に対し局部的に発生された
たたみ込み符号を比較することによって決定される。２
Ｎのノードでは、すなわちすべての偶数ノードに対して
は、復号化されたデータは「０」ビットとなり、２Ｎ＋
１ノード、すなわちすべての奇数ノードに対してはデー
タは「１」となることが理解できよう。これらデータは
特定のパスに対し復号化されたデータに加えられるビッ
トとなる。

【００３９】次に図１１を参照すると、ここには中間パ
ス距離値を決定し、これら中間パス距離値を記憶するた
めのビタビ復号器ループの一部のブロック図が示されて
いる。図１１に示されたビタビ復号器の一部には複数の
先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリが設けられている。こ
のメモリ空間は等しい６４ワードのセグメントに分割さ
れており、各６４ワードセグメントは１２８よりも小さ
い値を有する、偶数番号ノードに関連するＦＩＦＯ３０
０、１２８よりも小さい値を有する奇数番号のノードに
関連するＦＩＦＯ３０２、１２８以上の値を有する偶数
番号のノードに関連するＦＩＦＯ３０４、１２８以上の
値を有する奇数番号のノードに関連するＦＩＦＯ３０
６、１２８以上の値を有する偶数番号のノードに関連す
るオーバーフローＦＩＦＯ３０８、１２８以上の値を有
する奇数番号のノードに関連するＦＩＦＯ３１０のうち
の１つに記憶される。ＦＩＦＯ３００および３０２の出
力は選択可能であり、バス３１４を通してラッチ３１２
に入力される。ラッチ３１２の出力は合計接合部３１６
の入力端へ入力され、この接合部の出力はラッチ３１８
に入力される。ラッチ３１２の出力も合計接合部３２０
へ入力され、接合部３２０の出力はラッチ３２２に入力
される。ＦＩＦＯ３０４、３０６、３０８および３１０
の出力は全てラッチ３２４に選択自在に入力される。ラ
ッチ３２４の出力は合計接続部３２６へ入力され、この
合計接続部の出力はラッチ３２８に入力される。ラッチ
３２４の出力は合計接続部３３０の入力にも入力され、
合計接続部３３０の出力はラッチ３３２に入力される。
合計接続部３１６および合計接続部３３０の双方は第２
入力端が出力ｄ（ｍ（Ｎ）、シンボル）を受けるよう、
ソフト判断パス距離テーブル３４０の出力端に接続され
ており、合計接続部３２６および３２０は第２入力端が
値ｄ（７−ｍ（Ｎ）、シンボル）に関連したテーブル３
４０の出力端に接続されている。

【００４０】ラッチ３１８および３２８の出力はブロッ
ク３５０に入力され、ブロック３５０は２つのラッチ３
１８と３２８の内容を比較し、どちらの内容の方が低い
値であるかを判断するようになっている。この値、すな
わちそのノードに対する新しいブランチ距離は次にラッ
チ３５２に記憶される。更に比較の結果を示すライン３
５４には単一ビット出力が発生される。この出力をＳＥ
Ｌ０出力と称す。同様に、ラッチ３２２および３３２の
出力はブロック３５８に入力される。このブロック３５
８はラッチ３２２と３３２の内容の出力を比較し、ラッ
チ３６０にその低い方の値を記憶するようになってい
る。ブロック３５８もＳＥＬ１と表示されたライン３６
２に単一の値を出力するようになっている。ライン３５
２の出力は、バス３７２を通してＦＩＦＯ３００、３０
４および３０８の入力に入力される。ラッチ３６０の出
力はバス３７０を通してＦＩＦＯ３０２、３０６および
３１０の入力に入力される。ＦＩＦＯ３００〜３１０の
各々の作動は制御ブロック３７４によって制御され、こ
の制御ブロック３７４は後述するように、ＦＩＦＯ３０
０〜３１０のうちの選択ＦＩＦＯ内に情報を記憶し、こ
れから情報を抽出するための読み出しおよび書き込み制
御信号を発生するようになっている。更に、制御ブロッ
ク３７４はスタート信号、更にリセット信号も受信す
る。この制御ブロックは出力信号として完了信号も発生
するようになっている。制御回路３７４はＮ個の値も発
生し、このＮ個の値はたたみ込み符号器３７８に入力さ
れる。このたたみ込み符号器３７８の出力はブロック３
４０へ入力するための３ビットの値としてラッチ３８４
に記憶される。ｄ（ｍ（Ｎ）、ｓｙｍｂｏｌ）およびｄ
（７−ｍ（Ｎ）、ｓｙｍｂｏｌ）に対してはそれぞれブ
ロック３４０にソフト判断パス距離テーブルが記憶され
る。ｍ（Ｎ）および７−ｍ（Ｎ）は１の補数の関係にあ
り、７−ｍ（Ｎ）はｍ（Ｎ）から容易に得られる。

【００４１】初期パス距離値に対しては先のパス距離値
を定める必要がある。ビタビ復号化では、先の距離値
（Ｎ）および距離値（Ｎ＋１２８）を最大例外距離
（０）にセットし、この最大例外距離値は０の値にセッ
トされる。このことは、双方のブロック３５０および３
５８に入力される制御ライン３８２上の飽和制御信号に
よってイネーブルされる。

【００４２】距離値（２Ｎ）の計算の結果は偶数値を構
成し、この偶数値は偶数ＦＩＦＯ３００および偶数ＦＩ
ＦＯ３０４または偶数ＦＩＦＯ３０８に記憶される。後
述するように、先の情報を保持するために、偶数ＦＩＦ
Ｏ３０８および偶数ＦＩＦＯ３１０が設けられている。
従って、偶数ＦＩＦＯ３０４または３０８のいずれかに
新しいパス距離値が書き込まれると、偶数ＦＩＦＯ３０
４および３０８の他方は先のパス距離値を維持する。こ
のことは、距離（２Ｎ＋１）を計算するための奇数ＦＩ
ＦＯ３０６および３１０の場合でも同じである。

【００４３】更に図１１を参照すると、比較器３５０は
ラッチ３１８内の値と３２８内の値を比較するように働
く。ラッチ３１８は奇数または偶数であるＮ＋値ｄ（ｍ
（Ｎ）、ｓｙｍｂｏｌ）の場合の先のパス距離に関連す
る値を含む。このラッチ３２８は先のパス距離と、距離
（Ｎ＋１２８）および値ｄ（７−ｍ（Ｎ）、ｓｙｍｂｏ
ｌ）との和を記憶する。これら２つの値は比較され、最
も可能性の高い距離値、すなわち最も小さい値がＦＩＦ
Ｏ３００〜３１０のうちの適当な１つに書き戻される。
レジスタ３００および３０２はラッチ３１２への最初の
クロックサイクルでクロック制御され、次に距離が計算
され、次のクロックサイクルでラッチ３１８に記憶され
ることに留意されたい。１２８以上のＮの値に対して
は、冗長ＦＩＦＯ３０４、３０８および非冗長ＦＩＦＯ
３０６、３１０を交互に動作させることが重要である。
これは先のパス距離値にオーバーライトしないように保
証するためである。このことは、２Ｎパス、Ｗ_2Nおよび
２Ｎ＋１パス、Ｗ_2N+1に対する書き込み動作と共に、Ｎ
＜１２８に対する読み出し動作Ｒ_NおよびＮ≧１２８に
対する読み出し動作Ｒ_N+128の場合の次の表２に示され
ている。

【００４４】

【表２】

【００４５】このような構造では、Ｎは１２７から０へ
デクリメントされ、次に即座にオーバーライトできる。
しかしながらＮ≧１２８の値に関連するＦＩＦＯとの間
の読み出しおよび書き込み動作は異なるＦＩＦＯとの間
で読み出しおよび書き込みされる。これは所定のノード
計算に対してはＮ＞１２８のＦＩＦＯを１回読み出すだ
けでよいことに起因し、同じノード計算の間、再び同じ
ＦＩＦＯが使用されるという事実のために、Ｎ≧１２８
のＦＩＦＯとの競合があり得るからである。式３および
４の双方を計算するこのような構造では、Ｎ≧１２８の
ＦＩＦＯに対しては冗長ＦＩＦＯがあるだけでよいの
で、必要なメモリ数は少なくてすむ。更にＦＩＦＯを使
用することによりビタビアルゴリズムを実現する際には
パス距離１の記憶を少なくすることにより、より高速の
読み出しおよび書き込みが可能となる。

【００４６】コンパレータ３５０および３５８はそれぞ
れのラッチ３５２および３６０に対する出力に対し、関
連するラッチ３１８および３２８または３２２および３
３２のうちの１つの出力をそれぞれ選択するように作動
し、更にこれらコンパレータはＳＥＬ０およびＳＥＬ１
信号を出力するように働く。上方パスが選択される際に
はＳＥＬ０信号は論理「０」であり、下方パスが選択さ
れる際には論理「１」である。同じように、上方パスが
選択される際にはＳＥＬ１信号は論理「０」であり、下
方パスが選択される際には論理「１」である。図示され
ていないが、コンパレータ３５０はこれに関連するマル
チプレクサを有しており、コンパレータの出力はこのマ
ルチプレクサからの出力に対し、ラッチ３１８またはラ
ッチ３２８を選択する。ＳＥＬ０またはＳＥＬ１信号の
出力は、出力ラッチに対する出力に対し２つの入力ラッ
チの一方を選択する内部マルチプレクサ（図示せず）を
備えたコンパレータの判断を示す。このようにＳＥＬ０
およびＳＥＬ１ビットの値はどの着信パスが可能性の最
も高いパスとなるかを示し、この値は各着信シンボルの
ための２５６個のノードの各々に対して発生される。こ
れらノードの各々はこれに関連するＮの値を有し、ノー
ドが偶数である時、復号化されたデータは論理「０」と
なり、ノードが奇数である時は論理「１」の値となると
決定されているので、最も可能性の高いパスをトラバー
スするにはＳＥＬの値を検査するだけでよい。

【００４７】次に図２を参照すると、ここにはビタビ復
号器のループの第２部分のブロック図が示されている。
２つのＳＥＬ０およびＳＥＬ１ビットはレジスタ４００
を通してデータバス３９８上で多重化される。データバ
ス３９８は４ビットのデータバスであり、後述するよう
に最初の２つのＳＥＬビットがデータバスの２つの最小
位ビット（ＬＳＢ）に入力され、次の２つのＳＥＬビッ
トが２つの最大位ビット（ＭＳＢ）に入力されるよう、
ＳＥＬ０ビットおよびＳＥＬ１ビットとデータバス３９
８の４ビットとをインターフェースするためのマルチプ
レクサ（図示せず）が設けられている。データバス３９
８はダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）
４００に入力される。このメモリ４００は各列アドレス
に対し４ビットが与えられるように構成されている。図
示されたＤＲＡＭ４００では１０２４の行と２５６の列
が設けられている。ビタビ復号器が作動する際の各クロ
ックサイクルごとにＳＥＬ０ビットおよびＳＥＬ１ビッ
トが発生される。これらビットは所定の入力シンボルに
対する２５６個のノード、すなわち２５６のステートの
うちの２つに対応する。このように関連するノードの各
々から後方に進む最も可能性の高いパスを示す所定のシ
ンボルに対し、２５６個のＳＥＬビットを発生しなけれ
ばならない。従って、受信された所定のシンボルに対し
２５６個すべてのノードを通過するようにサイクル動作
するには、１２８のクロックサイクルが必要となる。こ
れらビットはＤＲＡＭ４００の１つの行に逐次記憶され
る。従って、まず１つの行が選択され、次にＮの値がイ
ンクリメントされるにつれ、選択された列にデータが逐
次記憶され始める。

【００４８】列アドレスは４ビットを選択するので、こ
こには４ビットを記憶できる。このような記憶はまず２
つのレジスタ４００をデータバス３９８の第１および第
２の最小位ビットに接続することによって容易にされ
る。次のクロックサイクルでレジスタ４００の内容がメ
モリ４００内の選択された対応するセル内に記憶される
ように、これら内容はデータバス３９８の第３および第
４の最大位ビットに接続される。次のサイクルでコラム
アドレスがインクリメントされ、次にこのような動作が
繰り返される。この動作は所定のシンボルに対し６４の
列アドレスに対し続けられるので、１つの行に１つのシ
ンボルが関連する。しかしながら、他の行長さでも対応
できると理解すべきである。行の終端部では列アドレス
は６３である。次のシンボルに対する次の２５６のＳＥ
Ｌビットに対し、列アドレスを０に戻すようにセットす
るかわりに、行アドレスをインクリメントした後に時間
を節約するために列アドレスを逆方向にデクリメントす
る。これによりその新しい行にＳＥＬ情報のより価値の
あるシンボルが記憶される。このような操作は所定のシ
ーケンスに対する全てのデータが受信されるまで続けら
れる。

【００４９】復号化動作では、復号器は逆の順序で作動
するだけでよい。すなわち最終ステートがステート
「０」となる知識を復号器が有する状態で、復号化すべ
き最終シンボルに２５６のノードが関連する状態でスタ
ートする。次に逆方向にどのパスをトラバースすべきか
を判断するよう、この１つの状態だけを見る。このよう
にするには、最終シンボルに対し、「０」ステートに関
連する記憶ロケーションにあるＳＥＬビットを見るだけ
でよい。ＳＥＬビットが論理「０」であれば、上方パス
に進み、論理「１」であれば、下方パスに進む。実際に
はこれは逆方向パスに対するポインタになる。この復号
器の動作は値を決定するのにポイントされたノードであ
る次の２５６のノードのための情報に進むだけでよい。
ポイントされたノードが偶数ノードである場合、復号化
された出力ビットは「０」となり、奇数ノードであれ
ば、復号化された出力は論理「１」となる。この新しい
ノードでは、そのノードに対するＳＥＬビットを読み出
し、次に復号器は先のシンボルに関連して記憶された先
の２５６のビットに進み、そのシンボルのためのＳＥＬ
ビットを読み出し、そのビットに関連する値に対する復
号化されたビットを出力する。この動作は受信されたす
べてのシンボルに対して続けられる。従って、この動作
によって復号化された出力データが得られる。所定のシ
ーケンスの受信データに対し、メモリ４００内に記憶さ
れた全ての情報を読み出すには、全メモリを通過するよ
うにトラバースする必要がある。

【００５０】次に図１３を参照する。ここにはメモリ４
００の動作の図が示されている。このバックトレーシン
グ動作はメモリからデータを取り出し、メモリへ戻す態
様を示している。上記のようにデータは列アドレスを１
方向にインクリメントし、次に記憶するように他の方向
にデクリメントするよう、蛇行して入力される。所定の
シーケンスに対し、一旦情報が記憶されると、これを復
号化しなければならない。

【００５１】図１３からは、最初の動作は最も可能性の
高いパスに対するＳＥＬビットを選択するためのバック
トレーシングアクセスであることが判る。この動作の次
に、フォワードトレーシング情報が続く。ここでは２５
６個のＳＥＬビットが記憶される。バックトレーシング
動作はビタビ復号化アルゴリズムにおけるトレリスのバ
ックトレーシング動作に従って先に記憶されたＳＥＬ情
報を復号化する。このバックトレーシング動作の工程は
次のとおりである。

【００５２】「０」の初期化から「０」シンボルのテー
ルまでの全シーケンスのデータが受信されると、バック
トレーシング動作が開始される。このバックトレーシン
グ動作は最終ステートが「０」であることが判っている
ということを考慮する。２５６個のＳＥＬビットの最終
ブロックの最初のノードが読み出される。このノードは
偶数であるので、復号化されたデータは論理「０」とな
る。更にＳＥＬビットは次の列アドレスがどこにあるの
かを復号器に伝える。すなわち２Ｎまたは２Ｎ＋１ノー
ドである現在ノードに対するＮまたはＮ＋１２８ノード
への上方パスに従うのか、または下方パスに従うのかを
復号器に伝える。従って、行アドレスがバックワード動
作でデクリメントされた場合に、ポイントされた列アド
レスは下方または上方パスのどちらかの定義されたパス
に関連した単一ビットにアクセスするだけでよい。特定
の動作は次のとおりである。

【００５３】１．シーケンス内の最終テールビットまで
のＳＥＬ情報を記憶する。

【００５４】２．（ｎ₇、ｎ₆、ｎ₅、ｎ₄、ｎ₃、ｎ₂、ｎ
₁、ｎ₀）（ここでｎ₇はＭＳＢである）のように８ビッ
トの列アドレスを定めることによりバックトレーシング
動作を開始する。メモリ４００にアクセスするのに６４
のコラムアドレスが必要であることに留意されたい。し
かしながら４ビットであるので、メモリのための列アド
レスは６ビットの他に列アドレスごとの４ビットを選択
するのに必要な別の４ビットを有しているだけでよい。
これにより、図示されていない所定の予備的復号化動作
が必要となる。従って、この８ビットアドレスは行内の
単一ビットを選択する。

【００５５】３．アドレス（ｎ₇、ｎ₆、ｎ₅、ｎ₄、
ｎ₃、ｎ₂、ｎ₁、ｎ₀）＝（０、０、０、０、０、０、
０、０）とセットする。このアドレスは上記のようにバ
ックトレーシング動作における最初のノードは「０」ス
テートとなることが判っているので、このアドレスは最
初のノードのアドレスである。

【００５６】４．行アドレスは最終行アドレスにセット
される。この最終行アドレスには所定のシーケンスに対
するＳＥＬ情報が記憶される。この情報は「０」データ
ビットに関連する最終記憶シンボルに対応し、このこと
は既知である。

【００５７】５．最も望ましい逆パス、すなわち上方パ
スか下方パスかを示す、このアドレスにおけるＳＥＬビ
ットを読み出す。

【００５８】６．ＳＥＬビット情報に従い、新しいアド
レスを次のように定義する。 ＳＥＬ＝０（上方パス）：（０、ｎ₇、ｎ₆、ｎ₅、ｎ₄、
ｎ₃、ｎ₂、ｎ₁）； ｎ₁が偶数のとき、復号化された出力＝０であり、奇数
のとき、復号化された出力＝１となる。 ＳＥＬ＝１（下方パス）：（１、ｎ₇、ｎ₆、ｎ₅、ｎ₄、
ｎ₃、ｎ₂、ｎ₁）； ｎ₁が偶数のとき、復号化された出力＝０であり、奇数
のとき、復号化された出力＝１となる。

【００５９】７．行アドレスを逆方向に１だけインクリ
メントする。

【００６０】８．行アドレスがスタートアドレスに戻る
まで、上記工程５〜６を繰り返す。

【００６１】上記工程により、トレリスを通して後方に
トレースされた最も可能性の高いパスに従って復号化さ
れたビットストリームを組み立てできる。このバックト
レーシング動作の後に新しい着信データに対し、そのブ
ロックのＳＥＬ情報の全てをオーバーライトできる。こ
の動作はたたみ込み符号の次の組に対応する。このよう
な順方向のメモリアクセスと逆方向のメモリアクセスと
を繰り返すことにより、１つのメモリで経済的にバック
トレーシング復号化と新しいＳＥＬ情報の記憶を行うこ
とができる。上記工程６では、ＳＥＬ情報は常にトレリ
スがトラバースすべき２５６個のノードの先の組のアド
レスを常に定めることに留意されたい。ノードが２Ｎノ
ードであったか、または２Ｎ＋１ノードであったかに応
じ、ＭＳＢはノードからもどりのＮパスに対しては
「０」となり、Ｎ＋１２８パスに対しては「１」とな
る。

【００６２】図１２の実現例からアクセスされる出力は
バックトレーシング動作に起因し、逆順序となっている
ことが理解できよう。通常の順序でデータシーケンスを
発生するには、すなわちデータストリームを「フリッ
プ」するには、別のメモリを増設しなければならない。

【００６３】次に図１４を参照する。ここには図１２の
実施例と別の、ビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）５００を利用
した実施例が示されている。このＶＲＡＭ５００はリア
ルタイムのビデオおよびグラフィック入出力のために利
用されている、業界における商品である代表的なビデオ
メモリである。ＶＲＡＭの内部構造により２方向へのア
クセスが可能である。第１の態様では、メモリアレイの
パラレルアクセスが得られ、第２の態様ではシリアルア
クセスが得られる。従って、最も一般的には１行にピク
セルの１列を記憶できるよう、スクリーンにＶＲＡＭを
「ピクセル」マップする。このようにビデオスクリーン
の１列に対応するピクセルの全行を１行の長さに等しい
シリアル出力シフトレジスタに出力できる。次にこの情
報をディスプレイのラスターと同期させてビデオディス
プレイ内にこのレジスタよりシリアルに出力できる。こ
のシフトレジスタの内容が出力される間、先のサイクル
で実際にアドレス指定され、シフトレジスタに出力され
た行を更新できる。

【００６４】ＳＥＬ情報を記憶することと逆に、１つの
行内に実際の復号化されたデータを蓄積できるようにす
るには、後述するようにＶＲＡＭ５００を制御する。こ
のような制御は「０」である既知のデータビットを記憶
して、最初に受信されたシンボルに対する演算を開始す
ることにより容易となる。次のサイクルでは、各ノード
に対し復号化されたデータストリームが与えられる。こ
のデータはそのノードが最も可能性の高いパスであると
判断された場合、復号化されたデータとなる。所定の受
信されたシンボルに対し、２５６個の可能なノードから
新しいノードを取り出し、式３および４を計算すること
により、どのパスがそのノードに対し最も可能性がある
かを判断することにより、すなわち先のシンボル内のＮ
モードからのパスまたは先のシンボル内のＮ＋１２８の
ノードからのパスのいずれかを判断することにより、そ
のノードに対する復号化されたデータがこれに添付され
た新しいノードに関連する復号化されたデータを有する
ことができ、このデータは偶数のノード（２Ｎ）に対し
ては「０」の復号化されたデータビットとなり、奇数の
ノード（２Ｎ＋１）に対しては「１」の復号化されたデ
ータビットとなる。従って、受信された各シンボルに対
しては、トレリスを通して各ノードまたはステートに対
する復号化されたデータストリームを累積できる。この
操作は、符号化されたシーケンスの最終部が受信され、
この受信時において復号化された有効なデータはステー
ト「０」に関し記憶されたデータだけであることが判る
まで続く。

【００６５】更に図１４を参照すると、ここにはＮの値
を受信し、更にＳＥＬ０およびＳＥＬ１ビットも受信す
るようになっているアドレス発生器兼制御回路５０２が
設けられている。これらビットはアドレスバス５０４に
行アドレスを発生するのに利用される。更に、アドレス
発生器兼制御回路５０２は制御ライン５０６を介してタ
イミング信号を発生し、ＶＲＡＭ５００上の２つのマル
チポートの種々の制御を行う。ＶＲＡＭ５００のシリア
ル入力端はシリアル入力バス５１０に接続されており、
この入力バスはマルチプレクサ５１２によって選択可能
な「１」または「０」の値のいずれかを受信するように
なっている。このマルチプレクサ５１２はアドレス発生
器兼制御回路５０２によって制御される。ＶＲＡＭ５０
０は復号化されたデータバス５１４に復号化されたパラ
レルデータを出力するようになっている。

【００６６】次に図１５ａ〜１５ｄを参照する。ここに
は復号化されたデータを蓄積する態様を逐次示す４つの
略図が示されている。ＶＲＡＭ５００は２つのブロック
のメモリに分割されており、各ブロックは１０２４の列
および２５６の行に配置されており、これらブロックは
上方部分５２０と下方部分５２２を含む。更にシフトレ
ジスタ５２４も設けられている。次の動作の処理フロー
説明で、図１５ａ〜１５ｄの略図を利用する。

【００６７】プロセスフローの第１工程では、所定のノ
ードに対し上方パスを選択するか、または下方パスを選
択するかを判断するよう、ノードの各々における所定の
受信シンボルに対しパスの距離の比較を行う。すなわち
この決定はＳＥＬ１ビットおよびＳＥＬ０のビットの値
によって決定される。所定のノードに対するパス距離が
一旦決定されると、所定のノード（２Ｎまたは２Ｎ＋
１）は先のノードのうちのどちら（Ｎまたは＋１２８）
からパスがフローするのかを知る。所定のノード（２Ｎ
または２Ｎ＋１）に対し、パス距離が決定された後に、
ＳＥＬ１およびＳＥＬ２の値に応じ、本例における上方
ブロック５２０から（Ｎからフローする）決定された上
方ブランチまたは（Ｎ＋１２８からフローする）下方ブ
ランチの値が選択される。図１５ａでは、ロケーション
５２８内に先に復号化された組のデータが記憶される。
このデータはノード２Ｎまたは２Ｎ＋１における受信さ
れたシンボルに対するノードＮ（上方パス）またはＮ＋
１２８（下方パス）における復号化されたデータのステ
ートである。このデータは先のシンボルが受信されたと
きに計算されたノードＮまたはＮ＋１２８に対する復号
化されたデータのストリングを構成する。

【００６８】この第１工程では、図１５ｂに示されるよ
うに、アドレス指定されたロケーション５２８の内容が
シフトレジスタ５２４にダウンロードされる。このアド
レスはまず受信されたシンボルに対するノードを選択
し、次にそのノードが偶数（２Ｎノード）または奇数
（２Ｎ＋１ノード）であるかを判断することによって定
められる。次にブランチ距離を計算し、上方パス（Ｎ）
または下方パス（Ｎ＋１２８）を最も可能性の高いパス
として決定する。この値、すなわちＮまたはＮ＋１２８
は、ロケーション５２８のアドレスとなる。このポイン
トにおけるシフトレジスタ内に記憶されているデータは
先に受信されたシンボルに対する復号化されたデータを
構成すると理解することが重要である。

【００６９】図１５ｂに示される先の工程でシフトレジ
スタ５２４に一旦情報がロードされると、所定のノード
（２Ｎまたは２Ｎ＋１）に対し、このノードが奇数であ
るか、または偶数であるかを判断する必要がある。偶数
であればマルチプレクサ５１２によりシフトレジスタ５
２４に「０」をシフトする。次にシフトレジスタ５２４
内のデータストリームの長さが記憶ロケーション５２８
内のデータストリームの長さよりも１ビット長いことに
留意すべきである。この長さはその所定のノード（２Ｎ
または２Ｎ＋１）における復号化されたデータストリー
ムおよび受信されたシーケンスのデータを有する関連す
るシンボルを示す。

【００７０】所定のノードに対するシフトレジスタ５２
４に復号化されたデータビットが一旦シフトされると、
その結果生じる、シフトレジスタ５２４内の復号化され
たビットストリームは、図５ｄに示されるようにＶＲＡ
Ｍ５００内の下方ブロック５２２に転送される。このア
ドレスは偶数アドレス（２Ｎ）または奇数アドレス（２
Ｎ＋１）のいずれかとなり、式３および４に関連する。

【００７１】所定の受信シンボルの１つのノードに対す
る復号化されたデータが一旦決定されると、２Ｎまたは
２Ｎ＋１の値がインクリメントされ、次に２Ｎ＋１また
は２Ｎの新しいノードに対する新しいブランチ距離が計
算され、最も可能性の高い先のノードＮまたはＮ＋１２
８が決定され、そのノードに対する復号化されたデータ
ストリームが検索され、適当なデータストリームが添付
されて下方ブロック５２２へ戻されるような記憶が行わ
れる。次のシンボルが受信される時はデータをブロック
５２２から検索し、これをシフトレジスタ５２４にシフ
トし、次にシフトレジスタ５２４からのデータをブロッ
ク５２０内の適当なロケーションにシフトするように操
作を交互に行うだけでよい。ＶＲＡＭを用いたこのよう
な操作では、復号化されたビットストリームを得るのに
バックトレーシングは不要である。その理由は、復号化
されたビットストリームの形態で直接復号化された結果
が記憶されるからである。しかしながら、ＳＥＬ０およ
びＳＥＬ１情報はＶＲＡＭ５００の操作ごとに一度に１
つずつ処理する必要がある。

【００７２】要約すれば、最小量のメモリしか使用しな
いビタビアルゴリズムの実現例について説明した。第１
の特徴では、ＦＩＦＯを使ってブランチ距離を計算し、
距離が一旦計算されると演算全体に最小量のメモリしか
必要でないように、これら距離は単一のメモリ内に記憶
される。このような演算は各ノードで１つのバックパス
しか必要でないような各ノードにおいて、最も可能性の
少ないパスを思い出す必要性を実質的に解消するビタビ
アルゴリズムによって容易となっている。

【００７３】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）シーケンスの終わりにたたみ込み符号化プロセス
の既知のステートを有する符号化されたデータシーケン
スを受信する工程と、Ｍ個のステートおよびＭ個のノー
ドがあり、各ステートおよび各受信されたシンボルに関
連する対応するノードに対し、復号化されたデータビッ
トおよび最も可能性の高いステートおよび先に受信され
たシンボルに関連する対応するノードに対するパスポイ
ンタが関連している、たたみ込み符号化プロセスの各受
信シンボルおよび各ステートに対する情報ノードのテー
ブルを構築する工程と、テーブル内の情報から復号化さ
れたデータワードを抽出する工程とを備え、前記抽出す
る工程が、 ａ）シーケンスの終わりで最後に受信されたシンボルに
関連するテーブルから選択されたノードを構成する既知
のステートに対応するノードを選択する工程と、 ｂ）選択されたノードからデータビットを抽出し、抽出
されたデータビットを復号化されたデータワードに添付
する工程と、 ｃ）関連するシンボルに対する選択されたノードから、
選択されたノードに対するパスポインタによって示され
るステートおよび先のシンボルの対応するノードへトラ
バースする工程と、第１シンボルに対するデータを検査
し、復号化されたデータワードに関連する復号化された
データビットを添付するまで、受信された各シンボルに
対し、上記工程ｂ）およびｃ）を繰り返すことにより、
テーブル内の情報から復号化されたデータワードを抽出
する工程とを備えた、たたみ込みにより符号化されたシ
ンボルを送受信するビタビアルゴリズムによって符号化
されたデータシーケンスを復号化するための方法。

【００７４】（２）出力データワードを発生するよう
に、復号化され、アセンブルされたデータワードのシー
ケンスを反転する工程を更に含む、第１項記載の方法。

【００７５】（３）シーケンスの終了時の公知のステー
トが「０」データビットに対応する、第１項または２項
記載の方法。

【００７６】（４）たたみ込み符号器内のステートの数
が２ⁿ＝Ｍに等しくなるようにセットし、データシーケ
ンスの終了時のシーケンスがｎ個の「０」のストリング
を含むように、たたみ込み符号化演算が「ｎ」の長さの
演算に関連する複数の遅延時間を生じる、第３項記載の
方法。

【００７７】（５）テーブルを構築する工程が、受信さ
れた各シンボルが１つの行に対応し、各シンボルに関連
する各ステートが関連する行内の列アドレスに対応する
よう構成されたメモリを設ける工程と、受信した各シン
ボルに関連する行内の各列アドレスと共に、先に受信し
たシンボルに対するノードおよび関連する列アドレスに
対する最も可能性の高いパスを示すデータビットを記憶
する工程とを備え、各行内の列アドレスが「１」からＭ
個のステートに対応する「Ｍ」まで変化する値Ｎを有
し、Ｎ（偶数または奇数）の値が選択された列アドレス
における選択された行内の選択されたステートに対する
復号化されたデータビットを発生するよう、各ノードお
よび値Ｎを有する対応するステートに関連する復号化さ
れたデータビットに対するデータ値が、偶数または奇数
のステートのいずれかに対し「１」であり、偶数または
奇数のステートの他方のステートに対し「０」となる、
第１項記載の方法。

【００７８】（６）テーブルを構築する工程が、各関連
するステートに対し、先に受信したシンボルに関連する
ステートおよび対応するノードへの最も可能性の高いパ
スを判断するよう、受信した各シンボルをビタビアルゴ
リズムにより処理し、偶数ステートであるか、または奇
数ステートであるかを示すビットにより、その最も可能
性の高いパスを表わすことを含む、第５項記載の方法。

【００７９】（７）先に受信したシンボルのステートへ
のパスが、処理したシンボルのステートに等しいか、ま
たは処理したシンボル＋Ｎ／２に等しいかのいずれかで
ある、第６項記載の方法。

【００８０】（８）受信したシンボルを処理するための
ビタビアルゴリズムが、

【数５】 であり、ここで、metric（２Ｎ）＝現在受信したシンボ
ルに関連する偶数のノードに対するパス距離であり、me
tric（２Ｎ＋１）＝現在受信したシンボルに関連する奇
数ノードのパス距離であり、metric（Ｎ）＝先に受信し
たシンボルに対するパス距離であり、metric（Ｎ＋Ｍ／
２）＝ノードＮ＋Ｍ／２に対するパス距離であり、「sy
mbol」は受信したシンボルを示し、ｍ（Ｎ）はステート
Ｎおよび入力０に対するたたみ込み符号器の出力であ
り、ｄ（symbol、７−ｍ（Ｎ））およびｄ（symbol、ｍ
（Ｎ））＝シンボル間の関連するパスに対するブランチ
距離である、第８項記載の方法。

【００８１】（９）偶数ステートに対するパス距離およ
び奇数ステートに対するパス距離を計算し、計算後、最
も可能性の高いパス距離および先のパス距離と置き換わ
るこの新しいパス距離に関する判断を行うように、２Ｎ
および２Ｎ＋１に対する式をパラレルに計算する第８項
記載の方法。

【００８２】（１０）ビタビアルゴリズムを計算する工
程が、ＦＩＦＯ内に各パス距離を記憶する工程と、演算
ごとに関連するＦＩＦＯからパス距離を抽出し、このパ
ス距離に計算されたブランチ距離を加え、先に受信した
シンボルに関連する先の２つのノードから各ノードに対
する新しいパス距離を発生すると共に、関連する偶数ノ
ードおよび奇数ノードに対する新しいパス距離を比較
し、偶数ノードおよび奇数ノードの各々における最も可
能性の高いパスを選択し、処理したＮのステートに対す
る対応する２Ｎまたは２Ｎ＋１ロケーション内に最も可
能性の高いパスを戻すように記憶し、「０」から
Ｎ_max、すなわちＭのＮに対する最大値まで変化するＮ
をインクリメントし、Ｎに対する計算を繰り返すことを
含む、第９項記載の方法。

【００８３】（１１）符号化され、受信された各シンボ
ルに対し、Ｍ個のステートが関連する符号化されたデー
タシーケンスを受信する工程と、Ｍ個のステートの各々
に対し、復号化されたデータワードを記憶する工程と、
受信した初期シンボルの後に、受信した所定のシンボル
に対し、「０」から「Ｍ」へ変化する各ステートＮに対
するパス距離を計算する工程と、受信した所定のシンボ
ルに対するステートＮごとに先に受信したシンボルに関
連するステートＮ’（このＮ’はＮと異なる）に対する
最も可能性の高いパスを決定する工程と、先に受信した
シンボルに関連する決定されたステートＮ’に関連する
復号化されたデータワードを検索する工程と、先に受信
したシンボルからのＮ’ステートからの検索されたデー
タワードに、所定の受信したシンボルのＮステートに関
連するデータビットを添付し、更新されたデータワード
を発生する工程と、Ｎ番目のステートに関連して更新さ
れたデータワードを記憶する工程とを備え、最後に受信
したシンボルに関連するステートごとに、復号化された
データワードが発生され、この最後に受信したシンボル
が既知のステートを含むようになっている、たたみ込み
符号化されたシンボルを送受信する、符号化されたデー
タシーケンスを復号化するための方法。

【００８４】（１２）受信した所定のシンボルに対する
ステートＮごとに、最も可能性の高いパスを決定する工
程が、受信した所定のシンボルに対するステートごと
に、ビタビアルゴリズムに従って先に受信したシンボル
に関連するデータへの最も可能性の高いパスを決定する
ことを含む、請求項１１記載の方法。

【００８５】（１３）各ノードに対するデータビットは
Ｎの偶数値に対し「１」または「０」であり、Ｎの奇数
値に対し「１」または「０」の他方を含む、請求項１１
記載の方法。

【００８６】（１４）シーケンスの終わりにたたみ込み
符号化プロセスの既知のステートを有する符号化された
データシーケンスを受信する入力と、Ｍ個のステートお
よびＭ個のノードがあり、各ステートおよび各受信され
たシンボルに関連する対応するノードに対し、復号化さ
れたデータビットおよび最も可能性の高いステートおよ
び先に受信されたシンボルに関連する対応するノードに
対するパスポインタが関連している、たたみ込み符号化
プロセスの各受信シンボルおよび各ステートに対する情
報ノードのテーブルを構築する復号器要素と、テーブル
内の情報から復号化されたデータワードを抽出する抽出
器とを備え、前記抽出器が、 ａ）シーケンスの終わりで最後に受信されたシンボルに
関連するテーブルから選択されたノードを構成する既知
のステートに対応するノードを選択し、 ｂ）選択されたノードからデータビットを抽出し、抽出
されたデータビットを復号化されたデータワードに添付
し、 ｃ）関連するシンボルに対する選択されたノードから、
選択されたノードに対するパスポインタによって示され
るステートおよび先のシンボルの対応するノードへトラ
バースするよう作動し、第１シンボルに対するデータを
検査し、復号化されたデータワードに関連する復号化さ
れたデータビットを添付するまで、受信された各シンボ
ルに対し、上記抽出動作およびトラバース動作を繰り返
すことにより、テーブル内の情報から復号化されたデー
タワードを抽出する工程とを備えた、たたみ込みにより
符号化されたシンボルを送受信するビタビアルゴリズム
によって符号化されたデータシーケンスを復号化するた
めの復号器。

【００８７】（１５）出力データワードを発生するよう
に、復号化され、アセンブルされたデータワードのシー
ケンスを反転するデータワードインバータを更に含む、
第１４項記載の復号器。

【００８８】（１６）シーケンスの終了時の公知のステ
ートが「０」データビットに対応する、第１４項または
１５項記載の復号器。

【００８９】（１７）たたみ込み符号器内のステートの
数が２ⁿ＝Ｍに等しくなるようにセットし、データシー
ケンスの終了時のシーケンスがｎ個の「０」のストリン
グを含むように、たたみ込み符号化演算が「ｎ」の長さ
の演算に関連する複数の遅延時間を生じる、第１６項記
載の符号器。

【００９０】（１８）前記テーブルが、受信された各シ
ンボルが１つの行に対応し、各シンボルに関連する各ス
テートが関連する行内の列アドレスに対応するよう構成
されたメモリと、受信した各シンボルに関連する行内の
各列アドレスと共に、先に受信したシンボルに対するノ
ードおよび関連する列アドレスに対する最も可能性の高
いパスを表示するデータビットを記憶するアドレスコン
トローラとを備え、各行内の列アドレスが「１」からＭ
個のステートに対応する「Ｍ」まで変化する値Ｎを有
し、Ｎ（偶数または奇数）の値が選択された列アドレス
における選択された行内の選択されたステートに対する
復号化されたデータビットを発生するよう、各ノードお
よび値Ｎを有する対応するステートに関連する復号化さ
れたデータビットに対するデータ値が、偶数または奇数
のステートのいずれかに対し「１」であり、偶数または
奇数のステートの他方のステートに対し「０」となる、
第１４、１５、１６、または１７項記載の復号器。

【００９１】（１９）前記復号器が、各関連するステー
トに対し、先に受信したシンボルに関連するステートお
よび対応するノードへの最も可能性の高いパスを判断す
るよう、受信した各シンボルをビタビアルゴリズムによ
り処理し、偶数ステートであるか、または奇数ステート
であるかを示すビットにより、その最も可能性の高いパ
スを表わすビタビ復号器を含む、第１８項記載の復号
器。

【００９２】（２０）先に受信したシンボルのステート
へのパスが、処理したシンボルのステートに等しいか、
または処理したシンボル＋Ｎ／２に等しいかのいずれか
である、第１９項記載の復号器。

【００９３】（２１）受信したシンボルを処理するため
の前記ビタビアルゴリズムが、

【数６】 であり、ここで、metric（２Ｎ）＝現在受信したシンボ
ルに関連する偶数のノードに対するパス距離であり、me
tric（２Ｎ＋１）＝現在受信したシンボルに関連する奇
数ノードのパス距離であり、metric（Ｎ）＝先に受信し
たシンボルに対するパス距離であり、metric（Ｎ＋Ｍ／
２）＝ノードＮ＋Ｍ／２に対するパス距離であり、「sy
mbol」は受信したシンボルを示し、ｍ（Ｎ）はステート
Ｎおよび入力０に対するたたみ込み符号器の出力であ
り、ｄ（symbol、７−ｍ（Ｎ））およびｄ（symbol、ｍ
（Ｎ））＝シンボル間の関連するパスに対するブランチ
距離である、第２０項記載の復号器。

【００９４】（２２）偶数ステートに対するパス距離お
よび奇数ステートに対するパス距離を計算し、計算後、
最も可能性の高いパス距離および先のパス距離と置き換
わるこの新しいパス距離に関する判断を行うように、２
Ｎおよび２Ｎ＋１に対する式をパラレルに計算する第２
１項記載の復号器。

【００９５】（２３）前記ビタビ復号器が、各パス距離
を記憶するＦＩＦＯと、演算ごとに関連するＦＩＦＯか
らパス距離を抽出し、このパス距離に計算されたブラン
チ距離を加え、先に受信したシンボルに関連する先の２
つのノードから各ノードに対する新しいパス距離を発生
すると共に、関連する偶数ノードおよび奇数ノードに対
する新しいパス距離を比較し、偶数ノードおよび奇数ノ
ードの各々における最も可能性の高いパスを選択するＦ
ＩＦＯ抽出器と、処理したＮのステートに対する対応す
る２Ｎまたは２Ｎ＋１ロケーション内に最も可能性の高
いパスを戻すように記憶するためのフィードバックデバ
イスと、「０」からＮ_max、すなわちＭのＮに対する最
大値まで変化するＮをインクリメントし、Ｎに対する計
算を繰り返すためのコントローラとを含む、第２２項記
載の復号器。

【００９６】（２４）符号化され、受信された各シンボ
ルに対し、Ｍ個のステートが関連する符号化されたデー
タシーケンスを受信する入力と、Ｍ個のステートの各々
に対し、復号化されたデータワードを記憶するメモリ
と、受信した初期シンボルの後に、受信した所定のシン
ボルに対し、「０」から「Ｍ」へ変化する各ステートＮ
に対するパス距離を計算する手段と、受信した所定のシ
ンボルに対するステートＮごとに先に受信したシンボル
に関連するステートＮ’（このＮ’はＮと異なる）に対
する最も可能性の高いパスを決定する手段と、先に受信
したシンボルに関連する決定されたステートＮ’に関連
する復号化されたデータワードを検索する手段と、先に
受信したシンボルからのＮ’ステートからの検索された
データワードに、所定の受信したシンボルのＮステート
に関連するデータビットを添付し、復号器されたデータ
ワードを発生して、Ｎ番目のステートに関連して更新さ
れたデータワードを前記メモリに記憶する手段とを備
え、最後に受信したシンボルに関連するステートごと
に、復号化されたデータワードが発生され、この最後に
受信したシンボルが既知のステートを含むようになって
いる、たたみ込み符号化されたシンボルを送受信する、
符号化されたデータシーケンスを復号化するための復号
器。

【００９７】（２５）受信した所定のシンボルに対する
ステートＮごとに、最も可能性の高いパスを決定する前
記手段が、受信した所定のシンボルに対するステートご
とに、ビタビアルゴリズムに従って先に受信したシンボ
ルに関連するデータへの最も可能性の高いパスを決定す
るようになっている、請求項２４記載の復号器。

【００９８】（２６）復号化演算のために最小量のメモ
リしか使用しないビタビ復号器が開示されている。複数
のＦＩＦＯ３００、３０２、３０４、３０６、３０８、
３１０が設けられており、これらＦＩＦＯは２つのブロ
ックのＦＩＦＯに分割されている。すなわち上方ステー
トのためのブロック３０４、３０６、３０８、３１０と
下方ステートのためのブロック３００、３０２とに分割
されている。先に記憶されたブランチ距離を利用して演
算計算を行い、ＦＩＦＯからの情報を検索し、検索する
ことにより新しいブランチ距離を決定し、ソフト判断テ
ーブルによって定められた新しいブランチ距離を加え、
このテーブルより最も可能性の高いパスを選択し、他を
廃棄する。次に、古いブランチ距離と置き換わるように
ＦＩＦＯ内にこの新しいブランチ距離を戻すように記憶
する。各ブランチ距離を計算する結果、そのステートお
よび受信したシンボルに関連する所定のステートに対す
る復号化されたデータビットに対する最も可能性の高い
パスが決定される。この最も可能性の高いパスはノード
の各々に対する別個のメモリ内に記憶され、その後、復
号化されたビットストリームを検索するように、出力が
復号化される。

【００９９】

【表３】

【０１００】

【表４】

【０１０１】

【表５】

【０１０２】

【表６】

【０１０３】

【表７】

【０１０４】

【表８】

【図面の簡単な説明】

【図１】無線リンクを通してデータを送信するための連
設された符号器／復号器構造のブロック図である。

【図２】たたみ込み符号器のブロック図である。

【図３】簡略化されたたたみ込み符号器の遷移図であ
る。

【図４】図３の簡略化されたたたみ込み符号器のための
トレリス図である。

【図５】３つのブランチに対するビタビ復号器のための
トレリス図である。

【図６】４つのブランチに対するトレリスおよびビタビ
アルゴリズムである。

【図７】ビタビアルゴリズムに従ったトレリス線図であ
る。

【図８】ビタビ復号化を示すステート遷移図である。

【図９】ソフト判断における距離の定義をするために利
用されるプロットである。

【図１０】開示された実施例における左ノード距離と右
ノード距離との関係の図である。

【図１１】ビタビ復号器のループである。

【図１２】図１１のビタビ復号器ループのメモリ記憶部
分のブロック図を示す。

【図１３】ＤＲＡＭにアクセスするための図を示す。

【図１４】ＶＲＡＭを利用する別の実施例を示す。

【図１５】ＶＲＡＭの動作の４つの図を示す。

【符号の説明】

３００、３０２、３０４、３０６、３０８、３１０ Ｆ
ＩＦＯ ３５０、３５８ 圧縮器 ３７４ 制御回路 ３７８ たたみ込み符号器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シーケンスの終わりにたたみ込み符号化
   プロセスの既知のステートを有する符号化されたデータ
   シーケンスを受信する工程と、 Ｍ個のステートおよびＭ個のノードがあり、各ステート
   および各受信されたシンボルに関連する対応するノード
   に対し、復号化されたデータビットおよび最も可能性の
   高いステートおよび先に受信されたシンボルに関連する
   対応するノードに対するパスポインタが関連している、
   たたみ込み符号化プロセスの各受信シンボルおよび各ス
   テートに対する情報ノードのテーブルを構築する工程
   と、 テーブル内の情報から復号化されたデータワードを抽出
   する工程とを備え、 前記抽出する工程が、 ａ）シーケンスの終わりで最後に受信されたシンボルに
   関連するテーブルから選択されたノードを構成する既知
   のステートに対応するノードを選択する工程と、 ｂ）選択されたノードからデータビットを抽出し、抽出
   されたデータビットを復号化されたデータワードに添付
   する工程と、 ｃ）関連するシンボルに対する選択されたノードから、
   選択されたノードに対するパスポインタによって表示さ
   れるステートおよび先のシンボルの対応するノードへト
   ラバースする工程と、 第１シンボルに対するデータを検査し、復号化されたデ
   ータワードに関連する復号化されたデータビットを添付
   するまで、受信された各シンボルに対し、上記工程ｂ）
   およびｃ）を繰り返すことにより、テーブル内の情報か
   ら復号化されたデータワードを抽出する工程とを備え
   た、たたみ込みにより符号化されたシンボルを送受信す
   るビタビアルゴリズムによって符号化されたデータシー
   ケンスを復号化するための方法。
2. 【請求項２】 シーケンスの終わりにたたみ込み符号化
   プロセスの既知のステートを有する符号化されたデータ
   シーケンスを受信する入力と、 Ｍ個のステートおよびＭ個のノードがあり、各ステート
   および各受信されたシンボルに関連する対応するノード
   に対し、復号化されたデータビットおよび最も可能性の
   高いステートおよび先に受信されたシンボルに関連する
   対応するノードに対するパスポインタが関連している、
   たたみ込み符号化プロセスの各受信シンボルおよび各ス
   テートに対する情報ノードのテーブルを構築する復号器
   要素と、 テーブル内の情報から復号化されたデータワードを抽出
   する抽出器とを備え、 前記抽出器が、 ａ）シーケンスの終わりで最後に受信されたシンボルに
   関連するテーブルから選択されたノードを構成する既知
   のステートに対応するノードを選択し、 ｂ）選択されたノードからデータビットを抽出し、抽出
   されたデータビットを復号化されたデータワードに添付
   し、 ｃ）関連するシンボルに対する選択されたノードから、
   選択されたノードに対するパスポインタによって表示さ
   れるステートおよび先のシンボルの対応するノードへト
   ラバースするよう作動し、 第１シンボルに対するデータを検査し、復号化されたデ
   ータワードに関連する復号化されたデータビットを添付
   するまで、受信された各シンボルに対し、上記抽出動作
   およびトラバース動作を繰り返すことにより、テーブル
   内の情報から復号化されたデータワードを抽出する工程
   とを備えた、たたみ込みにより符号化されたシンボルを
   送受信するビタビアルゴリズムによって符号化されたデ
   ータシーケンスを復号化するための復号器。