JPH1032498A - 可変レートビタビ復号器 - Google Patents
可変レートビタビ復号器Info
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Abstract
タビ復号化を遂行する可変レートビタビ復号器を提供す
る。 【解決手段】 制御信号発生部200と、メモリ制御部
210と、メモリ220と、逆パンチュリング部230
と、ビタビデコーディング部240とで構成され、制御
信号発生部200はコードレートとサンプリングクロッ
クに応じて制御信号を発生し、メモリ制御部210は有
効なデータであることを知らせる信号を入力され、入力
クロックとサンプリングクロック及び制御信号により書
き込み信号及び読み取り信号を出力し、メモリ220は
書き込み信号に応じてデータを貯蔵し、読み取り信号に
応じてデータを読み取って出力し、逆パンチュリング部
230はサンプリングクロックと制御信号に応じて逆パ
ンチュリングを遂行し、ビタビデコーディング部240
はサンプリングクロックと制御信号に応じて逆パンチュ
リングされたデータのビタビ復号化を遂行する。
Description
(Viterbi)デコーダに関するものであり、より
詳細には送信側で畳み込み符号化が遂行された後、さら
に各コードレートによるパンチュリング(パンクチュリ
ング:puncturing)パターンに応じてパンチ
ュリングコーディングが遂行されて伝送された場合に、
受信側でその伝送されたデータを各コードレートに合う
ように逆パンチュリング(デパンクチュリング:dep
uncturing)した後、ビタビ復号化を遂行する
可変レートビタビデコーダに関するものである。
ムにおいてチャネルを通して伝送されたりコンピュータ
システムにおいて貯蔵(記憶)媒体に記録されたりする
場合、チャネルまたは貯蔵媒体が様々な種類の雑音、歪
曲(歪み)及び干渉により影響されるために、チャネル
または貯蔵媒体の出力データが入力データと異なるよう
になることがある。従って、通信と貯蔵システムで処理
された多量のデータに対してエラーを制御する必要性が
ある。このような要求を充足させるためのものでエラー
制御コーディング(ECC:Error Control Coding)
技術があるが、エラー制御コーディング技術に関連する
著書としてはMAN-YOUNG LEEによる“Error-Correcting
Coding Theory”(MaGraw-Hill Publishing compan
y)とSHU LIN及びDANIEL J. COSTELLO, JR.の“Error
control Coding Fundamentalsand Application”
(Prentice-Hall, Inc)などがあり、またエラー制御コ
ーディングに関連する米国特許としては第5,003,
540号、第5,115,436号、第5,144,3
04号、第5,396,239号などがある。このよう
なエラー制御コーディングはデータを伝送したり貯蔵し
たりする間に発生するエラーに対してディジタル情報を
保護することと関連する。
ング方式は、ブロックコーディング方式とノンブロック
コーディング方式とに大別されるが、ブロックコーディ
ングには公知のBCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghen)コ
ーディングがあり、またその範疇にはリードソロモン(R
eed-Solomon)コーディングが含まれ、一方ノンブロック
コーディングには畳み込み(convolution)コーディング
がある。
るデータストリームを一定の長さのデータブロックであ
るコードワードやフレームで構成して送信し、それを受
信機で復号化することであり、kビットの入力データが
nビットのコードワードやフレームに符号化された時、
このコーディング方式のコードレートをk/nで示す。
の畳み込みコーディングに関連する技術は米国特許4,
809,277号に開示されている。このような畳み込
みコーディングは、入力される連続データストリームを
より速いビットレートのデータストリームに符号化して
出力させるもので、前記ブロックコーディング方式のよ
うにコードレートがk/nとなるが、符号化されたコー
ドワードやフレームが一定の長さのデータブロックで構
成されることではない。そして、畳み込みデコーディン
グは、畳み込みコーディング方式により符号化されたコ
ードワードシーケンスを復号化して、符号化される前の
ビットシーケンス、すなわちメッセージビットシーケン
スを再生させるもので、畳み込みコーディングされたデ
ータをデコーディングする方式において1967年にビ
タビが発表した、いわゆるビタビアルゴリズムに基づく
最大尤度(近似値)復号化アルゴリズム(maximum likel
ihood decoding algorithm)が理論的に最も効率的な方
式である。
4,606,027号、第5,162,797号、第
5,509,020号に開示されている。このようなビ
タビ復号化アルゴリズムはある時点で相異なる経路(パ
ス)を有する2つの経路が交差するときに、この2つの
経路に対する経路長さを比較して経路長さの短い、すな
わちエラー発生確率が低い1つの経路のみを選択し、こ
の中で経路長さが長いものは経路メモリから削除する。
この際に、残りの経路を生存(生き残り)経路(survivi
ng path)といい、このような生存経路の決定は時点毎
に遂行されるが、この度に経路長さが長いものを削除さ
せることにより復号化の複雑性を避け、記憶容量の増加
を防止できる。
伝送率を得るためにチャネルデータをパンチュリングす
る技法を用いている。これは既存の伝送率より20%以
上も高い伝送率が得られるために、最近に各種のディジ
タル伝送システムにおいて多用されている。
術は米国特許第5,438,590号に開示されてい
る。このようなパンチュリングコーディングは、伝送に
先立って1/2レートで符号化されたデータストリーム
から所定のコードワードを削除するもので、これはフォ
ワードエラー訂正(FEC:Forward Error Correcti
on)システムのコードレートを高める。ここで、“コー
ドレート”とは情報ビットレートと伝送されたコードワ
ードのレートとの比率を示す。受信側で削除されたコー
ドワードは1/2レートデコーダに入力される前に“ヌ
ル”シンボルまたは“消された(erased)”シンボルに代
替される。
技法を用いたシステムの構成ブロックを示す図1は、3
/4レートパンチュリングコーディング過程をも説明し
ている。図1を参照すると、そのシステムは1/2レー
ト畳み込みエンコーダ10、3/4レートパンチュリン
グブロック20、“ヌル”シンボル挿入ブロック30及
び1/2レートビタビデコーダ40で構成されている。
ここでは、QPSK(Quadrature Phase Shift Keyin
g)変調を使用する伝送チャネルでの動作を仮定する。各
伝送シンボルはQPSKシステム内においてコードワー
ドを2つずつ伝送する。
みエンコーダ10に入力されると、1つのシンボルを発
生させ、この際に各シンボルは2つのコードワードC0
(n),C1(n)を有する。前記1/2レート畳み込みエンコ
ーダ10から出力された、符号化されたデータ(B)は
3/4レートパンチュリングブロック20に入力されパ
ンチュリングパターンに応じて所定のコードワードが削
除(パンクチャド:punctured)される。すな
わち、コードワードC0(2),C1(3)はパンチュリングさ
れ、QPSKチャネルを効率的に使用するためにコード
ワードC0(1),C1(1)及びコードワードC0(3),C1(2)がそれ
ぞれ1つのQPSKシンボルとして伝送される(C)。
結果として、3つの情報ビットがそれぞれ2つのコード
ワードに分けられて合計で6つのコードワードが生成し
た後、パンチュリングパターンに応じて2つのコードワ
ードが削除されて最終的に4つのコードワードのみが伝
送されるために3/4レートとなる。
ンボル挿入ブロック30に入力されると、パンチュリン
グされる前のコードワード状態に戻るために送信端の3
/4レートパンチュリングブロック20から削除された
コードワードの代わりに“ヌル”または“消された”コ
ードワードを挿入する(D)。
力されたデータは、1/2レートビタビデコーダ40に
入力されてビタビ復号化が遂行される(E)。つまり、
1/2レートビタビデコーダ40でビタビ復号化が遂行
された後に出力されるデータは送信端の1/2レート畳
み込みエンコーダ10に入力される前の状態である元の
情報ビット(A)に戻る。
ンチュリングパターンは次の表1に示した通りであり、
“0”は削除されたコードワードを示す。コードレート
の分子は情報ビットの数に該当し、コードレートの分母
は伝送されるコードワードの数に該当する。例えばコー
ドレートが1/2の場合には1つの情報ビットが2つの
コードワードに分けられて伝送され、コードレートが7
/8の場合には7つの情報ビットが8つのコードワード
に分けられて伝送される。表1に示したコードレートの
中で1/2、2/3、3/4、5/6及び7/8レート
はヨーロッパのディジタルビデオ放送(DVB:Digita
l Video Broadcasting)規格で用いられるものであ
る。
ク図を参照すると、従来の可変レートビタビ復号器はク
ロック信号発生器100、メモリ制御部110、メモリ
120、逆パンチュリング部130及びビタビデコーデ
ィング部140で構成されている。ここで、前記クロッ
ク信号発生部100が位相同期ループ(PLL:Phase
Locked Loop)回路で具現された、従来の可変レート
ビタビ復号器としてはクァルコム(Qualcomm)社のQ14
01とLSIロジック社のL64705を例に挙げるこ
とができる。
ると、クロック信号発生部100に該当する位相同期ル
ープ(PLL)回路はQPSK復調器(図示せず)から
の入力クロック(ICLK)に応じて出力クロック(OCLK)
を発生する。この際に入力クロック(ICLK)と出力クロ
ック(OCLK)が相異なる理由は、入力クロック(ICLK)
はチャネルを通して伝送されたコードワードのためのク
ロックであり、出力クロック(OCLK)は送信端で符号化
される前の情報ビットに戻すためのクロックであるため
である。
ることを知らせる信号(DVALID_IN)が入力され、QPS
K復調器からの入力クロック(ICLK)に応じて書き込み
(ライト)信号を出力し、前記クロック信号発生部10
0からの出力クロック(OCLK)に応じて読み取り(リー
ド)信号を出力する。メモリ120では前記メモリ制御
部110からの書き込み信号に応じてデータR0,R1を
貯蔵し、前記メモリ制御部110からの読み取り信号に
応じてデータを読み取って出力する。
ク信号発生部100からの出力信号(OCLK)に応じてパ
ンチュリング符号化されて伝送されたデータを前記メモ
リ120から入力されて逆パンチュリングを遂行する。
ビタビデコーディング部140では前記クロック信号発
生部100からの出力信号(OCLK)に応じて前記逆パン
チュリング部130から逆パンチュリングされたデータ
が入力されビタビ復号化を遂行する。
ートビタビレコードは、メモリに入力されるデータとメ
モリから出力されるデータの同期を合わせるために、ク
ロックを発生するクロック信号発生部が位相同期ループ
(PLL)で具現されているために、ハードウェアの面
積が大きくなり、製作コストが高まるだけでなく、アナ
ログ特性により影響されるという問題点があった。
解決するためのものであり、本発明の技術的課題は、送
信側で畳み込み符号化が遂行された後、さらに各コード
レートによるパンチュリングパターンに応じてパンチュ
リングコーディングが遂行されてチャネルを通して伝送
された場合に、受信側でその伝送されたデータを各コー
ドレートに合うように逆パンチュリングした後、ビタビ
復号化を遂行することにおいて、コードレートとサンプ
リングクロックを利用して、発生した制御信号に応じて
データを逆パンチュリングしてビタビ復号化を遂行す
る、可変レートビタビデコーダを提供することにある。
の本発明の可変レートビタビデコーダは、サンプリング
クロックとコードレートに応じて制御信号を発生する制
御信号発生部と、有効なデータであることを知らせる信
号が入力され、入力クロックとサンプリングクロック及
び前記制御信号に応じて書き込み信号及び読み取り信号
を出力するメモリ制御部と、前記メモリ制御部からの書
き込み信号に応じてデータを貯蔵し、前記メモリ制御部
からの読み取り信号に応じてデータを読み取って出力す
るメモリと、サンプリングクロックと前記制御信号発生
部からの制御信号に応じてパンチュリング符号化された
データを前記メモリから入力されて逆パンチュリングを
遂行する逆パンチュリング部と、サンプリングクロック
と前記制御信号発生部からの制御信号に応じて前記逆パ
ンチュリング部からの逆パンチュリングされたデータが
入力されビタビ復号化を遂行するビタビデコーディング
とで構成されることを特徴とする。
プリングクロックとコードレートを利用して制御信号を
発生する機能ブロックを備えて逆パンチュリング及びビ
タビ復号化を効率的に遂行することにより、ハードウェ
アの面積を減少させ、アナログの影響を取り除くだけで
なく製作コストも低下させることができる。
利点等は次に参照する本発明のいくつかの好適な実施例
に対する以下の説明から明確になるであろう。
て詳細に説明する。
ーダの構成を示すブロック図であって、本発明がヨーロ
ッパディジタルビデオ放送(DVB)規格に従う場合、
コードレートが5つ(1/2、2/3、3/4、5/
6、7/8)なので、これを全部満足させるように設計
したものである。
御信号発生部200、メモリ制御部210、メモリ22
0、逆パンチュリング部230及びビタビデコーディン
グ部240で構成されている。ここで、前記制御信号発
生部200は臨界(threshold)値設定部20
2、カウンタ204及びイネーブル信号生成部206か
らなる。また、前記メモリ220は入出力データの緩衝
(バッファ)のために先入れ先出し(FIFO:First
In First Out)方式のランダムアクセスメモリで具
現できる。
実施例に対する動作及び効果を見ると次の通りである。
示し、図4Bは各コードレート(2/3、3/4、5/
6、7/8)によるクロックカウント信号の波形図を示
し、図4Cは各コードレート(2/3、3/4、5/
6、7/8)によるイネーブル信号の波形図を示す。図
4では表1に示す種々のコードレートの中でヨーロッパ
ディジタル放送(DVB)規格に適用されるコードレー
トによる波形図のみを示した。本発明では復号化時に使
用できるクロック、すなわち入力クロック(ICLK)に該
当するシンボルクロック(ICLK)と受信端に入力された
アナログ信号をディジタル信号に変換するために用いら
れるサンプリングクロック(2×ICLK)がある。このサ
ンプリングクロックは図4Aに示す通りである。
く使用できる、最高周波数のクロックはサンプリングク
ロックであり、ヨーロッパディジタルビデオ放送(DV
B)の規格によるコードレートの中で最高レートに該当
する7/8コードレートの場合にも周波数がサンプリン
グ周波数の7/8となる点を利用する。例えば、((7
/8)×サンプリング周波数)に該当する周波数を新た
に生成することでなく、このようなクロックが求められ
る部分にサンプリングクロックをメインクロックとして
供給し、ここにレートを7/8とするためのイネーブル
信号を生成する。
と、制御信号発生部200では表1に示すコードレート
に応じて制御信号(Enable)を発生する。すなわち、制御
信号発生部200の臨界値設定部202ではヨーロッパ
ディジタルビデオ放送(DVB)の規格によるコードレ
ート1/2、2/3、3/4、5/6及び7/8の中の
いずれか1つのコードレートが入力されるとコードレー
トの分子値を臨界値として設定する。
は前記臨界値設定部202で設定された臨界値に応じて
図4Aに示すサンプリングクロック(2×ICLK)をカウ
ンティングして図4Bに示すようなカウンティング信号
を出力する。制御信号発生部200のイネーブル信号生
成部206では前記カウンタ204からのカウンティン
グ信号に応じて図4Cに示すようなイネーブル信号を生
成する。例えば、複数個のコードレートの中で7/8コ
ードレートが臨界値設定部202に入力されると、コー
ドレートの分子値の7が臨界値として設定され、カウン
タ204は前記臨界値7に達するまでサンプリングクロ
ックをカウントし、イネーブル信号生成部206で7番
目クロックまではイネーブル信号を出力し、8番目クロ
ックからはディスエーブル信号を出力する。
ータであることを知らせる信号DVALID-INと前記制御信
号発生部200のイネーブル信号発生部206からのイ
ネーブル信号が入力され、QPSK復調器(図示せず)
からの入力クロック(ILCK)であるシンボルクロッ
クと、A/D変換部(図示せず)でアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するために用いられるサンプリングク
ロック(2×ICLK)に応じて書き込み信号及び読み取り
信号を出力する。この際、前記メモリ制御部210にお
いて前記制御信号発生部200のイネーブル信号生成部
206からイネーブル信号が入力される理由は、前記メ
モリ制御部210で読み取り信号、すなわち次の段階の
メモリ220から出力されるデータのアドレスを発生す
るが、このような読み取りアドレスは逆パンチュリング
部230と同一のレートで動作しなければならないため
である。
からの書き込み信号に応じてデータR0,R1を貯蔵
し、前記メモリ制御部210からの読み取り信号に応じ
てデータを出力する。逆パンチュリング部230ではサ
ンプリングクロック(2×ICLK)と前記制御信号発生部
200のイネーブル信号生成部260からのイネーブル
信号に応じてパンチュリング符号化されたデータを前記
メモリ220から入力されて逆パンチュリングを遂行す
る。
リングクロック(2×ICLK)と前記制御信号発生部20
0のイネーブル信号生成部260からのイネーブル信号
に応じて前記逆パンチュリング部230からの逆パンチ
ュリングされたデータを入力されてビタビ復号化を遂行
する。
れる回路は、従来の位相同期ループ(PLL)から生成
した周波数である(コードレート×サンプル周波数)と
同一の周波数を得る。
と、チャネルを通して入力されたデータを逆パンチュリ
ングした後にビタビ復号化の遂行において、サンプリン
グクロックとコードレートを利用して生成したイネーブ
ル信号を利用して各コードレートによる周波数を生成す
ることにより、位相同期ループ(PLL)を使用する必
要がなくなるために、ハードウェアの面積を減少させ、
製作コストも低めるだけでなく、位相同期ループにより
発生するアナログ特性の影響を取り除くことができる。
が、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属す
る技術分野において通常の知識を有する者であれば本発
明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または
変更できるであろう。
を用いたシステムの構成ブロック図と3/4レートパン
チュリングコーディング過程を説明する図面である。
ロック図である。
ロック図である。
は各コードレートによるクロックカウント信号の波形図
である。Cは各コードレートによるイネーブル信号の波
形図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 サンプリングクロックとコードレートに
応じて制御信号を発生する制御信号発生部と、 有効なデータであることを知らせる信号が入力され、入
力クロックとサンプリングクロック及び前記制御信号に
応じて書き込み信号及び読み取り信号を出力するメモリ
制御部と、 前記メモリ制御部からの書き込み信号に応じてデータを
貯蔵し、前記メモリ制御部からの読み取り信号に応じて
データを出力するメモリと、 サンプリングクロックと前記制御信号発生部からの制御
信号に応じてパンチュリング符号化されたデータを前記
メモリから入力されて逆パンチュリングを遂行する逆パ
ンチュリング部と、 サンプリングクロックと前記制御信号発生部からの制御
信号に応じて前記逆パンチュリング部からの逆パンチュ
リングされたデータを入力されビタビ復号化を遂行する
ビタビデコーディングとで構成されることを特徴とす
る、可変レートビタビデコーダ。 - 【請求項2】 前記制御信号発生部が、コードレートが
知られると、コードレートの分子値を臨界値として設定
する臨界値設定部と、 前記臨界値設定部で設定された臨界値に応じてサンプリ
ングクロックをカウントしてカウンティング信号を出力
するカウンタと、 前記カウンタからのカウンティング信号に応じてイネー
ブル信号を生成するイネーブル信号生成部とで構成され
ることを特徴とする、請求項1に記載の可変レートビタ
ビデコーダ。 - 【請求項3】 前記メモリが、入出力データの緩衝のた
めに先入れ先出し方式のランダムアクセスメモリで具現
されることを特徴とする、請求項1に記載の可変レート
ビタビデコーダ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR96-7974 | 1996-03-22 | ||
KR1019960007974A KR100212833B1 (ko) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 가변레이트 비터비 복호기 |
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ID=19453752
Family Applications (1)
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