JP3089149B2 - Branch metric operation circuit - Google Patents
Branch metric operation circuitInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、トレリス符号化変調さ
れた情報シンボルを復号するトレリス復号回路のブラン
チメトリック演算回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a branch metric operation circuit of a trellis decoding circuit for decoding an information symbol subjected to trellis coding modulation.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、放送の分野などでは、限られた周
波数帯域で符号化利得を得る符号化の方法しとてトレリ
ス符号化変調方式が用いられる。その符号化の手法と効
果については、たとえば文献G.Ungerboeck著「Trellis-
Coded Modulation with Redundant Signal Sets Part
I:Introduction」及び同著「Trellis-Coded Modulatio
nwith Redundant Signal Sets Part II:State of the A
rt」,IEEE Communications Magazine ,1987-Vol.25.N
o.2に述べられている。2. Description of the Related Art In recent years, in the field of broadcasting, a trellis coded modulation method is used as a coding method for obtaining a coding gain in a limited frequency band. For the encoding method and its effect, see, for example, G. Ungerboeck, "Trellis-
Coded Modulation with Redundant Signal Sets Part
I: Introduction "and" Trellis-Coded Modulatio "
nwith Redundant Signal Sets Part II: State of the A
rt ", IEEE Communications Magazine, 1987-Vol.25.N
stated in o.2.
【0003】以下、簡単に概説する。トレリス符号化器
の一般形を図9に示す。図9を参照するに、情報シンボ
ル(k+m)ビットを非符号化ビット(kビット)と、
mビットをたたみ込み符号化器101により拡大した符
号化ビット(nビット)を変調シンボル(k+n)ビッ
トとし、これを変調して送出する。トレリス符号化変調
方式はこの変調シンボルの配置の仕方に特徴がある。[0003] A brief overview is given below. FIG. 9 shows a general form of the trellis encoder. Referring to FIG. 9, information symbol (k + m) bits are uncoded bits (k bits),
Encoded bits (n bits) obtained by expanding m bits by the convolutional encoder 101 are used as modulation symbol (k + n) bits, which are modulated and transmitted. The trellis coded modulation method is characterized by the way of arranging the modulation symbols.
【0004】図10にk=2,m=1,n=2で、変調
方式を16QAMとした例を示す。この図10に示す例
では、上位の2bit が非符号化ビット、下位2bit が符
号化ビットに相当する。図9に示すトレリス符号化器の
構成から明らかに下位の2bit である符号化ビットの方
が、符号間距離を大きくとってある。そこで上位の2bi
t については、変調シンボル配置により符号間距離をと
る。FIG. 10 shows an example in which k = 2, m = 1, and n = 2, and the modulation method is 16QAM. In the example shown in FIG. 10, the upper 2 bits correspond to non-coded bits, and the lower 2 bits correspond to coded bits. Obviously from the configuration of the trellis encoder shown in FIG. 9, the coded bits, which are the lower two bits, have a larger inter-code distance. So the top 2bi
For t, the inter-code distance is determined by the modulation symbol arrangement.
【0005】図10において、例えば〇のシンボルは下
位2bit が“00”のシンボルである。△は“11”の
シンボルであり、□は“01”のシンボルであり、◎は
“10”のシンボルである。このように配置すること
で、上位2bit のみ異なるシンボルについては、変調シ
ンボル配置上での距離を最大化し、総合の符号間距離を
とるというのが、トレリス符号化変調方式の基本原理で
ある。In FIG. 10, for example, a symbol of 〇 is a symbol whose lower 2 bits are “00”. Δ is a symbol of “11”, □ is a symbol of “01”, and ◎ is a symbol of “10”. The basic principle of the trellis coded modulation scheme is that, by arranging the symbols in this way, for symbols that differ only in the upper 2 bits, the distance on the modulation symbol arrangement is maximized to obtain the total inter-code distance.
【0006】ところで、受信側はこれをビタビアルゴリ
ズムにより復号するわけであるが、復号の基本となる状
態遷移図は図11のようにパラレルの状態遷移を含むも
のとなる。すなわち、この例の場合時刻(j−1)から
時刻jへの状態遷移のうち、状態{0,0}から状態
{0,0}への遷移に着目すると、可能な符号化器の出
力が4通りある。これは、非符号化の2bit がとり得る
場合の数が4通りであり図10における〇のシンボルに
相当する。また、符号化ビットが“11”のものについ
ても△のシンボルに相当する4つのブランチが、時刻j
における状態{0,0}に入力する。よって、このノー
ドにおける、パス選択は8つのパスから、受信シンボル
の系列にもっとも距離の近いパスを選ぶことになる。By the way, the receiving side decodes this by the Viterbi algorithm. The state transition diagram which is the basis of decoding includes parallel state transitions as shown in FIG. That is, in the case of this example, among the state transitions from the time (j-1) to the time j, focusing on the transition from the state {0,0} to the state {0,0}, the output of the possible encoder is There are four ways. This means that the number of cases where uncoded 2 bits can be taken is four, which corresponds to the symbol 〇 in FIG. Also, the four branches corresponding to the symbol of △ in the case where the coded bit is “11” are obtained at time j
In the state {0, 0}. Therefore, the path selection in this node selects the path closest to the received symbol sequence from the eight paths.
【0007】また、受信シンボルを軟判定する場合、た
とえば伝送路ノイズの影響で図12のような位置に受信
シンボルの位置eが、軟判定により検出されたとする。
この場合、まずパスメトリックを求めるためにブランチ
メトリックを求める。このとき、4つの〇のシンボルと
の距離において〇8のシンボルに対する距離が最も近い
のは明らかである。[0007] Also, when soft-deciding a received symbol, it is assumed that a position e of the received symbol is detected by soft-decision at a position as shown in FIG.
In this case, first, a branch metric is obtained to obtain a path metric. At this time, it is clear that the distance to the symbol of $ 8 is the shortest among the distances to the four symbols of $.
【0008】なお、文中、○8は○の中に8を記入した
もの(例えば、図8を参照)を意味し、同様に△Fは△
の中にFを記入したものを意味するものである。すなわ
ち、図形の直後に文字を記載することにより当該図形の
中に文字を記入したものを意味するものとする。In the text, 88 means that 8 is entered in ○ (for example, see FIG. 8), and similarly, △ F is △
Means the one in which F is entered. In other words, by writing a character immediately after a graphic, it means that the character is written in the graphic.
【0009】このようにして、ブランチメトリックを用
いてパス選択をする場合、図13のように、時刻(j−
1)で残されたパス(Rj−1)は、〇のシンボルのパ
スを通る4つのパスに共通であるから、そのパス(Rj
−1)に対するパスメトリックも共通である。従って、
これら4つのパスのパスメトリックの差は、〇のシンボ
ルのそれぞれに対するブランチメトリックの差に等し
い。従って、パスの選択のためのパスメトリックの演算
は、〇8を通るパスに対する演算で代表することができ
る。そこでこの〇8を代表シンボルと呼ぶことにする。As described above, when a path is selected using a branch metric, as shown in FIG.
Since the path (Rj-1) left in 1) is common to the four paths passing through the path of the symbol 〇, the path (Rj
The path metric for -1) is also common. Therefore,
The difference in path metric for these four paths is equal to the difference in branch metric for each of the 〇 symbols. Therefore, the calculation of the path metric for selecting a path can be represented by the calculation for a path passing through $ 8. Therefore, this $ 8 will be referred to as a representative symbol.
【0010】また、図12を参照するに、△のシンボル
については、△Fが最も受信シンボルに近く、△Fが代
表シンボルである。従って、図13における点線のパス
の内、△Fを通るパスについてのみ考慮すれば十分であ
り、〇8を通るパスのパスメトリックと、△Fを通るパ
スのパスメトリックとを比較し、尤度の大きい、すなわ
ちパスメトリックの小さい方のパスを選択する。このよ
うに、トレリス復号においては、全シンボルに対するブ
ランチメトリックを計算する必要はなく、受信シンボル
の位置により決定される代表シンボルに対してのみ、ブ
ランチメトリックを計算すれば良い。Referring to FIG. 12, for symbol △, ΔF is closest to the received symbol, and △ F is the representative symbol. Therefore, it is sufficient to consider only the path passing through ΔF among the dotted paths in FIG. 13, and the path metric of the path passing through # 8 and the path metric of the path passing through ΔF are compared, and the likelihood is calculated. Is selected, that is, the path with the smaller path metric is selected. As described above, in trellis decoding, it is not necessary to calculate the branch metric for all the symbols, but only for the representative symbol determined by the position of the received symbol.
【0011】このようにして、ビタビアルゴリズムによ
り時刻jにおける符号化ビットを復号して、それが“0
1”だったとすると、時刻jにおける代表シンボルの組
〇8、△F、◎2、□5のうち、可能な変調シンボル
は、下位2bit が“01”である□5となる。従って、
非符号化ビットは、その上位2bit である“01”とな
る。すなわち、非符号化ビットは、ビタビ復号された符
号化ビットを用いて、復号することができる。以上をま
とめると、トレリス復号の基本構成は、図14に示すよ
うに大きく分けて非符号化ビット復号部105と、ビタ
ビ復号部103で構成される。なお、非符号化ビットの
復号には、ビタビ復号された符号化ビットを用いる。In this way, the coded bit at time j is decoded by the Viterbi algorithm,
If it is “1”, among the representative symbol set # 8, ΔF, 22, and □ 5 at the time j, the possible modulation symbol is □ 5 in which the lower 2 bits are “01”.
The uncoded bit is "01", which is the upper two bits. That is, non-coded bits can be decoded using the coded bits that have been Viterbi decoded. In summary, the basic configuration of trellis decoding is roughly divided into an uncoded bit decoding unit 105 and a Viterbi decoding unit 103 as shown in FIG. It should be noted that the non-coded bits are decoded using Viterbi-decoded coded bits.
【0012】さて、上述したように、ビタビ復号におい
てはブランチメトリックを計算する必要がある。ブラン
チメトリックを計算するための、従来のブランチメトリ
ックユニット(以下、BMUと略記することもある)の
構成例を図15に示す。トレリス復号においては、受信
シンボルと前記各サブセットの代表シンボルとのユーク
リッド距離の2乗を用いる。このユークリッド距離の2
乗をそのままブランチメトリックとすると、例えば、各
ブランチメトリック(〇,△,◎,□)が8bit で表現
される。As described above, it is necessary to calculate a branch metric in Viterbi decoding. FIG. 15 shows a configuration example of a conventional branch metric unit (hereinafter, sometimes abbreviated as BMU) for calculating a branch metric. In trellis decoding, the square of the Euclidean distance between a received symbol and a representative symbol of each subset is used. This Euclidean distance 2
If the power is used directly as a branch metric, for example, each branch metric (〇, △, ,, □) is represented by 8 bits.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】一方、後段に続くパス
メトリック演算回路の規模縮小のため、ビットを打ち切
る場合が多くある。すなわち、従来の構成ではたとえ
ば、ブランチメトリックユニットをROMで構成する場
合、軟判定された受信シンボルが10bit で表現され、
ビット打ち切りを上位4bit とすると、210×4×4=
8192ビットのROMを必要とする。この規模のRO
Mをトレリス復号LSIとして内蔵して、1チップ化す
るにはコスト上不利である。On the other hand, in many cases, bits are truncated in order to reduce the scale of the path metric operation circuit that follows. That is, in the conventional configuration, for example, when the branch metric unit is configured by a ROM, the soft-decided received symbol is represented by 10 bits,
If the bit censoring is the upper 4 bits, 2 10 × 4 × 4 =
Requires 8192 bit ROM. RO of this scale
It is disadvantageous in terms of cost to incorporate M as a trellis decoding LSI and integrate it into one chip.
【0014】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、ブランチメトリックのビット数を削減し、回路規模
を縮小することのできるブランチメトリック演算回路を
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a branch metric calculation circuit capable of reducing the number of bits of a branch metric and reducing the circuit scale.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願第1の発明は、送信側で複数ビットで構成される情
報シンボルに対して、その一部の所定ビット数をたたみ
込み符号化して符号化ビットとし、その残りのビットを
非符号化ビットとして、所定のビット配置で設定される
シンボル群であって、サブセットの各サブセットシンボ
ルにおける前記非符号化ビットの配置をグレーコードと
し、サブセットの代表シンボルのうち隣り合うものにつ
いて、前記符号化ビットが1ビットのみ異なるように配
置するトレリス符号化変調されたものを受信側で復調
し、軟判定して得られた受信シンボルを基に、ビタビ復
号部によりビタビ復号した符号化ビットを用いて非符号
化ビットを復号するトレリス復号回路のブランチメトリ
ック演算回路であって、前記軟判定して得られた受信シ
ンボルに対して振幅制限を施す振幅制限手段と、この振
幅制限手段により振幅制限が施されたデータについての
ユークリッド距離の2乗を計算して前記ビタビ復号にお
けるブランチメトリックとするユークリッド距離演算手
段とを有することを要旨とする。According to a first aspect of the present invention, an information symbol consisting of a plurality of bits is convolutionally coded on a transmitting side with a predetermined number of bits. A group of symbols set in a predetermined bit arrangement with encoded bits and the remaining bits as unencoded bits, wherein the arrangement of the unencoded bits in each subset symbol of the subset is a gray code, Trellis-coded modulation of adjacent symbols among the representative symbols, in which the coded bits are arranged so that only one bit is different, is demodulated on the receiving side, and based on the received symbols obtained by soft decision, Viterbi A branch metric operation circuit of a trellis decoding circuit for decoding non-encoded bits using encoded bits that have been Viterbi-decoded by a decoding unit. Amplitude limiting means for limiting the amplitude of the received symbol obtained by the soft decision, and calculating the square of the Euclidean distance for the data subjected to the amplitude limitation by the amplitude limiting means to calculate the square in the Viterbi decoding. The gist of the invention is to have a Euclidean distance calculating means for setting a branch metric.
【0016】具体的には、送信側では複数ビットから構
成される情報シンボルに対してその一部であるmビット
をたたみ込み符号化することでn(>m)ビットに拡大
し、残りのkビットを非符号化ビットとして前記符号化
ビットと組で(k+m)ビットをトレリス符号化変調し
たものを伝達し、受信側では、復調器により復調し、軟
判定した受信シンボルを入力としてビタビ復号回路によ
り復号したnビットの符号化ビットを用いて前記kビッ
トの非符号化ビットを復号する構成としたトレリス復号
回路において、前記ビタビ復号に用いる、各サブセット
の代表シンボルに対するブランチメトリックを計算する
ブランチメトリック演算回路において、前記軟判定した
受信シンボルに対し、振幅制限手段により振幅制限を施
したデータについて、ユークリッド距離演算手段により
ユークリッド距離の2乗を計算してブランチメトリック
とする構成としたものである。Specifically, on the transmitting side, an information symbol composed of a plurality of bits is convolutionally encoded with m bits, which are a part of the information symbol, so that the information symbol is enlarged to n (> m) bits, and the remaining k Bits are transmitted as non-coded bits and (k + m) bits are trellis coded and modulated in combination with the coded bits. On the receiving side, demodulated by a demodulator and a soft-decision received symbol is used as an input and a Viterbi decoding circuit is input. A trellis decoding circuit configured to decode the k-bit non-coded bits using n-bit coded bits decoded according to the following formula: a branch metric for calculating a branch metric for a representative symbol of each subset used for the Viterbi decoding In the arithmetic circuit, the data obtained by subjecting the soft-decided received symbol to the amplitude limiting Is obtained by a configuration in which a branch metric by calculating the square of the Euclidean distance by the Euclidean distance calculation means.
【0017】また、本願第2の発明は、請求項1記載の
ユークリッド距離演算手段の出力値が所定値を越えると
き当該出力値を前記所定値に制限する非線形処理を施す
非線形処理手段を有することを要旨とする。Further, the second invention of the present application has non-linear processing means for performing non-linear processing for limiting the output value of the Euclidean distance calculating means to the predetermined value when the output value exceeds the predetermined value. Is the gist.
【0018】また、本願第3の発明は、請求項1記載の
ユークリッド距離演算手段の出力についてビット打ち切
りを施すビット打ち切り手段を有することを要旨とす
る。Further, the third invention of the present application is characterized in that there is provided a bit truncating means for truncating a bit with respect to the output of the Euclidean distance calculating means.
【0019】また、本願第4の発明は、請求項2記載の
非線形処理手段の出力についてビット打ち切りを施すビ
ット打ち切り手段を有することを要旨とする。Further, the fourth invention of the present application is characterized in that there is provided a bit truncation means for truncating the bit of the output of the non-linear processing means according to the second aspect.
【0020】さらに、本願第5の発明は、請求項3記載
のビット打ち切り手段の出力値が所定値を越えるとき当
該出力値を前記所定値に制限する非線形処理を施す非線
形処理手段を有することを要旨とする。Further, the fifth invention of the present application has nonlinear processing means for performing non-linear processing for limiting the output value to the predetermined value when the output value of the bit truncation means according to claim 3 exceeds a predetermined value. Make a summary.
【0021】[0021]
【作用】上述の如く構成すれば、本願第1の発明のブラ
ンチメトリック演算回路は、送信側でトレリス符号化変
調されたものを、受信側で復調し、軟判定して得られた
受信シンボルに対してユークリッド距離を演算し易くす
るため、振幅制限手段で振幅制限を施す。さらに、この
振幅制限が施されたデータについてのユークリッド距離
の2乗をユークリッド距離演算手段で計算して、ビタビ
復号におけるブランチメトリックとする。With the above configuration, the branch metric operation circuit according to the first invention of the present application demodulates the signal subjected to trellis-coded modulation on the transmission side on the reception side and converts the symbol into a received symbol obtained by soft decision. On the other hand, in order to easily calculate the Euclidean distance, the amplitude is limited by the amplitude limiting means. Further, the square of the Euclidean distance for the data subjected to the amplitude limitation is calculated by the Euclidean distance calculating means, and is used as a branch metric in Viterbi decoding.
【0022】本願第2の発明のブランチメトリック演算
回路は、請求項1記載のユークリッド距離演算手段の出
力値が所定値を越えるとき非線形処理手段で非線形処理
を復号劣化が生じない程度に施し当該出力値を前記所定
値に制限することで各ブランチメトリックを表現するの
に必要なビット数を減らすことができる。The branch metric operation circuit according to the second aspect of the present invention is configured such that when the output value of the Euclidean distance operation means according to the first aspect exceeds a predetermined value, the nonlinear processing means performs non-linear processing to such an extent that decoding deterioration does not occur. By limiting the value to the predetermined value, the number of bits required to represent each branch metric can be reduced.
【0023】本願第3の発明のブランチメトリック演算
回路は、請求項1記載のユークリッド距離演算手段の出
力についてビット打ち切り手段がビット打ち切りを施
す。In a branch metric operation circuit according to a third aspect of the present invention, the output of the Euclidean distance operation means is subjected to bit termination by the bit termination means.
【0024】本願第4の発明のブランチメトリック演算
回路は、請求項2記載の非線形処理手段の出力について
ビット打ち切りを施す。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a branch metric operation circuit for performing bit truncation on the output of the non-linear processing means.
【0025】本願第5の発明のブランチメトリック演算
回路は、請求項3記載のビット打ち切り手段の出力値が
所定値を越えるとき復号劣化が生じない程度に非線形処
理を施し当該出力値を前記所定値に制限することで各ブ
ランチメトリックを表現するのに必要なビット数を減ら
すことができる。The branch metric calculation circuit according to a fifth aspect of the present invention performs nonlinear processing to such an extent that decoding degradation does not occur when the output value of the bit truncation means according to claim 3 exceeds a predetermined value, and converts the output value to the predetermined value. , The number of bits required to represent each branch metric can be reduced.
【0026】[0026]
【実施例】以下、本発明に係る一実施例を図面を参照し
て説明する。図1は本発明に係るブランチメトリック演
算回路の構成を示したブロック図である。図1に示すよ
うに、本実施例のブランチメトリック演算回路では、リ
ミッタ部11、ユークリッド距離演算手段13、非線形
処理手段15、ビット打ち切り手段17が直列に接続さ
れている。An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a branch metric operation circuit according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the branch metric operation circuit of this embodiment, a limiter unit 11, a Euclidean distance operation unit 13, a non-linear processing unit 15, and a bit truncation unit 17 are connected in series.
【0027】まず、図2を参照して受信シンボルの振幅
制限の例について説明する。この図2に示すような振幅
制限を施してからブランチメトリックを求めても訂正能
力に劣化はみられない。これは、振幅制限を施しても各
代表シンボルに対するユークリッド距離の序列は変わら
ないからである。たとえば、図2に示す受信シンボルa
に最も近い代表シンボルは□9であり、また〇C,◎
6,△3の順に距離は小さい。そして、振幅制限を施し
た後のシンボルbでも、この序列に変化は生じない。First, an example of limiting the amplitude of a received symbol will be described with reference to FIG. Even if the branch metric is obtained after the amplitude limitation as shown in FIG. 2 is performed, there is no deterioration in the correction ability. This is because the order of the Euclidean distance for each representative symbol does not change even if the amplitude is limited. For example, the received symbol a shown in FIG.
Is □ 9, and 〇C, ◎
The distance is smaller in the order of 6, △ 3. Then, even in the symbol b after the amplitude limitation, no change occurs in this order.
【0028】このように振幅制限を施すことで、ユーク
リッド距離演算は、図3に示すような4つの代表シンボ
ルの組で囲まれる領域のみでユークリド距離の2乗を計
算すればよいことになる。図3は、9値軟判定において
左下の代表シンボルに対するユークリッド距離の2乗
が、受信シンボルの位置によりどういう値をとるかとい
う事例を示したものである。例えば、受信シンボルがc
の位置にあるとき、左下の起点にある代表シンボルから
のユークリッド距離の2乗は52 +52 =50である。
また、dの位置であるときの代表シンボルからのユーク
リッド距離は、72 +02 =49であり、同様にeの位
置に対しては82 +82 =128となる。By applying the amplitude limitation in this manner, the Euclidean distance calculation can be performed by calculating the square of the Euclidean distance only in an area surrounded by a set of four representative symbols as shown in FIG. FIG. 3 shows an example of what value the square of the Euclidean distance for the lower left representative symbol takes in accordance with the position of the received symbol in the 9-value soft decision. For example, if the received symbol is c
, The square of the Euclidean distance from the representative symbol at the lower left starting point is 5 2 +5 2 = 50.
Further, the Euclidean distance from the representative symbol at the position of d is 7 2 +0 2 = 49, and similarly, the position of e is 8 2 +8 2 = 128.
【0029】次に、この図3を参照して第2の実施例に
ついて説明する。図3を参照するに、ユークリッド距離
の2乗のとり得る値は、上記から明らかなように、0〜
128であり、その表現には8bit が必要となる。とこ
ろで図3において、そのMSBのビットが1となるのは
(c)の位置に受信シンボルがあるときのみでありこの
場合のためだけにMSB(Most Signific
ant Bit)の1bit を用いるのは不経済である。
そこで、このときの128の値を非線形処理手段103
によって127とする。これにより、全体を7bitで表
現可能とする。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 3, the possible value of the square of the Euclidean distance is 0 to 0, as is apparent from the above.
128, which requires 8 bits. By the way, in FIG. 3, the MSB bit becomes 1 only when there is a received symbol at the position (c), and only for this case, the MSB (Most Significant).
It is uneconomical to use one bit of an ant bit).
Therefore, the value of 128 at this time is converted to the nonlinear processing means 103.
To 127. Thereby, the whole can be represented by 7 bits.
【0030】誤り率の特性の代表例として、コンピュー
タによるシミュレーション実験を行ったものを、図4に
示す(図中、TCMはTrellis Coded Modulationの略で
ある)。図4においてグラフ[g]は前記振幅制限も、
非線形処理も施していない場合のBER(Bit Error Ra
te)特性である。また、グラフ[f]は前記振幅制限と
非線形処理を施した場合のBER特性であり、各ブラン
チメトリックのビット数BSは7である。グラフ[g]
とグラフ[f]のグラフを比べるとBER特性にほとん
ど差がないのが判る。なお、参考のためグラフ[a]の
QPSK変調を用いたときのBER特性とグラフ[b]
の16QAMのBER特性(符号化を行わないとき)を
合わせて示しておいた。FIG. 4 shows a computer simulation experiment as a typical example of the error rate characteristics (in the figure, TCM stands for Trellis Coded Modulation). In FIG. 4, the graph [g] shows that the amplitude limit is
BER (Bit Error Ra) when non-linear processing is not performed
te) Characteristics. Graph [f] shows the BER characteristics when the amplitude limitation and the non-linear processing are performed. The number of bits BS of each branch metric is 7. Graph [g]
It can be seen from the comparison between the graphs of the graphs [f] and [f] that there is almost no difference in BER characteristics. For reference, the BER characteristic when the QPSK modulation of the graph [a] is used and the graph [b]
BER characteristics (when coding is not performed) of 16QAM.
【0031】次に図4乃至図6を参照して第3の実施例
について説明する。前記振幅制限を施したあとに、ビッ
ト打ち切り手段によりビットを打ち切り、さらに後段の
パスメトリック演算を効率化することができる。図4の
シミュレーション実験結果のグラフ[e]によれば上位
3bit で打ち切ったとしても、復号劣化はほとんど生じ
ていないことが判る。そのときの図3に対応する各ブラ
ンチメトリックを10進表記したものを図5に示す。も
し、前記非線形処理を施さないまま、ビット打ち切りを
行う場合に、復号劣化が生じないようにするためには、
図6のように4bit が必要であることは、容易に想像で
きる。Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. After the amplitude limitation is performed, the bit is truncated by the bit truncation unit, and the path metric calculation in the subsequent stage can be made more efficient. According to the graph [e] of the simulation experiment result in FIG. 4, even if the upper 3 bits are cut off, decoding deterioration hardly occurs. FIG. 5 shows the respective branch metrics corresponding to FIG. 3 in that case in decimal notation. If bit truncation is performed without performing the non-linear processing, in order to prevent decoding deterioration,
It is easy to imagine that 4 bits are required as shown in FIG.
【0032】次に図5及び図6を参照して第4の実施例
について説明する。上記から明らかなように、図1の非
線形処理手段103とビット打ち切り手段104の順序
は交換可能である。たとえば、図6のブランチメトリッ
クのうち右上の“8”を“7”に強制的にすることで、
図5のブランチメトリックに一致し、3bit で表現可能
となる。Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. As is clear from the above, the order of the non-linear processing means 103 and the bit truncation means 104 in FIG. 1 is interchangeable. For example, by forcing the upper right “8” of the branch metrics of FIG. 6 to “7”,
It matches the branch metric of FIG. 5 and can be represented by 3 bits.
【0033】次に図7及び図8を参照して本発明に係る
第5の実施例について説明する。図7は、非符号化のビ
ット数が2bit 以上の場合には、より良好な信号配置が
存在し、その一例をに示すものである(非符号化2bi
t)。Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows an example of a better signal arrangement when the number of uncoded bits is 2 bits or more.
t).
【0034】これは、まず所定のビット配置で設定され
るシンボル群、すなわちサブセットの各サブセットシン
ボルにおける非符号化の2bit (上位2bit )の配置を
グレイコード(Gray code )でマッピングする。具体的
には、例えば○のシンボル(下位2bit が“00”)に
着目すると隣り合うシンボル○0と○4は1bit のみ異
なる。In this method, first, a symbol group set in a predetermined bit arrangement, that is, an arrangement of uncoded 2 bits (upper 2 bits) in each subset symbol of a subset is mapped by a Gray code. Specifically, for example, when attention is paid to the symbol ○ (the lower 2 bits are “00”), the adjacent symbols 00 and 44 differ only by 1 bit.
【0035】次に、各サブセットの代表シンボルの内、
隣り合うもの同志において下位2bit の符号化ビットに
ついて1bit のみ異なるように配置する。具体的には、
例えば隣り合う□5と○C、□5と△3は、それぞれ下
位2bit については1bit のみ異なるようにする。Next, among the representative symbols of each subset,
The adjacent lower bits are arranged so that only the lower 2 bits of the coded bits differ by 1 bit. In particular,
For example, adjacent □ 5 and CC, □ 5 and △ 3 are different from each other only in the lower 2 bits by 1 bit.
【0036】このようにすることで、非符号化ビットに
関するユークリッド距離とハミング距離との大小関係が
一致する。また、ビタビ復号の対象となり符号化ビット
について、ユークリッド距離とハミング距離との大小関
係も一致するので、BER特性は図10に示す例より
も、C/N換算にして0.1〜0.3dB程度改善され
る。In this way, the magnitude relationship between the Euclidean distance and the Hamming distance for uncoded bits matches. Further, since the magnitude relationship between the Euclidean distance and the Hamming distance of the coded bits that are the targets of Viterbi decoding match, the BER characteristic is 0.1 to 0.3 dB in C / N conversion as compared with the example shown in FIG. The degree is improved.
【0037】この図7に示す信号配置を用いて、前記振
幅制限、非線形処理及び、ビット打切り(Bs =3)を
施したときと、施していないときのBER特性を図8に
示す(それぞれグラフ[i]、グラフ[j])。なお、
この例においては、受信シンボルの表現ビット数(量子
化ビット数)を12bit としている(図4は10bitで
ある)。この場合も、前記3つの処理、すなわち振幅制
限、非線形処理及び、ビット打切りの影響は無視でき、
有効であることが判る。FIG. 8 shows BER characteristics when the above-described amplitude constraining, non-linear processing, and bit truncation (Bs = 3) are performed and not performed using the signal arrangement shown in FIG. [I], graph [j]). In addition,
In this example, the number of expression bits (quantization bit number) of the received symbol is 12 bits (FIG. 4 is 10 bits). Also in this case, the effects of the three processes, namely, the amplitude limitation, the nonlinear process, and the bit truncation can be ignored.
It turns out to be effective.
【0038】なお、グラフ[h]は、前記文献に基づい
て計算した、本実施例例の16TCMのBER特性の漸
近的下界値(理論値)である。The graph [h] is an asymptotic lower bound (theoretical value) of the BER characteristic of the 16 TCM of the present embodiment, calculated based on the above literature.
【0039】上述したように、上記各実施例によれば、
ユークリッド距離を演算し易くするため、まずリミッタ
(受信シンボルの振幅制限)を施す。これは、16QA
Mや32QAMなどのRectangular タイプやCross タイ
プの変調方式に対して有用である。また、ユークリッド
距離演算手段の出力に非線形処理(リミッタ)を、復号
劣化が生じない程度に施すことで各ブランチメトリック
のビット数を削減でき、これにより、後段のパスメトリ
ック演算の負担を軽減することができる。また、ブラン
チメトリック演算回路自体の規模も縮小することが可能
である。As described above, according to the above embodiments,
First, in order to make it easy to calculate the Euclidean distance, a limiter (reception symbol amplitude limitation) is applied. This is 16QA
This is useful for a rectangular or cross type modulation scheme such as M or 32QAM. In addition, the number of bits of each branch metric can be reduced by performing non-linear processing (limiter) on the output of the Euclidean distance calculating means to such an extent that decoding deterioration does not occur, thereby reducing the load of the path metric calculation in the subsequent stage. Can be. Further, the scale of the branch metric operation circuit itself can be reduced.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ブランチ
メトリックのビット数を削減し、回路規模を縮小する等
の効果を奏するものである。As described above, the present invention has the effects of reducing the number of bits of the branch metric and reducing the circuit scale.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の一実施例に係るブランチメトリックユ
ニットの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a branch metric unit according to one embodiment of the present invention.
【図2】受信シンボルの振幅制限の範囲の例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a range of amplitude limitation of a received symbol.
【図3】ブランチメトリックの演算例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of calculating a branch metric;
【図4】BERシミュレーション実験値を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing BER simulation experimental values.
【図5】非線形処理有りの場合を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a case where nonlinear processing is performed.
【図6】非線形処理無しの場合を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a case without nonlinear processing.
【図7】より良好な信号配置の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a better signal arrangement.
【図8】計算機シミュレーション実験によるBER特性
を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a BER characteristic by a computer simulation experiment.
【図9】トレリス符号化変調シンボル配置の例を示す図
である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of trellis-coded modulation symbol arrangement.
【図10】トレリス符号化器の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a trellis encoder.
【図11】パラレルの状態遷移の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a parallel state transition.
【図12】受信シンボルとブランチメトリックを示す図
である。FIG. 12 is a diagram illustrating received symbols and branch metrics.
【図13】代表シンボルと状態遷移を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing representative symbols and state transitions.
【図14】トレリス復号の基本構成を示すブロック図で
ある。FIG. 14 is a block diagram illustrating a basic configuration of trellis decoding.
【図15】従来ブランチメトリックユニットの構成例を
示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional branch metric unit.
11 リミッタ部 13 ユークリッド距離演算手段 15 非線形処理手段 17 ビット打ち切り手段。 11 Limiter section 13 Euclidean distance calculation means 15 Non-linear processing means 17 Bit truncation means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/00 H03M 13/25 H04L 27/22 H04L 27/38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H04L 27/00 H03M 13/25 H04L 27/22 H04L 27/38
Claims (5)
ンボルに対して、その一部の所定ビット数をたたみ込み
符号化して符号化ビットとし、その残りのビットを非符
号化ビットとして、所定のビット配置で設定されるシン
ボル群であって、サブセットの各サブセットシンボルに
おける前記非符号化ビットの配置をグレーコードとし、
サブセットの代表シンボルのうち隣り合うものについ
て、前記符号化ビットが1ビットのみ異なるように配置
するトレリス符号化変調されたものを受信側で復調し、
軟判定して得られた受信シンボルを基に、ビタビ復号部
によりビタビ復号した符号化ビットを用いて非符号化ビ
ットを復号するトレリス復号回路のブランチメトリック
演算回路であって、 前記軟判定して得られた受信シンボルに対して振幅制限
を施す振幅制限手段と、 この振幅制限手段により振幅制限が施されたデータにつ
いてのユークリッド距離の2乗を計算して前記ビタビ復
号におけるブランチメトリックとするユークリッド距離
演算手段とを有することを特徴とするブランチメトリッ
ク演算回路。An information symbol composed of a plurality of bits on a transmission side is convolutionally encoded with a predetermined number of bits as a coded bit, and the remaining bits are encoded as uncoded bits. A symbol group set by the bit arrangement of, the gray code the arrangement of the uncoded bits in each subset symbol of the subset,
For adjacent symbols among the representative symbols of the subset, the receiving side demodulates trellis-coded modulation in which the coded bits are arranged such that only one bit is different,
A branch metric calculation circuit of a trellis decoding circuit for decoding non-coded bits using coded bits Viterbi-decoded by a Viterbi decoding unit based on the received symbols obtained by the soft decision. Amplitude limiting means for limiting the amplitude of the obtained received symbol; and a Euclidean distance as a branch metric in the Viterbi decoding by calculating the square of the Euclidean distance for the data on which the amplitude is limited by the amplitude limiting means. A branch metric calculation circuit comprising: calculation means.
が所定値を越えるとき当該出力値を前記所定値に制限す
る非線形処理を施す非線形処理手段を有することを特徴
とする請求項1記載のブランチメトリック演算回路。2. The branch metric according to claim 1, further comprising nonlinear processing means for performing nonlinear processing for limiting the output value to the predetermined value when the output value of the Euclidean distance calculation means exceeds a predetermined value. Arithmetic circuit.
ついてビット打ち切りを施すビット打ち切り手段を有す
ることを特徴とする請求項1記載のブランチメトリック
演算回路。3. The branch metric calculation circuit according to claim 1, further comprising bit cutoff means for cutting off the bit of the output of said Euclidean distance calculation means.
ト打ち切りを施すビット打ち切り手段を有することを特
徴とする請求項2記載のブランチメトリック演算回路。4. The branch metric operation circuit according to claim 2, further comprising bit truncation means for truncating a bit of an output of said non-linear processing means.
値を越えるとき当該出力値を前記所定値に制限する非線
形処理を施す非線形処理手段を有することを特徴とする
請求項3記載のブランチメトリック演算回路。5. The branch metric operation according to claim 3, further comprising nonlinear processing means for performing nonlinear processing for limiting the output value to the predetermined value when the output value of the bit truncation means exceeds a predetermined value. circuit.
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