WO2015068765A1 - Decoding device - Google Patents
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Abstract
A decoding device performs decoding of an error correction signal for correcting transmission errors occurring on a transmission path, wherein the decoding device is provided with a loss correction decoding unit (22) for performing decoding calculations using a generator matrix instead of a check matrix. The loss correction decoding unit (22) reorders the column or row of the generator matrix corresponding to a successfully received packet and forms a sub-matrix corresponding to the successfully received packet, decoding calculation being performed after removing matrices corresponding to lost packets.
Description
本発明は、伝送路上で発生する伝送誤りを訂正するための誤り訂正符号の符号化を行う送信機に含まれる符号化装置から符号化されたパケットが伝送された前提で、受信機側で受信したパケットを復号する復号装置に関する。
The present invention is based on the premise that an encoded packet is transmitted from an encoding device included in a transmitter that encodes an error correction code for correcting a transmission error that occurs on a transmission path. The present invention relates to a decoding device for decoding received packets.
一般的な消失訂正の符号化／復号は、例えば消失訂正符号を用いて送信機側でパケット単位で符号化を行い、受信機側は、通信路により部分的に消失したパケット列を受信し、受信成功したパケットに基づいてガウス消去法等により消失したパケットを復号する。なお、消失したパケットとは受信に失敗したパケットの事であり、受信に失敗したパケットはそのパケットを構成するすべてのビットに関する情報が得られないため、消失したと表現する。このような従来の復号法としては例えば非特許文献１に示されているようなものがあった。なお、明細書中、情報ビットの固まりをパケットと表現しているが、ブロックという表現でも構わず、同じ効果を奏する。ここでは便宜上パケットという表現に限定して説明する。
In general erasure correction encoding / decoding, for example, the erasure correction code is used for encoding in units of packets on the transmitter side, and the receiver side receives a packet sequence partially lost by the communication path, Based on the successfully received packet, the lost packet is decoded by Gaussian elimination or the like. Note that a lost packet is a packet that has failed to be received, and a packet that has failed to be received is expressed as lost because information on all the bits constituting the packet cannot be obtained. As such a conventional decoding method, there has been one as shown in Non-Patent Document 1, for example. In the specification, a group of information bits is expressed as a packet, but it may be expressed as a block, and has the same effect. Here, for the sake of convenience, the description will be limited to the expression packet.
しかしながら、復号法は一般に検査行列の“１”の数に相当する計算量が必要となり行数×列数の大きさに依存したメモリ量と計算量が必要となる。
従来手順では、受信成功パケットをすべて保存し、検査行列からガウス消去法の結果に従って計算する必要がある。この場合、検査行列と受信成功パケットの積が全て０になる事を確認する必要があり、受信時のパケット誤り率に係わらず、少なくともほぼ“１”の数に比例する計算量以上の計算が必要になり、計算量が多いという問題があった。 However, the decoding method generally requires a calculation amount corresponding to the number of “1” s in the parity check matrix, and requires a memory amount and a calculation amount depending on the size of the number of rows × the number of columns.
In the conventional procedure, it is necessary to store all successful reception packets and calculate from the check matrix according to the result of the Gaussian elimination method. In this case, it is necessary to confirm that the product of the check matrix and the reception success packet is all 0. Regardless of the packet error rate at the time of reception, the calculation more than the calculation amount proportional to the number of “1” is at least approximately. There was a problem that it was necessary and the calculation amount was large.
従来手順では、受信成功パケットをすべて保存し、検査行列からガウス消去法の結果に従って計算する必要がある。この場合、検査行列と受信成功パケットの積が全て０になる事を確認する必要があり、受信時のパケット誤り率に係わらず、少なくともほぼ“１”の数に比例する計算量以上の計算が必要になり、計算量が多いという問題があった。 However, the decoding method generally requires a calculation amount corresponding to the number of “1” s in the parity check matrix, and requires a memory amount and a calculation amount depending on the size of the number of rows × the number of columns.
In the conventional procedure, it is necessary to store all successful reception packets and calculate from the check matrix according to the result of the Gaussian elimination method. In this case, it is necessary to confirm that the product of the check matrix and the reception success packet is all 0. Regardless of the packet error rate at the time of reception, the calculation more than the calculation amount proportional to the number of “1” is at least approximately. There was a problem that it was necessary and the calculation amount was large.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、復号計算における計算量を削減する事のできる復号装置を得る事を目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a decoding device that can reduce the amount of calculation in decoding calculation.
この発明に係る復号装置は、伝送路上で発生する伝送誤りを訂正するための誤り訂正符号の復号を行う復号装置において、検査行列に代えて生成行列を用いて復号計算を行う消失訂正復号部を備えたものである。
The decoding device according to the present invention is a decoding device that performs decoding of an error correction code for correcting a transmission error that occurs on a transmission line, and includes an erasure correction decoding unit that performs decoding calculation using a generation matrix instead of a check matrix It is provided.
この発明の復号装置は、誤り訂正符号の復号を行う際、生成行列を用いて復号計算を行うようにしたので、復号計算の計算量を削減する事ができる。その結果、処理能力の低いＣＰＵでも動作できるため、より低価格の通信システムに消失訂正符号化復号機能を搭載できる効果がある。または、処理能力のＣＰＵの場合は、より高速な処理を実現できる効果がある。
Since the decoding apparatus according to the present invention performs the decoding calculation using the generator matrix when decoding the error correction code, the calculation amount of the decoding calculation can be reduced. As a result, since it is possible to operate even with a CPU having a low processing capability, there is an effect that an erasure correction coding / decoding function can be mounted in a lower-cost communication system. Alternatively, in the case of a CPU with processing capability, there is an effect that higher-speed processing can be realized.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による復号装置を適用した通信システムを示す構成図である。
図示の通信システムは、送信機１０と受信機２０とを備える。送信機１０は符号化装置であり、パケット生成部１１、消失訂正符号化部１２、送信部１３を備える。受信機２０は復号装置であり、受信部２１、消失訂正復号部２２、情報ビット再生部２３を備える。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a communication system to which a decoding device according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
The illustrated communication system includes atransmitter 10 and a receiver 20. The transmitter 10 is an encoding device, and includes a packet generation unit 11, an erasure correction encoding unit 12, and a transmission unit 13. The receiver 20 is a decoding device, and includes a receiving unit 21, an erasure correction decoding unit 22, and an information bit reproduction unit 23.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による復号装置を適用した通信システムを示す構成図である。
図示の通信システムは、送信機１０と受信機２０とを備える。送信機１０は符号化装置であり、パケット生成部１１、消失訂正符号化部１２、送信部１３を備える。受信機２０は復号装置であり、受信部２１、消失訂正復号部２２、情報ビット再生部２３を備える。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a communication system to which a decoding device according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
The illustrated communication system includes a
送信機１０において、パケット生成部１１は、検査行列を用いて、情報ビットからパケットを生成する処理部である。消失訂正符号化部１２は、パケットを消失誤り訂正符号化する処理部である。送信部１３は、符号化されたパケットを通信路３０を経由して受信機２０へ送信するための処理部である。
In the transmitter 10, the packet generator 11 is a processor that generates a packet from information bits using a check matrix. The erasure correction encoding unit 12 is a processing unit that performs erasure error correction encoding on a packet. The transmission unit 13 is a processing unit for transmitting the encoded packet to the receiver 20 via the communication path 30.
受信機２０において、受信部２１は、通信路３０を経由して送信機１０から送信されたパケットを受信する。消失訂正復号部２２は、これらパケットに対して、誤り検出及び消失訂正を行う処理部である。情報ビット再生部２３は、復号化したパケットを結合して、情報ビットを生成する処理部である。
In the receiver 20, the receiver 21 receives a packet transmitted from the transmitter 10 via the communication path 30. The erasure correction decoding unit 22 is a processing unit that performs error detection and erasure correction on these packets. The information bit reproduction unit 23 is a processing unit that combines the decoded packets to generate information bits.
実施の形態１の動作説明に先立ち、先ず、消失訂正符号の符号化方法及び復号方法について説明する。説明を簡略化するため、以降各パケットは１ビットの情報で構成されているものとする。実際には以降で示す処理は各パケットに複数ビット含まれており、同じ処理が並列して実行される。
符号化パケットベクトルｖ＝（ｕ｜ｐ）としｕ＝（ｕ1 ｕ2…ｕk）をｋ個のパケットからなる情報パケットベクトル、ｐ＝（ｐ1 ｐ2…ｐm）をｍ個のパケットからなるパリティパケットベクトルとする。 Prior to the description of the operation of the first embodiment, first, an erasure correction code encoding method and decoding method will be described. In order to simplify the description, it is assumed that each packet is composed of 1-bit information. Actually, the processing shown below includes a plurality of bits in each packet, and the same processing is executed in parallel.
An encoded packet vector v = (u | p), u = (u 1 u 2 ... U k ) is an information packet vector composed of k packets, and p = (p 1 p 2 ... P m ) is m packets. A parity packet vector consisting of
符号化パケットベクトルｖ＝（ｕ｜ｐ）としｕ＝（ｕ1 ｕ2…ｕk）をｋ個のパケットからなる情報パケットベクトル、ｐ＝（ｐ1 ｐ2…ｐm）をｍ個のパケットからなるパリティパケットベクトルとする。 Prior to the description of the operation of the first embodiment, first, an erasure correction code encoding method and decoding method will be described. In order to simplify the description, it is assumed that each packet is composed of 1-bit information. Actually, the processing shown below includes a plurality of bits in each packet, and the same processing is executed in parallel.
An encoded packet vector v = (u | p), u = (u 1 u 2 ... U k ) is an information packet vector composed of k packets, and p = (p 1 p 2 ... P m ) is m packets. A parity packet vector consisting of
例えばｋ＝７個のパケットからなる情報パケットベクトルｕからｎ＝ｋ＋ｍ＝１５個（ｎは符号化パケット数）のパケットからなる符号化パケットベクトルｖを生成する為のｋ×ｎの生成行列を
とする。このＧを用いてｖ＝ｕ・Ｇにより符号化パケットベクトルｖ＝（ｕ｜ｐ）を生成する。以後、理解を助けるために生成行列の上に符号化パケットのベクトルを記載する表現を適宜使用する。なお、空白部分は要素０を意味し、以降同様な表現を使うものとする。
また、以降０と１で表現されるＧＦ（２）上で計算するものとする。 For example, a k × n generator matrix for generating an encoded packet vector v composed of n = k + m = 15 (n is the number of encoded packets) from an information packet vector u composed of k = 7 packets.
And Using this G, an encoded packet vector v = (u | p) is generated by v = u · G. Hereinafter, in order to help understanding, an expression describing a vector of an encoded packet on a generator matrix is used as appropriate. The blank part means element 0, and hereinafter the same expression is used.
It is assumed that the calculation is performed on GF (2) expressed by 0 and 1 hereinafter.
また、以降０と１で表現されるＧＦ（２）上で計算するものとする。 For example, a k × n generator matrix for generating an encoded packet vector v composed of n = k + m = 15 (n is the number of encoded packets) from an information packet vector u composed of k = 7 packets.
It is assumed that the calculation is performed on GF (2) expressed by 0 and 1 hereinafter.
一例としてｕ＝（１ ０ １ １ ０ １ ０）とすると下式により
となる。
As an example, if u = (1 0 1 1 0 1 0),
It becomes.
一方、復号側では検査行列Ｈを用いガウス消去法等で復号する。
例えばｖに対応する誤り訂正符号のｍ×ｎのパリティ検査行列を
とする。丸付き数字は行番号を示す。このＨはＨ・ｖT＝０を満たす。以後、理解を助けるために検査行列の上に符号パケットのベクトルを記載する表現を適宜使用する。
On the other hand, the decoding side uses the check matrix H to perform decoding by the Gaussian elimination method or the like.
For example, an m × n parity check matrix of an error correction code corresponding to v is
And Circled numbers indicate line numbers. This H satisfies H · v T = 0. Hereinafter, in order to help understanding, an expression describing a vector of a code packet on a check matrix is used as appropriate.
例えばｖに対応する誤り訂正符号のｍ×ｎのパリティ検査行列を
For example, an m × n parity check matrix of an error correction code corresponding to v is
今、受信機２０において受信パケット成功が符号化パケット１５パケット中９パケットの、ｕ1，ｕ3，ｕ4，ｕ6，ｕ7，ｐ2，ｐ4，ｐ5，ｐ7とすると、ガウス消去法のステップとしてまず受信成功パケットと受信失敗のパケットの入れ替えを行う。
Assuming that the successful reception packet at the receiver 20 is 9 out of 15 encoded packets, u 1 , u 3 , u 4 , u 6 , u 7 , p 2 , p 4 , p 5 , p 7 , Gaussian. As a step of the erasing method, the reception success packet and the reception failure packet are first exchanged.
この問題を解決する為に従来の様な検査行列ではなく、生成行列を用いて復号計算し、（i）受信成功したパケットのみを用いて復号する手法、（ii）情報パケットの内、消失したパケットに関連する受信成功パケットのみを用いて復号する手法、（iii）受信成功したパケット数が情報パケット数×αを上限としそれ以上は復号計算対象としない手法、を提案する。
In order to solve this problem, instead of the conventional check matrix, decoding calculation is performed using a generator matrix, (i) a method of decoding using only successfully received packets, and (ii) information packets are lost We propose a method of decoding using only successful reception packets related to packets, and (iii) a method in which the number of successfully received packets is the upper limit of the number of information packets × α and is not subject to decoding calculation.
まずは（i）受信成功したパケットのみを用いて復号する手法を説明する。
［本発明の復号法１］
本発明では復号の為に（２）式に示す検査行列ではなく（１）式に示す生成行列を用いる。上記にて説明したように符号化パケットｖはｖ＝ｕ・Ｇにより生成される。さらに詳細に説明すると、パリティパケットｐ1、ｐ2、…、ｐmは、情報パケットｕ1、ｕ2、…、ｕkの一部を加算して生成されている。分かり易く説明する為に式（１）の各行に対応する情報パケットを以下の様に記述し式（３）とする。
例えばｐ1＝ｕ1＋ｕ2＋ｕ4であり、他のパリティパケットも同様に計算する。つまり、パリティパケットは情報パケットから生成できるものである為、この特性を復号に適用する。
今、受信機２０において受信成功パケットが符号化パケット１５パケット中９パケットのｕ1，ｕ3，ｕ4，ｕ6，ｕ7，ｐ2，ｐ4，ｐ5，ｐ7とし、消失したパケットをｕ2，ｕ5，ｐ1，ｐ3，ｐ4，ｐ8とする。
First, (i) a method of decoding using only successfully received packets will be described.
[Decoding method 1 of the present invention]
In the present invention, the generator matrix shown in the equation (1) is used for decoding instead of the parity check matrix shown in the equation (2). As described above, the encoded packet v is generated by v = u · G. In more detail, parity packets p 1, p 2, ..., p m , the information packet u 1, u 2, ..., are generated by adding a portion of u k. For easy understanding, the information packet corresponding to each row of the equation (1) is described as follows and is represented by the equation (3).
For example, p 1 = u 1 + u 2 + u 4 , and other parity packets are calculated in the same manner. That is, since the parity packet can be generated from the information packet, this characteristic is applied to decoding.
Now, in the receiver 20, the successful reception packet is 9 out of 15 encoded packets u 1 , u 3 , u 4 , u 6 , u 7 , p 2 , p 4 , p 5 , p 7, and lost packets. Are u 2 , u 5 , p 1 , p 3 , p 4 , p 8 .
［本発明の復号法１］
本発明では復号の為に（２）式に示す検査行列ではなく（１）式に示す生成行列を用いる。上記にて説明したように符号化パケットｖはｖ＝ｕ・Ｇにより生成される。さらに詳細に説明すると、パリティパケットｐ1、ｐ2、…、ｐmは、情報パケットｕ1、ｕ2、…、ｕkの一部を加算して生成されている。分かり易く説明する為に式（１）の各行に対応する情報パケットを以下の様に記述し式（３）とする。
例えばｐ1＝ｕ1＋ｕ2＋ｕ4であり、他のパリティパケットも同様に計算する。つまり、パリティパケットは情報パケットから生成できるものである為、この特性を復号に適用する。
[Decoding method 1 of the present invention]
In the present invention, the generator matrix shown in the equation (1) is used for decoding instead of the parity check matrix shown in the equation (2). As described above, the encoded packet v is generated by v = u · G. In more detail, parity packets p 1, p 2, ..., p m , the information packet u 1, u 2, ..., are generated by adding a portion of u k. For easy understanding, the information packet corresponding to each row of the equation (1) is described as follows and is represented by the equation (3).
For example, p 1 = u 1 + u 2 + u 4 , and other parity packets are calculated in the same manner. That is, since the parity packet can be generated from the information packet, this characteristic is applied to decoding.
処理の手順を説明する為に、四角枠×印を消失したパケットとして（４）式の様に生成行列Ｇを示す。
ガウス消去法のステップとして、まず受信成功パケットと消失パケットに対応する列の入れ替えを行う。
In order to explain the processing procedure, the generator matrix G is shown as the equation (4) as a packet in which the square frame × mark is lost.
As a step of the Gaussian elimination method, first, the columns corresponding to the successful reception packet and the lost packet are exchanged.
一方、ｉ列目のｉ行目に１が無かった場合、ｉ行目に１がある列とｉ列を入れ替える。その後入れ替えたｉ列目は固定して、他の列でｉ行目に１が存在する列に対し、入れ替えたｉ列を列単位で加算する。同時に列に対応する受信パケットの値も加算し新たに列に対応する値として保存する。例えば以下の様になる。
On the other hand, if there is no 1 in the i-th row and the i-th row, the column having the 1 in the i-th row and the i-th column are switched. Thereafter, the replaced i-th column is fixed, and the replaced i-column is added in units of columns to the column where 1 exists in the i-th row in the other columns. At the same time, the value of the received packet corresponding to the column is added and stored as a new value corresponding to the column. For example:
このように、実施の形態１では、受信成功したパケットのみを用い、消失したパケットを復号するためだけの計算に限定したため、少ない計算量で消失パケットを復号する事ができる。例えば、パケット誤り率ＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）はＰＥＲ＝１０-2程度を想定する事が多く、情報パケットを１００パケットとした場合でも、平均１パケット程度しか消失しないため計算量は大幅に削減する事ができる。
As described above, in the first embodiment, since only the packet that has been successfully received is used and the calculation is limited to decoding the lost packet, the lost packet can be decoded with a small amount of calculation. For example, the packet error rate PER (Packet Error Rate) is often assumed to be about PER = 10 −2 , and even when information packets are set to 100 packets, only about 1 packet is lost on average, so the amount of calculation is greatly reduced. I can do things.
以上説明したように、実施の形態１の復号装置によれば、伝送路上で発生する伝送誤りを訂正するための誤り訂正符号の復号を行う復号装置において、検査行列に代えて生成行列を用いて復号する消失訂正復号部を備えたので、復号計算の計算量を削減する事ができる。
As described above, according to the decoding apparatus of Embodiment 1, in a decoding apparatus that decodes an error correction code for correcting a transmission error that occurs on a transmission path, a generator matrix is used instead of a check matrix. Since the erasure correction decoding unit for decoding is provided, the amount of decoding calculation can be reduced.
また、実施の形態１の復号装置によれば、消失訂正復号部は、受信成功したパケットとこのパケットに対応する検査行列の部分行列のみを用いて復号計算を行うようにしたので、復号計算の計算量を削減する事ができる。
Further, according to the decoding apparatus of the first embodiment, the erasure correction decoding unit performs the decoding calculation using only the packet that has been successfully received and the partial matrix of the check matrix corresponding to this packet. The amount of calculation can be reduced.
また、実施の形態１の復号装置によれば、消失訂正復号部は、受信成功したパケットに対応する生成行列の列または行を並べ替えて、受信成功したパケットに対応する部分行列を構成し、消失したパケットに対応する行列に関しては削除した上で復号計算を行うようにしたので、復号計算の計算量を削減する事ができる。
Further, according to the decoding device of the first embodiment, the erasure correction decoding unit rearranges the columns or rows of the generation matrix corresponding to the successfully received packet, and configures the partial matrix corresponding to the successfully received packet, Since the matrix corresponding to the lost packet is deleted and the decoding calculation is performed, the calculation amount of the decoding calculation can be reduced.
実施の形態２．
そこで、更に計算量を削減する為に（ii）情報パケットの内、消失したパケットに関連する受信成功パケットのみを用いて復号する手法を実施の形態２として説明する。
Embodiment 2. FIG.
Therefore, in order to further reduce the amount of calculation, (ii) a method of decoding using only reception success packets related to lost packets among information packets will be described as a second embodiment.
［本発明の復号法２］
これに対し、本発明の復号法２では、復号法１と同様に生成行列Ｇを用いて、受信成功パケットと消失パケットを式（４）の様に対応付ける。
本発明の復号法１との違いはこの後受信成功パケットと消失パケットに対応する列の入れ替えを行わない事である。また、本発明の復号法２においては、情報パケットに対応する部分行列が対角行列になる既約標準形の生成行列を用いる必要がある。本発明の復号法２では（４）式から消失パケットに対応する列の要素を全て０にし、下記の行列Ｇ′を生成する。
このＧ′に対し列単位に行方向のガウス消去法を行う。手順としては左端から対角に計算を行い、受信成功パケットが符号化パケットの中でｉ番目のパケットの場合、ｉ列目のｉ行目に確実に１がある為、ｉ列目のｉ行目に１があるかどうかの確認を行わずに、ｉ列目は固定して他の列でｉ行目に１が存在する列に対しｉ列を列単位で加算する。同時に列に対応する受信パケットの値も加算し新たに列に対応する値として保存する。
一方、消失パケットが符号化パケットの中でｉ番目のパケットの場合、ｉ列目のｉ行目に１が無い為、ｉ列目のｉ行目に１があるかどうかの確認を行わずに、ｉ行目に１がある列とｉ列を入れ替える。その後入れ替えたｉ列目は固定して、他の列でｉ行目に１が存在する列に対し、入れ替えたｉ列を列単位で加算する。同時に列に対応する受信パケットの値も加算し新たに列に対応する値として保存する。 [Decoding method 2 of the present invention]
On the other hand, in the decoding method 2 of the present invention, similarly to the decoding method 1, the generation matrix G is used to associate the reception success packet and the lost packet as shown in Expression (4).
The difference from the decoding method 1 of the present invention is that the columns corresponding to successful reception packets and lost packets are not exchanged thereafter. Further, in the decoding method 2 of the present invention, it is necessary to use an irreducible standard generation matrix in which a partial matrix corresponding to an information packet is a diagonal matrix. In the decoding method 2 of the present invention, all the elements of the column corresponding to the lost packet are set to 0 from the equation (4), and the following matrix G ′ is generated.
A Gaussian elimination method in the row direction is performed on this G ′ in units of columns. As a procedure, the calculation is performed diagonally from the left end, and when the successful reception packet is the i-th packet in the encoded packet, since there is definitely 1 in the i-th row, the i-th row in the i-th column Without checking whether or not there is 1 in the eye, the i-th column is fixed, and the i-th column is added in units of columns to the other column in which 1 exists in the i-th row. At the same time, the value of the received packet corresponding to the column is added and stored as a new value corresponding to the column.
On the other hand, if the lost packet is the i-th packet in the encoded packet, there is no 1 in the i-th row and no i-th row, so it is not checked whether there is a 1 in the i-th row. , The column with 1 in the i-th row is exchanged with the i-th column. Thereafter, the replaced i-th column is fixed, and the replaced i-column is added in units of columns to the column where 1 exists in the i-th row in the other columns. At the same time, the value of the received packet corresponding to the column is added and stored as a new value corresponding to the column.
本発明の復号法１との違いはこの後受信成功パケットと消失パケットに対応する列の入れ替えを行わない事である。また、本発明の復号法２においては、情報パケットに対応する部分行列が対角行列になる既約標準形の生成行列を用いる必要がある。本発明の復号法２では（４）式から消失パケットに対応する列の要素を全て０にし、下記の行列Ｇ′を生成する。
一方、消失パケットが符号化パケットの中でｉ番目のパケットの場合、ｉ列目のｉ行目に１が無い為、ｉ列目のｉ行目に１があるかどうかの確認を行わずに、ｉ行目に１がある列とｉ列を入れ替える。その後入れ替えたｉ列目は固定して、他の列でｉ行目に１が存在する列に対し、入れ替えたｉ列を列単位で加算する。同時に列に対応する受信パケットの値も加算し新たに列に対応する値として保存する。 [Decoding method 2 of the present invention]
The difference from the decoding method 1 of the present invention is that the columns corresponding to successful reception packets and lost packets are not exchanged thereafter. Further, in the decoding method 2 of the present invention, it is necessary to use an irreducible standard generation matrix in which a partial matrix corresponding to an information packet is a diagonal matrix. In the decoding method 2 of the present invention, all the elements of the column corresponding to the lost packet are set to 0 from the equation (4), and the following matrix G ′ is generated.
On the other hand, if the lost packet is the i-th packet in the encoded packet, there is no 1 in the i-th row and no i-th row, so it is not checked whether there is a 1 in the i-th row. , The column with 1 in the i-th row is exchanged with the i-th column. Thereafter, the replaced i-th column is fixed, and the replaced i-column is added in units of columns to the column where 1 exists in the i-th row in the other columns. At the same time, the value of the received packet corresponding to the column is added and stored as a new value corresponding to the column.
これを情報パケット数ｋ個分繰り返す。結果下記Ｇ″を得る。
これらの操作の本発明の復号法１との違いはｉ列目のｉ行目の１の有無を確認しない事と、受信成功パケットに対しては列の入れ替えを一切行わない事である。これによりガウス消去法における計算量が削減できる。
This is repeated for k information packets. As a result, the following G ″ is obtained.
The difference between these operations and the decoding method 1 of the present invention is that the presence / absence of 1 in the i-th row and the i-th row is not confirmed, and that no column replacement is performed for a reception success packet. Thereby, the calculation amount in the Gaussian elimination method can be reduced.
以上説明したように、実施の形態２の復号装置によれば、消失訂正復号部は、情報パケット部分が対角行列で構成される既約標準形の生成行列を用い、受信成功したパケットに対応する生成行列の列または行を並べ替えずに、消失パケットに対応する列要素または行要素を０にした状態でガウス消去法を行う事により、受信成功したパケットに関する計算は行わず、消失したパケットを復号するための計算のみを行うようにしたので、さらに復号計算の計算量を削減する事ができる。
As described above, according to the decoding apparatus of the second embodiment, the erasure correction decoding unit uses an irreducible standard generation matrix whose information packet part is composed of a diagonal matrix, and supports packets that have been successfully received. By performing Gaussian elimination with the column element or row element corresponding to the lost packet set to 0 without rearranging the columns or rows of the generated matrix, the lost packet is not calculated without calculating the packet that has been successfully received. Since only the calculation for decoding is performed, the calculation amount of the decoding calculation can be further reduced.
実施の形態３．
次に（iii）受信成功したパケット数が情報パケット数×αを上限としそれ以上は復号計算対象としない手法を実施の形態３として説明する。
生成行列Ｇを用いる場合、情報パケットとパリティパケットの関係だけで復号出来る為、検査行列の様にＨ・ｖT＝０を確認する必要が無い。従って、検査行列Ｈ全体を使って符号化パケットｖ全てを計算対象にする必要は無く、十分な受信成功パケット数があれば、それ以上のパケット数は計算対象から除外してもよいという効果がある。
例えば情報パケット数５、パリティパケット数１０、符号化パケット数１５が送信機より送信され、受信機にて受信成功パケットがｕ1，ｕ2，ｕ4，ｕ5，ｐ1，ｐ2，ｐ3，ｐ5，ｐ6，ｐ7，ｐ8，ｐ9，ｐ10の１３パケット、消失パケットがｕ3，ｐ4の２パケットとする。処理の手順を説明する為に四角枠×印を消失したパケットとして（５）式の様に生成行列Ｇを示す。
Embodiment 3 FIG.
Next, (iii) a third embodiment will be described as a method in which the number of successfully received packets is the upper limit of the number of information packets.times..alpha.
When the generation matrix G is used, since decoding can be performed only by the relationship between the information packet and the parity packet, it is not necessary to confirm H · v T = 0 as in the check matrix. Therefore, it is not necessary to use the entire check matrix H as a calculation target for all the encoded packets v. If there is a sufficient number of successful reception packets, the number of packets larger than that may be excluded from the calculation target. is there.
For example, the number of information packets 5, the number ofparity packets 10, and the number of encoded packets 15 are transmitted from the transmitter, and the reception success packets are u 1 , u 2 , u 4 , u 5 , p 1 , p 2 , p. Assume that 13 packets of 3 , p 5 , p 6 , p 7 , p 8 , p 9 and p 10 and 2 lost packets are u 3 and p 4 packets. In order to explain the processing procedure, a generator matrix G is shown as a formula (5) as a packet in which the square frame × mark is lost.
次に（iii）受信成功したパケット数が情報パケット数×αを上限としそれ以上は復号計算対象としない手法を実施の形態３として説明する。
生成行列Ｇを用いる場合、情報パケットとパリティパケットの関係だけで復号出来る為、検査行列の様にＨ・ｖT＝０を確認する必要が無い。従って、検査行列Ｈ全体を使って符号化パケットｖ全てを計算対象にする必要は無く、十分な受信成功パケット数があれば、それ以上のパケット数は計算対象から除外してもよいという効果がある。
例えば情報パケット数５、パリティパケット数１０、符号化パケット数１５が送信機より送信され、受信機にて受信成功パケットがｕ1，ｕ2，ｕ4，ｕ5，ｐ1，ｐ2，ｐ3，ｐ5，ｐ6，ｐ7，ｐ8，ｐ9，ｐ10の１３パケット、消失パケットがｕ3，ｐ4の２パケットとする。処理の手順を説明する為に四角枠×印を消失したパケットとして（５）式の様に生成行列Ｇを示す。
Next, (iii) a third embodiment will be described as a method in which the number of successfully received packets is the upper limit of the number of information packets.times..alpha.
When the generation matrix G is used, since decoding can be performed only by the relationship between the information packet and the parity packet, it is not necessary to confirm H · v T = 0 as in the check matrix. Therefore, it is not necessary to use the entire check matrix H as a calculation target for all the encoded packets v. If there is a sufficient number of successful reception packets, the number of packets larger than that may be excluded from the calculation target. is there.
For example, the number of information packets 5, the number of
受信成功パケットに対する、計算対象の上限のパケット数をα＝２．０として情報パケット数×α＝１０個とする。この場合左から数えてｐ7までで１０個である為、ｐ8，ｐ9，ｐ10とそれらのパケットに対応する生成行列Ｇの列を計算対象外とする。なお、受信成功パケットがこの上限のパケット数以下の場合は全ての受信成功パケットを計算対象とする。
このような構成とする事により、情報パケットに対する符号化パケット数が多い場合でも必要最小限の計算量で復号する事が出来る。
このαの値は情報パケット数や消失誤り訂正符号の訂正能力により異なる。例えばパケット誤り率を１０-8以下にしたいときは、図２に示す値をとるが、この数字は情報パケット数、目標性能や符号性能により適宜変更すればよく、任意の値を設定できる。 The upper limit number of packets to be calculated for a successful reception packet is α = 2.0, and the number of information packets × α = 10. In this case, since it is 10 from the left to p 7 , p 8 , p 9 , p 10 and the columns of the generator matrix G corresponding to those packets are excluded from the calculation target. If the number of successful reception packets is equal to or less than the upper limit number of packets, all successful reception packets are subject to calculation.
With such a configuration, even when the number of encoded packets for an information packet is large, decoding can be performed with a minimum amount of calculation.
The value of α varies depending on the number of information packets and the correction capability of the erasure error correction code. For example, when it is desired to set the packet error rate to 10 −8 or less, the value shown in FIG. 2 is taken. This number may be appropriately changed according to the number of information packets, the target performance, and the code performance, and an arbitrary value can be set.
このαの値は情報パケット数や消失誤り訂正符号の訂正能力により異なる。例えばパケット誤り率を１０-8以下にしたいときは、図２に示す値をとるが、この数字は情報パケット数、目標性能や符号性能により適宜変更すればよく、任意の値を設定できる。 The upper limit number of packets to be calculated for a successful reception packet is α = 2.0, and the number of information packets × α = 10. In this case, since it is 10 from the left to p 7 , p 8 , p 9 , p 10 and the columns of the generator matrix G corresponding to those packets are excluded from the calculation target. If the number of successful reception packets is equal to or less than the upper limit number of packets, all successful reception packets are subject to calculation.
The value of α varies depending on the number of information packets and the correction capability of the erasure error correction code. For example, when it is desired to set the packet error rate to 10 −8 or less, the value shown in FIG. 2 is taken. This number may be appropriately changed according to the number of information packets, the target performance, and the code performance, and an arbitrary value can be set.
以上説明したように、実施の形態３の復号装置によれば、消失訂正復号部は、復号に必要な受信成功パケット数を情報パケット数以上で上限値を設け、上限値を超える受信成功パケットを復号計算の対象外とするようにしたので、さらに復号計算の計算量を削減する事ができる。
As described above, according to the decoding apparatus of the third embodiment, the erasure correction decoding unit sets an upper limit for the number of successful reception packets necessary for decoding to be equal to or greater than the number of information packets, and receives successful reception packets exceeding the upper limit. Since it is excluded from the decryption calculation target, the calculation amount of the decryption calculation can be further reduced.
なお、上記の各実施の形態における説明では、生成行列、検査行列の表示方法に応じて列及び行の表現で説明してきたが、場合によっては転置した行列で表示する場合もあるので、その表示方法により列及び行の説明も対応して変化する場合もある。
In the description of each of the above embodiments, column and row representations have been described according to the display method of the generator matrix and the check matrix. However, in some cases, a transposed matrix may be displayed. Depending on the method, the column and row descriptions may change correspondingly.
また、ここまでの表現で処理単位をパケットと表現したが、パケットの名称にこだわらず、あるビットの塊で処理されるデータであれば何にでも適用でき、ブロックという呼ばれ方をする場合もある。
In addition, the processing unit has been expressed as a packet in the expression so far, but it can be applied to any data processed in a lump of bits regardless of the name of the packet, and it may be called a block. is there.
以上説明した符号化／復号方法は、パケット単位やブロック単位で誤り訂正する消失訂正符号以外にも、ビット単位に検査行列と対応させる物理レイヤ等の誤り訂正符号でも適用可能である。
The encoding / decoding method described above can be applied to an error correction code such as a physical layer corresponding to a check matrix in bit units in addition to an erasure correction code in which error correction is performed in packet units or block units.
さらに、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
Furthermore, within the scope of the present invention, the present invention can be freely combined with each embodiment, any component of each embodiment can be modified, or any component can be omitted in each embodiment. .
この発明に係る復号装置は、検査行列に代えて生成行列を用いて復号計算を行う消失訂正復号部を備えたので、復号計算の計算量を削減する事ができ、低価格の通信システムに用いるのに適している。
Since the decoding apparatus according to the present invention includes the erasure correction decoding unit that performs decoding calculation using a generation matrix instead of a check matrix, the amount of decoding calculation can be reduced, and the decoding apparatus is used for a low-cost communication system. Suitable for
１０ 送信機、１１ パケット生成部、１２ 消失訂正符号化部、１３ 送信部、２０ 受信機、２１ 受信部、２２ 消失訂正復号部、２３ 情報ビット再生部、３０ 通信路。
10 transmitter, 11 packet generation unit, 12 erasure correction coding unit, 13 transmission unit, 20 receiver, 21 reception unit, 22 erasure correction decoding unit, 23 information bit reproduction unit, 30 communication path.
Claims (5)
- 伝送路上で発生する伝送誤りを訂正するための誤り訂正符号の復号を行う復号装置において、
検査行列に代えて生成行列を用いて復号計算を行う消失訂正復号部を備えた事を特徴とする復号装置。 In a decoding device that decodes an error correction code for correcting a transmission error that occurs on a transmission line,
A decoding apparatus comprising an erasure correction decoding unit that performs decoding calculation using a generation matrix instead of a check matrix. - 前記消失訂正復号部は、受信成功したパケットと当該パケットに対応する検査行列の部分行列のみを用いて復号計算を行う事を特徴とする請求項１記載の復号装置。 The decoding apparatus according to claim 1, wherein the erasure correction decoding unit performs decoding calculation using only a packet that has been successfully received and a partial matrix of a check matrix corresponding to the packet.
- 前記消失訂正復号部は、受信成功したパケットに対応する生成行列の列または行を並べ替えて、前記受信成功したパケットに対応する部分行列を構成し、消失したパケットに対応する行列に関しては削除した上で復号計算を行う事を特徴とする請求項１記載の復号装置。 The erasure correction decoding unit rearranges the columns or rows of the generation matrix corresponding to the successfully received packet to form a partial matrix corresponding to the successfully received packet, and deleted the matrix corresponding to the lost packet. The decoding apparatus according to claim 1, wherein the decoding calculation is performed as described above.
- 前記消失訂正復号部は、情報パケット部分が対角行列で構成される既約標準形の生成行列を用い、受信成功したパケットに対応する生成行列の列または行を並べ替えずに、消失パケットに対応する列要素または行要素を０にした状態でガウス消去法を行う事により、前記受信成功したパケットに関する計算は行わず、前記消失したパケットを復号するための計算のみを行う事を特徴とする請求項１記載の復号装置。 The erasure correction decoding unit uses an irreducible standard generation matrix in which the information packet part is composed of a diagonal matrix, and converts the generation matrix corresponding to the successfully received packet into an erasure packet without rearranging the columns or rows of the generation matrix. By performing Gaussian elimination with the corresponding column element or row element set to 0, the calculation for the successfully received packet is not performed, and only the calculation for decoding the lost packet is performed. The decoding device according to claim 1.
- 前記消失訂正復号部は、復号に必要な受信成功パケット数を情報パケット数以上で上限値を設け、当該上限値を超える受信成功パケットを復号計算の対象外とする事を特徴とする請求項１記載の復号装置。 The erasure correction decoding unit sets an upper limit for the number of successful reception packets necessary for decoding to be equal to or greater than the number of information packets, and excludes successful reception packets exceeding the upper limit from being subject to decoding calculation. The decoding device described.
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| WO2005107081A1 (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Retransmission control method and communication device |
| WO2007072721A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Inspection matrix generation method, encoding method, communication device, communication system, and encoder |
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2014
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| Title |
|---|
| KUNITAKA MUROTSU ET AL., THE 27TH SYMPOSIUM ON INFORMATION THEORY AND ITS APPLICATIONS (SITA2004) YOKOSHU, 17 December 2004 (2004-12-17), pages 271 - 274 * |
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