JP2000513164A - 誤り保護付き可変長コーディング - Google Patents

誤り保護付き可変長コーディング

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JP2000513164A JP10502843A JP50284398A JP2000513164A JP 2000513164 A JP2000513164 A JP 2000513164A JP 10502843 A JP10502843 A JP 10502843A JP 50284398 A JP50284398 A JP 50284398A JP 2000513164 A JP2000513164 A JP 2000513164A
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Abstract

(57)【要約】 データは、誤り保護付き原始コードを使用して送信される。複数のコード・ブックが用意され、各ブック内のコード語は等しい長さを有する。これらのコード・ブックの2つのが同じ長さのコード語を有することはない。マーカ・コードは、各コード・ブックと関連しており、かつそのコード・ブック内のコード語の長さを表示している。伝送中、各コード語はマーカ・コードで以てインタリーブされ、それであるから、受信機はどのコード・ブックが使用されているかを判定することができる。受信された信号は、順方向及び逆方向の両方に従って処理される。この手順は、無効マーカ・コードを含む信号の部分を分離するように働く。このような部分は、更なる処理から除外される。

Description

【発明の詳細な説明】 誤り保護付き可変長コーディング 背景 本発明は、誤りが発生し易い(error prone)チャネルを通じて 送信される情報を圧縮するために可変長コードを使用することに関し、特に、ビ ット誤り許容性(bit error resilent)可変長コード用効率 的低複雑性エンコーダ及びデコーダに関する。 帯域制限チャネルを通じて情報を送信することができるために情報源のビット の数を圧縮するのに可変長コード(variable length code ;VLC)を使用するビデオ・コーディング分野及びその他の応用分野では、チ ャネルがビット誤りを導入するとき厳しい問題が起こる。たとえコードがそれら が瞬時的である(すなわち、デコーダがコード化コード(符号)語を瞬間的にかつ 正しくデコードすることができる)ように設計されていても、この性質は、ビッ ト誤りがチャネルに導入された後にデコーディングが行われるときは、喪失する 。 コード化データがビット誤りによって破壊されているとき、デコーダは受信さ れたビット・ストリームに又は特殊同期語に終局的に同期することがあるが、し かしその間に大量のデータが喪失することがある。例えば、ビデオ・コーディン グ応用では、画質は、デコーディング手順中の同期の喪失に因るビット誤りでひ どく損なわれる。 ビデオ応用又はオージオ応用のような、情報が人間によって知覚される応用分 野では、コード化するプロセスは、知覚に関連している情報のみを含むようにソ ース・コード化ビット(source coded bit)を適応させるため に、人間の視覚系又は聴覚系の特性を利用することができる。例えば、ビデオ応 用では、画質になんら目につく劣化を伴わずに、高周波成分を廃棄することがで きる。これは、損失性(lossy)圧縮、すなわち、デコーダからの出力がエ ンコーダへの入力と同じでない圧縮である。 シャノン(Shannon)によって示された基本的な結果は、チャネルを通 じてメッセージを送信する問題を、性能になんらの損失も生じることなく、ソー ス・エンコーダ/デコーダとチャネル・エンコーダ/デコーダとの別々の最適化 にほとんど常に分割することができると云うことである。これらの態様を別々に 論じる。 原始コーディング 知覚利用コーディング方式(perception based codin g scheme)では、ビット伝送速度(bitrate)を帯域制限チャネ ルに必要とされるレベルに下げるために、損失性コーディング及び無損失コーデ ィングの両方を使用することができる。損失性圧縮は、変換された(例えば、高 速フーリエ変換(fast Fourier transform;FFT)、 離散余弦変換(discrete cosine transform;DCT )等)入力信号に、しばしば、適用される。この動作は量子化と呼ばれる。変換 されかつ量子化された信号は、無損失圧縮方法のどれかを使用することによって 更に圧縮される。 可変長コーディングは1つのこのような無損失圧縮方法であり、情報源の情報 を表すために必要なビットの数を圧縮するのにしばしば使用される。このような コードを設計するために、ハフマン(Huffman)コーディング、算術コー ディング、及びジヴ・ランペル(Ziv Lampele)コーディングのよう な高効率コーディング技術が存在する。これらの技術における基本的着想は、頻 繁に起こるソース・シンボルを表すために短コード語を選択しかつ稀にしか起こ らない原始記号を表すために長コード語を選択することである。任意の精度で以 て情報源を表すために原始記号当たりビットの平均数で表された最大限度は、情 報源のエントロピーに相当する。 ソース・シンボル原始記号の確率分布関数(probability dis tribution function;pdf)次第て、情報源のエントロピ ーに非常に接近することが可能であり及び或る場合には情報源のエントロピーに 達することさえも可能である。それゆえに、これらのコーディング方法は、情報 の観点から非常に効率的である。 しかしながら、ソース・コーディングが効率的なほど、コード化ビット・スト リーム内の各ビットはますます重要になる。その結果、コード化ビット・ストリ ーム内のビット誤りの生起は、デコードされた(冗長)ビット・ストリームの大 きな部分に影響することになる。したがって、なんとかして情報ビット・ストリ ームを保護することが、通常、必要である。チャネル・コーディングは、この目 的に使用される。 チャネル・コーディング 多くの異なる順方向誤り訂正(forward error correct ion;FEC)技術がチャネル上のビット誤りを検出しかつ訂正するために存 在する。どの方法を使用するかの判定は、ビット誤り統計(例えば、ビット誤り 率、ランダム誤り又はバースト誤り等)、デコードされた記号に対する許容可能 遅延の量、許容可能残留ビット誤り率又は許容可能フレーム率、等のような因子 次第である。 チャネル・コーディング方法は、ブロック・コードと畳み込みコードとに分割 することができる。前者の例は、ボース、チョドーリ、及びオッケンジェム(B ose,Chaudhuri,and Hocquenghem;BCH)コー ド及びリード・ソロモン(Reed−Salmon)コードであり、後者の例は 、ビタビ・デコーディングを伴うトレリス・コード及びレートコンパチブル・パ ンクチュアド・コンボリューショナル・コード(Rate−Compatibl e Punctured Convolutional Codes;RCPC )を含む。 これらの方法の全てに共通であるのは、それらが或る決まった数のビットを伝 送されたビット・ストリームに制御されたやり方で付加すると云う事実である。 したがって、デコーダは、ビット誤りを検出し又は訂正するためにデコーディン グ手順にこれらの冗長ビットを利用することができる。 自動送出再送要求(Automatic Repeat on Reques t;ARQ)) 伝送システムが両方向である場合(すなわち、情報を通信エンティティー間で 両方向に送ることができる場合)では、受信側で誤りを訂正する必要はないと云 ってよい。代わりに、情報ブロック内のビットに基づいて或る決まった数のビッ トを付加することによって、誤りが起こっていることを単に検出すれば充分であ ると云ってよい。巡回冗長検査(Cyclic Redundancy Che ck;CRC)ビットは1例である。受信機はまた、情報ブロック内の受信した ビットに基づいて冗長ビットを計算し、かつ受信したCRCビットを計算したC RCビットと比較するシンドロームが形成される。もし差があれば、送信された ブロックは1つ以上のビット誤りによって破壊されている。ビット誤りの検出に 応答して、メッセージが誤りブロックの再送に対する要求と共に送信機へ送られ ることがある。この技術は、自動再送要求(ARQ)と呼ばれる。これに代えて 、ブロック全体を廃棄することがあり、かつ誤りの生起を隠す他のブロックを代 入する企図を行うことができる。例えば、ビデオ応用では、誤りを含むと判った ブロックの代わりに先行フレームからのブロックを使用することもある。 各誤り訂正又は誤り検出方法は、それ特有の利点及び欠点を有する。第一に、 各方法は、ビットをコード化ビット・ストリームに付加する。FECに関しては 、多くのビットが付加されるほど、誤り訂正能力はますます強力になる。他方、 ビットを付加することは、圧縮効率を下げ、かつデコーディング遅延を増し、こ れらは厄介ごとであることがある。高ビット誤り率を持つ雑音性チャネル上では 、FECは、ビット誤りを訂正する能力を有さなくなるだけでなく、また更にビ ット誤りを付加することがある。 ARQに対しては、情報ビット・ストリームへのCRCビットの付加された数 で表されたオーバヘッドはむしろ控え目と云ってよい。しかしながら、この方法 は、誤りブロックの再送に対する要求のメッセージを送信するために安全(高度 に保護された)逆方向チャネルを必要とする。ここで、正しい情報ブロックを受 信するための遅延を判定するために、逆方向チャネル及び順方向チャネルの両方 の遅延を加算しなければならず、かつもしいくつかの再送が必要であるならば遅 延はその数字の倍数になる。 要約 したがって、データをコード化し及びデコードする簡単な技術を提供すること が本発明の目的である。 比較的低冗長性しか必要としない簡単なコード化及びデコーディング技術を提 供することが本発明の更に目的である。 逆方向チャネルを必要としない、かつ自己同期性を有するコード化及びデコー ディング技術を提供することが本発明のさらに別の目的である。 本発明の一態様に従えば、前述の目的及び他の目的は、電気通信システムにお いてチャネルを通じてデータを送信する方法及び装置で達成され、本方法及び装 置は複数の固定長コード表を用意することを含み、固定長コード表の各々はその 他の全ての固定長コード表の寸法と異なった寸法を有し、かつ複数の情報コード 語としてデータをコード化し、各情報コード語は固定長コード表の1つから選択 された値である。複数のマーカ・コードも用意され、マーカ・コードは可変長コ ードである。次いで、マーカ・コードの一意の(unique)の1つが固定長 コード表の各々と関連させられる。チャネル・コード語は、関連したマーカ・コ ードを情報コード語の各々内に固定ビット間隔を取って一度に1ビットずつ挿入 することによって発生される。次いで、チャネル・コード語は、チャネルを通じ て送信することができる。 複数のマーカ・コードは、次の関係を満足するコンパクト短可変長コードであ ることができる。 ここでkはマーカ・コードの1つを指定する指標であり、l(k)は指標kによ って指定されたマーカ・コードの長さであり、及びMはマーカ・コードの数であ る。更に、マーカ・コードの少なくとも1つが固定長コード表のどれとも関連さ れていない無効マーカ・コードとして指定されることがある。 本発明の更に他の態様では、上に述べたようにコード化されたデータ・ビット のブロックをチャネルから受信することができ、データ・ビットのブロックはこ のブロックの始まりとして指定された第1端、及びブロックの終わりとして指定 された第2端を有する。次いで、ブロックの始りで開始して、データ・ビットの ブロックがn+1ビット毎にを抽出することによって順方向に処理され、ここに nは1以上の整数であり、抽出されたビットは抽出されたマーカ・コード・ビッ トと言う。次いで、抽出されたマーカ・コード・ビットが複数のマーカ・コード 語のうちの有効な1つを構成するかどうか判定される。ここで、マーカ・コード は可変長コードである。もし抽出されたマーカ・コード・ビットが複数のマーカ ・コード語の有効な1つを構成するならば、マーカ・コード語ビットの1つ毎に 、データ・ビットのブロックからn個の先に抽出されなかったビットが受信され た情報コード(符号)語として使用されるために抽出される。次いで、受信された 情報コード語が固定長コード表の有効要素であるかどうかに関する判定が行われ る。もし受信された情報コード語が固定長コード表の有効要素であるならば、受 信された情報コード語は、その後の処理のために記憶される。 上掲の技術は、順方向処理中に誤りが検出されない状況をカバーする。本発明 の他の態様では、もし抽出されたマーカ・コード・ビットが複数のマーカ・コー ド語の有効な1つを構成しないならば、順方向抽出されたマーカ・コード・ビッ トの位置が記憶される。次いで、ブロックの終わりで開始して、データ・ビット のブロックをn+1ビット毎抽出することによって逆方向に処理され、ここにn は1以上の整数であり、逆方向抽出されたビットは逆方向抽出されたマーカ・コ ード・ビットと言う。次に、逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが複数の マーカ・コード語の有効な1つを構成するかどうか判定される。もし逆方向抽出 されたマーカ・コード・ビットが複数のマーカ・コード語の有効な1つを構成す るならば、マーカ・コード語ビットの1つ毎に、n個の先に抽出されなかったビ ットが逆方向受信された情報コード語として使用されるためにデータ・ビットの ブロックから抽出される。逆方向受信された情報コード語が固定長コード表の有 効要素であるかどうか次に判定される。もし逆方向受信された情報コード語が固 定長コード表の有効要素であるならば、逆方向受信されたコード語は、その後の 処理のために記憶される。 本発明の他の態様では、もし逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが複数 のマーカ・コード語の有効な1つを構成しないならば、逆方向抽出されたマーカ ・コード・ビットの位置が記憶される。 もし順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置が逆方向抽出 されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置よりもブロックの終わりに接近 しているならば、逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットの位置及び順方向に 抽出されたマーカ・コード・ビットの位置によって区画された誤り区間が判定さ れる。誤り区間の外側にある記憶された情報コード語はいずれも出力することが できる。 代替実施例では、逆方向処理が、ブロックの終わりでよりは、むしろ順方向処 理中に無効マーカ・コード語が最初に検出された点で開始される。誤り区間が上 に述べたように決定された後、順方向処理はそれが最後に停止した点から再開す る。ブロックの終わりに達すると、1つ又は2つ以上誤り区間が区画されたかも 知れない。誤り区間の外側にある有効情報コード語だけが更なる処理のために出 力される。 図面の簡単な説明 本発明の目的及び利点は、添付図面と関連した次の詳細な説明を読むことによ って理解される。これらの図面で、 図1は本発明の1態様に従ってソース・データをコード化する流れ図である。 図2は本発明に従ってコード化ビット・ストリームをデコードする例である。 図3は本発明に従ってコード化ビット・ストリームをデコードする他の例であ れる。 図4は本発明に従ってコード化ビット・ストリームをデコードするなお他の例 である。 図5は本発明の1実施例に従うデコーディング方式の流れ図である。 図6は本発明の1実施例に従うデコーディング方式の特性挙動を示す線図であ る。 図7は本発明の代替実施例に従うデコーディング方式の流れ図である。 図8は本発明の代替実施例に従うデコーディング方式の特性挙動を示す線図で ある。 図9は本発明の種々の態様を組み込んだシステムのブロック図である。 詳細な説明 本発明の種々の特徴を図面に関して説明するが、これらの図で同様の部分は同 じ参照文字で識別される。 ここに説明される本発明のコード化技術及びデコーディング技術は、アプリオ リ(priori)情報が情報源に関して既知である、すなわち、ソース・シン ボルの確率密度関数(pdf)、ブロック内のソース・シンボルの数及び/又は ブロックの終わりを示す特定コード語の知識が既知である状況に特に適用可能で ある。本発明の技術は常にビット誤りの生起を防止するとは限らないから、本発 明は、ビット誤りの影響をマスクするために異なる誤り封じ込め方法を使用する ことができる、画像又はオーディオ情報のような、人間が知覚可能な情報を表す データをコード化する/デコードするために有用に適用されると云ってよい。こ れを可能にするためには、デコーダは、ビット・ストリーム内の特定区間に閉じ 込められたビット誤りがあることを知らなければならない。 概観 本発明の一態様は、短平均語長を有する可変長コード(VLC)でありながら デコーダにビット誤りを検出しかつ同期を維持することをなお達成するために、 情報源に関するアプリオリ情報、及び人間に知覚可能な情報に対する誤り封じ込 め方法の両方を使用する高効率低複雑性(VLC)エンコーダの設計に関する。 本発明の他の態様は、受信されたビット・ストリームをデコードし、ビット誤 りの生起を検出し、かつ検出されたビット誤りがその中で起こった閉じ込められ た区間を識別する、本発明のVLC用高効率低複雑性デコーダの設計に関する。 発明のVLCは、2つの成分、すなわち、情報コード(informatio n code;IC)及びマーカ・コード(maker code;MC)を含 む。ICは、チャネルを通じて送信される原始情報を運び、かつ異なる長さを有 する1組の固定長コード表であるように設計される。 受信されたビット・ストリームを単に調べてもICの長さを判定することは可 能でないことは理解されるであろう。例えば、ICが2ビット又は4ビットの長 さを有する場合、ビット・ストリーム「0010...」は2つの2ビット長I C(00に10が続く)を表すか、又は代わってそのストリームは単−4ビット 長IC(0010)を表すことが可能である。デコーダにこのような二者択一的 可能性間の区別をさせるために、各ICは、それと関連する値がICの長さを表 示する特定MCを有する。組み合わさったIC及びMCは、チャネル・コード( CC)と称される。本発明の1態様に従えば、MCは、その長さをそのコード自 体の値から決定することができるVLCである。それゆえ、MCをデコードする ことができる限り、関連したICの長さを決定することができる。ICの長さの 知識が、次いで、関連したICをデコードするために利用される。判るのは、M CがVLCであると云う理由から、かつこれらのICが均一長のものでなくてよ いと云う理由から、CCはそれ自体VLCである。 本発明の他の態様に従えば、MCはまた、ビット誤りの生起を検出し、かつそ れを受信されたビット・ストリーム内の閉じ込められた区間に局在化するために また使用することができる。本発明のこの態様は、全ての可能なMC語の1つの 副組のみを使用することによって可能にされる。MCの順方向デコーディング及 び逆方向コーディングの両方がビット誤りを検出しかつ局在化するために使用さ れる。 本発明を、エンコーダ及びデコーダの模範的実施例を参照して詳細に説明する 。 エンコーダ 無メモリ(memor free)情報源Aが用意されており、Nのソース・ シンボル、A={a(0),a(1)...,a(N-1)}を備えると想定する。a(k)の生起 に相当する確率は 情報源Aのエントロピーは 一意的にデコード可能であるコードに対して得ることができる最短可能平均語 長は情報源のエントロピ-HAに相当すると示すことができる。 コード C={c(0),c(1),...,c(N−1)}に対する平均語長lmean として定義され、ここにl(k)はコード語c(k)に対する(ビットの数で表 した)語長である。 背景の節で述べたように、エントロピーを達成する又はこれに任意に接近する 平均語長を有するコードを設計する技術が存在する。しかしながら、これが行わ bれるとき、誤り検出及び訂正に使用することができる冗長性がコード語内にな い。 したがって、或るいくつかの冗長ビットをこれらのコード語に挿入しなければな らない。これらの追加ビットの数を最少限にするために、本発明の一態様は、画 像又はオーディオの優雅な劣化(gracefull degradation) を遂げるために、誤りがあることが知られている所で、人間の知覚の特性を利用 して、或るいくつかのビットをスキップすることを許す。例えば、受信されたビ ット・ストリーム内で高度に局在化された区間にビット誤りが起こると判定する ことが可能であればあるほど、ますます有用な、正しくデコードすることができ る情報があり、かつ劣化はますます目立たなくなる。局在化区間内にあるこれら 受信されたビットについて何をなすかは、その応用次第である。例えば、ビデオ 応用では、現在の誤りフレーム(又はフレームの誤り部分)を表示する代わりに 先行フレーム(又はフレームの一部分)をフリーズする(freezing)こ とによって画質の優雅な劣化を達成できる。 本発明の1態様に従って、(エントロピーに接近した)高効率的ソース・コー ディングを達成しかつなおビット誤りを検出することができるようにエンコーダ 内に使用される技術を図1を参照して説明する。 まず、ソース情報をコード化するために使用される1組のIC値が選択される (ステップ101)。1組のIC値全体は、IC値のいくつもの副組を含んでよ く、各副組は一意ビット長を有する。例えば、1副組のIC値は2ビット・コー ドから構成し、及び第2の副組のIC値は4ビット・コードで構成することがで きる。それゆえ、各副組内のICは固定長コード(fixed length code;FLC)であるのに対して、副組の集団(collection)は 全体として可変長コードを作り上げる。任意のFLC設計がIC値の組を定義す るために使用されてよい(例えば、直線2進コード、グレイ・コード等)が、し かし誤りが発生し易い環境では、米国仮特許出願(U.S.Provisio nal Application)第60/007,614号に説明されたBa ag−1コード又はBaag−2コードのような、誤り許容性コードを使用する のが有利である。この特許出願は、参照によってその内容が本明細書に全面的に 組み入れられている。 次に、IC値の各副組毎に1つのMCがあるように、MC値が定義される。次 いで、各副組毎に、対応する(一意)MC値があるように、MC値の各々がIC 値の副組の1つと関連づけられる(ステップ103)。このようにして、MC値 は、関連したICコードの長さを表示するために使用することができる。MCは 瞬時コンパクト・コードとして形成され、ここでは全てのコード語は、少なくと も1つのものを除いて、コード化プロセスに使用される。例えば、最大3ビット を有する瞬時コンパクトMCは、次のコード語を有する。 1 00 010011 このコードは、クレフト(Kraft)の不等式 を満たすが、理由は関係演算子の左辺に表示された和が、この例では、1に等し いことである。これはそのコードがコンパクトであることを示す。式(3)で、 kは指標変数であり、MはMCコードの数であり、及びl(k)は指標kによっ て指定されたMCの長さを表す関数である。この例では、クレフトの不等式は式 の左辺が右辺に等しいことで以て満足されるが、一般には、本発明は、選択され たMCがこの不等式を少なくとも満足する限り実用することができる。しかしな がら、上に示したようにクラフトの不等式を等号で以て満足するのが、好適であ る。 この場合、コード語011は使用されないことになっており、したがって、無 効コード語である。この説明全体を通して、無効コード語は、そのコード語の下 にアンダーラインを付けて指定することにする。下に説明するように、或る決ま ったコード語値が無効であると考えられる事実が受信されたビット・ストリーム 内のビット誤りの生起を検出するデコーディング・プロセス中使用される。 表1はいかにMC値の集合を発生してよいかを示す。 想起するのは、この表内のアンダーラインを付けられた値は無効コード値であ ることである。この表から判るのは、有効1ビットMCコードとして値「1」を 選択してあると、値「0」を有効1ビットMCコードとしてまた使用することが できない、理由はビット・ストリームが1ビット値「0」を含んだか又は2ビッ ト値「00」を含んだかどうかに関するあいまいさが存在することである。2ビ ット値と3ビット値との間、3ビット値と4ビットとの間、以下同様のあいまい さを回避するようにコードを選択することに関しても、同様の観察をすることが できる。それゆえ、有効MC値は、1ビット値「1」で始まる対角線上にある。 判るのは、各コード語長毎に、1つの有効コード値しかないことである。 好適実施例では、最短MC値が生起の最高確率を有するソース・シンボルに割 り付けられる。より低い確率を有するソース・シンボルほどますます長いMCを 得る。組み合わせMC値/IC値がチャネル・コード(CC)であることを想起 して、1ビット長MCを持つCC語をこの説明全体を通してクラス1に属すると して表すことにし、2ビット長MCを有するCC語をクラス2に属すると表すこ とにし、以下同様にする。 最後に、時間分散プロセスが遂行され、これに当たって、各IC値毎に、関連 したMC値の個々のビットが固定間隔を取ってIC内に挿入される(ステップ1 05)。この間隔は、これに代えて、毎第2ビット、毎第3ビット、毎第4ビッ ト等々であるように設定されてもよい。結果のコードがCCである。 最初の2つのステップ(101及び103)がコード化プロセスと関連して上 に説明されたが、分かるように、予備事項としていったんこれらのステップを遂 行したならば、コード化すべき各IC値に対してことごとくこれを繰り返す必要 はないことである。むしろ、IC値及びMC値を予め定義しかついったん互いに 関連させ、その後は、新IC値をコード化しようとするときいつでもこれを使用 することができる。 各クラスと関連したCC語の最大数は、(ここでlminとして表された)最短 CC語長及びクラス番号の関数である。 下の表2は、語のlmin、クラス、(l(k)=klminとして定義された)C C語長、所与のクラスに対する最大数(=2l(k)-(k))間の関係を示す。最終欄 (語の累積数)は、もし所与のクラスを有する全ての又はそれより少ないコード 語が有効CC語の1組に含まれるために選択されるならば、どれくらい多くのコ ード語が利用可能であるかを示す。この情報は、ソース・シンボルの数がコード 語の数に等しいことになると云う理由からコードを設計するときに有用である。 表2は、決して全てを尽くしているのではなく、単に、lmin=2、3、及び4 に対する性質を示す。 下の表3は、3つの異なるコード型式、すなわち、lmin=2、lmin=3、及 びlmin=4(以下に、それぞれ、用語lmin2、lmin3、及びlmin4 によってこの開示全体を通して表される)に対する模範的コード割り当てを示す 。表記法’x’は、IC内に表示されたビットが「0」又は「1」のどちらかで あり得ると云う意味で、CCのIC部分内の「ドント・ケア(don’t ca re)」ビットを示す。しかしながら、CCの各クラス毎に、CCの所与のIC 部分内の値の割り当ての組み合わせは、その同じクラス内の他のCCのIC部分 に割り当てられた値と明確に異なっているべきである。これは、例えば、CCの 所与のクラスに対するCCのIC部分を発生するために固定長Baag−2コー ドを使用することによって、達成される。 CCの選択に影響するパラメータは、 ・ ソース・シンボルの数、 ・ 実際の又は推定pdf、 ・ MC−VLCの最大長さ(短MC−VLCは長いコードよりも速く誤りを 検出することができる)、及び ・ 各クラス内の有効コード語の数。 特定応用に使用されるコード語を選択するに当たって、より高いクラスから追 加コード語を選択する前に所与のクラスに対するコード語の全てを使用し尽くす ように制約されることはない。例えば、205記号及び既知pdfを有する情報 源が用意されていると想定する。まず、lmin2コード型式から開始して、表 2内の「語の累積数」と標識された欄を検査し、かつ205以上の数を示す行の 位置を見付ける。この場合、これは、語の累積数として254を示す行である。 この表はまた、クラス1に属する最大2語があり、クラス2に属する4語があり 、クラス3に属する8語があり、クラス4に属する16語があり、クラス5に属 する32語があり、及びクラス6に属する64語があることを示す。それゆえ、 クラス1から6は、全体として、合計126語を含む。この例では、254語を 有する必要はないので、クラス7からは205−126=79語だけ選択すれば よい。これゆえに、クラス7内の128の利用可能なコード語の中から79コー ド語の選択する自由がある。この型式の自由は、より低いクラスのどれか内のコ ード語を数を減らすためにまた使用することができる。128−79=49に過 ぎないコード語をこのようにして除去することができる。 同じ手順は、コード型式lmin3及びlmin4に適用することができる。 各クラス内の及び各コード型式毎のコード語の数が決定されたとき、どの型式が 最短平均語長を与えるか知るために式(2)を使用することができ、かつ次いで この型式を選択してよい。 各クラス内のコードの型式及びコード語の数が選択されると、MCに対するp dfを計算することができる。下に更に詳細に説明するように、このpdfは、 異なるMC語を受信する確率を判断するためにデコーダ内で使用することができ る。 デコーダ デコーダは、デコーディング・プロセスを開始するのに先立ち次の情報を与え られるべきである。すなわち、 ・ CCに対して、コード表及び受信されるコードの型式、(例えば、lmi n2又はlmin3又はlmin4) ・ どのMC語が無効であるかの知識、 ・ 各クラス内のどのコード語が無効であるかの知識、 ・ どのコード語がブロックの終わりを表すかの知識。 次の追加情報は、デコーダにとってまた有用である。すなわち、 ・ MC語に対するpdf ・ 受信されたブロック内のコード語の数、又は、これに代えて、受信された ブロック内のコード語の最大数。 デコーダは、始まりから同期する。これは、情報転送の開始を信号する特定開 始コードを(一回又は繰り返し)送信機に送らせることによって完遂することが できる。 コード語のブロックが受信された後、MCがCCから抽出されかつ別に取り扱 われる。これは、使用されているコードの型式(例えば、コード型式lmin2 又はlmin3又はlmin4のどれか)次第で各第2又は第3又は第4ビット を、受信されたビット・ストリームから、選択することによって行われる。 図2は、lmin3型式コード・ビット・ストリームから抽出されたMC語列 205の例である。MC語の元のコード化列201が示されたように12記号を 有していたが、しかしビット誤り203がチャネル上を伝送中に導入されており 、それであるからコード語010がコード語110として誤って受信されている 。 本発明のこの態様に従えば、受信された列205は、この場合011である無 効MC語が検出されるまで順方向へ(すなわち、左から右へ)まずデコードされ る207。分かることは、誤りビット(すなわち、意図した「0」の代わりに「1」 として受信されたビット)は誤っているとして検出されたのではなくて、代わり に有効1ビット長コード語「1」として解釈されていることである。これが、更 に、順方向デコーディングをビットの意図したグループ分け(grouping) との同期から外させる原因になる。 無効コード語が検出される(すなわち、この例では011)や否や、ビット列 中のその位置が認識され、かつ、逆方向デコーディング(すなわち、右から左へ) 209がブロックの終わりで開始し、かつ無効MC語が検出されるまでか又は列 の始まりに到達するまでかのどちらか先に起きた時まで続行する。現在の例では 、無効MC語110が検出される。次いで、ビット誤りが逆方向デコードされた 10の最左’1’と順方向デコードされた01内の最右’1’との間の区間2 11に局在していることが知られる。区間211の外にあるデコードされた記号 は、有効であると考えられ、かつ順方向にデコードされた記号及び逆方向にデコ ードされた或るいくつかの記号も含む。この例における結果のデコードされた記 号213は、元の12MC語のうちの8語を含む。これら8MC語の各々がその 関連したICの寸法を表示するから、それらのIC語は、デコードすることがで きる。 上の例で、逆方向デコーディングがブロックの終わりで開始しかつブロックの 前部へと作業を進めることを述べた。これは、代わって、もしブロック内のコー ド語の数が既知であっても、又はもしブロック語の終わりが既知でありかつ誤り なく受信されても、可能である。 しかしながら、もしデコーダにブロックの終わりの位置を見付けることを可能 にする情報がない場合は、コード語列を推定することができる。上の例で続ける と、問題は、どの単一ビット誤りが無効(non−valid)MC語011を 発生した公算が最も大きいかである。クラス1、2、及び3に対する確率を、そ れぞれ、p1、p2、及びp3で表し、かつBSCチャネルのビット誤り率をpe で表すと、 1,1,1−>011 その確率は p1・p1・p1・pe・(1-pe)2 00,1 −>011 その確率は p2・p1・pe・(1-pe)2 010 −>011 その確率は p3・pe・(1-pe)2 を得、かつ最高確率を持つ列が選択される。注意するのは、この数字がビット誤 り率peに依存しないことである。 ラプラス分布及びガウス分布に対しては、列00,1は、正規には011を引 き起こした最大公算組み合わせであり、したがって、2つのMCコード語で構成 される。これは、図3を参照して下に説明する第2の例とまた両立する。 次の追加情報は、同期喪失を回避するために及び生じ得るビット誤りの区間を 縮小させるためにデコーダにとって使用することができる。 ・ pfd及びクラス区分から計算された特定クラス生起の確率。これは、特 定MC語の生起の確率と同じである。 ・ 無効CC語の検出、すなわち、FLC内の全ての可能なコード語が使用さ れるとは限らない。 この追加情報を使用する技術を下に詳細に説明する。 第2の例を、図3を参照して説明する。この例で、コード型式はlmin4で あり、かつ無効MC語は0111である。15記号を有するコード化列301が 示されている。伝送中、ビット誤り303が起こり、それであるから送信された 「0」が受信された列305内で「1」として受信される。 無効コード語0111に出会うまで、順方向デコーディング307が遂行され る。(ビット誤り303が起こらなかったとしたならば、この無効コード語は3 つのコード語「00」、「1」、及び「1」として正しくデコードされていたで あろう)。無効コード語の位置が保全され、かつ逆方向デコーディング309が 起動され、ブロックの終わりから開始してその前部へと作業を進める。無効コー ド語1110に出会うまで、逆方向デコーディング309は進む。この無効コー 語の位置が保全され、かつ誤り領域311が2つの保全された無効コード語間の 区間にあるビットであると識別される。 区間311の外側にあるデコードされたシンボルは、有効と考えられ、かつ順 方向にデコードされたシンボル及び逆方向にデコードされた或るいくつかのシン ボルをも含む。この例における結果のデコードされた記号313は、元の12M C語のうちの8語を含む。これら8MC語の各々がその関連したICの寸法を表 示するから、それらのIC語をデコードすることができる。 長いMC語が使用されるとき、大きいコード表のために、ビット誤りが検出さ れる前に或る時間がかかることがある。これは第3例に示されており、これを図 4を参照して説明する。ここで、コード型式はやはりlmin4であり、かつ無 効MC語は0111である。15記号を有するコード化列401が示されている 。伝送中、ビット誤り403が起こり、それであるから、送信された「0」が、 図示のように、受信された列405内で「1」として受信される。 順方向デコーディング407が遂行される。先行例と異なり、受信された列4 05は、ビット誤りの存在にかかわらず、有効コード語のみを含む。ブロックの 終わりに達したときのみに限り、誤りが起こったことが検出される。この検出は 、 ブロック内の最終項目として不完全コード語(すなわち、単一ビット「0」)を 見付けたことに基づいて行われる。無効コード語の位置が保全され、かつ逆方向 デコーディング409が起動され、ブロックの終わりで開始してその前部へと作 業を進める。無効コード語1110に出会うまで、逆方向デコーディング409 は前進する。この無効コード語の位置が保全され、かつ誤り領域411が2つの 保全された無効コード語間の区間にあるビットであると識別される。 区間411の外側にあるデコードされた記号が有効であると考えられ、かつ、 この場合、ブロックの終わりに出会うまで順方向処理は最初の無効MCを検出し なかったので、順方向にデコードされた記号のみを含む。結果のデコードされた 列415は、元の15MCコード語のうち3つのみを含む。次いで、これら3つ のMCコードと関連した3つのIC語をデコードすることができる(図示されて いない)。 完全な例を表4を参照して説明するが、この表は、例えば、運動ベクトル・デ ータ(motion vector data;MVD)表として使用されるハ フマン・コード表を示す。 この表はハフマン・コードを示すので、情報源に対する確率分布を として計算することができる。語長分布l(k)はクラフトの不等式、式(3) で1に接近しており、したがって、コードは最適である、すなわち、平均語長は 、この決められたpdfの場合、情報源のエントロピーに等しい。エントロピー 及び平均語長は、この情報源については約2.61ビット/シンボルである。 表5(下を見よ)に示されたlmin3コードの平均語長は、同じpdfの場 合、3.62ビット/記号でありかつ冗長性は約28%であり、ここに冗長性は 、 として定義され、ここにHAは情報源Aのエントロピーである(式(1)を見よ )。 他方、標準偏差σ=4を持つ情報源のラプラス確率分布の場合、両コードの平 均語長は約4.58ビット/シンボルでありかつ約14%の冗長性である。σ= 5の場合、、それぞれ、平均語長4.90及び5.16ビット/シンボルかつ冗 長性13%及び18%を有するlmin3コードは、表4に示されたコードより も効率的である。 それゆえ、最も効果的であるコードは、実pdfにクリティカルに依存する。 表5は、lmin3コードを示し、なお、 ・ クラス1内4コード語及びMC=1関する確率p1、 ・ クラス2内15コード語なおMC=00関する確率p2、 ・ クラス3内45コード語なおMC=010関する確率p3、及び ・ 無効MC=011 表5で、2つのBaag−2コードが4ビットIC及び6ビットICに対して 使用されており、及び1つのBaag−1(グレイ)コードが2ビットICに対 して使用されている。 情報源に対するpdfをpc(k)で表すと、異なるMC(クラス)に対する 確率は、 表6は、3つ異なるpdfに対するこれらの確率を示し、ここにL(m,sσ )は平均値m及び標準偏差σを有するラプラス分布を表し、及びN(m,σ)は 平均値m及び標準偏差σを有するガウス分布を表す。 これらの数字は異なる分布に対して変動するにもかかわらず、クラス3確率は 他よりも常に1桁ほど低い。この追加情報は、ビット誤りを検出しかつより小さ い領域に閉じ込めるために使用することができる。この例では、’1’及び’0 0’の計数に比べて’010’の不当に高い計数はビット誤り(又は同期の喪失 )を表示し、かつこれは無効MC011に出会う前に起こる。 更に、クラス3内のICは可能な64コード語のうちの45しか使用しないの であるから、このクラスに19無効コード語がありこれらをビット誤りを検出す るために使用することができる。各クラス内のICは、固定長コード(FLC) である。先に述べたように、どのFLC設計技術でも使用することができる(例 えば、直線2進コード、グレイ・コード等)が、しかし誤りが発生し易い環境で は、米国仮特許出願第60/007,614号に説明されたBaag−1コード 又はBaag−2コードのような、誤り許容性コードを使用するのが有利である 。この特許出願は参照によってその内容が本明細書に全面的に組み入れられてい る。 本発明の1態様に従う基本的コード化方式を図5に示された流れ図を参照して 説明する。コード語のブロックがビットの連結されたストリームとしてデコーダ 内に受け取られかつ記憶される(ステップ501)。デコーディング方式は、2 つの変数、MC順方向カウンタ(MC_fカウンタ)及びMC逆方向カウンタ( MC_bカウンタ)をこれらが受信されたブロックの、それぞれ、始まり及び終 わりを指示するように初期化する(ステップ503)ことによって続行する。 さて順方向デコーディング(例えば、左から右へ)が開始する。デコードされ るVLCコードの型式次第で(例えば、lmin2又はlmin3又はlmin 4)、記憶されたビット・ストリーム内の毎第nビット(例えば、毎第2又は第 3又は第4ビット)が抽出される(ステップ505)。抽出されたビット・スト リームは、次に受信されたMCを表すビットの列を形成する。抽出されなかった ビットは、デコードされる必要のあるICビットである。 或る1つのMC語を抽出した後、MC_fカウンタはMC語内のビットの数だ け増分され(ステップ507)、かつそれが有効かどうかのを知るために検査が 遂行される(判定ステップ509)。全(full)MCは、コンパクトVLC である(すなわち、それが等号で以て式(3)を満足する)。少なくとも1つの 無効MC語がある。例えば、もしlmin3コードがデコードされつつあるなら ば、有効MC語は1又は00又は010であると共に、MC語011は無効であ る。(他の例についてはまた表1を見よ)。もしデコーダがブロックの終わりに 達しかつその瞬間に有効MC語、例えば、先行例での0又は01を有さないなら ば、これは無効MC語と解釈されることに注意されたい。 もし検出されたMC語が有効であるならば(判定ブロック509から出る「Y es」経路)、抽出されなかったビットであって、相当するIC語であるビット をデコードすることができる。各MC語毎に相当するICビットの数がMC語自 体から判定され(例えば、コード型式lmin3に対して、MC語内に1ビット 毎に2つのICビットがある)、かつこれらのビットが記憶されたビット・スト リームから抽出される(いかにICビットの位置が受信されたビット・ストリー ム内のMCビットの配置と関連しているかを知るために、例えば、表3を見よ) 。(ステップ511)。 各抽出されたICは予め定義された固定長コード表内の値の1つを有するべき であり、かつビットの所与の数nに対して最大限で2nのIC語がある。これら の語の全てが必ず使用されるには及ばす、かつ、特に、最長MC語に相当するク ラスに対しては使用されないIC語もある。例えば、表4を見よ、そこにはクラ ス3内に19の使用されないIC語がある。 各抽出されたIC語は、それが有効IC語であるかどうか、すなわち、抽出さ れたIC語が相当するFLC表内の値の1つに一致するかどうか知るために試験 される(判定ブロック513)。無効である各IC語毎に、(判定ブロック51 3から出る「No」経路)、IC語をスッキップすることを選択できるか(判定 ブロック515から出る「No」経路)、又はそうでなければ有効IC語を推定 するように試みることができる(判定ブロック515から出る「Yes」経路) 。各無効ICを推定することは(ステップ517)は、或る意味で、例えば、ハ ミング距離で、検出された語に接近している有効IC語を選択することを伴う。 有効IC語を常にスッキップする又は常に推定するよりもむしろこれをスッキッ プするか又は推定するかダイナミックに判定をすることを望む理由は、デコード されたIC語のハミング距離が推定の遂行を比較的簡単にするか又は代わって困 難にするかもしれないことにある。例えば、デコードされたIC語は1つの有効 コード語に対して1のハミング距離を有し、この場合は、どの語を選択するかは 簡単である。他の時点では、デコードされたIC語は3つの有効コード語に対し て2のハミング距離を有し、この場合、推定に対する選択はさほど明白でない。 抽出されたIC語が有効であろうがなかろうが、及び無効IC語がスキップさ れていようが又は推定されていようが、処理はブロックの終わり(End−of −Block;BoB)に達したかどうか知るためにMC_fカウンタを試験す る(判定ブロック519)ことによって続行する。もし達していないならば(判 定ブロック519から出る「No」経路)、処理ループは繰り返されて、ステッ プ505で開始する。 しかしながら、もしブロックの終わりに達しているならば(判定ブロック51 9から出る「Yes」経路)、1つ以上のIC語がスキップ又は推定されている ことがありうるにもかかわらず、受信されたブロック内で有効MC語のみが検出 されているのが事実である。次いで、(推定されたIC語を含む)「有効」IC 語の全てがこのルーチンから出力される(ステップ521)。これに代えて、ブ ロック内のIC語の相当する指標が出力されてもよい。次いで、処理が完了する (ステップ523) 判定ブロック509に復帰して、もし検出されたMC語が有効でないならば( 判定ブロック509から出る「No」経路)、MC fカウンタの値が記憶され (ステップ525)、かつ逆方向デコーディング(例えば、受信されたブロック 内で右から左へのデコーディング)が開始する。逆方向に作業して、MC語が抽 出され(ステップ527)、かつMC_bカウンタが抽出されたMC語内のビッ トの数だけ減分される(ステップ529)。 もし抽出されたMC語が有効ならば(判定ブロック531から出る「Yes」 経路)、抽出されなかったビットであって、相当するIC語であるビットがデコ ードされ、それであるから、抽出されたMC語に対する相当するICビットの数 が記憶されたビット・ストリームから抽出される(ステップ533)。 各抽出されたIC語は、それが有効IC語であるかどうか、すなわち、抽出さ れたIC語が相当するFLC表内の値の1つと一致するかどうか知るために試験 される(判定ブロック535)。無効である各IC語毎に、(判定ブロック53 5から出る「No」経路)、IC語をスッキップすることができるか(判定ブロ ック537から出る「No」経路)、又はそうでなければ有効IC語を推定する ように試みることができる(判定ブロック539から出る「Yes」経路)。上 に表示したように、各無効ICを推定することは(ステップ539)は、或る意 味で、例えば、ハミング距離で、検出された語に接近している有効IC語を選択 することを伴う。 抽出されたIC語が有効であろうがなかろうが、及び無効IC語がスキップさ れていようが又は推定されていようが、処理はブロックの始まり(Start− of−Block;SoB)に達したかどうか知るためにMC_bカウンタを試 験する(判定ブロック541)ことによって続行する。もし達していないならば (判定ブロック541から出る「No」経路)、処理ループは繰り返されて、ス テップ527で開始する。 しかしながら、もしブロックの始まりに達しているならば(判定ブロック54 1から出る「Yes」経路)、受信されたブロック内で、逆方向処理中、推定上 有効MC語のみが検出されているのが事実である。誤りが存することが順方向処 理から知られるので、ブロックの始まりとMC_fカウンタとの間にあるMC語 のどれも有効と考えることはできず、かつ順方向処理中に発見された誤りMC語 の後(すなわち、の右)に到来するMC語のみが有効IC語を識別するために使 用されることになる。したがって、MC_bカウンタの値が記憶され(ステップ 543)、かつ(どの「推定」されたIC語も含む)有効IC語のみがこのルー チンから出力される(ステップ545)。これに代えて、ブロック内のIC語の 相当する指標が出力されてもよい。次いで、処理が完了する(ステップ547) 。 判定ブロック531に戻り、もし無効IC語が抽出されるならば(判定ブロッ ク531から出る「No」経路)、誤りの位置は、MC_bカウンタとMC_f カウンタとの間にある受信されたブロック内の領域に局在化されている。したが って、MC_bカウンタの値が記憶され(ステップ543)、かつ(どの「推定」 されたIC語も含む)有効IC語のみが出力される。この場合、これは、順方向 処理中デコードされた有効IC語(すなわち、ブロックの始まりとMC_bカウ ンタとの間にある有効IC語)を出力することばかりでなく、逆方向処理中デコ ードされた有効IC語(すなわち、MC_fカウンタとブロックの終わりとの間 にある有効IC語)を出力することを意味する。次いで、処理が完了する(ステ ップ547)。 図5に示された基本的コード化方式は、1つの誤りのみが受信されたブロック 内で検出される場合に対して図6に示された特性挙動を有する。受信されたブロ ック内のビット誤り601の存在が与えられると、順方向デコーディングが、M C_fカウンタ603の位置によって表された後の或るときまで、無効MCを検 出しないかもしれない。次いで、逆方向デコーディングが開始し、かつビット誤 り601の実位置に先立つ位置まで無効MC語を発見しないかもしれない。検出 された無効MC語の位置がMC_bカウンタ605の位置によって表される。出 力局相中、有効ICはブロックの始まり607からMC_bカウンタ605まで の区間にあるIC、及びMC_fカウンタ603から開始しかつこのカウンタを 含みブロックの終わり609までの区間にあるまたICである。 代替的デコーディングが図7に示されている。本発明のこの実施例では、デコ ーダは、ビット誤りが順方向に検出されるときデコーディングを反転させかつそ の位置から逆方向デコーディングを開始することによってビット誤りをより小さ い区間に閉じ込めることができる。ビット誤りが逆方向に検出された後、順方向 デコーディングは先の順方向誤りが検出された点の直後の次のビット位置から続 行する。すなわち、順方向処理は、MC_fカウンタによって指摘された最終位 置から回復する。注目されるのは、この実施例では、逆方向処理が無効区間の開 始を識別することのみに役立つと云う理由から、有効IC語は順方向処理中に限 り発生される。これらの相違を除いて、ステップ701〜731及び741〜7 43は、図5に関して上に説明したステップ501〜531及び541〜543 と類似しており、したがって、詳細にここで説明しない。ステップ743でMC _bカウンタの値を記憶した後、順方向処理が、ブロックの終わりに到達したか どうを試験するために判定ブロック719で再開される。注意するのは、もし多 数の誤りが検出されるならば、記憶されたMC_fカウンタ値及びMC_bカウ ンタ値の多くの集合があることになる。その結果、有効ICコード語を出力する こと(ステップ721)は、無誤り(error−free)と判定された局在 化区間に相当する有効IC語を出力することからなる。それらの局在化区間は、 ブロックの始まりと第1記憶されたMC_bカウンタとの間にある第1区間、第 1記憶されたMC_fカウンタと第2記憶されたMC_bカウンタとの間にある 第2推定区間、以下同様にして、最終記憶されたMC_fカウンタとブロックの 終わりとの間にある最終区間である。 上の説明から判るのは、本発明は多数のビット誤りの存在にかかわらず受信さ れたブロックから有効IC語を抽出する能力を有することである。更に注意する のは、無効区間で喪失されたIC語の数は未知であるが、しかしこの数を推定で きることである。 図7に示された代替コード化方式は、2つの誤りが受信されたブロック内で検 出される場合に図8に示された特性挙動を有する。受信されたブロック内の最初 のビット誤り801の存在が与えられると、順方向デコーディングが、第1MC _fカウンタ値803の位置によって表された後の或るときまで、無効MCを検 出しないかもしれない。次いで、この点で逆方向デコーディングが開始し、かつ ビット誤り801の実位置に先立つ位置まで無効MC語を発見しないかもしれな い。検出された無効MC語の位置が第1MC_bカウンタ値805の位置によっ て表される。 次いで、順方向デコーディングが、それが最後にオフにされた時点の直後のビ ット位置、ここに第1MC_fカウンタ値803によって指定された位置から回 復する。第2ビット誤り807がまた受信されたブロック内に存在するが、しか し順方向デコーディングは、第2MC_fカウンタ値809の位置によって表さ れた、後の或るときまで、無効MCを検出しないかもしれない。次いで、逆方向 デコーディングがこの点で開始し、かつ第2ビット誤り807の実位置に先立つ 位置まで無効MC語を発見しないかもしれない。検出された無効MC語の位置は 、第2MC_bカウンタ値811の位置によって表される。 順方向処理は、それが停止した点の直後のビット位置、即ち、第2MC_fカ ウンタ値809によって表された場所である位置から再開する。受信されたブロ ック内にもう誤りがないので、処理は、ブロックの終わり813が検出されるま で、続行し、検出された点で有効ICが出力される。有効ICは、ブロックの始 まり815から第1MC_bカウンタ値805までによって区画された第1区間 にあるIC、第1MC_fカウンタ値803と第2MC_bカウンタ値811と によって区画された第2区間にあるIC、及び第2MC_fカウンタ値809か ら開始しかつこのカウンタを含みブロックの終わり813までによって区画され た第3区間にあるICである。 本発明は、配線ディジタル論理、又はこれに代えて、プログラム式プロセッサ を含む多くの形で実施することができる。発明の概念を採用するシステムの高レ ベル・ブロック図を図9に示す。送信側で、エンコーダ901は、ソース・コー ダ903及びチャネル・コーダ905を含む。ソース・コーダは、ディジタル的 にコード化されたソース・シンボルを受け取り、かつ相当するIC語を出力し、 これらはチャネル・コーダ905に供給される。チャネル・コーダ905は、上 に説明した原理に従って適当なMC語を発生し、かつMCビットを所定固定間隔 を取ってIC語に挿入することによってCC語を発生する。次いで、チャネル・ コーダ905は、発生したCC語をチャネル907へ供給する。 受信側で、デコーダ909は、チャネル・デコーダ911及びソース・デコー ダ913を含み、これらは、例えば、図5又は7のどちらかに示されたステップ を遂行するために、それらの動作を調和させる。チャネル・デコーダ911はチ ャネル907からCC語のブロックを受け取り、かつ所定固定間隔を取ってビッ トを抽出する。このデコーダは、次いで、MC語をデコードして、これらを使用 して上に詳細に説明した技術に従って「有効」(おそらく推定した)IC語の相 当する集合を発生する。次いで、IC語はソース・デコーダ913に供給され、 このデコーダはIC語を相当するディジタルソース・シンボルに翻訳し、これら のシンボルがデコーダ909から出力される。 本発明は、いくつもの長所を特徴とする。すなわち、 ・ それはコード化するのが簡単である。 ・ それはデコードするのが簡単である。 ・ それは効率的であって、送信ビット内に比較的低冗長性しか必要としない 。 ・ それは、逆方向デコーディングが、ブロックの終わりからでなく、むしろ 順方向デコーディングが最初にビット誤りを検出する点から開始する代替実施例 が採用されるとき、特に、比較的少ない量のコード化/デコーディング遅延を示 す。 ・ それは、逆方向チャネルが用意されるこを必要としない。 ・ それは、自己同期である。 本発明は、特定の実施例を参照して説明された。しかしながら、上に説明され た好適実施例の形以外の特殊な形で本発明を実施することが可能であることは、 技術の熟練者に容易に判る。これは、本発明の精神に反することなく行うことも できる。例えば、0と1の役割を図示の例に比較して入れ替えることができ、及 びチャネル・コード語内のMCビットの位置を変えることができる。 それゆえ、好適実施例は、単に、解説のためであって、とにかく限定的に考え るべきではない。本発明の範囲は、先行の説明よりは、むしろ添付の請求の範囲 によって与えられ、かつ請求の範囲内にあるあらゆる変形実施例及び等価実施例 は本発明の範囲に包含されることを意図する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA, UG,UZ,VN,YU

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 電気通信システムにおいてチャネルを通じてデータを送信する方法であ って、 複数の固定長コード表を用意するステップであって、前記固定長コード表の各 々があらゆる他の固定長コード表の寸法と異なっている寸法を有する前記複数の 固定長コード表を用意するステップと、 複数の情報コード語としてデータをコード化するステップであって、各情報コ ード語が前記固定長コード表の1つから選択された値である前記複数の情報コー ド語としてデータをコード化するステップと、 複数のマーカ・コードを用意するステップであって、前記マーカ・コードが可 変長コードである前記複数のマーカ・コードを用意するステップと、 前記マーカ・コードの一意の1つを前記固定長コード表の各々と関連させるス テップと、 固定ビット間隔を取って前記情報コード語の各々内に一度に1ビットずつ前記 関連したマーカ・コードを挿入することによってチャネル・コード語を発生する ステップと、 前記チャネルを通じて前記チャネル・コード語を送信するステップと を含む方法。 2. 請求項1記載の方法において、 前記複数のマーカ・コードが関係 を満足するコンパクト短可変長コードであり、ここにkは前記マーカ・コードの 1つを指定する指標であり、l(k)は前記指標kによって指定されたマーカ・ コードの長さであり、及びMはマーカ・コードの数であり、かつ 前記マーカ・コードの少なくとも1つが前記固定長コード表のどれとも関連さ せられないことになっている無効マーカ・コードとして指定される 方法。 3. 請求項2記載の方法において、前記マーカ・コードの一意の1つを前記 固定長コード表の各々と関連させるステップが、 最短マーカ・コードを最短固定長コード表と関連させるステップと、 ますます長いマーカ・コードほどますます長い固定長コード表と関連させるス テップとを含む 方法。 4. 請求項3記載の方法において、 データの各記号毎に、前記固定長コード表の1つから選択された相当する情報 コード語があり、かつ 前記固定長コード表の少なくとも1つが情報コード語として使用されるために 選択された1つ以上の値と、情報コード語として使用されるために選択されなか った1つ以上の残りの値とを含む 方法。 5. 電気通信システムにおいてチャネルからデータを受信する方法であって 、 前記チャネルからデータ・ビットのブロックを受信するステップであって、前 記データ・ビットのブロックがブロックの始まりとして指定された第1端と、ブ ロックの終わりとして指定された第2端とを有する前記チャネルからデータ・ビ ットのブロックを受信するステップと、 前記ブロックの始まりで開始して、n+1ビット毎を抽出することによって順 方向に前記データ・ビットのブロックを処理するステップであって、ここにnは 1以上の整数であり、前記抽出されたビットが指定された抽出されたマーカ・コ ード・ビットである前記順方向に前記データ・ビットのブロックを処理するステ ップと、 前記抽出されたマーカ・コード・ビットが複数のマーカ・コード語の有効な1 つを構成するかどうか判定するステップであって、前記マーカ・コードが可変長 コードである前記抽出されたマーカ・コード・ビットが複数のマーカ・コード語 の有効な1つを構成するかどうか判定するステップと、 もし前記抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コード語の 有効な1つを構成するならば、前記マーカ・コード語ビットの1つ毎に、受信さ れた情報コード語として使用されるために前記データ・ビットのブロックからn の先に抽出されなかったビットを抽出するステップと、 前記受信された情報コード語が前記固定長コード表の有効要素であるかどうか 判定するステップと、 もし前記受信された情報コード語が固定長コード表の有効要素であるならば、 その後の処理のために前記受信された情報コード語を記憶するステップと を含む方法。 6. 請求項5記載の方法であって、 もし前記受信された情報コード語が前記固定長コード表の有効要素でないなら ば、前記受信された情報コード語から有効情報コード語を推定するステップと、 その後の処理のために前記推定された情報コード語を記憶するステップと を更に含む方法。 7. 請求項6記載の方法において、前記有効情報コード語を推定するステッ プが前記受信された情報コード語から最接近ハミング距離を有する情報コード語 を推定することを含む方法。 8. 請求項5記載の方法であって、 もし前記抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コード語の 有効な1つを構成しないならば、前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビット の位置を記憶し、かつ、前記ブロックの終わりで開始して、n+1ビット毎を抽 出することによって逆方向に前記データ・ビットのブロックを処理するステップ であって、ここにnは1以上の整数であり、前記逆方向抽出されたビットが指定 された逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットである前記逆方向に前記データ・ ビットのブロックを処理するステップと、 前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コード語 の有効な1つを構成するかどうか判定するステップと、 もし前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コー ド語の有効な1つを構成するならば、前記マーカ・コード語ビットの1つ毎に、 逆方向受信された情報コード語として使用されるために前記データ・ビットのブ ロックからnの先に抽出されなかったビットを抽出するステップと 前記逆方向受信された情報コード語が固定長コード表の有効要素であるかどう か判定するステップと、 もし逆方向前記受信された情報コード語が前記固定長コード表の有効要素であ るならば、その後の処理のために前記逆方向受信された情報コード語を記憶する ステップと を更に含む方法。 9. 請求項8記載の方法であって、 もし前記逆方向受信された情報コード語が前記固定長コード表の有効要素でな いならば、前記逆方向受信された情報コード語から有効情報コード語を推定する ステップと、 その後の処理のために前記推定された情報コード語を記憶するステップと を更に含む方法。 10. 請求項9記載の方法において、前記有効情報コード語を推定するステ ップが前記逆方向受信された情報コード語から最接近ハミング距離を有する情報 コード語を推定することを含む方法。 11. 請求項8記載の方法であって、 もし前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コー ド語の有効な1つを構成しないならば、前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ ビットの位置を記憶するステップ を更に含む方法。 12. 請求項11記載の方法であって、 もし前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置が前記逆 方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置よりも前記ブロックの 終わりに接近しているならば、前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットの 記憶された位置と前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位 置とによって区画された誤り区間を判定するステップと、 前記誤り区間の外側にあるどの記憶された情報コード語も出力するステップと を更に含む方法。 13. 請求項5記載の方法であって、 もし前記抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コード語の 有効な1つを構成しないならば、前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビット の位置を記憶し、かつ前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの位置で開 始して、n+1ビット毎を抽出することによって逆方向に前記データ・ビットの ブロックを処理するステップであって、ここにnは1以上の整数であり、逆方向 抽出されたビットは指定された逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットである 前記逆方向に前記データ・ビットのブロックを処理するステップと、前記逆方向 抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コード語の有効な1つ を構成するかどうか判定するステップと、 もし前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コー ド語の有効な1つを構成するならば、前記マーカ・コード語ビットの1つ毎に、 逆方向受信された情報コード語として使用されるために前記データ・ビットのブ ロックからn個の先に抽出されなかったビットを抽出するステップと、 前記逆方向受信された情報コード語が固定長コード表の有効要素であるかどう か判定するステップと、 もし前記逆方向情報コード語が前記固定長コード表の有効要素であるならば、 その後の処理のために前記逆方向受信された情報コード語を記憶するステップと を更に含む方法。 14. 請求項13記載の方法であって、 もし前記逆方向受信された情報コード語が前記固定長コード表の有効要素でな いならば、前記逆方向受信された情報コード語から有効情報コード語を推定する ステップと、 その後の処理のために前記推定された情報コード語を記憶するステップと を更に含む方法。 15. 請求項14記載の方法において、前記有効情報コード語を推定するス テップが前記逆方向受信された情報コード語から最接近ハミング距離を有する情 報コード語を推定することを含む方法。 16. 請求項13記載の方法であって、 もし前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コー ド語の有効な1つを構成しないならば、前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビ ットの位置を記憶するステップと、 前記記憶された順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの位置の後の位置か ら前記データ・ビットのブロックの順方向処理を回復するステップと を更に含む方法。 17. 請求項16記載の方法であって、 前記データ・ビットのブロックの前記順方向処理が前記ブロックの終わりに達 したことを検出するステップと、 前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置と前記順方向 抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置とによって区画されたどれ か存在する誤り区間を決定するステップと、 前記誤り区間の外側にあるどの記憶された情報コード語も出力するステップと を更に含む方法。 18. 請求項17記載の方法であって、 有効短マーカ・コード語の計数に相対して有効最長マーカ・コード語の計数が 最長マーカ・コード語の期待された計数より大きいかどうか判定するステップで あって、前記期待された計数が前記データの確率分布から判定され、有効最長マ ーカ・コード語の不当に高い計数がビット誤りの可能性を表示する前記有効最長 マーカ・コード語の計数が最長マーカ・コード語の期待された計数より大きいか どうか判定するステップと、 もし有効最長マーカ・コード語の計数が不当に高いならば、前記データ・ビッ トのブロックを処理するために他の同期位置を選択するステップと、 前記有効最長マーカ・コード語と関連した前記情報コード語が有効かどうか判 定し、かつもし有効でないならば、前記データ・ビットのブロックを処理するた めに他の同期位置を選択するステップと を更に含む方法。 19. 電気通信システムにおいてチャネルを通じてデータを送信する装置で あって、 複数の固定長コード表を用意する手段であって、前記固定長コード表の各々が あらゆる他の固定長コード表の寸法と異なっている寸法を有する前記複数の固定 長コード表を用意する手段と、 複数の情報コード語としてデータをコード化する手段であって、各情報コード 語が前記固定長コード表の1つから選択された値である前記複数の情報コード語 としてデータをコード化する手段と、 複数のマーカ・コードを用意する手段であって、前記マーカ・コードが可変長 コードである前記複数のマーカ・コードを用意する手段と、 前記マーカ・コードの一意の1つを前記固定長コード表の各々と関連させる手 段と、 固定ビット間隔を取って前記情報コード語の各々内に一度に1ビットずつ前記 関連したマーカ・コードを挿入することによってチャネル・コード語を発生する 手段と、 前記チャネルを通じて前記チャネル・コード語を送信する手段と を含む装置。 20. 請求項19記載の装置において、 前記複数のマーカ・コードが関係 を満足するコンパクト短可変長コードであり、ここにkは前記マーカ・コードの 1つを指定する指標であり、l(k)は前記指標kによって指定されたマーカ・ コードの長さであり、及びMはマーカ・コードの数であり、かつ 前記マーカ・コードの少なくとも1つが前記固定長コード表のどれとも関連さ せられないことになっている無効マーカ・コードとして指定される 装置。 21. 請求項20記載の装置において、前記マーカ・コードの一意の1つを 前記固定長コード表の各々と関連させる手段が、 最短マーカ・コードを最短固定長コード表と関連させる手段と、 ますます長いマーカ・コードほどますます長い固定長コード表と関連させる手 段とを含む 装置。 22. 請求項21記載の装置において、 データの各記号毎に、前記固定長コード表の1つから選択された相当する情報 コード語があり、かつ 前記固定長コード表の少なくとも1つが情報コード語として使用されるために 選択された1つ以上の値と、情報コード語として使用されるために選択されなか った1つ以上の残りの値とを含む 装置。 23. 電気通信システムにおいてチャネルからデータを受信する装置であっ て、 前記チャネルからデータ・ビットのブロックを受信する手段であって、前記デ ータ・ビットのブロックがブロックの始まりとして指定された第1端と、ブロッ クの終わりとして指定された第2端とを有する前記チャネルからデータ・ビット のブロックを受信する手段と、 前記ブロックの始まりで開始して、n+1ビット毎を抽出することによって、 順方向に前記データ・ビットのブロックを処理する手段であって、ここにnは1 以上の整数であり、前記抽出されたビットが指定された抽出されたマーカ・コー ド・ビットである前記順方向に前記データ・ビットのブロックを処理する手段と 、 前記抽出されたマーカ・コード・ビットが複数のマーカ・コード語の有効な1 つを構成するかどうか判定する手段であって、前記マーカ・コードが可変長コー ドである前記抽出されたマーカ・コード・ビットが複数のマーカ・コード語の有 効な1つを構成するかどうか判定する手段と、 前記複数のマーカ・コード語の有効な1つを構成する前記抽出されたマーカ・ コード・ビットに応答して、前記マーカ・コード語ビットの1つ毎に、前記デー タ・ビットのブロックからn個の先に抽出されなかったビットを抽出する手段で あって、前記抽出されたビットが受信された情報コード語として使用されるため である、前記n個の先に抽出されなかったビットを抽出する手段と、 前記受信された情報コード語が固定長コード表の有効要素であるかどうか判定 する手段と、 前記固定長コード表の有効要素である前記受信された情報コード語に応答して 、その後の処理のために前記受信された情報コード語を記憶する手段と を含む装置。 24. 請求項23記載の装置であって、 もし前記受信された情報コード語が前記固定長コード表の有効要素でないなら ば、前記受信された情報コード語から有効情報コード語を推定する手段と、 その後の処理のために前記推定された情報コード語を記憶する手段と を更に含む装置。 25. 請求項24記載の装置において、前記有効情報コード語を推定する手 段が前記受信された情報コード語から最接近ハミング距離を有する情報コード語 を推定する手段を含む装置。 26. 請求項23記載の装置であって、 前記複数のマーカ・コード語の有効な1つを構成しない前記抽出されたマーカ ・コード・ビットに応答して、前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの 位置を記憶し、かつ、前記ブロックの終わりで開始して、n+1ビット毎を抽出 することによって、逆方向に前記データ・ビットのブロックを処理する手段であ って、ここにnは1以上の整数であり、前記逆方向抽出されたビットが指定され た逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットである前記逆方向に前記データ・ビ ットのブロックを処理する手段と、 前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コード語 の有効な1つを構成するかどうか判定する手段と、 前記複数のマーカ・コード語の有効な1つを構成する前記逆方向抽出されたマ ーカ・コード・ビットに応答して、前記マーカ・コード語ビットの1つ毎に、前 記データ・ビットのブロックからnの先に抽出されなかったビットを抽出する手 段であって、前記抽出されたビットが逆方向受信された情報コード語として使用 されるためである前記nの先に抽出されなかったビットを抽出する手段、 前記逆方向受信された情報コード語が固定長コード表の有効要素であるかどう か判定する手段と、 前記固定長コード表の有効要素である前記逆方向受信された情報コード語に応 答して、その後の処理のために前記逆方向受信された情報コード語を記憶する手 段と を更に含む装置。 27. 請求項26記載の装置であって、 もし前記逆方向受信された情報コード語が前記固定長コード表の有効要素でな いならば、前記逆方向受信された情報コード語から有効情報コード語を推定する 手腕と、 その後の処理のために前記推定された情報コード語を記憶する手腕と を更に含む装置。 28. 請求項27記載の装置において、前記有効情報コード語を推定する手 段が前記逆方向受信された情報コード語から最接近ハミング距離を有する情報コ ード語を推定する手段を含む装置。 29. 請求項26記載の装置であって、 前記複数のマーカ・コード語の有効な1つを構成しない前記逆方向抽出された マーカ・コード・ビットに応答して、前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビ ットの位置を記憶する手段 を更に含む装置。 30. 請求項29記載の装置であって、 前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置よりも前記ブ ロックの終わりに接近している前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの 記憶された位置に応答して、前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記 憶された位置と前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置 とによって区画された誤り区間を判定する手段と、 前記誤り区間の外側にあるどの記憶された情報コード語も出力する手段と を更に含む装置。 31. 請求項23記載の装置であって、 前記複数のマーカ・コード語の有効な1つを構成しない前記抽出されたマー カ・コード・ビットに応答して、前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビット の位置を記憶し、かつ前記順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの位置で開 始して、n+1ビット毎を抽出することによって逆方向に前記データ・ビットの ブロックを処理する手段であって、ここにnは1以上の整数であり、逆方向抽出 されたビットは指定された逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットである前記 逆方向に前記データ・ビットのブロックを処理する手段と、 前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットが前記複数のマーカ・コード語 の有効な1つを構成するかどうか判定する手段と、 前記複数のマーカ・コード語の有効な1つを構成する前記逆方向抽出されたマ ーカ・コード・ビットに応答して、前記マーカ・コード語ビットの1つ毎に、前 記データ・ビットのブロックからn個の先に抽出されなかったビットを抽出する 手段であって、前記抽出されたビットが逆方向受信された情報コード語として使 用されるためである前記データ・ビットのブロックからn個の先に、抽出されな かったビットを抽出する手段と、 前記逆方向受信された情報コード語が固定長コード表の有効要素であるかどう か判定する手段と、 前記固定長コード表の有効要素である前記逆方向情報コード語に応答して、そ の後の処理のために前記逆方向受信された情報コード語を記憶する手段と を更に含む装置。 32. 請求項31記載の装置であって、 もし前記逆方向受信された情報コード語が前記固定長コード表の有効要素でな いならば、前記逆方向受信された情報コード語から有効情報コード語を推定する 手段と、 その後の処理のために前記推定された情報コード語を記憶する手段と を更に含む装置。 33. 請求項32記載の装置において、前記有効情報コード語を推定する手 段が前記逆方向受信された情報コード語から最接近ハミング距離を有する情報コ ード語を推定する手段を含む装置。 34. 請求項31記載の装置であって、 前記複数のマーカ・コード語の有効な1つを構成しない前記逆方向抽出された マーカ・コード・ビットに応答して、前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビ ットの位置を記憶する手段と、 前記記憶された順方向抽出されたマーカ・コード・ビットの位置の後の位置か ら前記データ・ビットのブロックの順方向処理を回復する手段と を更に含む装置。 35. 請求項34記載の装置であって。 前記データ・ビットのブロックの前記順方向処理が前記ブロックの終わりに達 したことを検出する手段と、 前記逆方向抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置と前記順方向 抽出されたマーカ・コード・ビットの記憶された位置とによって区画されたどれ か存在する誤り区間を決定する手段と、 前記誤り区間の外側にあるどの記憶された情報コード語も出力する手段と を更に含む装置。 36. 請求項35記載の装置であって、 有効短マーカ・コード語の計数に相対して有効最長マーカ・コード語の計数が 最長マーカ・コード語の期待された計数より大きいかどうか判定する手段であっ て、前記期待された計数が前記データの確率分布から判定され、有効最長マーカ ・コード語の不当に高い計数がビット誤りの可能性を表示する前記有効最長マー カ・コード語の計数が最長マーカ・コード語の期待された計数より大きいかどう か判定する手段と、 もし有効最長マーカ・コード語の計数が不当に高いならば、前記データ・ビッ トのブロックを処理するために他の同期位置を選択する手段と、 前記有効最長マーカ・コード語と関連した前記情報コード語が有効かどうか判 定し、かつもし有効でないならば、前記データ・ビットのブロックを処理するた めに他の同期位置を選択する手段と を更に含む装置。
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