JP2001028549A - 衛星アプリケーション用の積符号によって、セルを符号化する方法 - Google Patents

衛星アプリケーション用の積符号によって、セルを符号化する方法

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JP2001028549A JP2000157672A JP2000157672A JP2001028549A JP 2001028549 A JP2001028549 A JP 2001028549A JP 2000157672 A JP2000157672 A JP 2000157672A JP 2000157672 A JP2000157672 A JP 2000157672A JP 2001028549 A JP2001028549 A JP 2001028549A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 衛星伝送に適合する符号化率を得ることを可
能にする行符号と列符号の群を提供すること。 【解決手段】 本発明は、衛星伝送のコンテキストにお
いて必要とされる送信機パワーと帯域幅との間の適切な
妥協点を得ることを可能にする積符号によって、短いセ
ルを符号化する方法に関する。本発明によれば、積符号
を構成する行符号と列符号は、両方とも、一方が1つの
誤りを訂正する能力を有し、他方が2つの誤りを訂正す
る能力を有するような形で、選択されたバイナリ線形ブ
ロック符号である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、データ符号化に関
する。より詳細には、本発明は、特別な行符号および列
符号の群を使用する積符号によって、データブロックを
符号化できるようにする方法に関する。本発明は、AT
Mセルの符号化に特に適用される。
【0002】
【従来の技術】積符号符号化は、例えば、無線によって
送信されるデータを符号化するのに役立つ知られている
符号化形式である。図1および図2に、積符号符号化の
原理を示す。
【0003】ここで、90個のデータビットのブロック
が符号化され、これらのビットにはd1からd90まで
の参照符号が付けられると考える。ビットは、図1に示
すような配列に構成され、この配列はk1個の行および
k2個の列を含み、この場合k1=9およびk2=10
である。積符号符号化は、k1個の行の各々の符号化に
対応し、dli(図2)の参照符号を付けられる追加ビ
ットを得るために、第1のブロック符号(行符号と呼ば
れる)をk1個の行のそれぞれに適用することにある。
一例として、ビットdl1、dl2、dl3は、ビット
d1からd10までの符号化に対応する。この場合、n
2=13は、第1のブロック符号が適用された後の列の
総数を表し、n2−k2=3は、第1のブロック符号が
適用されたことによる追加の列の数を表す。使用された
第1のブロック符号により、k1×(n2−k2)個の
追加ビットを生成する。これらのビットは、これらが取
り出されるビットの後に位置し、k1個の行およびn2
個の列を有する配列を形成する。
【0004】この第1の符号化操作の後、(n1−k
1)×n2個の追加ビットを生成するために、第2の種
類のブロック符号化(列符号化と呼ばれる)がn2個の
列に適用される。図2で、k2個の列を符号化すること
によって20個の追加ビットdciが生成され、(n2
−k2)個の列を符号化することによってさらに6個の
追加ビットdlciが生成される。この場合、n1の値
は11に等しく、n1−k1=2である。一例として、
図1の配列の第1列にあるデータの符号化は、追加のビ
ットdc1およびdc2を生じる。
【0005】積符号は、行符号および列符号のパラメー
タ(n1、k1)および(n2、k2)に基づいて定義
される。積符号の効率rは、それを構成する行符号の効
率および列符号の効率の積と同じである。すなわちこの
場合、以下の通りである。
【0006】
【数1】 ブロック符号のもう1つの特徴は、訂正に対する能力t
である。これは、当該のブロック符号に関係する最小ハ
ミング距離dminに直接的に依存する。
【0007】具体的には、以下の通りである。
【0008】
【数2】 上式で、[x]は、xの整数部分を示す。
【0009】現況技術では、積符号は、ATMセルの符
号化に特に使用される。このタイプの短いセルの場合
は、適切な符号化を使用する必要がある。畳み込み符号
やリードソロモン符号は、ATMセルの符号化に十分に
適合せず、平凡な性能しか提供しない。
【0010】フランス特許出願FR2769776は、
第1ゾーンと第2ゾーンを含むデータブロックを符号化
する方法を記述する。この方法は、以下に定義されるよ
うにデータブロックに積符号を適用することにある。 − 第1のブロック符号が、データブロックの第1のゾ
ーンに適用される。 − 第2のブロック符号が、データブロックの第2のゾ
ーンに適用される。 − 最初の2つの符号化操作によって得られたデータ
に、最初の2つの符号に対して垂直の方向に、第3のブ
ロック符号が適用される。
【0011】積符号により、訂正能力t=1を有する行
符号を適用して、同じ訂正能力t=1を有する列符号を
適用することは、一般に実施されている。この実施は、
積符号に対して、選択される符号に関係なく、常に0.
5よりも大きい効率を得るという欠点を有する。残念な
がら衛星伝送では、送信される必要のあるパワーと占有
される帯域幅との間で、適切な妥協点を得るために、符
号効率ができる限り0.5に近くなることが望ましい。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の特定の目的
は、衛星伝送に適合する符号化率を得ることを可能にす
る行符号と列符号の群を考案することである。
【0013】より具体的には、本発明の目的の1つは、
短いセルに適用されたときに0.5に近い積符号の効率
を示すように、誤り訂正積符号の群、およびそれを構成
する行符号と列符号の群を決定することである。本発明
の目的に適合する符号を選択するために、以下の条件を
満たすことが必要である。
【0014】
【数3】 上式で、Icellはセル中のビット数である。
【0015】条件(1)は、積符号が、追加ビット、特
に、以下のこの記述中で「パディング(paddin
g)」ビットと呼ばれるビットを伴って、少なくともセ
ルサイズのブロックに適用されることを表す。パディン
グビットは、セルに属さず、符号を適用するのに必要な
情報の量までセルを埋めるために、任意選択でセルに加
えられる。好ましくは、パラメータk1およびk2の積
が、値Icellに近くなる符号を使用するのが望まし
い。
【0016】条件(2)は、衛星伝送に適した符号化を
実現するように、行符号の効率と列符号の効率の積が
0.5に近くならなければならないことを決定する。
【0017】符号を適用するのに必要な情報の量を作り
上げるために加えられるどのパディングビットも、送信
されないことが好ましい。この方法によって、積符号が
短縮されることになる。デコーダは、受信したビットの
シーケンスを正しく復号化するために加える必要のある
未送信のシーケンスを知っている。このような状況で、
条件(2)は、以下の式によって与えられる。
【0018】
【数4】 さらに、符号の効率を精細に適応させるために、積符号
に適用される「パンクチュアリング符号(code p
uncturing)」方法を使用して、いくらかの冗
長ビットの送信を回避することができ、省かれるビット
の数はnpun ctである。このような状況で、条件
(2)は、以下の式によって与えられる。
【0019】
【数5】
【課題を解決するための手段】セルが、符号化のために
配列の形で表される場合であって、符号化が、特に、 a)第1のバイナリ線形ブロック符号を、セルを含む配
列の一方の次元(行または列)に適用すること、および b)第2のバイナリ線形ブロック符号を、セルを含む配
列の他方の次元(列または行)に適用することからなる
場合に、これらの目的および後続の他の目的は、積符号
を使用して、ビットで構成されたセルを符号化する方法
によって達成される。
【0020】使用される線形ブロック符号は、次の基準
を満たす。すなわち、それらのうちの一方が1つの誤り
を訂正する能力を有し(t=1)、他方が2つの誤りを
訂正する能力を有する(t=2)。
【0021】有利にも、バイナリ線形ブロック符号は、
長さがnであり次元がkであるBCH符号に対応し、前
記BCH符号は、次の群のいずれか1つに属する。すな
わち、k、n、sが整数であって、s<kである場合
に、(n、k)、(n、k−1)、(n+1、k)、
(n−s、k−s)、または(n−s、k−1−s)お
よび(n+1−s、k−s)が、前述の基準を定義す
る。
【0022】本発明の方法は、ステップb)の前で、ス
テップa)の間に、得られたデータをインタレースする
ことにあることが好ましい。
【0023】本発明の他の特徴および利点は、制限的で
ない例示によって与えられる後続の好ましい実施態様の
記述を読むことにより、かつ、添付の図面を参照するこ
とにより明らかになるであろう。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明の具体的な実施態様では、
積符号を構築するのに使用される行符号および列符号
は、(n、k)バイナリBCH符号、これらの(n+
1、k)拡大符号(extended code)、こ
れらの(n、k−1)削除符号(expurgated
code)、および、これらの符号の(n−s、k−
s)、(n−s、k−1−s)、(n+1−s、k−
s)短縮化符号(shortenedcode)であ
り、k、n、sは整数であって、s<kである。
【0025】拡大符号は、奇数の最小ハミング距離を有
するBCH符号の各ワードにパリティビットを加えるこ
とによって得られる。言い換えれば、その生成多項式g
(x)は、(x+1)の要素を含まない。削除符号は、
その生成多項式としてg(x)を有するBCH符号から
得られ、g(x)は、(x+1)の要素を含まない。削
除符号は、新しい生成多項式(x+1)×g(x)によ
って得られる。
【0026】BCH符号という語は、前述の変形のいず
れかについて、以下で使用される。
【0027】本発明の積符号を構成する一対の符号は、
訂正能力がt=1である(26、32)BCH拡大符
号、および訂正能力がt=2である(21、32)BC
H拡大符号を含む。基本的なBCH符号およびそれらの
訂正能力のリストは、マグローヒル(MacGrawH
ill)社から出版されたJohn G. Proak
is著「Digital communicatio
n」というタイトルの著書の第2版、437ページに出
ている。
【0028】図3に、符号化のための、21行×26列
の配列に構成された424ビットを含むATMセル(3
1)を示すが、この場合、t=2を有する(32、2
1)BCH符号が行符号として選択され、t=1を有す
る(32、26)BCH符号が列符号として選択され
る。行符号と列符号の入替えを考えることも可能であ
る。ATMセルをこの場合の配列に構成する方法は、第
1行を左から右へ順番に埋め、次いで第2行というよう
に、セルのすべてのビットが配列に構成されるまで埋め
ていくものである。目下の場合、最初から16行目は、
ATMセルのビットで完全に埋められ、17番目のセル
は、ATMセルの最後の8ビットを含む。配列の残りの
場所(32)は、オプションのランダムパディングビッ
トによって埋めることができ、このランダムパディング
ビットは、送信される必要がなく、積符号を短縮化する
ことになる。この構成方法を、その単純さから述べた
が、いずれかのパディングビットまたはパンクチュアリ
ングビットからATMセルのビットを区別するため、お
よびATMセルを復号化後に正しく再構築するために、
復号化手段が利用できる限り、他の何らかの構成方法を
定義することも全く可能である。
【0029】(32、26)BCH行符号および(3
2、21)BCH列符号に基づく積符号の効率は、以下
の通りである。
【0030】
【数6】 図4は、図4a、4b、4c、4d、4e、4fからな
り、積符号を構成する符号の対の特徴を示す。これらの
図は、(4a、4b)、(4c、4d)、(4e、4
f)の対において考察されるべきであり、対のそれぞれ
は、行符号と列符号の特定の群に対するシミュレーショ
ンの結果を示す。
【0031】チャートでは、X方向は、行符号に対して
短縮された値を表し、チャートのY方向は、列符号に対
して短縮された値を表す。行符号と列符号の各組合せに
対して、図4a、4c、4eのチャート中の方向Z1
は、符号によって生成された符号ビットの数を示し、チ
ャート4b、4d、4fの方向Z2は、符号の効率を示
す。
【0032】対(4a、4b)の場合、行符号および列
符号は、(32、26)BCH符号を短縮することによ
って得られ、両方とも訂正能力t=1を有する。この場
合に考えられる様々な符号の効率は、約0.55から約
0.65までの範囲にわたる。
【0033】対(4c、4d)の場合、行符号および列
符号は、(32、21)BCH符号を短縮することによ
って得られ、両方とも訂正能力t=2を有する。この場
合に考えられる様々な符号の効率は、約0.30から約
0.45までの範囲にわたる。
【0034】対(4e、4f)の場合、行符号は、(3
2、26)BCH符号を短縮することによって得られ、
すべて訂正能力t=1を有し、列符号は、(32、2
1)BCH符号を短縮することによって得られ、すべて
訂正能力t=2を有する。この場合に考えられる様々な
符号の効率は、約0.45から約0.52までの範囲を
カバーする。
【0035】様々なチャートから、一方が訂正能力t=
1を有し、他方が訂正能力t=2を有する符号の組合
せ、すなわちチャート4eおよび4fの場合に、衛星伝
送用にATMセルを符号化するための条件(1)および
(2)は、両方とも訂正能力t=1を有する符号、チャ
ート4aおよび4b、または両方とも訂正能力t=2を
有する符号、チャート4cおよび4dに比べてずっとよ
く満たされることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図1】積符号化の原理を示す図である。
【図2】積符号化の原理を示す図である。
【図3】ATMセルの符号化に適用される本発明の積符
号の一例を示す図である。
【図4a】本発明のBCH符号の群の効率特徴を示す図
である。
【図4b】本発明のBCH符号の群の効率特徴を示す図
である。
【図4c】本発明のBCH符号の群の効率特徴を示す図
である。
【図4d】本発明のBCH符号の群の効率特徴を示す図
である。
【図4e】本発明のBCH符号の群の効率特徴を示す図
である。
【図4f】本発明のBCH符号の群の効率特徴を示す図
である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積符号によって、行および列がそれぞれ
    配列の1つの次元を表す配列中に含まれるセルを符号化
    する方法であって、 前記配列の一方の次元に、第1のバイナリ線形ブロック
    符号を適用するステップと、 前記配列の他方の次元に、第2のバイナリ線形ブロック
    符号を適用するステップとからなり、 前記第1及び第2のバイナリ線形ブロック符号が、訂正
    能力によって表され、 前記第1及び第2のバイナリ線形ブロック符号のうちの
    一方が、1つの誤りを訂正する能力を有し、 前記第1及び第2のバイナリ線形ブロック符号のうちの
    他方が、2つの誤りを訂正する能力を有することを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項2】 前記第1及び第2のバイナリ線形ブロッ
    ク符号が、BCHブロック符号またはBCHブロック符
    号からの派生物であり、 一方が、1つの誤りを訂正する能力を有し、 他方が、2つの誤りを訂正する能力を有することを特徴
    とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記セルに適用される積符号が、0.5
    に近い効率を有することを特徴とする請求項1または2
    に記載の方法。
  4. 【請求項4】 符号化されるセルが、ATMセルである
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 前記セルが、衛星を含む通信システムに
    おいて送信されることを特徴とする請求項1から4のい
    ずれか一項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記セルを含む配列が、パディング用の
    他のビットも含むことを特徴とする請求項1から5のい
    ずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記セルを含む配列が、パンクチュアリ
    ングビットも含むことを特徴とする請求項1から5のい
    ずれか一項に記載の方法。
JP2000157672A 1999-06-11 2000-05-29 衛星アプリケーション用の積符号によって、セルを符号化する方法 Withdrawn JP2001028549A (ja)

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