JP2008219478A - 送信装置、送信方法、受信装置、および通信システム - Google Patents

送信装置、送信方法、受信装置、および通信システム Download PDF

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Abstract

【課題】僅かな妨害信号が含まれることで受信信号の誤り率を１／２として、第三者による盗聴を防止することができるようにする。
【解決手段】送信装置１１の誤り増幅符号化器２２は、受信装置１２が受信した復号すべきビット系列である復号ビット系列の誤り率が所定の誤り率よりも大きい場合に、その誤り率をさらに１／２に増大させる誤り増幅符号化処理を実行する。誤り訂正符号化器２３は、復号ビット系列の誤り率を０に近づける誤り訂正符号化処理を実行する。受信装置１２の誤り訂正復号器３６は、誤り訂正符号化器２３に対応する復号を行い、誤り増幅復号器３７は、誤り増幅符号化器２２に対応する復号を行う。本発明は、例えば、送信装置に適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信装置、送信方法、受信装置、および通信システムに関し、特に、僅かな妨害信号が含まれることで受信信号の誤り率を１／２として、第三者による盗聴を防止することができるようにする送信装置、送信方法、受信装置、および通信システムに関する。
所定の通信路において情報の秘匿性を高める方法として暗号が知られている。暗号は、暗号化と復号（解読）に鍵を使わない古典暗号と、鍵を使う現代暗号に大別される。さらに、鍵を用いる現代暗号は、共通鍵を用いる共通鍵暗号方式と、公開鍵を使う公開鍵暗号方式に大別される。共通鍵暗号方式としては、例えば、DES，Triple DES，AESなどが、公開鍵暗号方式としては、例えば、RSAなどが知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。
共通鍵暗号方式では、送信側と受信側が共通の鍵（共通鍵）を持ち、送信側がこの共通鍵で情報を暗号化して送信し、受信側は暗号化された情報を共通鍵で復号する。従って、共通鍵暗号方式は、送信側と受信側だけが共通鍵を共有することで、他者（悪意の第三者）が情報を解読することを回避する方式である。
一方、公開鍵暗号方式では、受信側は秘密鍵を所有し、また、秘密鍵から生成された公開鍵を送信側に提供する。送信側は、公開鍵で情報を暗号化して送信し、受信側は、暗号化された情報を、秘密鍵を用いて復号する。従って、公開鍵暗号方式は、秘密鍵を推測することが困難な公開鍵を用いることで、他者が情報を解読することを回避する方式である。
共通鍵暗号方式および公開鍵暗号方式のいずれも、より安全に情報を秘匿化するためには、送信側と受信側が鍵情報をいかに安全に共有することができるかが重要となってくる。例えば、鍵情報を相手側に渡す場合の専用の安全な通信路を確保することができればよいが、そのような通信路を確保するのは難しい。また、鍵情報を更新する度に専用の通信路を何度も確保するのはさらに困難である。
また、普通の情報を送信する通信路と同じ通信路を使うのは、送信した鍵情報に対する安全性が、暗号化されていない情報と同じ程度の安全性しか確保できないため問題がある。
このように、送信者と受信者だけが鍵情報を安全に共有することは難しく、送信者と受信者が鍵情報を共有することができたとしても、何らかの手段で鍵情報が盗まれてしまう場合もある。
RFC2313, IETF(The Internet Engineering Task Force)，インターネット＜URL：http://www.ietf.org/rfc/rfc2313.txt?number=2313＞ RFC3268, IETF(The Internet Engineering Task Force)，インターネット＜http://www.ietf.org/rfc/rfc3268.txt?number=3268＞
そこで、例えば、通信路を介して鍵情報を送信信号として送信する場合に、信号雑音比が小さくなると誤り率が大きくなることを利用して、通信路上に妨害信号を送信するなどして、送信信号を埋没させることにより、第三者による盗聴を防止することを考える。
この場合、送信信号が完全に埋没された状態は誤り率が１／２となるときなので、誤り率が１／２になるまで妨害信号を大きくすればよいことになるが、反面、復号することを考えると、妨害信号はできるだけ小さいほうが望ましい。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、僅かな妨害信号が含まれることで受信信号の誤り率を１／２として、第三者による盗聴を防止することができるようにするものである。
本発明の第１の側面の通信システムは、所定の情報を送信する送信装置と、前記所定の情報を受信する受信装置とからなる通信システムにおいて、前記送信装置は、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の前記情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように前記情報を符号化する符号化手段を備え、前記受信装置は、前記符号化手段により符号化された前記情報を復号する復号手段を備える。
本発明の第１の側面においては、送信装置において、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の誤り率が１／２となるように情報が符号化され、受信装置において、符号化された情報が復号される。
本発明の第２の側面の送信装置は、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように前記送信情報を符号化する符号化手段を備える。
前記符号化手段には、前記誤り率を１／２に増幅させる増幅符号化を行う誤り増幅符号化手段と、信号雑音比が前記第１の信号雑音比より大きい場合の前記誤り率が前記所定値以下で、信号雑音比が前記第１の信号雑音比以下である場合には、信号雑音比の低下に対する誤り率の変化が符号化しない場合よりも大きく、信号雑音比の低下にしたがい前記符号化しない場合の誤り率に近づく訂正符号化を行う誤り訂正符号化手段とを設けることができる。
前記誤り増幅符号化手段には、所定数ビットをブロックとするブロック単位で、前記増幅符号化を行わせることができる。
前記誤り増幅符号化手段には、前記送信情報の２以上のビット値の組み合わせによって、符号化される全ビット数のうちの符号化レートに相当するビット数のビットを決定させることができる。
前記符号化レートは１とさせることができる。
前記誤り増幅符号化手段には、前記１ビットの入力に対し、１ビットの出力をする畳み込み符号化を行うことにより、前記増幅符号化を行わせることができる。
前記誤り増幅符号化手段には、時系列に入力される２ビットの排他論理和を出力することにより、前記増幅符号化を行わせることができる。
前記情報を前記符号化手段により符号化して得られるビット系列を並べ替える並べ替え手段をさらに設けることができる。
前記誤り訂正符号化手段には、符号化レートが１より小さい訂正符号化を行わせることができる。
前記誤り訂正符号化手段には、ターボ符号またはLDPC符号の符号化方式により、訂正符号化を行わせることができる。
本発明の第２の側面の送信方法は、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように前記送信情報を符号化するステップを含む。
本発明の第２の側面においては、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の誤り率が１／２となるように送信情報が符号化される。
本発明の第３の側面の受信装置は、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように符号化された前記送信情報を復号する復号手段を備える。
本発明の第３の側面においては、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の誤り率が１／２となるように符号化された送信情報が復号される。
本発明の第１乃至第３の側面によれば、僅かな妨害信号が含まれることで受信信号の誤り率を１／２とすることにより、第三者による盗聴を防止することができる。
本発明の第２の側面によれば、僅かな妨害信号が含まれることで受信信号の誤り率を１／２とする送信信号を送信することができる。
本発明の第３の側面によれば、僅かな妨害信号が含まれることで受信信号の誤り率が１／２となる受信信号を受信し、復号することができる。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
本発明の第１の側面の通信システムは、所定の情報を送信する送信装置（例えば、図１の送信装置１１）と、前記所定の情報を受信する受信装置（例えば、図１の受信装置１２）とからなる通信システム（例えば、図１の通信システム１）において、前記送信装置は、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の前記情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように前記情報を符号化する符号化手段（例えば、図１の訂正情報符号化器２６）を備え、前記受信装置は、前記符号化手段により符号化された前記情報を復号する復号手段（例えば、図１の訂正情報復号器３９）を備える。
本発明の第２の側面の送信装置（例えば、図１の送信装置１１）は、信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように前記送信情報を符号化する符号化手段（例えば、図１の訂正情報符号化器２６）を備える。
前記符号化手段には、前記誤り率を１／２に増幅させる増幅符号化を行う誤り増幅符号化手段（例えば、図１の誤り増幅符号化器２２）と、信号雑音比が前記第１の信号雑音比より大きい場合の前記誤り率が前記所定値以下で、信号雑音比が前記第１の信号雑音比以下である場合には、信号雑音比の低下に対する誤り率の変化が符号化しない場合よりも大きく、信号雑音比の低下にしたがい前記符号化しない場合の誤り率に近づく訂正符号化を行う誤り訂正符号化手段（例えば、図１の誤り訂正符号化器２３）とを設けることができる。
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示している。
図１の通信システム１は、所定の情報を送信する送信装置１１、送信装置１１から送信された所定の情報を受信する受信装置１２、および、送信装置１１と受信装置１２との間で所定の情報を伝送する通信路１３により構成される。
通信システム１においては、送信装置１１が所定の情報を送信している間、受信装置１２から所定の妨害信号が通信路１３に出力（送信）される。受信装置１２は、受信した受信信号から、自分で出力した妨害信号を除去して、送信装置１１からの所定の情報を取得することができる。これに対して、送信装置１１の使用者である送信者と受信装置１２の使用者である受信者以外の第三者は、送信信号に妨害信号が重畳されているので、通信路１３上の信号を受信しても情報を解読することはできない。即ち、通信システム１では、送信側と受信側との間での、所定の情報の秘匿が実現される。なお、このシステムを利用する事により送受される情報の種別はいかなるものであっても良い。例えば、この手法を用いて鍵情報を送受した場合、送信装置１１と受信装置１２の間で安全に鍵情報を共有することも可能である。特に、無線LAN(Local Area Network)や静電界通信、更にはUWB(Ultra Wide Band)といった各種のシステムにおいては、鍵情報の安全なる共有は非常に重要な意味合いを有するため、本発明を適用する事の意義は非常に大きなものとなる。以下、かかる機能を実現するための具体的な構成及び動作について説明する。
送信装置１１は、情報源符号化器２１、誤り増幅符号化器２２、誤り訂正符号化器２３、変調器２４、および送信アンテナ２５により構成される。誤り増幅符号化器２２と誤り訂正符号化器２３は、訂正情報符号化器２６を構成する。
情報源符号化器２１には、他の装置または送信装置１１内の図示せぬ他のブロックから、受信装置１２に送信する送信情報が供給される。この送信情報は、第三者に対して秘匿すべき情報である。
情報源符号化器２１は、送信情報を所定の符号化方式で符号化する情報源符号化処理を実行する。この情報源符号化処理によって、送信情報が所定のビット系列（以下、適宜、情報ビット系列と称する）に変換され、誤り増幅符号化器２２に供給される。
誤り増幅符号化器２２は、受信装置１２における復号ビット系列の誤り率が所定の誤り率よりも大きい場合に、その誤り率をさらに１／２に増大させる誤り増幅符号化処理を実行する。このため、誤り増幅符号化処理では、符号化レートが１より小さい値である必要はなく、１以上であっても良い。
そこで、本実施の形態では、誤り増幅符号化器２２として、図３を参照して後述するように、畳み込み符号化器の構成を用い、１ビットの入力に対して、誤り増幅符号化前の２ビットのビット値の組み合わせによって決定された１ビットを出力する、符号化レートが１となる構成を採用する。
復号ビット系列の誤り率が所定の誤り率以下である場合には、その誤り率を増大させない方が望ましい。そこで、誤り増幅符号化器２２には、入力するビット系列を所定の長さのブロックごとに誤り増幅符号化処理を実行させるようにする。
なお、符号化レートが１以下である場合には、誤り増幅符号化器２２は、符号化された全ビット数のうち、符号化レートに対応するビット数のビット値が、誤り増幅符号化前の２ビット以上のビット値の組み合わせによって決定されるように符号化する。
誤り増幅符号化器２２は、誤り増幅符号化処理後のビット系列（以下、適宜、誤り増幅ビット系列と称する）を、誤り訂正符号化器２３に供給する。
誤り訂正符号化器２３は、復号ビット系列の誤り率を０に近づける誤り訂正符号化処理を実行する。即ち、誤り訂正符号化器２３が実行する誤り訂正符号化処理は、従来行われている誤り訂正符号化処理と同一のものである。従って、訂正符号化処理の誤り訂正符号化方式としては、リードソロモン符号、BCH符号、ハミング符号、ターボ符号、またはLDPC（Low density parity-check）符号などを採用することができる。
リードソロモン符号、BCH符号、またはハミング符号などの誤り訂正符号化方式は、復号ビット系列が所定の誤り率よりも小さい場合に、その誤り率を０に近づける符号化方式である。
また、ターボ符号やLDPC符号などの誤り訂正符号化方式は、受信装置１２が受信した受信信号の信号雑音比（SNR）が所定の信号雑音比よりも大きい場合に、復号ビット系列の誤り率を０に近づける符号化方式である。
ターボ符号およびLDPC符号は、リードソロモン符号、BCH符号、およびハミング符号などと比べて、受信信号の信号雑音比がシャノン限界に近い所定の信号雑音比よりも大きい場合は極めて低い誤り率となり、それ以下になると突如として誤り率が大きくなる特性を顕著に有しており、ターボ符号のなかでもターボ畳み込み符号、LDPC符号のなかでもイレギュラーLDPC符号が、さらにこの特性が強い。ターボ積符号、レギュラーLDPCなどはその次に上述したような特性を有する。
従って、本実施の形態では、図４を参照して後述するように、誤り訂正符号化器２３として、ターボ畳み込み符号を行う符号化器を採用する。
誤り訂正符号化器２３によって誤り訂正符号化処理されたビット系列（以下、適宜、送信ビット系列と称する）は、変調器２４に供給される。この誤り訂正符号化処理は、情報の確度を高めるのが目的であるので、誤り増幅符号化器２２とは異なり、符号化レートは１より小さな値にした方がよい。
変調器２４は、誤り訂正符号化器２３からの送信ビット系列を所定の変調方式で変調し、その結果得られる送信信号を送信アンテナ２５に供給する。変調後の送信信号は、ベースバンド信号でもよいし、帯域の制限に応じて所定の周波数の搬送波を用いた信号でもよい。搬送波を用いた信号の場合には、ベースバンド信号が搬送波の周波数（キャリア周波数）にアップコンバージョンされる。搬送波を用いた変調方式としては、例えば、OSK(On-Off Shift Keying) などのASK（Amplitude Shift Keying）、BPSK（Binary Phase Shift Keying），QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)などのPSK（Phase Shift Keying）、または、１６QAM，６４QAM，２５６QAMなどのQAM(Quadrature Amplitude Modulation)等を採用することができる。また、送信信号がベースバンド信号である場合には、ランレングス制約を施すものなどを除いて、変調器２４を省略することが可能である。
送信装置１１には、情報ビット系列に対して暗号化の処理を施す暗号化器や、情報ビット系列にスクランブル処理を施すスクランブラを必要に応じて設けることができる。
通信路１３は、例えば、送信側と受信側が近接して無線通信を行う近接通信に採用される、電界と電位を利用する静電界通信路、磁界を利用する電磁界通信路などである。また、通信路１３は、無線電波のような強い指向性を持たない通信路でもよい。即ち、通信路１３は、送信側の信号と受信側の信号が容易に重ね合わせられ、送信側からの信号であるか、または、受信側からの信号であるのかが物理的に容易には区別できない通信路であればよい。
受信装置１２は、妨害信号発生器３１、送信アンテナ３２、受信アンテナ３３、減算器３４、復調器３５、誤り訂正復号器３６、誤り増幅復号器３７、および復号器３８により構成される。誤り訂正復号器３６と誤り増幅復号器３７は、訂正情報復号器３９を構成する。
妨害信号発生器３１は、第三者による送信信号の盗聴を妨害するための雑音として作用する妨害信号を発生する。妨害信号発生器３１としては、例えば、白色雑音（AWGN：Additive White Gaussian Noise）を発生させる回路を設ける場合と、乱数（擬似乱数）のビット系列を発生させる回路を設ける場合とがあり、それらの回路から生成された信号が妨害信号として発生される。
白色雑音を用いた妨害信号は、送信信号がベースバンド信号である場合に特に有効である。白色雑音を発生させるためには、例えば、回路上の熱雑音を利用するアナログ回路を用いることができる。この場合、妨害信号発生器３１は、熱雑音をフィルタリングして所望の帯域にしてから増幅し、必要に応じてADコンバータなどで雑音信号をデジタル化する。
また、デジタル回路を用いて白色雑音を発生することも可能である。白色雑音を発生させるアルゴリズムとして、例えば、Box-Muller,Ziggurat,Wallaceのアルゴリズムなどがあるが、このようなアルゴリズムをロジック回路で構成することにより、デジタル回路で白色雑音を発生することができる。デジタル信号の白色雑音は、DAコンバータなどによってアナログ信号に変換される。
一方、擬似乱数のビット系列を用いた妨害信号は、送信信号がベースバンド信号である場合と搬送波を用いた信号である場合の両方において有効である。なお、送信信号が搬送波を用いた信号である場合には、受信装置１２は、送信アンテナ３２に入力する前に、妨害信号発生器３１からの妨害信号を、送信装置１１で行われている変調方式と同一の変調、少なくとも搬送波の周波数と同じ周波数を用いる変調を行うことで、送信装置と兼用した構成を実現できる。
擬似乱数のビット系列を用いた妨害信号では、擬似乱数ビット系列のクロック周波数を、送信装置１１が送信する送信ビット系列のクロック周波数と同一とすることにより、擬似乱数のビット系列と送信ビット系列の区別ができないようにさせることができる。また、擬似乱数ビット系列のクロック周波数を、送信ビット系列のクロック周波数よりも大きい周波数、例えば、搬送波の周波数とすることにより、送信情報に対する雑音としての機能を増大させることができる。
妨害信号発生器３１からの妨害信号は、送信アンテナ３２を介して、通信路１３に出力される。妨害信号は、第三者に送信信号を復元させない程度の大きさである必要があり、そのため、妨害信号の大きさが予め測定され、所定の大きさに調整された妨害信号が通信路１３に出力される。
なお、妨害信号は、白色雑音の信号、または、擬似乱数のビット系列の信号以外の信号でもよく、受信側で既知であって、送信側および第三者に送信信号を判別困難とさせる信号であればよい。
受信アンテナ３３は、通信路１３上を伝送してきた受信信号を受信して、減算器３４に供給する。この受信信号は、通信路１３において、送信装置１１から出力された送信信号と、受信装置１２から出力された妨害信号とが重畳された信号である。
送信アンテナ３２と受信アンテナ３３は、共通のアンテナとしてもよい。また、送信アンテナ３２は、送信装置１１の送信アンテナ２５と同種のものとすることができる。
減算器３４には、受信アンテナ３３から受信信号が供給されるほか、妨害信号発生器３１から妨害信号も供給される。減算器３４は、受信アンテナ３３から供給された受信信号に含まれる妨害信号を除去し、除去後の信号を復調器３５に供給する。
減算器３４において、妨害信号は、妨害信号発生器３１から直接の第１の経路と、送信アンテナ３２、通信路１３、および受信アンテナ３３を経由する第２の経路の２つの経路から供給されるが、通信路１３を経由する妨害信号は、妨害信号発生器３１からそのまま供給される妨害信号よりも遅延が生じる。また、受信信号に含まれる妨害信号は、通信路１３上に存在する各種の影響により、妨害信号発生器３１が発生した妨害信号そのものとは、振幅および周波数特性などが異なる。従って、妨害信号発生器３１から減算器３４までの経路、または、受信アンテナ３３から減算器３４までの経路には、両者の妨害信号の同期、周波数特性、および振幅などを調整する遅延素子、フィルタ、および増幅器（不図示）が適宜配置される。
復調器３５は、送信装置１１の変調器２４で行われる変調方式に対応する方式で、減算器３４からの信号を復調する。復調結果としての受信ビット系列は、誤り訂正復号器３６に供給される。なお、受信信号がベースバンド信号である場合には、ランレングス制約などの変調を行っている場合を除いて復調器３５を省略することができる。また、受信信号が搬送波を用いた信号である場合には、復調器３５は、包絡線検波、同期検波などにより、搬送波の帯域からベースバンドの帯域にダウンコンバージョンする。
誤り訂正復号器３６は、復調器３５から供給される受信ビット系列に対して、送信装置１１の誤り訂正符号化器２３で行われた訂正符号化に対応する復号を行う誤り訂正復号処理を実行する。誤り訂正復号処理により復号されたビット系列は、誤り増幅受信ビット系列として誤り増幅復号器３７に供給される。
誤り増幅復号器３７は、誤り訂正復号器３６から供給される誤り増幅受信ビット系列に対して、送信装置１１の誤り増幅符号化器２２で行われた誤り増幅符号化に対応する復号を行う誤り増幅復号処理を実行する。誤り増幅復号処理により復号されたビット系列は、受信情報ビット系列として復号器３８に供給される。
復号器３８は、誤り増幅復号器３７から供給される受信情報ビット系列に対して、送信装置１１の情報源符号化器２１で行われた符号化に対応する復号を行う情報源復号処理を実行する。その結果、復号器３８は、送信装置１１において送信情報として出力された所定の情報を受信情報として得ることができ、それを、後段に接続されている他の装置に出力する。
なお、上述したように、送信装置１１において暗号化器またはスクランブラを設けた場合には、それに対応して受信装置１２に、暗号化された所定の情報を解読する暗号情報解読器、または、スクランブル処理の逆変換を施すデスクランブラが設けられる。
以上のように構成される通信システム１においては、送信装置１１において誤り増幅符号化器２２が設けられ、受信装置１２においては、それに対応する誤り増幅復号器３７が設けられている点を特徴とする。
送信装置１１が誤り増幅符号化器２２を備えることにより、送信装置１１が送信する送信信号を盗聴する第三者にとっては、受信装置１２が通信路１３上に送信する妨害信号によって、通信路１３上の信号の誤り率が１／２となって、送信信号を復元することができなくなり、受信装置１２では、自分が出力した妨害信号を知っているので、受信信号から妨害信号を除去して、送信信号を復元することが可能となる。
次に、図２を参照して、通信システム１が目標とする、誤り率と信号雑音比との関係について説明する。図２の横軸は受信信号の信号雑音比（以下、SNRとも称する）[dB]を表し、縦軸は誤り率（以下、bERとも称する）を表す。
いま、十分に情報を解読できるbERが１０-6であり、情報の解読が困難であるbERが１０-1であるとする。また、１０-1程度のbERは、情報の確度を求める場合には非常に大きい誤り率であるが、情報の秘匿性を求める観点からは必ずしも十分な誤り率とは言えないため、bERが１／２（０．５）程度であれば、情報の解読が不可能であるとする。
図２中の点線L1と実線L2は、上述した誤り増幅符号化器２２と誤り増幅復号器３７による誤り増幅を行わない通信システムによる、bERとSNRの関係を示している。点線L1は、誤り訂正符号化処理が行われない場合のbERとSNRの関係であり、実線L2は、誤り訂正符号化処理が行われる場合のbERとSNRの関係である。
一方、図２中の実線L3は、誤り増幅符号化器２２と誤り増幅復号器３７を備える通信システム１が目標とする、理想のbERとSNRの関係を示している。
図２によれば、誤り訂正符号化を行わず、誤り増幅も行わない場合、bERが１０-6となるSNRは１１[dB]であり、bERが１０-1となるSNRは０[dB]であるので、送信装置１１は、１１[dB]以上の送信信号を送信し、受信装置１２が通信路１３上に妨害信号を送信することによってSNRが１１[dB]から０[dB]となるまで受信信号を劣化させれば、情報の解読が困難となる。逆に言うと、情報の解読を困難とするには、SNRが１１[dB]の送信信号を０[dB]となる所定の大きさの妨害信号が必要である。また、情報の解読を不可能とするbERが１／２のレベルにするには、さらに大きな妨害信号を送出する必要がある。
また、誤り訂正符号化を行い、誤り増幅を行わない場合、bERが１０-6となるSNRは６．５[dB]であり、bERが１０-1となるSNRは０[dB]であるので、送信装置１１は、６．５[dB]の送信信号を送信し、受信装置１２が通信路１３上に妨害信号を送信することによってSNRが６．５[dB]から０[dB]となるまで受信信号を劣化させれば、情報の解読が困難となる。逆に言うと、情報の解読を困難とするには、SNRが６．５[dB]の送信信号を０[dB]となる所定の大きさの妨害信号が必要である。従って、誤り訂正符号化を行うことで、誤り訂正を行わない場合よりも、妨害信号の大きさは少なくて済むが、情報の解読を不可能とするbERが１／２のレベルにするには、さらに大きな妨害信号を送出する必要がある。
これに対して、図１の通信システム１では、SNRが６．５[dB]の送信信号にわずかな妨害信号を重畳させるだけで、bERが急激に劣化し、かつ、bERが情報の解読を不可能とする１／２のレベルとなるようなシステムを目標とする。
図２に示される実線L3の例では、SNRが６．５[dB]の送信信号を５[dB]のレベルとなるように妨害信号を重畳させるだけで、即ち、１．５[dB]分の妨害信号を受信装置１２が送信するだけで、bERが情報の解読を不可能とする１／２のレベルとすることができる。従って、通信システム１によれば、極めて効率よく情報の秘匿化を行うことができると考えられる。
なお、図２に示したデータは、妨害信号として白色雑音を用いた例であるが、白色雑音以外の場合でも図２と同様の特性を示すことは言うまでもない。
図３は、送信装置１１の誤り増幅符号化器２２の詳細な構成例を示すブロック図である。
誤り増幅符号化器２２は、シフトレジスタ６１と排他論理和ゲート６２により構成される。誤り増幅符号化器２２は、後段の誤り訂正符号化器２３と同様に、入力される情報ビット系列の４０９６ビット分を１ブロックとするブロック単位で処理する。
シフトレジスタ６１は、ｎビット（図３では、５ビット分のみが示されている）のうち２ビット分のみ使用される。即ち、情報源符号化器２１から供給される情報ビット系列のビット値は、ビットＣ0に順次入力される。新たなビット値がビットＣ0に入力されると、それまでビットＣ0に記憶されていたビット値は、ビットＣ1にシフトする。また、新たなビット値がビットＣ0に入力されると、ビットＣ0およびビットＣ1に記憶されているビット値が排他論理和ゲート６２に出力される。
排他論理和ゲート６２は、シフトレジスタ６１から供給される２ビットのビット値の排他論理和を演算し、その演算結果を誤り訂正符号化器２３に供給する。
即ち、情報源符号化器２１から供給される情報ビット系列のｉ番目のビット値をｄ（ｉ）（＝０または１）、誤り増幅符号化処理後の、誤り増幅符号化器２２に出力する誤り増幅ビット系列のｉ番目のビット値をｔ（ｉ）（＝０または１）とすると、排他論理和ゲート６２は、「ｔ（ｉ）＝ｄ（ｉ）＾ｄ（ｉ−１）」を演算する。ここで、“＾”は、排他論理和演算（２を法とする加算演算）を表す。
従って、誤り増幅符号化器２２は、入力された情報ビット系列の連続する２ビットの排他論理和を演算し、１ビットの入力に対して１ビットの出力をする符号化レートが１の畳み込み符号化を行う符号化器であるということができる。また、誤り増幅符号化器２２は、NRZI（Non Return to Zero Inversion）変換の逆変換を行う符号化器である。
誤り増幅符号化器２２は、畳み込み符号化器のハードウエア構成を利用することができる。また、誤り増幅符号化器２２は、リードソロモン符号、BCH符号、ハミング符号などのハードウエア構成を利用することも可能である。但し、この場合にも、間引き器などを用意して符号化レートを１にすることが望ましく、また、間引くビットは、符号化される前の所定の１ビットだけで決定されるビットを間引くのが望ましい。
図４は、誤り訂正符号化器２３の詳細な構成例を示すブロック図である。
誤り訂正符号化器２３は、ターボ畳み込み符号を行う符号化器であり、畳み込み符号化器７１、インターリーバ７２、畳み込み符号化器７３、およびマルチプレクサ７４により構成される。誤り訂正符号化器２３は、入力される誤り増幅ビット系列を４０９６ビット毎に処理する。なお、必ずしも４０９６ビット単位である必要はないが、所定のビット数単位のブロックごとに処理を行うことが望ましく、このビット数は、誤り増幅符号化器２２とも合わせる方が望ましい。
従って、４０９６ビットの誤り増幅ビット系列が、畳み込み符号化器７１、インターリーバ７２、およびマルチプレクサ７４に供給される。
畳み込み符号化器７１は、供給される誤り増幅ビット系列から、第１のパリティビット系列を作成し、マルチプレクサ７４に供給する。インターリーバ７２は、誤り増幅ビット系列のビット値の順序をランダムに並べ替えて、畳み込み符号化器７３に供給する。畳み込み符号化器７３は、インターリーバ７２から供給される、ランダムに並べ替えられた誤り増幅ビット系列から、第２のパリティビット系列を作成し、マルチプレクサ７４に供給する。
マルチプレクサ７４は、誤り増幅ビット系列、第１のパリティビット系列、および第２のパリティビット系列のなかから、符号化レートに応じて予め決められた所定の選択ルールに従って、所定のビット値を選択して出力する。例えば、誤り増幅ビット系列をそのまま出力して、Ｎビットに１回の割合で畳み込み符号化器７３および７３からのビット値を出力するという選択ルールに従ってビット値を出力する場合、Ｎ／（Ｎ＋２）の符号化レートの誤り訂正符号化を行うことができる。
図４に示す誤り訂正符号化器２３は、ビットＣ0乃至Ｃ2の３ビットのシフトレジスタと、シフトレジスタの前段および後段に配置される２つの排他論理和ゲートとからなるハードウエアにより構成することができる。
シフトレジスタの前段の排他論理和ゲートは、入力される誤り増幅ビット系列のビット値と、ビットＣ1およびＣ2に記憶されているビット値の３ビット値を入力として排他論理和を演算し、ビットＣ0に出力する。新たなビット値がビットＣ0に入力されると、それまでビットＣ0およびＣ1に記憶されていたビット値は、ビットＣ1およびＣ2にシフトする。シフトレジスタの後段の排他論理和ゲートは、ビットＣ0に記憶されているビット値と、ビットＣ2に記憶されているビット値の２ビット値を入力として排他論理和を演算し、出力する。
従って、誤り増幅符号化器２２と誤り訂正符号化器２３は、同一の畳み込み符号化器のハードウエアを用意して、その接続を変更することで構成することができるので、簡易なハードウエア構成で送信装置１１を実現することができる。
なお、誤り訂正符号化器２３は、誤り増幅符号化器２２と同様に、リードソロモン符号、BCH符号、ハミング符号などの硬判定出力を行うその他の誤り訂正符号化を採用してもよい。
しかしながら、誤り訂正符号化器２３として採用したターボ畳み込み符号と、ターボ積符号およびLDPC符号は、図５に示されるような、信号雑音比が所定の大きさよりも大きい場合には誤り率が非常に小さいが、信号雑音比が所定の大きさよりも小さくなると、符号化を施さない場合の誤り率に急激に近づくという傾向が顕著であるという点において、リードソロモン符号、BCH符号、ハミング符号などのその他の誤り訂正符号化よりも望ましい。
図５は、ターボ畳み込み符号における、誤り率と信号雑音比との関係を示す図である。図５において、横軸は受信信号のSNR[dB]を表し、縦軸はbERを表す。
図５中の９本の実線は、符号化レートRを０．５，０．６７，０．７８，０．８５，０．８９，０．９２，０．９４、および１．０（R＝０．５，０．６７，０．７８，０．８５，０．８９，０．９２，０．９４，１．０）としたときのbERとSNRとの関係を示している。
符号化レートRを０．５，０．６７，０．７８，０．８５，０．８９，０．９２、および０．９４とするためには、マルチプレクサ７４が、誤り増幅ビット系列を全て選択し、畳み込み符号化器７３および７３からのビット値を選択するタイミングを、順に、２ビットに１回ずつ、４ビットに１回ずつ、７ビットに１回ずつ、１１ビットに１回ずつ、１６ビットに１回ずつ、２２ビットに１回ずつ、および２９ビットに１回ずつ、とすることで実現することができる。
図５によれば、ターボ畳み込み符号化を施し、符号化レートRを０．５，０．６７，０．７８，０．８５，０．８９，０．９２、および０．９４とした場合は、SNRを低下させたときのbERの劣化の具合がターボ畳み込み符号化を施していない場合（R＝１．０の場合）よりも大きく、所定の値以下のSNRでは、bERがターボ畳み込み符号化を施していない場合（R＝１．０の場合）とほとんど同じである。
従って、ターボ畳み込み符号化は、信号雑音比が所定の大きさよりも大きい場合には、誤り率が非常に小さい（bERが１０-6以下である）が、信号雑音比が所定の大きさ以下となると、信号雑音比の低下に対する誤り率の変化が、符号化しない場合よりも大きく、信号雑音比の低下にしたがい符号化を施さない場合の誤り率に急激に近づく符号化であると言える。
図６は、図４に示した誤り訂正符号化器２３に対応する復号器であって、受信装置１２の誤り訂正復号器３６の詳細な構成例を示すブロック図である。
誤り訂正復号器３６は、デマルチプレクサ８１、SOVA（soft output viterbi algorithm）復号器８２および８３、インターリーバ８４、並びにデインターリーバ８５により構成される。
デマルチプレクサ８１は、復調器３５から供給される受信ビット系列を、図４に示した誤り訂正符号化器２３のマルチプレクサ７４に入力された誤り増幅ビット系列に対応する第１の受信系列と、第１および第２のパリティビット系列に対応する第２および第３の受信系列に分離する。そして、デマルチプレクサ８１は、第１および第２の受信系列をSOVA復号器８２に供給するとともに、第３の受信系列をSOVA復号器８３に供給する。
SOVA復号器８２は、フォワード、バックワードの確率復号の処理を施し、入力される第１および第２の受信系列に対応する第１および第２の軟判定ビタビ出力系列をインターリーバ８４に出力する。
インターリーバ８４は、第１および第２の軟判定ビタビ出力系列をランダムに並べ替えて、SOVA復号器８３に出力する。SOVA復号器８３は、ランダムに並べ替えられた第１および第２の軟判定ビタビ出力系列と、第３の受信系列とを用いて、フィードフォワードの確率復号の処理を施し、第１および第３の受信系列に対応する第１および第３の軟判定ビタビ出力系列をデインターリーバ８５に出力する。デインターリーバ８５は、インターリーバ８４の並び替えの逆変換を行い、SOVA復号器８２に出力する。
SOVA復号器８２、インターリーバ８４、SOVA復号器８３、およびデインターリーバ８５の順の循環処理が数回から十数回繰り返された後、図示せぬビット検出器によりビット判定され、誤り増幅受信ビット系列がSOVA復号器８２から出力される。
図７は、受信装置１２の誤り増幅復号器３７の詳細な構成例を示すブロック図である。
誤り増幅復号器３７は、排他論理和ゲート９１とシフトレジスタ９２により構成される。
排他論理和ゲート９１には、誤り訂正復号器３６から供給される誤り増幅受信ビット系列のビット値と、シフトレジスタ９２のビットＣ1に記憶されているビット値の２ビットの入力を用いて排他論理和を演算し、演算結果をシフトレジスタ９２のビットＣ0に供給する。
シフトレジスタ９２は、ｎビット（図７では、５ビット分のみが示されている）のうち２ビット分のみ使用される。排他論理和ゲート９１から供給される排他論理和の演算結果は、ビットＣ0に順次入力される。新たなビット値がビットＣ0に入力されると、それまでビットＣ0に記憶されていたビット値は、ビットＣ1にシフトする。また、新たなビット値がビットＣ0に入力されると、ビットＣ0に記憶されているビット値が復号器３８に出力される。
即ち、誤り訂正復号器３６から入力される誤り増幅受信ビット系列のｉ番目のビット値をｒ（ｉ）（＝０または１）、誤り増幅復号処理後の、復号器３８に出力する受信情報ビット系列のｉ番目のビット値をｓ（ｉ）（＝０または１）とすると、排他論理和ゲート９１は、「ｓ（ｉ）＝ｒ（ｉ）＾ｓ（ｉ−１）」を演算する。ここで、“＾”は、排他論理和演算（２を法とする加算演算）を表す。
従って、誤り増幅復号器３７は、誤り増幅符号化器２２の逆変換を行っており、NRZI変換に相当する。
次に、図８を参照して、誤り増幅符号化器２２および誤り増幅復号器３７の作用効果について説明する。
例えば、送信装置１１において、情報源符号化器２１から供給された誤り増幅符号化処理前の情報ビット系列のビット値ｄ（２）乃至ｄ（１０）が“００１１１１０００”であるとき、誤り増幅符号化器２２は、それを誤り増幅符号化処理によって“０１０００１００”に符号化し、誤り増幅ビット系列のビット値ｔ（３）乃至ｔ（１０）として出力する。
そして、受信装置１２が誤り増幅ビット系列のビット値ｔ（３）乃至ｔ（１０）を正しく受信したとき、即ち、誤り増幅復号器３７に入力される誤り増幅受信ビット系列のビット値ｒ（３）乃至ｒ（１０）が、誤り増幅ビット系列のビット値ｔ（３）乃至ｔ（１０）と同一の“０１０００１００”であるとき、誤り増幅復号処理後の受信情報ビット系列のビット値ｓ（２）乃至ｓ（１０）は、“００１１１１０００”となる。
従って、受信装置１２が受信した誤り増幅ビット系列に誤りが無い場合には、送信装置１１が送信した誤り増幅ビット系列と、受信装置１２が受信した誤り増幅ビット系列は一致し、正しい復号が実現できる。なお、ビット値ｓ（２）は、その前のビット値ｒ（２）とｓ（１）から“０”が得られているものとする。
これに対して、例えば、図８において丸で囲まれている、誤り増幅受信ビット系列のビット値ｒ（４）とｒ（８）で誤りが発生した場合、即ち、誤り増幅復号器３７が誤り増幅受信ビット系列のビット値ｒ（３）乃至ｒ（１０）を“００００００００”として受信した場合、誤り増幅復号処理後の受信情報ビット系列のビット値ｓ（２）乃至ｓ（１０）は、“０００００００００”となる。
誤りが無い場合のビット値ｓ（２）乃至ｓ（１０）である“００１１１１０００”と、誤りが有る場合のビット値ｓ（２）乃至ｓ（１０）である“０００００００００”を比較すると、図中点線で囲まれているビット値ｓ（４）乃至ｓ（７）が本来の正しいビット値に復号されていない。即ち、誤りが発生しているビット値ｒ（４）に対応するビット値ｓ（４）から、次の誤りが発生する前までのビット値ｒ（７）に対応するビット値ｓ（７）までが、本来の正しいビット値に復号されていない。
このように、送信装置１１の誤り増幅符号化器２２による誤り増幅符号化処理には、受信側の受信ビット系列に誤りが発生した場合、次の誤りが発生するまでビット値を反転させ、誤り率を増幅させる働きを有する。
次に、図９のフローチャートを参照して、送信装置１１による送信処理について説明する。この処理は、情報源符号化器２１に送信情報が供給されたとき開始される。
初めに、ステップＳ１１において、情報源符号化器２１は、送信情報を所定の符号化方式で符号化する情報源符号化処理を実行する。情報源符号化処理では、送信情報が情報ビット系列に変換され、誤り増幅符号化器２２に供給される。
ステップＳ１２において、誤り増幅符号化器２２は、情報源符号化器２１から供給された情報ビット系列に対して誤り増幅符号化処理を実行する。誤り増幅符号化処理されたビット系列は、誤り増幅ビット系列として誤り訂正符号化器２３に供給される。
ステップＳ１３において、誤り訂正符号化器２３は、誤り増幅ビット系列に対して誤り訂正符号化処理を実行する。誤り訂正符号化の方式としては、上述したように、ターボ畳み込み符号が採用され、誤り訂正符号化処理後の送信ビット系列が変調器２４に供給される。
ステップＳ１４において、変調器２４は、送信ビット系列を所定の変調方式で変調し、変調した結果得られる送信信号を送信アンテナ２５に供給し、送信アンテナ２５は、送信信号を送信して、処理を終了する。
次に、図１０のフローチャートを参照して、受信装置１２による受信処理について説明する。この処理は、送信装置１１から送信信号が送信されるタイミングで開始される。
初めに、ステップＳ３１において、妨害信号発生器３１は、妨害信号を発生する。妨害信号としては、例えば、白色雑音や擬似乱数のビット系列を用いたものを採用することができる。
ステップＳ３２において、送信アンテナ３２は、妨害信号発生器３１から供給された妨害信号を通信路１３上に送信する。
ステップＳ３３において、受信アンテナ３３は、送信装置１１からの送信信号と、自身が発生させた妨害信号を含む受信信号を受信し、減算器３４に供給する。
ステップＳ３４において、減算器３４は、受信アンテナ３３から供給される受信信号から妨害信号を除去し、除去後の信号を復調器３５に供給する。
ステップＳ３５において、復調器３５は、減算器３４から供給された信号に対して復調処理を実行し、処理後の受信ビット系列を誤り訂正復号器３６に供給する。ここでの復調方式には、送信装置１１の変調器２４で行われる変調方式に対応する方式が採用される。
ステップＳ３６において、誤り訂正復号器３６は、復調器３５から供給される受信ビット系列に対して、送信装置１１の誤り訂正符号化器２３で行われた訂正符号化に対応する復号方式で、誤り訂正復号処理を実行する。誤り訂正復号処理により復号されたビット系列は、誤り増幅受信ビット系列として誤り増幅復号器３７に供給される。
ステップＳ３７において、誤り増幅復号器３７は、誤り訂正復号器３６から供給される誤り増幅受信ビット系列に対して、送信装置１１の誤り増幅符号化器２２で行われた誤り増幅符号化に対応する復号方式で、誤り増幅復号処理を実行する。誤り増幅復号処理により復号されたビット系列は、受信情報ビット系列として復号器３８に供給される。
復号器３８は、誤り増幅復号器３７から供給される受信情報ビット系列に対して、送信装置１１の情報源符号化器２１で行われた符号化に対応する復号方式で、情報源復号処理を実行する。情報源復号処理により得られた受信情報が、後段に接続されている他の装置に出力され、受信処理は終了する。
図１１は、通信システム１で実際に測定した誤り率と信号雑音比との関係について示している。図１１の横軸および縦軸は、図２と同様にSNR[dB]およびbERを表す。
図１１中の５本の実線は、符号化レートRを０．５，０．７８，０．８９，０．９４、および１．０（R＝０．５，０．７８，０．８９，０．９４，１．０）としたときのbERとSNRとの関係を示している。図１１中の点線L1は、図２の点線L1と同一のものである。
図１１に示されるbERとSNRの関係によれば、いずれの符号化レートRにおいても、図２において目標のbERとSNRの関係である実線L3と同様の、情報の解読が可能なSNRから、少しのSNRの劣化によりbERが急激に増大し、bERが、０[dB]より大きい所定のSNRの値で、情報の解読を困難とする１／２となっていることが分かる。
例えば、通信システム１において符号化レートRを１．０とした場合には、１１[dB]のSNRの送信信号を６．５[dB]のSNRに劣化させるだけで、bERを、情報の解読が困難な１０-1のレベルを超えて、情報の解読が不可能な１／２のレベルにすることができる。
以上のように、通信システム１によれば、送信装置１１において誤り増幅符号化処理と誤り訂正符号化処理を実行することで、信号雑音比（SNR）が第１の信号雑音比より大きい場合の誤り率が、情報の解読な可能な所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の誤り率が、情報の解読が不可能な１／２となる符号化を実現することができる。
図１１の符号化レートRを１．０とした場合の例で言えば、信号雑音比（SNR）が１１[dB]より大きい場合の誤り率が、情報の解読な可能な１０-6以下で、信号雑音比が６．５[dB]より小さい場合の誤り率が、情報の解読が不可能な１／２となる符号化を実現することができる。換言すれば、４．５[dB]分に相当する僅かな妨害信号が受信信号に含まれることにより、誤り率が情報の解読を不可能とする１／２になる符号化を実現し、第三者による盗聴を防止することができる。
符号化レートRを０．９４とした場合の例で言えば、信号雑音比（SNR）が７[dB]より大きい場合の誤り率が、情報の解読な可能な１０-6以下となり、信号雑音比が４[dB]より小さい場合の誤り率が、情報の解読が不可能な１／２となる。
通信システム１では、送信装置１１と受信装置１２との間で情報の秘匿化をするために、最初に、符号化レートRか、または、送信信号の信号雑音比（SNR）が決定される。
具体的には、符号化レートRを０．９４と決定した場合には、送信アンテナ２５から送信される送信信号の信号雑音比が７[dB]となるように送信信号の大きさが調整される。逆に、送信アンテナ２５から送信される送信信号の信号雑音比が７[dB]であるという状態を基準とする場合には、符号化レートRが０．９４となるように調整される。そして、受信装置１２が３[dB]分に相当する妨害信号を送信することで、通信路１３上を流れる信号の信号雑音比は４[dB]となり、誤り率が１／２となるので、第三者による盗聴を防止することができる。
なお、図１の通信システム１においては、送信装置１１から送信信号が送信されている間、受信装置１２が通信路１３上に妨害信号を送信するようにしたが、送信装置１１が妨害信号を送信するようにしてもよい。但し、この場合、送信装置１１が出力する妨害信号の情報を、受信装置１２が知っていることが必要である。
また、誤り増幅符号化器２２の誤り増幅符号化処理によれば、図８を参照して説明したように、誤りが発生してから次の誤りが発生するまで、誤りを増幅させる（ビット値を反転させる）ので、誤りの生じる区間および生じていない区間のように、誤りが塊で生じる傾向がある。従って、これを逆手に取って、誤りをうまく元に戻すことが万が一にもないとは言い切れない。この対策としては、ビット系列の並び順を変えるインターリーバを送信装置１１側に設け、それに対応して並び順を戻すデインターリーバを受信装置１２に設けて、誤りの位置を拡散させるようにすればよい。
本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
本発明を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 通信システムが目標とする誤り率（bER）と信号雑音比（SNR）との関係を説明する図である。 誤り増幅符号化器の詳細な構成例を示すブロック図である。 誤り訂正符号化器の詳細な構成例を示すブロック図である。 ターボ畳み込み符号における、誤り率（bER）と信号雑音比（SNR）との関係を示す図である。 誤り訂正復号器の詳細な構成例を示すブロック図である。 誤り増幅復号器の詳細な構成例を示すブロック図である。 誤り増幅符号化器および誤り増幅復号器の作用効果について説明する図である。 送信装置による送信処理について説明するフローチャートである。 受信装置による受信処理について説明するフローチャートである。 本発明を適用した通信システムにおける誤り率（bER）と信号雑音比（SNR）との関係を示す図である。
符号の説明
１ 通信システム， １１ 送信装置， １２ 受信装置， １３ 通信路， ２２ 誤り増幅符号化器， ２３ 誤り訂正符号化器， ３６ 誤り訂正復号器， ３７ 誤り増幅復号器

Claims (13)

  1. 所定の情報を送信する送信装置と、前記所定の情報を受信する受信装置とからなる通信システムにおいて、
    前記送信装置は、
    信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の前記情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように前記情報を符号化する符号化手段を備え、
    前記受信装置は、
    前記符号化手段により符号化された前記情報を復号する復号手段を備える
    通信システム。
  2. 信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように前記送信情報を符号化する符号化手段を備える
    送信装置。
  3. 前記符号化手段は、
    前記誤り率を１／２に増幅させる増幅符号化を行う誤り増幅符号化手段と、
    信号雑音比が前記第１の信号雑音比より大きい場合の前記誤り率が前記所定値以下で、信号雑音比が前記第１の信号雑音比以下である場合には、信号雑音比の低下に対する誤り率の変化が符号化しない場合よりも大きく、信号雑音比の低下にしたがい前記符号化しない場合の誤り率に近づく訂正符号化を行う誤り訂正符号化手段と
    を備える
    請求項２に記載の送信装置。
  4. 前記誤り増幅符号化手段は、所定数ビットをブロックとするブロック単位で、前記増幅符号化を行う
    請求項３に記載の送信装置。
  5. 前記誤り増幅符号化手段は、前記送信情報の２以上のビット値の組み合わせによって、符号化される全ビット数のうちの符号化レートに相当するビット数のビットを決定する
    請求項３に記載の送信装置。
  6. 前記符号化レートは１である
    請求項５に記載の送信装置。
  7. 前記誤り増幅符号化手段は、前記１ビットの入力に対し、１ビットの出力をする畳み込み符号化を行うことにより、前記増幅符号化を行う
    請求項５に記載の送信装置。
  8. 前記誤り増幅符号化手段は、時系列に入力される２ビットの排他論理和を出力することにより、前記増幅符号化を行う
    請求項５に記載の送信装置。
  9. 前記情報を前記符号化手段により符号化して得られるビット系列を並べ替える並べ替え手段をさらに備える
    請求項３に記載の送信装置。
  10. 前記誤り訂正符号化手段は、符号化レートが１より小さい訂正符号化を行う
    請求項３に記載の送信装置。
  11. 前記誤り訂正符号化手段は、ターボ符号またはLDPC符号の符号化方式により、訂正符号化を行う
    請求項３に記載の送信装置。
  12. 信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように前記送信情報を符号化する
    ステップを含む送信方法。
  13. 信号雑音比が第１の信号雑音比より大きい場合の送信情報の誤り率が所定値以下で、信号雑音比が第２の信号雑音比より小さい場合の前記誤り率が１／２となるように符号化された前記送信情報を復号する復号手段を備える
    受信装置。
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