JP2012519982A - 確率的に一定組成の符号から不均一誤り保護符号の設計を提供するための方法およびデバイス - Google Patents

Abstract

エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するデータを符号化および復号化するために線形エンコーダおよび線形デコーダのような標準的なコーデックを用いる符号化の方法が記述されている。ある構成においては、複数のエンコーダが利用されてもよく、上記エンコーダの１つは、符号の２進数表現における１および０の不均等分布を生成する非線形性を伴っているターボ符号のような標準的なエンコーダを用いてもよい。他の構成においては、メッセージ出力を、データ順方向誤り訂正コーダにおける状態遷移（またはシンボルエラー）を生成する「通信路」として表すコーダが用いられてもよい。データの符号化および復号化は、無線通信デバイスにより実行可能である。

Description

本発明、一般に無線通信および無線通信関連の技術に関する。具体的には、確率的に一定組成の符号から不均一誤り保護符号の設計を提供するための方法およびデバイスに関する。

順方向誤り訂正(FEC:forward error correction)としても知られている通信路符号化は、データ通信のためのエラー制御用システムであり、送信者が送信メッセージに冗長データを追加できる。それ故、メッセージの受信者が、ある環境の下において、および、ある境界内においてメッセージ中のエラーを検出し補正できる。順方向誤り訂正は、所定のアルゴリズムを用いて、送信情報に冗長データを追加することにより成し遂げられる。従来的には、このタイプの符号化においては、例えば、ターボ符号および低密度パリティ検査符号（LDPC:low-density parity-check）のような通信路の容量にほぼ等しい符号の設計が重要であった。それ故に、多くの研究者から、主に、１つのタイプのメッセージに対するレート歪み曲線上にて特定のポイントを成し遂げる符号を如何に設計するのかについて質問が投げかけられてきた。

本明細書において用いられているように、埋め込み符号化は、データ通信のためのエラー制御用システムであり、送信者が複数同時送信メッセージに冗長データを追加する。それ故に、埋め込み符号化は、複数のメッセージに対する通信路符号化である。「埋め込む」という用語は、一または複数のタイプの情報が他のメッセージの符号語中に隠れ得るという事実に由来している。「メッセージ」および「情報」という用語は、入れ替えて用いられてもよい。

そのような場合において、符号化が通信路固有の信頼性に合わせて調整されるのであれば、埋め込み符号化は、通信路リソースのより柔軟で信頼できる利用法を提供する。２００９年１月１３日に公開された米国特許７，４７７，６２２号明細書（発明者：Aattar, Rashid A.およびKiran, Kiran）に記述されているように、高オーダーの変調を送信することが幾つかの側面において述べられている。しかしながら、この方法は、高いピーク対平均電力比を要求するので、送信電力の保存に弊害をもたらすのである。

米国特許７，４７７，６２２号明細書（公開日：２００９年１月１３日）

本明細書において記述されているように、埋め込み符号化は、従来の通信路符号化とは異なる課題を解決する。特に、ここで取り組む課題は、異なるタイプの情報／メッセージには、（エラー確率に関して）複数レベルの信頼性が要求されるという課題である。換言すれば、埋め込み符号化の利点には、１つに、サービスの質（QoS:quality-of-service）の要求が異なる様々なアプリケーションをサポートする能力が挙げられる。それ故に、不均一誤り保護（UEP:unequal error protection）を提供することは、埋め込み符号化の機能の１つである。不均一誤り保護符号の設計に関するシステムおよび方法の改善により利益がもたらされる。

埋め込み不均一誤り保護符号化のための方法が開示されている。第一データおよび第二データが符号化される。線形エンコーダが、上記第一データを符号化するため、または、上記第二データを符号化するために用いられる。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号が、通信路を介して受信器に送信される。

上記第一データを符号化するために用いられる符号は、上記符号の２進数表現における１および０の不均等分布を生成する非線形性を伴っている標準的な符号を含んでいてもよい。上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択されてもよい。

上記第一データを符号化するために用いられる符号は、符号化データの一部が上記符号の２進数表現における１および０の不均等分布を生成する非線形性を伴っている標準的な符号を含んでいてもよい。上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択されていてもよい。

上記第一データを符号化するために用いられる符号は、符号語の組が符号語の補数を全く含まない符号を伴っている標準的な符号を含んでいてもよい。上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択されてもよい。

上記非線形性は、逆分布関数に漸近させることにより生成されてもよい。上記非線形性は、本来の符号からの符号語の部分列に逐次的に適用されてもよい。上記非線形性における符号語は、不均一になるように選択されつつ、符号語間のハミング距離に関する尺度を最大にするように選択されてもよい。

上記第二データは、順方向誤り訂正のための制御データであってもよい。確率的なプロセスが上記制御データを符号化するために用いられてもよい。

上記第二データの符号化は、メッセージ出力をデータ順方向誤り訂正コーダにおける状態遷移またはシンボルエラーを生成する通信路として表すことを含んでいてもよい。上記第二データの符号化は、先に符号化されたデータの列の、所望の確率行列に基づき選択された経験的分布へのマッピングを含んでいてもよい。

上記第一データは、ユーザデータを含んでいてもよい。上記第二データは、メッセージを含んでいてもよい。符号化メッセージは、順方向誤り訂正符号化メッセージを表している所定の経験的分布を維持しているデータの符号化の無エラー復号化を維持するようにユーザデータの符号化列にマッピングされてもよい。また、符号化メッセージは、符号化ユーザデータとメッセージが埋め込まれた符号化データとの間の最小ハミング重みを維持しているデータの符号化の無エラー復号化を維持するようにユーザデータの符号化列にマッピングされてもよい。

符号化される上記メッセージは、チャネル品質指標（ＣＱＩ）の値であってもよい。上記ユーザデータは、第３世代移動体通信システムの標準化プロジェクト（３ＧＰＰ）ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）システム、または、３ＧＰＰ ＬＴＥ仕様のシステムにおけるアップリンク共有データであってもよい。

上記第二データは、強固に保護されているデータであってもよい。上記第一データは、比較的強固でなく保護されているデータであってもよい。強固に保護されているデータ、および、比較的強固でなく保護されているデータの両者にとっての入力は、ダウンリンク制御情報を含んでいてもよい。

埋め込み不均一誤り訂正のための方法が開示されている。符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号が受信される。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。上記第一データおよび上記第二データは、復号化される。線形デコーダが上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために用いられている。

埋め込み不均一誤り訂正符号化を実行するように構成されている無線通信デバイスが開示されている。上記無線通信デバイスは、プロセッサ、上記プロセッサと電気的な通信をするメモリ、および、上記メモリに記憶されているインストラクションを含んでいる。
上記インストラクションは、第一データおよび第二データを符号化するために上記プロセッサにより実行可能である。線形エンコーダが、上記第一データを符号化するため、および、上記第二データを符号化するために用いられる。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。上記インストラクションは、通信路を介して符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信器に送信するために実行可能でもある。

埋め込み不均一誤り訂正復号化を実行するように構成されている無線通信デバイスが開示されている。上記無線通信デバイスは、プロセッサ、上記プロセッサと電気的な通信をするメモリ、および、上記メモリに記憶されているインストラクションを含んでいる。上記インストラクションは、符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信するために上記プロセッサにより実行可能である。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。上記インストラクションは、上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために実行可能でもある。線形デコーダが、上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために用いられている。

本発明に関する先述のおよび他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と共に以下に示す本発明の詳細を考慮することにより、より容易く理解できるであろう。

本発明の方法に係る無線通信システムを示しているブロック図である。 無線通信システムにおいて送信器と受信器との間に存在する通信経路を示しているブロック図である。 現行のシステムおよび方法において用いられている不均一誤り保護システムを示しているブロック図である。 ２つ以上のシンボルを有するシンボルアルファベットの場合に対するＵＥＰ符号化システムおよび通信路を示しているブロック図である。 Ｋが４である場合のＫ変数離散的無記憶通信路の一例を示している。 他の不均一誤り保護符号化の方法を示しているブロック図である。 フィードバックを用いて実現されたＦＥＣ不均一誤り保護コーダを示している。 通信デバイスにおいて利用されている様々なコンポーネントを示している。 制御情報の埋め込み符号化が全ての符号化データには適用されないスキームを示しているブロック図である。

本明細書にて開示されているシステムおよび方法は、可変な信頼性を伴うデータを送信するための通信路の効率的な使用、同一時間／同一周波数の効率的な使用、および、無相関なノイズを伴う通信路を介してデータシンボルからデータシンボルへ情報を送信するために独自に開発された符号の効率的な使用についての課題に関する。制御メッセージおよびユーザデータに同一時間および同一周波数を用いる代わりに、時間および周波数の直交するパーティションを用いることにより、現在の慣例が優位になっている。しかしながら、長い列を任意に符号化するために同一時間同一周波数リソースを用いる方がより効率的であると証明しているシャノン符号化理論が存在することが知られている。それ故に、ＵＥＰ符号化システムおよびＵＥＰ復号化システムは、直交された情報の分割送信に比べ、より多くの情報信頼性および／またはより多くの容量を提供する。

図１は、本明細書に開示されている方法が実施されている無線通信システム１００を示しているブロック図である。基地局１０２は、複数のユーザデバイス１０４（ユーザ装置、移動局、加入者ユニット、アクセスターミナル等とも表現される）と無線通信をするものである。第一ユーザデバイス１０４ａ、第二ユーザデバイス１０４ｂ、および第ｎユーザデバイス１０４ｎが、図１に示されている。基地局１０２は、無線(RF:radio frequency)周波数通信経路１０６を介して、ユーザデバイス１０４にデータを送信し、ユーザデバイス１０４からデータを受信する。

本明細書において用いられているように、「送信器」という用語は、信号を送信する任意のコンポーネントまたはデバイスを表している。送信器は、一または複数のユーザデバイス１０４に信号を送信するように、基地局１０２に備えられていてもよい。反対に、または加えて、送信器は、一または複数の基地局１０２に信号を送信するように、ユーザデバイス１０４に備えられていてもよい。

「受信器」という用語は、信号を受信する任意のコンポーネントまたはデバイスを表している。受信器は、一または複数の基地局１０２から信号を受信するように、ユーザデバイス１０４に備えられていてもよい。反対に、または加えて、受信器は、一または複数のユーザデバイス１０４から信号を受信するように、基地局１０２に備えられていてもよい。

通信システム１００は、第３世代移動体通信システムの標準化プロジェクト(3GPP:3rd Generation Partnership Project)のロング・ターム・エボリューション(LTE:Long Term Evolution)システム、または、３ＧＰＰ ＬＴＥ仕様のシステム（例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）であってもよい。３ＧＰＰは世界に亘った標準化機構のコラボレーションである。３ＧＰＰの目的は、国際電気通信連合によって定義されている世界共通の次世代携帯電話システム(IMT-2000:International Mobile Telecommunications-2000)スタンダードの範囲内で、グローバルに適用できる第３世代(3G)携帯電話システムの仕様書を作成することである。３ＧＰＰ ＬＴＥとは、近未来の技術進化に対処するために、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム(UMTS:Universal Mobile Telecommunications System)の携帯電話スタンダードを改善するための３ＧＰＰ内部におけるプロジェクトに命名された名前である。３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄは、３ＧＰＰ ＬＴＥの強化版として、目下、３ＧＰＰにより標準化されつつあるものである。

図２は、無線通信システム２００において送信器２０４と受信器２０２との間に存在する通信路を示しているブロック図である。図示されているように、通信経路２１４を介して、送信器２０４から受信器２０２への通信が行われる。送信器２０４が基地局１０２に備えられていて、受信器２０２がユーザデバイス１０４に備えられている場合、通信経路２１４は、ダウンリンク、送信リンク等と表されてもよい。送信器２０４がユーザデバイス１０４に備えられていて、受信器２０２が基地局１０２に備えられている場合、通信経路２１４は、アップリンク、逆方向リンク等と表されてもよい。

制御データ２０８およびユーザデータ２１０の両方に対する順方向誤り訂正は、メッセージの離散的な組の１つをエンコードする際に、制御データ２０８の符号化プロセスをモデリングすることによって、同一の時間／周波数リソースにおいて成し遂げられてもよい。それ故に、制御データ２０８は、一または複数の離散的メッセージを有するメッセージの組ｖとしてモデリングされてもよい。各メッセージは、順方向誤り訂正符号化されたユーザデータ２１０の列の変調方法を制御する確率行列に対して同形である。この変調は、決定性または（擬似）ランダム性の何れかであってもよい。ユーザデータ２１０は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステム、または、３ＧＰＰ ＬＴＥのようなシステムにおけるアップリンク共有データであってもよい。

制御データ２０８（第一データ）およびユーザデータ２１０（第二データ）は、送信器２０４において不均一誤り保護符号化システム２１２を用いて符号化されてもよい。不均一誤り保護符号化システム２１２は、エラーに対して異なるレベルのロバスト性を有するデータを符号化するための、線形エンコーダのような標準的なコーデックを用いてもよい。そして、符号化データは、通信経路２１４を介して、符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信する受信器２０２に送信される。不均一誤り保護復号化システム２１２は、受信した符号化データを復号してもよい。不均一誤り保護復号化システム２１２は、エラーに対して異なるレベルのロバスト性を有するデータを復号するための、線形デコーダのような標準的なコーデックを用いて、受信した符号化第一データおよび符号化第二データを復号してもよい。

図３は、現行のシステムおよび方法において用いられている不均一誤り保護システム３００を示しているブロック図である。シンボルの列｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝３１６が、（Ｋ個の可能なメッセージの固定の組から取り出された）メッセージｖ３１８と同時期に、通信路Γを介して送信されると仮定する。これらのシンボル｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝は、自身が通信路コーダからの符号化出力であることを表している。例えば、ターボコーダ、ＬＤＰＣコーダ、または畳み込みエンコーダからの出力である。このように、これらのシンボルは、もし２進数のシンボルとして表現された場合には、それら自身で、１であるか０であるかの確率が２分の１である、独立して一様に分布した２進数シンボルとして分布または近似的に分布する。ｖ３１８がエラーとして受信される確率が、シンボルの列３１６のエラー比率に比べて比較的小さいことが好ましい。図３は、メッセージの組ｖ＝｛ａ，ｂ｝が２進数である場合を表している。つまり、Ｋ＝２である。加えて、シンボルの組｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝３１６は、ｋビットの列により構成されている。メッセージの組ｖは、制御情報または制御データ２０８を表してもよい。例えば、メッセージの組ｖはＣＱＩ値であっても良い。シンボルの組｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝３１６は、ユーザデータ２１０を表してもよい。

ビットの列は、Ｂｅｒｎ（δ）符号を用いて符号化されてもよい。Ｂｅｒｎ（δ）エンコーダ３２０が、図３に示されている。「Ｂｅｒｎ（δ）」という用語は、符号語のシンボルが、様々な特性がある中で、確率δを有するベルヌーイ分布に従って、または、近似的に従って分布しているバイナリコードを表している。すなわち、この分布は（一般性を喪失させることなく）符号語のｒ番目のシンボルが０である確率がδであり、符号語のｒ番目のシンボルが１である確率が（δ−１）である分布である。このスキームは、特定の固定の組み合わせが用いられる符号へ一般化することができる。例えば、これまでに不均一誤り保護符号化に関して報告された事例のように、全ての単一の符号語は特定の分布をしていてもよいし、全ての符号語は各シンボルに対する数を有していてもよい。

メッセージｖ３１８は、Ｂｅｒｎ（１／２）符号を用いて符号化される。Ｂｅｒｎ（１／２）エンコーダ３２２が、図３に示されている。最初の１ビットメッセージのエンコーダ３２２の符号化率は１／ｎであり、シンボルの列｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝の符号用のエンコーダ３２０の符号化率はｋ／ｎである。

符号化ユーザデータ３２４および符号化制御データ３２６は、ビットワイズ排他的論理輪関数３２８を用いて、互いに加算される（モジュロ２加算）。組み合わされた符号化シンボル３３０は、通信路Γ３３２を介して送信される。通信路Γ３３２は、Ｂｅｒｎ（γ）通信路としてモデリングされてもよい。

Ｂｅｒｎ（γ）通信路は、Ｂｅｒｎ（δ）符号と同様の通信路である。それは、一定の入力（全てが１または全てが０）に対して、出力がベルヌーイランダム変数の列であるように、γの確率でビットを反転させ、（１−γ）の確率でビットを反転させないで残しておく無記憶対称二元通信路である。ソースのようなこれらの通信路モデルは、実例のために、そして、不均一誤り保護システムの実際の設計を動機付けるために用いられている。不均一誤り保護システム自身は、そのような通信路の実在には依存していない。また、通信路は加法性白色ガウス雑音であってもよい。

通信路Γ３２２が相対的に良性、つまり、γが相対的に小さい場合、データおよびメッセージの両方は、エラー無く受信される。しかしながら、通信路が相当数のエラーを生成する場合には、メッセージｖが、データシンボル｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝よりも高い確率で受信されることが好ましい。

図４は、２つ以上のシンボルを有するシンボルアルファベットの場合のＵＥＰ符号化システム４００を示しているブロック図である。高度な保護が要求されるメッセージｖの組４１８は、出力の符号語が（図５に示されているように）離散的無記憶通信路(DMC:discrete memoryless channel)からのシンボルであるかのように符号化率ｋ_ｖ／ｎで分布しているエンコーダ４２２への入力である。更に、データ４１６は、類似した離散的無記憶通信路仕様のエンコーダ４２０を用いて符号化率ｋ／ｎで符号化される。特に、これらの離散的無記憶通信路エンコーダ４２０および４２２は、（図５にあるように）Ｋ変数の対称通信路としてモデリングされてもよい。この場合、モジュロ２加算器３２８（図３より）は、モジュロＫ加算器４２８と交換されてもよい。Ｋ＝４である場合のＫ変数離散的無記憶通信路の例が図５に示されている。

これからの記述は、ビット値の不均一分布を生成するコーダの１つの可能な設計に関するものである。各要素が、ｐ［ｂ_ｋ＝０］＝ｐ［ｂ_ｋ＝１］＝１／２を有するベルヌーイのように独立し一様に分布しているビットの列｛ｂ_１，ｂ_２，．．．ｂ_ｎ｝＝ｂを考慮する。このような列を「Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ（１／２）」列と呼ぶ。２^ｎ個のうち正確に２^ｋ個の可能な列（すなわち、ｂ中のベクトル）が存在する状況を考える。このようにして、ｂの像は、ＧＦ（２^ｎ）を「サンプリングする」。それは、「上への（onto）」マッピング（写像）ではなく、「中への（into）」マッピングである。

以下のような関数ｙ＝ｆ（ｂ）が求められる。
（ｉ）ｙは、各要素がｐ［ｂ_ｋ＝１］＝δおよびｐ［ｂ_ｋ＝１］＝１−δを有するベルヌーイのように少なくとも略独立し一様に分布している、長さｍがｎ以上である２進数の列である。このような列を「Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）」列と呼ぶ。
（ｉｉ）ｇ＝ｆ^−１（ｙ）が存在し、コンピュータ読取可能である。更に、

である。つまり、逆関数は一意的である。
（ｉｉｉ）ｇ＝ｆ^−１（ｙ）は、確定的に（deterministically）定まることが好ましい。すなわち、ｆ^−１という関数の形状自身は、ｂに依存しない。

この関数の特性およびこの課題の解決策に関連する論点が、以下に示されている。

任意のｂに対して、重みスペクトルは式（１）によって表されてもよい。

ここで、Ｉ［］は指標関数を表している。上記より、ｗ（ｂ）は、二項分布している。ｎが大きくなると、ド・モアブル＝ラプラスの定理により、ｗ（ｂ）およびｗ（ｙ）の両者は、漸近的に正規になる。更に、式（２）および（３）のように示される。

（上述の）（ｉｉ）より、ｍ、ｎ、およびｄの全ての値により有益な結果が生み出される訳ではない。例えば、明白なケースとして、ｍ＝ｎ＝２、ｋ＝２、およびδ＝０．０１である場合を考える。すると、δ＝０．０１であるようにサンプリングするように列をモデリングすることは不可能である。一般に、任意の符号語に対して、式（４）が適用される。

次式も所望の数式である。

この分散は、ｍδ（１−δ）である。一般に、ｂとｆ（ｂ）とにおいて１対１のマッピングになるように、ｍを十分大きくする。

関数ｂは、ターボ符号、ＬＤＰＣ符号、および「シャノン限界のような」符号等の符号からの出力として観測され得るものを抽象化したもの、または近似したものであってもよい。

上記課題の解決策を決定するために、式（６）におけるマッピングを考える。

ｂがｐ［ｂ_ｋ＝０］＝ｐ［ｂ_ｋ＝１］＝１／２を伴って分散しているのであれば、全てのｎビットが１であるときに上限に到達している場合、ｖは０．００００から０．１１１．．．１_２まで均一に分散している。代わりに、ｐ［ｂ_ｋ＝１］＝δ、かつ、ｐ［ｂ_ｋ＝１］＝１−δであれば、累積分布関数（CDF:cumulative distributive function）が存在する。

Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）の符号語を生成するためのステップを以下に示す。

第一に、ｐ［ｂ_ｋ＝０］＝ｐ［ｂ_ｋ＝１］＝１／２を伴うｎビットのＢｅｒｎｏｕｌｌｉ（１／２）の符号語を生成する。

第二に、次式のようにマッピングを実行する。

第三に、ｎよりも大きいｍ（ｍ＞ｎ）を用いて始める。単語ｖは、ｂの二進展開（すなわち、上記のｖ）に０をパディングすること（padding zero）により単語ｂから生成される。長さｍのＢｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）の符号語ｖにより決定された分布Ｆζに対して、Ｆζ^−１を形成する。ここで、

である。
Ｆζが２つの列の間の関係を示しているで、Ｆζ^−１は単にその関係の逆を示している。Ｆζは反復により算出されてもよい。

第四に、ｍを用いて本来の２^ｎの符号語の全てに対して１対１のマッピングにならなければ、ｍを増加し、上記の第三のステップに戻る。反対に、１対１のマッピングになれば、このプロセスは終了する。

また、１対１のマッピングが成し遂げられるまで、擬似ランダムに生成された２^ｎの符号語のサブセットを用いることにより、２^ｍの符号語から１対１のマッピングを生成してもよい。同様に、２^ｎの符号語のランダムなサブセットは、符号語間の最長の最短ハミング距離のような特性を有するように選択されてもよい。

ｐ｛ｂ_ｋ＝１｝＝δを伴って二項分布している列において、ビット数が増大するにつれて、列の累積分布関数の収束が観測される。しかしながら、任意の有限なビット数に対し、「実際のδ」、すなわち、符号語における１の相対頻度は、「設計のδ」とは異なる。ビット数が増加するにつれて、この相違は、（そうなるべきであるように）消失する。１８ビットにおいては、例えば、「設計の」δが０．６２５であるのに対し、（繰り返しが可能な）符号語における相対頻度は９８．６％以上である。上述のように、出力ビット数と同一の入力ビット数に対し、線形曲線（符号化からの影響なし）または繰り返しエントリが符号語において存在し、この現象はビット数を増加させることにより改善される。他のスキームは、１対１ではない非線形性を修正するものであり、冗長エントリを非冗長エントリに置換することにより非線形性を修正する。

上記は、構築された非線形性は実際に符号化率ｎ／ｍの符号であることを考慮しておらず、それはあるレベルの増加弾力性を通信路エラーに供給するはずである。

通信路エラーへの付加的なロバスト性を含むこの技術を実行するための他の方法の１つに、符号語の分布がＦζ^−１のｍビットの表示から引き出される符号であって、符号語がＢｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）分布に近似される符号であって、同様に符号語がハミング距離を最大にするために選択される符号を選択するという方法がある。これは、Ｆζ^−１に近似のｍビット長の２^ｍの符号語からの均一な分布に従って、２^ｎの符号語の組を擬似ランダムに複数選択することにより実行される。そして、符号語間における最小平均値または最小のハミング距離を伴う２^ｎの符号語の組を選択することにより実行される。

ｎの大きな値に対する非線形性の実行が、以下に示されている。「ワードの大きさ」である関数としての分布、すなわち、次の展開

におけるビット数ｎは、ｎが大きくなるにつれて「フラクタルに」振る舞う。そして、これは、大きなビット長に対する非線形性を実行するための方法を提案する。第一に、「長い」符号語を、短い符号語の列に分解する。第二に、短くなった符号語ごとに小さい非線形性を用いる。

この非線形性を生成する他の方法として、本来の逆分布に対して多項式フィッティングを用いる方法、および、非線形性を算出するためにルックアップテーブルの代わりに該多項式を用いる方法がある。

本明細書に記述されている｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝に対する各符号は、｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝に対し雑音が無く同形であるため、本来のＢｅｒｎｏｕｌｌｉ（１／２）列｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝は、信号対雑音比が高いようであれば、ルックアップテーブルを介して、または、ルックアップテーブルを用いる反復法の列を介して、Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）列から回復されてもよい。また、信号対雑音比が中位または低いときは、｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝に対するソフトな出力を生み出すための対数尤度比復号が実行されてもよい。そして、これらのソフトな出力は、｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝に符号化された背景情報(underlying information)復号するためのデコーダへの入力として用いられてもよい。また、Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）列は、複数のＢｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）部分列により構成されていてもよい。

他には、符号が雑音の中で受信されるのであれば、列（部分列）を復号させるためにシンドローム復号化が用いられ得る。または、Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）符号自身は、｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝に符号化された背景情報を生み出すためのターボ符号デコーダまたはビタビデコーダのような軟判定デコーダに組み込まれていてもよい。

情報を符号化するためのターボ符号９６２を用いているこのスキームの適用例が、図９に示されている。ターボ符号９６２は、符号化されていないデータを符号化し、符号化出力の列｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝を生成する。この列が通信路９６４への直接の入力となるか、または、符号化出力が上述のように非線形性をモデリングする不平衡符号９６６を通過する。そして、この出力は、肯定応答(ACK:acknowledgement)または否定応答(NAK:negative acknowledgement)であってもよい制御情報９６８にモジュロ２加算される９７０。不平衡符号９６６が用いられないのであれば、ＡＣＫビットまたはＮＡＫビットであるターボ符号化出力へのモジュロ２加算は行われない。特に、不平衡符号９６６は、以下の表のような特性を有する符号化率３／５の符号であってもよい。

本実施例において記述されているスキームを用いることによって、制御情報の埋め込み符号化が全ての符号化データに適用される訳ではなく、制御情報の埋め込み符号化が存在しない符号化ビットは、埋め込み符号化が存在する領域において、データデコーダ９７４および制御デコード９７２を用いて復号化を補助するために用いられてもよい。このようにして、符号化データおよび埋め込み制御データの両者のエラー率を最小限にする。そして、埋め込み制御データの量は、埋め込み制御データの送信信頼性に対して符号化データの送信信頼性をトレードオフするために変動される。

受信器においては、ＡＣＫ／ＮＡＫ制御データ信号は、対数尤度比に基づく検出スキームを連続したｎビットのグループ（例えば、ここではｎ＝５）に用い、尤度を総和し、そして下記式を用いて（ゼロに関して）閾値を設けることにより、ノイズのある受信ビットストリームから検出されてもよい。

ここで、λ_ｊ（ｙ）は、ｎ（＝５）ビットの大量の受信データにおける対数尤度を表している。これらの大量のデータからＪを受信した後に、対数尤度の総和に閾値を設けることにより、決定が為される。

そして、例えば、Λ（ｙ_１．．．ｙ_ｊ）＞０であるならば、ＮＡＫが検出される。反対であるならば、ＡＣＫが検出される。

不均一誤り保護の上記方法の変形例が、図６に関連して以下に記述されている。分かりやすくするために、Ｋ＝４およびｖ＝｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝であるとする。特に、この実施例においては、メッセージｖ＝ａが送信されると仮定する。また、簡素化のために、第一ＦＥＣエンコーダ６４０は、列｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝６１６を列｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２に符号化すると仮定する。ここで、各φ_ｉは｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝からの値をとる。更に、ｍ，ｎ＞＞Ｋ（特に、この場合におけるＫは４）であると仮定する。一例として、３ＧＰＰ ＴＲ ３６．２１２からの符号化率が１／３であるターボ符号を用いてもよい。

以下においては、Ｚは、確率行列（stochastic matrix）Ｗ_Ｚを伴う離散的無記憶通信路であると仮定する。但し、本明細書にて論じられている方法は、他のタイプの通信路に容易に適合されている。更に、Ｚは対称形であると仮定する（これは全ての場合において必要になる訳ではないが、課題の解決を容易にする）。対称形にすることによって、次式（１１）および式（１２）の条件が満たされる。

従って、Ｗは次のようになる。

第一ＦＥＣコーダ６４０の符号が、「適度に優良な符号」である（つまり、離散的無記憶通信路にて用いられるには十分に適正である）と仮定すると、以下の特性を有することになる。

第一に、それは、符号語あたり、漸近的に正規分布したシンボルの数と略同じシンボルの分布を有することになる。つまりこの場合、例えば、符号語におけるａの数は略正規分布しており、ｂの数と略同様に分布している。

第二に、それは、符号語あたりのシンボルの数において、略均等に重み付けられた「多くの」符号語を有することになる。

３ＧＰＰリリース８用アップリンクフィジカル共有チャネルのために用いられた前述のターボ符号のような符号は、これと同様の特性を有しており、それ故、データと共に埋め込まれているメッセージの不均一誤り保護を符号化するための基礎として用いられ得る。低密度パリティ検査符号、リード・ソロモン符号、畳み込み符号等のコーダも同様に用いられてもよい。

「ＦＥＣコーダ＃２」６４４用エンコーダ、それらに求められる特性、および、復号の方法に関する分類を、以下に示す。特に、ＦＥＣコーダ＃２ ６４４は、送信される｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝からのメッセージに依存して、事前知識のない観測者にとって、送信されるメッセージが与えられた特定の符号語の分布に向けて出力シンボル｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２を偏らせる非対称通信路であるように見えるという特性を有している。従って、この事前知識のない観測者は、コーダ６４４への多数の入力の列｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２を観察することによって、シンボルａに向けて出力を明らかに偏らせる確率行列として表現される特性を有する出力の列｛ψ_１，．．．，ψ_ｍ｝６４８を観測することになる。そのような行列の一例は、次式で与えられる。

ここで、

である。（Ｖのｉ番目の行のエントリおよびｊ番目の列のエントリは、入力シンボルがアルファベットのｉ番目の文字である場合、出力シンボルがアルファベットのｊ番目の文字である確率を表している。）
一般に、作動中のシステムにとって、第二メッセージＦＥＣ符号化プロセスにより導出された「エラー」は、ノイズの無い通信路において符号を用いて補正可能である。そして、ノイズのある通信路に対しては、通信路により導出されたノイズが符号化プロセスと比べ比較的小さいこと、または、次式が必要である。

Ｖ_ｖ＝ｂ、Ｖ_ｖ＝ｃ、およびＶ_ｖ＝ｄは、Ｖ_ｖ＝ａの置換として実現される。例えば、次式である。

第二ＦＥＣエンコーダ６４４は、メッセージコーダとも呼ばれる。メッセージコーダを実行する可能な方法が幾つか存在する。３つの異なる方法が、以下に示されている。

（方法１）「（擬似）ランダム符号」は｛Ｖ_ｋ｝用に設計されてもよい。すなわち、シンボル入力｛Ｖ_ｋ｝（この集合を｛Ｖ_Ｖ｝と示す）が与えられたエンコーダの所望の確率行列Ｖに基づいて｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２に機能する「ノイズのある通信路」として符号化を実現させる。ＦＥＣエンコーダ＃２ ６４４は、実際に、｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２に作用する非対称通信路として実現される。これは、各φ_kについて、φ_kのシンボル値に対応するＶ_ｖの列から選択された確率を伴う離散的な結果を出力する擬似ランダム数生成器に従い、出力アルファベットの中へのマッピングとして実現されるものと考えることもできる。

（方法２）「ＦＥＣコーダ＃２」６４４は、符号化シンボル｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２の全ての列に作用すると共に、出力シンボルの経験的分布（または等価確率行列）が行列｛Ｖ_Ｖ｝によって決定されるようにする。これを行うための正確なマッピングは、所望の経験的分布／経験的確率行列を生成する任意のマッピングであってよい。特に、｛Ｖ_ｋ｝の値に基づいて、次式にて示す確率を最小化させるどのマッピングであってもよい。

（方法３）フィードバック。図７を参照すると、「ＦＥＣコーダ＃２」７４４は、図４に示されているように、ノイズの無い通信路において

をエラー無く再現することを保証するために、デコーダおよび再エンコーダを伴って実現されてもよい。ＦＥＣコーダ＃２ ７４４は、（擬似）ランダムの通信路または上述された「方法２」のエンコーダのどちらかとして実現されてもよい。このフィードバックメカニズムの変形例では、決定メカニズムおよびＦＥＣコーダ＃１ ７４０用デコーダを、｛φ１，．．．，φｍ｝７４２と｛ψ_１，．．．，ψ_ｍ｝_{ｃａｎｄｉｄａｔｅ}７４８との間のハミング距離の計算に置き換え、符号化に対応する最小ハミング距離を有する符号化列｛ψ_１，．．．，ψ_ｍ｝_{ｃａｎｄｉｄａｔｅ}７４８を出力する。

以下に示すメッセージエンコーダ（「ＦＥＣコーダ＃２」７４４）上の設計の制約が考慮されるべきである。｛Ｖ_Ｖ｝およびＺのエントリを記述する際に上記の表記法を用いたとして

である。
これは、受信された信号対干渉雑音比(SINR:signal-to-interference-and-noise-ratio)に暗黙の制約を課す。

これらのコーダを実行するために、一般に、ある程度の試行錯誤が行われる。確率行列Ｖは、｛ｕ_１，．．．ｕ_ｎ｝および｛ｖ｝に対するエラー要求に基づいて経験的に見つけられてもよい。また、上述のＳＩＮＲの制約は、シミュレーションにより確認されるべきである。３ＧＰＰ ＬＴＥにとって、コーダは単一サブフレームベース(single sub-frame basis)で実行されてもよく、ハイブリッド自動再生要求(HARQ:hybrid automatic repeat-request)は、信号からエラー部分を除去するために用いられてもよい。

復号化は、一般に２つのステップにより為される。第一に、ＦＥＣコーダ＃２を介して符号化された「メッセージ」が復号化される。これは、受信データシンボルの経験的分布関数を作成することにより実行されてもよく、経験的分布関数が確率行列Ｖ_ｖｋによって示されたものに最も近い場合、メッセージＶ_ｋが送信されたことを決定することである。同様に、尤度比に基づくデコーダが用いられてもよい。

復号化のステップは、

を探し出すことである。これは、ＦＥＣコーダ＃２の復号化から提供された情報なしに為される。一方、それは、決定されたＶ_ｋに対応する確率行列に基づいてＦＥＣコーダ＃２により「エラー」となったシンボルの尤度についての明示的な情報を用いることによって復号化されてもよい。

図６および図７に示されているシステム６００およびシステム７００は、上述の復号化ステップを実行するための、ＦＥＣデコーダ＃２ ６５４、７５４、および、ＦＥＣデコーダ＃１ ６５６、７５６の両者を備えている。

上述の内容より、本発明は、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するデータを符号化および復号化するための線形エンコーダおよび線形デコーダのような標準的なコーデックを用いる符号化の方法を提供する。また、本発明は、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するデータを符号化および復号化するための標準的なコーデックからの符号化出力のサブセットを用いる方法も提供する。Ｂｅｒｎ（δ）エンコーダ３２０およびＤＭＣ仕様のエンコーダ４２０は、非線形性を利用するが、本来のＢｅｒｎ（１／２）コーダは、典型的に線形コーダとして生成されている。例えば、ターボ符号は、畳み込み符号、ＢＣＨ符号、リード・ソロモン符号、リード・マラー符号等のように、（時間変化する）線形な符号である。そのため、非線形な符号への入力として、線形に符号化された入力（上述の｛ｕ_１，．．．ｕ_ｍ｝）を提供することができる。更に、制御情報用「Ｂｅｒｎ（１／２）」コーダもまた標準的な符号を用いて行われる。この符号は、３ＧＰＰにおけるこの目的のために用いられている符号、すなわち、リード・マラー符号および畳み込み符号を含んではいるが、これに限定されるものではない。

本発明によれば、複数のエンコーダが用いられてもよい。エンコーダの１つは、符号の２進数表現における０および１の不均一な分布を生成する非線形性を伴っている標準的なエンコーダ（例えば、ターボ符号、ＬＤＰＣ符号、リード・ソロモン符号、または、畳み込み符号）を用いてもよい。例えば、上述のＢｅｒｎ（δ）エンコーダ３２０およびＤＭＣ仕様のエンコーダ４２０は、このように機能する。また、エンコーダの１つは、符号化データの一部が２進数表現における０および１の不均一な分布を生成する非線形性を伴っている標準的なエンコーダを用いてもよい。更に、エンコーダの１つは、符号語の組はいずれの符号語の補数をも含んでいない符号を伴っている標準的なエンコーダを用いてもよい。

非線形性は、逆分布関数に近似することによって生成されてもよい。逆分布関数の例は、Ｆζ^−１である。上述のように、分布関数Ｆζは、長さｍのＢｅｒｎｏｕｌｌｉ（δ）符号ｖによって決定されてもよい。ここで、Ｆζ^−１はＦζの逆関数である。

非線形性は、本来の符号からの符号語の部分列に逐次的に適用されてもよい。例えば、上述のように、大きなビット長に対して、非線形性は、「長い」符号語を短い符号語の列に分解することによって実行されてもよく、より短い符号語により小さい非線形性を用いることによって実行されてもよい。

非線形性における符号語は、不均一であるためだけでなく、符号語間のハミング距離に関する幾つかの尺度（例えば、平均したハミング距離、または、最小のハミング距離）を最大限に利用するために選択されてもよい。上述のように、これは、Ｆζ^−１に漸近しているｍビット長の２ｍの符号語からの一様分布に従って擬似ランダムに２^ｎの符号語の組を複数選択することにより、および、符号語間の最小平均値または符号語間の最小のハミング距離を伴う２ｎの符号語の組を選択することにより為される。

上述のように、本明細書における方法は、制御データおよびユーザデータを符号化するために利用されてもよい。その結果、符号化制御データは、符号化ユーザデータ（比較的強固でなく保護されている第一データ）よりも強固に保護されている（強固に保護された第二データ）。本明細書における方法は、確率に依存しているため、本発明は、順方向誤り訂正用の、制御データ（第二データ）を符号化するための確率的なプロセスの使用についても記述している。

制御データの符号化プロセスは、メッセージの離散的な組の１つを符号化する際にモデリングされてもよい。メッセージの組は、チャネル品質指標(CQI:channel quality indicator)の値であってもよい。メッセージは、肯定応答メッセージおよび否定応答メッセージの少なくとも１つであってもよい。ユーザデータは、３ＧＰＰ ＬＴＥシステム、または、３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄのような３ＧＰＰ ＬＴＥ仕様のシステムにおけるアップリンク共有データであってもよい。

強固に保護されている第二データ、および、それほど強固には保護されていない第一データの両者のための入力は、異なるリモートハンドセット／ＵＥに送信されたスケジューリングのようなダウンリンク制御情報を含んでいてもよい。例えば、基地局に近いＵＥは、より強い信号を受信してもよく、それ故に、基地局から遠いＵＥよりも誤り保護の必要性は少ない。このような場合、｛ｕ_１，．．．ｕ_ｋ｝およびｖの両者は、共に制御情報を伝達する。

本明細書は、制御データ（第二データ）がメッセージ出力をデータ順方向誤り訂正コーダにおいて状態遷移（またはシンボルエラー）を生成する「通信路」として表すコーダの使用についても記述している。例えば、上述のように、図６におけるＦＥＣコーダ＃２ ６４４は、送信される｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝からのメッセージに依存して、事前知識のない観測者にとって、送信されるメッセージが与えられた特定の符号語の分布に向けて出力シンボル｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２を偏らせる非対称通信路であるように見えるという特性を有している。従って、この事前知識のない観測者は、コーダ６４４への多数の入力の列｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２を観察することによって、シンボルａに向けて出力を明らかに偏らせる確率行列として表現される特性を有する出力の列｛ψ_１，．．．，ψ_ｍ｝６４８を観測することになる。

本明細書には、所望の確率行列に基づいて、選択された経験的分布に（先に符号化された）データの列をマッピングするメッセージの符号化のための符号の設計方法も記述されている。これは、ＦＥＣコーダ＃２ ６４４を用いた「方法２」の実行に関連して上述されている。上述のように、ＦＥＣコーダ＃２ ６４４は、符号化シンボル｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝６４２の全ての列に作用すると共に、出力シンボルの経験的分布（または等価確率行列）が行列｛Ｖ_Ｖ｝によって決定されるようにする。上述のように、｛Ｖ_ｋ｝の値に基づいて、次式にて示す確率を最小化させるどのマッピングが用いられてもよい。

本明細書には、（順方向誤り訂正符号化メッセージを表している）所定の経験的分布または選択された経験的分布を維持しているデータを符号化してエラー無く復号化することを維持するように、符号化メッセージを符号化ユーザデータの列にマッピング（すなわち、先に符号化されたデータの列をマッピング）するメッセージの符号化の適応的方法の使用も記述されている。図７に示されているように、これは、ＦＥＣコーダ＃２ ７４４を用いた（すなわち、所望の確率行列に基づいた）「方法３」の実行に関連して上述されている。

本明細書には、符号化ユーザデータおよびメッセージ埋め込み型符号化データとの間における最小のハミング重みを維持しているデータを符号化してエラー無く復号化することを維持するように、符号化メッセージを符号化ユーザデータ（第一データ）の列にマッピングするためのメッセージの符号化の適応的方法の使用も記述されている。本方法において、第二データはメッセージの符号化において用いられるメッセージを含んでいる。これは、ＦＥＣコーダ＃２ ７４４を用いた「方法３」の実行に関連して上述されている。上述のように、｛φ_１，．．．，φ_ｍ｝７４２と｛ψ_１，．．．，ψ_ｍ｝_{ｃａｎｄｉｄａｔｅ}７４８との間のハミング距離は、コンピュータにより計算されてもよく、符号化に対応する最小のハミング距離を有する符号化列｛ψ_１，．．．，ψ_ｍ｝_{ｃａｎｄｉｄａｔｅ}７４８は、出力であってもよい。

図８は、通信デバイス８０２において利用されている様々なコンポーネントを示している。通信デバイス８０２は、移動局、携帯電話、アクセスターミナル、ユーザ装置、基地局トランシーバ、基地局コントローラ等のような任意のタイプの通信デバイスを含んでいてもよい。通信デバイス８０２は、通信デバイス８０２の動作を制御するプロセッサ８０６を備えている。プロセッサ８０６は、ＣＰＵと呼ばれてもよい。読取専用メモリ(ROM:read-only memory)とランダムアクセスメモリ(RAM:random access memory)との両方、または、情報を記憶する任意のタイプのデバイスを備えているメモリ８０８は、プロセッサ８０６にインストラクション８０７ａおよびデータ８０９ａを供給する。メモリ８０８の一部は、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM:non-volatile random access memory)を備えていてもよい。更に、または、加えて、インストラクション８０７ｂおよびデータ８０９ｂはプロセッサ８０６に存在してもよい。プロセッサ８０６に搭載された(loaded)インストラクション８０７ｂは、プロセッサ８０６により実行されるために搭載された、メモリ８０８からのインストラクション８０７ａを含んでいてもよい。

通信デバイス８０２は、データの送信および受信を行うための送信器８１０および受信器８１２を有する筐体を備えていてもよい。送信器８１０および受信器８１２は、トランシーバ８２０に組み合わされてもよい。アンテナ８１８は、筐体に適合されており、トンシーバ８２０に電気的に結合されている。追加のアンテナ（図示なし）が用いられてもよい。

通信デバイス８０２の様々なコンポーネントは、データバスに加え、電力バス、制御信号バス、および、ステータス信号バスを含んでいるバスシステム８２６によって互いに結合されている。しかしながら、様々なバスは、見やすさのためにバスシステム８２６として図８に示されている。通信デバイス８０２は、信号を処理する際に用いるためにデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP:digital signal processor)８１４を備えていてもよい。通信デバイス８０２は、通信デバイス８０２の機能にユーザアクセスを提供する通信インターフェース８２４を備えていてもよい。図８に示されている通信デバイス８０２は、特定のコンポーネントのリストというよりはむしろ機能ブロック図である。

例えば、上記機能ブロック図は、上述の方法に従って埋め込み型不均一誤り保護符号化を実行するように構成されている無線通信デバイスを含んでいてもよい。該無線通信デバイスは、第一データを符号化するための第一エンコーダ（プロセッサ８０６）、第二データを符号化するための第二エンコーダ（プロセッサ８０６）を備えていてもよい。ここで、線形エンコーダが、第一データを符号化するため、および、第二データを符号化するために用いられており、第一データおよび第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。そして、該無線通信デバイスは、符号化された第一データおよび符号化された第二データを含んでいる信号を通信経路を介して受信器に送信する送信器（８１０）を備えていてもよい。

例えば、上記機能ブロック図は、上述の方法に従って埋め込み型不均一誤り保護符号化を実行するように構成されている無線通信デバイスを含んでいてもよい。該無線通信デバイスは、符号化された第一信号および符号化された第二信号を含んでいる信号を受信するための受信器（受信器８１２）を備えていてもよい。ここで、第一データおよび第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。また、該無線通信デバイスは、第一データを復号化する第一デコーダ（プロセッサ８０６）および第二データを復号化する第二デコーダ（プロセッサ８０６）を備えていてもよい。ここで、線形デコーダが、第一データを復号化するため、および、第二データを復号化するために用いられている。

本明細書にて用いられているように、「決定する」という用語は、幅広い行為を含んでおり、それ故に、「決定している」は、算出している、コンピュータを用いて計算している、処理している、導出している、調査している、調べている（例えば、表、データベース、または他のデータ構造を基に調べている）、確かめている等の意味を含んでいてもよい。また、「決定している」は、受信している（例えば、情報を受信している）、アクセスしている（例えば、メモリにてデータにアクセスしている）等の意味を含んでいてもよい。また、「決定している」は、解決している、選択している、選んでいる、確立している等の意味を含んでいてもよい。

「〜に基づいて」という語句は、他に特定の表現がない限り、「〜にのみ基づいて」という意味だけではない。換言すれば、「〜に基づいて」というフレーズは、「〜にのみ基づいて」および「少なくとも〜に基づいて」の両方の意味を兼ね備えている。

「プロセッサ」という用語は、汎用プロセッサ、中央演算装置(CPU:central processing unit)、マイクロプロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、状態機械(state machine)等を包含して幅広く解釈されるべきである。ある環境下においては、「プロセッサ」は、特定用途向け集積回路(ASIC:application specific integrated circuit)、プログラマブル論理回路(PLD:programmable logic device)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:field programmable gate array)等を表してもよい。「プロセッサ」という用語は、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連した一または複数のマイクロプロセッサ、または、同様の構成を取る他の組み合わせのような、処理装置の組み合わせを表してもよい。

「メモリ」という用語は、電気的な情報を記憶可能な任意の電気的なコンポーネントを包含して幅広く解釈されるべきである。メモリという用語は、ランダム・アクセス・メモリ、読取専用メモリ、不揮発性ランダム・アクセス・メモリ、プログラマブル読取専用メモリ(PROM:programmable read-only memory)、消去可能プログラマブル読取専用メモリ(EPROM:erasable programmable read-only memory)、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ(EEPROM:electrically erasable PROM)、フラッシュメモリ、磁気的または光学的データストレージ、レジスタ等のような、様々なタイプのプロセッサ読取可能な媒体を表してもよい。メモリは、プロセッサがメモリから情報を読み取りできる、および／または、プロセッサがメモリに情報を書き込みできる場合に、プロセッサと電気的な通信をする。メモリは、プロセッサに集積されてもよく、依然としてプロセッサと電気的な通信をしてもよい。

「インストラクション」および「符号」という用語は、任意のタイプのコンピュータ読取可能なステートメントを包含して幅広く解釈されるべきである。例えば、「インストラクション」および「符号」という用語は、一または複数のプログラム、ルーチン、サブルーチン、関数、プロシージャ等を表してもよい。「インストラクション」および「符号」は、単一のコンピュータ読取可能なステートメント、または、複数のコンピュータ読取可能なステートメントを含んでいてもよい。

本明細書にて記述された関数は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、これらの組み合わせにおいて実行されてもよい。該関数がソフトウェアにおいて実行される場合、該関数は一または複数のインストラクションとしてコンピュータ読取可能な媒体上に記憶されてもよい。「コンピュータ読取可能な媒体」という用語は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体を表している。制限をする訳ではなく、単に例を挙げると、コンピュータ読取可能な媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭや他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置や他の磁気記憶装置、または、所望のプログラム・コードをインストラクションまたはデータ構造の形で携帯したり記憶したりするために用いられつつ、コンピュータによってアクセスされ得る他の媒体を含んでいてもよい。本明細書では、ディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクト・ディスク(CD:compact disc)、レーザディスク(laser disc)、光学ディスク(optical disc)、デジタル多用途ディスク(DVD:digital versatile disc)、フロッピディスク(floppy disk)、およびブルーレイ（登録商標）ディスク(Blu-ray(R) disc)を含んでいる。ここで、ディスク(disc)はデータをレーザを用いて光学的に再生するのに対し、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生する。

ソフトウェアまたはインストラクションは、送信媒体を介して送信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、ウェブサイト、サーバ、または、他のリモートソースから、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL:digital subscriber line)、または、赤外線、無線、および、マイクロ波のような無線技術を用いて送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または、赤外線、無線、および、マイクロ波のような無線技術は、送信媒体の定義に含まれる。

本明細書に開示されている方法は、該方法を成し遂げるための一または複数の工程または動作を含んでいる。該方法の工程および／または動作は、特許請求の範囲を逸脱すること無く互いに交換され得る。換言すれば、該方法を正しく実施するために工程または動作に特定の順序が必要でない限り、特定の工程および／または動作の順序および／または使用は、特許請求の範囲を逸脱すること無く修正され得る。

特許請求の範囲は、上述された正確な構成および構成要素に限定されないことは理解に容易い。様々な修正、変更、および変形が、本明細書に記述されているシステム、方法、および装置の適用、実施、および詳細において、特許請求の範囲を逸脱すること無く為され得る。

Claims (19)

1. 符号の２進数表現における１および０の不均等分布を生成する非線形性を伴う標準的な符号を含んでいる符号を用いて第一データを符号化する工程と、
   第二データを符号化する工程と、
   符号化された上記第一データおよび符号化された上記第二データを通信経路を介して受信器に送信する工程と、
   を含んでおり、
   上記第一データを符号化するため、および、上記第二データを符号化するために線形エンコーダが用いられ、
   上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するように符号化される、
   ことを特徴とする埋め込み不均一誤り保護符号化のための方法。
2. 符号の２進数表現における１および０の不均等分布を生成する非線形性を伴う標準的な符号を含んでいる符号を用いて符号化された符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信する工程と、
   上記第一データを復号化する工程と、
   上記第二データを復号化する工程と、
   を含んでおり、
   上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するように符号化されており、
   上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために線形デコーダが用いられる、
   ことを特徴とする埋め込み不均一誤り保護復号化のための方法。
3. 埋め込み不均一誤り保護符号化を実行するように構成されている無線通信デバイスであって、
   符号の２進数表現における１および０の不均等分布を生成する非線形性を伴う標準的な符号を含んでいる符号を用いて第一データを符号化するための第一エンコーダと、
   第二データを符号化するための第二エンコーダと、
   通信経路を介して符号化第一データおよび符号化第二データを受信器に送信する送信器と、
   を備えており、
   上記第一データを符号化するため、および、上記第二データを符号化するために線形エンコーダが用いられ、
   上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するように符号化される、
   ことを特徴とする無線通信デバイス。
4. 上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
5. 符号化データの一部が、上記非線形性を伴っており、
   上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信デバイス。
6. 上記第一データを符号化するために用いられる符号は、符号語の組が符号語の補数を全く含まない符号を伴う標準的な符号を含んでおり、
   上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
7. 上記非線形性は、逆分布関数に漸近させることにより生成される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信デバイス。
8. 上記非線形性は、本来の符号からの符号語の部分列に逐次的に適用される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信デバイス。
9. 上記非線形性における符号語は、不均一になるように選択されつつ、符号語間のハミング距離に関する尺度を最大にするように選択される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信デバイス。
10. 上記第二データは、順方向誤り訂正のための制御データであり、
    上記制御データを符号化するために確率的なプロセスが用いられる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
11. 上記第二データの符号化は、メッセージ出力を、データ順方向誤り訂正コーダにおける状態遷移またはシンボルエラーを生成する通信路として表すことを含んでいる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
12. 上記第二データの符号化は、先に符号化されたデータの列の、所望の確率行列に基づき選択された経験的分布へのマッピングを含んでいる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
13. 上記第一データは、ユーザデータを含んでおり、
    上記第二データは、メッセージを含んでおり、
    順方向誤り訂正符号化メッセージを表しているデータであって、所定の経験的分布を維持しているデータの符号化の無エラー復号化を維持するように、符号化メッセージをユーザデータの符号化列にマッピングすることを更に含んでいる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
14. 上記第一データは、ユーザデータを含んでおり、
    上記第二データは、メッセージを含んでおり、
    符号化ユーザデータとメッセージが埋め込まれた符号化データとの間の最小ハミング重みを維持しているデータの符号化の無エラー復号化を維持するように符号化メッセージをユーザデータの符号化列にマッピングすることを更に含んでいる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
15. 上記第二データは、メッセージを含んでおり、
    符号化される上記メッセージは、少なくとも１つの肯定応答（ＡＣＫ）メッセージおよび否定応答（ＮＡＣＫ）メッセージを含んでいる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
16. 上記第二データは、メッセージを含んでおり、
    符号化される上記メッセージは、チャネル品質指標（ＣＱＩ）の値である、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
17. 上記第一データは、ユーザデータを含んでおり、
    上記ユーザデータは、第３世代移動体通信システムの標準化プロジェクト（３ＧＰＰ）ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）システム、または、３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステムにおけるアップリンク共有データである、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
18. 上記第二データは、強固に保護されたデータであり、
    上記第一データは、比較的強固でなく保護されているデータであり、
    上記強固に保護されている第二データおよび上記比較的強固でなく保護されているデータの両者にとっての入力は、ダウンリンク制御情報を含んでいる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
19. 埋め込み不均一誤り保護復号化を実行するように構成されている無線通信デバイスであって、
    符号の２進数表現における１および０の不均等分布を生成する非線形性を伴う標準的な符号を含んでいる符号を用いて符号化された符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信するための受信器と、
    上記第一データを復号化するための第一デコーダと、
    上記第二データを復号化するための第二デコーダと、
    を備えており、
    上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するように符号化され、
    上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために線形デコーダが用いられている、
    ことを特徴とする無線通信デバイス。

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