JP2014039227A - 送受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】マルチ符号化伝送において、大きなデータ消失においても同期外れを防ぎ、正確にレート推定を行う送受信システムを提供する。
【解決手段】複数の符号により構成されたブロック単位でモードの切り替えおよびレート推定を行う送受信システム１において、ブロック内の符号に対し１つずつレート推定を行い、レート推定成功時には推定結果を全ての符号へと適用し、失敗時にはブロック内他の符号に対するレート推定を継続する。これらのレート推定により、既存の方法よりも、簡易な演算により、高精度なレート推定を行うことができる。これにより、瞬時的に多くの消失が発生する通信路において、同期外れを生じない、信頼度の高いマルチ符号化伝送を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種デジタル通信における誤り訂正符号化技術に関するものである。特に、データの消失が発生する通信路のデータ消失率に応じて、付加する冗長成分の量を調整することにより、効率的かつ高品質な通信を実現するための送受信装置に関するものである。

デジタル無線通信又は有線通信路では、長距離通信に伴う減衰等、各種の変動により復号品質が劣化するため、伝送路符号化が不可欠であり、マルチレート符号化伝送は劣化対策の一つとして有用である。

非特許文献１によると、マルチレート符号を実現するための方法として、レート情報を送信することが一般的である。しかし、レート情報の送信は伝送効率の面から望ましくない。非特許文献２及び３によると、レート情報を送信する方法に変わる方法として、目的局における受信データ系列から利用レートを最尤推定することによりレート情報を得る方法がある。

社団法人電波産業会, "高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式 標準規格 ARIB-B44 1.0版," Jul. 2009. 吉川智康 他, "Rate-Compatible LDPC符号のレート推定法," 電子情報通信学会論文誌A, J89-A, 1175-1184, Dec. 2006. 京拓磨 他, "光衛星通信のためのマルチレートLDGM符号化伝送におけるレート推定手法の改善," 信学技報, SAT2011-70, Feb. 2012.

ところが、従来の技術によれば、受信データ系列に訂正限界よりも僅かに多くの誤りが含まれたとき、データストリームの同期外れが発生してしまい、正常な通信を継続不可となる、という問題があった。

本発明は上記課題に鑑み、正確にレート推定を行うため、符号長よりも大きなデータブロックを単一のレートにより構成し、データの送受信を行う通信システムを構築するとともに、さらに、目的局における簡易な演算により正確にレート推定を行うための方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ＬＤＰＣ符号（ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ−ｃｈｅｃｋ符号）のように、非ゼロ成分を有する検査行列を持つ線型符号のうち、複数の異なるレートを利用するマルチレート符号化を用いて送受信を行う送受信装置において、単一のレートで符号化された複数の符号語によりブロックを構成し、ブロック単位のマルチレート符号化及びブロック内の複数の符号に対しレート推定を行うレート推定手段を備えたこと特徴とする送受信装置である。

このような送受信装置では、レート推定を複数の符号に対し行うことにより、レート推定の精度の向上を実現することが可能となる。
また、請求項２に記載のように、 レート推定手段において、ブロック内のある符号に対するレート推定に成功した場合、レート推定結果をブロック内全ての符号に反映するとよい。

このようにすると、正しい推定結果をブロック内で共有する事ができる。
さらに、請求項３に記載のように、レート推定手段において、ブロック内のある符号に対するレート推定に成功した場合、レート推定を終了するとよい。

このようにすると、過剰に推定処理を実行することを防ぐことができ、レート推定により得られた結果は信頼度が高いため、高精度なレート推定を実現しつつ演算量を抑えることができる。

ところで、レート推定手段において、何らかの要因によりレート推定に失敗する場合がある。そのような場合であっても、レート推定結果は得られないものの幾つかの演算結果が得られる場合がある。

そこで、請求項４に記載のように、ブロック内のある符号に対するレート推定に失敗した場合、レート推定で得られた演算結果を同一ブロック内の他の符号に対するレート推定に適用すると良い。

このようにすると、高精度なレート推定を実現しつつ、レート推定を効率的に行うことができる。

送受信システムの構成を示すブロック図である。 レート推定処理の流れを示すフローチャートである。 レート推定処理中でレート推定を行うサブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 レート推定部の１つであるシンドローム演算によるレート推定処理部の処理の流れを示すフローチャートである。 レート推定の内の１つであるシンドローム演算と繰り返し復号法を組み合わせたレート推定の処理の流れを示すフローチャートである。 計算機シミュレーションに用いた伝送系のブロック図を示す図である。 計算機シミュレーションの結果を示す図で、モード１利用時の、各消失率に対するレート推定失敗率特性を示す図である。 計算機シミュレーションの結果を示す図で、各消失率に対する平均乗算回数特性を示す図である。 計算機シミュレーションの結果を示す図で、モード１利用時の、各消失率に対する受信可能な情報シンボル長の期待値を示す図である。 計算機シミュレーションの結果を示す図で、モード２利用時の、各消失率に対する受信可能な情報シンボル長の期待値を示す図である。

疎な検査行列を持つ誤り訂正符号としては、ＬＤＰＣ（ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ−ｃｈｅｃｋ）符号が一般的である。以下、疎な検査行列を持つ線型符号としてＬＤＰＣ符号の１種であるＬＤＧＭ（ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ−ｍａｔｒｉｘ）符号を用いる場合を例として、図１〜図６に従って、詳細に説明する。
（送受信システム１の全体構成）
本発明が適用された送受信システム１の概略の構成を図１に示す。送受信システム１は送信局３及び目的局５から構成される。
（送信局３の構成）
送信局３は、入力部１０、符号化部２０、変調部３０及び送信部４０から構成される。

入力部１０では、２元で表される送信データ系列が任意の有限体ＧＦ（２ⁿ）へと変換される。前記変換時、ｎビットのデータが１つの元として対応して表される。これを、情報シンボルと呼ぶことにする。

また、入力部１０では、通信路の状況や送信する情報の種類などの情報をもとに１つのモードが選択される。情報シンボルへ変換した送信データ系列に対し、選択したモードの検査行列を用いてＬＤＧＭ符号化が行われる。ＬＤＧＭ符号は線形ブロック符号であり、任意の符号長Ｎシンボル、符号化率Ｒに対し、情報シンボルをＫ＝Ｎ×Ｒシンボルずつに区切って符号化が行われる。

図１の例では、符号長Ｎは固定とし、モード１の符号化率をＲ₁、１符号語内の情報シンボル数をＫ₁とする。同様にモード２の符号化率をＲ₂、１符号語内の情報シンボル数をＫ₂とする。

送受信システム１では、モードの選択は符号単位ではなくブロック単位で行われる。ブロックの大きさは、ブロックに含まれる符号の数Ｗを用いてＮ×Ｗと定義する。Ｗの設定は任意である。このブロックは全て同一のモードで符号化された符号語により構成される。

符号化部２０では、入力部１０により得られた情報シンボルが符号化される。
次に、検査行列と符号化方法について説明する。情報シンボル長Ｋ、符号長Ｎの符号を生成するためのＬＤＧＭ符号化器に用いるパリティ検査行列Ｈは、Ｎ−Ｋ行Ｎ列の疎な行列により表される。ここで、ＬＤＧＭ符号のＨは大きく分けて式（１）に示すような２つの行列により構成される。

式（１）において、検査行列左側を構成するＨ_sにはＮ−Ｋ行Ｋ列の行列であり、行重みｗ_j、列重みｗ_kの正則な行列を用いる。検査行列右側を構成するＨ_pはＮ−Ｋ行Ｎ−Ｋ列の大きさである。Ｈ_pの重み配置は大きく分けて３つ存在し、それぞれＬＤＧＭ符号、ＬＤＧＭ Ｓｔａｉｒｃａｓｅ符号、ＬＤＧＭ Ｔｒｉａｎｇｌｅ符号の３つに対応する。

今回の例では、ＬＤＧＭ Ｓｔａｉｒｃａｓｅ符号を用いる。ＬＤＧＭ Ｓｔａｉｒｃａｓｅ符号は、式（２）のように階段状に重みが配置されたＨ_pを持つ。

ＬＤＧＭ符号は、組織符号である。つまり、Ｍ＝｛Ｍ₁， …， Ｍ_K｝の情報シンボルが与えられた場合、符号語シンボルＣ＝｛Ｃ₁， …， Ｃ_N｝は式（３）で表される。

ここで、Ｐ＝｛Ｐ₁， …， Ｐ_N-K｝は誤り訂正用のパリティシンボルであり、式（４）により求められる。

式（４）において、Ｈ_i,jは検査行列ｉ行ｊ列に対応する成分を示している。図１の例では、モード１の検査行列をＨ₁、モード２の検査行列をＨ₂とし、これらを用いて符号化を行う。

変調部３０は、符号化部２０により得られたシンボルＣを、送信部４０を介して目的局５へと送信するが、バースト的な消失が発生する通信路において符号語をそのまま送信すると符号化利得が得られにくく鳴る。この符号化利得対策としてインターリーバを用いる方法がある。

インターリーバとは任意の長さのデータ系列をシャッフルしたデータ系列を作成することである。インターリーバを十分な長さのデータ系列に対し行うことで、バースト的な消失をランダム的な消失として表すことが可能となり、符号化利得が得られ易くなる。有限体を用いた誤り訂正符号を用いる場合、インターリーバはシンボル単位で行うことで誤り訂正能力を発揮することができる。

インターリーブされたデータ系列は２元のデータ系列へ再度変換され、任意のデジタル変調が行われ、送信部４０を介して、目的局５へと送信される。尚、送信部４０は、変調部３０で得られたデータ系列を目的局５に対して送信するための装置であり、図示しない高周波増幅器とアンテナを備えている。
（目的局５の構成）
目的局５は、受信部５０、復調部６０、レート推定部７０、復号化部８０及び出力部９０から構成される。

受信部５０、送信局３から送信されるデータ系列を受信するための装置であり、図示しない高周波増幅器とアンテナを備えている。
復調部６０では、受信部５０で受信した、消失を含むデータ系列に対する復調が行われ、これらのデータ系列が有限体へと変換される。ここで、有限体への変換はｎビット単位で行われるが、１ビットでも消失データが含まれる場合、そのシンボルは消失として扱われる。ｎビット全て受信成功していた場合は、有限体へと変換される。有限体へと変換されたこれらのデータ系列はインターリーブされているため、デインターリーブすることにより元の並びに戻される。

レート推定部７０では、復調部６０において得られたデータ系列に対するレート推定が行われる。本発明では、ブロック単位でのレート切り替えが行われるため、受信したブロックに含まれるＷ個の符号のうち、先頭の符号から順番にレート推定処理が施される。このレート推定については、後ほど詳細に説明する。

復号化部８０では、レート推定部７０で推定されたレート推定結果のモードの検査行列を用いて復号処理が行われる。
消失訂正符号としてのＬＤＧＭ符号には、繰り返し復号とガウス消去法を用いた復号法の２つの復号法に加え、これら２つの復号法を組み合わせたハイブリッド復号法が存在する。これら復号法を用いるためにはシンボルの消失位置を既知とする必要がある。データ消失はパケットロスや受信電力の極端な低下などにより発生するため、本実施形態では消失位置が把握できているものとする。

繰り返し復号のアルゴリズムを説明する。まず初めに、送信局３において検査行列Ｈを用いてＫ個の情報シンボルをＮシンボルの符号語Ｃとして符号化し、これを目的局５へと送信する状況を考える。消失通信路を介して得られた受信系列をｒ＝｛ｒ₁， …， ｒ_N｝とする。ｒ＝Ｃである場合は、検査行列Ｈの任意のｉ行目の成分とｒに対し式（５）が常に成立する。

式（５）中のｓはシンドロームを意味する。ＬＤＧＭ符号は線型符号であり、線型符号のシンドローム演算式はｒ＝Ｃの条件下において必ず式（５）を満足する。
本実施形態で用いるレート推定処理では、このシンドローム演算式を利用したレート推定が行われるため、このシンドロームｓ＝｛ｓ₁， …， ｓ_N-K｝は重要である。このシンドロームｓの成分ｓ_iを、ここではシンドローム成分と呼ぶことにする。

式（５）を利用して復号処理を行う。このシンドローム成分ｓ_iをｉ＝１から順番に確認していく。ｓ_iの算出に１つだけの消失シンボルｒ_kを含む場合、式（６）の演算により消失訂正を行うことができる。

これを全情報シンボルが訂正可能となるか、訂正不可能となるまで続ける。以上が繰り返し復号のアルゴリズムである。
次に、ガウス消去法を用いた復号法について説明を行う。式（５）は消失シンボルを解とする連立１次方程式として見ることができる。そこで、連立１次方程式を比較的小さな演算により算出可能なアルゴリズムであるガウス消去法を利用する。受信データ系列に含まれる消失シンボルの数がｌシンボルのとき、消失シンボルの位置をｉ＝｛ｉ₁， …， ｉ_l｝、消失シンボルをｘ＝｛ｘ_i1， …， ｘ_il｝、各消失位置ｉに対応する検査行列ｉ列目の成分を集めた行列ｈ_i＝｛ｈ_i1， …， ｈ_il｝とすると、式（７）が成立する。

式（７）において、ｈ_iに対し基本行操作を施し、上三角行列の形を実現することで、連立方程式会をｘ₁からｘ_lまで順に解くことができる。上三角行列へと変形が不可であったばあいは連立方程式会の算出が不可であると判定し復号処理を終了する。ガウス消去法による復号法は、繰り返し復号よりも強力な誤り訂正能力を持つが、繰り返し復号よりも多くの演算が必要となる。

次に、ハイブリッド復号について説明を行う。ハイブリッド復号では、まず初めに、受信系列ｒに対し繰り返し復号を施す。復号後に得られた系列ｒ’に消失シンボルが含まれる場合、ガウス消去法による復号法を適用する。

出力部９０では、復号化部８０で復号化されたシンボルが２元のデータに変換され、所望のデータが得られる。
（レート推定処理）
次に、図２及び図３に基づきレート推定処理について説明する。図２は、レート推定部７０で実行されるレート推定処理の流れを示すフローチャートである。図３は、図２に示すレート推定処理におけるサブルーチンであるレート推定（Ｓ１１０）の処理の流れを示すフローチャートである。

図４は、図３に示すフローチャートに従って実行されるシンドローム演算に依るシンドロームｓ２の演算によるレート推定サブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

図５も同様に、図３のフローチャートに従って実行されるシンドローム演算に依るシンドロームｓ２の演算及び繰り返し復号の併用によるレート推定サブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

レート推定処理は、低いレートの検査行列のみを用いて、シンドローム成分の算出を利用したレート推定を行う。なお、消失位置は把握できているとする。
このレート推定処理では、演算量の増大を防ぐために全てのシンドロームを演算するのではなく、演算する量はｃｍａｘ個に限定される。このｃｍａｘは、小さければ小さいほどに演算遅延が低減できる。

しかしながら、ｃｍａｘを小さな値と設定すると、レート推定誤りを引き起こす確率が増大し、レート推定精度の劣化を招く。この劣化対策として、このｃｍａｘは、利用する有限体ＧＦ（２ⁿ）のｎの値に応じて適切な値を設定する必要がある。

レート推定処理では、図２に示すように、Ｓ１００において、図示しないＣＰＵが、復調部６０から受信データ系列を取得する。続くＳ１０５では、復調部６０から取得したＷ個の符号のうち、ｗ番目の符号を対象としてレート推定を開始する。ここで、変数ｗ＝１、ｓｃｏｕｎｔ＝０に初期化し、処理をＳ１１０へ移行する。

続くＳ１１０では、シンドロームの演算によるレート推定を行う。このレート推定については、後ほど詳細に説明する。
続くＳ１１５では、Ｓ１１０においてレート推定が成功したか否かを判定する。Ｓ１１０においてレート推定が成功したと判定した場合（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、処理をＳ１２０へと移行し、レート推定が成功しなかった場合（Ｓ１１５：Ｎｏ）、処理をＳ１２５へ移行する。

Ｓ１２０では、Ｗ個の符号に対し推定結果を適用し、レート推定処理を終了する。Ｓ１２５では、Ｓ１１０のレート推定処理において計算されたシンドロームの数ｃｏｕｎｔ２を用いて、変数ｓｃｏｕｎｔをｓｃｏｕｎｔ＝ｓｃｏｕｎｔ＋ｃｏｕｎｔ２へ更新する。

続くＳ１３０では、ｓｃｏｕｎｔ≧ｃｍａｘを満たすか否かを判定する。満たす場合、（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、処理をＳ１４５へ移行し、満たさない場合、（Ｓ１３０：Ｎｏ）、処理をＳ１３５へ移行する。Ｓ１３５では、変数ｗをｗ＝ｗ＋１へ更新処理をＳ１４０へ移行する。

続くＳ１４０では、ｗ＞Ｗを満たすか否かを判定する。満たす場合（Ｓ１４０：Ｙｅｓ）、処理をＳ１４５へ移行し、満たさない場合（Ｓ１４０：Ｎｏ）、処理をＳ１１０へ移行する。Ｓ１４５では、推定結果としてレート推定に困難なモード（図２の例では、低レートであるモード２）をＷ個の符号に対し適用し、レート推定処理を終了する。
（シンドロームの計算による推定処理部）
次に、図２のＳ１１０におけるレート推定について図３に基づき説明する。このレート推定では、図３に示すように、Ｓ２００にｗ番目の符号を入力することによりレート推定が開始される。Ｓ２００では、シンドロームｓ２の演算によりレート推定を行う。このレート推定については、後ほど詳細に説明する。

続くＳ２０５では、Ｓ２００においてレート推定が成功したか否かを判別する。Ｓ２００においてレート推定が成功したと判定した場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、結果を保持して処理を終了し、レート推定が成功しなかった場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、処理をＳ２１０へ移行する。

Ｓ２１０では、シンドロームｓ２の演算と、繰り返し復号の併用によるレート推定を行う。このレート推定については、後ほど詳細に説明する。
続くＳ２１５では、Ｓ２１０においてレート推定が成功したか否かを判定する。Ｓ２１０においてレート推定が成功したと判定した場合（Ｓ２１５：Ｙｅｓ）、結果を保持して処理を終了し、レート推定が成功しなかった場合（Ｓ２１５：Ｎｏ）、レート推定に失敗したという結果を保持して処理を終了する。
（シンドロームｓ２の演算によるレート推定）
次に、図３のＳ２００におけるレート推定について、図４に基づき説明する。このレート推定では、図４に示すように、Ｓ３００にｗ番目の符号を入力することでレート推定を開始する。変数ｉ、ｃｏｕｎｔをそれぞれｉ＝１、ｃｏｕｎｔ＝０に初期化し、処理をＳ３０５へ移行する。

続くＳ３０５では、シンドローム成分ｓ_i（１≦ｉ≦Ｎ−Ｋ₂）の演算に消失シンボルが含まれるか否かを判定する。消失シンボルが含まれる場合（Ｓ３０５：Ｙｅｓ）、をＳ３１０へ移行する。含まれない場合（Ｓ３０５：Ｎｏ）、処理をＳ２２０へ移行する。Ｓ３１０では、変数ｉをｉ＝ｉ＋１へ更新し、処理をＳ３１５へ移行する。

続くＳ３１５では、ｉ＞Ｎ−Ｋ₂を満たすか否かを判定する。満たす場合（Ｓ３１５：Ｙｅｓ）、処理を終了し、満たさない場合（Ｓ３１５：Ｎｏ）、処理をＳ３０５へと移行する。

続くＳ３２０では、シンドローム成分ｓ_iを計算し、ｓ_i＝０を満たすか否かを判定する。満たす場合（Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、処理をＳ３２５へ移行する。満たさない場合、（Ｓ３２０：Ｎｏ）、処理をＳ３４０へと移行する。

Ｓ２２５では、変数ｃｏｕｎｔをｃｏｕｎｔ＝ｃｏｕｎｔ＋１に更新し、処理をＳ３３０へ移行する。
続くＳ３３０では、ｃｏｕｎｔ＝ｃｍａｘを満たすか否かを判定する。満たす場合（Ｓ３３０：Ｙｅｓ）、処理をＳ３３５へ移行する。満たさない場合、（Ｓ３３０：Ｎｏ）、処理をＳ３１０へと移行する。

Ｓ３３５では、レート推定結果としてレート推定処理に検査行列を利用したモード（図３の例では、モード２）を選択し、処理を終了する。Ｓ３４０では、レート推定結果として他方のモード（図３の例では、モード１）を選択し、処理を終了する。
（シンドロームＳ２の計算と、繰り返し復号の併用によるレート推定処理）
次に、図３のＳ２１０におけるレート推定について、図５に基づき説明する。このレート推定では、図５に示すように、Ｓ４００にｗ番目の符号が入力されるとレート推定が開始される。変数ｉ及びｃｏｕｎｔ２を、それぞれｉ＝１、ｃｏｕｎｔ２＝ｃｏｕｎｔに初期化し、処理をＳ４０５へ移行する。

このレート推定では、図４のレート推定と同様に、演算量の増大を防ぐために全てのシンドロームを演算するのではなく、演算量はｃｍａｘ個に限定される。
続くＳ４０５では、シンドローム成分ｓ_i（１≦ｉ≦Ｎ−Ｋ₂）の演算に消失シンボルが１つだけ含まれるか否かを判定する。消失シンボルが１つだけ含まれる場合（Ｓ４０５：Ｙｅｓ）、処理をＳ４１０へ移行する。それ以外の場合（Ｓ４０５：Ｎｏ）、処理をＳ４２０へ移行する。Ｓ４１０では、変数ｉをｉ＝ｉ＋１へ更新し、処理をＳ４１５へ移行する。

続くＳ４１５では、ｉ＞Ｎ−Ｋ₂を満たすか否かを判定する。満たす場合（Ｓ４１５：Ｙｅｓ）、処理を終了し、満たさない場合（Ｓ４１５：Ｎｏ）、処理をＳ４０５へ移行する。

Ｓ４２０では、検出した唯１つの消失シンボル（仮にｒ_jと表わす）をｓ_i＝０と仮定して復元する。また、変数ｋをｋ＝０に初期化し、レート推定はＳ４２５へ移行する。
続くＳ４２５では、変数ｋはｋ＝ｋ＋１へ更新され、レート推定はＳ４３０へ移行する。

続くＳ４３０では、ｉ≠ｋが成立するか否かを判定する。前記判定を行う理由は、Ｓ４２０にてｓ_i＝０と仮定したため、ｓ_iはレート推定に利用できなくなるためである。成立する場合（Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、処理をＳ４３５へ移行する。成立しない場合（Ｓ４３０：Ｎｏ）、処理をＳ４４０へと移行する。

Ｓ４３５では、ｋ＞Ｎ−Ｋ₂が成立するか否かを判定する。成立する場合（Ｓ４３５：Ｙｅｓ）、処理をＳ４２５へと移行する。成立しない場合（Ｓ４３５：Ｙｅｓ）、処理をＳ４１０へ移行する。

Ｓ４４０では、Ｓ４２０で復元した消失シンボルｒ_jがｓ_kの演算に含まれるか否かを判定する。成立する場合（Ｓ４４０：Ｙｅｓ）、処理をＳ４４５へと移行する。成立しない場合（Ｓ４４０：Ｎｏ）、処理をＳ４３５へ移行する。

Ｓ４４５では、ｓ_kの演算に消失シンボルが含まれるか否かを判定する。成立する場合（Ｓ４４５：Ｙｅｓ）、処理をＳ４５０へ移行する。成立しない場合（Ｓ４４５：Ｎｏ）、処理をＳ４３５へ移行する。

Ｓ４５０では、ｓ_k＝０が成立するか否かを判定する。成立する場合（Ｓ４５０：Ｙｅｓ）、処理をＳ４５５へ移行する。成立しない場合（Ｓ４５０：Ｎｏ）、処理をＳ４７０へ移行する。

Ｓ４５５では、変数ｃｏｕｎｔ２＝ｃｏｕｎｔ２＋１に更新し、処理をＳ４６０へ移行する。
Ｓ４６０では、変数ｃｏｕｎｔ２＝ｃｍａｘが成立するか否かを判定する。成立する場合（Ｓ４６０：Ｙｅｓ）、処理をＳ４６５へ移行する。成立しない場合（Ｓ４６０：Ｎｏ）、処理をＳ４３５へ移行する。

Ｓ４６５では、レート推定結果としてレート推定処理に検査行列を利用したモード（図３の例では、モード２）を選択し、処理を終了する。
Ｓ４７０では、レート推定結果として他方のモード（図３の例では、モード１）を選択し、処理を終了する。
（送受信システム１の特徴）
以上のような送受信システム１によれば、目的局５は、同一モードで符号化されたＷ個の符号を受信可能であり、レート推定部７０においてレート推定の対象となるデータ系列が増加するために、高精度なレート推定処理を実現可能である。また、図２のレート推定処理では、レート推定成功時、即座にレート推定を終了し、推定結果をＷ個の符号全てに適用するため、簡易な演算によるレート推定が実現可能である。

次に本発明のレート推定処理を図１の送受信システム１に導入し、計算機シミュレーションを行い、その特性を比較した結果を説明する。
図１のインターリーバを利用した構成により、通信路がバースト的な消失を生ずる通信路であったとしても、図１の構成はランダム的な消失が発生する通信路として等価的に考える事ができる。このため今回の計算機シミュレーションでは、通信路はシンボル単位でランダム的に消失が発生する通信路として考える。ランダムシンボル消失通信路として等価的に表わした場合の伝送系のブロック図を図６に示す。

各パラメータは、有限体にＧＦ（２⁸）、モード１の符号化率Ｒ₁＝１／３、モード２の符号化率Ｒ₂＝１／４、符号長は１２００シンボルで固定とする。このとき、モード１利用時に１符号内に含まれる情報シンボル長は４００となり、モード２利用時に１符号内に含まれる情報シンボル長は３００となる。

また、モード１に使用している検査行列の各重みの数は、列重みｗ_j＝４、行重みｗ_k＝２である。モード２に使用している検査行列の各重みの数は、列重みｗ_j＝６、行重みｗ_k＝２である。

計算機シミュレーションによる、各消失確率におけるレート推定失敗率特性を図７に示す。本発明及び既存の方法では、モード２利用時にレート推定誤りが発生しないため、図７にはモード１利用時のレート推定誤り率のみを示す。また、レート推定処理における、１符号あたりの乗算回数特性を図８に示す。ここで、既存の方法として、レート推定処理に非特許文献３の手段を用いた場合の結果を併せて掲載している。

演算量は処理遅延と関連することから、乗算回数特性が低いほど低遅延であることが分かる。図７より、本発明は既存の方法よりもレート推定能力が向上していることが分かる。そして本発明のレート推定能力は、Ｗを大きく設定するほど、つまりブロックの大きさを大きくするほどに向上する事がわかる。

また、図８より、この時の乗算回数特性は既存の発明よりも低く抑えられていることが分かる。このことから、既存の方法よりも低演算遅延を実現していることが分かる。そして、Ｗを大きく設定するほどに乗算回数特性を低く抑えられることが分かる。

計算機シミュレーションによる、モード１利用時に目的局５が受信可能な情報シンボル長の期待値を図９、モード２利用時の期待値を図１０にそれぞれ示す。
送信局３から送信される１符号内には、モード１利用時には４００、モード２利用時には３００シンボルの情報シンボルが含まれる。レート推定が常に完全であれば、常に正しい長さの情報シンボルを受信できるはずであり、期待値はこれらの値となる。しかし、実際には、図７に示したように、高い消失確率の通信路においてはレート推定誤りが発生するため、高い消失確率の通信路では正しい長さの情報シンボルを受信することは困難である。

しかし、図９より、本発明は既存の方法よりも高い確率の消失が発生したとしても、正しい長さの情報シンボルを受信できていることが分かる。例えば、既存の方法では、通信路の消失確率が７０％よりも高くなると正しい長さの情報シンボルを受信不可となっているが、本発明のブロックサイズをＷ＝１０と設定したとき、通信路の消失確率が８２％となるまで正しい長さの情報シンボルを受信できる。

つまり、本発明は予期しない高い消失が発生した場合など、通信路環境が瞬時的に悪化した際にも正しい長さの情報を受信し続けられることが分かる。このため、本発明は同期外れに強いマルチレート伝送を実現できることが分かる。

図１０より、モード２利用時における期待値は常に正しい値をとることが分かる。これは、本発明及び既存の方法において、モード２の推定誤りを生じないためである。
（その他の実施形態）
本実施形態では、レート推定に低いレートの検査行列のみを用いたが、高いレートの検査行列をレート推定に用いても構わない。

本実施形態では、送信局３及び目的局５はそれぞれ２つのモードを有しているが、送信局３及び目的局５がさらに多くのモードを有していても構わない。
本実施形態では、各モードの符号長を等しく設定したが、書くモードの符号長を可変にしてレート推定しても構わない。

本実施形態では、送信局３及び目的局５はそれぞれＬＤＧＭ符号を利用しているが、送受信部４０，５０がＬＴ（Ｌｕｂｙ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）符号やＲａｐｔｏｒ符号など、誤り訂正処理が本質的に同じである符号を利用してレート推定しても構わない。

本発明は、デジタル無線通信や有線通信路において、伝搬路の状況に応じて符号化率を変化させる伝送形態において、ブロック単位で符号化率を切り替える伝送形態を実現し、低演算かつ優れたレート推定成功率を実現する方法として利用することができる。

１…送受信システム
３…送信局
５…目的局
１０…入力部
２０…符号化部
３０…変調部
４０…送信部
５０…受信部
６０…復調部
７０…レート推定部
８０…復号化部
９０…出力部

Claims (4)

1. 非ゼロ成分を有する検査行列をもつ線形符号のうち、複数の異なるレートを利用するマルチレート符号化を用いて送受信を行う送受信システムにおいて、
   単一のレートで符号化された複数の符号語により構成されたブロック単位で送受信を行い、かつブロック内の複数の符号に対しレート推定を行うレート推定手段を備えたことを特徴とする送受信システム。
2. 請求項１に記載の送受信システムにおいて、
   前記レート推定手段は、
   レート推定成功時、レート推定結果を前記ブロック内全ての符号に対し反映することを特徴とする送受信システム。
3. 請求項１に記載の送受信システムにおいて、
   前記レート推定手段は、
   レート推定成功時、レート推定を終了することを特徴とする送受信システム。
4. 請求項１に記載の送受信システムにおいて、
   前記レート推定手段は、
   前記ブロック内のある符号に対するレート推定に失敗した場合、レート推定で得られた演算結果を前記ブロックのうち同一ブロック内の他の符号に対するレート推定に適用することを特徴とする送受信システム。