JP2023120648A - Receiving device, on-vehicle device, and receiving method - Google Patents

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賢史 西田
Masashi Nishida
寛 望月
Hiroshi Mochizuki
英夫 中村
Hideo Nakamura
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Social System Development Laboratory Co Ltd
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Social System Development Laboratory Co Ltd
Nihon University
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Abstract

To provide a method for limiting an error correction ability without using a value like a syndrome.SOLUTION: A transmitting device 20 transmits to a rail R a transmission signal in which given transmission information has undergone error correction code processing and modulation. A receiving device 40 demodulates a reception signal received from the rail R to generate a reception word, further performs error correction decoding processing to generate reception information, and compares match of each bit between an assumed code word generated from the reception information and the reception word. The receiving device uses a result of the comparison to determine whether to adopt the reception information. For example, it is determined that the reception information is adopted when the number of mismatched bits satisfies a predetermined tolerance condition.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

特許法第30条第2項適用申請有り 一般社団法人電気学会 電気学会論文誌D Vol.141 No.3 2021 産業応用部門誌 2021年3月号Applied for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law The Institute of Electrical Engineers of Japan Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan D Vol. 141 No. 3 2021 Industrial Application Division March 2021 issue

本発明は、受信装置等に関する。 The present invention relates to a receiver and the like.

鉄道の列車制御装置における情報伝送では、受信側でCRC(Cyclic Redundancy Check)符号による誤り検出を行い、受信した情報に誤りがあった場合にはその情報を破棄するようにしている。また、受信した情報の誤りが継続する場合には、列車を停止させる等のフェールセーフを考慮した更なる安全側の制御がなされる。このため、通信路の品質が悪いと、誤り検出の頻度が高くなり頻繁に列車を停止させることになってしまうという問題が起こり得た。 In information transmission in a railway train control device, error detection is performed by a CRC (Cyclic Redundancy Check) code on the receiving side, and if there is an error in the received information, the information is discarded. Further, if the received information continues to be erroneous, further safety-side control is performed in consideration of fail-safe, such as stopping the train. For this reason, if the quality of the communication channel is poor, the frequency of error detection becomes high, which may cause a problem that trains are frequently stopped.

鉄道の情報伝送では、誤り検出は行うが、誤り訂正符号を用いた誤り訂正までは行わないことが一般的である。これは、鉄道では高い安全性が求められており、誤り訂正を行ったとしてもその誤り訂正が完全でない可能性があり、訂正の結果、危険側の制御がなされるおそれがあるからである。 In information transmission of railways, error detection is performed, but error correction using an error correction code is generally not performed. This is because a high level of safety is required for railways, and even if error correction is performed, there is a possibility that the error correction may not be complete, and as a result of the correction, there is a risk that control will be performed on the dangerous side.

そこで、鉄道の情報伝送において、受信側で受信した情報に含まれる誤りの量を把握し、その誤り量が所定の誤り訂正基準値を超えない場合に誤り訂正した情報を採用するといったように誤り訂正能力を制限することで、誤り訂正符号を用いる際の信頼性及び安全性を確保する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in railway information transmission, the amount of errors contained in the information received on the receiving side is grasped, and if the amount of errors does not exceed a predetermined error correction reference value, error-corrected information is adopted. A technique has been proposed to ensure reliability and security when using an error correction code by limiting the correction capability (see, for example, Patent Document 1).

特開2012-138867号公報JP 2012-138867 A

しかしながら、上述の誤り訂正能力を制限する方法では、受信側で受信した情報の誤り量を把握する必要がある。このため、用いることができる誤り訂正符号は、リード・ソロモン符号やBCH符号等の、複数ビットの誤り訂正が可能であるとともに誤り訂正復号処理において誤り量が把握できる符号に限定される。BCH符号やリード・ソロモン符号では、誤り訂正復号処理において誤りの位置を示す値であるシンドロームが求められるので、このシンドロームを参照することで、受信した情報に含まれる誤り量を把握することができる。 However, in the method of limiting the error correction capability described above, it is necessary for the receiving side to grasp the amount of errors in the received information. Therefore, error correction codes that can be used are limited to codes such as Reed-Solomon codes and BCH codes, which are capable of correcting errors of multiple bits and whose amount of errors can be grasped in the error correction decoding process. In the BCH code and Reed-Solomon code, a syndrome, which is a value indicating the position of an error in error correction decoding processing, is obtained. By referring to this syndrome, it is possible to grasp the error amount contained in the received information. .

最近では、リード・ソロモン符号よりも誤り訂正能力の高いターボ符号やLDPC符号の利用が進んでいる。しかし、ターボ符号やLDPC符号では、受信語を復号して受信情報を得る際に誤り位置を求めずに復号すると、受信した情報に含まれる誤り量を把握することができない。BCH符号やリード・ソロモン符号で求められるシンドロームのような値が得られない。従って、上述の誤り訂正能力を制限する方法には用いることができない。従来の誤り訂正能力を制限する方法は、シンドロームのような値を用いることで実現されていたからである。 Recently, the use of turbo codes and LDPC codes, which have higher error correction capabilities than Reed-Solomon codes, is being used. However, with turbo codes and LDPC codes, if the received word is decoded to obtain received information without determining the error position, the amount of errors contained in the received information cannot be grasped. A value like the syndrome obtained by BCH code or Reed-Solomon code cannot be obtained. Therefore, it cannot be used for the method of limiting the error correction capability described above. This is because the conventional method of limiting the error correction capability is realized by using a value such as a syndrome.

本発明が解決しようとする課題は、上述したシンドロームのような値を用いずに、誤り訂正能力を制限する方法を実現すること、である。 The problem to be solved by the present invention is to implement a method for limiting the error correction capability without using values such as the syndromes described above.

上記課題を解決するための第1の発明は、
所与の送信情報を誤り訂正符号処理した符号語が変調されて送信された信号を受信し、受信信号を復調した受信語から情報を復号する受信装置であって、
前記受信語に対して、前記誤り訂正符号処理に応じた誤り訂正復号処理を行って受信情報を生成する復号部と、
前記受信情報から想定符号語を生成する符号化部と、
前記受信語と前記想定符号語とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果を用いて前記受信情報を採用するか否かを判定する判定部と、
を備える受信装置である。
A first invention for solving the above problems is
A receiving apparatus for receiving a transmitted signal obtained by modulating a codeword obtained by performing error correction code processing on given transmission information, and decoding information from the received word obtained by demodulating the received signal,
a decoding unit that performs error correction decoding processing according to the error correction code processing on the received word to generate received information;
an encoding unit that generates an assumed codeword from the received information;
a comparison unit that compares the received word and the assumed codeword;
a determination unit that determines whether or not to adopt the received information using the comparison result of the comparison unit;
is a receiving device comprising

他の発明として、
所与の送信情報を誤り訂正符号処理した符号語が変調されて送信された信号を受信し、受信信号を復調した受信語から情報を復号する受信方法であって、
前記受信語に対して、前記誤り訂正符号処理に応じた誤り訂正復号処理を行って受信情報を生成することと、
前記受信情報から想定符号語を生成することと、
前記受信語と前記想定符号語とを比較することと、
前記比較した結果を用いて前記受信情報を採用するか否かを判定することと、
を含む受信方法を構成してもよい。
Another invention is
A receiving method for receiving a transmitted signal obtained by modulating a codeword obtained by performing error correction code processing on given transmission information, and decoding information from the received word obtained by demodulating the received signal,
performing error correction decoding processing according to the error correction code processing on the received word to generate received information;
generating an assumed codeword from the received information;
comparing the received word with the expected codeword;
determining whether to adopt the received information using the result of the comparison;
You may configure a receiving method including

第1の発明等によれば、誤り訂正符号処理に応じた誤り訂正復号処理を受信語に対して行って生成した受信情報をもとに想定符号語を生成する。想定符号語の生成は、誤り訂正復号処理が受信情報を含む符号語全体を出力できる場合にはその符号語を想定符号語とし、誤り訂正復号処理が受信情報のみを出力する場合には受信情報をもとにさらに誤り訂正符号処理をすることで想定符号語を得る。この想定符号語と受信語とを比較し、比較結果を用いて、受信情報を採用するか否かを判定する。すなわち、比較結果に応じて、誤り訂正能力を制限することができる。従って、BCH符号やリード・ソロモン符号で求められるシンドロームのような値を用いずに、誤り訂正能力を制限する方法を実現することができる。 According to the first invention and the like, an assumed codeword is generated based on received information generated by performing error correction decoding processing corresponding to error correction coding processing on a received word. When the error correction decoding process can output the entire codeword including the received information, the assumed codeword is generated as the assumed codeword, and when the error correction decoding process outputs only the received information, the received information An assumed code word is obtained by further performing error correction code processing based on this. The assumed codeword and the received word are compared, and the result of the comparison is used to determine whether or not to adopt the received information. That is, it is possible to limit the error correction capability according to the comparison result. Therefore, it is possible to realize a method of limiting the error correction capability without using a value such as the syndrome obtained by the BCH code or Reed-Solomon code.

より具体的に説明すると、信号が送信された通信路における雑音の重畳等によって受信語に誤りが含まれる可能性がある。受信語に誤りがあるとして、その受信語を誤り訂正復号処理した受信情報が取り得るケースとして、誤り訂正復号処理によって誤りが完全に訂正された情報である場合と、完全に訂正されていない情報である場合との2通りが考えられる。誤り量によって、完全に訂正できるか否かが変わるからである。完全に訂正された場合は、誤りを含んでいる受信語と、訂正された受信情報を送信側と同じ誤り訂正符号処理した想定符号語とは一致しない。この不一致の量は、誤り量と推定することができる。一方、完全に訂正されていない場合も、想定符号語と受信語とは一致しない。この不一致から推定される誤り量は、誤り訂正復号処理により訂正されずに残った誤り量の分だけ大きくなる。以上のことから、受信情報から生成した想定符号語と受信語とを比較し、その比較結果を用いることで、シンドロームのような値を用いずに、誤り訂正能力を制限する方法を実現することができる。 More specifically, the received word may contain errors due to superposition of noise in the communication channel through which the signal was transmitted. Assuming that there is an error in the received word, the received information obtained by error correction decoding processing of the received word can have two cases: the information whose error has been completely corrected by the error correction decoding processing, and the information that has not been completely corrected. Two cases are conceivable. This is because whether or not the error can be corrected completely depends on the amount of error. In the case of complete correction, the received word containing the error does not match the assumed code word obtained by processing the corrected received information with the same error correcting code as that of the transmitting side. The amount of this mismatch can be estimated as the amount of error. On the other hand, even if it is not completely corrected, the expected codeword and the received word do not match. The amount of errors estimated from this mismatch increases by the amount of errors left uncorrected by the error correction decoding process. From the above, it is possible to realize a method of limiting the error correction capability by comparing an assumed codeword generated from received information and a received word and using the comparison result without using a value such as a syndrome. can be done.

第2の発明は、第1の発明において、
前記比較部は、前記受信語と前記想定符号語との各ビットの一致を比較することで、誤り量を推定する、
受信装置である。
A second invention is based on the first invention,
The comparison unit estimates an error amount by comparing each bit match between the received word and the assumed codeword.
It is a receiving device.

第2の発明によれば、受信語に含まれる誤り量を、受信語と想定符号語とで一致しないビット数で推定することができる。 According to the second invention, the error amount contained in the received word can be estimated by the number of bits that do not match between the received word and the assumed codeword.

第3の発明は、第2の発明において、
前記判定部は、前記誤り量が所定の許容条件を満たす場合に前記受信情報を採用すると判定する、
受信装置である。
A third invention is, in the second invention,
The determination unit determines to adopt the received information when the error amount satisfies a predetermined allowable condition.
It is a receiving device.

第3の発明によれば、許容条件を、例えば所定ビット数以下といった条件とすることで、受信語と想定符号語との不一致ビット数が所定ビット数以下である場合には、受信語を誤り訂正復号処理した受信情報を採用することができる。また、不一致ビット数が所定ビット数を超えると受信情報を採用せず、誤り訂正能力を制限することができる。これにより、誤り訂正符号を用いる際の信頼性及び安全性を確保することができる。 According to the third invention, by setting the allowable condition to, for example, a condition such as a predetermined number of bits or less, if the number of mismatched bits between the received word and the assumed codeword is less than the predetermined number of bits, the received word is regarded as an error. Received information that has been corrected and decoded can be used. Also, when the number of non-matching bits exceeds a predetermined number of bits, the received information is not adopted, and the error correction capability can be limited. This makes it possible to ensure reliability and safety when using error correction codes.

第4の発明は、第1~第3の何れかの発明において、
前記受信語を硬判定して当該受信語の硬判定値を生成する硬判定部、
を更に備え、
前記比較部は、
前記受信語の前記硬判定値と前記想定符号語とを比較する、
受信装置である。
A fourth invention is, in any one of the first to third inventions,
a hard-decision unit that hard-decides the received word and generates a hard-decision value of the received word;
further comprising
The comparison unit
comparing the hard decision value of the received word to the assumed codeword;
It is a receiving device.

誤り訂正復号部が行う誤り訂正復号処理には軟判定及び硬判定があるが、軟判定のほうが硬判定に比較して高い誤り訂正能力が得られる。しかし、誤り訂正復号処理に軟判定を採用した場合、想定符号語は硬判定に相当する値であり受信語と直接比較することができない。この場合、第4の発明のように、受信語の硬判定値を求めて想定符号語と比較することで、軟判定の高い誤り訂正能力を生かしながら、通信路で生じた誤りを評価し、誤訂正の確率を下げて、誤り訂正符号を用いる際の信頼性及び安全性を確保することができる。 The error correction decoding processing performed by the error correction decoding unit includes soft decision and hard decision, and soft decision provides higher error correction capability than hard decision. However, when soft decision is adopted for the error correction decoding process, the assumed codeword is a value corresponding to hard decision and cannot be directly compared with the received word. In this case, as in the fourth invention, by obtaining the hard decision value of the received word and comparing it with the assumed code word, while making use of the high error correction capability of the soft decision, errors occurring in the communication channel are evaluated, It is possible to reduce the probability of erroneous correction and ensure reliability and security when using the error correcting code.

第5の発明は、第1~第4の何れかの発明の受信装置を具備し、列車に搭載される車上装置であって、
前記送信情報は、前記列車の制御用の情報であり、
前記変調された信号は、レールを伝送媒体として送信され、
前記受信装置は、前記レールに伝送された信号を受信する、
車上装置である。
A fifth invention is an on-board device equipped with the receiving device according to any one of the first to fourth inventions and mounted on a train,
The transmission information is information for controlling the train,
the modulated signal is transmitted over rails as a transmission medium;
the receiving device receives a signal transmitted on the rail;
It is an on-board device.

第5の発明によれば、列車の制御用の情報である送信情報を、レールを伝送媒体として車上装置へ送信する地上・車上間の情報伝送において、鉄道に求められる高い信頼性及び安全性を確保することができる。 According to the fifth invention, in information transmission between the ground and on-board transmission of information for controlling the train to the on-board equipment using the rail as a transmission medium, high reliability and safety required for the railway. can ensure the integrity of the

情報伝送システムの構成図。The block diagram of an information transmission system. 送信装置及び受信装置の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a transmitting device and a receiving device; 実験結果のグラフ。Graph of experimental results. 受信装置の変形例の構成図。The block diagram of the modification of a receiving apparatus.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the present invention is not limited by the embodiments described below, and the forms to which the present invention can be applied are not limited to the following embodiments. Also, in the description of the drawings, the same reference numerals are given to the same elements.

[全体構成]
図1は、本実施形態における受信装置40及び車上装置30を含む情報伝送システムの構成例を示す図である。図1によれば、情報伝送システムは、指令所や保守区、駅の機器室等に設置される地上装置10と、列車3に搭載される車上装置30とを備え、伝送媒体(通信路)であるレールRを介して地上装置10から車上装置30への情報伝送を行うシステムである。
[overall structure]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an information transmission system including a receiving device 40 and an on-board device 30 according to this embodiment. According to FIG. 1, the information transmission system includes a ground device 10 installed in a command center, a maintenance area, a station equipment room, etc., and an on-board device 30 mounted on a train 3. ) from the ground equipment 10 to the on-board equipment 30 via the rail R.

地上装置10は、地上制御装置12と、送信装置20とを備える。地上制御装置12は、速度制限情報や線路情報等の列車3の制御用の情報を生成する。送信装置20は、地上制御装置12により生成された列車3の制御用の情報である送信情報を誤り訂正符号処理及び変調して送信信号を生成し、生成した送信信号をレールRへ送信する。 The ground equipment 10 includes a ground control device 12 and a transmitter 20 . The ground control device 12 generates information for controlling the train 3 such as speed limit information and track information. The transmission device 20 performs error correction code processing and modulation on transmission information, which is information for controlling the train 3 generated by the ground control device 12, to generate a transmission signal, and transmits the generated transmission signal to the rail R.

車上装置30は、受信装置40と、車上制御装置32とを備える。受信装置40は、列車3の車体底部に設けられた受電器5を介してレールRに送信されている送信信号を受信し、受信信号を復調及び誤り訂正復号処理して受信情報を生成する。車上制御装置32は、受信装置により生成された受信情報である列車3の制御用の情報を用いて、列車3の走行制御を行う。 The on-board device 30 includes a receiving device 40 and an on-board control device 32 . The receiving device 40 receives the transmission signal transmitted to the rail R via the power receiver 5 provided at the bottom of the train 3, demodulates the received signal and performs error correction decoding processing to generate reception information. The on-board control device 32 performs running control of the train 3 using the information for controlling the train 3 which is the received information generated by the receiving device.

[送信装置及び受信装置]
図2は、送信装置20及び受信装置40の構成例を示す図である。図2によれば、送信装置20は、誤り訂正符号化部21と、変調部22とを有する。
[Transmitting device and receiving device]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the transmitting device 20 and the receiving device 40. As shown in FIG. According to FIG. 2, the transmitter 20 has an error correction encoder 21 and a modulator 22 .

誤り訂正符号化部21は、地上制御装置12により生成された列車3の制御用の情報である送信情報を誤り訂正符号処理して符号語を生成する。誤り訂正符号化部21が用いる誤り訂正符号は、例えば、LDPC(Low Density Parity Check:低密度パリティ検査)符号やターボ符号等の複数ビットの誤り訂正が可能な符号である。 The error correction coding unit 21 performs error correction code processing on transmission information, which is information for controlling the train 3 generated by the ground control device 12, and generates a code word. The error correction code used by the error correction coding unit 21 is, for example, a code capable of correcting multiple-bit errors, such as an LDPC (Low Density Parity Check) code or turbo code.

変調部22は、誤り訂正符号化部21により生成された符号語を変調して送信信号を生成し、生成した送信信号を、伝送媒体であるレールRに送信する。変調部22が用いる変調方式は、例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)変調やQPSK(Quadrature Phase Shift Keying:4値位相偏移)変調である。 The modulator 22 modulates the codeword generated by the error correction encoder 21 to generate a transmission signal, and transmits the generated transmission signal to the rail R, which is a transmission medium. The modulation scheme used by the modulator 22 is, for example, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation or QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulation.

受信装置40は、復調部41と、誤り訂正復号部42と、誤り訂正符号化部43と、比較部45と、判定部46とを有する。 The receiver 40 has a demodulator 41 , an error correction decoder 42 , an error correction encoder 43 , a comparator 45 and a decision unit 46 .

復調部41は、受信信号を復調して受信語を生成する。復調部41が用いる復調方式は、送信装置20の変調部22が用いた変調方式に応じた復調方式である。 The demodulator 41 demodulates the received signal to generate a received word. The demodulation method used by the demodulation unit 41 is a demodulation method according to the modulation method used by the modulation unit 22 of the transmission device 20 .

誤り訂正復号部42は、復調部41により生成された受信語を誤り訂正復号処理して受信情報を生成する。誤り訂正復号部42が用いる誤り訂正復号は、送信装置20の誤り訂正符号化部21が用いた誤り訂正符号に応じた誤り訂正復号である。 The error correction decoding unit 42 performs error correction decoding processing on the received word generated by the demodulation unit 41 to generate received information. The error correction decoding used by the error correction decoding section 42 is error correction decoding according to the error correction code used by the error correction encoding section 21 of the transmission device 20 .

誤り訂正符号化部43は、誤り訂正復号部42により生成された受信情報を誤り訂正符号処理して想定符号語を生成する。誤り訂正符号化部43が用いる誤り訂正符号は、送信装置20の誤り訂正符号化部21が用いた誤り訂正符号と同じである。 The error correction coding unit 43 performs error correction coding processing on the received information generated by the error correction decoding unit 42 to generate assumed codewords. The error correction code used by the error correction encoder 43 is the same as the error correction code used by the error correction encoder 21 of the transmission device 20 .

なお、誤り訂正復号部42が、誤り訂正復号処理によって受信情報のみではなく符号語をも生成できる場合には、その符号語を想定符号語として誤り訂正符号化部43を省略することができる。 If the error correction decoding unit 42 can generate not only received information but also codewords by error correction decoding processing, the error correction encoding unit 43 can be omitted by using the codewords as assumed codewords.

比較部45は、誤り訂正符号化部43により生成された想定符号語と、復調部41により生成された受信語とを比較する。具体的には、想定符号語と受信語との各ビットの一致を比較し、一致しないビット数(不一致ビット数)を受信語の誤り量として推定する。 The comparator 45 compares the assumed codeword generated by the error correction encoder 43 and the received word generated by the demodulator 41 . Specifically, each bit match between the assumed codeword and the received word is compared, and the number of bits that do not match (the number of mismatched bits) is estimated as the amount of error in the received word.

判定部46は、比較部45の比較結果を用いて、誤り訂正復号部42により生成された受信情報を採用するか否かを判定する。具体的には、比較部45により推定された誤り量(不一致ビット数)が所定の許容条件を満たす場合に、受信情報を採用すると判定する。許容条件は、例えば、所定のビット数以下であること、とすることができる。 The determination unit 46 uses the comparison result of the comparison unit 45 to determine whether or not to adopt the received information generated by the error correction decoding unit 42 . Specifically, when the error amount (number of mismatched bits) estimated by the comparison unit 45 satisfies a predetermined allowable condition, it is determined to adopt the received information. The permissible condition can be, for example, that the number of bits is less than or equal to a predetermined number.

誤り訂正復号部42の誤り訂正処理により受信語に含まれる誤りが完全に訂正されて受信情報が“正しい”情報である場合には、この受信情報から生成される想定符号語(すなわち、受信情報を誤り訂正符号化部21が誤り訂正符号処理した後の想定符号語)は、送信装置20において誤り訂正符号化部21が送信情報を誤り訂正符号処理した後の符号語に等しい。しかし、受信語自体には誤りが含まれているため、想定符号語と受信語とは一致せず、その不一致ビット数は、受信語に含まれる誤り量に相当することとなる。受信語に誤りが含まれていない場合には、想定符号語と受信語とは一致するからである。 When the error contained in the received word is completely corrected by the error correction processing of the error correction decoding unit 42 and the received information is "correct" information, an assumed code word generated from this received information (that is, the received information is equal to the codeword after error correction coding processing of the transmission information by the error correction coding unit 21 in the transmitting device 20 . However, since the received word itself contains errors, the assumed code word and the received word do not match, and the number of mismatched bits corresponds to the amount of errors contained in the received word. This is because the expected codeword and the received word match when the received word contains no error.

では、受信語に含まれる誤り量が多く、誤り訂正復号部42の誤り訂正処理によって完全に誤りを訂正されずに、受信情報が“正しくない”情報である場合にはどうなるであろうか。この場合も、想定符号語と受信語とは一致しないこととなる。不一致ビット数は、誤り訂正復号処理により訂正されずに残った誤り量の分だけ大きくなると推定される。この推定は実験結果を参照して後述する。このことから、受信語を誤り訂正復号処理した後の受信情報に対して再度誤り訂正符号処理をして生成した想定符号語と、受信語とを比較し、比較した不一致の程度を、受信語に含まれる誤り量として推定することができる。 Then, what happens when the amount of errors contained in the received word is large and the received information is "incorrect" information without being completely corrected by the error correction processing of the error correction decoder 42? Also in this case, the expected codeword and the received word do not match. It is estimated that the number of mismatched bits increases by the amount of errors left uncorrected by the error correction decoding process. This estimation will be described later with reference to experimental results. For this reason, the received word is compared with an assumed code word generated by performing error correction coding processing again on the received information after the received word has been subjected to error correction decoding processing, and the degree of discrepancy obtained by comparison is calculated as the received word. can be estimated as the amount of error contained in

[実験結果]
図3は、本実施形態の情報伝送システムの実験結果である。本実験では、ランダムデータとして生成した送信情報を変調及び誤り訂正符号処理した送信信号に、雑音を重畳して受信信号とし、この受信信号を復調した受信語に含まれる誤り量を推定するシミュレーションを行った。誤り量は、誤り率(BER:Bit error rate)として求めた。また、変調方式をQPSK変調、誤り訂正符号をLDPC符号とし、これに対応して復調はQPSK復調、復号はLDPC復号とした。
[Experimental result]
FIG. 3 shows experimental results of the information transmission system of this embodiment. In this experiment, transmission information generated as random data was modulated and subjected to error correction code processing, and noise was superimposed on the transmission signal to obtain a reception signal. went. The error amount was obtained as an error rate (BER: Bit error rate). Also, QPSK modulation was used as the modulation method, and LDPC code was used as the error correction code.

図3では、横軸をS/N比、縦軸を誤り率とした誤り率特性のグラフを示している。本実施形態の処理で求まる不一致ビット数から算出した誤り率特性のグラフを「本実施形態」として図3に示す。比較例として、QPSK復調及びLDPC復号処理を行った受信情報そのものの誤り率特性のグラフを「第1比較例」とし、送信時にQPSK変調のみを行って受信時にQPSK復調のみを行った場合(すなわち誤り訂正符号の処理をしなかった場合)の誤り率特性のグラフを「第2比較例」として示す。第2比較例は、いわば、正解の誤り率特性を示しているといえる。 FIG. 3 shows a graph of error rate characteristics with the horizontal axis representing the S/N ratio and the vertical axis representing the error rate. FIG. 3 shows a graph of error rate characteristics calculated from the number of mismatched bits obtained by the processing of this embodiment as "this embodiment". As a comparative example, a graph of the error rate characteristics of the received information itself subjected to QPSK demodulation and LDPC decoding processing is referred to as "first comparative example", and only QPSK modulation is performed at the time of transmission and only QPSK demodulation is performed at the time of reception (i.e. A graph of error rate characteristics in the case where error correction code processing is not performed is shown as a “second comparative example”. It can be said that the second comparative example exhibits, so to speak, correct error rate characteristics.

先ず、受信情報そのものの誤り率特性(第1比較例)は、S/N比の悪化に対する誤り率の改善がみられるが、LDPC方式の復号で誤りが生じるS/N比の範囲は極めて狭く、LDPC復号処理による誤り訂正がなされたエラーフリー領域でのS/N比では誤り率の算定が不可能であった。本実施形態の誤り率特性は、S/N比全体のレンジにおいて、第2比較例とほぼ一致する特性を示している。このことは、伝送の過程で生じる誤り量を、ほぼ正確に推定できることを示している。 First, as for the error rate characteristics of the received information itself (first comparative example), the error rate is improved against the deterioration of the S/N ratio. , it was impossible to calculate the error rate with the S/N ratio in the error-free region in which the error was corrected by the LDPC decoding process. The error rate characteristics of this embodiment show characteristics that substantially match those of the second comparative example in the entire S/N ratio range. This indicates that the amount of errors occurring in the process of transmission can be estimated almost accurately.

[作用効果]
本実施形態によれば、誤り訂正符号処理に応じた誤り訂正復号処理を受信語に対して行って生成した受信情報から想定符号語を生成する。想定符号語の生成は、誤り訂正復号処理が受信情報を含む符号語全体を出力できる場合にはその符号語を想定符号語とし、誤り訂正復号処理が受信情報のみを出力する場合には受信情報をもとにさらに誤り訂正符号処理をすることで想定符号語を得る。この想定符号語と受信語とを比較し、比較結果を用いて、受信情報を採用するか否かを判定する。すなわち、比較結果に応じて、誤り訂正能力を制限することができる。従って、BCH符号やリード・ソロモン符号で求められるシンドロームのような値を用いずに、誤り訂正能力を制限する方法を実現することができる。
[Effect]
According to this embodiment, an assumed codeword is generated from received information generated by performing error correction decoding processing corresponding to error correction coding processing on a received word. When the error correction decoding process can output the entire codeword including the received information, the assumed codeword is generated as the assumed codeword, and when the error correction decoding process outputs only the received information, the received information An assumed code word is obtained by further performing error correction code processing based on this. The assumed codeword and the received word are compared, and the result of the comparison is used to determine whether or not to adopt the received information. That is, it is possible to limit the error correction capability according to the comparison result. Therefore, it is possible to realize a method of limiting the error correction capability without using a value such as the syndrome obtained by the BCH code or Reed-Solomon code.

より詳細に説明すると、伝送媒体(通信路)であるレールRにおける雑音の重畳等によって受信語に誤りが含まれる可能性がある。受信語に誤りがあるとして、その受信語を誤り訂正復号処理した受信情報が取り得るケースとして、誤り訂正復号処理によって誤りが完全に訂正された情報である場合と、完全に訂正されていない情報である場合との2通りが考えられる。誤り量によって、完全に訂正できるか否かが変わるからである。完全に訂正された場合は、誤りを含んでいる受信語と、訂正された受信情報を送信側と同じ誤り訂正符号処理した想定符号語とは一致しない。この不一致の量は、誤り量と推定することができる。一方、完全に訂正されていない場合も、想定符号語と受信語とは一致しない。この不一致から推定される誤り量は、誤り訂正復号処理により訂正されずに残った誤り量の分だけ大きくなる。このように、受信情報から生成した想定符号語と受信語とを比較することで、誤り訂正符号の方式に関わらず、受信語に含まれる誤り量を推定することができるため、シンドロームのような値を用いずに誤り訂正能力を制限する方法を実現することができる。 More specifically, there is a possibility that an error is included in the received word due to superposition of noise on the rail R, which is the transmission medium (communication path). Assuming that there is an error in the received word, the received information obtained by error correction decoding processing of the received word can have two cases: the information whose error has been completely corrected by the error correction decoding processing, and the information that has not been completely corrected. Two cases are conceivable. This is because whether or not the error can be corrected completely depends on the amount of error. In the case of complete correction, the received word containing the error does not match the assumed code word obtained by processing the corrected received information with the same error correcting code as that of the transmitting side. The amount of this mismatch can be estimated as the amount of error. On the other hand, even if it is not completely corrected, the expected codeword and the received word do not match. The amount of errors estimated from this mismatch increases by the amount of errors left uncorrected by the error correction decoding process. In this way, by comparing the expected codeword generated from the received information with the received word, the amount of errors contained in the received word can be estimated regardless of the error correction code system. A method can be implemented to limit the error correction capability without using a value.

なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。 It goes without saying that the embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention.

(A)受信語の硬判定
例えば、受信語の硬判定値と想定符号語とを比較するようにしてもよい。具体的には、図4に示すように、受信語の硬判定値を生成する硬判定部44を更に備える受信装置40Aを構成する。硬判定部44は、復調部41により生成された受信語を硬判定して、受信語の硬判定値を生成する。硬判定は、ビットの“1”と“0”を決定する処理である。受信語に含まれるビット列が“1”又は“0”ではなく、アナログ値の連続値をとる場合には、硬判定によって受信語をビット列のデジタルデータとすることができる。
(A) Hard Decision of Received Word For example, the hard decision value of the received word may be compared with the assumed codeword. Specifically, as shown in FIG. 4, a receiving device 40A is configured that further includes a hard decision section 44 that generates a hard decision value of a received word. The hard decision unit 44 makes a hard decision on the received word generated by the demodulator 41 to generate a hard decision value of the received word. A hard decision is the process of determining whether a bit is "1" or "0". If the bit string contained in the received word is not "1" or "0" but has a series of analog values, the received word can be converted to digital data of the bit string by hard decision.

そして、比較部45Aは、誤り訂正符号化部43により生成された想定符号語と、硬判定部44により生成された受信語の硬判定値とを比較する。つまり、想定符号語と受信語の硬判定値との各ビットの一致を比較し、一致しないビット数(不一致ビット数)を受信語の誤り量として推定する。 Then, the comparison unit 45A compares the assumed codeword generated by the error correction coding unit 43 and the hard decision value of the received word generated by the hard decision unit 44 . That is, each bit match between the assumed codeword and the hard decision value of the received word is compared, and the number of bits that do not match (the number of mismatched bits) is estimated as the amount of error in the received word.

誤り訂正復号部が行う誤り訂正復号処理には軟判定及び硬判定があるが、軟判定のほうが硬判定に比較して高い誤り訂正能力が得られる。しかし、誤り訂正復号処理に軟判定を採用した場合、想定符号語は硬判定に相当する値であり受信語と直接比較することができない。このような場合に、受信語の硬判定値を求めて想定符号語と比較することで、軟判定の高い誤り訂正能力を生かしながら、通信路で生じた誤りを評価し、誤訂正の確率を下げて、誤り訂正符号を用いる際の信頼性及び安全性を確保することができる。 The error correction decoding processing performed by the error correction decoding unit includes soft decision and hard decision, and soft decision provides higher error correction capability than hard decision. However, when soft decision is adopted for the error correction decoding process, the assumed codeword is a value corresponding to hard decision and cannot be directly compared with the received word. In such a case, by obtaining the hard decision value of the received word and comparing it with the expected code word, it is possible to evaluate the error that occurred in the communication channel while taking advantage of the high error correction capability of the soft decision, and to estimate the probability of miscorrection. to ensure reliability and security when using error correcting codes.

(B)情報伝送システム
また、上述した実施形態では、鉄道における地上と車上との間の情報伝送システムに本発明を適用した例を説明した。しかし、鉄道に限らず、他の情報伝送システムに本発明を適用することが可能である。
(B) Information transmission system Also, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to an information transmission system between the ground and on-board trains has been described. However, the present invention can be applied to other information transmission systems as well as railways.

10…地上装置
12…地上制御装置
20…送信装置
21…誤り訂正符号化部
22…変調部
3…列車
5…受電器
30…車上装置
40(40A)…受信装置
41…復調部
42…誤り訂正復号部
43…誤り訂正符号化部
44…硬判定部
45(45A)…比較部
46…判定部
32…車上制御装置
R…レール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Ground equipment 12... Ground control apparatus 20... Transmission apparatus 21... Error correction coding part 22... Modulation part 3... Train 5... Power receiver 30... On-board apparatus 40 (40A)... Reception apparatus 41... Demodulation part 42... Error Correction decoding unit 43 Error correction encoding unit 44 Hard decision unit 45 (45A) Comparison unit 46 Decision unit 32 On-board controller R Rail

Claims (6)

所与の送信情報を誤り訂正符号処理した符号語が変調されて送信された信号を受信し、受信信号を復調した受信語から情報を復号する受信装置であって、
前記受信語に対して、前記誤り訂正符号処理に応じた誤り訂正復号処理を行って受信情報を生成する復号部と、
前記受信情報から想定符号語を生成する符号化部と、
前記受信語と前記想定符号語とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果を用いて前記受信情報を採用するか否かを判定する判定部と、
を備える受信装置。
A receiving apparatus for receiving a transmitted signal obtained by modulating a codeword obtained by performing error correction code processing on given transmission information, and decoding information from the received word obtained by demodulating the received signal,
a decoding unit that performs error correction decoding processing according to the error correction code processing on the received word to generate received information;
an encoding unit that generates an assumed codeword from the received information;
a comparison unit that compares the received word and the assumed codeword;
a determination unit that determines whether or not to adopt the received information using the comparison result of the comparison unit;
receiving device.
前記比較部は、前記受信語と前記想定符号語との各ビットの一致を比較することで、誤り量を推定する、
請求項1に記載の受信装置。
The comparison unit estimates an error amount by comparing each bit match between the received word and the assumed codeword.
The receiving device according to claim 1.
前記判定部は、前記誤り量が所定の許容条件を満たす場合に前記受信情報を採用すると判定する、
請求項2に記載の受信装置。
The determination unit determines to adopt the received information when the error amount satisfies a predetermined allowable condition.
3. The receiving device according to claim 2.
前記受信語を硬判定して当該受信語の硬判定値を生成する硬判定部、
を更に備え、
前記比較部は、
前記受信語の前記硬判定値と前記想定符号語とを比較する、
請求項1~3の何れか一項に記載の受信装置。
a hard-decision unit that hard-decides the received word and generates a hard-decision value of the received word;
further comprising
The comparison unit
comparing the hard decision value of the received word to the assumed codeword;
The receiving device according to any one of claims 1-3.
請求項1~4の何れか一項に記載の受信装置を具備し、列車に搭載される車上装置であって、
前記送信情報は、前記列車の制御用の情報であり、
前記変調された信号は、レールを伝送媒体として送信され、
前記受信装置は、前記レールに伝送された信号を受信する、
車上装置。
An on-board device equipped with the receiving device according to any one of claims 1 to 4 and mounted on a train,
The transmission information is information for controlling the train,
the modulated signal is transmitted over rails as a transmission medium;
the receiving device receives a signal transmitted on the rail;
on-board equipment.
所与の送信情報を誤り訂正符号処理した符号語が変調されて送信された信号を受信し、受信信号を復調した受信語から情報を復号する受信方法であって、
前記受信語に対して、前記誤り訂正符号処理に応じた誤り訂正復号処理を行って受信情報を生成することと、
前記受信情報から想定符号語を生成することと、
前記受信語と前記想定符号語とを比較することと、
前記比較した結果を用いて前記受信情報を採用するか否かを判定することと、
を含む受信方法。
A receiving method for receiving a transmitted signal obtained by modulating a codeword obtained by performing error correction code processing on given transmission information, and decoding information from the received word obtained by demodulating the received signal,
performing error correction decoding processing according to the error correction code processing on the received word to generate received information;
generating an assumed codeword from the received information;
comparing the received word with the expected codeword;
determining whether to adopt the received information using the result of the comparison;
Receiving method including.
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