JP4425282B2 - 符号化方法および符号化装置 - Google Patents
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Description
一般に、q個の異なる値を有する情報アルファベット(典型例はq=2のビット)を用いる符号化は、図35に示すようK個の情報アルファベット(情報ビット)を1組のブロックI1として、このブロックの可能な全てのパターン(qK通りある)に対して、Kより大きいN個の符号アルファベット(符号ビット)のブロックI2を1対1に対応させる。
このとき、情報アルファベットと符号アルファベットの組が同じで、N個の符号のうちK個を元の情報アルファベットにより構成されるような符号を組識符号という。残りのM=N−K個のアルファベットはパリティアルファベットと呼ばれ、通常は情報アルファベットに対して加算等の規定の処理を行って得られる。
すなわち、Nビットで構成される符号語の構成ビットのうち、Kビットが情報で残りのM(=N−K)ビットが誤り検出や訂正のためのパリティビットである符号をブロック符号といい、符号語の始めのKビットが情報ビットで、その後に(N−K)ビットのパリティビットが配列されているブロック符号を組識符号という。
G=(gij);i=0,...,K−1; j=0,...,N−1
を用いて、次式
x=uG (1)
によりN個の符号アルファベットx=(x0,x1,...,xN-1)を生成すれば、この符号アルファベットがブロック符号になり、情報アルファベットuはブロック符号化される。
受信側では符号ベクトルxに対しての受信データから情報アルファベットuを推定する。このためには、xに対しての以下のパリティチェック関係式
xHT=0 (2)
を用いる。ここで、
H=(hij);i=0,...,M−1; j=0,...,N−1
はパリティ検査行列で、HTはHの転置(行と列の入れ替え)を意味する。(1),(2)式からHとGは以下の関係を満たす。
GHT=0 (3)
これから、HとGのいずれか一方が与えられると符号化規則が一意に決まる。
符号部1はM(=N−K)個のパリティビットpを生成するパリティ生成器1cとKビットの情報uとMビットのパリティビットpを合成してN(=K+M)個のブロック符号xを出力するP/S変換部1dを備えている。符号部1aは(1)式に従ってブロック符号xを出力するもので、一例としてxを組識符号とすれば、符号部1aは数式的に図37に示す生成行列Gで表現できる。復号部2aは受信尤度データyに誤まり検出訂正処理を施して元の送信されたKビットの情報を復号して推定情報を出力する復号器2cを備えている。送信機1より送信されたブロック符号xは伝送路3の影響を受けて復号器2cに送信されたままの状態で入力せず、尤度データとして復号器2cに入力する。尤度データは符号ビットが0か1かの信頼度と符号(+1であれば0、−1であれば1)から成る。復号器2cは各符号ビットに対する尤度データを基に規定の復号処理を行い、情報ビットuの推定を行う。復号部2aは(2)式に従って復号するもので、一例としてxを組識符号とすると共に生成行列Gを図37示す行列とすれば、復号部2bは図38に示すパリティ検査行列Hの転置行列で表現できる。
LDPC符号(Low-Density Parity-Check符号)は、ブロック符号において0と異なる要素の数(q=2の場合には1の数)が全要素数に対して少ない割合の検査行列Hによって定義される符号の総称である。
特に、検査行列Hの行と列のそれぞれにおける要素の数(1の数)が一定の場合には「レギュラーLDPC符号」と呼ばれ、符号長Nと、列と行のそれぞれの要素数であるウェイト数(wc,wr)とで特徴付けられる。一方、検査行列Hの各列、各行で異なるウェイト数を許すタイプは、「イレギュラーLDPC符号」と呼び、符号長Nと、列と行のウェイト数分布((λj,ρk);j=1,..,jmax;k=1,...,kmax))とにより特徴付けられる。ここで、λjはウェイト数jの列に属する0と異なる要素数(1の数)の全体に対する割合を示している。図39はウェイト数分布の説明図であり、M×Nの検査行列Hにおいて、1の数がj個の列数をNjとし、検査行列Hにおける1の総数をEとすれば、ウェイト数分布λjは
λj=j×Nj/E
であり、1の数がj個の列数の全列に対する割合fjは
fj=Nj/N
である。たとえば、j=3,Nj=4とすれば、λ3=12/Eであり、fj=4/N
である。ρkはウェイト数kの行に属する0と異なる要素数(1の数)の全体に対する割合を示しており、λjと同様に定義できる。なお、レギュラーLDPC符号はイレギュラーLDPC符号の特別な場合とみなすこともできる。
LDPC符号はレギュラー、イレギュラーいずれにしても符号長Nとウェイト数分布が決まっただけでは具体的な検査行列は一意に決まらない。換言すれば、規定のウェイト分布を満たすような具体的な「1」の配置方法(「0」と異なる要素の配置方法)は多数存在する可能性があり、それぞれが別の符号を定義することになる。そして、符号の誤り率特性は、ウェイト数分布と、該ウェイト数分布を満たす検査行列における具体的な1の配置の仕方に依存する。なお、符号器および復号器の回路規模、処理時間、処理量等は基本的にウェイト数の分布のみにより影響される。
ターボ符号は組織符号であり、最大事後確率復号(MAP復号: Maximum A Posteriori Probability Decoding)を採用することにより復号繰り返し回数を重ねる毎に復号結果の誤りを減少することができる。
図40はターボ符号器及びターボ復号器を含む通信システムの構成図におけるターボ符号部1aの構成図、図41はターボ復号部2bの構成図である。
図40において、u(=[u1,u2,u3,..,uN])は伝送する長さNの情報データ、xa,xb,xcはターボ符号部1aで情報データuを符号化した符号化データ、ya,yb,ycは符号化データxa,xb,xcが通信路3を伝搬し、雑音やフェージングの影響を受けた受信信号、u′はターボ復号部2bにおいて受信データya,yb,ycを復号した復号結果である。ターボ符号部1aにおいて、符号化データxaは情報データuそのものであり、符号化データxbは情報データuを符号器ENC1で畳み込み符号化したデータ、符号化データxcは情報データuをインタリーブ(π)して符号器ENC2で畳み込み符号化したデータである。すなわち、ターボ符号は、要素符号を2つ以上用いて合成した組織符号で、xaは情報ビット、xb,xcはパリティビットである。P/S変換部1dは符号化データxa,xb,xcを直列に変換して出力する。
図41ターボ復号部2bにおいて、第1の要素復号器DEC1は受信信号ya,yb,ycのうち、yaとybを使って復号を行う。要素復号器DEC1は軟判定出力の要素復号器であり、復号結果の尤度を出力する。次に、第2の要素復号器DEC2は第1の要素復号器DEC1から出力された尤度とycとを用いて同様の復号を行う。第2の要素復号器DEC2も軟判定出力の要素復号器であり、復号結果の尤度を出力する。この場合、ycは原データuをインタリーブしたものを符号化したxcに対応する受信信号なので、第1の要素復号器DEC1から出力される尤度は第2の要素復号器DEC2に入力する前にインタリーブ(π)する。第2の要素復号器DEC2から出力された尤度はデインタリーブ(π-1)された後、第1の要素復号器DEC1への入力としてフィードバックされる。なお、第2の要素復号器DEC2のデインタリーブ結果を"0","1"の硬判定した結果が、ターボ復号結果(復号データ)u′となる。以後、上記の復号操作を所定回数繰り返し行うことにより、復号結果u′の誤り率が低減する。かかるターボ要素復号器における第1、第2の要素復号器DEC1,DEC2としてMAP要素復号器を使用することができる。
情報長K、符号長N1の符号C1が与えられているとすると、符号C1の符号化率はR1=K/N1である。この符号C1を用いてR1よりも符号化率が大きな符号を構成したい場合があり、パンクチャリングが行われる。すなわち、図42に示すように送信機はN1個の符号ビットのうちにN0個のビットを取り除いて符号長をN(=N1−N0)として送信する。受信機は、取り除かれたビット位置が既知であるから、各ビットが等確率となるようにデータを補完して復号処理を行って符号C1を推定する。このパンクチャリングにおいて符号化率はR=K/N(>R1)となる。
・レペティション
情報長K、符号長N1の符号C1が与えられているとき、この符号C1を用いて符号化率がR1(=K/N1)よりも小さい符号を構成したい場合があり、レペティションが行われる。すなわち、図43に示すように送信機はN1個の符号のうち幾つかのアルファベットについて(パリティに限らず)1回以上繰り返したアルファベットを全部でN0個追加して、N(=N1+N0)個の符号アルファベットの符号として送信する。受信機は繰り返しアルファベットのデータについて、それぞれダイバーシチ合成し(最も簡単には加算するだけ)、符号C1についての復号を行う。
・LDPC符号のヌリング
LDPC符号のヌリング法は、符号化率R(ただし、R<R1)を調整するために図44に示すようにK個の情報ビットの先頭にK0個のall 0(オール0)のビットを設定して符号化および復号処理を行う(非特許文献1参照)。LDPC符号のヌリング法において符号化率はR1=(K0+K)/N1である。符号化率R1の符号の検査行列を特徴付けるウェイト分布係数Lj (R1)は、密度発展法(Density Evolution)で与えられる(非特許文献2参照)。
ところで、符号化率R(=K/N)の符号は、Kビットの情報ビットの先頭にK0個のall 0の情報ビットを追加してK1×N1の生成行列を用いて符号化して送信し、受信側でM×N1検査行列の始めからK0列を除いたM×N検査行列により復号することと等価である。このことから、符号化率RのLDPC符号のM×N検査行列のN列についてのウェイト数分布Lj (R)は
3GPPによる第3世代無線移動通信システムIMT-2000のW-CDMAシステムではターボ符号によってデータを符号化することが標準化されている。そこで、情報ビットサイズが40ビットに満たない場合に情報ビットを40ビットにするために、あるいは、情報ビットサイズが5114を越えるような大きなサイズの場合に、なるべく同じサイズになる複数のブロックに分割して、半端な数を合わせるために図45に示すように先頭に0の値のビットをフィラービット(filler bit)として挿入する。そして、それぞれのブロックを符号化し、フィラービットも含めて変調して伝送する。
従って、所定ビットを付加して符号化する点で図44と同様であるが、こちらは、符号化率があまり変化しないようなビット数となっている。
・課題
(1) 同じフォーマット(符号長N、情報長K)の符号化を行う場合、符号化法によって誤り率特性が異なる。情報通信システムにおいて、実装のための回路規模や処理量が同程度で、ビットあたりの電力が同じであれば、なるべく誤り率が小さくなるような符号化法を選択する必要がある。
特にLDPC符号に関しては、同じフォーマット(符号長N、情報長K)で特性を良くしようとすると、検査行列Hのウェイト分布の最適化処理が必要で、これには複雑な数値計算を行う必要がある。なお、必要な符号化率の符号で簡単に実装できる符号が必ずしも特性的に最適な符号となっているとは限らない。
(2) 情報通信システムにおいて、データ伝送に複数のフォーマット(符号長、情報長)を適応的に用いるような場合、異なるフォーマットのそれぞれにあわせた符号器を用意する必要があり、回路規模が大きくなる。レートマッチング法では、前述のように1つの符号化率に対応する符号(「母符号」と呼ぶ)のみの符号器を用意し、該符号器で符号化した符号から一部を取り除く(パンクチャリング)か、繰り返す(レペティション)ことで、異なるフォーマットに対応させ、これにより回路規模を削減する。
しかし、レートマッチング法では、符号化率が小さな符号を母符号とし、これから他の符号化率がより大きな符号を用意するためにパンクチャリングを用いるが、パンクチャリングは復号に必要な情報を削除するため特性劣化が大きくなる問題がある。逆に符号化率が大きな符号を用意してレペティションにより符号化率の小さな符号を用意する場合は、符号長が小さい符号での復号となるために特性が十分に得られない問題がある。
また、もし符号器および復号器において同じフォーマットの符号を用いることに限定するならパンクチャリング(図42参照)では、符号化、復号処理において削除するアルファベットに対しての処理(削除、推定)を行う必要がある。一方、レペティション(図43)では、繰り返しアルファベットのデータは伝送路を通して送信する必要がありそのためのリソースが必要になる。
(3) 上記課題(1)、(2)を解決するために従来例の「ヌリング法」を適用することが考えられる。しかし、従来のヌリング法は付加したall “0”をも伝送して復号処理をするものであるため、伝送誤りにより信頼度が低下し、復号誤りが大きくなる問題がある。
(4)また、従来のヌリング法は、all 0のパターンに限定しており、符号定義の自由度を有効に使用してない問題がある。
(5)又、ヌリング法において検査行列のウェイト分布は母符号のウェイト分布Lj (R1)から符号化率に基づいて(4)式により調整を行うものである。しかし、これは与えられた符号化率に対して最適な特性を与える分布になっていない問題がある。
(6) 従来のフィラービットを追加する方法ではフィラービットをそのまま伝送するため無駄な伝送コストが必要になる問題がある。
本発明の別の目的は、レートマッチング法における問題を生じることなく、複数の符号化率の符号を1つの符号器によって実現することである。
本発明の別の目的は、与えられた符号化率の与えられたウェイト分布のLDPC符号に対して最適なダミービットの分布を実現することである。
本発明の別の目的は、ダミービットのビットパターンを違わせることにより異なる符号を定義し、これにより符号の自由度を大きくし、符号の最適化を実現し、あるいは複数端末の認証などの用途を実現することである。
本発明の別の目的は、ダミービットを送信側から受信側に送信しないようにして送受信機の電力消費および伝送路の使用帯域を削減することである。
本発明の別の目的は、ダミービットを送信側から受信側に送信せず、受信側で尤度を最大にしたダミービットを受信データに追加して復号することにより復号誤りを減少することである。
・符号化方法
本発明の符号化方法は、K個の情報アルファベットにK0個の所定パターンのダミーアルファベットを追加してK1(=K+K0)個の第1の情報アルファベットを発生するステップ、該K1個の第1情報アルファベットから作成されるM個のパリティアルファベットを該K1個の第1情報アルファベットに追加するとともに、K0個の前記所定パターンのダミーアルファベットを削除してN(=K+M)個のアルファベットの組識符号を生成するステップを備え、前記ダミーアルファベットの所定パターンとして移動端末に異なるパターンを割り振り、所定の移動端末の所定パターンを用いて符号化して該符号化データを該移動端末へ送信する。
・符号化装置
本発明の符号化装置は、K個の情報アルファベットにK0個の所定パターンのダミーアルファベットを追加してK1(=K+K0)個の第1の情報アルファベットを発生するダミーアルファベット追加部、該K1個の第1情報アルファベットから作成されるM個のパリティアルファベットを該K1個の第1情報アルファベットに追加するとともに、K0個の前記所定パターンのダミーアルファベットを削除してN(=K+M)個のアルファベットの組識符号を生成する組織符号生成部、該組識符号を移動端末に送信する送信部を備え、前記ダミーアルファベット追加部は、前記ダミーアルファベットの所定パターンとして移動端末に異なるパターンを割り振り、所定の移動端末に応じたパターンのダミーアルファベットを前記K個の情報アルファベットに追加して前記第1の情報アルファベットを発生し、前記送信部は、該第1の情報アルファベットより前記組織符号生成部で生成された組識符号を移動端末に送信する。
また、本発明によれば、ダミービットを削除して変調し伝送することで、送受信機の電力消費および伝送路容量の使用を削減することができる。
また、本発明によれば、ダミービットを受信側に送信せず、受信側で尤度を最大にしたダミービットを受信データに追加して復号することにより復号誤りを減少することができる。また、本発明によれば、各移動端末へのみ所定の情報を送信することができる。
(a)符号化方法
図1は情報アルファベットにパリティアルファベットを追加してなる組織符号を送受信するシステムにおける符号化方法の説明図である。以下では説明上q=2とし、アルファベットという用語に代えてビットという言葉を用いるが、本発明はq=2に限るものではない。
K個の情報ビット100にK0個の所定パターンのダミービット200を追加してK1(=K+K0)個の第1情報ビットにする。なお、ダミービットはオール1のパターンあるいは1と0を交互に繰返す1010...10パターンなど特定のパターンに限らず、所定のパターンを使用することができる。このことは、以下の全ての実施例においても同様である。
ついで、該K1個の第1情報ビットを用いて作成されたM個のパリティビット300をK1個の前記第1情報ビットに追加してN1(=K1+M)個の第2情報ビットを発生する(組識符号化)。ついで、該第2情報ビットからK0個のダミービット200を削除してN(=K+M)ビットの組識符号400を発生する。以上により符号化した組識符号を送信機より受信機に送信し、受信機において復号する。
図2は情報アルファベットにパリティビットを追加してなる組織符号を送受信する無線通信システムの構成図である。送信機10の符号化部11は信頼度の高い伝送を行うために情報ビットuに対して前方誤り訂正符号化(FEC:Forward Error Correction)を適用し、変調部12は結果の符号ビットxの変調を行い、受信機20へ無線伝送路30を通して送信する。受信機20の復調部21は受信データを復調し、符号ビットが0か1かの信頼度と硬判定符号(+1→0,−1→1)からなる尤度データyを復号部22に入力する。復号部22は各符号ビットに対する尤度データをもとに規定の復号処理を行い、情報ビットuの推定を行う。FECの符号C1としてLDPC符号を用い、符号のタイプを組織符号とする。尚、FEC符号としてターボ符号を用いることができ、第8実施例において説明する。
送信機10の符号化部11におけるダミービット追加部11aは、K個の情報ビットuにK0個のランダムに選択した0,1のビットを、ランダムに選択した位置にダミービットとして追加して、K1=K+K0個の情報ビット
(u,a)=(u0,..,uK-1,a0,..,aK0-1)
を出力する(図1参照)。符号器11bはK1×N1の生成行列
G1=(g1ij);i=0〜K1−1; j=0〜N1−1
を用いて次式
(u,a)G1
によりN1(=K+K0+M)個の情報ビットx1(u,a,p)を出力する。ただし、pはM個のパリティビットで、
p=(p0,..,pM-1)
である。
ダミービットを挿入しない時のK×Nの生成行列Gが図3(A)であるとすれば、上記のK1×N1の生成行列G1は図3(B)に示すようになり、パリティビットpは
p=(uP,aQ)
となる。また、復号において使用する検査行列H1は図3(C)に示すようになる。
ダミービット削除部11cは、符号器11bから出力するN1個の情報ビットx1(u,a,p)からK0個のダミービットaを削除してN個の情報ビット
x=(u,p)=(x0,x1,...,xN-1)
を生成する。変調部12はこの情報ビットxに変調を加えて送信する。
符号器11bは以上の原理で情報ビット(u,a,p)を出力するが、実際には、パリティ生成器11b-1がK1個の情報ビット(u,a)を入力されてM個のパリティビットpを作成し、合成部11b-2がK1個の情報ビット(u,a)とM個のパリティビットpを合成してN1個の情報ビット(u,a,p)を出力する。
y=(y0,y1,...,yN-1)
を復号部22に入力する。復号部22のダミービット尤度追加部22aは、送信機で付加したダミービットに対応する確率1の尤度データaを追加してN1(=N+K0)個の尤度データとして復号器22bへ入力する。復号器22bはN1個の尤度データ(y,a)に対して、LDPC復号処理あるいはターボ復号処理を行い情報ビットの推定結果を出力する。なお、LDPC復号処理の場合には、周知のSum-Product法により復号処理を行い情報ビットの推定結果を出力する。
符号化部11は、最大符号化率R1(=(K+K0)/N1)の符号化が可能となるように実装する。K0を変更して複数の符号化率の符号を実現する場合、該符号化率のサイズに応じた符号を符号化部11より適宜出力する。このようにすれば、レートマッチング法における問題を生じることなく、複数の符号化率の符号を1つの符号器によって実現することができる。
・タナーグラフ(Tanner graph)
Sum-Product法を理解する上でタナーグラフが便利である。タナーグラフは,図4(A)に示すようにM×Nの検査行列の各行に対応させてM個のチェックノードf0,y1,...,fM-1を上段に配列し、また各列に対応させてN個の変数ノードc0,c1,...,cN-1を下段に配列し、i行j列のマトリクス交点が1の場合、チェックノードfiと変数ノードcj間をエッジで接続したものである。例えば、検査行列Hが図4(B)であるとすれば、タナーグラフは,図4(C)に示すようなる。
変数ノードc0,c1,...,c5には、尤度データy=(y0,y1,...,y5)が入力する。y=xとすれば、
xHT=0 (6)
が成立し、図4(c)の例では図5に示すように
x0+x1+x2=0
x2+x3=0
x3+x4+x5=0
が成立する。
Sum-Product法は、タナーグラフに基づいて繰り返し後述の事後確率APPあるいは尤度比LRあるいは対数尤度比LLRを求めてxを推定し、 (6)式を満足する推定値を求める手法である。なお、以下では説明上、xの代わりにcを使用し、符号コードc=(c0,c1,...,cN-1)が送信されたものとする。この場合、変数ノードの表記もc0,c1,...,cN-1を使用しているが、コード、ノードという用語をつけて区別する。
コードc=(c0,c1,...,cN-1)が送信されて、尤度データy=(y0,y1,...,yN-1)が受信された時の事後確率APP、尤度比LR、対数尤度比LLRを次式
タナーグラフにおいて、各変数ノードciはチェックノードからの入力メッセージと尤度データyiを有し、出力メッセージを隣接するチェックコードへ渡す。図6(A)に示すように検査行列Hの0番目の列が[111000...0]Tである時のタナーグラフのサブグラフは図6(B)に示すように、変数ノードc0にチェックノードf0,f1,f2が接続し、尤度データy0が入力する構成になる。変数ノードc0からチェックノードf2へのメッセージm↑02は、図6(C)に示すようにチェックノードf0,f1から変数ノードc0へのメッセージと尤度データy0を入力とする出力メッセージである。この出力メッセージm↑02は、コードc0が0であるか1であるかの事後確率Pr(c0=b|入力メッセージ)、b∈{0,1}、あるいは確率比、あるいは対数確率比を示している。繰り返しの半サイクルで全ノードci/fjの組合わせに対するm↑ijが計算される。
図7(A)に示すように検査行列Hの0番目の行が[1110100...0]である時のタナーグラフのサブグラフは図7(B)に示すように、チェックノードf0に変数ノードc0,c1,c2,c4が接続する構成になる。チェックノードf0から変数ノードc4へのメッセージm↓04は、図7(C)に示すように変数ノードc0,c1,c2からチェックノードf0へのメッセージを入力とする出力メッセージである。この出力メッセージm↓04は、入力メッセージに対して検査式f0が満たされる確率、あるいは確率比、あるいは対数確率比を示している。入力メッセージに対して検査式f0が満たされる確率は
Pr(検査式f0が満たされる|入力メッセージ)、b∈{0,1}
と表現される。繰り返しの他の半サイクルで全ノードfj/ciの組合わせに対するm↓jiを計算する。
始めに、以下で使用する用語の定義をする。
図8(A)に示すようにチェックノードfjに接続する全変数ノードの集合をVjと表現し、チェックノードfjに接続する全変数ノードから変数ノードciを除外した集合をVj|iと表現する。
また、図8(B)に示すように変数ノードciに接続する全チェックノードの集合をCiと表現し、変数ノードciに接続する全チェックノードからチェックノードfjを除外した集合をCi|jと表現する。
また、ノードciを除く全変数ノードからのメッセージをMv(〜i)と表現し、ノードfjを除く全チェックノードからのメッセージをMc(〜j)と表現し、尤度データyiが受信された時のコードciが1である事後確率をPi=Pr(ci=1|yi)と表現し、コードciを含む検査式が満たされる事象をSiと表現する。
さらに、
qij(b)=Pr(ci=b|Si,yi,Mc(〜j))
とする。ただし、b∈{0,1}である。図8(C)に示すように事後確率APPアルゴリズムの場合、m↑ij=qij(b)、LRアルゴリズムの場合、m↑ij=qij(0)/qij(1)、LLRアルゴリズムの場合m↑ij=log[qij(0)/qij(1)]である。
また、
rji(b)= Pr(検査式fjが満たされている|ci=b,Mv(〜i))
とする。ただし、b∈{0,1}である。図8(D)に示すように、事後確率APPアルゴリズムの場合、m↓ji=rji(b)、LRアルゴリズムの場合、m↓ji=rji(0)/rji(1)、LLRアルゴリズムの場合m↓ji=log[rji(0)/rji(1)]である。
以上の定義より、図9(A)に示すメッセージqij(b)は次式
M個のバイナリデジットaiのシーケンスにおいて、aiが1である確率を
Pr(ai=1)=piと表わす。そのとき、該シーケンス
が偶数の1を含む確率は
これはコードci=0のとき、検査式fjが満たされるために以下で示すビット
が、偶数個の1を持たなければならないからである。なお、検査式fjが偶数個の1を有していれば、fj mod 2=0である。
また、次式
ステップ1:i=0,1,…,n-1のそれぞれに対して、第i尤度データyiを受信した時のコードciが1となる確率をPi=Pr(ci=1|yi)とする。そのとき、hij=1の全i,jについてqij(0)=1−Pi,qij(1)=Piとする。
ステップ2:(11)式、(12)式により{rji(b)}を更新する。
ステップ3:(8)式、(9)式により、{qji(b)}を更新する。
ステップ4:i=0,1,…,n-1に対してQi(0),Qi(1)を次式により計算する。
ステップ5:Qi(1)>Qi(0)であれば、
とし、Qi(1)<Qi(0)であれば、
とする。
ステップ6:最後に、次式
以上は事後確率のSum-Product algorithm (SPA)であるが、次に対数尤度比を用いたSum-Product algorithm (SPA)を説明する。なお、
ステップ1:i=0,1,…,n-1のそれぞれに対して、hij=1の全i,jについて(16)式にしたがってL(qij)を初期化する。
ステップ2:(17)式により、L(rji)を更新する。
ステップ3:(19)式によりL(qij)を更新する。
ステップ4:(20)式によりL(Qi)を求める。
ステップ5:i=0,1,…,n-1に対して、L(Qi)<0であれば、
とし、L(Qi)>0であれば、
とする。
ステップ6:最後に、次式
以上第1実施例によれば、ダミービットを追加して符号化するため、符号化率が大きくなり、ダミービットを情報ビットに含めたときの符号としては特性が悪くなるが、復号側においてダミービットに対応するビット位置に確率1に対応する尤度データを追加して復号できるため符号特性(誤り検出訂正特性)を良くできる。このことは、例えば元の符号がレギュラーLDPC符号であっても、ダミービットに対応する信頼度が無限大の尤度データを挿入することで、ダミービット位置の検査行列要素を無視することと等価になり(式(18)から)特性が良いイレギュラーLDPC符号による符号化および復号と同等の効果を与えるためである。しかも、ダミービットを伝送しないため、無駄な伝送コストがかからない利点(伝送効率が低下しない利点)が有る。
また、最小符号化率の符号化が可能となるように符号化部を実装するため、複数の符号化率の符号を1つの符号器によって実現することができる。
図1においてダミービット200は情報ビット100にランダムに追加した場合について説明したが、具体的には以下のように追加することができる。図10(A)は情報ビット100の後方にダミービット200を一括追加する例、図10(B)は情報ビット100の前方にダミービット200を一括追加する例、図10(C)は情報ビット100にほぼ均一にダミービット200を追加する例である。ここで、「ほぼ均一」とは、偏りが全く、または殆ど無いことをいう。ほぼ均一にダミービットを追加する方法として、例えば、3GPPのW-CDMAで規定されているレートマッチパターンアルゴリズムで位置を特定して追加する手法を用いることができる。ダミービット位置により符号特性が変化する。
特に、符号をイレギュラーLDPC符号とする場合には、ダミービットに対応する検査行列H1における列のうち、同一ウェイトの列が偏らないように選択するのが良い。そのためには各ウェイト数を検査行列H1の列に一様にあるいはランダムに分布させる。
図11は第1実施例におけるK1(=K0+K)個の情報ビットのうち、K0個のダミービットの挿入位置を図10(C)に示すようにほぼ均一とした場合の配置方法説明図である。
実数の[0,1]の範囲で、各K0個のダミービットに対応する「実インデックス」r(i)を
r(i)=i/K0 (22)
と定義する。このとき、実際の整数インデックスs(i)を次式
s(i)=[K・r(i)+0.5] (23)
とする。ただし、[z]はz以下の最小整数である。iを0,1,..K0−1と変化させることによりK0個のダミービット位置を(23)式により求めることができる。
図12は、図2におけるダミービット追加部11aの構成図であり、バッファ部11a-1はK個の情報ビットを一時的に記憶し、ダミービット発生部11a-2はK0個のダミービットを発生し、ダミービット位置取得部11a-3は(23)式によりK0個のダミービット位置を計算して合成部11a-4に入力する。合成部11a-4は、図11に示すように情報ビット100のダミービット位置にK0個のダミービット200を一様に挿入して出力する。
ダミービット追加位置により符号特性が変化する。このため、第3実施例では符号をLDPC符号として最適なダミービット追加位置を決定し、そこにダミービットを追加する。
さて、固定符号を追加した時の検査行列H1は図3(C)に示すようにM×N1行列になる。ただし、M=N−K、N1=N+K0である。ダミービットを追加しない検査行列H′は検査行列H1からQT部分を削除したM×N行列になる。ダミービットを挿入して符号化する第1実施例の符号化方法は、理想的な状況を想定すると、検査行列H1からダミービットに対応する列(QT部分)を削除し、該削除して得られたM×Nの検査行列H′を用いて受信したN個の尤度データyを復号することと特性的には変わらない。
そこで、図13に示すように、復号に用いるN1×M検査行列H1の既知のウェイト分布を(λj,ρk)、該検査行列よりK0個の列を除いたN×M検査行列H′の最適なウェイト分布(λj′,ρk′)としたとき、N1×M検査行列H1よりK0個の列を除いたN×M検査行列のウェイト分布が前記最適なウェイト分布(λj′,ρk′)となるようなK0個の列を決定し、該決定したK0個の列に対応する位置をダミービットのK0個のビット挿入位置とする。
N×M検査行列H′の最適なウェイト分布(λj′,ρk′)は、LDPC符号の復号方法である信頼度伝播法(Belief Propagation)に基づいて与えられている、尤度分布に対しての密度発展法(Density Evolution)を適用することにより求めることができる。なお、信頼度伝播法、密度発展法は周知であり、詳細は以下の参考文献を参照されたい。
参考文献:T.J. Richardson and M.A. Shokrollahi, and R.L. Urbank 「Design of Capacity-Approaching Irregular Low-Density Parity-Check Codes」
図14は第3実施例のダミービット追加位置決定処理フローであり、図12のダミービット位置取得部11a-3が行なう。
しかる後、λj′′=λj′,ρk′′=ρk′であるかチェックし(ステップ504)、成立しなければステップ502に戻り、除去するK0列を代えて以降の処理を繰返す。一方、λj′′=λj′,ρk′′=ρk′であれば、そのときのK0列を除いた位置をダミービットのビット追加位置とする(ステップ505)。
なお、ステップ504において、許容誤差Δεを定めておき|λj′′−λj′|<Δε,|ρk′′−ρk′|<Δεが成立したとき、そのときのK0列を除いた位置をダミービットのビット追加位置とするようにもできる。
第3実施例によれば、与えられた符号化率の与えられたウェイト分布のLDPC符号で最適なダミービット位置を求めることができる。
ダミービット追加位置により符号特性が変化する。第4実施例はダミービットを挿入する位置を選択するために、最小符号間距離が大きくなるようなダミービット追加位置を決定し、そこにダミービットを追加する。これは最小符号間距離が大きいと誤り検出訂正能力が向上し、符号特性がよくなるからである。
M×N1の検査行列H1を以下のように列ベクトル表現する。
ダミービットを挿入した符号Cは、ダミービットがall 0(オール0)と異なれば線形符号でなくなるが最小符号間距離においてはall 0パターンを挿入した符号と等価である。all 0パターンを挿入した符号は線形符号と考えることができるため、その最小符号間距離は符号の最小ハミングウェイトに等価であり、したがって、ダミービットを挿入した符号においても最小符号間距離は最小ハミングウェイトに等価となる。
元になる母符号C1の最小距離(ハミングウェイト数)がd0であるとする。N1×M検査行列H1においてd0-1個の列ベクトルは線形独立であるから、任意のd0-1個と線形従属になる列ベクトルのインデックスの組を求める(ステップ601)。
ついで、K0<k0であるかチェックし(ステップ602)、K0<k0であれば、k0個の中からK0個を選び、選んだ列ベクトル位置をダミービットのビット位置とし(ステップ603)、処理を終了する。このとき、ダミービットを挿入された符号Cの最小距離は元の符号C1と同じになる。
ステップ602において、K0≧k0であればk0個を選び次に進む。このとき残りのN1-k0の列ベクトルは、少なくとも任意のd0個のベクトルが線形独立になっているので、最小距離d1はd0+1以上になる。先ほどのk0個のベクトルを除外した、N1-k0個のベクトルのなかで、任意のd1-1個のベクトルは線形独立であるが、d1個で従属となる(k1−k0)個のベクトルの組を求める(ステップ604)。
ついで、k1<K0であるかチェックし(ステップ605)、k1≧K0であればステップ603に飛び、k1個の中からK0個を選び、選んだ列ベクトル位置をダミービットのビット位置とし(ステップ603)、処理を終了する。
一方、ステップ605において、k1<K0であればk0をk1で置き換え(k0=k1、ステップ606)、以後、ステップ604以降の処理を繰り返しK0個のダミービット位置の選択が完了するまで繰り返す。
第4実施例によれば、符号特性を向上することができる。
CDMA移動通信システムのような複数の移動端末が同時に同じ無線リソースにアクセスすることができる無線移動通信システムを考える。この無線移動通信システムでは、基地局から各移動端末に共通チャネルを介してステイタス情報を通信する。移動端末は、該共通チャネルを介して送信されたステイタス情報を受信し、復調処理を実行し、受信符号ビットを尤度データにして複合器に入力する。
各移動端末には、予め個別のダミービットがIDとして与えられている。基地局は、共通チャネルを介して個々の移動端末に対して所定のステイタス情報を通知する。その際、図16に示すように、各移動端末向けのステイタス情報の符号化に際して第1実施例の符号化方法を適用し、ダミービットとして宛先移動端末のIDを用いる。各移動端末は、共通チャネルの全てのフレームの受信データから尤度データを生成して、自端末のIDとなるダミービットを追加して復号処理を行う。しかし、宛先移動端末以外の移動端末は復号に失敗し、宛先移動端末のみが復号に成功し、ステイタス情報の秘密性を維持できる。図16では、移動端末A宛の情報は移動端末Aのみが受信に成功し、移動端末B宛の情報は移動端末Bのみが受信に成功する。
第5実施例によれば、各移動端末へのみ所定の情報を送信することができる。
第1実施例の送信機10における符号器11b(図2参照)は
x1=(u,a)G1
によりN1(=K+K0+M)個の情報ビットx1を出力する。生成行列G1は図3(B)に示す行列であるから上式は、
p=uP+b (26)
はパリティビット ベクトルであり、b=aQはダミービットに対応する部分で一定値である。そこで、b=aQを予め計算してテーブルに保持しておき、(26)式の演算に際して利用する。
図17は第6実施例の符号器11bの構成図であり、図2の符号器と同一部分には同一符号を付している。ダミービットパリティテーブル11b-3には、(26)式のb(=aQ)が予め計算されて記憶されている。パリティ生成器11b-1は(26)式における右辺第1項uPを演算し、加算器11b-4は(26)式の加算演算を行ってパリティビットpを出力する。合成部11b-2は情報ビット(u,a)にパリティビットpを挿入して情報ビットx1を出力する。
第1実施例の受信機では、復調部21は受信データから生成した尤度データをそのまま復号器22に入力する。復号処理としては(17)、(19)式の2つの尤度演算をダミービットも含む全ての符号ビットに対して、繰り返し行うSum-Productアルゴリズムを適用する。(17)〜(19)式を再掲すると以下の通りである
(17)式のL(rji)において、チェックノードfjに接続する変数ノードの集合Vj|iの全変数ノードがダミービット位置に対応している場合には、L(rji)はダミービットを用いて演算できるから予め計算してメモリ23に記憶する。又、(17)式において、変数ノードci′がダミービット位置であれば、(16)式よりL(qij)=L(ci)=±∞となり、φ(βi′j)=0となるから該φ(βi′j)=0を同様にメモリ23に保存する。さらに、(19)式のL(qij)において変数ノードciがダミービット位置であれば、(16)式よりL(qij)=L(ci)=±∞となるから、該L(qij)=L(ci)をメモリ23に保存しておく。
予め必要な値(L(rji),L(qij),φ(βi′j)=0等)を計算してメモリ23に保存し、かつ、繰り返し回数I=1とする(ステップ701)。
ついで復号部22は、i=0,1,…,n-1(ただし、n=N1)のそれぞれに対して、hij=1の全i,jについて(16)式にしたがってL(qij)を初期化する(ステップ702)。
初期化が終了すれば、復号部22は、(17)式に基づいてL(rji)を更新する(ステップ703)。すなわち、まず、hij=1のi,jを選び(ステップ703a)、変数ノードの集合Vj|iの全変数ノードがダミービット位置に対応しているか判断し(ステップ703b)、「YES」であれば、メモリ23に保存してある計算値L(rji)を使用する(ステップ703c)。しかし、「NO」であれば、L(rji)を計算する(ステップ703d)。この場合、変数ノードci′がダミービット位置であれば
φ(βi′j)=0を使用する。ついで、復号部22は全てのhij=1のi,jの組合わせに対して上記処理を終了したかチェックし(ステップ703e)、完了してなければ、i,jの組合わせを変え(ステップ703f)、ステップ703b以降の処理を繰返す。
ついで、復号部22は全てのhij=1のi,jの組合わせに対して上記処理を終了したかチェックし(ステップ704e)、完了してなければ、i,jの組合わせを変え(ステップ704f)、ステップ704b以降の処理を繰返す。
以上により、全L(qij)の計算が完了すれば、(20)式によりL(Qi)を求める(ステップ705)。そして、i=0,1,…,n-1に対して、L(Qi)<0であれば、
とし、L(Qi)>0であれば、
と判定する(ステップ706)。最後に、次式
第6、第7実施例によれば、演算量を少なくでき、高速の処理が可能となる。
以上の実施例では符号としてLDPC符号を用いる場合であるが、ターボ符号を用いることができる。尚、符号としてターボ符号を用いる場合も、無線通信システムは図2と同一の構成になる。
図21はターボ符号を用いた符号化/復号方法説明図であり、ダミービット200のビット数を情報ビット100のビット数Kと等しくし、符号化率1/5で伝送する場合の例を示している。
図2および図21を参照すると符号化に際して、送信機10の符号化部11を構成するダミービット追加部11aは、情報ビット100にダミービット200を追加する。しかる後、ターボ符号器11bにより該ダミービットが追加された情報ビットを符号化して符号率1/3のターボ符号400を発生する。すなわち、ダミービットが追加された情報ビットを用いて作成したパリティビット300を該情報ビットに付加してなるターボ符号400を発生する。ついで、ダミービット削除部11cはターボ符号400から前記ダミービット200を削除して組識符号500を生成し、伝播路30を介して該組織符号を受信機20に送信する。受信機の復調部21は該組織符号500を受信して復調し、復号部22は復調した組織符号に送信側で削除したダミービット200を尤度最大にして追加し、しかる後、ターボ復号して情報ビット100を出力する。なお、尤度最大(信頼度∞)にしてダミービットを追加する方法は、受信信号の尤度の絶対値(信頼度)を求めてその平均値を演算し、該平均値に十分大きな値の係数、例えば10を乗算した正負の値をそれぞれダミービットの“0”、”1”とすることにより行う。
符号化データxaは情報ビットuそのものであり(組織ビット)、符号化データxbは情報ビットuを要素符号器51aで畳み込み符号化したデータ(第1のパリティビット)、符号化データxcは情報ビットuをインタリーブ部51bでインタリーブ(π)して要素符号器51cで畳み込み符号化したデータ(第2のパリティビット)であり、P/S変換部51dはターボ符号xa,xb,xcを直列データに変換して、図示しないダミービット削除部11c(図2参照)に入力する。
なお、図22の要素符号器51a,51cにおいて、EORは排他的論理和回路、Dはシフトレジスタを構成するフリップフロップである。また、図22にはトレリスト終結(trellis termination)を行うためにテールビットスイッチ51d,51eが設けられている(非特許文献3GPPTS 25.212 V5.9.0(2004-06)参照)。ターボ符号において、トレリスト終結時の要素符号器51a,51cのシフトレジスタの内容が常にオールゼロとなっていれば、ターボ復号際して後方確率演算を正しく行え、結果的に高精度の復号処理を行える。このため、情報ビットuの入力終了後に、テールビットスイッチ51dを点線位置に切り替えて要素符号器51aの最初のEOR出力が必ず”0”となるようにする。これにより、3クロック後にシフトレジスタの内容がオール零になる。そして、3クロック分の要素符号器51aの入力と出力を、それぞれテールビットとして組織ビットxaと第1パリティビットxbに付加して出力する。ついで、テールビットスイッチ51eを点線位置に切り替えて要素符号器51cの最初のEOR出力が必ず”0”となるようにする。これにより、3クロック後にシフトレジスタの内容がオール零になる。そして、3クロック分の要素符号器51cの入力をテールビットxdとして出力すると共に、要素符号器51cの出力をテールビットとして第2パリティビットxcに付加して出力する。
復号前処理部22aは図2のダミービット尤度追加部22aに相当し、分離部61aは直列に入力するデータを符号化データya′,yb,yc,ydに分離し、ダミービット追加部61bは送信側で削除したダミービット200を尤度最大にして組織ビットya′に追加し、得られた符号化データya,yb,yc,ydを符号器22bに入力する。ターボ復号器22bにおいて第1の要素復号器62aは、受信信号ya,yb,yc、ydのうち、yaとybを使って復号を行う。要素復号器61aは軟出力要素復号器であり、復号結果の尤度を出力する。次に、第2の要素復号器62bは第1の要素復号器61aから出力する尤度とyc,ydとを用いて同様の復号を行い、復号結果である尤度を出力する。なお、ycは原データuをインタリーブしたものを符号化したxcに対応する受信信号なので、第1の要素復号器62aから出力される尤度をインタリーブ部62cでインタリーブ(π)して第2の要素復号器62bに入力する。デインタリーブ部62dは第2の要素復号器62bから出力する尤度をデインタリーブ(π-1)して、第1の要素復号器62aにフィードバックする。以後、上記の復号操作を所定回数繰り返し行い、第2の要素復号器62bのデインタリーブ出力を硬判定し、判定結果を復号結果として出力する。
第8実施例によれば、ダミービットを受信側に送信せず、受信側で尤度を最大にしたダミービットを受信データに追加して復号することにより復号誤りを減少することができる。また、ダミービットを削除して変調し伝送することで、送受信機の電力消費および伝送路容量の使用を削減することができる。
図24は第8実施例の第1変形例の符号化/復号方法説明図であり、ダミービット200のビット数を情報ビット100のビット数Kと等しくした場合の例を示している。図25は第1変形例の無線通信システムの構成図であり、図2の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。なお、以後の変形例において、11aは符号化前処理部、11cは符号化後処理部、22aは復号前処理部として説明している。
符号化に際して、送信機10の符号化部11を構成する符号化前処理部11aにおけるダミービット追加部71は情報ビット100にダミービット200を追加する。しかる後、ターボ符号器11bにより、該ダミービットが追加された情報ビットを符号化して符号率1/3のターボ符号400を発生する。ついで、符号化後処理部11cのダミービット一部削除部72はターボ符号400から前記ダミービットの一部を削除して組識符号500を生成し、変調部12を含む送信部は伝播路30を介して該組識符号500を受信機20に送信する。
受信機20の復調部21は該組織符号500を受信して復調し、復号部22の復号前処理部22aの受信ダミービット削除部73は復調した組織符号からダミービット200′を削除し、ダミービット追加部74は該ダミービット200′を削除した組織符号に送信側で追加したダミービット200を尤度最大にして追加し、しかる後、ターボ復号器22bでターボ復号して情報ビット100を出力する。
第1変形例によれば、上位により決定される物理チャネルのデータ数(送信ビットレート)に合わせて、余分の一部ダミービットを削除して送信することができる。
図26は第8実施例の第2変形例の符号化/復号方法説明図であり、ダミービット200のビット数を情報ビット100のビット数Kと等しくした場合の例を示している。また、図27は第2変形例の効果説明図、図28は第2変形例の無線通信システムの構成図であり、図2と同一部分には同一符号を付している。
符号化に際して、送信機10の符号化部11を構成する符号化前処理部11aにおけるダミービット追加部71は情報ビット100にダミービット200を追加する。しかる後、ターボ符号器11bにより、該ダミービットが追加された情報ビットを符号化して符号率1/3のターボ符号400を発生する。ついで、符号化後処理部11cのダミービット削除部75はターボ符号400から前記ダミービットを削除して組識符号500を生成し、レペティション処理部76は該組織符号500にレペティション処理を施してレペティションビット600を追加する。レペティション処理は、組織符号500のうちから指定の数を選び、そのコピーを作成して追加する処理である。変調部12を含む送信部は、伝播路30を介してレペティションビットが追加された組識符号700を受信機20に送信する。
受信機20の復調部21は該組織符号700を受信して復調し、復号部22の復号前処理部22aのレペティション復号部77は、レペティションビットを用いてダイバーシチ合成(レペティション復号)を行い、ダミービット追加部78は送信側で削除したダミービットを尤度最大にして追加し、しかる後、ターボ復号器22bでターボ復号して情報ビット100を出力する。
情報ビットにダミービットを追加してターボ符号化することにより符号化率R=1/3のターボ符号が得られ、該ターボ符号からダミービットを削除して送信することにより符号化率Rを1/3以下にでき、ダミービットのビット数が大きくなるほど、符号化率を小さくできる。所定のビットエラーレートBERを得るに必要なEb/Noと符号化率の関係は図27の曲線Aに示すようになる。すなわち、ダミービットを追加することにより符号化率が1/3から1/5まで小さくなるにつれて所定ビットエラーレートBERを得るに必要なEb/Noを小さくできる。換言すれば、Eb/Noを一定であれば、符号化率が1/3から1/5まで小さくなるにつれてBERを小さくすることができる。しかし、符号化率が1/5以下になると次第に特性が悪化し、符号化率が小さくなるにつれてBERが大きくなる。そこで、第2変形例では要求される符号化率が1/5より大きければ、ダミービットのみを追加する処理により特性を向上する。しかし、要求される符号化率が1/5以下の場合には、レペティション処理により繰り返しビットを付加して符号化率を要求された符号化率にする。なぜならば、レペティション処理により繰り返しビットを付加しても、図27の曲線Bで示すように、特性が劣化しないからである。
以上より、第2変形例によれば、レペティションビットを付加することにより復号誤りの劣化を防止することができる。
第3変形例は第2変形例のレペティションをパンクチュアリングに変えた例であり、図29は第3変形例の符号化/復号方法説明図で、ダミービット200のビット数を情報ビット100のビット数Kと等しくした場合を示している。また、図30は第3変形例の無線通信システムの構成図であり、図2と同一部分には同一符号を付している。パンクチャリングとは、符号ビットのうちから指定の数を選び、そのビットを削除する処理であり、受信側では削除位置のビットデータとして固定の値(0値尤度)を追加する。
符号化に際して、送信機10の符号化部11を構成する符号化前処理部11aにおけるダミービット追加部71は情報ビット100にダミービット200を追加する。しかる後、ターボ符号器11bにより、該ダミービットが追加された情報ビットを符号化して符号率1/3のターボ符号400を発生する。ついで、符号化後処理部11cを構成するダミービット削除部81はターボ符号400から前記ダミービットを削除して組識符号500を生成し、パンクチュアード符号部82は組織符号500にパンクチュアリング処理を施してパリティビットの所定位置、所定ビット数分のパリティビットを削除する(パンクチュアリング)。ついで、変調部12を含む送信部は伝播路30を介してパンクチュアリングされた組識符号800を受信機20に送信する。
受信機20の復調部21は該組織符号800を受信して復調し、復号部22の復号前処理部22aのパンクチュアード復号部83は、削除したパリティビット位置に尤度が0のパリティビット(0値尤度)を挿入して元の長さのパリティビット300を復元する(パンクチュアード復号)。ついで、ダミービット追加部84は送信側で削除したダミービットを尤度最大にして追加し、しかる後、ターボ復号器22bでターボ復号して情報ビット100を出力する。
第3変形例によれば、ダミービットを送信しないことにより符号化率を小さくして復号誤りを減少でき、しかも、所望の符号化率となるようにパンクチュアリングして送信することができる。
第2変形例では、ターボ符号化後にレペティション処理を施して復号誤りを減少すると共に要求された符号化率を満足するようにしたが、ターボ復号前にレペティション処理を施しても同様の効果を期待することができる。そこで、第4変形例はターボ復号前にレペティション処理を施してデータ送信する。
図31は第4変形例の符号化/復号方法説明図で、ダミービットとレペティションビットの合計ビット数と情報ビット100のビット数Kとを等しくした場合を示している。また、図32は第4変形例の無線通信システムの構成図であり、図2と同一部分には同一符号を付している。
符号化に際して、送信機10の符号化部11を構成する符号化前処理部11aのレペティション処理部91は情報ビット100にレペティションビット150を追加し、ダミービット追加部92は該レペティションビットが追加された情報ビットにダミービット200を追加する。しかる後、ターボ符号器11bにより、レペティションビットとダミービットが追加された情報ビットを符号化して符号率1/3のターボ符号400を発生する。ついで、符号化後処理部11cのダミービット削除部93はターボ符号400から前記ダミービットを削除して組識符号500を生成し、変調部12含む送信部は伝播路30を介して該組識符号500を受信機20に送信する。
受信機20の復調部21は該組織符号500を受信して復調し、復号部22を構成する復号前処理部22aのダミービット追加部94は復調した組織符号に送信側で削除したダミービット200を尤度最大にして追加し、ターボ符号器22bはターボ復号して情報ビット100を出力する。なお、ターボ復号により情報ビット100とレペティションビット150とダミービット200が得られるから、ターボ復号後にダミービットを削除し、ついで、レペティション復号処理を施して情報ビット100を出力する。
第5変形例はターボ復号前にレペティション処理を施してデータ送信する別の例であり、図33は第5変形例の符号化/復号方法説明図で、ダミービットとレペティションビットの合計ビット数と情報ビット100のビット数Kとを等しくした場合を示している。また、図34は第5変形例の無線通信システムの構成図であり、図2と同一部分には同一符号を付している。
符号化に際して、送信機10の符号化部11を構成する符号化前処理部11aのレペティション処理部91は情報ビット100にレペティションビット150を追加し、ダミービット追加部92は該レペティションビットが追加された情報ビットにダミービット200を追加する。しかる後、ターボ符号器11bにより、レペティションビットとダミービットが追加された情報ビットを符号化して符号率1/3のターボ符号400を発生する。ついで、符号化後処理部11cであるダミービット削除部93は、ターボ符号400から前記ダミービット200を削除し、レペティションビット削除部95はレペティションビット150を削除して組識符号500を生成し、変調部12を含む送信部は伝播路30を介して該組識符号500を受信機20に送信する。
受信機20の復調部21は該組織符号500を受信して復調し、復号部22の復号前処理部22aの0値尤度レペティションビット挿入部96は送信側で削除したレペティションビット150の位置に尤度0のレペティションビットを挿入し、ダミービット追加部94は復調した組織符号に送信側で削除したダミービット200を尤度最大にして追加する。しかる後、ターボ復号器22bはターボ復号して情報ビット100を出力する。なお、ターボ復号により情報ビット100とレペティションビット150とダミービット200が得られるから、ターボ復号後にダミービットを削除し、ついで、レペティション復号処理を施して情報ビット100を出力する。
Claims (2)
- 情報アルファベットにパリティアルファベットを追加してなる組織符号を送受信するシステムにおける符号化方法おいて、
K個の情報アルファベットにK0個の所定パターンのダミーアルファベットを追加してK1(=K+K0)個の第1の情報アルファベットを発生するステップ、
該K1個の第1情報アルファベットから作成されるM個のパリティアルファベットを該K1個の第1情報アルファベットに追加するとともに、K0個の前記所定パターンのダミーアルファベットを削除してN(=K+M)個のアルファベットの組識符号を生成するステップ、
を備え、前記ダミーアルファベットの所定パターンとして移動端末に異なるパターンを割り振り、所定の移動端末の所定パターンを用いて符号化して該符号化データを該移動端末へ送信する、
ことを特徴とする符号化方法。 - 情報アルファベットにパリティアルファベットを追加してなる組織符号を送受信するシステムにおける符号化装置おいて、
K個の情報アルファベットにK0個の所定パターンのダミーアルファベットを追加してK1(=K+K0)個の第1の情報アルファベットを発生するダミーアルファベット追加部、
該K1個の第1情報アルファベットから作成されるM個のパリティアルファベットを該K1個の第1情報アルファベットに追加するとともに、K0個の前記所定パターンのダミーアルファベットを削除してN(=K+M)個のアルファベットの組識符号を生成する組織符号生成部、
該組識符号を移動端末に送信する送信部
を備え、前記ダミーアルファベット追加部は、前記ダミーアルファベットの所定パターンとして移動端末に異なるパターンを割り振り、所定の移動端末に応じたパターンのダミーアルファベットを前記K個の情報アルファベットに追加して前記第1の情報アルファベットを発生し、前記送信部は、該第1の情報アルファベットより前記組織符号生成部で生成された組識符号を移動端末に送信する、
ことを特徴とする符号化装置。
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