JP4971144B2 - ファイルダウンロードおよびストリーミングのシステム - Google Patents
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Description
本出願は、2004年5月7日に出願された米国特許出願番号第60/569,127号の”FILE DOWNLOAD AND STREAMING SYSTEM”に基づく優先権を主張する。それは、全ての目的のためにその開示全体を本願明細書に引用しこの文書に全部記載されるものとして組み込まれる。
ここに記載される特定実施例において、”マルチステージ符号化”として表記される符号体系が記載されており、その実施例はショクロラヒにより提供される。
(a)個々の受信機デバイス”RD”の受信オーバーヘッドは、最小化される、
(b)ソースファイルをいかなる数のRDに配信するために必要なトータル転送時間を、最小化できる
(c)転送スケジュールの適切な選択については、いかなる数のRDに対する配信されたストリームの品質は、入力シンボルの数と関連して送られる出力シンボルの数のために最大にされることができる。
RDは、携帯デバイスであるかもしれないか、車両に埋め込まれているかもしれないか、持ち歩けるかもしれない(すなわち、使用中のときに、移動可能であるが、一般的に動いていない)かまたは、場所に固定するかもしれない。
図1は、マルチステージ符号化を使用する通信システム100のブロック図である。通信システム100において、入力ファイル101または入力ストリーム105が、入力シンボル生成器110に対し提供される。入力シンボル生成器110は入力ファイルまたはストリームから1個以上の一連の入力シンボル(IS(0),IS(1),IS(2),...)を生成し、各々の入力シンボルは値および位置(図1の括弧内の整数として示す)を有する。上述したように、各々の入力シンボルが入力ファイルまたはストリームのMビットを符号化するため、入力シンボルの可能な値(すなわちアルファベット)は一般的に2M個のシンボルからなるアルファベットである。Mの値は通常使用する通信システム100により決定される、しかし、Mが使用する用途が多様でありえるため汎用システムでは入力シンボル生成器110のためのシンボルサイズ入力を含むかもしれない。入力シンボル生成器110の出力は、符号器115に提供される。
図2は、図1に示される符号器115の一特定実施例のブロック図である。符号器115は、スタティック符号器210、ダイナミック符号器220、および、冗長計算機230を備えている。スタティック符号器210は、以下の入力を受信する。
b)オリジナルの入力シンボルの数K
c)スタティックキー生成器130により提供されるスタティックキーS0,S1,...
d)冗長シンボルの数R
スタティック符号器205は、これらの入力を受信するとすぐに、後述するようにR個の冗長シンボルRE(0),RE(1),...,RE(R−1)を計算する。常にではないが一般的に冗長シンボルは入力シンボルと同じサイズである。一特定実施例において、スタティック符号器210により生成される冗長シンボルは、入力シンボルバッファ205に格納される。入力シンボルバッファ205は論理的なものでもよい。すなわち、ファイルまたはストリームのブロックは1つの場所に物理的に格納してもよいし、入力シンボルのシンボルバッファ205内の位置は、ただ単にオリジナルのファイルまたはストリームのブロック内のシンボルの位置の名称変更でもよい。
スタティック符号器210の一般動作は図3および図4に示される。図3は、スタティック符号化の方法一実施例の簡略フローチャートを例示している。ステップ305において、変数j(どれだけ冗長シンボルが生成されたかについての情報を保持する)はゼロにセットされる。そして、ステップ310では、第1の冗長シンボルRE(0)は少なくともいくつかの入力シンボルIS(0),...,IS(K−1)の関数F0として計算される。それから、ステップ315で、変数jはインクリメントされる。次に、ステップ320で、冗長シンボルの全てが生成されたか(すなわち、jがR−1より大きいか?)どうかが検査される。もしYesの場合はフローは終了する。そうでなければ、フローは、ステップ325へ進む。ステップ325において、RE(j)は入力シンボルIS(0),...,IS(K−1)および以前に生成された冗長シンボルRE(0),...,RE(j−1)の関数Fjとして計算される。ここで、Fjは入力シンボルの何れかまたは冗長シンボルの何れかに依存する関数である必要はない。ステップ315、320および325はR個の冗長シンボルが計算されるまで繰り返される。
再度図2を参照すると、ダイナミック符号器220は、入力シンボルIS(0),...,IS(K−1)および冗長シンボルRE(0),...,RE(R−1)および各々の出力シンボルのキーIを受信する。この集合はオリジナルの入力シンボルおよび冗長シンボルを含んでおり、今後”ダイナミック入力シンボル”の集合と呼ぶ。図5はダイナミック符号器の一実施例の簡略ブロック図であり、ウェイトセレクタ510、アソシエータ515、値関数セレクタ520および計算機525を含む。図5に示すように、K+R個のダイナミック入力シンボルはダイナミックシンボルバッファ505に格納される。実質的に、ダイナミック符号器500は図6に例示される動作を実行する。すなわち、選択された入力シンボルの何らかの値関数として出力シンボル値B(I)を生成する。
上述のマルチステージ連鎖反応コードはシステマティックコードではない。すなわち、ソースブロックのオリジナルソースシンボルの全てが必ずしも送信される符号化シンボルであるというわけではない。しかしながら、システマチックFECコードは、ファイルダウンロードシステムまたはサービスに役立ち、ストリーミングシステムまたはサービスにとって非常に重要である。下記の実施に示すように、変更を加えられたコードは、システマチックで、まだファウンテンコードおよび他の記載されている特性を維持するよう実行されることができる。
<FEC方式定義>
これらの技術を使用しているパケットは、ヘッダ情報(例えばソースブロック番号(SBN)(パケットの範囲内の符号化シンボルが関係するソースブロックのための16ビット整数識別子)および符号化シンボルID(ESI)(パケットの範囲内の符号化シンボルのための16ビット整数識別子)を含んでいる4オクテットのFECペイロードID)により表されるかもしれない。ソースブロック番号および符号化シンボルIDの1つの適切な解釈は、下記のセクションBにおいて定義される。FECオブジェクト転送情報は、FEC符号化ID、転送長(F)およびパラメータT(下において、定められるZ、NおよびA)を含みうる。パラメータTおよびZは16ビット符号なし整数である、NおよびAは8ビット符号なし整数である。
<B.1.1 定義>
本明細書において以下の用語および定義を適用する。
サブブロック:ソースブロックはサブブロックに分解され、それぞれは作業メモリ内において復号化されるために十分に小さい。K個のソースシンボルを含むソースブロックに対して、各々のサブブロックはK個のサブシンボルを含み、ソースブロックの各シンボルは各サブブロックの1個のサブシンボルから構成される。
i、j、x、h、a、b、d、v、m:自然数を表す
ceil(x):x以上である最小の自然数を表す
choose(i,j):繰り返しのないi個のオブジェクトの中からj個のオブジェクトを選択する方法の数を表す
floor(x):x以下である最大の自然数を表す
i%j:iモジュロjを表す
X^Y:等しい長さのビット列XおよびYに対し、XとYとのビット毎の排他論理和を表す
A:シンボル配列パラメータを表し、シンボルおよびサブシンボルのサイズはAの倍数に制限される
AT:Aの転置行列を表す
A−1:Aの逆行列を表す
K:1個のソースブロック内にあるシンボルの数を表す
KMAX:1つのソースブロック内にあるソースシンボルの最大数を表し、8192に設定される
L:1つのソースブロックに対する予め符号化されるシンボルの数を表す
S:1つのソースブロックに対するLDPCシンボルの数を表す
H:1つのソースブロックに対するハーフシンボルの数を表す
C:中間シンボル(C[0],C[1],C[2],...,C[L−1])の配列を表す
C’:ソースシンボル(C’[0],C’[1],C’[2],...,C’[K−1])の配列を表す
X:負でない整数値を表す
V0、V1:4バイト整数の2つの配列、V0[0],V0[1],...,V0[255]およびV1[0],V1[1],...,V1[255]を表す
Rand[X、i、m]:擬似乱数発生器である
Deg[v]:度数発生器である
LTEnc[K、C、(d、a、b)]:LT符号化シンボル生成器である
Trip[K、X]:トリプル生成関数である
G:符号化シンボル群内のシンボルの数である
N:ソースブロック内のサブブロックの数である
T:シンボルサイズ(バイト)であり、ソースブロックがサブブロックに区切られているとき、T=T’・Nである
T’:サブシンボルサイズ(バイト)であり、ソースブロックがサブブロックに区切られていないときT’は関連しない
F:ファイルダウンロードのときのファイルサイズ(バイト)である
I:サブブロックサイズ(バイト)である
P:ファイルダウンロードの場合、各パケットのペイロードサイズ(バイト)であり、ファイルダウンロード転送パラメータの推奨導出に使用される。ストリーミングの場合、各修復パケットのペイロードサイズ(バイト)であり、ストリーミング転送パラメータの推奨導出に使用される
Q:Q=65521、すなわち、Qは216未満の最大の素数である
Z:ファイルダウンロードのときのソースブロックの数である
J(K):Kに関連するシステマチックインデックスである
G:任意の生成行列を表す
IS:SxSの恒等行列を表す
0SxH:SxHの零行列を表す
<B.1.3 略号>
本明細書において以下の略号を用いる。
LDPC(Low Density Parity Check):低密度パリティチェック
LT(Luby Transform):ルビー変換
SBN(Source Block Number):ソースブロック番号
SBL(Source Block Length):ソースブロック長(シンボル単位)
<B.2 概要>
これら各々のアプリケーションに特定されるMSCR前方誤り訂正符号は、MBMSファイル配信およびMBMSストリーミングアプリケーションの双方に適用可能である。MSCR符号の態様は、本明細書のセクションB.3およびB.4で述べる。
<B.3.1 ソースブロック構築>
<B.3.1.1 全般>
MSCR符号器をソースファイルに適用するために、ファイルはZ(≧1)個のブロック(ソースブロックとして知られる)としてに分解されうる。MSCR符号器は、それぞれに各々のソースブロックに適用される。各々のソースブロックは一意な整数ソースブロック番号(SBN)であり、第1のソースブロックのSBNは0、第2は1などである。各々のソースブロックは各々のサイズがTバイトのソースシンボルの数(K)に分割される。各々のソースシンボルは一意の整数符号化シンボル識別子(ESI)であり、ソースブロックの第1のソースシンボルのESIは0、第2は1などである。
ソースブロックおよびサブブロックの構築は、F、A、T、Z、Nの5個のパラメータおよび関数Partition[]に基づいて決定される。5個のパラメータは次のように定義される。
A:シンボル配列パラメータ(バイト)である
T:シンボルサイズ(バイト)であり、必ずAの倍数となる
Z:ソースブロックの数である
N:各ソースブロック内のサブブロックの数である
これらのパラメータは、ceil(ceil(F/T)/Z)=<KMAXとなるようにセットされる。これらのパラメータ導出の推奨値がセクションB.3.4において提供される。
(KL、KS、ZL、ZS)=Partition[Kt,Z]
(TL、TS、NL、NS)=Partition[T/A,N]
それから、ファイルは、Z=ZL+ZS個の隣接するソースブロックに仕切られ、最初のZL個のソースブロックは各々KL・Tバイトであり、残りのZS個のソースブロックは各々KS・Tバイトである。
<B.3.2.1 全般>
各々の符号化パケットは、以下の情報を含む。
符号化シンボルID(ESI)
符号化シンボル
各々のソースブロックは、他と独立してそれぞれに符号化される。ソースブロックはゼロから連続的に番号をつけられる。
各々の符号化パケットは、好ましくは、完全なソースシンボル(ソースパケット)あるいは完全な修復シンボル(修復パケット)のいずれかを含む。パケットは、同じソースブロックから任意数のシンボルを含むことができる。オブジェクトを符号化しているFECにパケットの最後のシンボルがパディングバイトを含む場合、これらのバイトはパケットに含まなくてもよい。さもないと、全シンボルだけは含まれる。
(d[i],a[i],b[i])=Trip[K,X+i]
ESI Xを有する修復パケットに配置されるG個の修復シンボルは、セクションB.5.3にて説明したように、中間シンボルCおよびLT符号器LTenc[K,C,(d[i],a[i],b[i])]を用い修復シンボルトリプルに基づいて計算される。
このセクションは、ファイル送出のためのMSCR前方誤り訂正を利用しているMSCR符号器/復号器およびいかなる転送プロトコルの間でも情報交換を記載する。
<B.3.4.1 パラメータ決定アルゴリズム>
このセクションは4つの転送パラメータA,T,ZおよびNの導出の推奨値を提供する。
W:サブブロックサイズ目標(バイト)
P:最大のパケットペイロードサイズ(バイト)、Aの倍数であると仮定される
A:シンボル配列ファクタ(バイト)
KMAX:ソースブロック当たりのソースシンボルの最大数
KMIN:ソースブロック当たりのシンボルの最小目標数
GMAX:パケット当たりのシンボルの最大目標数
上記の入力に基づいて、転送パラメータT、ZおよびNは、以下の通りに算出される。
T=floor(P/(A・G))・A
Kt=ceil(F/T)−ファイル内の総シンボル数
Z=ceil(Kt/KMAX)
N=min{ceil(ceil(Kt/Z)・T/W),T/A}
GおよびNの値は上述のように導出され下限として考慮される。例えば、2の累乗に近似した数などに、これらの値を増やすことは、有利となり得る。特に、上記のアルゴリズムはシンボルサイズTが最大パケットサイズPを区分することを保証しない。そして、正確にPのサイズのパケットが使用可能とはならない。その代わりに、Gは、P/Aを区分する値として選択される場合、シンボルサイズTはPの因子である。そして、サイズPのパケットが使うことができる。
<B.3.4.2 例>
上記のアルゴリズムは図18に示すように結果として転送パラメータに導く。そして、W、A、KMINおよびGMAXおよびP=512のための推奨値となる。
<B.4.1 ソースブロック構築>
この文書において定義したように、ソースブロックは転送プロトコルによって組み立てられる。そして、システマチックMSCR前方誤り訂正符号を利用する。ソースブロックの組立および修復シンボルの組立に使われるシンボルサイズTは転送プロトコルにより提供される。いかなるソースブロックについてもソースシンボルの数が最高でもKMAXであるために、パラメータTがセットされるかもしれない。
B.4.3にて説明するように各々の修復パケットは、SBN、ESI、SBLおよび修復シンボルを含む。修復パケットの中で含まれる修復シンボルの数は、パケット長から計算される。修復パケットに入れられるESI値および修復シンボルを生成するために用いる修復シンボルのトリプルは、セクションB.3.2.2にて説明したように、計算される。
このセクションは、MSCR符号器/復号器間の情報交換を記載し、いかなる転送プロトコルもストリーミングのためのMSCR前方誤り訂正を利用する。トリーミングのためのMSCR符号器は、各々のソースブロックのための転送プロトコルから、以下の情報を使用するかもしれない。シンボルサイズT(バイト)、ソースブロックのシンボル数K、ソースブロック番号(SBN)、符号化されるソースシンボル(K・Tバイト)。MSCR符号器は、各々の修復パケットのために、SBN、ESI、SBLおよび修復シンボルを含んでいるパケット情報を符号化することに関する転送プロトコルを出力する。転送プロトコルは透過的にMSCR復号器にこの情報を伝えるかもしれない。
<B.4.4.1 パラメータ決定アルゴリズム>
このセクションは、を転送パラメータTの導出の推奨値を提供する。この推奨値は、以下の入力パラメータに基づく。
P:最大のパケットペイロードサイズ(バイト)、Aの倍数であると仮定される
A:シンボル配列ファクタ(バイト)
KMAX:ソースブロック当たりのソースシンボルの最大数
KMIN:ソースブロック当たりのシンボルの最小目標数
GMAX:修復パケット当たりのシンボルの最大目標数
これらの入力上の必要条件は、ceil(B/P)=<KMAXである。上記の入力に基づいて、転送パラメータTは、以下の通りに算出される。
T=floor(P/(A・G))・A
上で導出されるTの値は、使用するTの実効値のガイドと思われなければならない。そのTをPに区分することは有利でもある。または、フルサイズ修復シンボルが消失する転送元パケット(ソースブロックのソースシンボルの最大数KMAXを超えない限り)終了後部分的なソースシンボルを回復するために用いるときに、より小さいTの値が消耗を最小化することはセットに有利でもよい。P、全ての転送元パケットが同一サイズである場合、それがそのようにTをそれに選ぶために有利で修復パケットPの中で、さらに、例えば、Tで優れたものは、転送元パケット径分布に依存できる実際のペイロードサイズは、Tの倍数であって、各々の転送元パケットがソースブロックにおいて、占めるバイト数(数バイトできる限りより大きく、または)に等しい。
<B.4.4.2 例>
上記のアルゴリズムは図19に示すように結果として転送パラメータに導く。そして、A、KおよびGMAXおよびP=512のための推奨値となる。
<B.5.1 符号化の概要>
システマチックMSCR符号器は、K個のソースシンボルを含むソースブロックから修復シンボルを生成するために用いる。シンボルは、符号化および復号プロセスの基本的なデータ単位である。各々のソースブロック(サブブロック)のために、全てのシンボル(サブシンボル)は、同一サイズである。符号化および復号化のためのシンボル(サブシンボル)に実行される動作は、排他的論理和演算である。
C[0],...,C[L−1]はL個の中間シンボルを示す
符号化の第一段階は、K個のソースシンボルから中間シンボルの数(L>K)を生成することである。このステップにおいて、K転送元トリプル(d[0],a[0],b[0]),...,(d[K−1],a[K−1],b[K−1])はセクションB.5.4.4にて説明したように、Trip[]を使用して生成したK個のソーストリプルは、Kソースシンボルを伴い、逆の符号化プロセスを使用しているソースシンボルからL個の中間シンボルC[0],...,C[L−1]を決定するために用いる。この処理は、MSCR復号プロセスにより認識されることができる。
<B.5.2.1 全般>
第1の符号化しているステップは、ソースシンボルC’[0],...,C’[K−1]からL個の中間シンボルC[0],...,C[L−1]を生成する予め行われる符号化ステップである。中間シンボルは、制約条件の2つのセットによって、独自に定義される。
K個のソースシンボルのそれぞれは、0<i<Kのトリプル(d[i],a[i],b[i])に関係している。ソースシンボルトリプルは、セクションB.5.4.4で定義されるトリプル生成器を使用して決定される。
(d[i],a[i],b[i])=Trip[K,i]
<B.5.2.3 符号化前の関連付け>
L個の中間シンボルの間の予めの符号化関係は、第1のK個の中間シンボルに関して最後のL−K個の中間シンボルを表すことにより定義される。
S:S>=ceil(0.01・K)+Xとなる最小の素数整数
H:(H、ceil(H/2))>=K+Sとなる最小の整数である
H’:ceil(H/2)L=K+S+H
C[0]、...、C[K−1] 最初のK個の中間シンボルを示す
C[K]、...、C[K+S−1] S LDPCシンボルを示す(ゼロに初期化される)
C[K+S]、...、C[L−1] H ハーフシンボルを示す(ゼロに初期化される)
S LDPCシンボルは、以下の処理の最後でC[K],...,C[K+S−1]の値であるように定義される。
a=1+(floor(i/S)%(S−1))
b=i%S
C[K+b]=C[K+b]^C[i]
b=(b+a)%S
C[K+b]=C[K+b]^C[i]
b=(b+a)%S
C[K+b]=C[K+b]^C[i]
H ハ−フシンボルは以下のように定義される。
注:g[i]はグレイシーケンスであり、各々の要素は前のものと単一のビット位置において異なる。
j=0,...,K+S−1 について以下を実行
もしg[j,H’]のビットhが1の場合、C[h+K+S]=C[h+K+S]^C[j]
<B.5.2.4 中間シンボル>
<B.5.2.4.1 定義>
所与のK個のソースシンボルC’[0],C’[1],...,C’[K−1]についてL個の中間シンボルC[0],C[1],...,C[L−1]は以下を満たすように独自に定義されるシンボル値である。
C’[i]≡LTEnc[K,(C[0],...,C[L−1]),(d[i],a[i],b[i])] 0<i<Kである全てのiについて
2.B.5.2.3で予め定義された符号化関係を満足するL個の中間シンボルC[0],C[1],...,C[L−1]
<B.5.2.4.2 中間シンボルの計算>
このサブセクションは、B.5.2.4.1の制約条件を満たしているL中間シンボルC[0],C[1],...,C[L−1]の算出方法を記載する。 K個の入力シンボルからN個の出力シンボルを生成するコードのための生成行列GはGF(2)の上のNxKマトリックスである。各々の列は出力シンボルのうちの1つに対応する。そして、入力シンボルのうちの1つおよびithとなる出力シンボルのところに対する各々の行は行が列のゼロでないエントリを含むそれらの入力シンボルの合計に等しい。
D:S+Hのゼロシンボルを含む列ベクトルで、K個のソースシンボルC’[0],C’[1],...,C’[K−1]が続く
よって、上記の制約条件はGF(2)の上のLxLマトリックスと定義され、Aは
A・C=D である。
GLDPC・(C[0],...,C[K−1])T=(C[K],...,C[K+S−1])T
GHalfは、ハーフシンボルのH×(K+S)の生成行列である、そのため、
GHalf・(C[0],...,C[S+K−1])T=(C[K+S],...,C[K+S+H−1])T
IS:SxSの恒等行列を表す
IH:HxHの恒等行列を表す
0SxH:SxHの零行列を表す
GLT:LT符号器により生成される符号化シンボルのK×Lの生成行列である
そのため、
GLT・(C[0],...,C[L−1])T=(C’[0],C’[1],...,C’[K−1])T
すなわち、GLTi,j=1 もしC[i]は排他的論理和の生成したシンボルを含むだけなら
LTEnc[K,(C[0],...,C[L−1]),(d[i],a[i],b[i])]
そして、
Aの最初のS列は、GLDPC|IS|ZS×Hに等しい。
いかなるKにおいても行列Aは最大ランクを有し、逆変換可能であるようにソーストリプルは生成される。この算出は、L個の中間シンボルC[0],C[1],...,C[L−1]を作成するためにMSCR復号プロセスをK個のソースシンボルC’[0],C’[1],...,C’[K−1]に適用することにより認識されることができる。
第二の符号化ステップにおいて、ESI Xを有する修復シンボルは、生成器を適用することによって、セクションB.3.2.2およびB.4.2に従ってトリプル(d,a,b)=Trip[K,X]を使用しているL個の中間シンボルC[0],C[1],...,C[L−1]にセクションB.5.4において定義されるLTEnc[K,(C[0],C[1],...,C[L−1]),(d,a,b)]を生成する。
<B.5.4.1 乱数生成器>
乱数発生器Rand[X,m]は以下の通りに定められる。ここで、Xは非負整数である、iは非負整数である。そして、mは自然数である。そして、生成される値は0とm−1との間の整数である。V0およびV1を各々256のエントリの配列であるようにさせる。ここで、各々のエントリは4バイトの符号なし整数である。これらの配列は、セクションB.7において提供される。そして、
Rand[X,i,m]=(V0[(X+i)%256]^V1[(floor(X/256)+i)%256])%m
<B.5.4.2 度数生成器>
度数生成器[v]は以下の通りに定められる。vは少なくとも0で220=1048576より小さい整数である。
Deg[v]=d[j]
<B.5.4.3 LT符号化シンボル生成器>
符号化シンボル生成器LTEnc[K,(C[0],C[1],...,C[L−1]),(d,a,b)]は、以下の入力をする。
LTEnc[K,(C[0],C[1],...,C[L−1]),(d,a,b)]=C[b]
j=1,...,min(d−1,L−1) について以下を実行する。
LTEnc[K,(C[0],C[1],...,C[L−1]),(d,a,b)]=LTEnc[K,(C[0],C[1],...,C[L−1]),(d,a,b)]^C[b]
<B.5.4.4 トリプル生成器>
トリプル生成器Trip[K,X]には次のものが入力される。
X:符号化シンボルID
LはB.5.2で説明したようにKに基づいて決定される
L’はL以上の最小の素数である
Q=65521、216未満の最大の素数
J(K)は、付録Aにおいて定義される、Kと関係するシステマチックデックスである。
2. B=10267・(J(K)+1)%Q
3. Y=(B+X・A)%Q
4. v=Rand[Y,0,220]
5. d=Deg[v]
6. a=1+Rand[y,1,L’−1]
7. b=Rand[Y,2,L’]
<B.6 FEC復号化の実現例>
<B.6.1 全般>
このセクションは、この仕様に記載されているMSCRコードのための効率的な復号化アルゴリズムを記載する。各々がシンボルを符号化することを受信した注は、中間シンボルの間に均衡化の値と思われることができる。これらの連立方程式および中間シンボルの間の周知の予め符号化関係から、連立方程式を解くためのいかなるアルゴリズムも、中間シンボルおよびそれ故、ソースシンボルをうまく復号化できる。しかしながら、選択されるアルゴリズムは、復号化の計算効率に、大きな影響を及ぼす。
<B.6.2.1 全般>
復号器がそれが復号化するためにそうであるソースブロックの構造を知っていると仮定される。そして、シンボルサイズTでありK個のシンボルをソースブロックに含む。
マトリックスAが下位行列に仕切られて、概念的にあるガウス消去の第一段階。部分行列サイズは、0まで初期化される非負整数iおよびuによって、パラメータで表される。Aのサブマトリックスは、以下の通りである
(1) Iが第1のi列および第1のi行の交差によって、定めた部分行列。これは、位相における各々のステップ終了後の恒等行列である。
(2) 第1のi列および第1のi行以外はおよび最後のu行の交差により定義される部分行列。この部分行列の全てのエントリは、ゼロである。
(3) 第1のi行および第1のi列以外はの交差により定義される部分行列。この部分行列の全てのエントリは、ゼロである。
(4) 全ての列および最後のu行の交差により定義される部分行列U。
(5) 部分行列Vは、第1のi行以外はおよび最後のu行および第1のi列以外はの交差によって、形をなした。
部分行列Uは、更に仕切られる最初のi列、Uupper、そして、残りのM−i列、Ulower。ガウス消去は、その順位がu(復号化失敗)より少ないと決定するかuがこぐ第一が恒等行列(第二段階の成功)であるマトリックスにそれを変換するために、Ulower上の第二段階において、実行される。u恒等行列Iuによって、このuを呼ぶ。Ulower−Iuと交差するAのM−L列は、放棄される。この位相の後、Aは、L列およびL行を有する。
第二段階の後、L恒等行列によって、LにAを変換し終わるために外へゼロに合うことを必要とするAの唯一の部分は、Uupperである。部分行列Uupperの段数iは、通常、Uupperの行uの数非常に大きい。効率的にUupper(以下の前計算マトリックスU)からのゼロまで』、第三段階およびそれからUのIuに基づいて計算される』が、Uupperからゼロまで第四段階において、使われる。Iuの列が仕切られるuは、各々(u/8)グループの8本の列を張る。それから、8本の列の各群のために、8本の列の全てのゼロ以外の組合せは、計算される。そして、28に結果としてなる−1=255列(これは、28−8−1=247により行われることができるグループにつき列の中で排他論理和は、ハミング重みの組合せからIuに現れるものがある必要を行わないことを−計算する)。このように、結果として生じる前計算マトリックスUは、.255がこぐceil(u/8)およびu行を有する。そのUを強調する形式的にマトリックスAの一部でない、しかし、Uupper−B.からのゼロに対する第四段階の使われる。
<B.6.2.5 第4段階>
列にAの各々の第1のi列間の、Uupperの8つの行エントリのセットが全てゼロ(そして前計算マトリックスUの列)でない場合この列のUupper部分行列の8つの行の各群間の、8つの行のパターンがそうであるマッチは、列にXOR演算した。このようにねらいを定める排他的論理和を犠牲にした列のそれらの8つの行が、Uの中で外に。
上述の多くの例において、入出力シンボルはビットの同数のための98を符号化する。そして、各々の出力シンボルは1つのパケット(完全に受信されるか完全に消失する輸送の装置であるパケット)において、配置される。いくつかの実施形態では、各々のパケットがいくつかの出力シンボルを含むために、通信システムは変更を加えられる。多くの要因に基づいて、出力シンボル値のサイズは、それから、ストリームのファイルまたはブロックを入力シンボルに最初に分割する際の入力シンボル値のサイズで測定されるサイズに対するセットである。復号プロセスは基本的に不変のままである。但し、次の場合は除く−各々のパケットが受信されながら、出力シンボルは束に到着する。
Kの値それぞれについて、ソースシンボルトリプル群(d[0],a[0],b[0]),...,(d[L−1],a[L−1],b[L−1])がL個の中間シンボルが固有となるよう指定可能な特性を有するように、システマチックインデックスJ(K)は設計されている。すなわち、セクションB.5.2.4.2のマトリックスAは最大の階数(ランク)であり逆変換可能な特性を有するように設計されている。以下は、4から8192が含まれるKの値に対応するシステマチックインデックスのリストである。値の順序は、読書の順序と同じである。すなわち、第1行の最初の数値から第1行の最後の数値、そして、第2行の最初の数値に続き、以下同様である。
<付録B.1 テーブルV0の値>
これらの値は、上述の明細書のセクションB.5.4.1で述べられたテーブルV0の値の例示的なセットを示している。各々の成分は10進数表記の32ビット整数である。値の順序は、第1カラムの最上段から第1カラムの最下段、そして、第2カラムの最上段に続き、以下同様である。
<付録B.2 テーブルV1の値>
これらの値は、上述の明細書のセクションB.5.4.1で述べられたテーブルV1の値の例示的なセットを示している。各々の成分は10進数表記の32ビット整数である。値の順序は、第1カラムの最上段から第1カラムの最下段、そして、第2カラムの最上段に続き、以下同様である。
Claims (11)
- 通信チャネルを介して転送元から転送先へ送信されるデータを符号化する方法であって、ここにおいて、前記送信されるデータは順序付けられた入力シンボル群で表されることができる、
確定的過程において前記順序付けられた入力シンボル群から複数の冗長シンボルを生成することと、ここにおいて、前記複数の冗長シンボルの中の各冗長シンボルは、前記順序付けられた入力シンボル群のうちの1または複数を使用して算出される、ここにおいて、前記複数の冗長シンボルを生成することは、
各配列要素が既知の値であるように配列C[K],...,C[K+S−1]を初期化すること、ここにおいて、Kは入力シンボルの数であり、Sは生成される冗長シンボルの数であり、C[0],...,C[K−1]はK個の入力シンボルに対応する、
カウンタi=0を用いて、以下のステップを行うこと、ここにおいて、aおよびbは中間変数であり、“%”はモジュロ演算を表し、floor()は関数の引数より小さい最大の整数値を表す関数であり、“^”はビット毎のXOR演算を表す:
(1)a=1+(floor(i/S)%(S−1))
(2)b=i%S
(3)C[K+b]=C[K+b]^C[i]
(4)b=(b+a)%S
(5)C[K+b]=C[K+b]^C[i]
(6)b=(b+a)%S
(7)C[K+b]=C[K+b]^C[i]
1からK−1までのカウンタiの各値に関して、これらのステップを繰り返すこと、
少なくとも結果として生じる配列C[K],...,C[K+S−1]を前記複数のS個の冗長シンボルとして出力すること、
前記入力シンボルおよび冗長シンボルを含む複合シンボル群から複数の出力シンボルを生成することであって、可能な出力シンボルの数は該複合シンボル群のシンボルの数に比較して非常に大きく、少なくとも1つの出力シンボルは前記複合シンボル群の中の2以上であって、かつ前記複合シンボル群のすべてより少ないシンボルから生成される、複数の出力シンボルを生成することと、
を含む方法。 - さらに、前記通信チャネルを介して前記複数の出力シンボルを送信することを含む請求項1に記載の方法。
- さらに、前記複数の出力シンボルを記憶媒体に蓄積することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記複数の冗長シンボルは、LDPC符号により生成される請求項1に記載の方法。
- 複数の出力シンボルは、任意の所定数Nの出力シンボルから前記順序付けられた入力シンボル群が再生可能であるようなものであり、ここでNは入力シンボルの数よりわずかに大きい、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の出力シンボルは、前記複数の出力シンボルのうちのN個のものから前記順序付けられた入力シンボル群が再生可能である高い確率が存在するようなものであり、ここでNは少なくとも入力シンボルの数と同じである、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の出力シンボルは、前記複数の出力シンボルのうちのK個のものから前記順序付けられた入力シンボル群のうちのG個のものが再生可能であるようなものであり、ここでKは入力シンボルの数であり、GはKより小さい、請求項1に記載の方法。
- 多くとも、前記順序付けられた入力シンボル群の入力シンボルの数より少ないG個の入力シンボルが任意の個数の出力シンボルから再生可能である請求項1に記載の方法。
- 前記複数の冗長シンボルを生成することは、各々の冗長シンボルについて、
分布にしたがってt個の互いに異なる入力シンボルを決定することと、
前記t個の互いに異なる入力シンボルのXOR演算として各々の冗長シンボルを計算することと
を含む、請求項1に記載の方法。 - さらに、通信チャネルを介して前記複数の出力シンボルを送信することを含み、前記複数の出力シンボルを生成するステップは該複数の出力シンボルを送信するステップと実質的に並行して実行される請求項1に記載の方法。
- 前記複数の冗長シンボルは、スタティックシンボル、ハミングシンボル、および、パディングシンボルを含み、該シンボルの合計個数は素数となるよう選択される請求項1に記載の方法。
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