JP5160904B2 - 符号化方法、符号化器、復号器 - Google Patents

Description

本発明は、低密度パリティ検査畳み込み符号（ＬＤＰＣ−ＣＣ：Low-Density Parity-Check Convolutional Code）用の符号化方法、符号化器、復号器に関する。

近年、実現可能な回路規模で高い誤り訂正能力を発揮する誤り訂正符号として、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ：Low-Density Parity-Check）符号に注目が集まっている。ＬＤＰＣ符号は、誤り訂正能力が高く、かつ実装が容易なので、IEEE802.11nの高速無線LANシステムやディジタル放送システムなどの誤り訂正符号化方式に採用されている。

ＬＤＰＣ符号は、低密度なパリティ検査行列Ｈで定義される誤り訂正符号である。また、ＬＤＰＣ符号は、検査行列Ｈの列数Ｎと等しいブロック長を持つブロック符号である。例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３では、ランダム的なＬＤＰＣ符号、Ａｒｒａｙ ＬＤＰＣ符号、ＱＣ−ＬＤＰＣ符号（ＱＣ:Quasi-Cyclic）が提案されている。

しかし、現在の通信システムの多くは、イーサネット（登録商標）のように、送信情報を、可変長のパケットやフレーム毎にまとめて伝送するという特徴がある。このようなシステムにブロック符号であるＬＤＰＣ符号を適用する場合、例えば、可変長なイーサネット（登録商標）のフレームに対して固定長のＬＤＰＣ符号のブロックをどのように対応させるかといった課題が生じる。IEEE802.11nでは、送信情報系列にパディング処理やパンクチャ処理を施すことで、送信情報系列の長さと、ＬＤＰＣ符号のブロック長の調節を行っているが、パディングやパンクチャによって、符号化率が変化したり、冗長な系列を送信したりすることを避けることは困難である。

このようなブロック符号のＬＤＰＣ符号（以降、これをＬＤＰＣ−ＢＣ：Low-Density Parity-Check Block Codeと標記する）に対して、任意の長さの情報系列に対しての符号化・復号化が可能なＬＤＰＣ−ＣＣ（Low-Density Parity-Check Convolutional Code）の検討が行われている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。

ＬＤＰＣ−ＣＣは，低密度なパリティ検査行列により定義される畳み込み符号であり，例えば符号化率Ｒ＝１／２（＝ｂ／ｃ）のＬＤＰＣ−ＣＣのパリティ検査行列Ｈ^Ｔ［０，ｎ］は、図４７で示される。ここで、Ｈ^Ｔ［０，ｎ］の要素ｈ_１ ^（ｍ）（ｔ）は、０または１をとる。また、ｈ_１ ^（ｍ）（ｔ）以外の要素は全て０である。ＭはＬＤＰＣ−ＣＣにおけるメモリ長、ｎはＬＤＰＣ−ＣＣの符号語の長さを表す。図４７に示されるように、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列は行列の対角項とその近辺の要素にのみに１が立っており、行列の左下および右上の要素はゼロであり、平行四辺形型の行列であるという特徴がある。

ここで，ｈ_１ ^（０）（ｔ）＝１，ｈ_２ ^（０）（ｔ）＝１であるとき、検査行列Ｈ^Ｔ［０，ｎ］Ｔで定義されるＬＤＰＣ−ＣＣの符号化器は図４８で表される。図４８に示すように、ＬＤＰＣ−ＣＣの符号化器は、ビットレングスｃのシフトレジスタＭ＋１個とｍｏｄ２加算機で構成される。このため、ＬＤＰＣ−ＣＣの符号化器には、生成行列の乗算を行う回路や後退（前方）代入法に基づく演算を行うＬＤＰＣ−ＢＣの符号化器に比べ、非常に簡易な回路で実現することができるという特徴がある。また、図４８は畳み込み符号の符号化器であるため、情報系列を固定長のブロックに区切って符号化する必要はなく、任意の長さの情報系列を符号化することができる。
R. G. Gallager, "Low-density parity check codes," IRE Trans. Inform. Theory, IT-8, pp-21-28, 1962. D. J. C. Mackay, "Good error-correcting codes based on very sparse matrices," IEEE Trans. Inform. Theory, vol.45, no.2, pp399-431, March 1999. J. L. Fan, "Array codes as low-density parity-check codes," proc. of 2nd Int. Symp. on Turbo Codes, pp.543-546, Sep. 2000. Y. Kou, S. Lin, and M. P. C. Fossorier, "Low-density parity-check codes based on finite geometries: A rediscovery and new results," IEEE Trans. Inform. Theory, vol.47, no.7, pp2711-2736, Nov. 2001. A. Ｊ. Felstorom, and K. Sh. Zigangirov, "Time-Varying Periodic Convolutional Codes With Low-Density Parity-Check Matrix,"IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 45, No.6, pp2181-2191, September 1999. R. M. Tanner, D. Sridhara, A. Sridharan, T. E. Fuja, and D. J. Costello Jr., "LDPC block and convolutional codes based on circulant matrices," IEEE Trans. Inform. Theory, vol.50, no.12, pp.2966-2984, Dec. 2004. G. Richter, M. Kaupper, and K. Sh. Zigangirov,"Irregular low-density parity-Check convolutional codes based on protographs，"Proceeding of IEEE ISIT 2006, pp1633-1637. R. D. Gallager, "Low-Density Parity-Check Codes," Cambridge, MA: MIT Press, 1963. M. P. C. Fossorier, M. Mihaljevic, and H. Imai, "Reduced complexity iterative decoding of low density parity check codes based on belief propagation," IEEE Trans. Commun., vol.47., no.5, pp.673-680, May 1999. J. Chen, A. Dholakia, E. Eleftheriou, M. P. C. Fossorier, and X.-Yu Hu, "Reduced-complexity decoding of LDPC codes," IEEE Trans. Commun., vol.53., no.8, pp.1288-1299, Aug. 2005. 小川裕一, "ターボ符号のsum-product復号," 長岡技術科学大学修士論文, 2007. S. Lin, D. J. Jr., Costello, "Error control coding : Fundamentals and applications," Prentice-Hall. 和田山 正, "低密度パリティ検査符号とその復号方法,"トリケップス. A. Pusane, R. Smarandache, P. Vontobel, and D. J. Costello Jr., "On deriving good LDPC convolutional codes from QC LDPC block codes," Proc. of IEEE ISIT 2007, pp.1221-1225, June 2007. A. Sridharan, D. Truhachev, M. Lentmaier, D. J. Costello, Jr., K. Sh. Zigangirov, "Distance Bounds for an Ensemble of LDPC Convolutional Codes," IEEE Transactions on Information Theory, vol.53, no.12, Dec. 2007.

ここで、ブロック符号の場合、送信データのビット数が符号のブロック長の整数倍とならない場合、余分なビットを送信する必要がある。したがって、ブロックサイズが大きいＬＤＰＣ−ＢＣやプロトグラフのサイズが大きいＬＤＰＣ−ＣＣを用いた場合、送信する余分なビットの数が多くなる。特に、パケット通信において、送信データのビット数が小さいパケットを送信する場合には、余分なビットを送信することによってデータの伝送効率が著しく低下してしまうという課題が発生する。しかしながら、非特許文献１〜非特許文献７で示されているＬＤＰＣ符号では、この問題を解決することが困難である。この課題を解決するためには、非特許文献１〜非特許文献７より小さいサイズのプロトグラフで構成できるＬＤＰＣ−ＣＣを設計することが求められる。

この点、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成すれば、プロトグラフのサイズを非特許文献１〜非特許文献７より小さくすることができる。

そして、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成し、情報系列にＬＤＰＣ−ＣＣを用いた誤り訂正符号化を施して送信する場合に、受信品質の向上を図るための工夫が求められる。

本発明は、かかる点を考慮してなされたものであり、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成し、情報系列にＬＤＰＣ−ＣＣを用いた誤り訂正符号化を施して送信する場合に、良好な受信品質を得ることができるＬＤＰＣ−ＣＣ用の符号化方法、符号化器、復号器を提供する。

本発明の符号化方法の一つの態様は、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣ（Low-Density Parity-Check Convolutional Code）を作成する符号化方法であって、式（３３）であらわされる畳み込み符号のパリティ検査多項式において、Ｋｘ、Ｋ_１、Ｋ_２、・・・、Ｋ_ｎ−１のうちの最大値をＫ_ｍａｘとした場合に、ｓ_ｘ、ｓ_１、ｓ_２、・・・、ｓ_ｎ−１が１以上であって、ｈ１、ｈ２、・・・ｈｓ_ｋ（ｋ＝ｘ、１，２，・・・，ｎ−１）が２Ｋ_ｍａｘ＋１以上となるように設定するステップと、前記式（３３）のパリティ検査多項式によりパリティ系列を求めるステップと、を具備するようにする。

本発明の符号化器の一つの態様は、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣ（Low-Density Parity-Check Convolutional Code）を作成する符号化器であって、上記符号化方法によりパリティ系列を求めるパリティ計算部を具備する構成を採る。

本発明の復号器の一つの態様は、ＬＤＰＣ−ＣＣ（Low-Density Parity-Check Convolutional Code）をＢＰ（Belief Propagation）復号する復号器であって、上記符号化器で用いたパリティ検査多項式に対応する検査行列を用いて行処理演算を行う行処理演算部と、前記検査行列を用いて列処理演算を行う列処理演算部と、前記行処理演算部及び前記列処理演算部での演算結果を用いて符号語を推定する判定部と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、小さいサイズのプロトグラフとして、畳み込み符号に着目し、畳み込み符号のパリティ検査多項式をプロトグラフとすることにより、ＬＤＰＣ−ＣＣの設計方法において、受信品質がよく、かつ、送信する余分なビットの数を少なくできる。さらに、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成する場合に、検査行列Ｈの近似下三角行列あるいは上台形行列の所定の位置に「１」を追加し、このときの畳み込み符号のパリティ検査多項式の次数を大きくすることにより、受信装置において、作成したＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を用いてＢＰ復号または近似したＢＰ復号を行えば、良好な受信品質を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１では、（７，５）の畳み込み符号から、新しいＬＤＰＣ−ＣＣを設計する方法について詳しく説明する。

図１は、（７，５）の畳み込み符号の符号化器の構成を示す図である。図１に示す符号化器は、シフトレジスタ１０１、１０２と、排他的論理和回路１０３、１０４、１０５と、を有する。図１に示す符号化器は、入力ｘに対し、出力ｘとパリティｐを出力する。この符号は組織符号である。

なお、本発明では、組織符号である畳み込み符号を用いることが重要となる。この点については、実施の形態２において詳しく説明する。

符号化率１／２、生成多項式Ｇ＝［１ Ｇ_１（Ｄ）／Ｇ_０（Ｄ）］の畳み込み符号を例に考える。このとき、Ｇ_１はフィードフォワード多項式、Ｇ_０はフィードバック多項式をあらわす。情報系列（データ）の多項式表現をＸ（Ｄ）、パリティ系列の多項式表現をＰ（Ｄ）とするとパリティ検査多項式は、以下の式（１）のようにあらわされる。

図２に、（７，５）の畳み込み符号に関する情報を記載する。（７，５）畳み込み符号の生成行列はＧ＝［１ （Ｄ^２＋１）／（Ｄ^２＋Ｄ＋１）］とあらわされる。したがって、パリティ検査多項式は、以下の式（２）となる。

ここで、時点ｉにおけるデータをＸ_ｉ、パリティをＰ_ｉとあらわし、送信系列Ｗ_ｉ＝（Ｘ_ｉ，Ｐ_ｉ）とあらわす。そして、送信ベクトルｗ＝（Ｘ_１，Ｐ_１，Ｘ_２，Ｐ_２，・・・，Ｘ_ｉ，Ｐ_ｉ・・・）とあらわす。すると、式（２）から、検査行列Ｈは図２に示すようにあらわすことができる。このとき、以下の式（３）の関係式が成立する。

したがって、受信装置では、検査行列Ｈを用い、非特許文献８〜非特許文献１０に示されているようなＢＰ（Belief Propagation）復号、ＢＰ復号を近似したmin-sum復号、offset ＢＰ復号、Normalized ＢＰ復号、shuffled ＢＰ復号などを用いることで、復号を行うことができる。

ここで、図２の検査行列において、行番号＝列番号の「１」より左下の部分（図２の２０１の左下の部分）を近似下三角行列と定義する。行番号＝列番号の「１」より右上の部分を上台形行列と定義する。

次に、本発明におけるＬＤＰＣ−ＣＣの設計方法について詳しく説明する。

符号化器を簡単な構成で実現するために、本実施の形態では、図２に示した（７，５）の畳み込み符号のための検査行列Ｈの近似下三角行列に「１」を追加する手法をとる。

＜符号化方法＞
ここでは、一例として図２の検査行列に対し、追加する「１」は、データ、パリティそれぞれに１つとするものとする。図２の検査行列Ｈの近似下三角行列に「１」をデータ、パリティそれぞれに１つ追加した場合、検査多項式は以下の式（４）のようにあらわされる。ただし、式（４）において、α≧３、β≧３である。

したがって、パリティＰ（Ｄ）は、以下の式（５）のようにあらわされる。

検査行列の近似下三角行列に「１」を追加した場合、Ｄ^βＰ（Ｄ）、Ｄ^２Ｐ（Ｄ）、ＤＰ（Ｄ）は過去のデータであり、既知の値であるから、簡単にパリティＰ（Ｄ）を求めることができる。

＜「１」を追加する位置＞
次に、図３を用いて、追加する「１」の位置について詳しく説明する。図３において、符号３０１は時点ｉのデータＸ_ｉの復号に関連する「１」、符号３０２は時点ｉのパリティＰ_ｉに関連する「１」である。点線３０３は、１回のＢＰ復号を行った場合、時点ｉのデータＸ_ｉ、パリティＰ_ｉに対し、外部情報の伝搬に関与するプロトグラフである。つまり、時点ｉ−２から時点ｉ＋２の信頼度が伝播に関与することになる。

プロトグラフ３０３の最右にある「１」（３０４）に対し、縦軸に境界線３０５を引く。そして、境界線３０５に隣接する最左の「１」（３０６）に対し、境界線３０７を引く。そして、時点ｉのデータＸ_ｉ、パリティＰ_ｉに境界線３０５以降の信頼度が伝播するように、領域３０８にいずれかに「１」を追加する。これにより、「１」を追加する以前には得られなかった確率、つまり、時点ｉ−２から時点ｉ＋２以外の信頼度を伝播させることができる。なお、新規の確率を伝播させるには、図３の領域３０８に追加する必要がある。

ここで、図３の検査行列Ｈの各行において、最右の「１」と最左の「１」の幅をＬとする。これまでは、「１」を追加する位置を列方向で説明した。これを、行方向で考えると、図２の検査行列において、最左の「１」からＬ−２以上左の位置に「１」を追加することになる。また、検査多項式で説明した場合、式（４）において、αを５以上、βを５以上に設定すればよい。

これを一般式であらわして考える。畳み込み符号のパリティ検査多項式の一般式は以下の式（６）のようにあらわされる。

検査行列Ｈの近似下三角行列に「１」をデータ、パリティそれぞれに１つ追加した場合、検査多項式は以下の式（７）のようにあらわされる。

この場合、αを２Ｋ＋１以上、βを２Ｋ＋１以上に設定すればよい。Ｋ≧２である。

図４は、図３の検査行列の近似下三角行列に「１」を追加した場合の一例を示す図である。そして、すべての時点のデータ、パリティに対し「１」を追加すると、検査行列は図５のようにあらわされる。図５は、本実施の形態におけるＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図である。図５において、領域５０１、５０２内の「１」が、追加した「１」であり、検査行列Ｈを持つ符号が本実施の形態におけるＬＤＰＣ−ＣＣとなる。このとき、検査多項式は以下の式（８）のようにあらわされる。

以上のように、送信装置では、検査行列Ｈの近似下三角行列に「１」を追加して畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成することにより、受信装置では、作成したＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を用いて、ＢＰ復号または近似したＢＰ復号を行えば、良好な受信品質を得ることができる。

なお、本実施の形態では、データ、パリティに対し、それぞれ「１」を１個追加する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、例えばデータ、パリティのいずれかに対し「１」を追加する方法でもよい。例えば、データに対し「１」を追加し、パリティに対しては「１」を追加しないとしてもよい。一例として、上記式（７）において、Ｄ^βがない場合を考える。このとき、αを２Ｋ＋１以上にすると受信装置は良好な受信品質を得ることができる。逆に、式（７）において、Ｄ^αがない場合を考える。このとき、βを２Ｋ＋１以上にすると受信装置は良好な受信品質を得ることができる。

また、データ、パリティの両者に対し、複数個の「１」を追加した符号でも受信品質は大きく改善される。例えば、複数個挿入する場合の例として、ある畳み込み符号のパリティ検査多項式を式（９）であらわすものとする。なお、式（９）において、Ｋ≧２である。

検査行列Ｈの近似下三角行列に「１」をデータ、パリティに対し複数個追加した場合、検査多項式は以下の式（１０）のようにあらわされる。

この場合、α₁,・・・,α_nを２Ｋ＋１以上、β₁,・・・,β_ｍを２Ｋ＋１以上に設定すると受信装置において良好な受信品質を得ることができる。この点は本実施の形態では重要である。

ただし、α₁,・・・,α_nのうちの１つ以上が２Ｋ＋１以上を満たす場合でも受信装置において良好な受信品質を得ることができる。また、β₁,・・・,β_ｍのうちの１つ以上が２Ｋ＋１以上を満たす場合でも受信装置において良好な受信品質を得ることができる。

また、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査多項式が以下の式（１１）のようにあらわされた場合、α₁,・・・,α_nを２Ｋ＋１以上に設定すると受信装置のおいて良好な受信品質を得ることができる。この点は本実施の形態では重要である。

ただし、α₁,・・・,α_nのうち１つ以上が２Ｋ＋１以上を満たす場合でも受信装置において良好な受信品質を得ることができる。

同様に、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査多項式が以下の式（１２）のようにあらわされた場合、β₁,・・・,β_ｍを２Ｋ＋１以上に設定すると受信装置のおいて良好な受信品質を得ることができる。この点は本実施の形態では重要である。

ただし、β₁,・・・,β_ｍのうち１つ以上が２Ｋ＋１以上を満たす場合でも受信装置において良好な受信品質を得ることができる。

次に、（７，５）畳み込み符号の式（２）とは異なるパリティ検査多項式からＬＤＰＣ−ＣＣを設計する方法について詳しく説明する。ここでは一例として、データに対し「１」を２個、パリティに対し「１」を２個追加する場合を例に説明する。

（７，５）畳み込み符号の式（２）とは異なるパリティ検査多項式が、非特許文献１１に示されている。その一例は次の式（１３）のようにあらわされる。

この場合、検査行列Ｈは、図６のようにあらわすことができる。

＜符号化方法＞
ここでは、図６の検査行列に対し、データ、パリティそれぞれに「１」を２つずつ追加する場合について説明する。図６の検査行列Ｈの近似下三角行列にデータ、パリティそれぞれに「１」を２つ追加した場合、検査多項式は以下の式（１４）のようにあらわされる。

したがって、パリティＰ（Ｄ）は以下の式（１５）のようにあらわすことができる。

このように、検査行列の近似下三角行列に「１」を追加した場合、Ｄ^β１Ｐ（Ｄ）、Ｄ^β２Ｐ（Ｄ）、Ｄ^９Ｐ（Ｄ）、Ｄ^８Ｐ（Ｄ）、Ｄ^３Ｐ（Ｄ）、ＤＰ（Ｄ）は過去のデータであり、既知の値であるから、簡単にパリティＰ（Ｄ）を求めることができる。

＜「１」を追加する位置＞
上述と同様の効果を得るためには、α₁,α₂を１９以上、β₁,β₂を１９以上に設定すると受信装置において良好な受信品質を得ることができる。一例として、図７の検査行列では、α₁＝２６、α₂＝１９、β₁＝３０、β₂＝２４としている。これにより、上述と同様な理由から、受信装置では、良好な受信品質を得ることができる。

以上の例から、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法は以下のような手順となる。なお、以下の手順は、畳み込み符号が符号化率１／２の場合の例である。

＜１＞良好な特性を与える畳み込み符号を選択する。

＜２＞選択した畳み込み符号の検査多項式を生成する（例えば、式（６））。ただし、選択した畳み込み符号を組織符号として利用することが重要となる。また、検査多項式は、上述のとおり一つに限らない。良好な受信品質を与える検査多項式を選択する必要がある。このとき、生成多項式から生成した検査多項式より次数が大きく等価な検査多項式を用いるほうがよい（非特許文献１１参照）。

＜３＞選択した畳み込み符号の検査行列Ｈを作成する。

＜４＞データ、または（および）、パリティに対し、確率伝播を考慮し、検査行列に対し「１」を追加する。「１」を追加する位置については、上述で説明したとおりである。

本実施の形態では、（７，５）畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法を説明したが、本発明は（７，５）畳み込み符号に限ったものではなく、他の畳み込み符号を用いても同様に実施することができる。このとき、良好な受信品質を与える畳み込み符号の生成多項式Ｇについては非特許文献１２に詳しく記載されている。

以上のように、本実施の形態によれば送信装置では、式（１０）において、α₁,・・・,α_nを２Ｋ＋１以上、β₁,・・・,β_ｍを２Ｋ＋１以上に設定し、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成することにより、受信装置では、作成したＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を用いてＢＰ復号または近似したＢＰ復号を行えば、良好な受信品質を得ることができる。また、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成した場合、プロトグラフ、つまり、検査多項式のサイズが、非特許文献６、非特許文献７で示されているプロトグラフよりサイズが非常に小さいため、送信データのビット数が小さいパケットを送信するときに発生する余分なビットの数を少なくすることができ、データの伝送効率が低下するという課題を抑制することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、（７，５）畳み込み符号から、新しいＬＤＰＣ−ＣＣを設計する方法、特に、検査行列の上台形行列に「１」を追加する方法について詳しく説明する。

（７，５）畳み込み符号の検査多項式、検査行列Ｈの構成については実施の形態１で説明したとおりである。

本発明におけるＬＤＰＣ−ＣＣの設計方法について詳しく説明する。

符号化器を簡単な構成で実現するために、本実施の形態での発明では、図８に示した（７，５）畳み込み符号のための検査行列Ｈの上台形行列に「１」を追加する手法をとる。

＜符号化方法＞
ここでは、一例として図８の検査行列に対し、追加する「１」は、データ、パリティそれぞれに追加するものと仮定する。この場合、検査多項式は以下の式（１６）のようにあらわされる。なお、式（１６）において、α_１、・・・、α_ｎ≦−１、β_１、・・・、β_ｍ≦−１である。

したがって、パリティＰ（Ｄ）は以下の式（１７）のようにあらわすことができる。

ここで、式（１７）において、Ｄ^α1Ｘ（Ｄ）、・・・、Ｄ^αnＸ（Ｄ）は、入力データであるため既知であるが、Ｄ^β1Ｐ（Ｄ）、・・・、Ｄ^βmＰ（Ｄ）は未知の値である。したがって、検査行列Ｈの上台形行列のうち、データに関連するものに対し、「１」を挿入することは可能であるが、パリティに関連するものに対し、「１」を挿入してもパリティビットを求めることが困難である。よって、検査行列Ｈの上台形行列のうち、データに関連するものに対し、「１」を挿入する。つまり、検査多項式が式（１８）とあらわされる場合、パリティＰ（Ｄ）は、以下の式（１９）のようにあらわすことができ、パリティＰ（Ｄ）を求めることができる。

ここで、非組織符号の場合、検査多項式には、パリティビットのみしか存在しないため、上記で説明したとおり、検査行列Ｈの上台形行列に「１」を追加すると、パリティビットを求めることが困難である。このように、本発明では、組織符号の畳み込み符号を用いることが重要であることがわかる。

＜「１」を追加する位置＞
次に、図８を用いて、追加する「１」の位置について詳しく説明する。図８において、符号８０１は時点ｉのデータＸ_ｉの復号に関連する「１」、符号８０２は時点ｉのパリティｐ_ｉに関連する「１」である。点線８０３は、１回のＢＰ復号を行った場合、時点ｉのデータＸ_ｉ、パリティＰ_ｉに対し、外部情報の伝搬に関与するプロトグラフである。つまり、時点ｉ−２から時点ｉ＋２の信頼度が伝播に関与することになる。

そして、実施の形態１と同様に、境界線８０４、８０５を引く。そして、時点ｉのデータＸ_ｉに境界線８０４以前の信頼度が伝播するように、領域８０６のいずれかに「１」を追加する。これにより、「１」を追加する以前には得られなかった確率、つまり、時点ｉ−２から時点ｉ＋２以外の確率を伝播させることができる。なお、新規の確率を伝播させるには、図８の領域８０６に追加する必要がある。

ここで、図８の検査行列Ｈの各行において、最右の「１」と最左の「１」の幅をＬとする。これまでは、「１」を追加する位置を列方向で説明した。これを、行方向で考えると、図２の検査行列において、最右の「１」からＬ−２以上右の位置に「１」を追加することになる。また、検査多項式で説明した場合、式（１８）において、α_１，・・・，α_ｎを−２以下に設定すればよい。

これを一般式であらわして考える。畳み込み符号のパリティ検査多項式の一般式は式（６）のようにあらわされる。

検査行列Ｈの上台形行列に「１」をデータに対し追加した場合、検査多項式は以下の式（２０）のようにあらわされる。

この場合、α_１，・・・，α_ｎを−Ｋ−１以下に設定するとよりよい受信品質をえることができる。ただし、α_１，・・・，α_ｎのうち一つ以上が、−Ｋ−１以下の条件を満たしていても、良好な受信品質を得ることができる。

図９は、図３の検査行列の上台形行列に「１」を追加した場合の一例を示す図である。図９では、領域８０６に「１」が追加された例である。そして、検査行列Ｈの上台形行列のすべての時点のデータに対し「１」を追加すると、検査行列は図１０のようにあらわされる。図１０は、本実施の形態におけるＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図である。図１０において、領域１００１内の「１」は、追加された「１」であり、図１０に示す行列Ｈを検査行列とする符号が本実施の形態におけるＬＤＰＣ−ＣＣとなる。このとき、検査多項式は以下の式（２１）のようにあらわされる。

以上のように、本実施の形態によれば送信装置では、式（２０）において、α₁,・・・,α_nを−Ｋ−１以下に設定し、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成することにより、受信装置では、作成したＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を用いてＢＰ復号または近似したＢＰ復号を行えば、良好な受信品質を得ることができる。なお、本実施の形態では、データ、に対し、検査行列の上台形行列に「１」を追加する例を説明したが、本発明はこれに限られず、実施の形態１と組み合わせ、検査行列の上台形行列に「１」を追加するだけでなく、検査行列の近似下三角行列に「１」を追加してもよい。このとき、実施の形態１に記載した条件を満たすと、よりよい受信品質を確保することができる。

そして、検査行列の上台形行列に「１」を追加した場合、後述する実施の形態３の終端における収束速度の向上につながるという利点もある。この点については、実施の形態３で詳しく説明する。

また、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、（７，５）畳み込み符号の式（２）とは異なるパリティ検査多項式からＬＤＰＣ−ＣＣを設計することもできる。

本実施の形態では、（７，５）畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法を説明したが、（７，５）畳み込み符号に限ったものではなく、他の畳み込み符号を用いても同様に実施することができる。このとき、良好な受信品質を与える畳み込み符号の生成多項式Ｇについては非特許文献１２に詳しく記載されている。

また、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成した場合、プロトグラフ、つまり、検査多項式のサイズが、非特許文献６，非特許文献７で示されているプロトグラフよりサイズが非常に小さいため、送信データのビット数が小さいパケットを送信するときに発生する、送信する余分なビットの数を少なくでき、データの伝送効率が低下するという課題を抑制することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１で述べたように、畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを生成する際、検査行列の近似下三角行列に「１」を追加した場合の終端（termination）の課題と、その問題を解決する方法について説明する。

図１１は、終端の際の検査行列の一例を示す図である。図１１において、符号１１００は情報ビットと終端ビットとの境界を示す。なお、「情報ビット」は、送信装置が受信装置に対して送信したい情報に関するビットである。一方、「終端ビット」は、情報ビットを正確に伝えるための余分なビットであり、終端ビット自身は、受信装置が必要としている情報には属さず、情報ビットを的確に受信するために必要なビットである。

ここで、情報ビットにおける、データビットの最終ビットをＸ_ｆ、パリティビットの最終ビットをＰ_ｆとし、その時点をｆとする。図１１の領域１１０３における符号１１０１が時点ｆのデータに関する「１」、符号１１０２が時点ｆのパリティに関する「１」に相当する。

図１１のプロトグラフに対応する検査多項式は、以下の式（２２）のようにあらわされる。

図１１において、符号１１０４は終端ビット用の検査行列である。終端ビットで送信するデータビットを「０」とする。ただし、終端ビットで送信するデータビットを「０」とするのは一例であり、送受信機において、既知の情報であれば、終端ビットで送信するデータビットは、どのような系列であっても終端ビットとなりうる。

図１１では、時点ｆ＋１、つまり、終端ビットの最初の検査多項式は、以下の式（２３）のようにあらわされる。

また、時点ｆ＋２の終端ビットにおける検査多項式は、以下の式（２４）のようにあらわされる。

このように、本実施の形態では、図１１に示しているように、終端ビットでは、時間とともに、追加された「１」の位置をずらす、また、時間とともに、検査多項式の次数を小さくすることを特徴としている。図１１において、符号１１０５が、終端ビットの追加に関連する「１」の構成の一例を示している。なお、図１１では、追加された「１」は、パリティに存在する。

そして、送信装置から送信される終端ビットの系列は既知であるので、受信装置では、ＢＰ復号を行う際、終端ビットの尤度を既知に設定することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、終端ビットにおいて、時間とともに、検査多項式の次数を小さくすることにより、トレリス線図が安定する（収束する）速度が向上することになる。したがって、終端のために送信するビット数を削減することができ、データの伝送効率を向上させることができる。

図１２は、図１１とは異なる「情報ビット」および「終端ビット」に関連する検査行列の構成の一例を示す図である。図１２において、符号１２００は情報ビットと終端ビットとの境界を示す。

ここで、情報ビットにおける、データビットの最終ビットをＸ_ｆ、パリティビットの最終ビットをＰ_ｆとし、その時点をｆとする。図１２の領域１２０３における符号１２０１が時点ｆのデータに関する「１」、符号１２０２が時点ｆのパリティに関する「１」に相当する。

図１２のプロトグラフに対応する検査多項式は、以下の式（２５）のようにあらわされる。

図１２において、符号１２０４は終端ビット用の検査行列である。終端ビットで送信するデータビットを「０」とする。なお、終端ビットで送信するデータビットを「０」とするのは一例であり、送受信装置において、既知の情報であれば、終端ビットで送信するデータビットは、どのような系列であってもよい。

図１２では、時点ｆ＋１、つまり、終端ビットの最初の検査多項式は、以下の式（２６）のようにあらわされる。

また、時点ｆ＋２の終端ビットにおける検査多項式は、以下の式（２７）のようにあらわされる。

このように、図１２に示しているように、終端ビットでは、時間とともに、追加された「１」の位置をずらす、また、時間とともに、検査多項式の次数を小さくすることを特徴としている。図１２において、符号１２０５が、終端ビットの追加に関連する「１」の構成の一例である。なお、図１２では、追加された「１」は、データに存在する。

また、情報ビットの受信品質の劣化を防ぐために、実施の形態１で述べたように、「２Ｋ＋１以上」の条件を満たすように、検査多項式の次数を小さくする。したがって、最終的な終端ビットの検査多項式は、例えば、以下の式（２８）のようにあらわされる。

そして、送信装置から送信される終端ビットの系列は既知であるので、受信装置では、ＢＰ復号を行う際、終端ビットの尤度を既知に設定することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、終端ビットにおいて、時間とともに、検査多項式の次数を小さくすることにより、トレリス線図が安定する（収束する）速度を向上させることができる。したがって、終端のために送信するビット数を削減することができ、データの伝送効率を向上させることができる。

次に、実施の形態２で述べた検査行列の上台形行列に「１」を追加する方法を用いたときの終端方法の一例について述べる。図１３は、図１１、図１２とは異なる「情報ビット」および「終端ビット」に関連する検査行列の構成の一例を示す図である。図１３において、符号１３００は情報ビットと終端ビットとの境界を示す。

ここで、情報ビットにおける、データビットの最終ビットをＸ_ｆ、パリティビットの最終ビットをＰ_ｆとし、その時点をｆとする。図１３の領域１３０３における符号１３０１が時点ｆのデータに関する「１」、符号１３０２が時点ｆのパリティに関する「１」に相当する。

図１３のプロトグラフに対応する検査多項式は、以下の式（２９）のようにあらわされるものとする。

図１３において、符号１３０４は終端ビット用の検査行列である。終端ビットで送信するデータビットを「０」とする。なお、終端ビットで送信するデータビットを「０」とするのは一例であり、送受信装置において、既知の情報であれば、終端ビットで送信するデータビットは、どのような系列であってもよい。

図１３では、時点ｆ＋１、つまり、終端ビットの最初の検査多項式は、以下の式（３０）のようにあらわされる。

また、時点ｆ＋２の終端ビットにおける検査多項式は、以下の式（３１）のようにあらわされる。

このように、図１３に示しているように、終端ビットでは、時間とともに、追加された「１」の位置をずらす、また、時間とともに、検査多項式の次数を小さくすること（図１３の符号１３０５に相当）を特徴としている。図１３において、符号１３０４が、終端ビットのプロトグラフの構成の一例である。なお、図１３では、追加された「１」は、データ及びパリティに存在する。

また、情報ビットの受信品質の劣化を防ぐために、実施の形態１で述べたように、「２Ｋ＋１以上」の条件を満たすように、検査多項式の次数を小さくする。

図１３の終端ビットにおけるもう一つの特徴として、図１３の符号１３０５から符号１３０６への変化のとおり、検査行列に追加挿入した「１」の数を２個から１個へ変化させている点である。これにより、トレリス線図が安定する（収束する）速度が向上する。

なお、本実施の形態では、検査行列に追加する「１」の数を情報ビット送信時は２個、その後、終端ビット送信時に１個と減少させる例で説明しているが、本発明これに限られず、例えば、検査行列に追加する「１」の数を情報ビット送信時はＭ個、その後、終端ビット送信時にＮ個（Ｍ＞Ｎ）と減少させても同様な効果を得ることができる。

図１３において、検査行列の上台形行列に「１」を追加した場合（図１３の符号１３０７の「１」）の利点について説明する。例えば、図１３の時点ｆ−２のデータＸ_ｆ−２（１３０８）およびパリティＰ_ｆ−２（１３０９）では、終端ビット１３１０の影響を受けることになる。これにより、受信装置では、時点ｆ−２のデータＸ_ｆ−２（１３０８）の受信品質は向上することになる。同様に、時点ｆ−２以降のデータについても同様の効果を得ることができる。このように、検査行列の上台形行列に「１」を追加した場合、上記記載の効果により、トレリス線図が安定する（収束する）速度を向上させることができる。

本実施の形態では、規則的に検査多項式の次数を減少させている（行数が１つ増加するごとに次数を減少させている）が、本発明は、規則的でなくても同様な効果を得ることができ、例えば、数行ごとに次数を減らしても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
実施の形態１および実施の形態２では、（７，５）の畳み込み符号つまりフィードバック型の畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを設計する方法について述べた。本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２で説明したＬＤＰＣ−ＣＣの設計方法をフィードフォワード型の畳み込み符号に適用した場合について説明する。フィードフォワード型の畳み込み符号を用いる利点は、拘束長が同一の場合、フィードフォワード型の畳み込み符号の検査行列の検査行列では、フィードバック型の畳み込み符号の検査行列に比べ、行重みおよび列重みが小さく、また、タナーグラフを描いた際の長さ４のループの存在する数が少ないという特徴がある。ループとは、あるノードから始まり、そのノードで終わる周回路（周回するパス）であり、長さ４のループの数が多いと、受信品質が劣化する（非特許文献１３参照）。そのため、フィードフォワード型の畳み込み符号を用いる場合、ＢＰ復号を行った際、受信品質がよくなる可能性が高い。そこで、フィードフォワード型の畳み込み符号から設計したＬＤＰＣ−ＣＣは、フィードバック型の畳み込み符号から設計したＬＤＰＣ−ＣＣより、性能がよいという特徴をもつ。

非特許文献１２には、フィードフォワード型でかつ組織符号である畳み込み符号が記載されている。以下では、一例として、（１，１５４７）の畳み込み符号を用いる場合について説明する。（１，１５４７）の畳み込み符号の検査多項式は、次式のようにあらわされる。

そして、（１，１５４７）の畳み込み符号の式（３２）とは異なるパリティ検査多項式の例として、次式を用いる。

そして、ＬＤＰＣ−ＣＣ用の検査多項式として、以下式より与えられるＰ（Ｄ）を考える。

このとき、α₁,・・・, α_eは１５以上の整数、β₁,・・・, β_fは１５以上の整数、γ₁,・・・, γ_gは−１以下の整数とする。このとき、実施の形態１および実施の形態２で説明したように、α₁,・・・, α_eのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定し、β₁,・・・, β_fのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定し、γ₁,・・・, γ_gのうち少なくとも一つは−１５以下の整数に設定する。なお、α₁,・・・, α_eすべてを２９以上の整数に設定し、β₁,・・・, β_fすべてを２９以上の整数に設定し、γ₁,・・・, γ_gすべてを−１５以下に設定するとより効果的である。このように設定すると、受信品質（復号性能）を大きく改善することができる。

例えば、式（４０）において、γ₁＝−２５、γ_２＝−５５、γ_３＝−９５と設定したり、式（４０）において、γ₁＝−２５、γ_２＝−６５と設定したり、式（３９）において、β₁＝３５、γ₁＝−４０、γ_２＝−９０すると受信品質（復号性能）が大きく改善する。

ただし、式（３６）、式（３７）、式（３９）においては、α₁,・・・, α_eのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定する、または、β₁,・・・, β_fのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定する、または、γ₁,・・・, γ_gのうち少なくとも一つは−１５以下に設定する場合においても受信品質（復号性能）を大きく改善できる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、符号化率１／２のＬＤＰＣ−ＣＣから、符号化率１／３のＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法について詳しく説明する。以下では、非特許文献１２に示されるフィードフォワード型で、かつ、組織符号である畳み込み符号、（１，１５４７）の畳み込み符号を用いて説明する。（１，１５４７）の畳み込み符号の検査多項式は、次式のようにあらわされる。

そして、（１，１５４７）の畳み込み符号の式（４１）とは異なるパリティ検査多項式の例として、次式を用いる。

ここで、新たなパリティ系列の多項式として、以下式により与えられるＰｎ（Ｄ）を考える。

時点ｉにおけるデータをＸ_ｉ、時点ｉにおける式（４２）のＰ（Ｄ）に関するパリティをＰ_ｉ、時点ｉにおける式（４３）、または、式（４４）、または、式（４５）のＰｎ（Ｄ）に関するパリティＰｎ_ｉとすると送信系列Ｗ_ｉ＝（Ｘ_ｉ，Ｐ_ｉ，Ｐｎ_ｉ）であらわすことができる。

そして、ＬＤＰＣ−ＣＣ用のＸ（Ｄ）、Ｐ（Ｄ）に関する検査多項式として、実施の形態４と同様に以下の式を考える。

このとき、α₁,・・・, α_eは１５以上の整数、β₁,・・・, β_fは１５以上の整数、γ₁,・・・, γ_gは−１以下の整数とする。このとき、実施の形態１および実施の形態２で説明したように、α₁,・・・, α_eのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定し、β₁,・・・, β_fのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定し、γ₁,・・・, γ_gのうち少なくとも一つは−１５以下に設定する。ただし、α₁,・・・, α_eすべてを２９以上の整数に設定し、β₁,・・・, β_fすべてを２９以上の整数に設定し、γ₁,・・・, γ_gすべてを−１５以下に設定するとより効果的である。このように設定すると、受信品質（復号性能）が大きく改善する。

そして、ＬＤＰＣ−ＣＣ用の新たなパリティ系列Ｐｎ（Ｄ）に関する検査多項式を式（４３）〜式（４５）のいずれかとする。このとき、ａ₁,・・・, ａ_ｖのうち少なくとも一つは２９以上の整数とする、または、ａ₁,・・・, ａ_ｖのうち少なくとも一つは−１５以下の整数に設定する。そして、ｂ_ｗ,・・・, ｂ_ｗのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定する。ただし、ａ₁,・・・, ａ_ｖすべてを２９以上の整数または−１５以下の整数に設定すると、受信品質（復号性能）が大きく改善する。また、ｂ_１,・・・, ｂ_ｗの全てを２９以上の整数に設定しても、受信品質（復号性能）が大きく改善する。ここで、ｃ₁,・・・,ｃ_ｙについては制約を与えていないが、ｃ₁,・・・,ｃ_ｙのうち少なくとも一つは２９以上の整数とすると効果的であり、また、一般的には、ｃ₁,・・・,ｃ_ｙの中には、“０”となるものが一つ存在する。

以下、符号化率１／２の畳み込み符号から、符号化率１／３の畳み込み符号のＬＤＰＣ−ＣＣを生成する方法についてまとめる。

符号化率１/２の畳み込み符号の検査多項式を、以下式であらわし、＋Ｋ_ｘ（データＸ（Ｄ）の項の最大次数）、Ｋ_１（パリティＰ（Ｄ）の項の最大次数）のうちの最大値をＫ_ｍａｘとする。

そして、実施の形態１〜４および他の実施の形態１のように、Ｘ（Ｄ）とＰ（Ｄ）のＬＤＰＣ−ＣＣ用の検査多項式を作成する。その後、新たなパリティ系列の多項式として、式（５４）〜式（５６）から得られるＰｎ（Ｄ）を考える。

このとき、ａ₁,・・・,ａ_ｖのうち少なくとも一つは２Ｋ_ｍａｘ＋１以上の整数とする、または、ａ₁,・・・,ａ_ｖのうち少なくとも一つは−Ｋ_ｍａｘ−１以下の整数に設定する。そして、ｂ_１,・・・,ｂ_ｗのうち少なくとも一つは２Ｋ_ｍａｘ＋１以上の整数に設定する。なお、ａ₁,・・・,ａ_ｖすべてを２Ｋ_ｍａｘ＋１以上の整数、または、−Ｋ_ｍａｘ−１以下の整数に設定すると、受信品質（復号性能）が大きく改善する。また、ｂ_１,・・・,ｂ_ｗすべてを２Ｋ_ｍａｘ＋１以上の整数に設定しても受信品質（復号性能）が大きく改善する。ここで、ｃ₁,・・・,ｃ_ｙについては制約を与えていないが、ｃ₁,・・・,ｃ_ｙのうち少なくとも一つは２Ｋ_ｍａｘ＋１以上の整数とすると効果的であり、また、一般的には、ｃ₁,・・・,ｃ_ｙの中には、“０”となるものが一つ存在する。

以上のように、本実施の形態では、符号化率１／３用の新たなパリティ系列として、式（５４）〜式（５６）から得られる多項式Ｐｎ（Ｄ）を用いて、符号化率１／２の畳み込み符号から符号化率１／３のＬＤＰＣ−ＣＣを生成するようにした。この場合に、ａ₁,・・・, ａ_ｖ、ｂ_１,・・・, ｂ_ｗに対し、上述したような制限を設けることにより、符号化率１／２用の検査多項式Ｐ（Ｄ）に変更を加えることなく、信頼度が伝搬する範囲を拡大することができるようになり、受信品質（復号性能）を改善することができる。
以上、符号化率１／２の畳み込み符号から符号化率１／３のＬＤＰＣ−ＣＣを生成する方法について説明した。なお、符号化率１／４以下のＬＤＰＣ−ＣＣを生成する場合についても、符号化率１／３のＬＤＰＣ−ＣＣを生成するときと同様の条件で新たなパリティの検査多項式を生成すれば、符号化率１／４以下のＬＤＰＣ−ＣＣを生成することができる。

（実施の形態６）
実施の形態４で説明した畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを生成する方法の変形例について詳しく説明する。

実施の形態４で説明した、ＬＤＰＣ−ＣＣ用の検査多項式として、以下のいずれかの多項式を考える。

このとき、α₁,・・・, α_eは１５以上の整数、β₁,・・・, β_fは１５以上の整数、γ₁,・・・, γ_gは−１以下の整数とする。このとき、実施の形態１および実施の形態２で説明したように、α₁,・・・, α_eのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定し、β₁,・・・, β_fのうち少なくとも一つは２９以上の整数に設定し、γ₁,・・・, γ_gのうち少なくとも一つは−１５以下の整数に設定する。なお、α₁,・・・, α_eすべてを２９以上の整数に設定し、β₁,・・・, β_fすべてを２９以上の整数に設定し、γ₁,・・・, γ_gすべてを−１５以下に設定するとより効果的である。

そして、元の畳み込み符号の「１」および最大次数「Ｄ^１４」を除く項、つまり、図１４の項１４０１（Ｄ^１０）、項１４０２（Ｄ^５、Ｄ^４、Ｄ^３、Ｄ^１）のうちから、いくつかの項を選択する。例えば、図１４のように項１４０１（Ｄ^１０）を選択する。そして、選択した項を除去し、図１４の多項式１４０３、多項式１４０４のような検査多項式を考える。図１４の多項式１４０３では、Ｄ^１０が削除され、Ｄ^ｚの項がＸ（Ｄ）に関し追加されている。図１４の多項式１４０４では、Ｄ^１０が削除され、Ｄ^ｚの項がＰ（Ｄ）に関し追加されている。このとき、実施の形態４の説明と同様に、最大次数Ｋ_ｍａｘ（＝１４）に対し、ｚを２Ｋ_ｍａｘ＋１以上の整数とすることで、受信品質は改善する。また、図１４の多項式１４０３の場合、ｚを−Ｋ_ｍａｘ−１以下の整数としても、受信品質は改善する。

図１４では、項１４０１（Ｄ^１０）を選択し、Ｄ^ｚの項を追加する場合について説明したが、これに限ったものでなく、項１４０１、項１４０２から複数個選択し、その項を除去し、また、複数のＤ^ｚの項を追加して、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査多項式を作成してもよい。

このように、本実施の形態では、元の畳み込み符号の最大次数Ｄ^Ｋを除いて、項を少なくとも一つ削除し、更に、ｚ≧２Ｋ_ｍａｘ＋１を満たすＤ^ｚの項を少なくとも一つ、Ｘ（Ｄ）又はＰ（Ｄ）に関し追加した。上記構成のパリティ検査多項式を用いてＬＤＰＣ−ＣＣを構成するようにした。なお、Ｄ^ｚの項を、Ｘ（Ｄ）及びＰ（Ｄ）に追加するようにしてもよい。

また、式（５７）を例に説明したが、これに限ったものではなく、式（５８）〜式（６３）のいずれの場合でも同様に実施することができる。このような操作をすることで、非特許文献１３で述べられているタナーグラフにおける長さ４のループ、または、長さが小さいループ、例えば、長さ６のループを削除できるため、受信品質の大幅な向上につながる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、パンクチャを容易に行うことが可能であり、かつ、符号化器の構成が簡単な時変ＬＤＰＣ−ＣＣの構成について説明する。特に、本実施の形態では、周期的にデータをパンクチャすることができるＬＤＰＣ−ＣＣについて説明する。ＬＤＰＣ符号では、これまで、周期的にデータをパンクチャするパンクチャ方法については、十分な検討がなされておらず、特に、簡単にパンクチャを行う方法について、十分に議論がされているわけではない。本実施の形態におけるＬＤＰＣ−ＣＣでは、データをランダムにパンクチャするのではなく、周期的に、かつ、規則的にパンクチャすることができると、受信品質の劣化を抑えることができる。以下では、符号化率Ｒ＝１／２の上記を実現できる時変ＬＤＰＣ−ＣＣの構成方法について説明する。

符号化率１／２のとき、情報系列（データ）の多項式表現をＸ（Ｄ）、パリティの系列の多項式表現をＰ（Ｄ）とすると、パリティ検査多項式は以下のようにあらわされる。

式（６４）において、ａ１、ａ２、・・・、ａｎは１以上の整数（ただし、ａ１≠ａ２≠・・・≠ａｎ）とする。また、ｂ１、ｂ２、・・・ｂｍは１以上の整数（ただし、ｂ１≠ｂ２≠・・・≠ｂｍ）とする。ここで、符号化を容易に行うことを可能とするため、Ｄ^０Ｘ（Ｄ）、および、Ｄ^０Ｐ（Ｄ）の項（Ｄ^０＝１）が存在するものとする。したがって、Ｐ（Ｄ）は以下のようにあらわされる。

式（６５）から分かるように、Ｄ^０＝１が存在し、かつ、過去のパリティの項、つまり、ｂ１、ｂ２、・・・ｂｍが１以上の整数であるため、パリティＰを逐次的に求めることができる。

次に、式（６４）とは異なる符号化率１／２のパリティ検査多項式を以下のようにあらわす。

式（６６）において、Ａ１、Ａ２、・・・、ＡＮは１以上の整数（ただし、Ａ１≠Ａ２≠・・・≠ＡＮ）とする。また、Ｂ１、Ｂ２、・・・、ＢＭは１以上の整数（ただし、Ｂ１≠Ｂ２≠・・・≠ＢＭ）とする。ここで、符号化を容易に行うことを可能とするため、Ｄ^０Ｘ（Ｄ）およびＤ^０Ｐ（Ｄ）の項（Ｄ^０＝１）が存在するものとする。このときＰ（Ｄ）は、式（６７）のようにあらわされる。

以下、時点２ｉのデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_２ｉ、Ｐ_２ｉであらわし、時点２ｉ＋１のデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_２ｉ＋１、Ｐ_２ｉ＋１であらわす（ｉ：整数）。

本実施の形態では、時点２ｉのパリティＰ_２ｉは式（６５）を用いて算出し、時点２ｉ＋１のパリティＰ_２ｉ＋１は式（６７）を用いて算出する時変周期が２のＬＤＰＣ−ＣＣを提案する。上述の実施の形態と同様に、パリティは、逐次的に簡単に求めることができるという利点がある。

以下では、式（６４）及び式（６６）の一例として、式（６８）及び式（６９）を用いて説明する。

このとき検査行列は、図１５のようにあらわすことができる。図１５において、（Ｈａ，１１）は式（６８）に相当する部分であり、（Ｈｃ，１１）は式（６９）に相当する部分である。図１５の検査行列、つまり、時変周期２の検査行列を用いてＢＰ復号を行った場合、実施の形態１から実施の形態６で説明したＬＤＰＣ−ＣＣに比べ、データの受信品質が大きく改善することが確認された。

以上、時変周期が２の場合について説明したが、時変周期は２に限られない。しかし、時変周期が大きすぎると、周期的にパンクチャすることが難しく、例えば、ランダムにパンクチャしなければならなくなるため、受信品質が劣化してしまう可能性がある。以下に、時変周期を小さくすることにより、受信品質が改善するという利点について説明する。

図１６に、時変周期１の場合のパンクチャ方法の一例を示す。同図において、Ｈは、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列であり、送信系列ベクトルをｖであらわすと、式（７０）の関係式が成立する。

ここで、送信系列ベクトルｖ＝（ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４、ｖ５、ｖ６、・・・、ｖ2i、ｖ2i+1、・・・）である。

図１６は、符号化率Ｒ＝１／２の送信系列をパンクチャし、符号化率Ｒ＝３／４とする場合の例を示している。パンクチャを周期的に行う場合、まず、パンクチャビットを選択するためのブロック周期を設定する。図１６には、ブロック周期を６とし、ブロックが点線（１６０２）のように設定される例が示されている。そして、１ブロックを構成する６ビットのうち２ビットがパンクチャビットとして選択され、選択された２ビットは、送信されないビットとして設定される。図１６では、丸印で囲まれたビット１６０１が、送信されないビットとなる。このようにして、符号化率３／４を実現することができる。したがって、送信データ系列は、ｖ１、ｖ３、ｖ４、ｖ５、ｖ７、ｖ９、ｖ１１、ｖ１３、ｖ１５、ｖ１６、ｖ１７、ｖ１９、ｖ２１、ｖ２２、ｖ２３、ｖ２５、・・・となる。

図１６において四角枠で囲まれた“１”は、パンクチャにより、受信時に、初期の対数尤度比が存在しないので、対数尤度比が０に設定されることになる。

ＢＰ復号では行演算と列演算とを反復して行う。したがって、初期の対数尤度比が存在しない（対数尤度比が０の）ビット（消失ビット）が、同一行に２つ以上含まれると、当該行では、列演算により初期の対数尤度比が存在しない（対数尤度比が０の）ビットの対数尤度比が更新されるまで、行演算単独では、対数尤度比が更新されないことになる。すなわち、行演算単独では信頼度が伝搬されず、信頼度を伝搬させるためには、行演算と列演算とを反復する必要がある。したがって、このような行が多数存在すると、ＢＰ復号において反復処理数に制限があるような場合、または、反復処理を何度行っても信頼度が伝搬されずに、受信品質の劣化を招く原因となる。図１６に示す例では、四角枠で囲まれた１に対応するビットが消失ビットを示し、行１６０３が、行演算単独では信頼度が伝搬されない行、つまり、受信品質の劣化を招く原因となる行となる。

したがって、パンクチャビット（送信しないビット）の決定方法、すなわち、パンクチャパターンの決定方法として、パンクチャにより、単独では、信頼度が伝播されない行ができるだけ少なくなるような方法を探索する必要がある。以下、パンクチャビットの選択方法の探索について説明する。

１ブロックを構成する６ビットのうち２ビットをパンクチャビットとする場合、２ビットの選択方法は_３×２Ｃ_２存在する。このうち、ブロック周期の６ビットの中で巡回シフトした選択方法は、同一とみなすことができる。以下、図１８Ａを用いて補足説明をする。一例として、図１８Ａに、６ビットのうち２ビットを連続してパンクチャする場合の６通りのパンクチャパターンを示す。図１８Ａにおいて示すように、パンクチャパターン＃１〜＃３は、ブロック区切りを変更することで、同一のパンクチャパターンとなる。同様に、パンクチャパターン＃４〜＃６も、ブロック区切りを変更することで、同一のパンクチャパターンとなる。このように、ブロック周期の６ビットの中で巡回シフトした選択方法は、同一とみなすことができる。したがって、パンクチャビットの選択方法は、_３×２Ｃ_２×２／(３×２)＝５通り存在する。

なお、１ブロックがＬ×ｋビットから構成され、Ｌ×ｋビットのうちｋビットをパンクチャする場合、式（７１）により求められる数のパンクチャパターンが存在する。

一つのパンクチャパターンに着目した場合の、符号化系列とパンクチャパターンとの関係を図１８Ｂに示す。なお、図示していないが、Ｘｉ＋３、Ｐｉ＋３においても、パンクチャビットとなる。このため、図１８Ｂから分かるように、１ブロックを構成する６ビットのうち２ビットをパンクチャした場合、パンクチャパターン１つに対し、存在する検査式のパターンは、（３×２）×１／２となる。同様に、１ブロックがＬ×ｋビットから構成され、Ｌ×ｋビットのうちｋビットをパンクチャする場合、パンクチャパターン１つに対し、式（７２）により求められる数の検査式が存在する。

したがって、パンクチャパターンの選択方法において、式（７３）から求められる数の検査式（行）について、単独で、信頼度が伝播されるか否かチェックする必要がある。

以上の関係から、符号化率１／２の符号から符号化率３／４とする場合、Ｌ×ｋビットのブロックからｋビットをパンクチャする場合、式（７４）から求められる数の検査式（行）について、単独で、信頼度が伝播されるか否かチェックする必要がある。

そして、よいパンクチャパターンが見つからない場合、Ｌ及びｋを増加させる必要がある。

次に、時変周期がｍの場合について検討する。この場合も、時変周期が１の場合と同様に、式（６４）であらわされる異なるｍ個の検査式を用意する。以下、ｍ個の検査式を、「検査式＃１、検査式＃２、・・・、検査式＃ｍ」と名付ける。

そして、時点ｍｉ＋１のパリティＰ_ｍｉ＋１を「検査式＃１」を用いて求め、時点ｍｉ＋２のパリティＰ_ｍｉ＋２を「検査式＃２」を用いて求め、・・・、時点ｍｉ＋ｍのパリティＰ_ｍｉ＋ｍを「検査式＃ｍ」を用いて求めるＬＤＰＣ−ＣＣを考える。このとき、図１５と同様に考えると、検査行列は図１７のようにあらわされる。すると、符号化率１／２の符号から符号化率３／４とする場合、例えば、６ビットのブロックから２ビットをパンクチャする場合について、式（７３）と同様に考えると、式（７５）から求められる数の検査式（行）について、単独では、信頼度が伝播されない行であるかどうかをチェックする必要がある。

なお、式（７５）において、ＬＣＭ｛α，β｝は、自然数αと自然数βとの最小公倍数をあらわす。

式（７５）から分かるように、ｍの増加に伴い、チェックしなければならない検査式が増加する。そのため、周期的にパンクチャを行うパンクチャ方法は適さず、例えば、ランダムにパンクチャする方法を用いることになるため、受信品質が劣化する可能性がある。

なお、図１８Ｃに、パンクチャにより、Ｌ×ｋビットからｋビットをパンクチャして、符号化率Ｒ＝２／３，３／４，５／６の符号系列を生成する場合に、チェックしなければならないパリティ検査多項式の数を示す。

現実的に、最良なパンクチャパターンを探索できる時変周期は２から１０程度である。特に、最良なパンクチャパターンを探索できる時変周期、および、受信品質の向上を考慮すると、時変周期２は適している。さらに、時変周期が２で、式（６４）、式（６６）のような検査式を周期的に繰り返した場合、符号・復号器が非常に簡単に構成することができるという利点がある。

なお、時変周期３、４、５、・・・１０の場合には、時変周期が２の場合に比べると、符号・復号器の構成が若干大きくなるももの、時変周期２の場合と同様に、式（６４）、式（６６）に基づく複数のパリティ検査式を周期的に繰り返す場合には、簡易な構成を採ることができる。

なお、時変周期がsemi-infiniteであったり、ＬＤＰＣ−ＢＣをもとにＬＤＰＣ−ＣＣを作成する場合、一般に、時変周期が非常に長くなってしまうため、周期的にパンクチャビットを選択する方式を採用し、最良のパンクチャパターンを探索することは困難である。例えば、ランダムにパンクチャビットを選択する方式の採用が考えられるが、パンクチャ時の受信品質が大きく劣化する可能性がある。

なお、式（６４）、（６６）、（６８）、（６９）において、両辺にＤ^ｎを乗算して検査多項式を表現することもできる。本実施の形態では、式（６４）、（６６）、（６８）、（６９）においてＤ^０Ｘ（Ｄ）、及び、Ｄ^０Ｐ（Ｄ）の項（Ｄ^０＝１）が存在するものとした。

このようにすることで、パリティが逐次的に演算することができるため、符号化器の構成が簡易になり、又、組織符号の場合、時点ｉのデータへの信頼度伝播を考えると、データ及びパリティの双方にＤ^０の項が存在すると、データへの信頼度伝搬を簡単に理解することができるため、符号設計を容易に行うことができる。なお、符号設計の容易性を考慮しないのであれば、式（６４）、（６６）、（６８）、（６９）において、Ｄ^０Ｘ（Ｄ）が存在する必要はない。

図１９Ａに、時変周期２のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の一例を示す。図１９Ａに示されるように、時変周期２の場合、パリティ検査式１９０１と、パリティ検査式１９０２との２つのパリティ検査式が、交互に用いられる。

また、図１９Ｂに、時変周期４のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の一例を示す。図１９Ｂに示されるように、時変周期４の場合、パリティ検査式１９０１と、パリティ検査式１９０２と、パリティ検査式１９０３と、パリティ検査式１９０４との４つのパリティ検査式が、繰り返し用いられる。

以上のように、本実施の形態によれば、パリティ検査多項式（６４）と、式（６４）と異なるパリティ検査多項式（６６）と、からなる時変周期２の検査行列により、パリティ系列を求めるようにした。なお、時変周期は２に限られず、例えば、図１９Ｂに示すような、時変周期４の検査行列を用いて、パリティ系列を求めるようにしてもよい。ただし、時変周期ｍが大きすぎると、周期的にパンクチャすることが難しく、例えばランダムにパンクチャすることになるため、受信品質が劣化してしまう。現実的に、最適なパンクチャパターンを探索できる時変周期は、２から１０程度である。この場合、受信品質を向上することができるとともに、周期的にパンクチャを行うことができるので、ＬＤＰＣ−ＣＣの符号化器を簡単に構成することができる。

なお、検査行列Ｈにおける行重み、つまり、検査行列を構成する行要素のうち、１が立っている要素数が、７〜１２であると良好な受信品質が得られることが確認されている。非特許文献１２に記載されているように、畳み込み符号において最小距離が優れている符号を考えると、拘束長が大きくなるにつれ、行重みが増える、例えば、拘束長１１のフィードバック畳み込み符号では、行重みが１４となることを考慮すると、行重みが７〜１２とする点は、本提案のＬＤＰＣ−ＣＣ特有の値であると考えることができる。また、符号設計のメリットを考慮した場合、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の各行の行重みを等しくすると設計が容易となる。

また、以上の説明では、符号化率１／２の場合について説明したが、これに限られず、符号化率１／２以外においても、時変周期ｍの検査行列を用いてパリティ系列を求めることができ、時変周期２から時変周期１０程度の場合、同様の効果を得ることができる。

特に、符号化率Ｒ＝５／６、７／８以上の場合、本実施の形態で説明した時変周期２または時変周期ｍのＬＤＰＣ−ＣＣにおいて、消失ビットを２つ以上含む行のみにより構成されないようなパンクチャパターンを選択する。つまり、消失ビットが０または１つの行が存在するようなパンクチャパターンを選択することは、符号化率Ｒ＝５／６、７／８以上のように、符号化率が高い場合に良好な受信品質を得る上で重要となる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、実施の形態２で説明した検査行列の上台形行列に「１」が存在するような検査式を用い、かつ、符号化器を簡単に構成することができる時変ＬＤＰＣ−ＣＣについて説明する。以下では、符号化率Ｒ＝１／２の上記を実現できる時変ＬＤＰＣ−ＣＣの構成方法について説明する。

符号化率１／２のとき、情報系列（データ）の多項式表現をＸ（Ｄ）、パリティの系列の多項式表現をＰ（Ｄ）とすると、パリティ検査多項式は以下のようにあらわされる。

式（７６）において、ａ１、ａ２、・・・、ａｎは１以上の整数（ただし、ａ１≠ａ２≠・・・≠ａｎ）とする。また、ｂ１、ｂ２、・・・、ｂｍは、１以上の整数（ただし、、ｂ１≠ｂ２≠・・・≠ｂｍとする。また、ｃ１、ｃ２、・・・、ｃｑは、−１以下の整数でｃ１≠ｃ２≠・・・≠ｃｑとする。このとき、Ｐ（Ｄ）は以下のようにあらわされる。

実施の形態２と同様に、パリティＰは逐次的に求めることができる。

次に、式（７６）とは異なる符号化率１／２のパリティ検査多項式として、式（７８）および式（７９）を考える。

式（７８）、式（７９）において、Ａ１、Ａ２、・・・、ＡＮは、１以上の整数（ただし、Ａ１≠Ａ２≠・・・≠ＡＮ）とする。また、Ｂ１、Ｂ２、・・・、ＢＭは１以上の整数（ただし、Ｂ１≠Ｂ２≠・・・≠ＢＭ）とする。また、Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＱは、−１以下の整数（ただし、Ｃ１≠Ｃ２≠・・・≠ＣＱ）とする。このとき、Ｐ（Ｄ）は以下のようにあらわされる。

以下、時点２ｉのデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_２ｉ、Ｐ_２ｉであらわし、時点２ｉ＋１のデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_２ｉ＋１、Ｐ_２ｉ＋１であらわす（ｉ：整数）。

このとき、時点２ｉのパリティＰ_２ｉは式（７７）を用いて求め、時点２ｉ＋１のパリティＰ_２ｉ＋１は式（８０）を用いて求める時変周期が２のＬＤＰＣ−ＣＣ、または、時点２ｉのパリティＰ_２ｉは式（７７）を用いて求め、時点２ｉ＋１のパリティＰ_２ｉ＋１は式（８１）を用いて求める時変周期が２のＬＤＰＣ−ＣＣを考える。

このようなＬＤＰＣ−ＣＣ符号は、
・符号化器を簡単に構成することができ、かつ、パリティを逐次的に求めることができる。
・周期的にパンクチャビットを設定することができる。
・終端ビットの削減、終端時のパンクチャ時の受信品質の向上が見込める
という利点を備える。

次に、時変周期をｍとするＬＤＰＣ−ＣＣを考える。時変周期２の場合と同様に、式（７８）であらわされる「検査式＃１」を用意し、式（７８）または式（７９）のいずれかであらわされる「検査式＃２」から「検査式＃ｍ」を用意する。時点ｍｉ＋１のデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_ｍｉ＋１、Ｐ_ｍｉ＋１とあらわし、時点ｍｉ＋２のデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_ｍｉ＋２、Ｐ_ｍｉ＋２、・・・時点ｍｉ＋ｍのデータＸとパリティＰを、それぞれＸ_ｍｉ＋ｍ、Ｐ_ｍｉ＋ｍとあらわす（ｉ：整数）。

このとき、時点ｍｉ＋１のパリティＰ_ｍｉ＋１を「検査式＃１」を用いて求め、時点ｍｉ＋２のパリティＰ_ｍｉ＋２を「検査式＃２」を用いて求め、・・・、時点ｍｉ＋ｍのパリティＰ_ｍｉ＋ｍを「検査式＃ｍ」を用いて求めるＬＤＰＣ−ＣＣを考える。このようなＬＤＰＣ−ＣＣ符号は、
・符号化器を簡単に構成することができ、かつ、パリティを逐次的に求めることができる。
・終端ビットの削減、終端時のパンクチャ時の受信品質の向上が見込める
という利点を備える。

以上のように、本実施の形態によれば、パリティ検査多項式（７６）と、式（７６）と異なるパリティ検査多項式（７８）と、からなる時変周期２の検査行列により、パリティ系列を求めるようにした。

このように、検査行列の上台形行列に「１」が存在するような検査式を用いる場合において、時変ＬＤＰＣ−ＣＣの符号化器を簡単に構成することができる。なお、時変周期は２に限られない。ただし、実施の形態７と同様に、周期的にパンクチャを行う方法を採る場合、現実的に、最良なパンクチャパターンを探索できる時変周期は２から１０程度である。

なお、時変周期３、４、５、・・・１０の場合には、時変周期が２の場合に比べると、符号・復号器の構成が若干大きくなるももの、時変周期２の場合と同様に、式（７８）、式（７９）の検査式を周期的に繰り返す場合には、簡易な構成を採ることができる。

なお、式（７６）、（７８）、（７９）において、両辺にＤ^ｎを乗算して検査多項式を表現することもできる。また、本実施の形態では、式（７６）、（７８）、（７９）においてＤ^０Ｘ（Ｄ）および、Ｄ^０Ｐ（Ｄ）の項（Ｄ^０＝１）が存在するものとするとした。

このようにすることで、パリティが逐次的に演算することができるため、符号化器の構成が簡易になり、又、組織符号の場合、時点ｉのデータへの信頼度伝播を考えると、データ及びパリティの双方にＤ^０の項が存在すると、符号設計を容易に行うことができる。なお、符号設計の容易性を考慮しないのであれば、式（７６）、（７８）、（７９）において、Ｄ^０Ｘ（Ｄ）が存在する必要はない。

また、検査行列Ｈにおける行重み、つまり、検査行列を構成する行要素のうち、１が立っている要素数が、７〜１２とすると良好な受信品質が得られることが確認されている。非特許文献１２に記載されているように、畳み込み符号において最小距離が優れている符号を考えると、拘束長が大きくなるにつれ、行重みが増える、例えば、拘束長１１のフィードバック畳み込み符号では、行重みが１４となることを考慮すると、行重みが７〜１２とする点は、本提案のＬＤＰＣ−ＣＣ特有の値であると考えることができる。また、符号設計のメリットを考慮した場合、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の各行の行重みを等しくすると設計が容易となる。

（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態７および実施の形態８で説明した符号化率１／２のＬＤＰＣ−ＣＣ（時変周期ｍ）から符号化率１／３のＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法について詳しく説明する。一例として、時変周期２のＬＤＰＣ−ＣＣを例に説明する。

時点２ｉのデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_２ｉ、Ｐ_２ｉであらわし、時点２ｉ＋１のデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_２ｉ＋１、Ｐ_２ｉ＋１であらわす（ｉ：整数）。このとき、時点２ｉのパリティＰ_２ｉは式（６４）を用いて求め、時点２ｉ＋１のパリティＰ_２ｉ＋１は式（６６）を用いて求める時変周期が２のＬＤＰＣ−ＣＣを考える。

ここで、新たなパリティ系列の多項式をＰｎ（Ｄ）として、式（８２）〜式（８４）のいずれかを考える。

なお、ａ１、ａ２、・・・、ａｙは１以上の整数（ただし、ａ１≠ａ２≠・・・≠ａｙ）とする。また、ｂ１、ｂ２、・・・、ｂｗは１以上の整数（ただし、ｂ１≠ｂ２≠・・・≠ｂｗ）とする。また、ｃ１、ｃ２、・・・、ｃｙ（ただし、ｃ１≠ｃ２≠・・・≠ｃｙ）は０以上の整数とする。

そして、式（８２）〜式（８４）のいずれかで構成される異なる検査多項式「検査式＃１」および「検査式＃２」を用意する。

時点２ｉにおけるデータをＸ_２ｉ、及び、時点２ｉにおけるパリティＰ２ｉを、式（６４）を用いて求め、時点２ｉにおけるパリティＰｎ_,２ｉ（符号化率１／３のためのパリティ）を「検査式＃１」を用いて求める。このとき、送信系列は、Ｗ_２ｉ＝（Ｘ_２ｉ，Ｐ_２ｉ，Ｐｎ_２ｉ）とあらわすことができる。

同様にして、時点２ｉ＋１におけるデータをＸ_２ｉ＋１、及び、時点２ｉ＋１におけるパリティＰ_２ｉ＋１を、式（６６）を用いて求め、時点２ｉ＋１におけるパリティＰｎ_２ｉ＋１（符号化率１／３のためのパリティ）を「検査式＃２」を用いて求める。このとき、送信系列は、Ｗ_２ｉ＋１＝（Ｘ_２ｉ＋１，Ｐ_２ｉ＋１，Ｐｎ_２ｉ＋１）とあらわすことができる。なお、一般的には、ｃ1,・・・,ｃｙの中には、“０”となるものが一つ存在する。

式（８２）、（８３）、（８４）におけるＸ（Ｄ）、Ｐ（Ｄ）、Ｐｎ（Ｄ）のそれぞれに対応する項について考える。符号化率１／２の検査式は、式（６４）、（６６）から構成される。このとき、Ｘ（Ｄ）、Ｐ（Ｄ）には、それぞれには複数の項（検査行列において“１”が複数ある）が存在することになる。そして、符号化率１／３にする場合に、式（８２）、（８３）、（８４）のいずれかで構成される検査式が追加されることになる。

このときの列重みについて考える。符号化率１／２のときの検査式により、データＸおよびパリティＰにはある程度の列重み、例えば、５程度の重みが存在することになる。この状態において、符号化率１／３にするために、式（８２）、（８３）、（８４）のいずれかで構成される検査式を追加すると、データＸおよびパリティＰの列重みが増加することになるものの、列重みをある程度抑えないとＢＰ復号を行った際、受信品質の向上が見込めない。したがって、符号化率１／３にする際、式（８２）、（８３）、（８４）のいずれかで構成される検査式を追加した場合に、データＸおよびパリティＰの列重みの増加数は１または２に抑えなくてはならない。したがって、式（８２）は、式（８５）〜式（８８）のいずれかとなる。

また、式（８３）は、式（８９）、（９０）のいずれかとなる。

また、式（８４）は、式（９１）、（９２）のいずれかとなる。

以上のように、本実施の形態では、パリティ検査多項式（６４）と、式（６４）と異なるパリティ検査多項式（６６）と、からなる時変周期２の検査行列に、パリティ検査多項式（８２）〜（８４）から構成される時変周期２の検査行列を追加し、追加された検査行列を用いて、パリティ系列を求めるようにした。

このようにすることで、時変周期２の符号化率１／２の畳み込み符号から時変周期２の符号化率１／３のＬＤＰＣ−ＣＣを生成することができる。また、符号化率１／４以下のＬＤＰＣ−ＣＣを生成する場合についても、符号化率１／３のＬＤＰＣ−ＣＣを生成するときと同様に生成することができる。

なお、時変周期は２に限られず、実施の形態７および実施の形態８において説明した時変周期ｍの場合に対しても、同様に実施することができる。また、当然であるが、実施の形態８の時変周期２の場合も同様に実施することができる。また、以上の説明では、符号化率１／３とするために、新たにパリティ検査式として、式（８２）〜式（８４）のいずれかにより構成される時変周期２のパリティ検査式を用いる場合について説明したが、時変周期ｎのパリティ検査多項式を用いても、同様に実施することができる。式（８２）〜式（８４）において、実施の形態８と同様に、ａ１、ａ２、・・・、ａｙが、−１以下であってもよい。

（他の実施の形態１）
上記の説明では、符号化率１／２のときの畳み込み符号を例に説明したが、本実施の形態では、符号化率が１／ｎのときのＬＤＰＣ−ＣＣの構成方法について説明する。

符号化率１／ｎのとき、情報系列（データ）の多項式表現をＸ（Ｄ）、パリティ１の系列の多項式表現をＰ_１（Ｄ）、パリティ２の系列の多項式表現をＰ_２（Ｄ）、・・・、パリティｎ―１の系列の多項式表現をＰ_ｎ―１（Ｄ）とするとパリティ検査多項式は以下の式（９３）のようにあらわすことができる。

このとき、Ｋｘ、Ｋ_１、Ｋ_２、・・・、Ｋ_ｎ−１は０以上の整数とし、Ｋｘ、Ｋ_１、Ｋ_２、・・・、Ｋ_ｎ−１のうちの最大値をＫ_ｍａｘとする。

ここで、時点ｉにおけるデータをＸ_ｉ、パリティ１をＰ_１，ｉ、パリティ２をＰ_２，ｉ、・・・、パリティｎ−１をＰ_{ｎ−１，ｉ}とあらわす。そして、送信ベクトルｗ＝（Ｘ_１，Ｐ_１，１，Ｐ_２，１，・・・，Ｐ_{ｎ−１，１}，Ｘ_２，Ｐ_１，２，Ｐ_２，２，・・・，Ｐ_{ｎ−１，２}，・・・，Ｘ_ｉ，Ｐ_１，ｉ，Ｐ_２，ｉ，・・・，Ｐ_{ｎ−１，ｉ}，・・・）とあらわす。この場合、検査行列をＨとすると上記式（３）が成立する。

ここで、実施の形態１と同様に、データ、または（および）、パリティに対し、確率伝播を考慮し、検査行列に対し「１」を追加する。このとき、図２０の項２００１＿０、２００１＿１、２００１＿２、・・・、２００１＿ｎ−１の一つ以上を選択し、項２００２＿０、２００２＿１、２００２＿２、・・・、２００２＿ｎ−１と変更することになる。例えば、図２０の２００１＿０を選択した場合、２００１＿０を２００２＿０へと変更し、それ以外は変更しない。また、図２０の２００１＿０、２００１＿ｎ−１を選択した場合、２００１＿０を２００２＿０へと変更し、加えて、２００１＿ｎ−１を２００２＿ｎ−１と変更し、それ以外は変更しない。当然であるが、図２０の項２００１＿０、２００１＿１、２００１＿２、・・・、２００１＿ｎ−１すべてを変更してもよい。すなわち、検査多項式は、以下の式（９４）となる。

このとき、図２０、式（９４）におけるｓ_ｘ、ｓ_１、ｓ_２、・・・、ｓ_ｎ−１は１以上であって、ｈ１、ｈ２、・・・ｈｓ_ｋ≧２Ｋ_ｍａｘ＋１に設定する（ｋ＝ｘ，１，２，・・・，ｎ−１）。これにより、良好な受信品質を得ることができる。また、ｈ１、ｈ２、・・・、ｈｓ_ｋのうち１つ以上が２Ｋ_ｍａｘ＋１以上を満たす場合でも良好な受信品質を得ることができる。

次に、符号化率を１／ｎとし、検査行列の上台形行列に「１」を追加する方法について詳しく説明する。

符号化率１／ｎのとき、情報系列（データ）の多項式表現をＸ（Ｄ）、パリティ１の系列の多項式表現をＰ_１（Ｄ）、パリティ２の系列の多項式表現をＰ_２（Ｄ）、・・・、パリティｎ−１の系列の多項式表現をＰ_ｎ−１（Ｄ）とするとパリティ検査多項式は式（３２）となる。

ここで、時点ｉにおけるデータをＸ_ｉ、パリティ１をＰ_１，ｉ、パリティ２をＰ_２，ｉ、・・・、パリティｎ−１をＰ_{ｎ−１，ｉ}とあらわす。そして、送信ベクトルｗ＝（Ｘ_１，Ｐ_１，１，Ｐ_２，１，・・・，Ｐ_{ｎ−１，１}，Ｘ_２，Ｐ_１，２，Ｐ_２，２，・・・，Ｐ_{ｎ−１，２}，・・・，Ｘ_ｉ，Ｐ_１，ｉ，Ｐ_２，ｉ，・・・，Ｐ_{ｎ−１，ｉ}，・・・）とあらわす。この場合、検査行列をＨとすると上記式（３）が成立する。

ここで、実施の形態２と同様に、データ、または（および）、パリティに対し、確率伝播を考慮し、検査行列に対し「１」を追加する。このとき、図２１の項１５＿０を、項１５＿１，０へと変更することになる。すなわち、検査多項式は、以下の式（９５）となる。

このとき、図２１におけるｓ_ｘは１以上であって、ｈ１、ｈ２、・・・ｈｓ_ｘ≦−Ｋ_ｍａｘ−１に設定する。これにより、良好な受信品質を得ることができる。また、ｈ１、ｈ２、・・・、ｈｓ_ｘのうち１つ以上が−Ｋ_ｍａｘ−１以下を満たす場合でも良好な受信品質を得ることができる。

以上のように、実施の形態１、実施の形態２で説明した方法を、本実施の形態のように符号化率１／ｎの畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを生成する方法へと拡張することもできる。また、上記以外の符号化率の畳み込み符号からＬＤＰＣ―ＣＣを作成する場合についても、これまでに述べた方法を拡張すれば、同様にしてＬＤＰＣ―ＣＣを作成することができる。

なお、本発明において、データを送信する際に非特許文献１２に記載されているようにパンクチャを行って送信しても、受信装置において、ＢＰ復号を行うことにより、データを得ることができる。このとき、実施の形態で説明したＬＤＰＣ−ＣＣは、単純な検査行列であらわされるため、ＬＤＰＣ−ＢＣのときと比較し、簡単にデータをパンクチャすることができる。

なお、本実施の形態では、図２１のように、データに対して検査行列の上台形行列に「１」を追加する例を説明したが、本発明はこれに限られず、図２０の場合と組み合わせ、検査行列の上台形行列に「１」を追加することに加え、さらに検査行列の近似下三角行列に「１」を追加してもよい。これにより、さらなる受信品質の向上が期待できる。この場合の検査多項式は、以下の式（９６）となる。

また、実施の形態３で述べた符号化率１／２のときの終端方法を本実施の形態のように符号化率１／ｎのときにも同様に実施することができる。

（他の実施の形態２）
ここでは、本発明の符号化器（エンコーダ）の構成について説明する。図２２は、式（１５）の符号化器の構成の一例を示す図である。

図２２において、パリティ計算部２２０２は、データｘ（２２０１）（つまり、（数１５）のＸ（Ｄ））、記憶されたデータ２２０５（つまり、（数１５）のＤ^α１Ｘ（Ｄ）、Ｄ^α２Ｘ（Ｄ）、Ｄ^９Ｘ（Ｄ）、Ｄ^６Ｘ（Ｄ）、Ｄ^５Ｘ（Ｄ））、記憶されたパリティ２２０７（つまり、（数１５）のＤ^β１Ｐ（Ｄ）、Ｄ^β２Ｐ（Ｄ）、Ｄ^９Ｐ（Ｄ）、Ｄ^８Ｐ（Ｄ）、Ｄ^３Ｐ（Ｄ）、ＤＰ（Ｄ））を入力とし、式（１５）の演算を行い、パリティ２２０３（つまり、式（１５）のＰ（Ｄ））を出力する。

データ記憶部２２０４は、データｘ（２２０１）を入力とし、その値を記憶する。同様に、パリティ記憶部２２０６は、パリティ２２０３を入力とし、その値を記憶する。

図２３は、式（１９）の符号化器の構成の一例を示す図である。図２３において、図２２と同様に動作するものについては同一符号を付している。記憶部２３０２は、データ２３０１を記憶し、記憶されているデータ２３０３（式（１９）のＤ^α１Ｘ（Ｄ）・・・Ｄ^αｎＸ（Ｄ））を出力する。

データ記憶部２２０４は、記憶されたデータ２２０５（つまり、式（１９）のＤ^２Ｘ（Ｄ））を出力する。

パリティ記憶部２２０６は、記憶されたパリティ２２０７（つまり、式（１９）のＤ^２Ｐ（Ｄ）、ＤＰ（Ｄ））を出力する。

パリティ計算部２２０２は、各信号を入力とし、式（１９）のパリティを計算し、出力する。

以上のように、基本的には、シフトレジスタおよび排他的論理和により、符号化器を構成することができる。

次に、復号器のアルゴリズムの一例として、sum-product復号について説明する。sum-product復号のアルゴリズムは以下のとおりである。

sum-product復号
２元Ｍ×Ｎ行列Ｈ＝｛Ｈ_ｍｎ｝を復号対象とするＬＤＰＣ符号の検査行列とする。集合［１，Ｎ］＝｛１，２，・・・，Ｎ｝の部分集合Ａ（ｍ）、Ｂ（ｎ）を次式（９７）、（９８）のように定義する。

なお、Ａ（ｍ）は検査行列Ｈのｍ行目において、「１」である列インデックスの集合を意味し、Ｂ（ｎ）は検査行列Ｈのｎ行目において「１」である行インデックスの集合である。

Step A・1（初期化）
Ｈ_ｍｎ＝１を満たす全ての組（ｍ，ｎ）に対して対数尤度比β^（０） _ｍｎ＝λ_ｎと設定する。ループ変数（反復回数）ｌ_ｓｕｍ＝１とし、ループ最大回数をｌ_{ｓｕｍ、ｍｕｘ}と設定する。

Step A・2（行処理）
ｍ＝１，２，・・・，Ｍの順にＨ_ｍｎ＝１を満たす全ての組（ｍ，ｎ）に対して、以下の更新式（９９）、（１００）、（１０１）を用いて対数尤度比α^（ｉ） _ｍｎを更新する。ただし、ｉは反復回数をあらわし、ｆはGallagerの関数である。

Step A・3（列処理）
ｎ＝１，２，・・・，Ｎの順にＨ_ｍｎ＝１を満たす全ての組（ｍ，ｎ）に対して、以下の更新式（１０２）を用いて対数尤度比β^（ｉ） _ｍｎを更新する。

Step A・4（対数尤度比の計算）
ｎ∈［１，Ｎ］について対数尤度比Ｌ^（ｉ） _ｎを以下の式（１０３）により求める。

Step A・5（反復回数のカウント）
ｌ_ｓｕｍ＜ｌ_{ｓｕｍ、ｍｕｘ}ならばｌ_ｓｕｍをインクリメントして、step A・2に戻る。一方、ｌ_ｓｕｍ＝ｌ_{ｓｕｍ、ｍｕｘ}の場合、式（１０４）に示すように符号語ｗを推定し、sum-product復号を終了する。

ところで、送信系列（符号化後のデータ）を図３のように、ｎ_１、ｎ_２、ｎ_３、ｎ_４、・・・とし、ｕ＝（ｎ_１,ｎ_２,ｎ_３,ｎ_４,・・・）とし、生成行列をＧとすると、以下の式（１０５）の関係式が成立する。

そして、情報系列のベクトルｉ＝（ｉ_１，ｉ_２，・・・）とすると、以下の式（１０６）の関係式が成立する。

式（１０５）、（１０６）の関係式を利用することで、送信系列が求まることになる。

図２４は、復号器として、sum-product復号を用いたときの構成の一例を示す図である。図２４の復号器２４００は、対数尤度比記憶部２４０３、行処理演算部２４０５、行処理後データ記憶部２４０７、列処理演算部２４０９、列処理後データ記憶部２４１１、制御部２４１３、対数尤度比演算部２４１５、及び、判定部２４１７を備えて構成される。

対数尤度比記憶部２４０３は、対数尤度比信号２４０１、タイミング信号２４０２を入力とし、タイミング信号２４０２に基づいてデータ区間の対数尤度比を記憶する。そして、対数尤度比記憶部２４０３は、記憶した対数尤度比を信号２４０４として行処理演算部２４０５に出力する。

行処理演算部２４０５は、対数尤度比信号２４０４、列処理後の信号２４１２を入力とし、検査行列Ｈに“１”が存在する位置において、上述のStep A・2（行処理）の演算を行う。復号器は反復復号を行っているので、行処理演算部２４０５は、１回目の復号時には、対数尤度比信号２４０４を用いて行処理を行い（上述のStep A・1の処理に相当する）、２回目の復号時には、列処理後の信号２４１２を用いて行処理を行う。そして、行処理演算部２４０５は、行処理後の信号２４０６を行処理後データ記憶部２４０７に出力する。

行処理後データ記憶部２４０７は、行処理後の信号２４０６を入力とし、すべての行処理後の値（信号）を記憶する。そして、行処理後データ記憶部２４０７は、行処理後の信号２４０８を列処理演算部２４０９及び対数尤度比演算部２４１５に出力する。

列処理演算部２４０９は、行処理後の信号２４０８及び制御信号２４１４を入力とし、制御信号２４１４から最後の反復演算でないことを確認し、検査行列Ｈに“１”が存在する位置において、上述のStep A・3（列処理）の演算を行う。そして、列処理演算部２４０９は、列処理後の信号２４１０を列処理後データ記憶部２４１１に出力する。

列処理後データ記憶部２４１１は、列処理後の信号２４１０を入力とし、すべての列処理後の値（信号）を記憶する。そして、列処理後データ記憶部２４１１は、列処理後の信号２４１２を行処理演算部２４０５に出力する。

制御部２４１３は、タイミング信号２４０２を入力とし、反復回数をカウントし、反復回数を制御信号２４１４として列処理演算部２４０９及び対数尤度比演算部２４１５に出力する。

対数尤度比演算部２４１５は、行処理後の信号２４０８、制御信号２４１４を入力とし、制御信号２４１４に基づいて最後の反復演算であると判断した場合、検査行列Ｈに“１”が存在する位置に対して、Step A・4（対数尤度比の計算）の演算を施し、対数尤度比信号２４１６を得る。そして、対数尤度比演算部２４１５は、対数尤度比信号２４１６を判定部２４１７に出力する。

判定部２４１７は、対数尤度比信号２４１６を入力とし、符号語を推定し、推定ビット２４１８を出力する。

ここでは、ＢＰ復号として、sum-product復号について述べたが、ＢＰ復号を近似したmin-sum復号、offset ＢＰ復号、Normalized ＢＰ復号、shuffled ＢＰ復号などを用いることでも、復号を行うことができる。

（他の実施の形態３）
これまでの実施の形態で説明したＬＤＰＣ−ＣＣにおいて、パンクチャを行う際、データ、パリティいずれを優先的にパンクチャ（送信しないビットと選択する）すべきか、という問題が発生する。

検査行列の行を考えた場合、つまり、パリティ検査多項式を考えた場合、検査行列の行においてデータに対応する位置に１が存在する数をＮｘ、パリティに対応する位置に１が存在する数をＮｐとし、ＮｐとＮｘとの比較結果により、以下１）又は２）のように、優先的にパンクチャする（送信しないビットと選択する）ビットを選択するようにしてもよい。
１）Ｎｐ＜Ｎｘの場合：データを優先的にパンクチャする
２）Ｎｘ＜Ｎｐの場合：パリティを優先的にパンクチャする

このようにすると、パンクチャを行った場合の受信品質の劣化を抑えることができる。

（他の実施の形態４）
本実施の形態では、これまでの実施の形態で説明したパンクチャ方法を実現する送信装置及び受信装置について説明する。本実施の形態に係る送信装置及び受信装置は、複数の符号化率に対応することができる。

図２５は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示す図である。図２５の送信装置２５００は、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部（ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器）２５１０、パンクチャ部２５２０、インタリーブ部２５３０、及び、変調部２５４０を備えて構成される。

ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０は、制御信号が指定する符号化率のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を用いて、データＸに対し符号化を施す。例えば、制御信号が、符号化率１／２以上を指定する場合、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０は、符号化率１／２のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を用いて、データＸに対し符号化を行い、データＸ及びパリティＰを、パンクチャ部２５２０に出力する。また、制御信号が、符号化率１／３を指定する場合、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０は、符号化率１／３のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を用いて、データＸに対し符号化を行い、データＸ、パリティＰ、及びパリティＰｎを、パンクチャ部２５２０に出力する。

パンクチャ部２５２０は、制御信号が指定する符号化率に応じて、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０から出力されるデータＸ、パリティＰ、又はパリティＰｎに対し、パンクチャを施す。なお、本実施の形態では、パンクチャ部２５２０は、ランダムにパンクチャをするのではなく、周期的に規則的にビットをパンクチャする。パンクチャ部２５２０は、パンクチャ後の送信系列を、インタリーブ部２５３０に出力する。

具体的には、制御信号が指定する符号化率が１／２を超える場合、パンクチャ部２５２０は、パリティＰを周期的にパンクチャし、所定の符号化率にする。

一方、制御信号が指定する符号化率が１／２又は１／３の場合、パンクチャ部２５２０は、パンクチャを行わず、送信系列をインタリーブ部２５３０に出力する。

インタリーブ部２５３０は、送信系列の順序を並び替え、並び替え後の送信系列を変調部２３４０に出力する。

変調部２５４０は、制御信号により指定された変調方式を用いて、インタリーブ後の送信系列を変調する。

なお、図２６に、送信系列の送信フォーマットの一例を示す。送信系列は、制御情報シンボルとデータシンボルとから構成される。なお、制御情報シンボルは、符号化率や変調方式を通信相手に通知するためのシンボルである。

図２７は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示す図である。図２７の受信装置２７００は、受信部２７１０、対数尤度比生成部２７２０、制御情報生成部２７３０、デインタリーブ部７５４０、デパンクチャ部２７５０、及び、ＢＰ復号部２７６０を備えて構成される。

受信部２７１０は、送信装置２５００から送信される受信信号を受信し、ＲＦ（Radio Frequency）フィルタ処理、周波数変換、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換、直交復調などの無線復調処理を行い、無線復調処理後のベースバンド信号を対数尤度比生成部２７２０に出力する。また、受信部２７１０は、ベースバンド信号に含まれる既知信号を用いて、送信装置２５００と受信装置２７００との間の無線伝送路におけるチャネル変動を推定し、推定したチャネル推定信号を対数尤度比生成部２７２０に出力する。

対数尤度比生成部２７２０は、ベースバンド信号を用いて、各送信系列の対数尤度比を求め、得られた対数尤度比をデインタリーブ部２７４０に出力する。

制御情報生成部２７３０は、ベースバンド信号に含まれる制御情報シンボルから制御情報を抽出する。制御情報シンボルには、符号化率や変調方式の情報が含まれる。制御情報生成部２７３０は、抽出した制御情報を制御信号として対数尤度比生成部２７２０、デインタリーブ部２７４０、デパンクチャ部２７５０、及び、ＢＰ復号部２７６０に出力する。

デインタリーブ部２７４０は、送信装置２５００のインタリーブ部２５３０で行なわれた並び替え処理の逆の処理を用いて、対数尤度比の系列の順序を元の順に並び替え、並び替え後の対数尤度比をデパンクチャ部２７５０に出力する。

デパンクチャ部２７５０は、送信装置２５００のパンクチャ部２５２０で行われるパンクチャの逆の処理を用いて、デインタリーブ部２７４０から出力される対数尤度比に対しデパンクチャを行う。つまり、送信装置２５００のパンクチャ部２５２０では、符号化率が１／２を超える場合、パリティＰが周期的にパンクチャされるので、この場合、デインタリーブ部２７４０は、パンクチャ部２５２０でパンクチャされたビットの対数尤度比として０を挿入する。なお、パンクチャ部２５２０では、符号化率が１／２又は１／３の場合、パンクチャが行われないので、上記デパンクチャ処理を行わず、対数尤度比をＢＰ復号部２５６０に出力する。

ＢＰ復号部２７６０は、制御信号が示す符号化率に応じて、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を切り替えて、ＢＰ復号する。具体的には、ＢＰ復号部２７６０は、符号化率１／２と符号化率１／３とに対応したＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を備え、制御信号が符号化率１／３を示す場合、符号化率１／３の検査行列を用いてＢＰ復号する。一方、制御信号が符号化率１／３以外の符号化率を示す場合には、符号化率１／２の検査行列を用いてＢＰ復号する。

なお、図２８に、一例として、符号化率Ｒ＝１／２の場合のＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０の構成例を示す。図２８に示すように、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０は、シフトレジスタ２５１１−１〜２５１１−Ｍ，２５１４−１〜２５１４−Ｍ、ウェイト乗算器２５１２−０〜２５１２−Ｍ，２５１３−０〜２５１３−Ｍ、ウェイト制御部２３１６、及びｍｏｄ２加算器２５１５を備えて構成される。

シフトレジスタ２５１１−１〜２５１１−Ｍ及び２５１４−１〜２５１４−Ｍは、それぞれｖ_{１,ｔ−ｉ}，ｖ_{２,ｔ−ｉ}（ｉ＝０，…，Ｍ）を保持するレジスタであり、次の入力が入ってくるタイミングで、保持している値を右隣のシフトレジスタに出力し、左隣のシフトレジスタから出力される値を新たに保持する。なお、シフトレジスタの初期状態はすべて０である。

ウェイト乗算器２５１２−０〜２５１２−Ｍ，２５１３−０〜２５１３−Ｍは、ウェイト制御部２３１６から出力される制御信号に従って、ｈ_１ ^（ｍ），ｈ_２ ^（ｍ）の値を０／１に切り替える。ウェイト制御部２５１６は、内部に保持している検査行列に基づいて、そのタイミングにおけるｈ_１ ^（ｍ），ｈ_２ ^（ｍ）の値をウェイト乗算器２５１２−０〜２５１２−Ｍ，２５１３−０〜２５１３−Ｍに出力する。

ｍｏｄ２加算器２５１５は、ウェイト乗算器２５１２−０〜２５１２−Ｍ，２５１３−０〜２５１３−Ｍの出力に対しｍｏｄ２加算を行い、ｖ_２,ｔを算出する。

このような構成を採ることで、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部（ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器）２５１０は、検査行列に従ったＬＤＰＣ−ＣＣの符号化を行うことができる。

なお、ウェイト制御部２５１６が保持する検査行列の各行の並びが行ごとに異なる場合、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０は、時変（time varying）畳み込み符号化器となる。

図２９に、パリティ検査多項式に、Ｄ^−Ｋ（Ｘ）（Ｋ：正の整数）が含まれる場合、つまり、検査行列の上台形行列に「１」が追加された検査行列を用い、符号化率Ｒ＝１／２の場合のＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部（ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器）の構成例を示す。図２９のＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２９１０は、図２８のＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部（ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器）２５１０に対し、シフトレジスタ２９１１−１〜２９１１−Ｋ、及び、ウェイト乗算器２９１２−１〜２９１２−Ｋを追加した構成を採る。

シフトレジスタ２９１１−１〜２９１１−Ｋは、ｖ_{１,ｔ−ｉ}（ｉ＝−１，…，−Ｋ）を保持するレジスタであり、次の入力が入ってくるタイミングで、保持している値を右隣のシフトレジスタに出力し、左隣のシフトレジスタから出力される値を新たに保持する。なお、シフトレジスタの初期状態はすべて０である。

ウェイト乗算器２９１２−０〜２９１２−Ｋは、ウェイト制御部２３１６から出力される制御信号に従って、ｈ_１ ^（−ｋ），ｈ_２ ^（−ｋ）の値を０／１に切り替える。

ウェイト制御部２５１６は、内部に保持している検査行列に基づいて、そのタイミングにおけるｈ_１ ^（ｍ），ｈ_２ ^（ｍ）の値をウェイト乗算器２５１２−０〜２５１２−Ｍ，２５１３−０〜２５１３−Ｍに出力する。また、ウェイト制御部２５１６は、内部に保持している検査行列に基づいて、そのタイミングにおけるｈ_１ ^（−ｋ），ｈ_２ ^（−ｋ）の値をウェイト乗算器２９１２−１〜２９１２−Ｋに出力する。

ｍｏｄ２加算器２５１５は、ウェイト乗算器２５１２−０〜２５１２−Ｍ，２５１３−０〜２５１３−Ｍ，２９１２−０〜２９１２−Ｋの出力に対しｍｏｄ２加算を行い、ｖ_２,ｔを算出する。

図２９のような構成とすることで、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部（ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器）２５１０は、パリティ検査多項式に、Ｄ^−Ｋ（Ｘ）（Ｋ：正の整数）が含まれる場合にも対応することができる。

なお、図２８、図２９と同様の構成により、符号化率Ｒ＝１／２未満に対応するＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部（ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器）を構成することができる。例えば、符号化率Ｒ＝１／３の場合、図２８、図２９に、さらに、パリティ系列Ｐｎを生成するためのシフトレジスタ、ウェイト乗算器、及び、ｍｏｄ２加算器を追加すればよい。

また、以上の説明では、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０が、符号化率Ｒ＝１／２以上の場合と、符号化率Ｒ＝１／３の場合とに応じて、符号化系列の作成方法を切り替える場合について説明したが、符号化率に関わらず、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０が、すべての送信系列（パリティＰｎも含む）を生成し、符号化率Ｒ＝１／２の場合には、当該パリティＰｎを出力しないようにしてもよい。このようにすることで、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部（ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器）を符号化率Ｒ＝１／２と符号化率Ｒ＝１／３とに対応させることができる。

また、以上の説明では、ＢＰ復号部２７６０が、符号化率Ｒ＝１／２以上の場合と、符号化率Ｒ＝１／３の場合とに応じて、符号化系列の復号方法を切り替える場合について説明したが、符号化率に関わらず、ＢＰ復号部２７６０が、符号化率１／３のの検査行列を用いてＢＰ復号し、制御信号が示す符号化率が１／３以外を示す場合には、得られたパリティＰｎに対する対数尤度比を０に置き替えるようにしてもよい。このようにすることで、ＢＰ復号部を共用化することができる。

（他の実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態８の変形例について詳しく説明する。以下では、符号化率Ｒ＝１／２の時変ＬＤＰＣ−ＣＣの構成方法について説明する。

符号化率１／２のとき、情報系列（データ）の多項式表現をＸ（Ｄ）、パリティの系列の多項式表現をＰ（Ｄ）とすると、パリティ検査多項式は以下のようにあらわされる。

式（１０７）において、ａ１、ａ２、・・・、ａｎは０以上の整数（ただし、ａ１≠ａ２≠・・・≠ａｎ）とする。また、ｂ１、ｂ２、・・・、ｂｍは１以上の整数（ただし、ｂ１≠ｂ２≠・・・≠ｂｍ）とする。また、ｃ１、ｃ２、・・・、ｃｑは−１以下の整数（ただし、ｃ１≠ｃ２≠・・・≠ｃｑ）とする。このとき、Ｐ（Ｄ）は以下のようにあらわされる。

よって、パリティＰは逐次的に求めることができる（実施の形態２、実施の形態８参照）。

次に、式（１０７）とは異なる符号化率１／２のパリティ検査多項式として、式（１０９）および式（１１０）を考える。

式（１０９）、式（１１０）において、Ａ１、Ａ２、・・・、ＡＮは０以上の整数（ただし、Ａ１≠Ａ２≠・・・≠ＡＮ）とする。また、Ｂ１、Ｂ２、・・・、ＢＭは１以上の整数（ただし、Ｂ１≠Ｂ２≠・・・≠ＢＭ）とする。また、Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＱは−１以下の整数（ただし、Ｃ１≠Ｃ２≠・・・≠ＣＱ）とする。このとき、Ｐ（Ｄ）は以下のようにあらわされる。

時点２ｉのデータＸとパリティＰとをそれぞれＸ_２ｉ、Ｐ_２ｉであらわし、時点２ｉ＋１のデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_２ｉ＋１、Ｐ_２ｉ＋１であらわす（ｉ：整数）。

このとき、時点２ｉのパリティＰ_２ｉは式（１０８）を用いて求め、時点２ｉ＋１のパリティＰ_２ｉ＋１は式（１１１）を用いて求める時変周期が２のＬＤＰＣ−ＣＣ、または、時点２ｉのパリティＰ_２ｉは式（１０８）を用いて求め、時点２ｉ＋１のパリティＰ_２ｉ＋１を式（１１２）を用いて求める時変周期が２のＬＤＰＣ−ＣＣを考える。

このようなＬＤＰＣ−ＣＣでは、
・符号化器を簡単に構成することができ、かつ、パリティを逐次的に求めることができる。
・周期的にパンクチャビットを設定することができる。
・終端ビットの削減、終端時のパンクチャ時の受信品質の向上が見込める
という利点を備える。

次に、時変周期をｍとするＬＤＰＣ−ＣＣを考える。時変周期２の場合と同様に、式（１０９）又は式（１１０）のいずれかであらわされる「検査式＃１」と、式（１０９）または式（１１０）のいずれかであらわされる、「検査式＃２」、「検査式＃３」・・・「検査式＃ｍ」を用意する。時点ｍｉ＋１のデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_ｍｉ＋１、Ｐ_ｍｉ＋１、時点ｍｉ＋２のデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_ｍｉ＋２、Ｐ_ｍｉ＋２、・・・時点ｍｉ＋ｍのデータＸとパリティＰをそれぞれＸ_ｍｉ＋ｍ、Ｐ_ｍｉ＋ｍとあらわす（ｉ：整数）。

このとき、時点ｍｉ＋１のパリティＰ_ｍｉ＋１を「検査式＃１」でもとめ、時点ｍｉ＋２のパリティＰ_ｍｉ＋２を「検査式＃２」でもとめ、・・・、時点ｍｉ＋ｍのパリティＰ_ｍｉ＋ｍを「検査式＃ｍ」で求めるＬＤＰＣ−ＣＣを考える。このようなＬＤＰＣ−ＣＣ符号は、
・符号化器を簡単に構成することができ、かつ、パリティを逐次的に求めることができる。
・終端ビットの削減、終端時のパンクチャ時の受信品質の向上が見込める
という利点を備える。

以下、本実施の形態における検査行列の構成例を示す。

図３０は、時変周期２のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成例を示している。図３０において、符号３００１は、時点ｉのデータＸ_ｉ及びパリティＰ_ｉに対応する部分を示している。同様に、符号３００２は、時点ｉ＋１のデータＸ_ｉ＋１及びパリティＰ_ｉ＋１に対応する部分を示している。

図３０における符号３００３に対応するパリティ検査多項式（例えば、時点ｉにおけるパリティ検査多項式）は、以下のようにあらわすことができる。

式（１１３）において、ａ１、ａ２、・・・、ａｎは−１及び０以外の整数（ただし、ａ１≠ａ２≠・・・≠ａｎ）とする。また、ｂ１、ｂ２、・・・、ｂｍは１以上の整数（ただし、ｂ１≠ｂ２≠・・・≠ｂｍ）とする。なお、図３０では、ａ１、ａ２、・・・、ａｎは正の整数とする。このとき、Ｐ（Ｄ）は逐次的に求めることができる。

同様に、図３０における符号３００４のパリティ検査多項式（例えば、時点ｉ＋１におけるパリティ検査多項式）は以下のようにあらわすことができる。

式（１１４）において、Ａ１、Ａ２、・・・、ＡＮは１及び０以外の整数（ただし、Ａ１≠Ａ２≠・・・≠ＡＮ）とする。また、Ｂ１、Ｂ２、・・・、ＢＭは１以上の整数（ただし、Ｂ１≠Ｂ２≠・・・≠ＢＭ）とする。このとき、Ｐ（Ｄ）は逐次的に求めることができる。

つまり、時点２ｊの場合、パリティＰは式（１１３）に基づいて求められ、時点２ｊ＋１の場合、パリティＰは式（１１４）に基づいて求められる（ｊは整数）。図３０に示す構成を採る時変周期２の時変ＬＤＰＣ−ＣＣの場合、時点ｉにおけるパリティＰ_ｉの信頼度が、時点ｉ＋１におけるデータＸ_ｉ＋１に伝播し、その結果、時点ｉ＋１におけるデータＸ_ｉ＋１が復号される。そして、時点ｉ＋１におけるパリティＰ_ｉ＋１の信頼度が、時点ｉにおけるデータＸ_ｉに伝播し、その結果、時点ｉにおけるデータＸ_ｉが復号される。

実施の形態７では、同一時点のデータとパリティとが関連性を有し、データが復号されるのに対し、本実施の形態では、異なる時点のデータとパリティが関連性を有するパリティ検査式が存在することになる。そして、関連性を有するデータとパリティとの位置関係を、同一時点の場合を除いて考えると、図３０に示す例では、時点ｉと時点ｉ＋１とにおけるデータＸｉ＋１とパリティＰｉとが関連性を有することから、時変周期２の時変ＬＤＰＣ−ＣＣにおいて、時間的に最も近い位置関係にある。よって、復号の際、関連するデータとパリティとの時間的な位置関係を、考慮する必要性が低いという利点がある。このように、時変周期が２のＬＤＰＣ−ＣＣを、時点ｉと時点ｉ＋１とにおけるデータＸｉ＋１とパリティＰｉとが関連性を有するように構成し、時変周期２内で関係付けられるようにする。

時変周期２以外の時変ＬＤＰＣ−ＣＣに対しても、同様の特徴をもたせることができる。すなわち、時変周期ｍ内にデータとパリティとが関連性を有するようにＬＤＰＣ−ＣＣを構成することができる。以下、図３１を用いて、時変周期７の場合について説明する。

図３１は、時変周期７のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成例を示している。図３１において、符号３１０１は、時点ｉのデータＸｉ及びパリティＰ_ｉに対応する部分を示す。また、符号３１０２は、時点ｉ＋１のデータＸ_ｉ＋１及びパリティＰ_ｉ＋１に対応する部分を示す。また、符号３１０３は、時点ｉ＋２のデータＸ_ｉ＋２及びパリティＰ_ｉ＋２に対応する部分を示す。また、符号３１０４は、時点ｉ＋３のデータＸ_ｉ＋３及びパリティＰ_ｉ＋３に対応する部分を示す。また、符号３１０５は、時点ｉ＋４のデータＸ_ｉ＋４及びパリティＰ_ｉ＋４に対応する部分を示す。また、符号３１０６は、時点ｉ＋５のデータＸ_ｉ＋５及びパリティＰ_ｉ＋５に対応する部分を示す。また、符号３１０７は、時点ｉ＋６のデータＸ_ｉ＋６及びパリティＰ_ｉ＋６に対応する部分を示す。

図３１に示す構成を採る時変周期７の時変ＬＤＰＣ−ＣＣの場合、時点ｉにおけるパリティＰ_ｉの信頼度（「１」が配置されている）が、時点ｉ＋６におけるデータＸ_ｉ＋６に伝播し（パリティＰ_ｉと同じ行に「１」が配置されている）、その結果、時点ｉ＋６におけるデータＸ_ｉ＋６が復号される。

時点ｉ＋１におけるパリティＰ_ｉ＋１の信頼度が、時点ｉ＋１におけるデータＸ_ｉ＋１に伝播し、その結果、時点ｉ＋１におけるデータＸ_ｉ＋１が復号される。

時点ｉ＋２におけるパリティＰ_ｉ＋２の信頼度が、時点ｉ＋５におけるデータＸ_ｉ＋５に伝播し、その結果、時点ｉ＋５におけるデータＸ_ｉ＋５が復号される。

時点ｉ＋３におけるパリティＰ_ｉ＋３の信頼度が、時点ｉ＋４におけるデータＸ_ｉ＋４に伝播し、その結果、時点ｉ＋４におけるデータＸ_ｉ＋４が復号される。

時点ｉ＋４におけるパリティＰ_ｉ＋４の信頼度が、時点ｉ＋３におけるデータＸ_ｉ＋３に伝播し、その結果、時点ｉ＋３におけるデータＸ_ｉ＋３が復号される。

時点ｉ＋５におけるパリティＰ_ｉ＋５の信頼度が、時点ｉ＋２におけるデータＸ_ｉ＋２に伝播し、その結果、時点ｉ＋２におけるデータＸ_ｉ＋２が復号される。

時点ｉ＋６におけるパリティＰ_ｉ＋６の信頼度が、時点ｉにおけるデータＸ_ｉに伝播し、その結果、時点ｉにおけるデータＸ_ｉが復号される。

図３１に示すように、時変周期が７のＬＤＰＣ−ＣＣを、時点ｉから時点ｉ＋６におけるデータとパリティとが関連性を有するように構成し、時変周期７内で関係付けられるようにする。

このように、パリティとデータとが、時変周期内で関係付けされるように、ＬＤＰＣ−ＣＣを構成することにより、復号の際、データとパリティとの時間的な位置関係を考慮する必要性が低いという利点がある。

（他の実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態７で説明した符号化率１／２の時変ＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法を拡張し、符号化率１／３の時変ＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法について説明する。

時点２ｉのデータＸ、パリティＰ、パリティＰｎをそれぞれＸ_２ｉ、Ｐ_２ｉ、Ｐｎ_２ｉであらわし、時点２ｉ＋１のデータＸ、パリティＰ、パリティＰｎをそれぞれＸ_２ｉ＋１、Ｐ_２ｉ＋１、Ｐｎ_２ｉ＋１であらわす（ｉ：整数）。ここで、データＸの多項式をＸ（Ｄ）、パリティＰの多項式をＰ（Ｄ）、パリティＰｎの多項式をＰｎ（Ｄ）とし、以下のパリティ検査多項式を考える。

式（１１５）において、ａ１、ａ２、・・・、ａｎは０以外の整数（ただし、ａ１≠ａ２≠・・・≠ａｎ）とする。また、ｂ１、ｂ２、・・・、ｂｍは１以上の整数（ただし、ｂ１≠ｂ２≠・・・≠ｂｍ）とする。また、ｃ１、ｃ２、・・・、ｃｑは１以上の整数（ただし、ｃ１≠ｃ２≠・・・≠ｃｑ）とする。そして、式（１１５）の関係式を用いて、時点２ｉのＰ（Ｄ）を求める。このとき、Ｐ（Ｄ）は逐次的に求めることができる。

次に、パリティ検査多項式として、式（１１６）を考える。

式（１１６）において、Ａ１、Ａ２、・・・、ＡＮは０以外の整数（ただし、Ａ１≠Ａ２≠・・・≠ＡＮ）とする。また、Ｂ１、Ｂ２、・・・、ＢＭは１以上の整数（ただし、Ｂ１≠Ｂ２≠・・・≠ＢＭ）とする。また、Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＱは１以上の整数（ただし、Ｃ１≠Ｃ２≠・・・≠Ｃｑ）とする。そして、式（１１６）の関係式を用いて、時点２ｉのＰｎ（Ｄ）を求める。このとき、Ｐｎ（Ｄ）は逐次的に求めることができる。

次に、パリティ検査多項式として、式（１１７）を考える。

式（１１７）において、α１、α２、・・・、αωは０以外の整数（ただし、α１≠α２≠・・・≠αω）とする。また、β１、β２、・・・、βξは１以上の整数（ただし、β１≠β２≠・・・≠βξ）とする。また、γ１、γ２、・・・、γλは１以上の整数（ただし、γ１≠γ２≠・・・≠γλ）とする。そして、式（１１７）の関係式を用いて、時点２ｉ＋１のＰ（Ｄ）を求める。このとき、Ｐ（Ｄ）は逐次的に求めることができる。

次に、パリティ検査多項式として、式（１１８）を考える。

式（１１８）において、Ｅ１、Ｅ２、・・・、ＥΩは０以外の整数（ただし、Ｅ１≠Ｅ２≠・・・≠ＥΩ）とする。また、Ｆ１、Ｆ２、・・・、ＦＺは１以上の整数（ただし、Ｆ１≠Ｆ２≠・・・≠ＦＺ）とする。また、Ｇ１、Ｇ２、・・・、ＧΛは１以上の整数（ただし、Ｇ１≠Ｇ２≠・・・≠ＧΛ）とする。そして、式（１１８）の関係式を用いて、時点２ｉ＋１のＰｎ（Ｄ）を求める。このとき、Ｐｎ（Ｄ）は逐次的に求めることができる。

以上のようにして、時変周期２のＬＤＰＣ−ＣＣ符号を作成することにより、実施の形態７と同様に、周期的にパンクチャビットを選択する方式を採用した場合に、最良のパンクチャパターンを容易に選択することができるという利点がある。

なお、時変周期１０以内であれば、周期的にパンクチャする方式を採用し、最良なパンクチャパターンを探索するのは容易である。

次に、時変周期をｍとするＬＤＰＣ−ＣＣを考える。

時変周期ｍの場合、式（１１５）であらわされる異なるｍ個の検査式を用意し、当該ｍ個の検査式を「検査式Ａ＃１、検査式Ａ＃２、・・・、検査式Ａ＃ｍ」と名づける。また、式（１１６）であらわされる異なるｍ個の検査式を用意し、当該ｍ個の検査多項式を「検査式Ｂ＃１、検査式Ｂ＃２、・・・、検査式Ｂ＃ｍ」と名づける。

そして、時点ｍｉ＋１のデータＸ、パリティＰ、パリティＰｎをそれぞれＸ_ｍｉ＋１、Ｐ_ｍｉ＋１、Ｐｎ_ｍｉ＋１、時点ｍｉ＋２のデータＸ、パリティＰ、パリティＰｎをそれぞれＸ_ｍｉ＋２、Ｐ_ｍｉ＋２、Ｐｎ_ｍｉ＋２、・・・時点ｍｉ＋ｍのデータＸ、パリティＰ、パリティＰｎをそれぞれＸ_ｍｉ＋ｍ、Ｐ_ｍｉ＋ｍ、Ｐｎ_ｍｉ＋ｍであらわす（ｉ：整数）。

このとき、時点ｍｉ＋１のパリティＰ_ｍｉ＋１は「検査式Ａ＃１」を用いて求め、パリティＰｎ_ｍｉ＋１は「検査式Ｂ＃１」を用いて求め、時点ｍｉ＋２のパリティＰ_ｍｉ＋２は「検査式Ａ＃２」を用いて求めめ、パリティＰｎ_ｍｉ＋２は「検査式Ｂ＃２」を用いて求め、・・・、時点ｍｉ＋ｍのパリティＰ_ｍｉ＋ｍは「検査式Ａ＃ｍ」を用いて求め、パリティＰｎ_ｍｉ＋ｍは「検査式Ｂ＃ｍ」を用いて求める時変周期ｍのＬＤＰＣ−ＣＣを考える。このようなＬＤＰＣ−ＣＣ符号は、受信品質がよい符号であるとともに、パリティを逐次的に求めることができるという利点を備える。

なお、符号化率は１／３に限られず、符号化率１／３以下のＬＤＰＣ−ＣＣ符号についても、同様に作成することができる。

（他の実施の形態７）

本実施の形態では、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化により得られた送信符号語系列に適するパンクチャを施す送信装置及びパンクチャ方法の一例を説明する。

図３２は、本実施の形態において用いられる時不変ＬＤＰＣ−ＣＣ検査行列の構成を示す図である。図３２は、図４７と異なり、Ｈ^Ｔでなく、検査行列Ｈの構成を示している。送信符号語ベクトルをｖで表すと、Ｈｖ＝０の関係式が成立する。

本実施の形態におけるパンクチャ方法の説明にあたり、先ず、一般的なパンクチャ方法を、上記送信符号語系列ｖに適用した場合の課題について説明する。一般的なパンクチャ方法については、例えば、非特許文献１２に記載されている。なお、以下では、ＬＤＰＣ−ＣＣが、符号化率Ｒ＝１／２、（１７７，１３１）の畳み込み符号を用いて構成される場合を例に説明する。

図３３は、一般的なパンクチャ方法を説明するための図である。同図において、ｖ_1,t，ｖ_2,t（ｔ＝１，２，…）は、送信符号語系列ｖを示す。一般的なパンクチャ方法では、送信符号語系列ｖは、複数のブロックに分けられ、各ブロックに対し同一のパンクチャパターンが用いられて、送信符号語ビットが間引かれる。

図３３は、送信符号語系列ｖが、６ビットごとにブロックに分けられ、すべてのブロックに対し、同一のパンクチャパターンが用いられて、一定の割合で送信符号語ビットが間引かれる様子を示している。同図において、丸印で囲まれたビットがパンクチャされるビット（送信しないビット）を示し、すべてのブロック１〜ブロック５に対し、パンクチャ後の符号化率が３／４となるように、ｖ_2、1，ｖ_2,3，ｖ_2,4，ｖ_2,6，ｖ_2,7，ｖ_2,9，ｖ_2,10，ｖ_2,12，ｖ_2,13，ｖ_2,15を選択し、パンクチャする（送信しないビットとする）。

次に、ＬＤＰＣ−ＣＣを用いた符号化により得られた送信符号語系列に、図３３に示すような一般的なパンクチャを施した場合の受信側（復号側）の影響を考える。なお、以下では、受信側（復号側）においてＢＰ復号を用いる場合について検討する。ＢＰ復号では、ＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列に基づいて復号処理を行う。図３４に、送信符号語系列ｖとＬＤＰＣ−ＣＣ検査行列Ｈとの対応を示す。図３４において、丸印で囲まれたビットは、パンクチャにより間引かれる送信符号語ビットである。この結果、検査行列Ｈにおいて、四角枠で囲まれた１に対応するビットが、送信符号語系列に含まれなくなる。この結果、ＢＰ復号を行う際、四角枠で囲まれた１に対応するビットに対しては、初期の対数尤度比が存在しないので、対数尤度比が０に設定されることになる。

ＢＰ復号では行演算と列演算とを反復して行う。したがって、初期の対数尤度比が存在しない（対数尤度比が０の）ビット（図３４において四角枠で囲まれた１に対応するビット）が、同一行に２つ以上含まれると、当該行では、列演算により初期の対数尤度比が存在しない（対数尤度比が０の）ビットの対数尤度比が更新されるまで、当該行の行演算単独では、対数尤度比が更新されないことになる。すなわち、行演算単独では信頼度が伝搬されず、信頼度を伝搬させるためには、行演算と列演算とを反復する必要がある。したがって、このような行が多数存在すると、ＢＰ復号において反復処理数に制限があるような場合には、信頼度が伝搬されず、受信品質の劣化を招く原因となる。図３４に示す例では、行３４１０は、行演算単独では信頼度が伝搬されない行、つまり、受信品質の劣化を招く原因となる行となる。

これに対し、本実施の形態におけるパンクチャ方法を用いる場合、行演算単独で信頼度が伝搬されない行数を削減することができる。本実施の形態では、受信側（復号側）における、送信符号語ビットの処理単位ごとに、第１のパンクチャパターンと、第１のパンクチャパターンに比べより多くのビットを間引く第２のパンクチャパターンとを用いて、送信符号語ビットをパンクチャする。以下、図３５及び図３６を用いて説明する。

図３５は、本実施の形態におけるパンクチャ方法を説明するための図である。図３３と同様に、ｖ_1,ｔ，ｖ_2,ｔ（ｔ＝１，２，…）は、送信符号語系列ｖを示す。なお、以下では、図３３と同様に、１ブロックが６ビットから構成される場合について説明する。また、受信側（復号側）における送信符号語ビットの処理単位が、ブロック１〜ブロック５であるとする。図３５に示す例では、先頭のブロック１に対しては、パンクチャを行わない第１のパンクチャパターンが用いられ、ブロック２〜ブロック５に対しては、パンクチャを行う第２のパンクチャパターンが用いられ、この結果、ｖ_2,1，ｖ_2,3，ｖ_2,4，ｖ_2,6，ｖ_2,7，ｖ_2,9，ｖ_2,10，ｖ_2,12，ｖ_2,13，ｖ_2,15がパンクチャされる様子が示されている。このように、本実施の形態では、符号化率が異なるパンクチャパターンを用いて、送信符号語ビットの処理単位内で、間引かれるビット数が少ない範囲を設けるようにする。

図３６に、この場合の送信符号語系列ｖとＬＤＰＣ−ＣＣ検査行列Ｈとの対応を示す。図３６では、同一行に四角枠で囲まれた１を２つ以上含む行が３行発生しているものの、図３４の場合に比べ、その行数が削減されたことがわかる。これは、ブロック１に対してパンクチャを施さないようにしたことによる。

このように、パンクチャを行わないブロックを設けることにより、ＢＰ復号時の受信品質の劣化を招く原因となる行数を削減することができる。この結果、行３６１０までの行では、初期に対数尤度が存在し、ＢＰ復号において、信頼度が確実に更新され、更新後の信頼度が、行３６１０に伝搬していくので、受信品質の劣化を抑えることができるようになる。このように、畳み込み符号（ＬＤＰＣ−ＣＣ）の検査行列の構造の特徴から、反復復号を複数回行うことにより、行演算単独で得られる行の信頼度が、順次、伝播し、パンクチャによる受信品質の劣化を抑えることができる。また、行演算単独では信頼度が伝搬されない行数が削減されるので、信頼度を伝搬させるために必要な反復回数を低減することができるようになる。

ところで、図３５に示す例では、パンクチャされないブロックが設けられることにより、送信される送信符号語ビットは増加し、伝送速度が低下する。しかし、第１のパンクチャパターンが用いられるビット数Ｎと、第２のパンクチャパターンが用いられるビット数Ｍとの間に、Ｎ＜＜Ｍの関係が成り立つようにすれば、伝送速度の低下を抑えつつ、受信品質を向上することができる。図３５は、Ｎ＝６，Ｍ＝２４の例であり、追加送信符号語ビット数は２ビットと少ないのにもかかわらず、行演算単独では対数尤度を伝搬されない行数を６行から３行に減らすことができる。

以下、本実施の形態における送信装置の構成について説明する。図３７は、本実施の形態における送信装置の要部構成を示すブロック図である。本実施の形態の説明にあたり、図２５と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。図３７の送信装置３７００は、図２５の送信装置２５００に対し、パンクチャ部２５２０に代え、パンクチャ部３７１０を備えて構成される。なお、パンクチャ部３７１０は、第１パンクチャ部３７１１、第２パンクチャ部３７１２、及び、切り替え部３７１３を備えて構成される。

パンクチャ部３７１０は、送信情報系列及びターミネーション系列からなる送信符号語系列に対しパンクチャを行い、パンクチャ後の送信符号語系列をインタリーブ部２５３０に出力する。

具体的には、パンクチャ部３７１０は、第１のパンクチャパターンと、第１のパンクチャパターンより多くのビットを間引く第２のパンクチャパターンとを用いて、送信符号語系列をパンクチャする。第１のパンクチャパターンと第２のパンクチャパターンとは、パンクチャするビットの割合が異なる。パンクチャ部３７１０は、例えば、図３８に示すようなパンクチャパターンを用いて、送信符号語系列をパンクチャする。図３８において、（Ｎ＋Ｍ）ビットは、受信側（復号側）における処理単位である。

第１パンクチャ部３７１１は、第１のパンクチャパターンを用いて、送信符号語系列に対しパンクチャを行う。第２パンクチャ部３７１２は、第２のパンクチャパターンを用いて、送信符号語系列に対しパンクチャを行う。

図３８のパンクチャパターンを用いる場合、第１パンクチャ部３７１１は、受信側（復号側）の処理単位の先頭からＮビットの送信符号語系列に対してはパンクチャを行わず、第１パンクチャ部３７１１に入力される送信符号語系列を切り替え部３７１３に出力する。第２パンクチャ部３７１２は、（Ｎ＋１）〜（Ｎ＋Ｍ）ビットの送信符号語系列に対してパンクチャを行い、パンクチャ後の送信符号語系列を切り替え部３７１３に出力する。

なお、第１パンクチャ部３７１１及び第２パンクチャ部３７１２は、制御情報生成部１０５０からの制御情報に基づいて、送信符号語系列にパンクチャを施すか否か決定するようにしてもよい。切り替え部３７１３は、制御情報生成部（図示せぬ）からの制御情報に応じて、第１パンクチャ部３７１１から出力される送信符号語系列、又は、第２パンクチャ部３７１２から出力される送信符号語系列の一方をインタリーブ部２５３０に出力する。

以下、上述のように構成された送信装置３７００の動作について主にパンクチャ部３７１０のパンクチャ処理を中心に説明する。なお、以下では、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０が、符号化率Ｒ＝１／２、（１７７，１３１）の畳み込み符号を用いて、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化を施す場合を例に説明する。

ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部２５１０において、送信情報系列ｕ_ｔ（ｔ＝１，…，ｎ）に対し、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化処理が施され、ｖ＝（ｖ_1,t，ｖ_2,t）が取得される。組織化符号の場合、ｖ_1,tは送信情報系列ｕ_ｔであり、ｖ_2,tはパリティを示す。パリティｖ_2,tは、送信情報系列ｖ_1,t及び図３６の各行の検査式に基づいて求められる。

パンクチャ部３７１０によって、符号化率Ｒ＝１／２の送信符号語系列ｖに対し、パンクチャ処理が施される。例えば、パンクチャ部３７１０によって、図３５に示すパンクチャが用いられる場合、ブロック１に対しては、パンクチャが施されず、ブロック２〜ブロック５に対しては、所定の間隔で規則的にビットが間引かれる。つまり、ブロック２に対しては、ｖ_2,4，ｖ_2,6のビットが間引かれ、ブロック３に対しては、ｖ_2,7，ｖ_2,9のビットが間引かれ、ブロック４に対しては、ｖ_2,10，ｖ_2,12が間引かれ、ブロック５に対しては、ｖ_2,13，ｖ_2,15が間引かれる。このようにして、ブロック２〜ブロック５に対して、符号化率Ｒ＝３／４の送信符号語系列が取得される。

パンクチャ後の送信符号語系列は、インタリーブ部２５３０、変調部２５４０を介して、受信側（復号側）に送信される。このとき、図３５に示すパンクチャパターンが用いられる場合には、ｖ_2,4，ｖ_2,6，ｖ_2,7，ｖ_2,9，ｖ_2,10，ｖ_2,12，ｖ_2,13，ｖ_2,15は、送信されないことになる。

このように、図３５に示すパンクチャパターンが用いられる場合には、所定の周期ごとに、パンクチャを行わないブロックが発生する。図３５に示すように、ブロック１に対してはパンクチャを行わないようにすることにより、図３３の一般的なパンクチャ方法を用いた場合には送信されなかったｖ_2、1，ｖ_2,3が、送信されることになる。このようにすることで、ＢＰ復号を用いたとき行演算単独では信頼度が伝搬されない行は、図３６の行３６１０に示される３行となる。図３３と図３５との比較から分かるように、送信ビットを２ビット追加することにより、行演算単独では信頼度が伝搬されない行数が６行から３行に削減される。この結果、対数尤度が初期に存在する行数が増加し、ＢＰ復号により、初期の信頼度が確実に更新されるようになり、さらに、この信頼度が、図３６の行３６１０に伝搬するようになる。

以後、畳み込み符号（ＬＤＰＣ−ＣＣ）の検査行列の構造の特徴から、複数回反復復号を行うことで、検査行列の先頭に多く存在する信頼度が、順次、伝播するようになり、パンクチャによる受信品質の劣化を抑えることができる。

図３５の例では、送信されることになった増加ビット数は２ビットと少ないので、伝送速度の低下は小さく、かつ、受信品質の劣化を抑えることができる。なお、このような効果が得られるのは、ＬＤＰＣ−ＣＣが図４３のように、検査行列において、１の存在する場所が平行四辺形の範囲に集中する型を採るという特徴によるものである。したがって、ＬＤＰＣ−ＢＣの場合に適用しても、同様の効果を得ることができる可能性は低い。

このように、パンクチャしないブロックを設けることにより、ＢＰ復号時に悪影響を与える行数を削減することができる。このとき、伝送効率を考慮すると、パンクチャしないブロックを構成するビットＭと、パンクチャの対象となるブロックを構成するビットＮとの間に、Ｎ＜＜Ｍの関係が成りたつことが重要である。Ｎ＜＜Ｍとすることにより、伝送効率の劣化を抑えつつ、受信品質の劣化を抑圧することができる。

なお、第２のパンクチャパターンが適用されるブロック２〜ブロック５に対し、パンクチャ部３７１０は、ランダムにパンクチャするのでなく、所定の規則に従って、パンクチャするようにするとよい。ランダムにパンクチャする場合に比べ、所定の規則に従ってパンクチャする場合には、パンクチャ演算処理が簡易になる。

（他のパンクチャパターン）
パンクチャ部３７１０が用いるパンクチャパターンは図３８に限られない。例えば、パンクチャ部３７１０が、図３９に示すように、パンクチャ部３７１０は、第１のパンクチャパターンとして符号化率Ｒ１＝２／３のパンクチャパターンを用い、第２のパンクチャパターンとして符号化率Ｒ２＝５／６のパンクチャパターンを用いるようにしてもよい。

また、図４０Ａ，図４０Ｂに示すように、ｎ個のフレームを受信側（復号側）における処理単位として、パンクチャを施すようにしてもよい。図４０Ａに示すように、ｎフレーム（ｎは、１以上の整数）の先頭からＮビットに対しては、パンクチャを行わない第１のパンクチャパターンを用い、（Ｎ＋１）〜（Ｎ＋Ｍ）ビットに対しては、パンクチャを行う第２のパンクチャパターンを用いるようにしてもよい。

また、図４０Ｂに示すように、ｎフレームの先頭からＮビットに対しては、符号化率Ｒ１＝２／３の第１のパンクチャパターンを用い、（Ｎ＋１）〜（Ｎ＋Ｍ）ビットに対しては、符号化率Ｒ２＝５／６の第２のパンクチャパターンを用いるようにしてもよい。これにより、ｎフレームの先頭からＮビットにおいては、パンクチャするビット数を少なくすることができる。

また、図４１Ａ，図４１Ｂに示すように、受信側（復号側）における処理単位の後部ほどパンクチャにより間引かれるビットが少なくなるようなパターンを用いるようにしてもよい。受信側（復号側）における処理単位の後部ほど、パンクチャにより間引かれるビット数が少なくなるようにすることにより、ＢＰ復号において、受信品質の向上が図れる。

これは、復号処理タイミングを考慮した場合、例えば、ｎフレームから成る受信データ系列の後部に、パンクチャにより間引かれるビット数が少なくなるようなパンクチャを施すようにすると、ＢＰ復号処理期間において、前方と後方の双方に、信頼度が伝搬される行が含まれるようになるので、効率的に、信頼度を伝搬させることができるようになるためである。

なお、図３８の場合と同様に、第１のパンクチャパターンが用いられるビット数Ｎと、第２のパンクチャパターンが用いられるビット数Ｍとの間に、Ｎ＜＜Ｍの関係が成り立つようにすれば、伝送速度の低下を抑えつつ、受信品質を向上することができる。

また、図４２Ａに示すように、受信側（復号側）における処理単位であるｎ個のフレーム（ｎは、１以上の整数）の先頭からＮ１ビットに対しては、パンクチャを行わない第１のパンクチャパターンを用い、（Ｎ１＋１）〜（Ｎ１＋Ｍ）ビットに対しては、パンクチャを行う第２のパンクチャパターンを用い、（Ｎ１＋Ｍ＋１）〜（Ｎ１＋Ｍ＋Ｎ２）ビットに対しては、パンクチャを行わない第１のパンクチャパターンを用いるようにしてもよい。

また、図４２Ｂに示すように、受信側（復号側）における処理単位であるｎ個のフレーム（ｎは、１以上の整数）の先頭からＮ１ビットに対しては符号化率Ｒ１＝２／３の第１のパンクチャパターンを用い、（Ｎ１＋１）〜（Ｎ１＋Ｍ）ビットに対しては、符号化率Ｒ２＝５／６の第２のパンクチャパターンを用い、（Ｎ１＋Ｍ＋１）〜（Ｎ１＋Ｍ＋Ｎ２）ビットに対しては、符号化率Ｒ１＝２／３の第１のパンクチャパターンを用いるようにしてもよい。

パンクチャにより間引かれるビット数が少ない第１のパンクチャパターンが、受信側（復号側）における処理単位に１箇所用いられる場合に比べ（図４０及び図４１参照）、２箇所用いられる場合には（図４２参照）、信頼度が高い検査行が増えるため、ＢＰ復号の際の収束速度が速く、少ない反復回数で復号結果を得ることができる。

なお、上記処理単位にパンクチャにより間引かれるビット数が少ない第１のパンクチャパターンが用いられる箇所は、２箇所に限られず、３箇所以上でもよい。

また、上記処理単位にパンクチャにより間引かれるビット数が少ない第１のパンクチャパターンが用いられる箇所が２箇所以上のときも、第１のパンクチャパターンが用いられるビット数の総数Ｎと、第２のパンクチャパターンが用いられるビット数の総数Ｍとの間に、Ｎ＜＜Ｍの関係が成り立つようにすれば、伝送速度の低下を抑えつつ、受信品質を向上することができる。

なお、図４０、図４１、及び図４２には、ｎフレームに対し、第１のパンクチャパターン及び第２のパンクチャパターンを用いる場合について説明したが、ｎは、１以上の整数であればよく、１フレームの場合にも適用できる。

以下では、復号処理タイミングとの関係を考慮して、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化により得られた送信符号語系列に対し適したパンクチャパターンについて検討する。

図４３は、復号処理タイミングを説明するための図である。図４３において、受信データ系列は、それぞれ、ｎフレーム（例えば、ｎ個のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル：ＯＦＤＭシンボルとは、ＯＦＤＭ方式が、３２サブキャリアで構成されており、各サブキャリアごとに変調信号を構成する場合、全キャリア（３２サブキャリア）で構成されるシンボルをいう。）から構成される。この受信データ系列長は、受信側（復号側）における処理単位であり、当該ｎフレーム（又は、ｎ個のＯＦＤＭシンボル）が、１つのまとまりとして、上位層のレイヤに受け渡される。一般的に、上位層のレイヤが次のｎフレームのデータを取り込むまでにタイムラグが生じるため、図４３のｔ３，ｔ６，ｔ９のタイミング、つまり、ｎフレームの最後部を受信したタイミングを、ＢＰ復号を行う期間の最後とするのが現実的である。

ＬＤＰＣ−ＣＣは、畳み込み符号の性質を有するため、ｔ２のタイミングから、ＢＰ復号により推定されたデータが有効なデータ（正しい可能性が高いデータ）とするためには、ｔ２のタイミングより前にＢＰ復号を開始する必要がある。例えば、図４３に示す例では、ｔ２〜ｔ５の間にＢＰ復号により得られた推定データを有効なデータとするために、ｔ１〜ｔ６の間、ＢＰ復号を行う必要がある。同様に、ｔ５〜ｔ８の間に得られた推定データを有効なデータとするために、ｔ４〜ｔ９の間、ＢＰ復号を行う必要がある。

このような復号処理タイミングを考慮した場合、例えば、ｎフレームから成る受信データ系列の後部に、パンクチャにより間引かれるビット数が少なくなるようなパンクチャを施すようにする、と、ＢＰ復号処理期間において、前方と後方の双方に、信頼度が伝搬される行が含まれるようになるので、効率的に、信頼度を伝搬させることができるようになる。

以上のように、本実施の形態によれば、パンクチャ部３７１０は、送信符号語ビットの処理単位ごとに、第１のパンクチャパターンと、第１のパンクチャパターンに比べより多くのビットを間引く第２のパンクチャパターンとを用いて、送信符号語ビットをパンクチャするようにした。

送信符号語系列に対し、一定の割合でパンクチャを施すのでなく、パンクチャ後の符号化率が異なる第１及び第２のパンクチャパターンを用いることにより、ＢＰ復号による復号特性の劣化を抑えることができるようになる。

パンクチャを行う限り、受信品質の劣化の要因となる行が発生してしまうものの、本実施の形態におけるパンクチャ方法のように、伝送速度の低下を抑圧しつつ、受信品質の劣化を抑える方法は、パフォーマンスのよいシステムを構築する上で非常に重要となる。

なお、第１及び第２のパンクチャパターンは、各々、同一の複数のサブパターンから構成されるようにしてもよい。すなわち、図３５に示すように、ブロック２〜ブロック５それぞれに対し、同一のサブパンクチャパターンを用いるようにして、規則的に送信符号語ビットを間引くようにしてもよい。これにより、パンクチャ演算処理をより簡易することができる。

また、符号化率が小さい第１のパンクチャパターンは、ｎフレームの最後部に必ずしも配置する必要はなく、図４３から分かるように、ｔ１〜ｔ３，ｔ４〜ｔ６，ｔ７〜ｔ９の間に設けるようにすればよい。また、ｔ１〜ｔ３，ｔ４〜ｔ６，ｔ７〜ｔ９の期間は、ＢＰ復号処理期間と、有効データが得られる期間との関係によって特定されるため、ＢＰ復号処理期間が変わる場合には、第１のパンクチャパターンを配置するのに適する位置も変動する。

また、以上の説明では、一例として、畳み込み符号に対しＢＰ復号を行う場合のパンクチャ方法について説明したが、これに限ったものではなく、本発明のパンクチャ方法は、非特許文献５〜非特許文献７、及び非特許文献１４で記述されているような、時不変ＬＤＰＣ−ＣＣ、時変ＬＤＰＣ−ＣＣに対しても、同様に実施することができる。

また、本実施の形態におけるパンクチャ方法を、本発明の各実施の形態及び他の実施の形態において説明した時不変ＬＤＰＣ−ＣＣ、時変ＬＤＰＣ−ＣＣに対して用いることができ、受信品質の劣化を抑圧する効果を得る。

（畳み込み符号に基づく時不変・時変ＬＤＰＣ−ＣＣ）

以下、畳み込み符号に基づく時不変・時変ＬＤＰＣ−ＣＣの概要を述べる。

符号化率Ｒ＝１／２，生成行列Ｇ＝［１ Ｇ１（Ｄ）／Ｇ０（Ｄ）］の組織的畳み込み符号を考える。このとき、Ｇ１はフィードフォワード多項式，Ｇ０はフィードバック多項式をあらわしている。情報系列の多項式表現をＸ（Ｄ）、パリティ系列の多項式表現をＰ（Ｄ）とするとパリティ検査多項式は以下のようにあらわされる。

ここでは、式（１１９）を満たす式（１２０）のパリティ検査多項式を考える。

式（１２０）において、ａｉ（ｉ＝１，２，…，ｒ）は０以外の整数であり，ｂｊ（ｊ＝１，２，…，ｓ）は１以上の整数である。式（１２０）のパリティ検査多項式に基づく検査行列で定義される符号をここでは時不変ＬＤＰＣ−ＣＣと呼ぶ。

式（１２０）に基づく異なるパリティ検査多項式をｍ個用意する（ｍは２以上の整数）。そのパリティ検査多項式を以下のようにあらわす。

このとき、ｉ＝０，１，・・・，ｍ−１である。そして、時点ｊにおけるデータおよびパリティをＸ_ｊ，Ｐ_ｊであらわし、ｕ_ｊ＝（Ｘ_ｊ，Ｐ_ｊ）とする。このとき、時点ｊのパリティＰ_ｊを式（１２２）から求める。

式（１２２）のパリティ検査多項式に基づく検査行列で定義される符号をここでは時変ＬＤＰＣ−ＣＣと呼ぶ。このとき、式（１２１）のパリティ検査多項式で定義される時不変ＬＤＰＣ−ＣＣおよび式（１２２）のパリティ検査多項式で定義される時変ＬＤＰＣ−ＣＣは逐次的にパリティをレジスタおよび排他的論理和で簡単に求めることができるという特徴をもつことになる。

復号部では、時不変ＬＤＰＣ−ＣＣでは式（１２１）、時変ＬＤＰＣ−ＣＣでは式（１２２）から検査行列Ｈを作成し、ベクトルｕ＝（ｕ_０，ｕ_１，・・・，ｕ_ｉ，・・・）とすると、以下の関係式が成立する。

そして、式（１２３）の関係式から、ＢＰ復号を行い、データ系列が得られる。

（付録）
ここでは、仕様書または提案書を作成した場合の記載例を示す。

１．
FEC(Forward Error Correction) Schemeとして、複数の符号化率に対応できる誤り訂正符号であるLDPC-CC（Low-Density Parity-Check Convolutional Code）を使用することを提案する。LDPC-CCは、低密度なパリティ検査行列によって定義される畳み込み符号であり、CTC（Convolutional Turbo Code）、LDPC-BC（Block Code）と同様、Shannon Limitに迫る訂正能力を持つ符号クラスである（非特許文献１２及び非特許文献１５）。

LDPC-CCは、CTCに対して以下の利点がある。
（１）符号器にインタリーバが不要
・シフトレジスタと加算器のみで符号器を構成可能
・情報系列の長さがインタリーバ長に制限されないため、任意の長さの情報系列の符号化が可能
（２）復号アルゴリズムにパラレル処理が可能であるSum-Product復号が使えるため、シリアル処理が必要なCTCの復号に比べて処理遅延を低減可能
また、IEEE802.11nなどで標準化されているLDPC-BCに比べて以下の利点がある。
（３）情報系列の長さが検査行列のブロック長に制限されないため、任意の長さの情報系列の符号化が可能
（４）メモリ長（拘束長）に比例した演算規模で符号化が実現できるため、情報系列長に比例した演算規模が必要なLDPC-BCに比べ、符号器の構成が簡易（メモリ長＜情報系列長）
（５）LDPC-CC特有の検査行列の構造を利用した復号アルゴリズムを適用することにより、復号処理遅延を低減可能

２．
２−１．FEC Encoding
図４４に誤り訂正符号方式（FEC Scheme）のブロック図を示す。
誤り訂正符号方式は、LDPC-CC Encoder、パンクチャ器（Puncture）から構成される。符号化するペイロードデータ長は、kビット、符号化後得られる符号語データ長はnビットである。

２−２．LDPC-CC Encoding
ペイロードデータは、LDPC-CCEncoderにより符号化される。
図４５にLDPC-CC Encoderの構成を示す。LDPC-CC Encoderは、kビットのペイロードデータに対し、kビットのSystematic BitsおよびkビットのParity Bitsを出力する。LDPC-CC Encoderの符号化率Rは、1/2である。

LDPC Convolutional Encoding過程を以下に示す。
（１）kビットのInformation Bitsの入力は二つに分岐され、一つは、kビットのSystematic Bitsとして出力され、一つは、Constituent Encoderに入力される。
（２）Constituent Encoderは、kビットのInformation Bitsに対して符号化処理を行い、kビットのParity Bitsを出力する。
LDPC-CC Encoderは、{d1,p1}, {d2,p2}, {d3,p3}, …,{dk,pk} という順に、２ビットずつCode Bitsを出力する。

LDPC-CCは、式（１２４）で与えられるパリティ検査行列によって定義される。

検査行列Hは、k×2kの行列である。検査行列Hの各列は、d1,p1,d2,p2,…dt, pt, …,dk,pkという並びでSystematic Bits（d1、…、dk）とParity Bits（p1、…、pk）に対応する。また、Mは、LDPC-CCのメモリ長を表す。

検査行列Hの各行はパリティ検査多項式を表す。
h_d ⁽ⁱ⁾(t)(i=0,…,M)は、t番目のパリティ検査多項式におけるSystematic Bitの重み（１または０）を表し、h_p ⁽ⁱ⁾(t)(i=0,…,M)は、t番目のパリティ検査多項式におけるParity Bitの重み（１または０）を表す。
検査行列Hにおいて、h_d ⁽ⁱ⁾(t)，h_p ⁽ⁱ⁾(t)以外の要素はすべて0である。式（１）に示されるように、LDPC-CCの検査行列Hは行列の対角項とその近辺にのみ１が立っている行列である。

FEC Schemeで用いる検査式を式（１２５）および式（１２６）に示す。

ただしn=0,1,2,…である。

また、式（１２５）および式（１２６）の多項式表現は次のようになる

ここで、X(D)は、Systematic Bits（d1,…,dk），P(D)はParity Bits（p1,…,pk）を表す。

本提案のLDPC-CC Encoderは、式（１２５）の多項式と式（１２６）の多項式の二つの多項式を時点ごとに切り替えて用いる、周期２、メモリ長421の時変LDPC-CC Encoderである。

LDPC-CC Encoderは、式（１２９）の演算を行う任意の構成を取る。

また、LDPC-CC Encoderの初期状態は全ゼロ状態である。すなわち、

である。

LDPC-CCは、同一の符号器構成で、任意の長さk のInformation Bitsの符号化をサポートする。また、LDPC-CCは、複数のメモリ長をサポートする。

３．Encoding Termination
符号化終了時のLDPC-CC Encoderの状態を一意にするため、ターミネーションが必要である。ターミネーションは、Zero-tailingにより行う。

Zero-tailingは、メモリ長Mビットの0で構成されるTail-bitをLDPC-CC Encodingすることで実現する。また、ターミネーションを行っているとき、Tail-bitは受信側で既知のビット列であるため、Systematic Bitsに含めて送信せず、Tail-bitを符号化した時に得られるMビットのParity Bitsだけを送信する。

４．Puncturing
パンクチャは、単一の符号器構成で1/2より高い符号化率の符号を得るため、LDPC-CC Encoderの出力から、いくつかのsystematic bits and/or parity bitsを間引く（discarding）処理である。Puncturingによりサポートする符号化率を表１に示す。サポートすべき符号化率は、 1/2、2/3、3/4であり、4/5、5/6はオプションである。

表２に各符号化率で使用するパンクチャパターンを示す。パンクチャパターンのd，pはそれぞれSystematic Bit，Parity Bitを表し、パターン中の値が0の時、そのビットをパンクチャする。LPuncは、パンクチャパターンの長さを表す。

パンクチャには、regular rotated puncturingを用いる。Systematic Bit，Parity BitそれぞれをLPuncビットごとに区切って、表１に示したパンクチャパターンに従って規則的にパンクチャを行う。符号化率3/4，4/5，5/6の場合は、Systematic Bitsもパンクチャするため、結果の符号は非組織符号となる。

５．
以上、FEC Schemeとして、LDPC-CCを使用することを提案した。
LDPC-CC Encoder構成及び、多項式、パンクチャパターンを示し、FEC Schemeとして使用できることを示した。

６．
６−１．An Example of LDPC-CC Encoder
LDPC-CCの符号化は、式（１２９）を実現する任意の符号器で実現できる。
LDPC-CC Encoderの一例として図４６に示す構成が非特許文献１２で示されている。

図４６に示すように、LDPC-CC Encoderは、utを保持するM1個のシフトレジスタ、ptを保持するM2個のシフトレジスタ、検査行列Hの各列のh_d ⁽ⁱ⁾(t)，h_p ⁽ⁱ⁾(t)の並びに従ったウェイトを出力するWeight Controller、mod2加算器から構成される。

このような構成を採ることで、LDPC-CC Encoderは、式（１２５）に従ったLDPC-CCの符号化処理を行う。図４６に示すように、LDPC-CCの符号化器は、シフトレジスタと加算器、ウェイト乗算器のみで構成できる。

なお、本発明は上記すべての実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、無線通信装置として行う場合について説明しているが、これに限られるものではなく、電灯線通信装置で実現する場合においても適用可能である。

また、この通信方法をソフトウェアとして行うことも可能である。例えば、上記通信方法を実行するプログラムを予めＲＯＭ（Read Only Memory）に格納しておき、そのプログラムをＣＰＵ（Central Processor Unit）によって動作させるようにしても良い。

また、上記通信方法を実行するプログラムをコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納し、記憶媒体に格納されたプログラムをコンピュータのＲＡＭ（Random Access Memory）に記録して、コンピュータをそのプログラムにしたがって動作させるようにしても良い。

また、本発明は、無線通信に限らず、電灯線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）、可視光通信、光通信においても有用であることは言うまでもない。

本発明は、ＬＤＰＣ―ＣＣを用いた通信システムに広く適用することができる。

（７，５）畳み込み符号の符号化器を示す図 （７，５）畳み込み符号の検査行列を示す図 （７，５）畳み込み符号の検査行列を示す図 図３の検査行列の近似下三角行列に「１」を追加した場合の一例を示す図 実施の形態１におけるＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 （７，５）畳み込み符号の検査行列を示す図 実施の形態１におけるＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 （７，５）畳み込み符号の検査行列を示す図 図３の検査行列の上台形行列に「１」を追加した場合の一例を示す図 実施の形態２におけるＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 実施の形態３における終端時の検査行列の構成の一例を示す図 実施の形態３における終端時の検査行列の構成の一例を示す図 実施の形態３における終端時の検査行列の構成の一例を示す図 畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法を説明する図 実施の形態７におけるＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 実施の形態７における時変周期１のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 実施の形態７における時変周期ｍのＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 パンクチャパターン数を説明するための図 符号化系列とパンクチャパターンとの関係を示す図 パンクチャパターンを選択するためにチェックしなければならいパリティ検査多項式の数を示す図 時変周期２のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 時変周期４のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 符号化率１／ｎの畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法を説明する図 符号化率１／ｎの畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣを作成する方法を説明する図 符号化器の構成の一例を示す図 符号化器の構成の一例を示す図 sum-product復号アルゴリズムを用いた復号器の構成を示す図 送信装置の構成の一例を示す図 送信フォーマットの一例を示す図 受信装置の構成の一例を示す図 符号化部の構成の一例を示す図 検査行列の上台形行列に「１」が追加された検査行列を用いる、ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部の構成の一例を示す図 時変周期２のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 時変周期７のＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列の構成の一例を示す図 他の実施の形態７におけるＬＤＰＣ−ＣＣ検査行列の構成を示す図 一般的なパンクチャ方法を説明するための図 一般的なパンクチャ方法による送信符号語系列ｖとＬＤＰＣ−ＣＣ検査行列Ｈとの対応を示す図 実施の形態７におけるパンクチャ方法を説明するための図 実施の形態７におけるパンクチャ方法による送信符号語系列ｖとＬＤＰＣ−ＣＣ検査行列Ｈとの対応を示す図 実施の形態７における送信装置の別の要部構成を示すブロック図 実施の形態７におけるパンクチャパターンの一例を示す図 実施の形態７における別のパンクチャパターンを示す図 実施の形態７における別のパンクチャパターンを示す図 実施の形態７における別のパンクチャパターンを示す図 実施の形態７における別のパンクチャパターンを示す図 復号処理タイミングを説明するための図 FEC Encoderを示す図 Structure of LDPC Convolusional Encoderを示す図 a structure of LDPC-CC encoderを示す図 ＬＤＰＣ−ＣＣの検査行列を示す図 ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器の構成を示す図

符号の説明

１０１、１０２、２５１１−１〜２５１１−Ｍ、２５１４−１〜２５１４−Ｍ、２９１１−１〜２９１１−Ｋ シフトレジスタ
１０３、１０４、１０５ 排他的論理和回路
３０４、４０２、５０１、５０２、１００１ 検査行列に追加する「１」
１１０５、１２０５、１３０５、１３０６ 終端時の検査行列に追加する「１」
２２０２ パリティ計算部
２２０４ データ記憶部
２２０６ パリティ記憶部
２３０２ 記憶部
２４０３ 対数尤度比記憶部
２４０５ 行処理演算部
２４０７ 行処理後データ記憶部
２４０９ 列処理演算部
２４１１ 列処理後データ記憶部
２４１３ 制御部
２４１５ 対数尤度比演算部
２４１７ 判定部
２５００、３７００ 送信装置
２５１０、２９１０ ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化部（ＬＤＰＣ−ＣＣ符号化器）
２５１２−０〜２５１２−Ｍ、２５１３−０〜２５１３−Ｍ、２９１２−１〜２９１２−Ｋ ウェイト乗算器
２３１６ ウェイト制御部
２５１５ ｍｏｄ２加算器
２５２０、３７１０ パンクチャ部
２５３０ インタリーブ部
２５４０ 変調部
２７００ 受信装置
２７１０ 受信部
２７２０ 対数尤度比生成部
２７３０ 制御情報生成部
７５４０ デインタリーブ部
２７５０ デパンクチャ部
２７６０ ＢＰ復号部
３７１１ 第１パンクチャ部
３７１２ 第２パンクチャ部
３７１３ 切り替え部

Claims (8)

1. 畳み込み符号から時変周期ｍのＬＤＰＣ−ＣＣ（Low-Density Parity-Check Convolutional Code）を作成する符号化方法であって、
   式（１）であらわされるｍ個の異なる第１パリティ検査多項式、第２パリティ検査多項式、・・・第ｍパリティ検査多項式を用いて、ｋｍ＋１行を前記第１パリティ検査多項式に基づいて定義し、ｋｍ＋２行を前記第２パリティ検査多項式に基づいて定義し、・・・ｋｍ＋ｍ行を第ｍパリティ検査多項式に基づいて定義した検査行列を供給するステップと、
   前記検査行列と入力データとの線形演算によりＬＤＰＣ−ＣＣ符号語を取得するステップと、
   を有する符号化方法。
   

   
2. 前記検査行列における行重みが等しい請求項１に記載の符号化方法。
3. 前記時変周期ｍが、２から１０である請求項１に記載の符号化方法。
4. 前記ＬＤＰＣ−ＣＣ符号語を周期的、かつ、規則的にパンクチャするステップを、さらに含む
   請求項１に記載の符号化方法。
5. 前記式（１）において、ａｉ（ｉ＝１，２，…，ｒ）は１以上の整数である
   請求項１に記載の符号化方法。
6. 終端ビットでは、時間とともに、検査多項式の次数を小さくするステップを更に具備する請求項１から請求項５のいずれかに記載の符号化方法。
7. 畳み込み符号からＬＤＰＣ−ＣＣ（Low-Density Parity-Check Convolutional Code）を作成する符号化器であって、
   請求項１から請求項６のいずれかに記載の符号化方法によりパリティ系列を求めるパリティ計算部を具備する符号化器。
8. ＬＤＰＣ−ＣＣ（Low-Density Parity-Check Convolutional Code）をＢＰ（Belief Propagation）復号する復号器であって、
   請求項５記載の符号化器で用いたパリティ検査多項式に対応する検査行列を用いて行処理演算を行う行処理演算部と、
   前記検査行列を用いて列処理演算を行う列処理演算部と、
   前記行処理演算部及び前記列処理演算部での演算結果を用いて符号語を推定する判定部と、
   を具備する復号器。

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