JP5648224B2 - 低密度パリティ検査符号を使用するシステムにおけるチャネル符号化及び復号化方法並びにその装置 - Google Patents

Description

本発明は、低密度パリティ検査（Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ：以下、“ＬＤＰＣ”と称する。）符号を使用するシステムに関し、より詳細には、高次変調方式で与えられたＬＤＰＣ符号から様々な符号語の長さ及び符号率を有するＬＤＰＣ符号を生成するチャネル符号化及び復号化方法並びにその装置に関する。

無線通信システムにおいて、チャネルの様々な雑音、フェージング現象、及びシンボル間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｓｙｍｂｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：以下、“ＩＳＩ”と称する。）によりリンク性能が著しく低下する。従って、次世代移動通信、デジタルブロードキャスト、及びモバイルインターネットのような高いデータ処理量及び信頼度を要求する高速のデジタル通信システムを実現するためには、雑音、フェージング、及びＩＳＩを克服する技術を開発することが重要である。近年では、歪曲された情報を効率的に復元することにより通信の信頼度を高めるための方法としてエラー訂正符号に関する研究が活発になされている。

ＬＤＰＣ符号、即ち、エラー訂正符号のタイプは、一般的に、パリティ検査行列で定義され、タナー（Ｔａｎｎｅｒ）グラフと称される二部グラフ（ｂｉｐａｒｔｉｔｅ ｇｒａｐｈ）を用いて表現することができる。この二部グラフは、グラフを構成する頂点が相互に異なる２つのタイプに分けられることを意味し、ＬＤＰＣ符号は、変数ノードと検査ノードと呼ばれる頂点でなされた二部グラフで表現される。この変数ノードは、符号化されたビットに一対一にマッピングされる。

図１は、４個の行及び８個の列で構成されたＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列Ｈ_１の一例を示す。

図１を参照すると、列の個数が８であるために、パリティ検査行列Ｈ_１は、長さ８の符号語を生成するＬＤＰＣ符号であり、この列は、符号化された８ビットにマッピングされる。

図２は、図１のパリティ検査行列Ｈ_１に対応するタナーグラフを示す図である。

図２を参照すると、ＬＤＰＣ符号のタナーグラフは、８個の変数ノードｘ_１（２０２）、ｘ_２（２０４）、ｘ_３（２０６）、ｘ_４（２０８）、ｘ_５（２１０）、ｘ_６（２１２）、ｘ_７（２１４）、及びｘ_８（２１６）と４個の検査ノード（２１８、２２０、２２２、２２４）とを含む。

ここで、ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列Ｈ_１のｉ番目の列及びｊ番目の行は、変数ノードｘ_ｉ及びｊ番目の検査ノードにマッピングされる。また、ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列Ｈ_１のｉ番目の列及びｊ番目の行が相互に交差する地点での１の値、即ち、０でない値は、図２のタナーグラフ上で変数ノードｘ_ｉとｊ番目の検査ノード間にエッジが存在することを意味する。

ＬＤＰＣ符号のタナーグラフにおいて、変数ノード及び検査ノードの次数（ｄｅｇｒｅｅ）は、各ノードに接続されているエッジの個数を意味し、これは、ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列で関連するノードに対応する列、又は行で０でないエントリーの個数と同一である。例えば、図２において、変数ノードｘ_１（２０２）、ｘ_２（２０４）、ｘ_３（２０６）、ｘ_４（２０８）、ｘ_５（２１０）、ｘ_６（２１２）、ｘ_７（２１４）、及びｘ_８（２１６）の次数は、それぞれ４、３、３、３、２、２、２、及び２であり、検査ノード２１８、２２０、２２２、及び２２４の次数は、それぞれ６、５、５、及び５である。また、図２の変数ノードに対応する図１のパリティ検査行列Ｈ_１のそれぞれの列で０でないエントリーの個数は、上記した次数４、３、３、３、２、２、２、及び２と一致し、図２の検査ノードに対応する図１のパリティ検査行列Ｈ_１のそれぞれの行で０でないエントリーの個数は、上記した次数６、５、５、及び５と一致する。

ＬＤＰＣ符号のノードに対する次数分布（ｄｅｇｒｅｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を示すために、次数がｉである変数ノードの個数と変数ノードの総数との比率をｆ_ｉとして定義し、次数がｊである検査ノードの個数と検査ノード総数との比率をｇ_ｊとして定義する。

例えば、図１及び図２に対応するＬＤＰＣ符号の場合には、ｆ_２＝４／８、ｆ_３＝３／８、ｆ_４＝１／８、ｉ≠２、３、４に対してｆ_ｉ＝０であり、ｇ_５＝３／４、ｇ_６＝１／４、ｊ≠５、６に対してｇ_ｊ＝０である。ＬＤＰＣ符号の長さをＮ、即ち、列の個数をＮとして定義し、行の個数をＮ／２として定義する場合、上述した次数分布を有する全パリティ検査行列で０でないエントリーの密度は、下記の数式（１）のように計算される。

上記数式（１）において、Ｎが増加するに従って、パリティ検査行列内の‘１’の密度は減少する。一般的に、ＬＤＰＣ符号について、符号語の長さＮが０でないエントリーの密度に反比例するので、Ｎが大きいＬＤＰＣ符号は、０でないエントリーの非常に低い密度を有する。ＬＤＰＣ符号の名称での用語“低密度（ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ）”は、上述した関係から由来する。

図３は、ヨーロッパデジタルブロードキャスト標準の中の１つであるＤＶＢ−Ｓ２（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ２^ｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）で標準技術として採択されたＬＤＰＣ符号を概略的に示す図である。

図３において、Ｎ_１はＬＤＰＣ符号語の長さを示し、Ｋ_１は情報語の長さを示し、（Ｎ_１−Ｋ_１）はパリティ長さを提供する。また、Ｍ_１及びｑは、ｑ＝（Ｎ_１−Ｋ_１）／Ｍ_１を満足する。好ましくは、Ｋ_１／Ｍ_１は、整数である。

図３を参照すると、パリティ検査行列でパリティ部分、即ち、Ｋ_１番目の列から（Ｎ_１−１）番目の列までの構成は、デュアル対角（ｄｕａｌ ｄｉａｇｏｎａｌ）形態を有する。従って、パリティ部分に対応する列の次数の分布について、次数‘１’を有する最後の列を除いて、全ての列は、次数‘２’を有する。

パリティ検査行列において、情報語部分、即ち、０番目の列から（Ｋ_１−１）番目の列までは、次の規則を用いて生成される。

〔規則１〕パリティ検査行列で情報語に対応するＫ_１個の列をＭ_１個の列で構成された複数のグループにグルーピングすることにより、トータルＫ_１／Ｍ_１個の列グループを生成する。各列グループに属している列を形成する方法は、下記の規則２に従う。

〔規則２〕最初に、ｉ（ここで、ｉ＝１、．．．、Ｋ_１／Ｍ_１）番目の列グループ内の各０番目の列での‘１’の位置を決定する。各ｉ番目の列グループ内の０番目の列の次数をＤ_ｉで示す場合、‘１’を有する行の位置を

と仮定すると、‘１’を有する行の位置

は、ｉ番目の列グループ内のｊ（ここで、ｊ＝１、２、．．．、Ｍ_１−１）番目の列で下記の数式（２）のように定義される。

上述した規則に従うと、ｉ番目の列グループに属している列の次数が全てＤ_ｉに等しいことが分かる。上述した規則に従ってパリティ検査行列に関する情報を格納しているＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の構成を容易に理解するために、次のような具体的な例について説明する。

具体的な一例として、Ｎ_１＝３０、Ｋ_１＝１５、Ｍ_１＝５、及びｑ＝３であり、３個の列グループ内の０番目の列に対する‘１’を有する行の位置に関する情報の３つのシーケンスは、次のように表現することができる。ここで、このシーケンスは、“加重値−１位置シーケンス”と称する。

各列グループ内の０番目の列の加重値−１位置シーケンスについて、説明の便宜上、列グループ別に対応する位置シーケンスだけを次の通りに表現することができる。例えば、
０ １ ２
０ １１ １３
０ １０ １４

即ち、ｉ番目のラインでこのｉ番目の“加重値−１位置シーケンス”は、ｉ番目の列グループに対する‘１’を有する行の位置に関する情報を順次に示す。

上述した具体的な例に対応する情報と規則１及び規則２とを用いてパリティ検査行列を構成することにより、図４のＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号と同一の概念を有するＬＤＰＣ符号を生成することができる。

規則１及び規則２に従って設計されたＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号が構造形状を用いて効率的に符号化することができることが知られている。パリティ検査行列に基づくＤＶＢ−Ｓ２を用いてＬＤＰＣ符号化を実行する工程での各ステップを、次のような例を挙げて説明する。

以下の説明において、具体的な例として、Ｎ_１＝１６２００、Ｋ_１＝１０８００、Ｍ_１＝３６０、及びｑ＝１５を有するＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号を使用する符号化工程について説明する。説明の便宜のために、長さＫ_１を有する情報語ビットは、

として示され、長さ（Ｎ_１−Ｋ_１）を有するパリティビットは、

として表現される。

〔ステップ１〕ＬＤＰＣ符号化器は、パリティビットを次のように初期化する。

〔ステップ２〕ＬＤＰＣ符号化器は、格納されているパリティ検査行列を示すシーケンスの０番目の“加重値−１位置シーケンス”から列グループ内の‘１’が位置した行に関する情報を読み出す。
０ ２０８４ １６１３ １５４８ １２８６ １４６０ ３１９６ ４２９７ ２４８１ ３３６９ ３４５１ ４６２０ ２６２２

ＬＤＰＣ符号化器は、上記読み出された情報及び第１の情報語ビットｉ_０を用いて下記の数式（３）に従って特定のパリティビットｐ_ｘをアップデートする。ここで、ｘは、

の値を意味する。

上述した数式（３）において、

は、

として表現することもでき、

は、２進加算を意味する。

〔ステップ３〕ＬＤＰＣ符号化器は、ｉ_０の後の次の３５９個の情報語ビットｉ_ｍ（ここで、ｍ＝１、２、．．．、３５９）に対して下記の数式（４）の値を求める。
｛ｘ＋（ｍ ｍｏｄ Ｍ_１）×ｑ｝ ｍｏｄ （Ｎ_１−Ｋ_１）
Ｍ_１＝３６０、ｍ＝１，２，．．．，３５９ ・・・数式（４）
上述した数式（４）において、ｘは、

の値である。上述した数式（４）は、上述した数式（２）と同一の概念を有することに留意しなければならない。

次いで、ＬＤＰＣ符号化器は、上述した数式（４）で求められた値を用いて数式（３）と類似した動作を実行する。即ち、ＬＤＰＣ符号化器は、ｉ_ｍに対して

をアップデートする。

例えば、ｍ＝１の場合、即ち、ｉ_１に対して、ＬＤＰＣ符号化器は、下記の数式（５）で定義されるように、パリティビット

をアップデートする。

上述した数式（５）において、ｑ＝１５である。ＬＤＰＣ符号化器は、ｍ＝１、２、．．．、３５９に対して上記のような工程を同様に実行する。

〔ステップ４〕ステップ２と同様に、ＬＤＰＣ符号化器は、３６１番目の情報語ビットｉ_３６０に対して１番目の加重値−１位置シーケンス

の情報を読み出し、特定のｐ_ｘをアップデートする。ここで、ｘは、

を意味する。ＬＤＰＣ符号化器は、ｉ_３６０の後の次の３５９個の情報語ビットｉ_３６１、ｉ_３６２、．．．、ｉ_７１９に数式（４）を同様に適用することにより、

をアップデートする。

〔ステップ５〕ＬＤＰＣ符号化器は、それぞれの３６０個の情報語ビットを有する全てのグループに対してステップ２、３、及び４を反復する。

〔ステップ６〕ＬＤＰＣ符号化器は、最終的に数式（６）を用いてパリティビットを決定する。

数式（６）のパリティビットｐ_ｉは、ＬＤＰＣ符号化が完了することにより得られたパリティビットである。

上述したように、ＤＶＢ−Ｓ２は、ステップ１からステップ６までの工程で説明したように符号化を行う。

ＬＤＰＣ符号を実際の通信システムに適用するためには、ＬＤＰＣ符号は、通信システムで要求されるデータ送信量に適合するように設計されなければならない。特に、ハイブリッド自動再送要求（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ：ＨＡＲＱ）方式及び適応型変調及び符号化（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ：ＡＭＣ）方式を適用する適応型通信システムだけでなく、様々なブロードキャストサービスをサポートする通信システムでも、システムの要求に従って様々なデータ送信量をサポートするために様々な符号語の長さを有するＬＤＰＣ符号が必要とされる。

しかし、上述したように、ＤＶＢ−Ｓ２システムで使用されるＬＤＰＣ符号は、その制限された使用により２種類の符号語の長さのみを有し、ＬＤＰＣ符号の各タイプは、独立したパリティ検査行列を必要とする。このような理由で、システムの拡張性及び柔軟性を増加させるために様々な符号語の長さをサポートする方法が必要である。特に、ＤＶＢ−Ｓ２システムでは、シグナリング情報の送信のために数百から数千ビットのデータ送信が必要である。しかし、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の長さには、１６２００及び６４８００のみが使用可能であるため、様々な符号語の長さをサポートする必要があるという問題がある。しかし、ＬＤＰＣ符号の各符号語の長さに対して独立したパリティ検査行列を格納することは、メモリ効率性を減少させるため、新たなパリティ検査行列を設計せず、既存のパリティ検査行列から様々な符号語の長さを効率的にサポートすることができる方式が要求されている。

高次変調方式が２位相偏移変調（ＢＰＳＫ）又は４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）だけを使用する通信システムに適用される場合とは異なり、高次変調方式が様々な符号語の長さを有するＬＤＰＣ符号を要求する通信システムで使用される場合に、高次変調シンボルに含まれたビットの信頼度が異なることに留意すべきである。

高次変調方式での信頼度差を証明するために、以下では、通信システムで一般に使用される高次変調方式である直交振幅変調（ＱＡＭ）方式を適用する場合の信号コンステレーションについて説明する。ＱＡＭで変調されたシンボルは、実数部及び虚数部を含み、様々な変調シンボルは、各実数部及び虚数部の大きさ及び符号を異ならせることにより生成することができる。ＱＡＭは、ＱＡＭ特性の詳細をより明確に提供するためにＱＰＳＫ変調方式と共に説明する。

図５Ａは、従来のＱＰＳＫ変調方式の信号コンステレーションを概略的に示す図である。

図５Ａを参照すると、ｙ_０は実数部の符号を決定し、ｙ_１は虚数部の符号を決定する。即ち、ｙ_０＝０の場合、実数部の符号は正（＋）であり、ｙ_０＝１の場合、実数部の符号は負（−）である。また、ｙ_１＝０の場合、虚数部の符号は正（＋）であり、ｙ_１＝１の場合、虚数部の符号は負（−）である。ｙ_０及びｙ_１が実数部及び虚数部の各符号を示す符号表示ビットであるので、ｙ_０及びｙ_１のエラー発生確率は同一である。従って、ＱＰＳＫ変調方式の場合、１つの変調信号に対応する（ｙ_０，ｙ_１）ビットの信頼度は同一である。ここで、ｙ_０，ｑ及びｙ_１，ｑで表記した時、２番目の下付き文字インデックスｑは、変調信号に含まれたビットのｑ番目の出力を示す。

図５Ｂは、従来の１６−ＱＡＭ変調方式の信号コンステレーションを概略的に示す図である。

図５Ｂを参照すると、（ｙ_０、ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３）は、１つの変調信号のビットに対応する。特に、ビットｙ_０及びｙ_２は、それぞれ実数部の符号及び大きさを決定し、ビットｙ_１及びｙ_３は、それぞれ虚数部の符号及び大きさを決定する。即ち、ｙ_０及びｙ_１は、変調信号の実数部及び虚数部の符号を決定し、ｙ_２及びｙ_３は、変調信号の実数部及び虚数部の大きさを決定する。変調された信号の符号の識別がこの変調された信号の大きさの識別より更に容易であるために、エラー発生確率においては、ｙ_２及びｙ_３がｙ_０及びｙ_１より高い。従って、ビットのエラーが発生しない確率（即ち、信頼度）の観点では、ｙ_０＝ｙ_１＞ｙ_２＝ｙ_３の順序となる。即ち、ＱＰＳＫとは異なり、ＱＡＭ変調信号に含まれたビット（ｙ_０、ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３）は、相互に異なる信頼度を有する。

１６−ＱＡＭ変調方式において、信号を構成する４個のビットの中で２個のビットは、信号の実数部及び虚数部の符号を決定し、残りの２個のビットは、信号の実数部及び虚数部の大きさを決定すればよい。従って、（ｙ_０、ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３）の順序及び各ビットの役割は、変わる可能性がある。

図５Ｃは、従来の６４−ＱＡＭ変調方式の信号コンステレーションを概略的に示す図である。

１つの変調信号のビットに対応する（ｙ_０、ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３、ｙ_４、ｙ_５）の中で、ビットｙ_０、ｙ_２、及びｙ_４は、実数部の大きさ及び符号を決定し、ｙ_１、ｙ_３、及びｙ_５は、虚数部の大きさ及び符号を決定する。この時、ｙ_０及びｙ_１は、それぞれ実数部及び虚数部の符号を決定し、ｙ_２とｙ_４との組合せ及びｙ_３とｙ_５との組合せは、それぞれ実数部及び虚数部の大きさを決定する。上述したように、変調された信号の符号の識別がこの変調された信号の大きさの識別より更に容易であるために、ｙ_０及びｙ_１の信頼度は、ｙ_２、ｙ_３、ｙ_４、及びｙ_５の信頼度より高い。

ビットｙ_２及びｙ_３は、変調されたシンボルの大きさが４より大きいか又は小さいかに基づいて決定され、ビットｙ_４及びｙ_５は、変調されたシンボルの大きさが２を基準にして４又は０に近いかに従って決定されるか、或いは、６を基準にして４又は８に近いかに従って決定される。従って、ｙ_２及びｙ_３により決定される範囲の大きさは４であり、ｙ_４及びｙ_５により決定される範囲の大きさは２である。従って、ｙ_２及びｙ_３の信頼度がｙ_４及びｙ_５の信頼度より高い。その結果、各ビットのエラーが発生しない確率（即ち、信頼度）の観点では、ｙ_０＝ｙ_１＞ｙ_２＝ｙ_３＞ｙ_４＝ｙ_５の順序となる。

６４−ＱＡＭ変調方式において、信号を構成する６個のビットの中で２個のビットは、信号の実数部及び虚数部の符号を決定し、４個のビットは、信号の実数部及び虚数部の大きさを決定すればよい。従って、（ｙ_０、ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３、ｙ_４、ｙ_５）の順序及び各ビットの役割は、変わる可能性がある。また、２５６−ＱＡＭ又はそれ以上の信号コンステレーションの場合にも、上述したものと同一の方式で変調信号を構成するビットの役割及び信頼度が異なる。従って、これに関する詳細な説明は省略する。

要約すると、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫ変調方式では、シンボルに含まれたビットの信頼度が同一であり、短縮又はパンクチャーリングを適用したＬＤＰＣ符号語で各符号語ビットの信頼度も同一であるため、短縮及びパンクチャーリングパターンを決定する際に変調方式を考慮する必要はない。しかし、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭ、２５６−ＱＡＭのような高次変調方式では、シンボルに含まれたビットの役割及び信頼度が異なるために、変調方式及び信号コンステレーション／ビットマッピング（信号コンステレーション上のビットマッピング）方式が決定された際、短縮又はパンクチャーリングを適用した後のＬＤＰＣ符号語での各符号語ビットの信頼度が短縮又はパンクチャーリングを適用する前のそれとは異なることがあるという問題がある。

従って、高次変調方式に基づく短縮又はパンクチャーリングを用いてＬＤＰＣ符号を生成する装置及び方法が要求される。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、通信システムにおいて高次変調を考慮して決定された短縮又はパンクチャーリングを用いて与えられたＬＤＰＣ符号から異なる符号語の長さを有するＬＤＰＣ符号を生成し、この生成されたＬＤＰＣ符号を用いてチャネルの符号化及び復号化を行う符号化及び復号化方法並びにその装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ＬＤＰＣ符号を使用する通信システムにおいてＤＶＢ−Ｓ２構成を考慮して最適の性能を提供するチャネル符号化及び復号化方法並びにその装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を使用するシステムにおけるチャネル符号化方法を提供する。前記方法は、情報ビットを複数のビットグループに区分するステップと、短縮される情報ビットの数を決定するステップと、前記決定された短縮される情報ビットの数に基づいて短縮されるビットグループの数を決定するステップと、予め定められたビットグループの順序に従って前記決定されたビットグループの情報ビットを短縮するステップと、前記短縮された情報ビットを符号化するステップと、を有し、情報ビットの長さが７２００であり、符号語の長さが１６２００である場合に、前記予め定められたビットグループの順序は、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、４、１０、９、８、７、３、２、１、６、５、１９、及び０である。

本発明の他の態様によれば、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を使用するシステムにおけるチャネル符号化装置を提供する。前記装置は、情報ビットを複数のビットグループに区分し、短縮される情報ビットの数を決定し、前記決定された短縮される情報ビットの数に基づいて短縮されるビットグループの数を決定し、予め定められたビットグループの順序に従って前記決定されたビットグループの情報ビットを短縮する短縮パターン適用部と、前記短縮された情報ビットを符号化する符号化器と、を備え、情報ビットの長さが７２００であり、符号語の長さが１６２００である場合に、前記予め定められたビットグループの順序は、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、４、１０、９、８、７、３、２、１、６、５、１９、及び０である。

本発明の他の態様によれば、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を使用するシステムにおけるチャネル復号化方法を提供する。前記方法は、受信された信号を復調するステップと、短縮された情報ビットの位置を決定するステップと、前記決定された短縮された情報ビットの位置を考慮して前記復調された信号を復号化するステップと、を有し、前記短縮された情報ビットの位置を決定するステップは、短縮された情報ビットの数を決定するステップと、前記決定された短縮された情報ビットの数に基づいて短縮されたビットグループの数を決定するステップと、予め定められたビットグループの順序を取得するステップと、を有し、情報ビットの長さが７２００であり、符号語の長さが１６２００である場合に、前記予め定められたビットグループの順序は、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、４、１０、９、８、７、３、２、１、６、５、１９、及び０である。

本発明の他の態様によれば、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を使用するシステムにおけるチャネル復号化装置を提供する。前記装置は、受信された信号を復調する復調器と、短縮された情報ビットの位置を決定する短縮パターン決定部と、前記決定された短縮された情報ビットの位置を考慮して前記復調された信号を復号化する復号化器と、を備え、前記短縮された情報ビットの位置は、短縮された情報ビットの数を決定し、前記決定された短縮された情報ビットの数に基づいて短縮されたビットグループの数を決定し、予め定められたビットグループの順序を取得することにより決定され、情報ビットの長さが７２００であり、符号語の長さが１６２００である場合に、前記予め定められたビットグループの順序は、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、４、１０、９、８、７、３、２、１、６、５、１９、及び０である。

本発明は、高次変調及びＬＤＰＣ符号を使用する通信システムにおいて所定のパリティ検査行列に関する情報を用いて異なる符号語の長さを有する個別のＬＤＰＣ符号を生成することができるという長所がある。

また、本発明の実施形態は、変調方式に従って異なる短縮パターンを用いて短縮を行うことができるという長所がある。

長さが８であるＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列の一例を示す図である。 長さが８であるＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列のタナーグラフを示す図である。 ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の概略的な構成を示す図である。 ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列の一例を示す図である。 デジタル通信システムで使用する従来のＱＰＳＫ変調の信号コンステレーションを概略的に示す図である。 デジタル通信システムで使用する従来の１６−ＱＡＭ変調の信号コンステレーションを概略的に示す図である。 デジタル通信システムで使用する従来の６４−ＱＡＭ変調の信号コンステレーションを概略的に示す図である。 ＬＤＰＣ符号を使用する通信システムにおける送受信器の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、１６−ＱＡＭ変調方式で信号コンステレーション／ビットマッピングの例を示す図であり、（ｂ）は、１６−ＱＡＭ変調方式で短縮による信号コンステレーション／ビットマッピングの変化の例を示す図である。 （ａ）は、６４−ＱＡＭ変調方式で信号コンステレーション／ビットマッピングの例を示す図であり、（ｂ）は、６４−ＱＡＭ変調方式で短縮による信号コンステレーション／ビットマッピングの変化の例を示す図である。 本発明の一実施形態による格納されているＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列から異なる符号語の長さを有するＬＤＰＣ符号を生成する手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による短縮されたＬＤＰＣ符号を使用する送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による短縮／パンクチャーリングがなされたＬＤＰＣ符号を使用する送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による短縮を適用したＬＤＰＣ符号を使用する受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による短縮及びパンクチャーリングの両方を適用したＬＤＰＣ符号を使用する受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による受信装置の受信動作を示すフローチャートである。

本発明の他の目的、利点、及び顕著な特徴は、添付の図面及び本発明の実施形態からなされた以下の詳細な説明から、この分野の当業者に明確になるはずである。

添付の図面を参照した下記の説明は、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供する。これは、この理解を助けるための様々な特定の詳細を含むが、唯一つの実施形態にすぎない。従って、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここに説明した実施形態の様々な変更及び修正が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明は、省略する。

また、次の説明及び請求項に使用する用語及び単語は、辞典的意味に限定されるものではなく、発明者により本発明の理解を明確且つ一貫性のあるようにするために使用する。従って、本発明の実施形態の説明が単に実例を提供するためのものであり、特許請求の範囲とこれと均等なものに基づいて定義される発明を限定する目的で提供するものでないことは、本発明の技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。

本発明の実施形態の下記の説明は、特定の構造形状（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｈａｐｅ）のＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列を用いて高次変調に適合した様々な符号語の長さを有するＬＤＰＣ符号をサポートする方法を提案する。また、本発明の実施形態の説明は、特定の構造形状のＬＤＰＣ符号を使用する通信システムにおいて、高次変調方式に従って様々な符号語の長さをサポートする装置及びその制御方法を提案する。特に、本発明の実施形態の説明は、与えられたＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列を用いて与えられたＬＤＰＣ符号より小さいＬＤＰＣ符号を生成する方法及びその装置を提案する。

図６は、ＬＤＰＣ符号を使用する通信システムの送受信器の構成を示すブロック図である。

図６を参照すると、メッセージｕは、受信器６３０に送信される前に送信器６１０内のＬＤＰＣ符号化器６１１に入力される。ＬＤＰＣ符号化器６１１は、入力されたメッセージｕを符号化し、この符号化した信号ｃを変調器６１３に出力する。変調器６１３は、符号化した信号ｃを変調した後に、この変調した信号ｓを無線チャネル６２０を介して受信器６３０に送信する。受信器６３０内の復調器６３１は、受信した信号ｒを復調した後に、この復調した信号ｘをＬＤＰＣ復号化器６３３に出力する。ＬＤＰＣ復号化器６３３は、復調信号ｘを復号化した後に、無線チャネル６２０を介して受信したデータに基づいてメッセージの推定値

を推定する。

ＬＤＰＣ符号化器６１１は、所定の方式を用いて通信システムにより要求される符号語の長さに従ってパリティ検査行列を生成する。特に、本発明の一実施形態によると、ＬＤＰＣ符号化器６１１は、付加的な格納情報を別途に必要とせずにＬＤＰＣ符号を用いて様々な符号語の長さをサポートすることができる。

本発明の一実施形態によると、与えられたＬＤＰＣ符号から様々な符号語の長さを取得する方法は、短縮法（ｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ）及びパンクチャーリング法（ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）を使用する。符号化率又は符号語の長さに従って短縮又はパンクチャーリングをＬＤＰＣ符号に適用することにより性能を最適化する方法が現在知られている。しかし、殆どの場合、短縮及びパンクチャーリングパターンを決定する既知の方法が２位相偏移変調（ＢＰＳＫ）又は４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）だけを考慮して最適化工程を実行するため、最適化された短縮及び／又はパンクチャーリングパターンは与えられたＬＤＰＣ符号に対して１つだけ存在することができる。

しかし、信号コンステレーション／ビットマッピング方式が高次変調を用いて決定された場合の最適化されたパンクチャーリング及び短縮パターンは、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫ変調方式のそれとは異なることがある。

ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫ変調方式において、シンボルに含まれたビットの信頼度が同一であるため、短縮又はパンクチャーリングを適用した後のＬＤＰＣ符号語で各符号語ビットの信頼度も同一である。その結果、短縮及びパンクチャーリングパターンを決定する工程で変調方式を考慮する必要はない。しかし、上述したように、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭ、及び２５６−ＱＡＭのような高次変調方式では、シンボルに含まれたビットの信頼度が異なるために、変調方式及び信号コンステレーション／ビットマッピング方式が決定された場合、短縮又はパンクチャーリングを適用した後のＬＤＰＣ符号語での各符号語ビットの信頼度が短縮又はパンクチャーリングを適用する前のそれとは異なることがある。

図７の（ａ）、図７の（ｂ）、図８の（ａ）、及び図８の（ｂ）は、変調方式がそれぞれ１６−ＱＡＭ及び６４−ＱＡＭである時、ＬＤＰＣ符号語で変数ノードの次数に従ってシンボルにマッピングされるビットマッピングの例を示す図である。特に、図７の（ａ）は、１６−ＱＡＭ変調方式で信号コンステレーション／ビットマッピングの例を示す図であり、図７の（ｂ）は、１６−ＱＡＭ変調方式で短縮による信号コンステレーション／ビットマッピングの変化の例を示す図である。説明の便宜上、ここで、ＬＤＰＣ符号語は、８個又は１２個の部分ブロックに区分される。

図７の（ａ）を参照すると、ｙ_０及びｙ_１は、それぞれ１６−ＱＡＭシンボルで実数部及び虚数部の符号を決定する信頼度が高いビットを意味する。即ち、ビット間の信頼度関係は、ｙ_０＝ｙ_１＞ｙ_２＝ｙ_３である。図７の（ａ）において、最高次数変数ノードに対応するＬＤＰＣ符号語ビット部分にはｙ_１及びｙ_３がマッピングされるため、この最高次数変数ノードの中の１／２は、信頼度が高い部分にマッピングされ、残りの１／２は、信頼度が低い部分に接続される。

図７の（ｂ）に示すように、最高次数変数ノードの中の半分が短縮されたと仮定すると、短縮されない最高次数変数ノードに対応するシンボルビットが短縮されたＬＤＰＣ符号語で考慮される場合、この最高次数変数ノードの７／８は、ｙ_３にマッピングされ、残りの１／８は、ｙ_１にマッピングされる。即ち、ビット率は、短縮前のそれとは非常に異なる。

同様に、図８の（ａ）は、６４−ＱＡＭ変調方式で信号コンステレーション／ビットマッピングの例を示す図であり、図８の（ｂ）は、６４−ＱＡＭ変調方式で短縮による信号コンステレーション／ビットマッピングの変化の例を示す図である。

図８の（ａ）において、シンボルに含まれたビット間の信頼度関係は、ｙ_０＝ｙ_１＞ｙ_２＝ｙ_３＞ｙ_４＝ｙ_５である。この場合、ＬＤＰＣ符号語で最高次数を有する変数ノードの１／３が最低の信頼度ビットｙ_５にマッピングされることが分かる。しかし、図８の（ｂ）に示すように、最高次数変数ノードの中の２／３が短縮された場合には、短縮されない残りの最高次数変数ノードの５／６が最低の信頼度ビットｙ_５にマッピングされ、これにより、ビット率が短縮される前のそれとは異なることが分かる。

上述したように、高次変調方式及び信号コンステレーション／ビットマッピング方式が与えられたＬＤＰＣ符号に対して固定されている場合、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫ変調方式で使用された短縮又はパンクチャーリングパターンは、変調シンボルの各ビットにマッピングされるＬＤＰＣ符号語ビットの比率が短縮技術に従って非常に異なるために適合しない可能性がある。

また、ＬＤＰＣ符号の場合において、最適化されたＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列の次数分布が変調方式に従って非常に異なることがよく知られている。即ち、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫ変調方式に最適化されたＬＤＰＣ符号の次数分布と１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭ、及び２５６−ＱＡＭに最適化されたＬＤＰＣ符号の次数分布とは全て異なる。

同様の理由から、１つの次数分布を有するＬＤＰＣ符号が与えられたと仮定した場合、最適化された短縮又はパンクチャーリングパターンが高次変調方式に従って異なることが自明である。従って、ＬＤＰＣ符号の最適化された短縮又はパンクチャーリングパターンを求めるためには、適用する変調方式を考慮して短縮パターンを決定しなければならない。

変調方式を考慮した短縮又はパンクチャーリングパターンを決定する方法を説明する前に先ず短縮法について説明する。ここで使用される‘短縮法’は、ＬＤＰＣ符号化を行うことにより与えられた特定のパリティ検査行列からＬＤＰＣ符号語を生成した後に、ＬＤＰＣ符号語の特定の部分を実質的に送信しない方法を意味する。以下、短縮法の更なる理解を助けるために、図３に示したＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列についてより詳細に説明する。

図３に示したＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列について、その全長がＮ_１であり、長さがＫ_１である情報語ビット

は、このパリティ検査行列の先頭部分に対応し、長さが（Ｎ_１−Ｋ_１）であるパリティビット

は、このパリティ検査行列の後方部分に対応する。通常、情報語ビットは、‘０’又は‘１’の値を自由に有し、短縮技術は、短縮させる特定の部分の情報語ビットの値を制限する。例えば、ｉ_０からｉ_Ｎｓ−１までのＮｓ個の情報語ビットを短縮することは、通常ｉ_０＝ｉ_１＝．．．＝ｉ_Ｎｓ−１＝０であることを意味する。

即ち、ｉ_０からｉ_Ｎｓ−１までのＮｓ個の情報語ビットに対する値を０に制限することにより、短縮技術は、図３に示したＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列でＮｓ個の先頭列を実質的に使用しないものと同一の効果を得ることができる。‘短縮法’という用語は、上述した制限動作から由来する。従って、本発明で短縮を適用することは、短縮された情報語ビットの値を０として見なすことを意味する。

この短縮技術について、システムが設定される際に、送信器及び受信器は、短縮された情報語ビットに関する同一の位置情報を共有するか又は生成することができる。従って、送信器が短縮されたビットを送信しなくても、受信器は、短縮されたビットに対応する位置の情報語ビットが‘０’の値を有することを既に認識している状態で復号を行うことができる。

短縮技術において、送信器が実際に送信する符号語の長さがＮ_１−Ｎ_ｓであり、情報語の長さもＫ_１−Ｎ_ｓであるので、符号率は、（Ｋ_１−Ｎ_ｓ）／（Ｎ_１−Ｎ_ｓ）となり、これは、最初に与えられた符号率Ｋ_１／Ｎ_１より常に小さくなる。

一般的に、パンクチャーリング技術は、情報語ビット及びパリティビットの両方に適用することができる。このパンクチャーリング技術及び短縮技術が符号語の長さを短くするという共通点はあるけれども、パンクチャーリング技術は、上述した短縮技術とは異なり、特定のビットの値を制限しない。

更に具体的に、パンクチャーリング技術は、特定の情報語ビット又は生成されたパリティビットの中の特定の部分を単に送信しないことにより、受信器が対応するビットの消失処理を行うことができる。言い換えれば、生成された長さＮ_１のＬＤＰＣ符号語の中でＮ_ｐ個の予め定義された位置にあるビットを単に送信しないことにより、このパンクチャーリング技術は、長さが（Ｎ_１−Ｎ_ｐ）であるＬＤＰＣ符号語を送信することにより得られたものと同一の効果を得ることができる。パリティ検査行列でパンクチャーリングされたビットに対応する列が復号化工程で全てそのまま使用されるので、このパンクチャーリング技術は、短縮技術とは異なる。

また、本発明の一実施形態によると、システムが設定される際に、パンクチャーリングされたビットに関する位置情報が送信器及び受信器に共有されるか又は推定することができるので、受信器は、単に対応するパンクチャーリングされたビットの消失処理を行なった後に復号化を実行する。

このパンクチャーリング技術において、送信器が実際に送信する符号語の長さがＮ_１−Ｎ_ｐであり、情報語の長さが一定にＫ_１であるので、符号率は、Ｋ_１／（Ｎ_１−Ｎ_ｐ）となり、これは、最初に与えられた符号率Ｋ_１／Ｎ_１より常に大きくなる。

ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号に適合した短縮技術及びパンクチャーリング技術について説明する。上述したように、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号は、特定の構成を有するＬＤＰＣ符号の一種である。従って、一般的なＬＤＰＣ符号に比べて、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号は、より効率的な短縮及びパンクチャーリングを受けることができる。

説明の便宜のために、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号において、符号語の長さ及び情報語の長さがそれぞれＮ_１及びＫ_１であり、短縮技術及びパンクチャーリング技術を用いてＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号から最終的に取得しようとするＬＤＰＣ符号の符号語の長さ及び情報語の長さがそれぞれＮ_２及びＫ_２であると仮定する。

Ｎ_１−Ｎ_２＝Ｎであり、Ｋ_１−Ｋ_２＝Ｋであるという定義が与えられる場合に、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列からＫビットだけの短縮を行い、（Ｎ−Ｋ）ビットだけのパンクチャーリングを行うことにより、符号語の長さ及び情報語の長さがそれぞれＮ_２及びＫ_２であるＬＤＰＣ符号を生成することができる。このように生成されたＬＤＰＣ符号がＮ＞０又はＫ＞０である時、その符号率

が一般的にＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の符号率Ｋ_１／Ｎ_１とは異なるので、その代数的特性は変わる。

ここで、Ｎ_Δ＝Ｋ_Δである場合、ＬＤＰＣ符号は、短縮及びパンクチャーリングのいずれも適用しないか又は短縮だけを行うことにより生成される。

しかし、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号について、上述の規則１及び規則２で説明したように、１個の

値がＭ_１個の列に対応し、トータルＫ_１／Ｎ_１個の列グループのそれぞれが構造形状を有する。従って、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号は、１つの

値を使用しない場合、Ｍ_１個の列を使用しないＬＤＰＣ符号と同一である。図９を参照して説明する次の短縮工程は、このような特徴を考慮して提案する。

図９は、本発明の一実施形態による格納されているＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列から異なる符号語の長さを有するＬＤＰＣ符号を生成する手順を示すフローチャートである。

図９を参照すると、ステップ９０１で、ＬＤＰＣ符号化器は、シンボルに対する送信変調方式を決定し、ステップ９０３で、短縮が行われるＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の列グループ情報を読み出す。即ち、ＬＤＰＣ符号化器は、格納されているパリティ検査行列情報を読み出す。その後に、ステップ９０５で、ＬＤＰＣ符号化器は、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の列グループ情報に基づいて符号語の長さＮ_２及び情報語の長さＫ_２を決定する。その後に、ＬＤＰＣ符号化器は、この格納されているパリティ検査行列の読み出された情報に基づいて要求されるＬＤＰＣ符号の情報語の長さに対応する短縮を行い、ステップ９０７〜ステップ９１３のような短縮工程を行う。

〔短縮ステップ１〕ステップ９０７で、ＬＤＰＣ符号化器は、

を決定する。ここで、

は、ｘより小さいか又は同一の最大整数を意味する。

〔短縮ステップ２〕ステップ９０９で、ＬＤＰＣ符号化器は、

の中で（Ａ＋１）個の列グループに対するシーケンスを選択し、この選択されたシーケンスを

として定義する。ＬＤＰＣ符号化器は、このシーケンス

で、部分シーケンス

を除いた残りのＫ_１／Ｍ_１−Ａ−１個の列グループに対するシーケンスが存在しないと見なす。

〔短縮ステップ３〕ＬＤＰＣ符号化器は、ステップ９１１で、短縮ステップ２で選択した（Ａ＋１）個の列グループのシーケンス

からＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の情報語に対応する列グループの位置を決定する。この場合、短縮されたＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号を生成する。ここで、この短縮されたＬＤＰＣ符号が情報語の長さ（Ａ＋１）Ｍ_１を有し、これは、常にＫ_２より大きいか又は同一であることに留意しなければならない。

〔短縮ステップ４〕ＬＤＰＣ符号化器は、ステップ９１３で、短縮ステップ３で生成された短縮されたＬＤＰＣ符号から（Ａ＋１）Ｍ_１−Ｋ_２個の列を付加的に短縮する。

短縮ステップ４において、付加的な短縮は、このような工程が付加的な短縮がなされる列グループの後方又は先頭から順次に実行される場合に容易に実現される。

上述したように、本実施形態は、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の短縮のために通常使用されるビット単位の短縮技術とは異なり、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の構造的な特性に基づいてＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の列グループに関する情報を使用しない効率的な短縮技術を適用することができる。

ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の短縮工程のステップ２で列グループに対するシーケンスの選択基準について簡単に整理すれば、次のようである。

〔基準１〕ＬＤＰＣ符号化器は、符号語の長さがＮ_２であり、情報語の長さがＫ_２である一般的なＬＤＰＣ符号に対して与えられた変調方式を考慮して得ることができる最適な次数分布が、符号語の長さがＮ_１であり、情報語の長さがＫ_１であるＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の短縮を行うことにより得られた符号語の長さがＮ_２であり、情報語の長さがＫ_２である短縮されたＬＤＰＣ符号の次数分布とできるだけ同様であるように列グループのための短縮パターンシーケンスを選択する。

〔基準２〕ＬＤＰＣ符号化器は、基準１で選択した短縮された符号の中でタナーグラフ上のサイクル特性が良い符号を提供するために定義された列グループのための短縮パターンシーケンスを選択する。本実施形態によると、サイクル特性の基準について、ＬＤＰＣ符号化器は、タナーグラフ内の最小長さサイクルがもっとも大きく、この最小長さサイクルの個数がもっとも少ない場合を選択する。

基準１において、変調方式を考慮した一般的なＬＤＰＣ符号の最適な次数分布は、様々な具現化方法が当業者に知られている密度進化（ｄｅｎｓｉｔｙ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）分析方法を用いて求めることができる。しかし、この密度進化方法を用いて次数分布を決定する工程は、本発明の要旨とは無関係な内容であるので、詳細な内容は省略する。

列グループに対する可能な全ての（短縮パターン）シーケンスの数が多くない場合、ＬＤＰＣ符号化器は、基準１及び基準２に関係なしに全てのシーケンスを完全に調査することにより最も良い性能を有する列グループに対する（短縮パターン）シーケンスを選択してもよい。しかし、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の短縮ステップ２で適用される列グループに対する選択基準は、この列グループに対する可能な全ての（短縮パターン）シーケンスの数があまりに多い場合に、この２種類の条件を満足するＬＤＰＣ符号を選択することにより（短縮パターン）を効率的に選択することができるようにする。

基準１及び基準２は、Ｎ２及びＫ２が固定された値である場合に適用される。しかし、システムで要求されるＮ２及びＫ２の値が可変的な場合には、Ｋ２の値に従って最適化された短縮パターンは、相関性がないこともある。即ち、システムで要求されるＮ２及びＫ２の値が可変的な場合、最適化された性能のためにはＫ２の値に従って最適化された全ての短縮パターンを個別に格納しなければならない。

従って、システムで要求されるＮ２及びＫ２の値が可変的な場合には、システムの効率性のために準最適な（ｓｕｂｏｐｔｉｍａｌ）短縮パターンを探すことができる。

＜準最適な短縮パターンの探し＞

先ず、短縮のために１個の列グループの選択が必要であると仮定する。この場合に、選択可能な列グループの個数が１個だけであるため、最高の性能を有する列グループを選択することができる。短縮のために２個の列グループの選択が必要な場合には、既に選択された１個の列グループと共に最高の性能を示す１個の列グループを残りの列グループから選択する。同様の方法で、短縮のためにｉ個の列グループの選択が必要な場合には、短縮のために前のステップで選択した（ｉ−１）個の列グループと共に最高の性能を有する１個の列グループを残りの列グループから選択する。

上記の方法が全ての場合に対して最適の選択を保証することはできないが、Ｋ_２の値の変化に無関係に、１つの一定の規則を有する短縮パターンから比較的安定した性能を有する。従って、上述した方法は、比較的安定した性能及び容易な短縮パターンの保存という長所を有する。

情報語ビットに対応する合計Ｇ個の列グループを有するＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号を例に挙げて説明する。短縮パターンを決定する方法に従って短縮がなされる列グループの順序をＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、．．．、Ｂ_Ｘとして設定すると仮定すると、この列グループの順序を意味するシーケンスだけが記憶される場合に、短縮ステップ１〜短縮ステップ４を介して任意のＫ_２の値に対して効率的な短縮が可能である。

上記の方法を用いて各変調方式に従って求められた短縮パターン間の差の例を示すために、下記の表１Ａ及び表１Ｂは、符号語の長さＮ_１＝１６２００であり、情報語の長さＫ_１＝７２００であるＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号についてＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、及び６４−ＱＡＭ変調方式に対して準最適化された短縮パターン及び短縮法を示す。

表１Ａ及び表１Ｂを参照すると、短縮される情報語ビットの長さが決定される場合に、短縮法は、変調方式に無関係に所定の工程を介して実行されるが、最適化された短縮パターンを示す置換関数間の関係は、各変調方式に従って全て異なることが分かる。即ち、短縮法が変調方式を考慮せずに適用される場合、変調方式に従って深刻な性能劣化が発生する可能性がある。

表１Ａの短縮法に対して求められた表１Ｂに示した準最適化された短縮パターンは、短縮パターンを求めるための条件によって唯一でないことがある。例えば、上述した“準最適な短縮パターンシーケンスを探す方法”の中間過程で同様の性能を示す幾つかの列グループが存在し得る。この場合、次の列グループの選択が列グループの選択に従って変わることがあるため、準最適な短縮パターンは、短縮工程の性能差によって唯一でないことがある。実際に、次の表１Ｃに示す短縮パターンも、表１Ａに示した短縮法性能と同様に優秀な性能を提供する。

表１Ｃの１６−ＱＡＭ及び６４−ＱＡＭ変調方式で使用された信号コンステレーションに対応するビットマッピング方法は、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、図８の（ａ）、及び図８の（ｂ）に示したものと同一のビットマッピング方法を適用することにより得られた結果である。

図９を再び参照すると、ステップ９１３の後、パンクチャーリングが必要な場合に、ＬＤＰＣ符号化器は、ステップ９１５でＬＤＰＣ符号化工程でパンクチャーリングを適用する。以下では、このパンクチャーリング法について説明する。

符号語の長さＮ_１及び情報語の長さＫ_１を有するＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号から短縮技術及びパンクチャーリング技術を用いて最終的に取得しようとするＬＤＰＣ符号の符号語の長さ及び情報語の長さをそれぞれＮ_２及びＫ_２として定義し、Ｎ_１−Ｎ_２＝Ｎ及びＫ_１−Ｋ_２＝Ｋとして定義すると、ＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列からＫビットを短縮し、（Ｎ−Ｋ）ビットをパンクチャーリングすることにより、符号語の長さＮ_２及び情報語の長さＫ_２を有するＬＤＰＣ符号を得ることができる。説明の便宜のために、パリティ部分だけにパンクチャーリング技術を適用すると仮定すると、パリティの長さがＮ_１−Ｋ_１であるので、（Ｎ_１−Ｋ_１）／（Ｎ−Ｋ）ビット毎にパリティ部分から１ビットずつパンクチャーリングすることが可能な方法がある。しかし、他の様々な方法を使用することもできる。

図１０は、本発明の一実施形態による短縮されたＬＤＰＣ符号を使用する送信装置の構成を示すブロック図である。

図１０を参照すると、送信装置は、制御部１０１０、短縮パターン適用部１０２０、ＬＤＰＣ符号パリティ検査行列抽出部１０４０、及びＬＤＰＣ符号化器１０６０を含む。ＬＤＰＣ符号パリティ検査行列抽出部１０４０は、短縮がなされたＬＤＰＣ符号パリティ検査行列を抽出する。ＬＤＰＣ符号パリティ検査行列は、メモリから抽出することもでき、送信装置から与えられることもでき、或いは送信装置で生成することもできる。また、ＬＤＰＣ符号パリティ検査行列抽出部１０４０は、送信シンボルの送信変調方式を決定し、ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列で情報語に対応する列を複数の列グループにグルーピングし、この列グループの順序づけを行う。

短縮パターン適用部１０２０は、短縮を介して得ようとする情報語の範囲を決定し、この情報語の範囲に基づいて、決定された変調方式を考慮して決定された短縮パターンに従って列グループに対し順次に列グループ単位の列グループの短縮を実行する。

制御部１０１０は、送信変調方式及び情報語の長さに従って短縮パターンを決定するように短縮パターン適用部１０２０を制御し、短縮パターン適用部１０２０は、短縮されたビットに対応する位置に０の値を有するビットを挿入するか、又は与えられたＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列から短縮されたビットに対応する列を除去する。この短縮パターンは、メモリに格納されている短縮パターンを使用するか、シーケンス生成器（図示せず）を用いて短縮パターンを生成するか、又はパリティ検査行列及び与えられた情報語の長さに対して密度進化分析アルゴリズムなどを使用して得ることもできる。

ＬＤＰＣ符号化器１０６０は、制御部１０１０及び短縮パターン適用部１０２０により短縮されたＬＤＰＣ符号に基づいて符号化を実行する。

図１１は、短縮及びパンクチャーリングを同時に適用するＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の送信装置の構成を示すブロック図である。特に、図１１の送信装置は、図１０の送信装置と比較してパンクチャーリングパターン適用部１１８０を含む。

図１１を参照すると、短縮は、ＬＤＰＣ符号化器１０６０の入力段で実行され、パンクチャーリングは、ＬＤＰＣ符号化器１０６０の出力段で実行される。パンクチャーリングパターン適用部１１８０は、ＬＤＰＣ符号化器１０６０の出力にパンクチャーリングを適用する。パンクチャーリングを適用する方法については、図９のステップ９１５で説明した。

図１２は、本発明の一実施形態による短縮を適用したＬＤＰＣ符号を使用する受信装置の構成を示すブロック図である。特に、図１２は、短縮されたＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号を使用する通信システムから送信された信号を受信し、受信した信号から短縮されたＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の送信変調方式及び長さを検出する際、この受信した信号からユーザが所望するデータを復元する受信装置の例を示す。

図１２を参照すると、受信装置は、制御部１２１０、短縮パターン判定／推定部１２２０、復調器１２３０、及びＬＤＰＣ復号化器１２４０を含む。復調器１２３０は、短縮されたＬＤＰＣ符号の受信及び復調を行い、この復調された信号を短縮パターン判定／推定部１２２０及びＬＤＰＣ復号化器１２４０に提供する。短縮パターン判定／推定部１２２０は、制御部１２１０の制御の下で、復調された信号からＬＤＰＣ符号の短縮パターンに関する情報の推定又は判定を行い、短縮されたビットの位置情報をＬＤＰＣ復号化器１２４０に提供する。短縮パターン判定／推定部１２２０で短縮パターンの推定又は判定を行う方法は、メモリに格納されている短縮パターンを使用するか、シーケンス生成器（図示せず）を用いて短縮パターンを生成するか、或いはパリティ検査行列及び与えられた情報語の長さに対して密度進化分析アルゴリズムを使用することにより短縮パターンを得ることができる。

制御部１２１０は、短縮パターン判定／推定部１２２０が変調方式及び情報語の長さにより短縮パターンをＬＤＰＣ復号化器１２４０に伝達するように制御する。短縮されたビットの値がゼロ（０）である確率が１（即ち、１００％）であるため、ＬＤＰＣ復号化器１２４０は、短縮されたビットがゼロである確率の値１に基づいて、この短縮されたビットの復号化動作に入ることを許可するか否かを決定する。

ＬＤＰＣ復号化器１２４０は、短縮パターン判定／推定部１２２０により短縮されたＤＶＢ−Ｓ２ ＬＤＰＣ符号の長さに関する情報を受信すると、この受信した信号からユーザが希望するデータを復元する。

図１３は、本発明の一実施形態による短縮及びパンクチャーリングの両方を適用したＬＤＰＣ符号を使用する受信装置の構成を示すブロック図である。特に、図１３に示す受信装置は、図１２に示した受信装置の短縮パターン判定／推定部１２２０に代わる短縮／パンクチャーリングパターン判定／推定部１３２０を含む。

図１３を参照すると、送信装置が短縮及びパンクチャーリングの両方を適用する場合、受信装置内の短縮／パンクチャーリングパターン判定／推定部１３２０は、短縮に対するパターン判定又は推定を先ず実行するか、パンクチャーリングに対するパターン判定又は推定を先ず実行するか、或いは、短縮に対するパターン判定又は推定及びパンクチャーリングに対するパターン判定又は推定を同時に実行してもよい。ＬＤＰＣ復号化器１２４０は、短縮及びパンクチャーリングの両方に関する情報を知っていないと復号化が不可能である。

図１４は、本発明の一実施形態による受信装置の受信動作を示すフローチャートである。

図１４を参照すると、復調器１２３０は、ステップ１４０１で短縮されたＬＤＰＣ符号の受信及び復調を行う。短縮パターン判定／推定部１２２０は、ステップ１４０３で復調された信号から短縮／パンクチャーリングパターンの判定又は推定を行う。

短縮パターン判定／推定部１２２０は、ステップ１４０５で、任意の短縮又はパンクチャーリングがなされたビットが存在するか否かを判定する。短縮又はパンクチャーリングがなされたビットが存在しない場合に、ＬＤＰＣ復号化器１２４０は、ステップ１４１１で復号化を実行する。しかし、短縮又はパンクチャーリングがなされたビットが存在する場合に、短縮パターン判定／推定部１２２０は、ステップ１４０７で、短縮／パンクチャーリングがなされたビットの位置情報をＬＤＰＣ復号化器１２４０に送信する。

ステップ１４０９で、この短縮／パンクチャーリングがなされたビットの位置情報に基づいて、ＬＤＰＣ復号化器１２４０は、短縮されたビットの値が０である確率が１であると決定し、このパンクチャーリングがなされたビットが消失したビットであると決定する。その後に、ＬＤＰＣ復号化器１２４０は、ステップ１４１１でＬＤＰＣ復号化を実行する。

以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。

６１０ 送信器
６１１、１０６０ ＬＤＰＣ符号化器
６１３ 変調器
６２０ 無線チャネル
６３０ 受信器
６３１、１２３０ 復調器
６３３、１２４０ ＬＤＰＣ復号化器
１０１０、１２１０ 制御部
１０２０ 短縮パターン適用部
１０４０ ＬＤＰＣ符号パリティ検査行列抽出部
１１８０ パンクチャーリングパターン適用部
１２２０ 短縮パターン判定／推定部
１３２０ 短縮／パンクチャーリングパターン判定／推定部

Claims (12)

1. 低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を使用するシステムにおけるチャネル符号化方法であって、
   情報ビットを複数のビットグループに区分するステップと、
   短縮される情報ビットの数を決定するステップと、
   前記決定された短縮される情報ビットの数に基づいて短縮されるビットグループの数を決定するステップと、
   予め定められたビットグループの順序に従って前記決定されたビットグループの情報ビットを短縮するステップと、
   前記短縮された情報ビットを符号化するステップと、を有し、
   情報ビットの長さが７２００であり、符号語の長さが１６２００である場合に、
   前記予め定められたビットグループの順序は、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、４、１０、９、８、７、３、２、１、６、５、１９、及び０であることを特徴とするチャネル符号化方法。
2. 前記短縮される情報ビットの数を決定するために短縮により取得される情報ビット数を決定するステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載のチャネル符号化方法。
3. ビットグループの長さが３６０であり、情報ビットの長さが７２００である場合に、
   前記予め定められたビットグループの順序に従って０番目のビットグループから（ｍ−１）番目のビットグループまでのビットグループの情報ビットを短縮するステップと、
   前記予め定められたビットグループの順序に従ってｍ番目のビットグループ内の（７２００−Ｋ_２−３６０ｍ）情報ビットを短縮するステップと、を有し、
   Ｋ_２は、短縮により取得される情報ビットの数であり、（７２００−Ｋ_２）は、短縮される情報ビットの数であり、
   

   

   であることを特徴とする請求項１に記載のチャネル符号化方法。
4. 低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を使用するシステムにおけるチャネル符号化装置であって、
   情報ビットを複数のビットグループに区分し、短縮される情報ビットの数を決定し、前記決定された短縮される情報ビットの数に基づいて短縮されるビットグループの数を決定し、予め定められたビットグループの順序に従って前記決定されたビットグループの情報ビットを短縮する短縮パターン適用部と、
   前記短縮された情報ビットを符号化する符号化器と、を備え、
   情報ビットの長さが７２００であり、符号語の長さが１６２００である場合に、
   前記予め定められたビットグループの順序は、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、４、１０、９、８、７、３、２、１、６、５、１９、及び０であることを特徴とするチャネル符号化装置。
5. 前記短縮パターン適用部は、前記短縮される情報ビットの数を決定するために短縮により取得される情報ビット数を決定することを特徴とする請求項４に記載のチャネル符号化装置。
6. ビットグループの長さが３６０であり、情報ビットの長さが７２００である場合に、
   前記短縮パターン適用部は、前記予め定められたビットグループの順序に従って０番目のビットグループから（ｍ−１）番目のビットグループまでのビットグループの情報ビットを短縮し、前記予め定められたビットグループの順序に従ってｍ番目のビットグループ内の（７２００−Ｋ_２−３６０ｍ）情報ビットを短縮し、
   Ｋ_２は、短縮により取得される情報ビットの数であり、（７２００−Ｋ_２）は、短縮される情報ビットの数であり、
   

   

   であることを特徴とする請求項４に記載のチャネル符号化装置。
7. 低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を使用するシステムにおけるチャネル復号化方法であって、
   受信された信号を復調するステップと、
   短縮された情報ビットの位置を決定するステップと、
   前記決定された短縮された情報ビットの位置を考慮して前記復調された信号を復号化するステップと、を有し、
   前記短縮された情報ビットの位置を決定するステップは、
   短縮された情報ビットの数を決定するステップと、
   前記決定された短縮された情報ビットの数に基づいて短縮されたビットグループの数を決定するステップと、
   予め定められたビットグループの順序を取得するステップと、を有し、
   情報ビットの長さが７２００であり、符号語の長さが１６２００である場合に、
   前記予め定められたビットグループの順序は、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、４、１０、９、８、７、３、２、１、６、５、１９、及び０であることを特徴とするチャネル復号化方法。
8. 前記短縮された情報ビットの数を決定するために短縮により取得される情報ビット数を決定するステップを更に有することを特徴とする請求項７に記載のチャネル復号化方法。
9. ビットグループの長さが３６０であり、情報ビットの長さが７２００である場合に、
   前記予め定められたビットグループの順序に従って０番目のビットグループから（ｍ−１）番目のビットグループまでのビットグループの情報ビットが短縮されたことに決定するステップと、
   前記予め定められたビットグループの順序に従ってｍ番目のビットグループ内の（７２００−Ｋ_２−３６０ｍ）情報ビットが短縮されたことに決定するステップと、を有し、
   Ｋ_２は、短縮により取得される情報ビットの数であり、（７２００−Ｋ_２）は、短縮された情報ビットの数であり、
   

   

   であることを特徴とする請求項７に記載のチャネル復号化方法。
10. 低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を使用するシステムにおけるチャネル復号化装置であって、
    受信された信号を復調する復調器と、
    短縮された情報ビットの位置を決定する短縮パターン決定部と、
    前記決定された短縮された情報ビットの位置を考慮して前記復調された信号を復号化する復号化器と、を備え、
    前記短縮された情報ビットの位置は、
    短縮された情報ビットの数を決定し、前記決定された短縮された情報ビットの数に基づいて短縮されたビットグループの数を決定し、予め定められたビットグループの順序を取得することにより決定され、
    情報ビットの長さが７２００であり、符号語の長さが１６２００である場合に、
    前記予め定められたビットグループの順序は、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、４、１０、９、８、７、３、２、１、６、５、１９、及び０であることを特徴とするチャネル復号化装置。
11. 前記短縮パターン適用部は、前記短縮された情報ビットの数を決定するために短縮により取得される情報ビット数を決定することを特徴とする請求項１０に記載のチャネル復号化装置。
12. ビットグループの長さが３６０であり、情報ビットの長さが７２００である場合に、
    前記短縮パターン適用部は、前記予め定められたビットグループの順序に従って０番目のビットグループから（ｍ−１）番目のビットグループまでのビットグループの情報ビットが短縮されたことに決定し、前記予め定められたビットグループの順序に従ってｍ番目のビットグループ内の（７２００−Ｋ_２−３６０ｍ）情報ビットが短縮されたことに決定し、
    Ｋ_２は、短縮により取得される情報ビットの数であり、（７２００−Ｋ_２）は、短縮される情報ビットの数であり、
    

    

    であることを特徴とする請求項１０に記載のチャネル復号化装置。

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