JP5654428B2

JP5654428B2 - 通信システム及び通信方法

Info

Publication number: JP5654428B2
Application number: JP2011209803A
Authority: JP
Inventors: 浩章澤幡; 純柴田; 大祐奥野; 苫米地　明孝; 明孝苫米地
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: JP2012134946A

Description

本発明は、速度の異なる複数の回線に接続された送信装置及び受信装置を含む通信システムと、これらの装置に用いられる通信方法に関する。

０．技術の背景と課題
０．１．従来の装置構成
有線回線又は無線回線上に誤り訂正符号化データを送信する場合、その回線速度に合わせて誤り訂正符号化データを作成する必要がある。このような技術として、例えば、特許文献１に開示の技術が知られている。

特許文献１には、図１に示すように、順方向エラー訂正ＴＶ送信装置１１からディジタル符号化ＴＶデータを、衛星伝送チャネルを介してマルチチャネル圧縮ディジタルＴＶ受信装置１４に伝送し、順方向エラー訂正ＴＶ送信装置１２からディジタル符号化ＴＶデータを、地上伝送チャネルを介してマルチチャネル圧縮ディジタルＴＶ受信装置１４に伝送し、順方向エラー訂正ＴＶ送信装置１３からディジタル符号化ＴＶデータを、ケーブル伝送チャネルを介してマルチチャネル圧縮ディジタルＴＶ受信装置１４に伝送する技術が開示されている。

特開２００７−１４０００号公報

０．２．本発明の課題
上述した特許文献１に開示の技術では、３つの送信装置がそれぞれ異なる場合を想定しているが、１つの送信装置が３つの異なる回線に接続された場合も考えられ、この場合、それぞれの回線速度ごとに誤り訂正符号化を行う必要があり、送信装置における処理量が多くなってしまうという問題がある。

０．３．本発明の目的
本発明の目的は、異なる回線速度または通信時間に応じた誤り訂正符号化を復号および回線速度に応じた再符号化なしで行う通信システム及び通信方法を提供することである。

本発明の通信システムは、所定の回線速度で符号化データを送信する送信装置と、前記送信装置から前記符号化データを受信し中継転送する中継装置と、前記中継装置から前記符号化データを受信し復号する受信装置とから構成される通信システムにおいて、前記送信装置は、送信ビット列を符号化して前記符号化データを生成する符号化手段と、生成された前記符号化データのビット列中から所定の割合で抽出した抽出ビットをフレーム後方に再配置する再配置手段と、再配置された前記符号化データを前記中継装置に送信する送信手段と、を具備し、前記中継装置は、中継する前記送信装置の回線速度情報を符号化し、受信した前記符号化データに付加する選択回線速度情報符号化手段と、中継先となる前記受信装置の回線速度が、前記送信装置の回線速度より速いとき、前記回線速度情報が付加された符号化データにパディングを行ってから前記受信装置に送信し、前記送信装置の回線速度より遅いとき、前記回線速度情報が付加された符号化データのフレーム後方の前記抽出ビットの一部または全部をパンクチャリングしてから前記受信装置に送信する回線速度差調整手段と、を具備し、前記受信装置は、前記中継装置から受信した前記符号化データ内の前記回線速度情報と自装置の回線速度情報とを比較し、前記送信装置の回線速度情報の方が遅いとき、受信した前記符号化データの中から前記パディングされたビットを除去した後でビット列を前記再配置前の元の位置に復元し、前記送信装置の回線速度情報の方が速いか同じとき、受信した前記符号化データのビット列を前記再配置前の元の位置に復元するビット列復元手段と、復元されたビット列に応じたデパンクチャリングを行うデパンクチャ手段と、前記デパンクチャリングされた前記符号化データを復号する復号手段と、を具備する、構成を採る。

本発明の通信方法は、所定の回線速度で符号化データを送信する送信装置と、前記送信装置から前記符号化データを受信し中継転送する中継装置と、前記中継装置から前記符号化データを受信し復号する受信装置とから構成される通信システムにおける通信方法であって、前記送信装置は、送信ビット列を符号化して符号化データを生成し、生成された前記符号化データのビット列中から所定の割合で抽出した抽出ビットをフレーム後方に再配置し、再配置された前記符号化データを前記中継装置に送信し、前記中継装置は、中継する前記送信装置の回線速度情報を符号化し、受信した前記符号化データに付加し、中継先となる前記受信装置の回線速度が、前記送信装置の回線速度より速いとき、前記回線速度情報が付加された符号化データにパディングを行ってから前記受信装置に送信し、前記送信装置の回線速度より遅いとき、前記回線速度情報が付加された符号化データのフレーム後方の前記抽出ビットの一部または全部をパンクチャリングしてから前記受信装置に送信し、前記受信装置は、前記中継装置から受信した前記符号化データ内の前記回線速度情報と自装置の回線速度情報とを比較し、前記送信装置の回線速度情報の方が遅いとき、受信した前記符号化データの中から前記パディングされたビットを除去した後でビット列を前記再配置前の元の位置に復元し、前記送信装置の回線速度情報の方が速いか同じとき、受信した前記符号化データのビット列を前記再配置前の元の位置に復元し、復元されたビット列に応じたデパンクチャリングを行い、前記デパンクチャリングされた前記符号化データを復号するようにした。
本発明の中継装置は、回線速度の異なる送信装置を含む複数の送信装置のうち、中継する送信装置を選択する回線選択手段と、選択した前記送信装置から、所定ビットがフレーム後方に再配置された符号化データを、送信データとして受信する受信手段と、選択した前記送信装置の回線速度情報を符号化し、受信した前記符号化データに付加する選択回線速度情報符号化手段と、回線速度の異なる受信装置を含む複数の受信装置のうち、中継先となる受信装置の回線速度が、選択された前記送信装置の回線速度より速いとき、前記回線速度情報が付加された前記符号化データにパディングを行ってから前記受信装置に送信し、前記送信装置の回線速度より遅いとき、前記回線速度情報が付加された前記符号化データのフレーム後方の前記所定ビットの一部または全部をパンクチャリングしてから前記受信装置に送信する回線速度差調整手段と、を具備する構成を採る。
本発明の受信装置は、所定ビットがフレーム後方に再配置されるとともに送信装置の回線速度情報が付加され、前記再配置後に前記所定ビットの一部または全部がパンクチャリングされた符号化データを、中継装置から受信する受信手段と、前記回線速度情報と自装置の回線速度情報とを比較し、前記送信装置の前記回線速度情報の方が速いとき、受信した前記符号化データのビット列を前記再配置前の元の位置に復元するビット列復元手段と、復元されたビット列に応じたデパンクチャリングを行うデパンクチャ手段と、前記デパンクチャリングされた前記符号化データを復号する復号手段と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、異なる回線速度または通信時間に応じた誤り訂正符号化を復号および回線速度に応じた再符号化なしで行うことができる。

特許文献１に開示の送受信装置間を接続する異なる伝送チャネルを示す図本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図図２に示した畳み込み符号化部の例を示す図本発明の実施の形態１に係る中継装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図図３に示した中継装置から送信される伝送フォーマットを示す図送信ビット列と復号ビット列のフォーマットを示す図送信装置における送信ビット列の変化の様子を示す図遅い回線の受信装置における受信ビット列の変化の様子を示す図中間速度の回線の受信装置における受信ビット列の変化の様子を示す図速い回線の受信装置における受信ビット列の変化の様子を示す図本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図回線品質に応じて誤りなしとなるまでに要する時間を示す図

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。なお、本実施の形態では、硬判定ビタビ復号を例に説明するが、本発明は軟判定ビタビ復号でも実施できる。

（実施の形態１）
１．実施の形態１
１．１．実施の形態１の送信装置の構成
図２は、本発明の実施の形態１に係る送信装置１００の構成を示すブロック図である。以下、図２を用いて送信装置１００の構成について説明する。

ＣＲＣビット付加部１０１は、入力されたペイロードビット列にＣＲＣビットを付加し、テールビット付加部１０２に出力する。テールビット付加部１０２は、ＣＲＣビット付加部１０１から出力されたビット列にテールビットを付加し、送信ビット列として畳み込み符号化部１０３に出力する。畳み込み符号化部１０３は、テールビット付加部１０２から出力された送信ビット列を畳み込み符号化し、符号化データをビット列再配置部１０４に出力する。ビット列再配置部１０４は、畳み込み符号化部１０３から出力された符号化データのビット列を再配置し、パンクチャ部１０５に出力する。なお、ビット列再配置部１０４の詳細については後述する。パンクチャ部１０５は、送信装置毎に設定された伝送速度に応じて、ビット列再配置部１０４から出力されたビット列をパンクチャし、伝送ビット列として中継装置へ送信する。なお、畳み込み符号化部１０３の内部構成を図３に例示する。

１．２．実施の形態１の中継装置の構成
図４は、本発明の実施の形態１に係る中継装置２００の構成を示すブロック図である。以下、図４を用いて中継装置２００の構成について説明する。

回線選択部２０１は、複数の送信装置と接続され、中継要求のあった回線を選択し、送信装置から送信された伝送ビット列を選択された回線の速度で選択回線速度情報符号化部２０２に転送すると共に、選択された回線速度を選択回線速度情報符号化部２０２に通知する。選択回線速度情報符号化部２０２は、回線選択部２０１によって選択された回線の速度情報を符号化し、回線選択部２０１から転送された伝送ビット列に符号化された選択回線速度情報を付加して回線速度差調整部２０３に出力する。回線速度差調整部２０３は、中継回線速度及び選択回線速度に基づいて、選択回線速度情報符号化部２０２から出力された伝送ビット列にパディング又はパンクチャを施し、伝送ビット列の宛先である受信装置に送信する。具体的には、回線速度差調整部２０３は、中継回線速度が選択回線速度より速い場合、伝送ビット列にパディングを行い、中継回線速度が選択回線速度より遅い場合、伝送ビット列にパンクチャを行う。中継回線速度と選択回線速度が同じ場合、伝送ビット列にはパディングもパンクチャも行わない。これにより、中継回線速度と選択回線速度の差を補償することができる。

１．３．実施の形態１の受信装置の構成
図５は、本発明の実施の形態１に係る受信装置３００の構成を示すブロック図である。以下、図５を用いて受信装置３００の構成について説明する。

速度情報解析部３０１は、中継装置２００から送信された伝送ビット列（受信ビット列）に含まれる選択回線速度情報と、入力される中継回線速度（受信装置毎に固定）とに基づいて、これらの回線の速度差をビット列復元部３０２に出力する。ビット列復元部３０２は、速度情報解析部３０１から出力された選択回線速度及び中継回線速度の回線速度差に基づいて、受信ビット列にパディングビットが含まれる場合にはパディングビットを除去し、受信ビット列の配置を復元する。復元された受信ビット列はデパンクチャ部３０３に出力される。デパンクチャ部３０３は、ビット列復元部３０２から出力された受信ビット列のビット数に応じて、パンクチャドビットに尤度０を割り当てて、ビタビ復号部３０４に出力する。ビタビ復号部３０４は、デパンクチャ部３０３から出力されたビット列にビタビ復号を施し、復号ビット列を出力する。

１．４．実施の形態１の伝送フォーマット
ここで、中継装置から送信される伝送フォーマットについて図６を用いて説明する。図６において、図６（ａ）は、中継回線速度が選択回線速度より速い場合の伝送フォーマットを示し、図６（ｂ）は、中継回線速度と選択回線速度とが同じ場合の伝送フォーマットを示し、図６（ｃ）は、中継回線速度が選択回線速度より遅い場合の伝送フォーマットを示している。これらの図から分かるように、図６（ａ）では、タイムスロット内で送信可能なビット数に対して符号化ビット数が少なく、速度情報と畳み込み符号だけでは、中継タイムスロットを埋めることができないので、足りない分をパディングビットで補って中継タイムスロットを埋めている。また、図６（ｂ）では、中継回線速度と選択回線速度とが同じため、速度情報と畳み込み符号とが過不足なく中継タイムスロットを構成している。さらに、図６（ｃ）では、タイムスロット内で送信可能なビット数に対して符号化ビット数が多く、速度情報と畳み込み符号を合わせると中継タイムスロットに収まらなくなるので、余る分をパンクチャドビットとして廃棄する。

１．５．実施の形態１の送信ビット列と復号ビット列のフォーマット
次に、送信ビット列と復号ビット列のフォーマットについて図７を用いて説明する。図７に示すように、送信ビット列はペイロード、ＣＲＣビット及びテールビットからなり、復号ビット列は、ペイロード及びＣＲＣビットからなる。テールビットは情報点を含まないため、復号対象とならない。

１．６．送信装置における送信ビット列の変化
次に、送信装置における送信ビット列の変化の様子について図８を用いて説明する。図８（ａ）は送信ビット列Ａ〜Ｐまでの１６ビットを示している。この送信ビット列が畳み込み符号化部１０３によって符号化された符号化データを図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）では、符号化データ１〜３２までの３２ビットを時間−系列リソースにマッピングした様子を示している。マッピングされた符号化データがビット列再配置部１０４によって再配置された符号化データを図８（ｃ）に示す。図８（ｃ）では、消去可能ビット（例えば、パリティビット）をフレーム後方に再配置した様子を示している。ここでは、偶数で示したビットが消去可能ビットとする。

このようなビット列再配置後のデータが送信装置から送信されると、例えば、遅い回線又は通信時間が短いときは前方の１６ビットが受信装置に到達し、後方の１６ビットが破棄され（２ビットに１ビットの割合でパンクチャに相当）、また、中間速度の回線又は通信時間が中間のときは前方の２４ビットが受信装置に到達し、後方の８ビットが破棄され（４ビットに１ビットの割合でパンクチャに相当）、さらに、速い回線又は通信時間が長いときは３２ビット全てが受信装置に到達するもの（パンクチャなしに相当）とする。

１．７．受信装置における受信ビット列の変化
次に、遅い回線の受信装置における受信ビット列の変化の様子について図９を用いて説明する。図９（ａ）は、図８（ｃ）に示したデータ（受信ビット列）を受信した様子を示す。この受信ビット列がビット列復元部３０２によって配置位置が復元された様子を図９（ｂ）に示す。配置位置が復元されたビット列はデパンクチャ部３０３によって、回線速度が遅いために破棄されたビット列が図９（ｃ）の点線に示すようにデパンクチャされる。デパンクチャされたビット列はビタビ復号部３０４によって復号され、図９（ｄ）に示すように復号データＡ〜Ｐの１６ビットを取得することができる。

なお、図１０は、中間速度の回線の受信装置における受信ビット列の変化の様子を示し、図１１は、速い回線の受信装置における受信ビット列の変化の様子を示しており、図９と同様に受信ビット列に対する処理が行われる。

１．８．実施の形態１の効果
このように、実施の形態１によれば、符号化データのうち消去可能ビットをフレーム後方に再配置し、受信装置においてビット列を復元して復号することにより、回線の速度に応じて消去可能ビットが破棄されても、受信装置において復号データを誤りなく取得することができるので、回線速度に応じた誤り訂正符号化を行う必要がなくなり、誤り訂正符号化を復号および回線速度に応じた再符号化なしで行うことができる。

（実施の形態２）
２．実施の形態２
本発明の実施の形態２に係る中継装置の構成は、実施の形態１の図３に示した構成と同様であるので、図３を援用し、重複する説明は省略する。

２．１．実施の形態２の送信装置の構成
図１２は、本発明の実施の形態２に係る送信装置４００の構成を示すブロック図である。ただし、図１２が図２と異なる点は、パンクチャ部１０５を削除した点である。

ＣＲＣビット付加部１０１は、入力されたペイロードビット列にＣＲＣビットを付加し、テールビット付加部１０２に出力する。テールビット付加部１０２は、ＣＲＣビット付加部１０１から出力されたビット列にテールビットを付加し、送信ビット列として畳み込み符号化部１０３に出力する。畳み込み符号化部１０３は、テールビット付加部１０２から出力された送信ビット列を畳み込み符号化し、符号化データをビット列再配置部１０４に出力する。ビット列再配置部１０４は、畳み込み符号化部１０３から出力された符号化データのビット列を再配置し、伝送ビット列として中継装置へ送信する。

２．２．実施の形態２の受信装置の構成
図１３は、本発明の実施の形態２に係る受信装置５００の構成を示すブロック図である。ただし、図１３が図４と異なる点は、速度情報解析部３０１を受信ビット数監視部５０１に変更し、ビット列復元部３０２をビット列復元部５０２に変更し、デパンクチャ部３０３をデパンクチャ部５０３に変更し、誤り検出部５０４及びＣＲＣビット除去部５０５を追加した点である。

受信ビット数監視部５０１は、後述する誤り検出部５０４から誤りなしを示す検出結果が出力されるまで、入力された受信ビット列のビット数をカウントし、カウント値をビット列復元部５０２及びデパンクチャ部５０３に出力する。ビット列復元部５０２は、受信ビット数監視部５０１から出力されたカウント値に応じて図１４に示す時点ａ、ｂ、ｎのように適宜、入力された受信ビット列の配置を復元し、デパンクチャ部５０３に出力する。デパンクチャ部５０３は、受信ビット数監視部５０１から出力されたカウント値に応じて適宜、ビット列復元部５０２から出力されたビット列のパンクチャドビットに尤度０を割り当て、ビタビ復号部３０４に出力する。誤り検出部５０４は、ビタビ復号部３０４から出力された復号データのＣＲＣを用いて、誤り検出を行い、誤り検出結果を受信ビット数監視部５０１及びＣＲＣビット除去部５０５に出力する。ＣＲＣビット除去部５０５は、誤り検出部５０４から誤りなしを示す検出結果が出力された場合、ビタビ復号部３０４から出力された復号データからＣＲＣビットを除去し、ペイロードビット列を取得する。

図１４は、回線品質に応じて誤りなし（復号成功）となるまでに要する時間を示す図である。回線品質が良好な場合は、時点ａで復号が成功し、回線品質が中間の場合は、時点ｂ（＞ａ）で復号が成功し、回線品質が劣悪な場合は、時点ｎ（＞ｂ）で復号が成功する。

２．３．実施の形態２の効果
このように、実施の形態２によれば、符号化データのうち消去可能ビットをフレーム後方に再配置し、受信装置においてビット列を復元して復号することにより、誤りなしとなるまでに要する時間を回線品質に応じて短くすることができる。

３．産業上の利用可能性
本発明にかかる通信システム及び通信方法は、移動通信システムの基地局装置及び無線通信端末装置等に適用できる。

１０１ＣＲＣビット付加部
１０２テールビット付加部
１０３畳み込み符号化部
１０４ビット列再配置部
１０５パンクチャ部
２０１回線選択部
２０２選択回線速度情報符号化部
２０３回線速度差調整部
３０１速度情報解析部
３０２ビット列復元部
３０３デパンクチャ部
３０４ビタビ復号部
５０１受信ビット数監視部
５０２ビット列復元部
５０３デパンクチャ部
５０４誤り検出部
５０５ＣＲＣビット除去部

Claims

所定の回線速度で符号化データを送信する送信装置と、前記送信装置から前記符号化データを受信し中継転送する中継装置と、前記中継装置から前記符号化データを受信し復号する受信装置とから構成される通信システムにおいて、
前記送信装置は、
送信ビット列を符号化して前記符号化データを生成する符号化手段と、
生成された前記符号化データのビット列中から所定の割合で抽出した抽出ビットをフレーム後方に再配置する再配置手段と、
再配置された前記符号化データを前記中継装置に送信する送信手段と、を具備し、
前記中継装置は、
中継する前記送信装置の回線速度情報を符号化し、受信した前記符号化データに付加する選択回線速度情報符号化手段と、
中継先となる前記受信装置の回線速度が、前記送信装置の回線速度より速いとき、前記回線速度情報が付加された符号化データにパディングを行ってから前記受信装置に送信し、前記送信装置の回線速度より遅いとき、前記回線速度情報が付加された符号化データのフレーム後方の前記抽出ビットの一部または全部をパンクチャリングしてから前記受信装置に送信する回線速度差調整手段と、を具備し、
前記受信装置は、
前記中継装置から受信した前記符号化データ内の前記回線速度情報と自装置の回線速度情報とを比較し、前記送信装置の回線速度情報の方が遅いとき、受信した前記符号化データの中から前記パディングされたビットを除去した後でビット列を前記再配置前の元の位置に復元し、前記送信装置の回線速度情報の方が速いか同じとき、受信した前記符号化データのビット列を前記再配置前の元の位置に復元するビット列復元手段と、
復元されたビット列に応じたデパンクチャリングを行うデパンクチャ手段と、
前記デパンクチャリングされた前記符号化データを復号する復号手段と、を具備する、
通信システム。
前記受信装置は、復号されたビット列の誤りの有無を検出する誤り検出手段をさらに具備し、
前記ビット列復元手段は、前記復号されたビット列に誤りがないと検出された場合、該当フレームにおけるビット列の復元を停止する、
請求項１に記載の通信システム。
所定の回線速度で符号化データを送信する送信装置と、前記送信装置から前記符号化データを受信し中継転送する中継装置と、前記中継装置から前記符号化データを受信し復号する受信装置とから構成される通信システムにおける通信方法であって、
前記送信装置は、
送信ビット列を符号化して前記符号化データを生成し、
生成された前記符号化データのビット列中から所定の割合で抽出した抽出ビットをフレーム後方に再配置し、
再配置された前記符号化データを前記中継装置に送信し、
前記中継装置は、
中継する前記送信装置の回線速度情報を符号化し、受信した前記符号化データに付加し、
中継先となる前記受信装置の回線速度が、前記送信装置の回線速度より速いとき、前記回線速度情報が付加された符号化データにパディングを行ってから前記受信装置に送信し、前記送信装置の回線速度より遅いとき、前記回線速度情報が付加された符号化データのフレーム後方の前記抽出ビットの一部または全部をパンクチャリングしてから前記受信装置に送信し、
前記受信装置は、
前記中継装置から受信した前記符号化データ内の前記回線速度情報と自装置の回線速度情報とを比較し、前記送信装置の回線速度情報の方が遅いとき、受信した前記符号化データの中から前記パディングされたビットを除去した後でビット列を前記再配置前の元の位置に復元し、前記送信装置の回線速度情報の方が速いか同じとき、受信した前記符号化データのビット列を前記再配置前の元の位置に復元し、
復元されたビット列に応じたデパンクチャリングを行い、
前記デパンクチャリングされた前記符号化データを復号する通信方法。
前記受信装置は、復号されたビット列の誤りの有無を検出し、前記復号されたビット列に誤りがないと検出された場合、該当フレームにおけるビット列の復元を停止する、
請求項３に記載の通信方法。
回線速度の異なる送信装置を含む複数の送信装置のうち、中継する送信装置を選択する回線選択手段と、
選択した前記送信装置から、所定ビットがフレーム後方に再配置された符号化データを、送信データとして受信する受信手段と、
選択した前記送信装置の回線速度情報を符号化し、受信した前記符号化データに付加する選択回線速度情報符号化手段と、
回線速度の異なる受信装置を含む複数の受信装置のうち、中継先となる受信装置の回線速度が、選択された前記送信装置の回線速度より速いとき、前記回線速度情報が付加された前記符号化データにパディングを行ってから前記受信装置に送信し、前記送信装置の回線速度より遅いとき、前記回線速度情報が付加された前記符号化データのフレーム後方の前記所定ビットの一部または全部をパンクチャリングしてから前記受信装置に送信する回線速度差調整手段と、
を具備する中継装置。
所定ビットがフレーム後方に再配置されるとともに送信装置の回線速度情報が付加され、前記再配置後に前記所定ビットの一部または全部がパンクチャリングされた符号化データを、中継装置から受信する受信手段と、
前記回線速度情報と自装置の回線速度情報とを比較し、前記送信装置の前記回線速度情報の方が速いとき、受信した前記符号化データのビット列を前記再配置前の元の位置に復元するビット列復元手段と、
復元されたビット列に応じたデパンクチャリングを行うデパンクチャ手段と、
前記デパンクチャリングされた前記符号化データを復号する復号手段と、
を具備する受信装置。