JP6771184B2 - Encoding device, coding method and program - Google Patents

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本発明は、符号化装置、符号化方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to coding devices , coding methods and programs .

誤り訂正符号の1つに畳込み符号があり、この畳込み符号に関連して幾つかの技術が提案されている。
例えば、非特許文献1では、格子構造を有する符号アルファベットを対象とする再帰型畳込み格子符号(Recursive Convolutional Lattice Code(s);RCLC)を行う符号化装置を並列に配置して、ターボシグナル符号(Turbo Signal Code(s))と呼ばれる符号化を行う技術が提案されている。
One of the error correction codes is a convolutional code, and several techniques have been proposed in relation to this convolutional code.
For example, in Non-Patent Document 1, a coding device that performs a recursive convolutional Lattice Code (s) (RCLC) for a code alphabet having a lattice structure is arranged in parallel to provide a turbo signal code. A coding technique called (Turbo Signal Code (s)) has been proposed.

非特許文献1に記載の技術を用いれば、比較的容易に直交振幅変調を用いて通信を行うことができる。かつ、非特許文献1に記載の技術を用いれば、復号側でターボ復号(Turbo Decode(s))と類似の反復復号を行うことができ、これによって比較的高精度に復号を行うことができる。このように、非特許文献1に記載の技術によれば、直交振幅変調を用いて通信を行い、かつ、比較的高い誤り訂正能力を得ることができ、これによって優れた特性(比較的高い伝送路容量)を得られる。一方で、非特許文献1に記載の技術では、符号化の演算が有限環上で定義されていたが、より高い誤り訂正能力を得るためには、集合の性質から四則演算が定義される有限体上での演算が好ましい。 By using the technique described in Non-Patent Document 1, communication can be performed using quadrature amplitude modulation relatively easily. Moreover, if the technique described in Non-Patent Document 1 is used, iterative decoding similar to turbo decoding (s) can be performed on the decoding side, whereby decoding can be performed with relatively high accuracy. .. As described above, according to the technique described in Non-Patent Document 1, it is possible to perform communication using quadrature amplitude modulation and obtain a relatively high error correction capability, whereby excellent characteristics (relatively high transmission) can be obtained. Road capacity) can be obtained. On the other hand, in the technique described in Non-Patent Document 1, the coding operation is defined on a finite ring, but in order to obtain higher error correction capability, the four arithmetic operations are defined from the property of the set. Calculation on the body is preferable.

Patrick Mitran, and Hideki Ochiai、「Parallel Concatenated Convolutional Lattice Codes With Constrained States」、IEEE Transactions On Communications、2015年4月、第63巻、第4号、p.1081−1090Patrick Mitran, and Hideki Ochiai, "Parallel Concatenated Convolutional Lattice Codes With Constrained States," IEEE Transactions On Communications, April 2015, Vol. 63, No. 4, p. 1081-1090

通信量を向上させる観点から、誤り訂正能力が高く、かつ、伝送効率が良いことが望ましい。
本発明は、誤り訂正能力が高く、かつ、伝送効率のより高い通信が可能な符号化装置、符号化方法及びプログラムを提供する。
From the viewpoint of improving the amount of communication, it is desirable that the error correction capability is high and the transmission efficiency is good.
The present invention provides a coding device , a coding method, and a program capable of communication having high error correction capability and higher transmission efficiency.

本発明の第1の態様によれば、符号化装置は、素数の整数乗の要素数の有限体の要素の一部に対応付けられる符号アルファベット数の送信対象データを取得するデータ取得部と、再帰構造を有する第1の符号化部であって、前記データ取得部が取得した前記送信対象データに対して、前記有限体の要素を係数とする畳込み演算による符号化を行う第1の符号化部と、前記データ取得部が取得した前記送信対象データをインタリーブするインタリーバと、再帰構造を有する第2の符号化部であって、前記インタリーバがインタリーブした前記送信対象データに対して前記符号化を行う第2の符号化部と、前記第1の符号化部の出力の符号アルファベット数と、前記第2の符号化部の出力の符号アルファベット数とを乗算した符号アルファベット数の符号語にて送信を行う送信部と、を備え、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの出力の符号アルファベット数、及び、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの各メモリの状態数が、いずれも前記有限体の全要素数である。 According to the first aspect of the present invention, the coding apparatus includes a data acquisition unit that acquires data to be transmitted with a code alphabet number associated with a part of a finite number of elements of the integer power of a prime number. a first encoding unit that have a recursive structure, the to the transmission target data that the data acquisition unit has acquired, a first encoding is performed by convolution of the coefficients of elements of the finite field An encoding unit, an interleaver that interleaves the transmission target data acquired by the data acquisition unit, and a second coding unit having a recursive structure, the code for the transmission target data interleaved by the interleaver. The code word of the number of code alphabets obtained by multiplying the number of code alphabets of the output of the second coding unit, the first coding unit, and the number of code alphabets of the output of the second coding unit. The first coding unit and the second coding unit are provided with a transmission unit for transmitting data, the number of code alphabets of each output of the first coding unit and the second coding unit, and the first coding unit and the second code. The number of states of each memory of the conversion unit is the total number of elements of the finite body.

本発明の第2の態様によれば、符号化方法は、データ取得部が、素数の整数乗の要素数の有限体の要素の一部に対応付けられる符号アルファベット数の送信対象データを取得することと、再帰構造を有する第1の符号化部が、前記データ取得部が取得した前記送信対象データに対して、前記有限体の要素を係数とする畳込み演算による符号化を行うことと、インタリーバが、前記送信対象データをインタリーブすることと、再帰構造を有する第2の符号化部が、インタリーブされた前記送信対象データに対して前記符号化を行うことと、送信部が、前記第1の符号化部の出力の符号アルファベット数と、前記第2の符号化部の出力の符号アルファベット数とを乗算した符号アルファベット数の符号語にて送信を行うことと、を含み、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの出力の符号アルファベット数、及び、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの各メモリの状態数が、いずれも前記有限体の全要素数である。According to the second aspect of the present invention, in the coding method, the data acquisition unit acquires data to be transmitted with a code alphabet number associated with a part of a finite number of elements having an integer power of a prime number. That is, the first coding unit having a recursive structure encodes the transmission target data acquired by the data acquisition unit by a convolution operation using the element of the finite body as a coefficient. The interleaver interleaves the transmission target data, the second coding unit having a recursive structure performs the encoding on the interleaved transmission target data, and the transmission unit performs the first. The first, which includes transmitting with a code word having a code alphabet number obtained by multiplying the code alphabet number of the output of the coding unit of the above and the code alphabet number of the output of the second coding unit. The number of code alphabets of each output of the coding unit and the second coding unit, and the number of states of each memory of the first coding unit and the second coding unit are all described above. The total number of elements in a finite body.

本発明の第3の態様によれば、プログラムは、コンピュータを、素数の整数乗の要素数の有限体の要素の一部に対応付けられる符号アルファベット数の送信対象データを取得するデータ取得部、再帰構造を有する第1の符号化部であって、前記データ取得部が取得した前記送信対象データに対して、前記有限体の要素を係数とする畳込み演算による符号化を行う第1の符号化部、前記データ取得部が取得した前記送信対象データをインタリーブするインタリーバ、再帰構造を有する第2の符号化部であって、前記インタリーバがインタリーブした前記送信対象データに対して前記符号化を行う第2の符号化部、および、前記第1の符号化部の出力の符号アルファベット数と、前記第2の符号化部の出力の符号アルファベット数とを乗算した符号アルファベット数の符号語にて送信を行う送信部として動作させるためのプログラムであって、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの出力の符号アルファベット数、及び、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの各メモリの状態数が、いずれも前記有限体の全要素数である。According to a third aspect of the present invention, a program is a data acquisition unit that acquires data to be transmitted with a code alphabet number associated with a part of a finite number of elements of the number of elements of the integer power of a prime number. A first code having a recursive structure, which encodes the data to be transmitted acquired by the data acquisition unit by a convolution operation using the element of the finite body as a coefficient. The conversion unit, the interleaver that interleaves the transmission target data acquired by the data acquisition unit, and the second coding unit having a recursive structure, the encoding is performed on the transmission target data interleaved by the interleaver. The second coding unit and the code word of the code alphabet number obtained by multiplying the code alphabet number of the output of the first coding section by the code alphabet number of the output of the second coding section are transmitted. A program for operating as a transmission unit for performing the above, the number of code alphabets of each output of the first coding unit and the second coding unit, and the first coding unit and the first coding unit. The number of states of each memory of each of the coding portions of 2 is the total number of elements of the finite body.

本発明によれば、誤り訂正能力が高く、かつ、伝送効率のより高い通信が可能である。 According to the present invention, communication having high error correction capability and higher transmission efficiency is possible.

本発明の一実施形態に係る符号化装置の機能構成の例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the example of the functional structure of the coding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る符号化部の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the coding part which concerns on the same embodiment. 同実施形態にてパンクチャリングを適用した符号化装置の機能構成の例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the example of the functional structure of the coding apparatus which applied puncture ring in the same embodiment. 同実施形態に係る符号化部の第1の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st specific example of the coding part which concerns on the same embodiment. 同実施形態におけるシミュレーション結果の第1例を示すグラフである。It is a graph which shows the 1st example of the simulation result in the same embodiment. 同実施形態に係る符号化部の第2の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd specific example of the coding part which concerns on the same embodiment. 同実施形態におけるシミュレーション結果の第2例を示すグラフである。It is a graph which shows the 2nd example of the simulation result in the same embodiment. 同実施形態におけるパンクチャリング行列の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the puncture ring matrix in the same embodiment. 同実施形態におけるパンクチャリングを含むシミュレーション結果の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the simulation result including puncture ring in the same embodiment.

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の一実施形態に係る符号化装置の機能構成の例を示す概略ブロック図である。図1に示すように、符号化装置100は、データ取得部110と、インタリーバ120と、2つの符号化部130と、送信部140とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the following embodiments do not limit the inventions claimed. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example of a functional configuration of a coding device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the coding device 100 includes a data acquisition unit 110, an interleaver 120, two coding units 130, and a transmission unit 140.

符号化装置100は、符号アルファベット数mの送信対象データを取得して符号化し、シンボル数aの信号にて送信する。ここで、m、qはいずれも正整数、aは素数であり、m<aである。
データ取得部110は、送信対象のデータを取得する。特に、データ取得部110は、符号アルファベット数mの送信対象データを取得する。そして、データ取得部110は、送信対象データのm個の符号アルファベットを、要素数aの有限体(ガロア体)GF(a)の要素のうちm個の要素に一対一写像する。この写像により、データ取得部110は、GF(a)の要素のうちm個の要素を符号アルファベットとする送信対象データを取得する。そして、データ取得部110は、GF(a)の要素のうちm個の要素を符号アルファベットとする送信対象データを符号化部130及びインタリーバ120へ出力する。
このように、データ取得部110は、有限体GF(a)の要素の一部に対応付けられる符号アルファベット数mの送信対象データを取得する。
The coding device 100 acquires, encodes, and encodes the transmission target data having the code alphabet number m, and transmits the signal with the symbol number aq . Here, m and q are both positive integers, a is a prime number, and m <a q .
The data acquisition unit 110 acquires data to be transmitted. In particular, the data acquisition unit 110 acquires transmission target data having a code alphabet number m. Then, the data acquiring unit 110, the m code alphabetic transmission target data, finite number of elements a q (Galois field) is a one-to-one mapping to the m elements of the elements of GF (a q). By this mapping, the data acquisition unit 110 acquires the transmission target data in which m elements of the GF ( aq ) elements are coded alphabets. Then, the data acquisition unit 110 outputs the transmission target data in which m elements of the GF ( aq ) elements are code alphabets to the coding unit 130 and the interleaver 120.
In this way, the data acquisition unit 110 acquires the transmission target data having the code alphabet number m associated with a part of the elements of the finite field GF ( aq ).

ここで、GF(a)は、αを原始元として{0,1,α,α,・・・,αx−2}と表される。但し、x=2である。データ取得部110が、送信対象データのm個のアルファベットを、{0,1,α,α,・・・,αm−2}のように0からαm−2までのm個の要素に順に対応するようにしてもよいが、これに限らない。データ取得部110が、送信対象データのm個のアルファベットを一対一写像する要素は、{0,1,α,α,・・・,αx−2}のうち任意のm個の要素でよい。
以下では、符号化部130が、要素数2の有限体GF(2)を用いて符号化を行う場合を例に説明する。但し、符号化部130が符号化に用いる有限体は、GF(2)に限らず、上記のようにaを素数としてGF(a)でよい。
Here, GF (a q ) is expressed as {0, 1, α, α 2 , ..., α x-2 } with α as the primitive element. However, x = 2 q . The data acquisition unit 110 converts m alphabets of the data to be transmitted into m elements from 0 to α m-2 such as {0, 1, α, α 2 , ..., α m-2 }. However, it is not limited to this. Data acquisition unit 110, elements of one-to-one mapping of m alphabet of the transmission target data, {0,1, α, α 2 , ···, α x-2} in any of the m elements of the Good.
In the following, a case where the coding unit 130 performs coding using a finite field GF (2 q ) having 2 q elements will be described as an example. However, the finite field used by the coding unit 130 for coding is not limited to GF (2 q ), and may be GF (a q ) with a as a prime number as described above.

インタリーバ120は、データ取得部110が有限体GF(2)の要素に写像した送信対象データをシンボル単位でインタリーブする。すなわち、インタリーバ120は、データ取得部110が有限体GF(2)の要素に写像した送信対象データをシンボル単位で並び替える。インタリーバ120が行うインタリーブは、ターボ符号におけるインタリーブと同様、反復復号を可能にするためのものである。インタリーバ120が行うインタリーブの方法として、例えばS−ランダムインタリーブなど公知の方法を用いることができる。 The interleaver 120 interleaves the transmission target data mapped to the element of the finite field GF (2 q ) by the data acquisition unit 110 in symbol units. That is, the interleaver 120 sorts the transmission target data mapped to the elements of the finite field GF (2 q ) by the data acquisition unit 110 in symbol units. The interleaving performed by the interleaver 120 is for enabling iterative decoding as well as the interleaving in the turbo code. As the method of interleaving performed by the interleaver 120, a known method such as S-random interleaving can be used.

符号化部130は、再帰構造を有し、かつ、有限体GF(2)の要素を係数とする畳込み演算による符号化を行う。符号化部130への入力の符号アルファベットが上記の有限体GF(2)の一部であるのに対し、符号化部130からの出力の符号アルファベットは、有限体GF(2)の全要素である。また、符号化部130が畳込み演算に用いるメモリには、有限体GF(2)のいずれかの要素が格納される。従って、符号化部130が畳込み演算に用いるメモリの各々の状態数は、有限体GF(2)の全要素数である。 The coding unit 130 has a recursive structure and performs coding by a convolution operation using an element of the finite field GF (2 q ) as a coefficient. The code alphabet of the input to the coding unit 130 is a part of the above finite field GF (2 q ), whereas the code alphabet of the output from the coding unit 130 is the whole of the finite field GF (2 q ). It is an element. Further, any element of the finite field GF (2 q ) is stored in the memory used by the coding unit 130 for the convolution operation. Therefore, the number of states of each memory used by the coding unit 130 for the convolution operation is the total number of elements of the finite field GF (2 q ).

以下では、2つの符号化部130を区別する場合、図1に示すように符号130−1、130−2を用いる。符号化部130−1は、データ取得部110が取得した送信対象データ(インタリーブされておらず、かつ、有限体GF(2)の要素で表されている送信対象データ)に対して符号化を行う。一方、符号化部130−2は、インタリーバ120がインタリーブした送信対象データに対して符号化を行う。符号化部130−1は、第1の符号化部の例に該当する。符号化部130−2は、第2の符号化部の例に該当する。 In the following, when distinguishing between the two coding units 130, reference numerals 130-1 and 130-2 are used as shown in FIG. The coding unit 130-1 encodes the transmission target data (the transmission target data that is not interleaved and is represented by the element of the finite field GF (2 q )) acquired by the data acquisition unit 110. I do. On the other hand, the coding unit 130-2 encodes the transmission target data interleaved by the interleaver 120. The coding unit 130-1 corresponds to the example of the first coding unit. The coding unit 130-2 corresponds to the example of the second coding unit.

送信部140は、符号化部130−1からの出力及び符号化部130−2からの出力を、1つの符号化部130の出力の符号アルファベット数の2乗の符号アルファベット数の符号語にて送信を行う。すなわち、送信部140は、符号化部130−1の出力の符号アルファベット数と、符号化部130−2の出力の符号アルファベット数を乗算した符号アルファベット数の符号語にて送信を行う。
例えば、送信部140は、符号化部130−1からの符号アルファベット数2の出力と、符号化部130−1からの符号アルファベット数2の出力とを、22q−QAMにて送信する。
The transmission unit 140 uses a code word having a code alphabet number squared to the code alphabet number of the output of one coding unit 130 for the output from the coding unit 130-1 and the output from the coding unit 130-2. Send. That is, the transmission unit 140 transmits with the code word of the code alphabet number obtained by multiplying the code alphabet number of the output of the coding unit 130-1 by the code alphabet number of the output of the coding unit 130-2.
For example, the transmission unit 140, the output of the code alphabet number 2 q from the encoding unit 130-1, an output of the code alphabet number 2 q from the encoding unit 130-1, and transmits at 2 2q -QAM ..

図2は、符号化部130の構成例を示す説明図である。図2の例で、符号化部130は、シフトレジスタ131と、再帰的畳込み演算部132aと、非再帰的畳込み演算部132bとを備える。再帰的畳込み演算部132aと、非再帰的畳込み演算部132bとの組み合わせを、畳込み演算部132と称する。
図2の例で、再帰的畳込み演算部132aは、P個の乗算器M1〜M1と、2つの加算器A1〜A1とを備える。非再帰的畳込み演算部132bは、P+1個の乗算器M2〜M2と、1つの加算器A2とを備える。これら乗算器M1〜M1、M2〜M2の各々が行う乗算、及び、加算器A1〜A1、A22が行う加算は、いずれも有限体GF(2)上で定義される。従って、畳込み演算部132が行う演算は、いずれも有限体GF(2)で閉じている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of the coding unit 130. In the example of FIG. 2, the coding unit 130 includes a shift register 131, a recursive convolution calculation unit 132a, and a non-recursive convolution calculation unit 132b. The combination of the recursive convolution calculation unit 132a and the non-recursive convolution calculation unit 132b is referred to as a convolution calculation unit 132.
In the example of FIG. 2, the recursive convolution calculation unit 132a includes P multipliers M1 1 to M1 P and two adders A1 1 to A1 2 . The non-recursive convolution calculation unit 132b includes P + 1 multipliers M2 0 to M2 P and one adder A2. The multiplication performed by each of the multipliers M1 1 to M1 P and M2 0 to M2 P , and the addition performed by the adders A1 1 to A1 2 and A22 are all defined on the finite field GF (2 q ). .. Therefore, all the operations performed by the convolution operation unit 132 are closed by the finite field GF (2 q ).

また、シフトレジスタ131は、P個のメモリR1〜R1を備えている。従って、符号化部130が行う畳込み演算の拘束長Kは、K=P+1である。メモリR1〜R1は、加算器A1が算出した値の時系列をP回分記憶する。メモリR1は、加算器A1がp回前に算出した値を記憶する。ここで、pは、1≦p≦Pの正整数である。図2では、加算器A1がp回前に算出した値をxi−pと表記している。 Further, the shift register 131 includes P memories R1 1 to R1 P. Therefore, the constraint length K of the convolution operation performed by the coding unit 130 is K = P + 1. Memory R1 1 ~R1 P is a time series of values that the adder A1 2 was calculated stores P times. The memory R1 p stores the value calculated by the adder A1 2 p times before. Here, p is a positive integer of 1 ≦ p ≦ P. In FIG. 2, the value of the adder A1 2 was calculated before p times denoted as x i-p.

乗算器M1(pは、1≦p≦Pの正整数)は、メモリR1の値(xi−p)に係数hを乗算する。また、乗算器M2は、加算器A1の出力に係数fを乗算する。乗算器M2(pは、1≦p≦Pの正整数)は、メモリR1の値(xi−p)に係数fを乗算する。係数h〜h、f〜fのいずれも、有限体GF(2)のいずれかの要素の値を取る。
かかる構成により、再帰的畳込み演算部132aは、畳込み演算を行って演算結果を入力シンボルuに加算する。また、非再帰的畳込み演算部132bは、畳込み演算を行って演算結果を出力シンボルcとして出力する。
The multiplier M1 p (p is a positive integer of 1 ≦ p ≦ P) multiplies the value (x i−p ) of the memory R1 p by the coefficient h p . Further, the multiplier M2 0 multiplies the output of the adder A1 2 by a coefficient f 0 . The multiplier M2 p (p is a positive integer of 1 ≦ p ≦ P) multiplies the value (x i−p ) of the memory R1 p by the coefficient f p . The coefficients h 1 to h P and f 0 to f P all take the value of any element of the finite field GF (2 q ).
With this configuration, the recursive convolution operation section 132a adds the input symbol u i the computation result by performing the convolution operation. Further, non-recursive convolution computation unit 132b outputs the operation result by performing the convolution operation as an output symbol c i.

符号化部130への入力シンボルuの取り得る値が有限体GF(2)のうちのm個の要素であるのに対し、出力シンボルcの取り得る値が有限体GF(2)の全ての要素となるように、係数h〜h、f〜fの値が定められる。そのために、係数h〜hのうち少なくともいずれか1つの値は0以外に設定される。また、係数f〜fのうち少なくともいずれか1つの値は0以外に設定される。 While the possible values of the input symbol u i to the encoding unit 130 is m elements of the finite field GF (2 q), the output symbol c i of possible values is finite GF (2 q The values of the coefficients h 1 to h P and f 0 to f P are determined so as to be all the elements of). Therefore, the value of at least one of the coefficients h 1 to h P is set to other than 0. Further, at least one of the coefficients f 0 to f P is set to a value other than 0.

このように、符号化部130への入力シンボルuの取り得る値が有限体GF(2)のうちのm個の要素であるのに対し、出力シンボルcの取り得る値が有限体GF(2)の全ての要素である。これにより、入力1シンボルに対して出力が1シンボルであっても冗長度が付加され、符号化利得を得ることができる。 Thus, while the possible values of the input symbol u i to the encoding unit 130 is m elements of the finite field GF (2 q), finite field can take the value of the output symbol c i All elements of GF (2 q ). As a result, redundancy is added to one input symbol even if the output is one symbol, and a coding gain can be obtained.

ここで、伝送レートrを式(1)のように定義すると、符号化部130による畳込み符号は伝送レート1(r=1)である。 Here, if the transmission rate r is defined as in the equation (1), the convolutional code by the coding unit 130 is the transmission rate 1 (r = 1).

Figure 0006771184
Figure 0006771184

また、入力シンボルの要素数をm=2とすると、1出力シンボルあたりの送信ビット数はr×pビットとなる。また、符号化部130による符号化の復号に必要となるトレリスの状態数は、(2=2q×Pとなる。 Further, assuming that the number of elements of the input symbol is m = 2p , the number of transmission bits per output symbol is r × p bits. Further, the number of states of the trellis required for decoding the coding by the coding unit 130 is (2 q ) P = 2 q × P.

また、図1に示す符号化部130を並列接続した構成で、符号化部130−1、130−2のいずれでも、上述したように符号化利得が得られる。このため、図1に示す並列接続構成全体での並列連接符号化にて、一般的なターボ符号の場合のような組織的な要素(組織シンボル)の送信は不要である。2つの符号化部130の並列接続後の全体のレートは、r=1/2となる。一般的なターボ符号の場合の伝送レートが1/3であるのに対し、符号化装置100では伝送レートが改善している。 Further, in the configuration in which the coding units 130 shown in FIG. 1 are connected in parallel, any of the coding units 130-1 and 130-2 can obtain the coding gain as described above. Therefore, in the parallel connection coding in the entire parallel connection configuration shown in FIG. 1, it is not necessary to transmit the organizational elements (organization symbols) as in the case of the general turbo code. The overall rate of the two coding units 130 after being connected in parallel is r = 1/2. While the transmission rate in the case of a general turbo code is 1/3, the transmission rate is improved in the coding device 100.

なお、図1に示す符号化装置100の構成に、さらにパンクチャリングを適用するようにしてもよい。ここでいうパンクチャリングは、出力される符号語シンボルを周期的に省略する(削除する)処理である。
図3は、パンクチャリングを適用した符号化装置の機能構成の例を示す概略ブロック図である。図3に示すように、符号化装置200は、データ取得部110と、インタリーバ120と、2つの符号化部130と、デインタリーバ250と、パンクチャリング処理部260と、送信部140とを備える。図3の各部のうち、図1の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(110、120、130、130−1、130−2、140)を付して説明を省略する。
図3に示す符号化装置200の構成では、図1に示す符号化装置100構成に加えてさらにデインタリーバ250とパンクチャリング処理部260とを備えている。
It should be noted that puncturing may be further applied to the configuration of the coding device 100 shown in FIG. The puncturing referred to here is a process of periodically omitting (deleting) the output code word symbol.
FIG. 3 is a schematic block diagram showing an example of a functional configuration of a coding device to which puncturing is applied. As shown in FIG. 3, the coding device 200 includes a data acquisition unit 110, an interleaver 120, two coding units 130, a deinterleaver 250, a puncture processing unit 260, and a transmission unit 140. Of the parts of FIG. 3, parts having the same functions corresponding to the parts of FIG. 1 are designated by the same reference numerals (110, 120, 130, 130-1, 130-2, 140) and the description thereof will be omitted. To do.
In the configuration of the coding device 200 shown in FIG. 3, in addition to the coding device 100 configuration shown in FIG. 1, a deinterleaver 250 and a puncture processing unit 260 are further provided.

デインタリーバ250は、インタリーバ120が行ったインタリーブに対するデインタリーブを行う。すなわち、デインタリーバ250は、インタリーバ120が行ったインタリーブと逆の変換を行う。
パンクチャリング処理部260は、符号化部130−1からの出力、デインタリーバ250からの出力のうちいずれか一方又は両方に対してパンクチャリングを行う。すなわち、パンクチャリング処理部260は、符号化部130−1から出力された符号語シンボル、及び、デインタリーバ250から出力された符号語シンボルのうちいずれか一方又は両方を周期的に省略する処理を行う。
The deinterleaver 250 performs a deinterleave on the interleave performed by the interleaver 120. That is, the deinterleaver 250 performs the reverse conversion of the interleave performed by the interleaver 120.
The puncturing processing unit 260 punctures one or both of the output from the coding unit 130-1 and the output from the deinterleaver 250. That is, the puncturing processing unit 260 periodically omits one or both of the code word symbol output from the coding unit 130-1 and the code word symbol output from the deinterleaver 250. Do.

なお、図3の符号化装置200のように送信側でパンクチャリングの前にデインタリーブを行うことは必須ではなく、受信側でデインタリーブを行うようにしてもよい。一方、送信側でパンクチャリングの前にデインタリーブを行うことで、デインタリーブ後の状態において符号語シンボルの省略が周期的になる。これにより、デインタリーブによる受信側での復号成功率の低下が小さくて済む。
パンクチャリング処理部260が行うパンクチャリングは、式(2)に例示されるパンクチャリング行列によって示される。
It should be noted that it is not essential for the transmitting side to perform deinterleaving before puncturing as in the coding device 200 of FIG. 3, and the receiving side may perform deinterleaving. On the other hand, by performing deinterleaving before puncturing on the transmitting side, the omission of the code word symbol becomes periodic in the state after deinterleaving. As a result, the decrease in the decoding success rate on the receiving side due to the deinterleave can be small.
The puncturing performed by the puncturing processing unit 260 is represented by the puncturing matrix exemplified in the equation (2).

Figure 0006771184
Figure 0006771184

パンクチャリング行列の各行は、1つの符号化部に対応する。式(2)の例では、パンクチャリング行列Pの上側の行が符号化部130−1に対応し、下側の行が符号化部130−2に対応する。
また、パンクチャリング行列の要素「0」は符号語シンボルを省略することを示し、要素「1」は符号語シンボルを省略しないことを示す。式(2)の例の場合、上側の行の要素は「1」、「1」であることから、パンクチャリング処理部260は、符号化部130−1が出力する符号語シンボルを全て送信部140へ出力する。一方、下側の行の要素は「1」、「0」であることから、符号化装置200は、符号化部130−2が出力する符号語シンボルを1つおきに送信部140へ出力する。この場合、パンクチャリングによって伝送レートがr=1/2からr=2/3へと向上する。
なお、パンクチャリング行列の列数はパンクチャリング周期と呼ばれTで表される。式(2)に示されるパンクチャリング行列の場合、パンクチャリング周期はT=2である。
Each row of the puncturing matrix corresponds to one coding unit. In the example of the equation (2), the upper row of the puncturing matrix P corresponds to the coding unit 130-1, and the lower row corresponds to the coding unit 130-2.
Further, the element "0" of the puncturing matrix indicates that the code word symbol is omitted, and the element "1" indicates that the code word symbol is not omitted. In the case of the example of the equation (2), since the elements in the upper row are "1" and "1", the puncture processing unit 260 transmits all the code word symbols output by the coding unit 130-1. Output to 140. On the other hand, since the elements in the lower row are "1" and "0", the coding device 200 outputs every other code word symbol output by the coding unit 130-2 to the transmitting unit 140. .. In this case, puncturing improves the transmission rate from r = 1/2 to r = 2/3.
The number of columns in the puncturing matrix is called the puncturing period and is represented by T. In the case of the puncturing matrix shown in equation (2), the puncturing period is T = 2.

次に、符号化のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションでは、有限体GF(2)の要素のうち、最初のmシンボル{0,1,・・・αm−2}を入力符号アルファベットとする。ここで、m=2(pは正整数)である。従って、各入力シンボルはpビットの情報を有している。
符号化装置(符号化装置100又は200)に入力する情報として、シンボル長1024、2048、及び、4096の3つの情報を用い、それぞれについてシミュレーションを行う。符号化装置は、レートr=1/2で符号化を行うため、出力シンボル長は2048、4096、及び、8192となる。
Next, the simulation result of coding will be described. In the simulation, the first m symbol {0,1, ... α m-2 } among the elements of the finite field GF (2 q ) is used as the input code alphabet. Here, m = 2 p (p is a positive integer). Therefore, each input symbol has p-bit information.
As information to be input to the coding device (coding device 100 or 200), three pieces of information having symbol lengths 1024, 2048, and 4096 are used, and simulation is performed for each of them. Since the coding apparatus performs coding at a rate r = 1/2, the output symbol lengths are 2048, 4096, and 8192.

出力シンボルは、2点からなるユークリッド空間上の信号点である。以下では、簡単のため、伝送方式として1次元のPAM(Pulse Amplitude Modulation)を用いており、従って、1次元当たりの周波数利用効率(情報レート)にて評価を行う。但し、符号化装置が用いる伝送方式は1次元のPAMに限らずいろいろな伝送方式とすることができる。例えば、PAMを2次元平面(複素平面)へ割り当てる(すなわち、伝送方式としてQAM(Quadrature Amplitude Modulation)を用いる)ことで、周波数効率を2倍にすることができる。 The output symbol is a signal point in Euclidean space consisting of 2 q points. In the following, for the sake of simplicity, one-dimensional PAM (Pulse Amplitude Modulation) is used as the transmission method, and therefore evaluation is performed based on the frequency utilization efficiency (information rate) per dimension. However, the transmission method used by the coding apparatus is not limited to the one-dimensional PAM, and various transmission methods can be used. For example, the frequency efficiency can be doubled by assigning PAM to a two-dimensional plane (complex plane) (that is, using QAM (Quadrature Amplitude Modulation) as a transmission method).

また、出力シンボル長は2048、4096の各々に対し、インタリーバにはスプレッド値22、32、45のSランダムインタリーバを用いている。また、符号化部130については、メモリ数1(P=1、従って拘束長2)としている。
復号には通常の2元ターボ符号の復号と同様に、符号のトレリス構造を用いたBCJRアルゴリズムを用いる。但し、メトリックの計算は有限体GF(2)で行う必要がある。なお、ここではP=1なので、復号に用いるトレリスの状態数は2である。
符号化部130の乗算器に用いる係数については、可能な全ての係数の組み合わせについてシミュレーションを行って全解探索し、誤り率が最も小さくなる係数の組み合わせを用いた。
Further, for each of the output symbol lengths of 2048 and 4096, S random interleavers having spread values of 22, 32 and 45 are used as interleavers. Further, the coding unit 130 has a memory number of 1 (P = 1, therefore, a constraint length of 2).
The BCJR algorithm using the trellis structure of the code is used for decoding in the same manner as the decoding of a normal binary turbo code. However, the calculation of the metric needs to be performed by the finite field GF (2 q ). Since P = 1 here, the number of states of the trellis used for decoding is 2 q .
As for the coefficients used for the multiplier of the coding unit 130, simulation was performed for all possible combinations of coefficients to search for all solutions, and the combination of coefficients having the smallest error rate was used.

なお、トレリスの終端処理に関しては、最終状態を4回繰り返し送信することで行う。従って、符号化部を並列接続した構成では、合計で8シンボルを追加で送信することによる終端処理を行う。この終端処理によって、ブロック長は2056、4054、8200となる。
以下、図4及び図5を参照して説明するシミュレーションと、図6及び図7を参照して説明するシミュレーションでは、パンクチャリングを行っていない。一方、図8及び図9を参照して説明するシミュレーションでは、パンクチャリングを行っている。
The trellis termination process is performed by repeatedly transmitting the final state four times. Therefore, in a configuration in which the coding units are connected in parallel, termination processing is performed by additionally transmitting a total of 8 symbols. By this termination processing, the block lengths are 2056, 4054, and 8200.
Hereinafter, the simulation described with reference to FIGS. 4 and 5 and the simulation described with reference to FIGS. 6 and 7 do not perform puncturing. On the other hand, in the simulation described with reference to FIGS. 8 and 9, puncturing is performed.

図4は、符号化部130の第1の具体例を示す説明図である。図4に示す符号化部130は、図2に示す符号化部130の具体例であり、図4の各部のうち図2の各部に対応する部分には同一の符号(130、131、132、132a、132b、R1、M1、M2、M2、A1、A2)を付している。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing a first specific example of the coding unit 130. The coding unit 130 shown in FIG. 4 is a specific example of the coding unit 130 shown in FIG. 2, and the parts corresponding to the parts of FIG. 2 among the parts of FIG. 4 have the same reference numerals (130, 131, 132, 132a, 132b, R1 1, M1 1, M2 0, M2 1, are denoted by A1 2, A2).

図4の例で、再帰的畳込み演算部132aでは、乗算器M1がメモリR1の値に係数αを乗算する。加算器A1は、乗算器M1からの出力を入力シンボルuに加算する。メモリR1は、加算器A1からの出力の前回値を記憶する。
非再帰的畳込み演算部132bでは、乗算器M2が加算器A1からの出力に係数α(=1)を乗算する。乗算器M2は、メモリR1の値に係数αを乗算する。加算器A2は、乗算器M2の出力と乗算器M2の出力とを加算する。乗算器M2の出力が、符号化部130の出力cとなる。
In the example of FIG. 4, in the recursive convolution calculation unit 132a, the multiplier M1 1 multiplies the value of the memory R1 1 by the coefficient α 2 . The adder A1 2 adds an output from the multiplier M1 1 to the input symbol u i. The memory R1 1 stores the previous value of the output from the adder A1 2 .
In the non-recursive convolution calculation unit 132b, the multiplier M2 0 multiplies the output from the adder A1 2 by the coefficient α 0 (= 1). The multiplier M2 1 multiplies the value of the memory R1 1 by the coefficient α 3 . The adder A2 adds the output of the multiplier M2 0 and the output of the multiplier M2 1 . The output of the multiplier M2 1 is an output c i of the encoder 130.

図4の例では、入力はm=4のシンボル(p=2ビット)であり、入力の符号アルファベットは{0,1,α,α}である。符号化部130は、この入力シンボルをGF(8)上の出力シンボル(q=3)に変換する。出力の符号アルファベットは{0,1,α,α,・・・,α}である。符号化装置100は、出力の符号アルファベットを8−PAM変調にマッピングする。各トレリスの状態数は8である。
図4に示す係数は、原始多項式g(x)=x+x+1とした場合に、拘束長2において最も良い結果を示した係数である。
図4の例では、終端処理のシンボルを除くと次元当たりの周波数利用効率は、p/2=1(bit/dimension)である。
In the example of FIG. 4, the input is a symbol of m = 4 (p = 2 bits), and the code alphabet of the input is {0,1, α, α 2 }. The coding unit 130 converts this input symbol into an output symbol (q = 3) on the GF (8). Code alphabet outputs are {0,1, α, α 2, ···, α 6}. The coding device 100 maps the code alphabet of the output to 8-PAM modulation. The number of states of each trellis is eight.
The coefficients shown in FIG. 4 are the coefficients showing the best results at the constraint length 2 when the primitive polynomial g (x) = x 3 + x + 1.
In the example of FIG. 4, the frequency utilization efficiency per dimension is p / 2 = 1 (bit / dimension) excluding the terminating symbol.

図5は、シミュレーション結果の第1例を示すグラフである。図5の横軸は信号対雑音比(Signal-To-Noise Ratio;SNR)[単位:デシベル(dB)]を示す。縦軸は、フレーム誤り率(FER)を示す。図5は、図4に示す構成の符号化部130を用いた通信のシミュレーションにおける信号対雑音比とフレーム誤り率との関係を示している。
線L11は、周波数利用効率1bit/dimension、かつ、8−PAM信号点配置を用いた場合の信号点拘束下の通信路容量を示す。線L21は、ブロック長2048でのフレーム誤り率を示す。線L22は、ブロック長4096でのフレーム誤り率を示す。線L23は、ブロック長8192でのフレーム誤り率を示す。
FIG. 5 is a graph showing a first example of the simulation result. The horizontal axis of FIG. 5 shows the signal-to-noise ratio (SNR) [unit: decibel (dB)]. The vertical axis indicates the frame error rate (FER). FIG. 5 shows the relationship between the signal-to-noise ratio and the frame error rate in the simulation of communication using the coding unit 130 having the configuration shown in FIG.
Line L11 shows the channel capacity under signal point constraint when the frequency utilization efficiency is 1 bit / dimension and the 8-PAM signal point arrangement is used. Line L21 shows the frame error rate at the block length 2048. Line L22 shows the frame error rate at block length 4096. Line L23 shows the frame error rate at the block length 8192.

線L23に示されるように、ブロック長8200において限界(線L11)から0.75デシベル離れた信号対雑音比でフレーム誤り率10−2を達成可能である。また、通常のターボ符号と同様、エラーフロアが観察されるが、これはフレーム誤り率10−2を下回っている。
また、線L21及びL22に示されるように、入力シンボル長が比較的短い場合でも良好なフレーム誤り率を得られている。
As shown by line L23, a frame error rate of 10-2 can be achieved at a block length of 8200 with a signal-to-noise ratio 0.75 dB away from the limit (line L11). Also, as with normal turbo codes, an error floor is observed, which is below the frame error rate of 10-2 .
Further, as shown by the lines L21 and L22, a good frame error rate is obtained even when the input symbol length is relatively short.

図6は、符号化部130の第2の具体例を示す説明図である。図6に示す符号化部130は、図4の場合と構成は同様であり、乗算器が用いる係数の値が異なっている。図6の構成では、乗算器M1、M2、M2の係数が、それぞれα、α、α(=1)に設定されている。
図6の例では、入力はm=8のシンボル(p=3ビット)であり、入力の符号アルファベットは{0,1,α,α,・・・,α}である。符号化部130は、この入力シンボルをGF(16)上の出力シンボル(q=4)に変換する。出力の符号アルファベットは{0,1,α,α,・・・,α14}である。符号化装置100は、出力の符号アルファベットを16−PAM変調にマッピングする。
図6に示す係数は、原始多項式g(x)=x+x+1とした場合に、拘束長2において最も良い結果を示した係数である。
図6の例では、終端処理のシンボルを除くと次元当たりの周波数利用効率は、p/2=1.5(bit/dimension)である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a second specific example of the coding unit 130. The coding unit 130 shown in FIG. 6 has the same configuration as that in the case of FIG. 4, and the value of the coefficient used by the multiplier is different. In the configuration of FIG. 6, the coefficients of the multipliers M1 1 , M2 0 , and M2 1 are set to α 2 , α 9 , and α 0 (= 1), respectively.
In the example of FIG. 6, the input is a symbol of m = 8 (p = 3 bits), the code alphabet input is {0,1, α, α 2, ···, α 6}. The coding unit 130 converts this input symbol into an output symbol (q = 4) on the GF (16). The code alphabet of the output is {0, 1, α, α 2 , ..., α 14 }. The coding device 100 maps the code alphabet of the output to 16-PAM modulation.
The coefficients shown in FIG. 6 are the coefficients showing the best results at the constraint length 2 when the primitive polynomial g (x) = x 4 + x + 1.
In the example of FIG. 6, the frequency utilization efficiency per dimension is p / 2 = 1.5 (bit / dimension) excluding the terminating symbol.

図7は、シミュレーション結果の第2例を示すグラフである。図7の横軸は信号対雑音比[単位:dB]を示す。縦軸は、フレーム誤り率を示す。図7は、図6に示す構成の符号化部130を用いた通信のシミュレーションにおける信号対雑音比とフレーム誤り率との関係を示している。
線L31は、周波数利用効率1.5bit/dimension、かつ、16−PAM信号点配置を用いた場合の信号点拘束下の通信路容量を示す。線L41は、ブロック長2048でのフレーム誤り率を示す。線L42は、ブロック長4096でのフレーム誤り率を示す。線L43は、ブロック長8192でのフレーム誤り率を示す。
FIG. 7 is a graph showing a second example of the simulation result. The horizontal axis of FIG. 7 indicates the signal-to-noise ratio [unit: dB]. The vertical axis shows the frame error rate. FIG. 7 shows the relationship between the signal-to-noise ratio and the frame error rate in the simulation of communication using the coding unit 130 having the configuration shown in FIG.
Line L31 shows the channel capacity under signal point constraint when the frequency utilization efficiency is 1.5 bit / dimension and the 16-PAM signal point arrangement is used. Line L41 shows the frame error rate at the block length 2048. Line L42 shows the frame error rate at the block length of 4096. Line L43 shows the frame error rate at the block length 8192.

線L43に示されるように、ブロック長8200において限界(線L31)から0.9デシベル離れた信号対雑音比でフレーム誤り率10−2を達成可能である。また、通常のターボ符号と同様、エラーフロアが観察されるが、これはフレーム誤り率10−2を下回っている。
また、線L41及びL42に示されるように、入力シンボル長が比較的短い場合でも良好なフレーム誤り率を得られている。
As shown by line L43, a frame error rate of 10-2 can be achieved at a block length of 8200 with a signal-to-noise ratio 0.9 decibels away from the limit (line L31). Also, as with normal turbo codes, an error floor is observed, which is below the frame error rate of 10-2 .
Further, as shown by lines L41 and L42, a good frame error rate is obtained even when the input symbol length is relatively short.

図8は、パンクチャリング行列の例を示す説明図である。図8及び図9を参照して説明するシミュレーションでは、符号化装置200にて図4の構成の符号化部130を用いて、パンクチャリングを含むシミュレーションを行った。図8に示す2通りのパンクチャリングそれぞれについてシミュレーションを行った。
図8の行L51に示すパンクチャリング(伝送レート2/3、周波数利用効率1.3bit/dimension)では、送信シンボル数3072である。行L52に示すパンクチャリング(伝送レート4/5、周波数利用効率1.6bit/dimension)では、送信シンボル数2560である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a puncturing matrix. In the simulation described with reference to FIGS. 8 and 9, a simulation including puncturing was performed by the coding apparatus 200 using the coding unit 130 having the configuration shown in FIG. Simulations were performed for each of the two types of puncture ring shown in FIG.
In the puncturing (transmission rate 2/3, frequency utilization efficiency 1.3 bit / dimension) shown in line L51 of FIG. 8, the number of transmission symbols is 3072. In the puncture ring (transmission rate 4/5, frequency utilization efficiency 1.6 bit / dimension) shown in line L52, the number of transmission symbols is 2560.

図9は、パンクチャリングを含むシミュレーション結果の例を示すグラフである。図9の横軸は信号対雑音比[単位:dB]を示す。縦軸は、フレーム誤り率を示す。
線L61は、パンクチャリングを行わない場合(伝送レート1、周波数利用効率1bit/dimension、8−PAM)の場合の信号点拘束下の通信路容量を示す。この場合の出力シンボル数は4096である。
線L62は、行L51のパンクチャリング(伝送レート2/3、周波数利用効率1.3bit/dimension、8−PAM)の場合の信号点拘束下の通信路容量を示す。
線L63は、行L52のパンクチャリング(伝送レート4/5、周波数利用効率1.6bit/dimension、8−PAM)の場合の信号点拘束下の通信路容量を示す。
FIG. 9 is a graph showing an example of simulation results including puncturing. The horizontal axis of FIG. 9 indicates the signal-to-noise ratio [unit: dB]. The vertical axis shows the frame error rate.
Line L61 shows the channel capacity under signal point constraint when puncturing is not performed (transmission rate 1, frequency utilization efficiency 1 bit / dimension, 8-PAM). The number of output symbols in this case is 4096.
Line L62 shows the channel capacity under signal point constraint in the case of puncturing of line L51 (transmission rate 2/3, frequency utilization efficiency 1.3 bit / dimension, 8-PAM).
Line L63 shows the channel capacity under signal point constraint in the case of puncturing of line L52 (transmission rate 4/5, frequency utilization efficiency 1.6 bit / dimension, 8-PAM).

線L71は、パンクチャリングを行わない場合のフレーム誤り率を示す。線L72は、行L51のパンクチャリングを行った場合のフレーム誤り率を示す。線L73は、行L52のパンクチャリングを行った場合のフレーム誤り率を示す。
いずれの場合も良好な結果を得られており、パンクチャリングの適用により誤り率特性を劣化させずに伝送レートを容易に変更することができる。いずれの場合も、限界(線L61、L62、L63)から1デシベル以内でフレーム誤り率10−2となっている。
このように、パンクチャリングを行う場合についても良好な結果を得られた。
Line L71 shows the frame error rate when puncturing is not performed. Line L72 shows the frame error rate when puncturing line L51. Line L73 shows the frame error rate when puncturing line L52.
Good results have been obtained in both cases, and the transmission rate can be easily changed by applying puncturing without degrading the error rate characteristics. In any case, it has a limit (line L61, L62, L63) from the frame error rate 10-2 within one decibels.
In this way, good results were also obtained when puncturing was performed.

以上のように、データ取得部110は、有限体の要素の一部に対応付けられる符号アルファベット数の送信対象データを取得する。符号化部130は、再帰構造を有し、かつ、前記有限体の要素を係数とする畳込み演算による符号化を行う。そして、符号化部130の出力の符号アルファベット数、及び、符号化部130の各メモリの状態数が、いずれも有限体の全要素数である。
これにより、符号化部130が行う符号化では、入力1シンボルに対して出力が1シンボルであっても冗長度が付加され、符号化利得を得ることができる。この符号化利得により、符号化部130を用いて反復復号のための符号化の構成とした場合に、組織的な要素の送信が不要である。反復復号可能な点で、誤り訂正能力が高く、組織的な要素の送信が不要な点で伝送効率が高い。
このように符号化装置100及び200によれば、誤り訂正能力が高く、かつ、伝送効率のより高い通信が可能である。
As described above, the data acquisition unit 110 acquires the transmission target data having the number of code alphabets associated with a part of the elements of the finite field. The coding unit 130 has a recursive structure and performs coding by a convolution operation using the element of the finite field as a coefficient. Then, the number of code alphabets of the output of the coding unit 130 and the number of states of each memory of the coding unit 130 are both the total number of elements of the finite field.
As a result, in the coding performed by the coding unit 130, redundancy is added to one input symbol even if the output is one symbol, and a coding gain can be obtained. Due to this coding gain, it is not necessary to transmit a systematic element when the coding unit 130 is used to configure the coding for iterative decoding. It has high error correction capability in that it can be repeatedly decoded, and has high transmission efficiency in that it does not require transmission of organizational elements.
As described above, according to the coding devices 100 and 200, it is possible to perform communication having high error correction capability and higher transmission efficiency.

ここで、出願人は、先の出願(特願2016−130872号)において、2元シンボルを入力として2元以上であるL元のシンボルを出力する畳込み演算を用いた符号化を行う第一符号化部と、第一符号化部が出力したL元のシンボルの系列をL次の正方行列の要素の系列に変換する変換部と、L次の正方行列の要素の系列をインタリーブするインタリーバと、インタリーバによってインタリーブされた要素を入力としてL次の正方行列の要素を出力する畳込み演算を行い、畳込み演算の出力を畳込み演算の入力側ヘフィードバックする符号化を行う第二符号化部と、を備える符号化装置を提案した。
先の出願に係る符号化装置では2元シンボルを入力とする符号化を行う点で、伝送効率のさらなる向上の余地がある。
これに対して、本実施形態に係る符号化装置では、非2元シンボルを用いて優れた伝送効率を得ることができる。また、本実施形態に係る符号化装置では、符号化部がフィードバックの構造を備えることで、符号化部を並列に連接した構成にて高い誤り訂正能力を有するという効果を得られる。
Here, in the previous application (Japanese Patent Application No. 2016-130872), the applicant performs encoding using a convolution operation that takes a binary symbol as an input and outputs an L element symbol that is two or more elements. An encoding unit, a conversion unit that converts the series of L-source symbols output by the first coding unit into a series of L-th-order square matrix elements, and an interleaver that interleaves the series of L-th-order square matrix elements. , A second coding unit that performs a convolution operation that outputs the elements of the L-th order square matrix with the elements interleaved by the interleaver as input, and feeds back the output of the convolution operation to the input side of the convolution operation. And proposed a coding device equipped with.
In the coding apparatus according to the previous application, there is room for further improvement in transmission efficiency in that coding is performed by inputting a binary symbol.
On the other hand, in the coding apparatus according to the present embodiment, excellent transmission efficiency can be obtained by using non-binary symbols. Further, in the coding apparatus according to the present embodiment, since the coding unit has a feedback structure, it is possible to obtain an effect that the coding unit has a high error correction capability in a configuration in which the coding units are connected in parallel.

また、2元のターボ符号やLDPC符号は、十分に長い符号長が十分に長い場合にはシャノン限界に近接する強力な誤り訂正符号であるが、中程度から短い符号長の場合の誤り率特性は優れていない。さらに、周波数利用効率を改善するために多値の信号点からなる変調方式を用いる場合は、2元の符号をどのように多値変調にマッピングするかにその誤り率特性が大きく依存する。
これに対して、本実施形態に係る符号化装置が用いる非2元シンボル(多元シンボル)では、図5及び図7を参照して説明したように符号長(入力シンボル長)が長い場合のみでなく、比較的短い場合にも優れた誤り訂正能力を有するという効果を得られる。
Further, a binary turbo code or LDPC code is a strong error correction code that approaches the Shannon limit when a sufficiently long code length is sufficiently long, but an error rate characteristic in the case of a medium to short code length. Is not good. Further, when a modulation method consisting of multi-valued signal points is used to improve frequency utilization efficiency, the error rate characteristic largely depends on how the binary code is mapped to multi-valued modulation.
On the other hand, in the non-binary symbol (multidimensional symbol) used by the coding apparatus according to the present embodiment, only when the code length (input symbol length) is long as described with reference to FIGS. 5 and 7. It is possible to obtain the effect of having excellent error correction ability even when the error is relatively short.

また、符号化部130−1は、データ取得部110が取得した送信対象データに対して符号化を行う。インタリーバ120は、データ取得部110が取得した送信対象データをインタリーブする。符号化部130−2は、インタリーバ120がインタリーブした送信対象データに対して符号化を行う。
これにより、復号側反復復号を行うことができ、かつ、反復復号のために組織的な要素の送信が不要である。反復復号可能な点で、誤り訂正能力が高く、組織的な要素の送信が不要な点で伝送効率が高い。
このように符号化装置100及び200によれば、誤り訂正能力が高く、かつ、伝送効率のより高い通信が可能である。
Further, the coding unit 130-1 encodes the transmission target data acquired by the data acquisition unit 110. The interleaver 120 interleaves the transmission target data acquired by the data acquisition unit 110. The coding unit 130-2 encodes the transmission target data interleaved by the interleaver 120.
As a result, iterative decoding on the decoding side can be performed, and transmission of systematic elements is not required for iterative decoding. It has high error correction capability in that it can be repeatedly decoded, and has high transmission efficiency in that it does not require transmission of organizational elements.
As described above, according to the coding devices 100 and 200, it is possible to perform communication having high error correction capability and higher transmission efficiency.

また、送信部140は、符号化部130−1の出力の符号アルファベット数と、符号化部130−2の出力の符号アルファベット数を乗算した符号アルファベット数の符号語にて送信を行う送信部を備える。
これにより、符号化装置100及び200によれば、符号化部130−1及び130−2からの出力を比較的容易に送信シンボルに対応付けることができる。
Further, the transmission unit 140 transmits with a code word having a code alphabet number obtained by multiplying the code alphabet number of the output of the coding unit 130-1 by the code alphabet number of the output of the coding unit 130-2. Be prepared.
As a result, according to the coding devices 100 and 200, the outputs from the coding units 130-1 and 130-2 can be relatively easily associated with the transmission symbol.

なお、符号化装置100又は200が行う演算及び制御の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
A program for realizing all or part of the functions of the arithmetic and control performed by the encoding device 100 or 200 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is stored in the computer system. The processing of each part may be performed by reading and executing. The term "computer system" as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices.
In addition, the "computer system" includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
Further, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. Further, a "computer-readable recording medium" is a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and dynamically holds the program for a short period of time. In that case, it also includes the one that holds the program for a certain period of time, such as the volatile memory inside the computer system that becomes the server or client. Further, the above-mentioned program may be a program for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be a program for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like within a range not deviating from the gist of the present invention are also included.

100、200 符号化装置
110 データ取得部
120 インタリーバ
130 符号化部
140 送信部
250 デインタリーバ
260 パンクチャリング処理部
100, 200 Encoding device 110 Data acquisition unit 120 Interleaver 130 Coding unit 140 Transmission unit 250 Deinterleaver 260 Puncturing processing unit

Claims (3)

素数の整数乗の要素数の有限体の要素の一部に対応付けられる符号アルファベット数の送信対象データを取得するデータ取得部と、
再帰構造を有する第1の符号化部であって、前記データ取得部が取得した前記送信対象データに対して、前記有限体の要素を係数とする畳込み演算による符号化を行う第1の符号化部と、
前記データ取得部が取得した前記送信対象データをインタリーブするインタリーバと、
再帰構造を有する第2の符号化部であって、前記インタリーバがインタリーブした前記送信対象データに対して前記符号化を行う第2の符号化部と、
前記第1の符号化部の出力の符号アルファベット数と、前記第2の符号化部の出力の符号アルファベット数とを乗算した符号アルファベット数の符号語にて送信を行う送信部と、
を備え、
前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの出力の符号アルファベット数、及び、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの各メモリの状態数が、いずれも前記有限体の全要素数である、符号化装置。
A data acquisition unit that acquires data to be transmitted with a code alphabet number associated with a part of a finite field element having a prime number integer power.
A first encoding unit that have a recursive structure, the to the transmission target data that the data acquisition unit has acquired, a first encoding is performed by convolution of the coefficients of elements of the finite field Encoding part and
An interleaver that interleaves the transmission target data acquired by the data acquisition unit, and
A second coding unit having a recursive structure, the second coding unit that performs the coding on the transmission target data interleaved by the interleaver, and
A transmission unit that transmits with a code word having a code alphabet number obtained by multiplying the code alphabet number of the output of the first coding unit by the code alphabet number of the output of the second coding unit.
With
The number of code alphabets of each output of the first coding unit and the second coding unit, and the number of states of each memory of the first coding unit and the second coding unit are , All of which are the total number of elements of the finite field.
データ取得部が、素数の整数乗の要素数の有限体の要素の一部に対応付けられる符号アルファベット数の送信対象データを取得することと、The data acquisition unit acquires the data to be transmitted with the number of code alphabets associated with a part of the finite field elements of the prime number to the integer power.
再帰構造を有する第1の符号化部が、前記データ取得部が取得した前記送信対象データに対して、前記有限体の要素を係数とする畳込み演算による符号化を行うことと、The first coding unit having a recursive structure encodes the transmission target data acquired by the data acquisition unit by a convolution operation using the element of the finite field as a coefficient.
インタリーバが、前記送信対象データをインタリーブすることと、When the interleaver interleaves the data to be transmitted,
再帰構造を有する第2の符号化部が、インタリーブされた前記送信対象データに対して前記符号化を行うことと、A second coding unit having a recursive structure performs the coding on the interleaved data to be transmitted.
送信部が、前記第1の符号化部の出力の符号アルファベット数と、前記第2の符号化部の出力の符号アルファベット数とを乗算した符号アルファベット数の符号語にて送信を行うことと、The transmission unit transmits with a code word having a code alphabet number obtained by multiplying the code alphabet number of the output of the first coding unit by the code alphabet number of the output of the second coding unit.
を含み、Including
前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの出力の符号アルファベット数、及び、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの各メモリの状態数が、いずれも前記有限体の全要素数である、符号化方法。The number of code alphabets of each output of the first coding unit and the second coding unit, and the number of states of each memory of the first coding unit and the second coding unit are , All of which are the total number of elements of the finite field.
コンピュータを、Computer,
素数の整数乗の要素数の有限体の要素の一部に対応付けられる符号アルファベット数の送信対象データを取得するデータ取得部、A data acquisition unit that acquires data to be transmitted with a code alphabet number associated with a part of a finite field element having a prime number integer power.
再帰構造を有する第1の符号化部であって、前記データ取得部が取得した前記送信対象データに対して、前記有限体の要素を係数とする畳込み演算による符号化を行う第1の符号化部、A first coding unit having a recursive structure, which encodes the data to be transmitted acquired by the data acquisition unit by a convolution operation using the element of the finite field as a coefficient. Kabu,
前記データ取得部が取得した前記送信対象データをインタリーブするインタリーバ、An interleaver that interleaves the transmission target data acquired by the data acquisition unit,
再帰構造を有する第2の符号化部であって、前記インタリーバがインタリーブした前記送信対象データに対して前記符号化を行う第2の符号化部、および、A second coding unit having a recursive structure, the second coding unit that performs the coding on the transmission target data interleaved by the interleaver, and
前記第1の符号化部の出力の符号アルファベット数と、前記第2の符号化部の出力の符号アルファベット数とを乗算した符号アルファベット数の符号語にて送信を行う送信部A transmission unit that transmits with a code word having a code alphabet number obtained by multiplying the code alphabet number of the output of the first coding unit by the code alphabet number of the output of the second coding unit.
として動作させるためのプログラムであって、It is a program to operate as
前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの出力の符号アルファベット数、及び、前記第1の符号化部および前記第2の符号化部のそれぞれの各メモリの状態数が、いずれも前記有限体の全要素数である、プログラム。The number of code alphabets of each output of the first coding unit and the second coding unit, and the number of states of each memory of the first coding unit and the second coding unit are , All of which are the total number of elements of the finite field.
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