JP6970518B2 - 送信装置及び受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、衛星放送及び地上放送並びに固定通信及び移動通信の技術分野に関するものであり、特に、デジタルデータの送信装置及び受信装置に関する。

白色雑音下での伝送性能を向上させる技法として、デジタル変調において、誤り訂正符号の強さと変調マッピングのビットとを適切に組み合わせることで、伝送性能の向上を可能とする符号化変調技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

この非特許文献１等に記載される符号化変調技術は、日本の衛星デジタル放送規格ＩＳＤＢ−Ｓ（例えば、非特許文献２参照）でも採用されており、伝送性能の向上に寄与する技法として実績がある。

非特許文献１に記載される技法の基本的な原理は、シンボルにビットをマッピングした後の信号点間のユークリッド距離を考慮し、シンボルを構成するビット（以下、シンボル構成ビットと呼ぶ）のうち、ユークリッド距離が互いに短い信号点間で１／０が反転するビットに対しては強い誤り訂正を施し、ユークリッド距離が互いに長い信号点間で１／０が反転するビットに対しては逆に弱い誤り訂正を施す、又は符号化処理を施さないことによって、全体の情報効率を維持しつつ、雑音耐性を向上させる、というものである。

また、非特許文献１においては、８ＰＳＫ（phase-shift keying）を例とした集合分割法とよばれる信号点へのシンボル割り当て方法が提案されている。集合分割法は、ビット毎に分割可能な複数の符号系列を入力シンボル系列とし、該入力シンボル系列のシンボル構成ビットを、一様に信号点間の最小ユークリッド距離が拡大するように分割して、変調に用いる信号点へのシンボルの割り当てを行う伝送方式である。一例として、集合分割法による８ＰＳＫ信号点へのシンボル割り当て方法の例を、図１１を用いて説明する。

図１１には、８ＰＳＫの各信号点に割り当てる、３ビットで構成されるシンボル（０００、００１、・・・、１１１）が既に記載されているが、これは以下の分割手順を使って信号点へのシンボルの割り当てを行った結果得られるものであり、集合分割を行っている時点においては未だ決定されていない。

最初の分割では８つの信号点のうち、隣接する信号点間のユークリッド距離（最小ユークリッド距離）が最大となる様に４つの信号点からなる２つの信号点群に分割する。ここで、２つの信号点群のうち、一方の信号点群には、シンボル構成ビットの第１ビット（最上位ビット）にａ１＝０を割り当て、他方にはａ１＝１を割り当てる。

次に、最初の分割で得られた４つの信号点で構成される２つの信号点群を、それぞれ、最小ユークリッド距離が最大となる様に２つの信号点からなる４つの信号点群に分割する。ここで、４つの信号点で構成される信号点群を２つの信号点群に分割する際に、一方の信号点群には、シンボル構成ビットの第２ビットにａ２＝０を割り当て、他方にはａ２＝１を割り当てる。

さらに、図１１では省略したが、２回目の分割で得られた２つの信号点で構成される４つの信号点群を、それぞれ、１つの信号点からなる８つの信号点群に分割する。ここで、２つの信号点で構成される信号点群を１つの信号点に分割する際に、一方の信号点群には、シンボル構成ビットの第３ビット（最下位ビット）にａ３＝０を割り当て、他方にはａ３＝１を割り当てる。

以上の３段階の集合分割を行った結果、８つの信号点それぞれに、３ビットの固有のシンボルが割り当てられる。

こうした信号点へのシンボル割り当てを行うことで、８ＰＳＫの場合、第１ビット（図１１中、ａ１に相当）は８ＰＳＫでの最小ユークリッド距離、第２ビット（図１１中、ａ２に相当）はＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）の最小ユークリッド距離、第３ビット（図１１中、ａ３に相当）はＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying）の最小ユークリッド距離の条件の下で各ビットの復号を行うことが可能となる。

また、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）及び３２ＱＡＭに集合分割法を適用した場合のシンボル割り当て方法の例を図１２、図１３に示す。８ＰＳＫの場合と同様に、分割を進めることで、最小ユークリッド距離が広がることが確認できる。図１２、図１３においては、第１ビット（a１：最上位ビット）、第２ビット（a２）までの分割例を示しているが、第３ビット（a３）以降も同様に、最小ユークリッド距離が拡大するよう分割が可能である。

このような集合分割法の伝送方式によれば、予め送受間で集合分割法により得られた信号点へのシンボルの割り当てを共有し、送信側では、シンボルを構成する各ビットで伝送するデータについて、対応する信号点間の最小ユークリッド距離に適した訂正能力の誤り訂正符号で符号化して変調し、受信側では、復調後に送信側の符号化に対応した復号を行うことで、雑音耐性の高い伝送システムが実現できる。

一方で、集合分割法を多値変調に適用する場合、分割するビット毎に最小ユークリッド距離が広がるとともに、ビット毎に誤り訂正能力も異なってくるため、所定の符号化率において伝送性能を向上するには、ビット毎の誤り訂正能力に応じた誤り訂正符号の最適化が必要となる。

ところで、欧州の衛星デジタル放送方式であるＤＶＢ−Ｓ２（非特許文献３参照）、ＤＶＢ−Ｓ２Ｘ（非特許文献４参照）やＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ４４に記載の高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式（以下、高度衛星放送方式と呼ぶ。例えば、非特許文献５参照）においては、信号点へのシンボルの割り当て技法としてグレイコードが採用されている。

グレイコードは、ＢＰＳＫ及びＱＰＳＫにおいてはビット毎の訂正能力は一様であるが、８ＰＳＫ以上の多値変調においては、シンボルに含まれるビット間の誤り訂正能力が不均一となることから、所定の符号化率において伝送性能を向上する際の障害となっている。

このため、グレイコードによる上記の問題を改善するべく、当該集合分割法による伝送方式を更に改善し、各ビットの訂正能力が異なる場合の伝送性能を向上させる技法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１５５１９５号公報

G. Ungerboeck, "Channel coding with multilevel/phase signals", IEEE Transaction Information Theory, Vol.IT-28, No.1, 1982年1月，p.55−67 "衛星デジタル放送の伝送方式 標準規格 ARIB STD-B20 3.0版"、［online］、平成13年5月31日改定、ARIB、［平成28年2月15日検索］、インターネット〈URL：http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B20v3_0.pdf〉 Digital Video Broadcasting (DVB), "Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications(DVB-S2)" ，［online］， Final draft ETSI EN 302 307 V1.2.1(2009-04)、［平成28年2月15日検索］、インターネット<URL:http://www.etsi.org/deliver/etsi_en/302300_302399/302307/01.02.01_40/en_302307v010201o.pdf> Digital Video Broadcasting (DVB), "Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part2: DVB-S2 Extensions(DVB-S2X)" ，［online］，Draft ETSI EN 302 307-2 V1.1.1(2014-10)、［平成28年2月15日検索］、インターネット<URL:http://www.etsi.org/deliver/etsi_en/302300_302399/30230702/01.01.01_20/en_30230702v010101a.pdf> "高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式 標準規格 ARIB STD-B44 2.0版"、［online］、平成26年7月31日改定、ARIB、［平成28年2月15日検索］、インターネット〈URL：http://arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B44v2_0.pdf〉

前述したように、集合分割法においては、ビット毎に訂正能力が異なることから、所定の符号化率において伝送性能を向上するには、ビット毎の誤り訂正能力に応じた誤り訂正符号の最適化が必要となる。

このため、特許文献１には、集合分割法による伝送方式によって各ビットの訂正能力が異なる場合の伝送性能を向上させる技法が開示されているが、８ＰＳＫについてのみ、その具体例が開示されている。一方、６４ＱＡＭにおけるＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号化率やＬＤＰＣ符号の検査行列に関してどのような値を採用すれば周波数利用効率を向上させ、当該伝送性能を向上できるのかについて開示されていない。したがって、当該集合分割法による伝送方式を採用するにあたって、放送事業者が、場合によっては伝送性能の向上が見られないＬＤＰＣ符号化率（或いはＬＤＰＣ符号の検査行列）を使用するおそれがあった。

したがって、ビット毎に分割可能な複数の符号系列を入力シンボル系列とし、該入力シンボル系列のシンボル構成ビットを、一様に信号点間の最小ユークリッド距離が拡大するように分割する集合分割法による伝送方式において、６４ＱＡＭにおける具体的なＬＤＰＣ符号化率や、そのＬＤＰＣ符号の検査行列に関する値についての具体的な数値が望まれていた。

さらに、４Ｋや８Ｋ等の超高精細映像に対する高画質化へのニーズへ対応するためには情報ビットレートを向上する必要があるが、そのためには変調多値数を上げ、誤り訂正符号のパリティビットを減らし、平均符号化率を上げると同時に誤り訂正符号が擬似エラーフリーを満たすＣ／Ｎも上げる必要がある。通常、所要Ｃ／Ｎにおける擬似エラーフリーの評価点としては、ビット誤り率１．０×１０^−１１がよく用いられる。

従来技法である６４ＱＡＭに集合分割法を適用した場合のシンボルへのビット割り当て例を図１４に示す。また、図１４に示すマッピングによる集合分割法を適用した場合の、６４ＱＡＭの集合分割のプロセスを図１５及び図１６に示す。図１５及び図１６に示す通り、分割を進めるごとに最小ユークリッド距離が拡大し、後段のビットほど誤りの少ない復号が期待できる。

図１４を適用した場合の、６４ＱＡＭのビット毎のＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を図１７に示す。図１７より、前述の通り、後段のビットほどＣ／Ｎ一定の条件において、ビット誤り率が少なくなることがわかる。

しかし、６４ＱＡＭに集合分割法を適用する場合、ＬＤＰＣ符号設計に関する新たな課題が発生する。図１７において、疑似エラーフリーを満たす目標値としてＣ／Ｎ＝１５．５ｄＢの点に着目する。第１ビットの特性と交差するビット誤り率（図１７中〇点線）は、２．８×１０^−１である。第１ビットがＢＰＳＫであると想定し、ＢＰＳＫにおいてＰ＝２．８×１０^−１に相当するＣ／Ｎは式（１）より算出可能である。尚、ｅｒｆｃ（ ）は相補誤差関数を示す。

式（１）より、Ｐ＝２．８×１０^−１に相当するＣ／Ｎは、−７．６９ｄＢに相当する。この条件は第１ビットの誤り訂正符号において疑似エラーフリーを満たすには、非常に低い符号化率を要求することから、第１ビットに適用するＬＤＰＣ符号の設計が困難となる。尚、高度衛星放送方式におけるＬＤＰＣ符号化率４１／１２０（近似値１／３）における所要Ｃ／Ｎのシミュレーション値−４．０ｄＢが、疑似エラーフリーを満たすＣ／Ｎ下限値の目安となる（非特許文献５参照）。

さらに、図１７の第５及び第６ビットの特性に着目する。Ｃ／Ｎ＝１５．５ｄＢから見て、第５ビット及び第６ビットはともにビット誤り率が１×１０^−６を下回っており、ＢＣＨ符号等による簡素な誤り訂正符号によって、十分な擬似エラーフリーが期待できる。しかしながら、ＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号の性能に着目すると、ＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号のみで擬似エラーフリーを満たす誤り訂正前のビット誤り率は１．２×１０^−４であることから、第５ビット及び第６ビットのビット誤り率特性はＣ／Ｎ＝１５．５ｄＢ付近においては過剰な性能であることがわかる。つまり、第５ビット及び第６ビットは、着目するＣ／Ｎにおいては過剰な最小ユークリッド距離を有することから、全体性能を考慮した場合、第５及び第６ビットの最小ユークリッド距離は、他のビットに配分することが望ましい。

本発明は、上述の問題に鑑みて為されたものであり、６４ＱＡＭに集合分割法を適用し、平均符号化率及び周波数利用効率を向上させるデジタルデータの送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。

上述の問題を解決するために、本発明では、所要Ｃ／Ｎ＝１５．５ｄＢ付近において擬似エラーフリーが達成可能な手段として、集合分割法による６４ＱＡＭのシンボル構成ビットの各ビットのＬＤＰＣ符号化率を平均したＬＤＰＣ平均符号化率９３／１２０（近似値７／９）を適用する。そして、集合分割法を適用する際に、シンボルを構成するビット毎の誤り訂正能力に応じて、各ビットに対して所定のＬＤＰＣ符号化率を有するＬＤＰＣ符号を内符号、所定の訂正能力を有するＢＣＨ符号を外符号とする連接符号を適用することで、周波数利用効率を向上させたデジタルデータの送信装置及び受信装置を構成する。即ち、シンボルを構成する各ビットに適用する連接符号は、外符号として、ＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号、又はＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号を有し、さらに内符号として、符号長４４８８０を有するＬＤＰＣ符号を有する。また、ＬＤＰＣ符号は、６４ＱＡＭのシンボル構成ビットの各ビットにおいて、それぞれ所定の符号化率を有し、最上位の第１ビットから最下位の第６ビットまでのＬＤＰＣ平均符号化率が、９３／１２０（近似値７／９）となるよう構成する。さらに、従来からの集合分割法に起因する課題を解決するため、第１ビットと第２ビットの誤り訂正前のビット誤り率がほぼ同等となるよう、また、第４ビットと第５ビット並びに第６ビットの誤り訂正前のビット誤り率がほぼ同等となるよう変形させた集合分割法（本願明細書中、従来技法の集合分割法と対比する際には明確に区別するべく「変形集合分割法」とも称する）を適用する。より具体的に、本発明の特徴事項について以下に述べる。

一点目の特徴事項は、
デジタルデータの伝送を行う送信装置において、変調方式として６４ＱＡＭ及びＬＤＰＣ平均符号化率として９３／１２０（近似値７／９）を適用することとし、ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号から構成される連接符号と、変調に用いる信号点へのシンボルの割り当てを行い、第１ビットから第２ビットに至る分割において第１ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第１ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第２ビットから第３ビットに至る分割において第２ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第２ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第３ビットから第４ビットに至る分割において第３ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第３ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第４ビットから第５ビットに至る分割において第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第４ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第５ビットから第６ビットに至る分割において第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第５ビットのビット値に応じて２種類に分割して第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離を等しくする集合分割法とを組み合わせる際に、当該連接符号は、シンボルを構成する各ビットの所要訂正能力に応じて定められた所定数の符号化率を有し、当該集合分割法におけるシンボル構成ビットの各ビットに対してＬＤＰＣ符号の符号化をするにあたり、第１ビット（最上位ビット）から第６ビット（最下位ビット）の順に、第１ビットと第２ビットに至る分割においては第１ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離と第２ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなることから等しい符号化率を有するＬＤＰＣ符号により符号化し、また、第２ビットから第３ビット、第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビット、第５ビットから第６ビットに至る分割においては、第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなることから同一の符号化率を有する所定のＢＣＨ符号で符号化するよう構成することにある。これにより、集合分割法における周波数利用効率を高めることが可能となる。

二点目の特徴事項は、
前記ＬＤＰＣ符号において、ＬＤＰＣ符号の符号長が４４８８０ビットとすることにある。これにより、ＭＰＥＧ−２ ＴＳ（Motion Pictures Expert Group 2 Transport Stream）との整合性の高い伝送が可能となる。

三点目の特徴事項は、
前記ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号の連接符号において、ＢＣＨ符号がＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号、又はＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号とすることにある。これにより、周波数利用効率向上のために内符号パリティを付加しない場合においても十分なエラー耐性を得ることが可能となる。

四点目の特徴事項は、
前記ＢＣＨ符号がＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号である場合に、符号系列を構成する情報ビットがすべてバイト単位で構成されることにある。これにより、ＴＬＶ等のバイト単位で構成される可変長パケットの切れ目を符号系列の情報ビット領域においても、バイト単位で区切ることが可能である。

五点目の特徴事項は、
前記ＬＤＰＣ符号は、平均符号化率９３／１２０（近似値７／９）の６４ＱＡＭの変調シンボルを構成する６ビットについて、第１ビットに４５／１２０、第２ビットに４５／１２０、第３ビットに１０８／１２０、第４ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）、第５ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）、第６ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）の符号化率とすることにある。このようにビット毎の所要訂正能力に応じて定められた符号化率を有することにより、集合分割法における周波数利用効率を高めることが可能となる。

六点目の特徴事項は、
一点目〜五点目の特徴より構成された送信装置において、送信装置側で用いるＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号のうち１以上の符号化率に関する情報を、伝送多重制御信号によって伝送することにある。これにより、用いる符号化率に応じて、符号化及び復号の整合がとれた送受信装置を提供することができる。

七点目の特徴事項は、
一点目〜六点目の特徴により構成された送信装置により送信された信号を受信する受信装置において、第１ビットから第２ビットに至る分割において最小ユークリッド距離が等しく、また、第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビット、第５ビットから第６ビットに至る分割において最小ユークリッド距離が等しくなるように分割する集合分割により得られる信号点とシンボルの対応関係に基づいて、当該シンボルを構成する各ビットをＬＤＰＣ復号するに当たり、第１ビット、第２ビット、第３ビット、第４ビット、第５ビット、第６ビットの順に、ビット毎の訂正能力に応じたＬＤＰＣ符号に用いた検査行列によりＬＤＰＣ復号処理を行うことにある。

八点目の特徴事項は、
一点目〜六点目の特徴により構成された送信装置により送信された信号を受信する受信装置において、送信側で符号化に用いた符号化率のＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号に対応する復号を行うことにある。これにより、効率の良い誤り訂正復号が可能となる。

九点目の特徴事項は、
六点目の特徴により構成された送信装置により送信された信号を受信する受信装置において、ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号のうち１以上の符号化率情報について、伝送多重制御信号に基づいて判別することにある。これにより、用いる符号化率に応じて、符号化及び復号の整合がとれた送受信装置を提供することができる。

以上の技法を取り入れて送信装置及び受信装置を構成することで、集合分割法と誤り訂正符号を組み合わせる際の伝送性能を向上させることが可能となる。

即ち、本発明の送信装置は、デジタルデータの伝送を行う送信装置であって、６４ＱＡＭによる直交変調手段と、前記６４ＱＡＭの変調に用いる信号点の割り当てとして、第１ビットから第２ビットに至る分割において第１ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第１ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第２ビットから第３ビットに至る分割において第２ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第２ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第３ビットから第４ビットに至る分割において第３ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第３ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第４ビットから第５ビットに至る分割において第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第４ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第５ビットから第６ビットに至る分割において第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第５ビットのビット値に応じて２種類に分割して第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離を等しくするとともに、第１ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離と第２ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しくなるように分割する集合分割法により６４ＱＡＭの変調に用いる信号点への割り当てを行うシンボルについて、ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号から構成される連接符号を用いて６ビットで分割可能な複数の符号系列からなるシンボル構成ビットを形成する誤り訂正符号化手段とを備え、前記ＬＤＰＣ符号の符号化率は、前記シンボル構成ビットの最上位ビットから最下位ビットへのビット順に当該集合分割法により分割されるシンボルのシンボル構成ビットについて、所要訂正能力に応じて該ビット毎に定められており、前記誤り訂正符号化手段は、該ビット毎に定められたＬＤＰＣ符号の符号化率を用いて、ＬＤＰＣ平均符号化率が９３／１２０となるよう前記６４ＱＡＭのシンボル構成ビットを形成することを特徴とする。これにより、集合分割法における周波数利用効率を高めることが可能となる。また、この特徴を有効化させるために、本発明の送信装置において、ＭＰＥＧ−２ ＴＳとの整合性の高い伝送を可能とするよう、ＬＤＰＣ符号の符号長を４４８８０ビットとするのが好適である。

また、本発明の送信装置において、前記ＢＣＨ符号がＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号、又はＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号であることを特徴とする。これにより、周波数利用効率向上のために内符号パリティを付加しない場合においても十分なエラー耐性を得ることが可能となる。

また、本発明の送信装置において、前記ＬＤＰＣ符号は、前記ＬＤＰＣ平均符号化率９３／１２０の６４ＱＡＭ用のシンボル構成ビットの６ビットについて、最上位ビットである第１ビットに４５／１２０、第２ビットに４５／１２０、第３ビットに１０８／１２０、第４ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）、第５ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）、最下位ビットである第６ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）の符号化率を有することを特徴とする。このようにビット毎の所要訂正能力に応じて定められた符号化率を有することにより、集合分割法における周波数利用効率を高めることが可能となる。

また、本発明の送信装置において、前記直交変調手段は、前記ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号のうち１以上の符号化率に関する情報を、伝送多重制御信号（即ち、ＴＭＣＣ信号）により伝送する符号化率判別信号多重手段を備えることを特徴とする。これにより、用いる符号化率に応じて、符号化及び復号の整合がとれた送受信装置を提供することができる。

また、本発明の送信装置において、前記誤り訂正符号化手段は、符号化率毎に固有の検査行列を用いて当該デジタルデータをＬＤＰＣ符号化する符号化器を備え、前記符号化器は、４４８８０ビットからなる符号長で符号化率毎に予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率４５／１２０に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成した検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化を行う手段を有し、前記符号化率４５／１２０の検査行列初期値テーブル（表１）は、以下の表からなることを特徴とする。

特に、本発明に係る集合分割法（変形集合分割法）における第１ビット及び第２ビットに対し、符号化率４５／１２０の検査行列初期値テーブル（表１）を共通に用いるよう構成することで、異なるものとするよりも保持すべきデータ量、即ち検査行列初期値テーブルの数を削減することができ、実用性が高くなるという利点がある。

また、本発明の送信装置において、前記誤り訂正符号化手段は、符号化率毎に固有の検査行列を用いて当該デジタルデータをＬＤＰＣ符号化する符号化器を備え、前記符号化器は、４４８８０ビットからなる符号長で符号化率毎に予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率１０８／１２０に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成した検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化を行う手段を有し、前記符号化率１０８／１２０の検査行列初期値テーブル（表２）は、以下の表からなることを特徴とする。

また、本発明の受信装置は、本発明の送信装置から送信される６４ＱＡＭの変調波信号を受信して復調及び復号処理を行う、デジタルデータの受信装置であって、前記集合分割法によりＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号から構成される連接符号化を施した６４ＱＡＭの変調波信号を直交復調し、受信信号点系列を出力する直交復調手段と、前記６４ＱＡＭの受信信号点系列から、６ビットで分割可能な複数の符号系列からなるシンボル構成ビットを取得し、ビット毎に定められたＬＤＰＣ符号の符号化率を用いてＬＤＰＣ復号処理を施すとともに、ＢＣＨ復号処理を施す復号手段とを備え、前記ビット毎に定められたＬＤＰＣ符号の符号化率は、前記集合分割法により分割されるシンボルのシンボル構成ビットについて、所要訂正能力に応じて該ビット毎に定められ、且つ該ビット毎に定められたＬＤＰＣ符号の符号化率のＬＤＰＣ平均符号化率が９３／１２０となるよう構成されていることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記復号手段は、送信側で符号化に用いた符号化率のＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号に対応する復号を行うことを特徴とする。これにより、各分割段階に対応するシンボル構成ビットに対して、最適なＢＥＲ特性が得られ雑音耐性に優れた伝送が可能となる。

また、本発明の受信装置において、前記復号手段は、前記ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号のうち１以上の符号化率情報について、伝送多重制御信号に基づいて判別する符号化率判別手段を備えることを特徴とする。これにより、用いる符号化率に応じて、符号化及び復号の整合がとれた送受信装置を提供することができる。

また、本発明の受信装置において、本発明の送信装置で送信した変調波信号を受信して、前記集合分割法におけるシンボル構成ビットの各ビットに対して個別に設定された前記ＬＤＰＣ符号の符号化率に基づいて復号することを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、本発明の送信装置で送信した変調波信号を受信して、前記集合分割法におけるシンボル構成ビットの各ビットに対して個別に設定された前記ＬＤＰＣ符号の符号化率と前記検査行列に基づいて復号することを特徴とする。

本発明によれば、誤り訂正符号と多値変調（６４ＱＡＭ）の組み合わせにおける符号化変調の性能を向上させ、白色雑音下における伝送性能を向上させることが可能となる。

本発明における一実施形態の送信装置及び受信装置の構成例を示す図である。 本発明に係る実施例１として、第１ビットＬＤＰＣ符号化率４５／１２０、第２ビットＬＤＰＣ符号化率４５／１２０、第３ビットＬＤＰＣ符号化率１０８／１２０、第４ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、第５ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、第６ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、及びＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号の場合のスロット構成例を示す図である。 本発明に係る６４ＱＡＭにおける変形集合分割法のシンボルへのビット割り当てを示す図である。 本発明に係る６４ＱＡＭにおける変形集合分割法の第１ビットから第２ビット、第２ビットから第３ビットへの分割例を示す図である。 本発明に係る６４ＱＡＭにおける変形集合分割法の第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビットへの分割例を示す図である。 本発明に係る６４ＱＡＭにおけるビット毎の誤り訂正前のＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。 本発明に係る実施例２として、すべての符号系列において情報ビットがバイト単位で構成され、第１ビットＬＤＰＣ符号化率４５／１２０、第２ビットＬＤＰＣ符号化率４５／１２０、第３ビットＬＤＰＣ符号化率１０８／１２０、第４ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、第５ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、第６ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、及びＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号の場合のスロット構成例を示す図である。 本発明に係る実施例３として、第１ビットＬＤＰＣ符号化率４５／１２０、第２ビットＬＤＰＣ符号化率４５／１２０、第３ビットＬＤＰＣ符号化率１０８／１２０、第４ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、第５ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、第６ビットＬＤＰＣ符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、及びＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号の場合のスロット構成例を示す図である。 本発明と従来技法を対比するＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。 本発明と従来技法を対比する所要Ｃ／Ｎ比較結果を示す図である。 従来からの８ＰＳＫにおける集合分割法の分割例を示す図である。 従来からの１６ＱＡＭにおける集合分割法の分割例を示す図である。 従来からの３２ＱＡＭにおける集合分割法の分割例を示す図である。 従来からの６４ＱＡＭにおける集合分割法のシンボルへのビット割り当てを示す図である。 従来からの６４ＱＡＭにおける集合分割法の第１ビットから第２ビット、第２ビットから第３ビットへの分割例を示す図である。 従来からの６４ＱＡＭにおける集合分割法の第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビットへの分割例を示す図である。 従来からの６４ＱＡＭにおけるビット毎の誤り訂正前のＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置を説明する。 図１は、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０のブロック図である。尚、実際の送信装置１０は、誤り訂正符号の先頭を識別するために変調波信号に同期信号を多重する機能、ＩＳＤＢ−Ｓ等に採用されている伝送方式の設定等の情報を受信機に予告するための伝送多重制御信号（ＴＭＣＣ信号とも呼ぶ）を変調波信号に多重する機能などを有する。また、実際の受信装置２０には、変調波信号に多重された同期信号を検出し誤り訂正符号の先頭を検出する同期検出機能や、伝送多重制御信号から伝送方式の設定等の情報を検出して変調方式や符号化率等の設定を行う制御機能などを有するが、その詳細な図示を省略している。

（装置構成）
〔送信装置〕
図１を参照するに、本実施形態の送信装置１０は、前方向誤り訂正方式の送信装置であり、シリアル／パラレル変換部１１と、誤り訂正符号化部１２と、符号化率設定部１３と、マッピング部１４と、直交変調部１５と、符号化率判別信号多重部１６とを備える。即ち、送信装置１０の機能ブロック構成は、集合分割法による符号化変調送信装置と変わらないが、誤り訂正符号化部１２の処理、符号化率設定部１３及び、附随するマッピング部１４が従来技法と異なる。

シリアル／パラレル変換部１１は、１ビットの送信データ系列を、使用する変調方式の多値数をＬとするとＭ＝ｌｏｇ_２Ｌビットのデータ系列（６４値変調の場合、Ｍ＝ｌｏｇ_２６４＝６ビットの系列）に変換し、誤り訂正符号化部１２に送出する。

誤り訂正符号化部１２は、第１誤り訂正符号化部１２‐１〜第６誤り訂正符号化部１２‐６から構成され、所定の誤り訂正符号（例えば、ＢＣＨ符号及びＬＤＰＣ符号）により符号化した６系統の符号系列を生成する。

第１誤り訂正符号化部１２‐１〜第６誤り訂正符号化部１２‐６のそれぞれは、外符号を実施例１としてＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号とし、内符号を符号長４４８８０のＬＤＰＣ符号とする。また、後述するＬＤＰＣ符号に適用する符号化率が１２０／１２０の場合は、ＬＤＰＣパリティは付加せず、実施例１としてＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号のみで誤り訂正符号化を行う。尚、後述するように、実施例３のスロットでは、ＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号とすることができる。

符号化率設定部１３は、当該集合分割法におけるシンボル構成ビットの各ビットに対してＬＤＰＣ符号の符号化率を個別に設定する。特に、本発明に係るＬＤＰＣ符号として、平均符号化率９３／１２０（近似値７／９）を有し、後述する第１ビットから第２ビットに至る分割において第１ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離と第２ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離が等しく、また、第２ビットから第３ビット、第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビット、第５ビットから第６ビットに至る分割においては、第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるよう分割する変形集合分割法に基づく６４ＱＡＭ変調の各ビットにおいて、第１ビットには符号化率４５／１２０、第２ビットには符号化率４５／１２０、第３ビットには１０８／１２０、第４ビットには符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、第５ビットには符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）、第６ビットには符号化率１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティ無し）の符号化率を設定する。これにより、誤り訂正符号化部１２は、第１ビットから第２ビットに至る分割において第１ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離と第２ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離が等しく、また、第２ビットから第３ビット、第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビット、第５ビットから第６ビットに至る分割においては、第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるよう分割する変形集合分割法によるシンボル構成ビットの訂正能力を考慮した符号化率が設定され、十分な訂正能力を有するＬＤＰＣ符号化を行うことができる。これにより、集合分割法における周波数利用効率を高めることが可能となる。

上記設定に基づき誤り訂正符号化部１２から得られる符号群をスロット化した場合の実施例１のスロット構成を図２に示す。尚、本発明において、ＬＤＰＣ符号長は４４８８０であり、高度衛星放送方式（非特許文献５参照）と同一の符号長であることから、高度衛星放送方式のスロットのビット割り当てに準じてスロット化することが可能であり、図２においてもスロットヘッダを初めとして、同様の割り当てを適用することが可能である。また、後述するマッピング部１４においても、６４ＱＡＭ適用時にビット割り当ての過不足が生じないマッピングが可能である。

マッピング部１４は、当該６系統の符号系列を入力シンボル系列とし、シンボルに対応した信号点のＩ軸及びＱ軸の振幅値を変調信号点系列として出力する。図３には、本発明に係る６４ＱＡＭにおける変形集合分割法を適用した場合のシンボルへのビット割り当て例を示している。また、図３に示すマッピングによる変形集合分割法を適用した場合の、６４ＱＡＭの集合分割のプロセスを図４及び図５に示す。即ち、本発明に係るマッピングに用いるシンボルと信号点との対応関係は、図４及び図５に示す第１ビットから第２ビットに至る分割において第１ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離と第２ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離が等しく、また、第２ビットから第３ビット、第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビット、第５ビットから第６ビットに至る分割においては、第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるよう構成した変形集合分割法により取得された集合分割を用いる。即ち、本発明の変形集合分割法では、第１ビットから第２ビットに至る分割において最小ユークリッド距離が等しく、また、第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビット、第５ビットから第６ビットに至る分割において最小ユークリッド距離が等しくなるよう信号点を分割することで、シンボルと信号点の対応関係が取得される。従来技法の集合分割法である図１５及び図１６と、本発明の変形集合分割法である図４及び図５を比較した場合、従来技法では第１ビットから第６ビットにおいて、徐々に最小ユークリッド距離が拡大するのに対し、本発明においては、第１ビットから第２ビットに至る分割の前後で第１ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離と第２ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離は等しく、また、第２ビットから第３ビット、第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビット、第５ビットから第６ビット（図４及び図５中一部省略）に至る分割において、第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなることがわかる。

本分割を適用した場合のＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を図６に示す。図６より、第１ビットと第２ビットにおける誤り訂正前の特性がほぼ完全に一致し、また、第４ビット、第５ビット、第６ビットにおける誤り訂正前の特性がほぼ同等となることがわかる。さらに、Ｃ／Ｎ＝１５．５ｄＢと交差する第１及び第２ビットのビット誤り率が１．６９×１０^−１（図６における〇点線）であることがわかる。これは第１ビット及び第２ビットをそれぞれＢＰＳＫと想定して式（１）によりＣ／Ｎに換算した場合、−３．３８ｄＢとなる。上述したように−４．０ｄＢが疑似エラーフリーを満たすＣ／Ｎ下限値の目安となることから、この−３．３８ｄＢとなるＣ／Ｎの値は、擬似エラーフリーが十分期待できる値である。よって、従来技法では困難であった第１ビットのＬＤＰＣ符号設計を、本発明の技法では実現可能となる。本特性を踏まえて、第１ビットと第２ビットに適用するＬＤＰＣ符号は同一の符号化率４５／１２０が適用される。

したがって、マッピング部１４は、上記対応関係に基づいて、複数の符号系列からなる入力シンボル系列を信号点系列に変換するシンボル／信号点変換手段として機能する。

直交変調部１５は、マッピング部１４により生成された変調信号系列に対して、ロールオフフィルタ処理を実行後、直交変調を施した変調波信号を、外部の伝送路に伝送する。

符号化率判別信号多重部１６は、符号化率設定部１３により誤り訂正符号化部１２に対して設定したシンボル構成ビットの各ビット用の符号化率情報を、符号化率設定部１３から受け取り伝送多重制御信号（即ち、ＴＭＣＣ信号）によって伝送するよう直交変調部１５における変調波信号に多重する機能を有する。

〔受信装置〕
本実施形態の受信装置２０は、前方向誤り訂正方式の受信装置であり、直交復調部２１と、第１〜第６ビット対数尤度比計算部２２‐１〜２２‐６と、第１〜第６ビット誤り訂正復号部２３‐１〜２３‐６と、パラレル／シリアル変換部２４と、符号化率判別部２５とを備える。即ち、受信装置２０の機能ブロック構成は、集合分割法による符号化変調受信装置と変わらないが、直交復調部２１及び、第１〜第６ビット誤り訂正復号部２３‐１〜２３‐６の処理が従来技法と異なる。

直交復調部２１は、前述した本発明に係る変形集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて変調信号系列を変調した６４ＱＡＭの変調波信号を、伝送路を介して送信装置１０から受信して直交復調し、主信号のシンボルに対応する受信信号点系列を出力する。したがって、直交復調部２１は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて変調された変調信号点系列を直交復調することで復元し出力する、直交復調手段として機能する。

第１ビット対数尤度比計算部２２‐１は、本発明に係る集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、シンボルを構成する第１ビットについて当該ビットが１及び０である確率（尤度）Ｐ１１及びＰ１０を求め、それらの比Ｐ１１／Ｐ１０の自然対数（ＬＬＲ：対数尤度比）を計算し、第１ビット誤り訂正復号部２３‐１に送出する。

第１ビット誤り訂正復号部２３‐１は、第１ビット対数尤度比計算部２２‐１による第１ビットの対数尤度比を用いて、シンボルを構成する第１ビットに対して、符号化率判別部２５から得られる第１ビット用符号化率情報である符号化率４５／１２０に相当するＬＤＰＣ符号検査行列にしたがって内符号誤り訂正を行い、さらに、ＬＤＰＣ復号結果を入力とし、実施例１ではＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号生成多項式にしたがって外符号誤り訂正を実行し、第１ビットの復号結果を第２ビット対数尤度比計算部２２‐２及びパラレル／シリアル変換部２４に送出する。

第２ビット対数尤度比計算部２２‐２は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、シンボルを構成する第２ビットについて第１ビット同様に対数尤度比を計算して第２ビット誤り訂正復号部２３‐２に送出する。

第２ビット誤り訂正復号部２３‐２は、第２ビット対数尤度比計算部２２‐２による第２ビットの対数尤度比を用いて、シンボルを構成する第２ビットに対して、符号化率判別部２５から得られる第２ビット用符号化率情報である符号化率４５／１２０に相当するＬＤＰＣ符号検査行列にしたがって内符号誤り訂正を行い、さらに、ＬＤＰＣ復号結果を入力とし、実施例１ではＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号生成多項式にしたがって外符号誤り訂正を実行し、第２ビットの復号結果を第３ビット対数尤度比計算部２２‐３及びパラレル／シリアル変換部２４に送出する。

第３ビット対数尤度比計算部２２‐３は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、シンボルを構成する第３ビットについて第１、第２ビット同様に対数尤度比を計算して第３ビット誤り訂正復号部２３‐３に送出する。

第３ビット誤り訂正復号部２３‐３は、第３ビット対数尤度比計算部２２‐３による第３ビットの対数尤度比を用いて、シンボルを構成する第３ビットに対して、符号化率判別部２５から得られる第３ビット用符号化率情報である符号化率１０８／１２０に相当するＬＤＰＣ符号検査行列にしたがって内符号誤り訂正を行い、さらに、ＬＤＰＣ復号結果を入力とし、実施例１ではＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号生成多項式にしたがって外符号誤り訂正を実行し、第３ビットの復号結果を第４ビット対数尤度比計算部２２‐４及びパラレル／シリアル変換部２４に送出する。

第４ビット対数尤度比計算部２２‐４は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、シンボルを構成する第４ビットについて第１、第２、第３ビット同様に対数尤度比を計算して第４ビット誤り訂正復号部２３‐４に送出する。

第４ビット誤り訂正復号部２３‐４は、第４ビット対数尤度比計算部２２‐４による第４ビットの対数尤度比を用いて、シンボルを構成する第４ビットに対して、符号化率判別部２５から得られる第４ビット用符号化率情報である符号化率１２０／１２０に相当する、実施例１のＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号生成多項式にしたがって外符号誤り訂正を実行し、第４ビットの復号結果をパラレル／シリアル変換部２４に送出する。

第５ビット対数尤度比計算部２２‐５は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、シンボルを構成する第５ビットについて第１、第２、第３、第４ビット同様に対数尤度比を計算して第５ビット誤り訂正復号部２３‐５に送出する。

第５ビット誤り訂正復号部２３‐５は、第５ビット対数尤度比計算部２２‐５による第５ビットの対数尤度比を用いて、シンボルを構成する第５ビットに対して、符号化率判別部２５から得られる第５ビット用符号化率情報である符号化率１２０／１２０に相当する、実施例１のＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号生成多項式にしたがって外符号誤り訂正を実行し、第５ビットの復号結果をパラレル／シリアル変換部２４に送出する。

第６ビット対数尤度比計算部２２‐６は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、シンボルを構成する第６ビットについて第１、第２、第３、第４、第５ビット同様に対数尤度比を計算して第６ビット誤り訂正復号部２３‐６に送出する。

第６ビット誤り訂正復号部２３‐６は、第６ビット対数尤度比計算部２２‐６による第６ビットの対数尤度比を用いて、シンボルを構成する第６ビットに対して、符号化率判別部２５から得られる第６ビット用符号化率情報である符号化率１２０／１２０に相当する、実施例１のＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号生成多項式にしたがって外符号誤り訂正を実行し、第６ビットの復号結果をパラレル／シリアル変換部２４に送出する。

このようにして、第１〜第６ビット対数尤度比計算部２２‐１〜２２‐６及び第１〜第６ビット誤り訂正復号部２３‐１〜２３‐６は、第１ビットから第２ビットに至る分割において最小ユークリッド距離が等しく、また、第３ビットから第４ビット、第４ビットから第５ビット、第５ビットから第６ビットに至る分割において最小ユークリッド距離が等しくなるよう分割する変形集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、ビット毎に得られる復号結果と対数尤度比を用いて、逐次復号を行う。したがって、第１〜第６ビット対数尤度比計算部２２‐１〜２２‐６及び第１〜第６ビット誤り訂正復号部２３‐１〜２３‐６は、上記集合分割を行い信号点へのシンボルの割り当てを行った信号点とシンボルの対応関係に基づいて各シンボル構成ビットの復号を行う復号手段として機能する。

パラレル／シリアル変換部２４は、第１〜第６ビット誤り訂正復号部２３‐１〜２３‐６から得られるシンボルを構成するビットに対応するデータ系列の復号結果をパラレル／シリアル変換し、１ビットの受信データ系列を外部に送出する。

符号化率判別部２５は、直交復調部２１より得られる、誤り訂正符号の先頭を識別するために変調波信号に同期信号を多重する機能や伝送方式の設定等の情報を受信装置２０に予告するための伝送多重制御信号を入力し、第１〜第６ビット誤り訂正復号部２３‐１〜２３‐６で使用する第１〜第６ビット用符号化率情報を伝送多重制御信号から判別して、第１〜第６ビット誤り訂正復号部２３‐１〜２３‐６にそれぞれ送出する。

なお、図２に示す実施例１においては、スロットヘッダ領域を活用して、ＴＬＶパケットなどのバイト単位で構成された可変長パケットを収容することが想定されるが、実施例１のスロット構成においては、スロットを構成する符号系列毎に見た場合、情報ビットがバイト単位で構成されておらず、可変長パケットの切れ目を示すバイト情報をスロットヘッダ領域に書き込むことが困難になることが予想される。

そこで、図７に示す実施例２の符号系列ごとに情報ビットがバイト単位で構成されたスロット構成を用いることで、バイト単位で構成される可変長パケットの切れ目を示す情報をスロットヘッダ領域に書き込む機能を担保して収容することが可能となる。

また、より高い訂正能力のＢＣＨ符号を外符号として適用するために、４４８８０ビットからなる符号長のスロットを、ＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号を用いて図８に示すような実施例３のスロット構成とすることができる。

つまり、図２に示す実施例１のスロット構成では、従来からの高度衛星放送方式のスロット構成と同様に、１７６ビットのスロットヘッダと６ビットのスタッフビットが設けられており、目標とする所要Ｃ／Ｎにおいて、シンボル構成ビットの各ビットのうち最小ユークリッド距離が大きくなる第４ビット（ａ４）、第５ビット（a５）及び最下位ビット（ａ６）のビット誤りが、ＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号のみで十分に訂正できないほど大きくなるような場合に、４４８８０ビットからなる符号長を変えることなく訂正能力の強化を行うことが望ましい。また、第１ビットから第３ビットの各ビットにおいてもＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号を適用することで、第１ビットから順に復号する際の誤り伝搬の影響を軽減することが可能となる。

そこで、図８に示すように、実施例３のスロット構成では、スロットヘッダの領域を削除し、削除した１７６ビットについてはＢＣＨ符号のパリティに割り当て、訂正能力１２ビットのＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号から訂正能力２３ビットのＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号に強化する。このようにスロットヘッダを削除しても、伝送多重制御信号に、この双方を識別可能な情報を設けることで信号識別上の問題は生じない。

これにより、本発明に係るスロット構成は、目標とする所要Ｃ／Ｎが十分に高い場合（即ち、ＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号によって定まる所要Ｃ／Ｎよりも高い目標値となる場合）は、実施例３のスロット構成（図８）を採用し、目標とする所要Ｃ／Ｎに応じて、実施例１または実施例２のスロット構成（図２、図７）と実施例３のスロット構成（図８）を切り替えて採用する。

尚、ＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号の生成多項式は、特許文献１に開示されているとおりである。また、ＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号の生成多項式は、非特許文献５に開示されているとおりである。

本発明の効果として、図１の送信装置１０及び受信装置２０、図８のスロット構成を用いた場合の伝送性能（シミュレーション結果）を説明する。伝送モデルは白色雑音を想定し、ＬＤＰＣ符号の復号反復回数は１段あたり最大５０回に設定した。

図９には、同等の符号化率を有する例として、ＤＶＢ−Ｓ２の６４ＡＰＳＫ符号化率７／９及びグレイ符号化６４ＱＡＭに高度ＢＳ方式のＬＤＰＣ符号（符号化率７／９（近似値））を適用した場合の特性を併記した。尚、図９の結果を線形外挿補間し、ＢＥＲ＝１×１０−１１のＣ／Ｎを所要Ｃ／Ｎと定義した。所要Ｃ／Ｎの比較結果を図１０に示す。図１０より、本発明は、ＤＶＢ−Ｓ２Ｘに対して、０．１３ｄＢ、グレイ符号化６４ＱＡＭに対して、０．４０ｄＢの改善があることがわかる。

上述の実施形態では特定の例を基に説明したが、本発明は伝送方式を指定するものではなく、衛星放送、地上放送、移動通信、固定通信などの他の伝送方式にも適用可能である。また、本発明に係る変形集合分割法による図３に示す信号点配置は一例を示したものに過ぎず、例えば図３における位相関係を１８０度反転させたものとするなど、本発明の趣旨から逸脱しない限りにおいて他の信号点配置とすることができる。

本発明によれば、誤り訂正符号と多値変調（６４ＱＡＭ）の組み合わせにおける符号化変調の性能を向上させ、白色雑音下における伝送性能を向上させることが可能となるので、誤り訂正符号と多値変調（６４ＱＡＭ）を利用する任意の用途に有用である。

１０ 送信装置
１１ シリアル／パラレル変換部
１２ 誤り訂正符号化部
１２‐１ 第１誤り訂正符号化部
１２‐２ 第２誤り訂正符号化部
１２‐３ 第３誤り訂正符号化部
１２‐４ 第４誤り訂正符号化部
１２‐５ 第５誤り訂正符号化部
１２‐６ 第６誤り訂正符号化部
１３ 符号化率設定部
１４ マッピング部
１５ 直交変調部
１６ 符号化率判別信号多重部
２０ 受信装置
２１ 直交復調部
２２‐１ 第１ビット対数尤度比計算部
２２‐２ 第２ビット対数尤度比計算部
２２‐３ 第３ビット対数尤度比計算部
２２‐４ 第４ビット対数尤度比計算部
２２‐５ 第５ビット対数尤度比計算部
２２‐６ 第６ビット対数尤度比計算部
２３‐１ 第１ビット誤り訂正復号部
２３‐２ 第２ビット誤り訂正復号部
２３‐３ 第３ビット誤り訂正復号部
２３‐４ 第４ビット誤り訂正復号部
２３‐５ 第５ビット誤り訂正復号部
２３‐６ 第６ビット誤り訂正復号部
２４ パラレル／シリアル変換部
２５ 符号化率判別部

Claims (13)

1. デジタルデータの伝送を行う送信装置であって、
   ６４ＱＡＭによる直交変調手段と、
   前記６４ＱＡＭの変調に用いる信号点の割り当てとして、第１ビットから第２ビットに至る分割において第１ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第１ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第２ビットから第３ビットに至る分割において第２ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第２ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第３ビットから第４ビットに至る分割において第３ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第３ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第４ビットから第５ビットに至る分割において第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第４ビットのビット値に応じて２種類に分割し、第５ビットから第６ビットに至る分割において第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離が等しくなるように第５ビットのビット値に応じて２種類に分割して第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離を等しくするとともに、第１ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離と第２ビットにおけるシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第４ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しく、第５ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離と第６ビットのシンボル間の最小ユークリッド距離とが等しくなるように分割する集合分割法により６４ＱＡＭの変調に用いる信号点への割り当てを行うシンボルについて、ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号から構成される連接符号を用いて６ビットで分割可能な複数の符号系列からなるシンボル構成ビットを形成する誤り訂正符号化手段とを備え、
   前記ＬＤＰＣ符号の符号化率は、前記シンボル構成ビットの最上位ビットから最下位ビットへのビット順に当該集合分割法により分割されるシンボルのシンボル構成ビットについて、所要訂正能力に応じて該ビット毎に定められており、
   前記誤り訂正符号化手段は、該ビット毎に定められたＬＤＰＣ符号の符号化率を用いて、ＬＤＰＣ平均符号化率が９３／１２０となるよう前記６４ＱＡＭのシンボル構成ビットを形成することを特徴とする送信装置。
2. 前記ＬＤＰＣ符号の符号長が４４８８０ビットであることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記ＢＣＨ符号がＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号、又はＢＣＨ（６５５３５，６５１６７）短縮符号であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信装置。
4. 前記ＢＣＨ符号がＢＣＨ（６５５３５，６５３４３）短縮符号である場合に、符号系列を構成する情報ビットがすべてバイト単位で構成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の送信装置。
5. 前記ＬＤＰＣ符号は、前記ＬＤＰＣ平均符号化率９３／１２０の６４ＱＡＭ用のシンボル構成ビットの６ビットについて、最上位ビットである第１ビットに４５／１２０、第２ビットに４５／１２０、第３ビットに１０８／１２０、第４ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）、第５ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）、最下位ビットである第６ビットに１２０／１２０（ＬＤＰＣパリティなし）の符号化率を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の送信装置。
6. 前記直交変調手段は、前記ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号のうち１以上の符号化率に関する情報を、伝送多重制御信号により伝送する符号化率判別信号多重手段を備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の送信装置。
7. 前記誤り訂正符号化手段は、符号化率毎に固有の検査行列を用いて当該デジタルデータをＬＤＰＣ符号化する符号化器を備え、前記符号化器は、４４８８０ビットからなる符号長で符号化率毎に予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率４５／１２０に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成した検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化を行う手段を有し、前記符号化率４５／１２０の検査行列初期値テーブルは、
   

   

   からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の送信装置。
8. 前記誤り訂正符号化手段は、符号化率毎に固有の検査行列を用いて当該デジタルデータをＬＤＰＣ符号化する符号化器を備え、前記符号化器は、４４８８０ビットからなる符号長で符号化率毎に予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率１０８／１２０に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成した検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化を行う手段を有し、前記符号化率１０８／１２０の検査行列初期値テーブルは、
   

   

   

   からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の送信装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の送信装置から送信される６４ＱＡＭの変調波信号を受信して復調及び復号処理を行う、デジタルデータの受信装置であって、
   前記集合分割法によりＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号から構成される連接符号化を施した６４ＱＡＭの変調波信号を直交復調し、受信信号点系列を出力する直交復調手段と、
   前記６４ＱＡＭの受信信号点系列から、６ビットで分割可能な複数の符号系列からなるシンボル構成ビットを取得し、ビット毎に定められたＬＤＰＣ符号の符号化率を用いてＬＤＰＣ復号処理を施すとともに、ＢＣＨ復号処理を施す復号手段とを備え、
   前記ビット毎に定められたＬＤＰＣ符号の符号化率は、前記集合分割法により分割されるシンボルのシンボル構成ビットについて、所要訂正能力に応じて該ビット毎に定められ、且つ該ビット毎に定められたＬＤＰＣ符号の符号化率のＬＤＰＣ平均符号化率が９３／１２０となるよう構成されていることを特徴とする受信装置。
10. 前記復号手段は、送信側で符号化に用いた符号化率のＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号に対応する復号を行うことを特徴とする、請求項９に記載の受信装置。
11. 前記復号手段は、前記ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号のうち１以上の符号化率情報について、伝送多重制御信号に基づいて判別する符号化率判別手段を備えることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の受信装置。
12. 請求項１から６のいずれか一項に記載の送信装置で送信した変調波信号を受信して、前記集合分割法におけるシンボル構成ビットの各ビットに対して個別に設定された前記ＬＤＰＣ符号の符号化率に基づいて復号することを特徴とする受信装置。
13. 請求項７又は８のいずれか一項に記載の送信装置で送信した変調波信号を受信して、前記集合分割法におけるシンボル構成ビットの各ビットに対して個別に設定された前記ＬＤＰＣ符号の符号化率と前記検査行列に基づいて復号することを特徴とする受信装置。

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