JP7207184B2

JP7207184B2 - 誤り訂正符号化方式を用いる通信システムおよび誤り訂正符号化方式の選択方法

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Publication number: JP7207184B2
Application number: JP2019106078A
Authority: JP
Inventors: 優小野; 朋浩徳安; 隼人福園; 博幸古谷; 努立田; 智裕中山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2023-01-18
Anticipated expiration: 2039-06-06
Also published as: JP2020202427A

Description

本発明は、誤り訂正符号化方式を用いる通信システムおよび誤り訂正符号化方式の選択方法に関する。

通信環境におけるデータ誤りを受信側で検出および訂正するための誤り訂正符号を送信側で送信ビット系列に付加する前方誤り訂正（以下、ＦＥＣ（Forward Error Correction）と称する）の技術が知られている。また、通信回線の品質を示す指標の一つとして、ビット誤り率を測定することが行われている。例えばＦＥＣのビット誤り率は、送信側で既知のビット系列（ＰＮ（Pseudo random Noise）符号など）に誤り訂正符号を付加した試験用信号を送信し、受信側で誤り訂正して復号化したビット系列と既知のビット系列とを比較することで測定できるが、測定可能なビット誤り率は誤り訂正後のビット誤り率のみである。

また、通信環境によって誤りの傾向（ランダム誤りやバースト誤りなど）が異なるが、選択される誤り訂正符号の種類は通常１種類であるため、誤りの傾向に応じた適切な種類の誤り訂正符号が必ずしも使用されているとは限らないという問題がある。さらに、使用される誤り訂正符号がアプリケーションに必要な能力を過剰に上回っている場合、誤り訂正符号に使われる冗長分の帯域が無駄になり、通信帯域の利用が非効率的になる、という問題がある。また、使用される誤り訂正符号がアプリケーションに必要な能力を過剰に上回っている場合、誤り訂正処理に要する処理遅延時間が大きくなり、通信のリアルタイム性が損なわれる。例えば、ターボ符号では反復復号が行われ、精度の高い誤り訂正が実現される一方で、復号処理が複雑なため処理遅延が大きくなる。

このように、誤り訂正符号の種類により性能が異なるため、誤り訂正能力を判定して通信環境やアプリケーションなどに合わせた適切な誤り訂正符号化方式（誤り訂正符号の種類および設定パラメータなどを含む）を選択する方法が望まれている。

一方、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）システムの送信側において、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）から算出される誤り訂正前ビット誤り率と誤り訂正後ビット誤り率及びパケット誤り率を用いて伝送品質を簡易推定し、送信モード（変調方式、符号化レート等）を決定する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－０６０３１２号公報

従来技術では、誤り訂正前のビット誤り率を測定しないので、誤り訂正後のビット誤り率と比較できず、使用している誤り訂正符号の種類および設定パラメータなどを含む誤り訂正符号化方式の性能を評価することが難しいという問題がある。このため、誤り訂正符号化方式の性能評価を実施するには、誤り訂正後のビット誤り率だけでなく、誤り訂正前のビット誤り率を測定する必要がある。

一方、誤り訂正符号は、その種類によってランダム誤りやバースト誤りなどの通信環境によって耐性が異なり、専用線サービスや音声等のアプリケーションによって要求される回線品質が異なる。したがって、通信環境やアプリケーションに応じて適切な誤り訂正能力が得られるように、誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択できるようにすることが望ましい。また、誤り訂正符号は、その種類によって処理遅延量も異なるため、誤り訂正能力が過剰な誤り訂正符号によって通信のリアルタイム性が損なわれることがないよう、適切な誤り訂正符号が選択されることが望ましい。

本発明では、通信環境やアプリケーションに応じて適切な誤り訂正能力が得られるように、誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択することができる誤り訂正符号化方式を用いる通信システムおよび誤り訂正符号化方式の選択方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、誤り訂正符号化方式を用いて通信を行う送信装置と受信装置とを有する通信システムにおいて、前記送信装置は、複数の所定の誤り訂正符号化方式からいずれかを選択する誤り訂正符号パラメータ選択部と、既知のビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択部の選択した前記所定の誤り訂正符号化方式により符号化する送信側誤り訂正符号化部と、前記送信側誤り訂正符号化部が出力するビット系列を変調して送信する変調部とを有し、前記受信装置は、前記送信装置から送信される信号を受信してビット系列を復調する復調部と、前記復調部が復調したビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択部の選択した前記所定の誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号化方式により復号化する誤り訂正復号化部と、前記既知のビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択部の選択した前記所定の誤り訂正符号化方式により符号化する受信側誤り訂正符号化部と、前記受信側誤り訂正符号化部が符号化したビット系列と前記復調部が復調したビット系列とに基づいて誤り訂正前のビット誤り率を測定し、測定された前記誤り訂正前のビット誤り率に基づいて通信環境における誤りの傾向を判定するとともに、前記既知のビット系列と前記誤り訂正復号化部が復号化したビット系列とに基づいて誤り訂正後のビット誤り率を測定し、測定された前記誤り訂正後のビット誤り率が前記誤り訂正符号パラメータ選択部の選択した前記所定の誤り訂正符号化方式による誤り訂正後のビット誤り率であると判定する誤り訂正性能判定部とを有し、前記誤り訂正符号パラメータ選択部は、前記誤り訂正性能判定部の判定した前記誤りの傾向に基づいて候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式を選択し、前記候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式のそれぞれについて、前記誤り訂正性能判定部の判定した誤り訂正後のビット誤り率が所望のアプリケーションに要求される許容ビット誤り率を満たすか否かを判定し、前記許容ビット誤り率を満たす１つの前記所定の誤り訂正符号化方式を選択することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記誤り訂正符号パラメータ選択部は、前記候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式のそれぞれについて、誤り訂正符号化処理及び誤り訂正復号化処理の遅延時間が前記アプリケーションに要求される許容遅延時間を満たすか否かをさらに判定し、前記許容ビット誤り率と前記許容遅延時間とを満たす１つの前記所定の誤り訂正符号化方式を選択することを特徴とする。

第３の発明は、誤り訂正符号化方式を用いて通信を行う送信装置と受信装置とを有する通信システムにおける誤り訂正符号化方式の選択方法であって、前記送信装置は、複数の所定の誤り訂正符号化方式からいずれかを選択する誤り訂正符号パラメータ選択処理と、既知のビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択処理により選択された前記所定の誤り訂正符号化方式により符号化する送信側誤り訂正符号化処理と、前記送信側誤り訂正符号化処理により符号化されたビット系列を変調して送信する変調処理とを実行し、前記受信装置は、前記送信装置から送信される信号を受信してビット系列を復調する復調処理と、前記復調処理により復調されたビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択処理により選択された前記所定の誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号化方式により復号化する誤り訂正復号化処理と、前記既知のビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択処理により選択された前記所定の誤り訂正符号化方式により符号化する受信側誤り訂正符号化処理と、前記受信側誤り訂正符号化処理により符号化されたビット系列と前記復調処理により復調されたビット系列とに基づいて誤り訂正前のビット誤り率を測定し、測定された前記誤り訂正前のビット誤り率に基づいて通信環境における誤りの傾向を判定するとともに、前記既知のビット系列と前記誤り訂正復号化処理により復号化されたビット系列とに基づいて誤り訂正後のビット誤り率を測定し、測定された前記誤り訂正後のビット誤り率が前記誤り訂正符号パラメータ選択処理により選択された前記所定の誤り訂正符号化方式による誤り訂正後のビット誤り率であると判定する誤り訂正性能判定処理とを実行し、前記誤り訂正符号パラメータ選択処理では、前記誤り訂正性能判定処理で判定された前記誤りの傾向に基づいて候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式を選択し、前記候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式のそれぞれについて、前記誤り訂正性能判定処理で判定された誤り訂正後のビット誤り率が所望のアプリケーションに要求される許容ビット誤り率を満たすか否かを判定し、前記許容ビット誤り率を満たす１つの前記所定の誤り訂正符号化方式を選択することを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、前記誤り訂正符号パラメータ選択処理では、前記候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式のそれぞれについて、誤り訂正符号化処理及び誤り訂正復号化処理の遅延時間が前記アプリケーションに要求される許容遅延時間を満たすか否かをさらに判定し、前記許容ビット誤り率と前記許容遅延時間とを満たす１つの前記所定の誤り訂正符号化方式を選択することを特徴とする。

本発明に係る誤り訂正符号化方式を用いる通信システムおよび誤り訂正符号化方式の選択方法は、通信環境やアプリケーションに応じて適切な誤り訂正能力が得られるように、誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択することができる。

第１実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。比較例の通信システムの一例を示す図である。許容ビット誤り率と許容遅延時間との関係から符号群を判別する例を示す図である。誤り訂正符号の選択処理の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る誤り訂正符号化方式を用いる通信システムおよび誤り訂正符号化方式の選択方法の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る通信システム１００の一例を示す。

図１において、通信システム１００は、送信装置１０１と受信装置１０２とを有し、通信環境に応じて送信データに誤りが加算され、受信データに誤りが生じる。ここで、図１では、誤り２６１が加算器２６０で通信データに加算される様子を模式的に描いてあり、実際には通信経路におけるマルチパス、ノイズ、干渉などにより、受信データに誤りが生じる。

図１において、送信装置１０１は、誤り訂正符号化部２０１、変調部２０２および誤り訂正符号パラメータ選択部２０３を有する。

誤り訂正符号化部２０１は、後述する誤り訂正符号パラメータ選択部２０３により指定される所定の誤り訂正符号の種類および設定パラメータを用いて、既知のビット系列２５１の誤り訂正符号化処理を行い、符号化後の既知のビット系列（既知系列とも称する）２５２を出力する。なお、誤り訂正符号化処理は、前方誤り訂正（ＦＥＣ）により行われる。また、既知のビット系列２５１は、例えばＰＮビット系列の符号である。

変調部２０２は、誤り訂正符号化部２０１が出力する符号化後の既知系列２５２を予め決められた所定の変調方式により変調処理を行い、符号化後の既知系列２５２が変調された送信信号を受信装置１０２へ送信する。

誤り訂正符号パラメータ選択部２０３は、受信装置１０２から受け取る誤り訂正性能の判定結果に基づいて、誤り訂正符号化部２０１で使用する所定の誤り訂正符号化方式（誤り訂正符号の種類および設定パラメータなどを含む）を選択する処理を行う（誤り訂正符号パラメータ選択処理に対応）。ここで、誤り訂正符号パラメータ選択部２０３は、複数の種類の誤り訂正符号および設定パラメータを保持し、誤り訂正性能の判定結果から通信システム１００の通信環境に応じた最適な誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択する。誤り訂正符号の種類は、例えばブロック符号種、畳み込み符号種などであり、設定パラメータは、例えば符号化レートや符号長などである。なお、通信システム１００の通信環境に応じた最適な誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択する具体的な方法については後述する。

図１において、受信装置１０２は、復調部３０１、誤り訂正復号化部３０２、ＢＥＲ（Bit Error Rate（ビット誤り率））測定部３０３および誤り訂正性能判定部３０４を有する。

復調部３０１は、送信装置１０１が送信する信号を受信して送信装置１０１の変調部２０２と同じ変復調方式により復調処理を行い、受信信号をビット系列に復調する。

誤り訂正復号化部３０２は、復調部３０１が復調したビット系列を送信装置１０１の誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号化方式により誤り訂正復号化する処理を行い、誤り訂正後の受信系列３５４を出力する。

ＢＥＲ測定部３０３は、誤り訂正符号化部４０１を有し、誤り訂正復号化部３０２の前後において、誤り訂正前のＢＥＲ３６１と誤り訂正後のＢＥＲ３６２とを測定する。ここで、誤り訂正前のＢＥＲ３６１は、誤り訂正を行わないときの物理的な伝送品質を示すビット誤り率であり、誤り訂正後のＢＥＲ３６２は、誤り訂正処理を含む運用上の伝送品質を示すビット誤り率である。

誤り訂正符号化部４０１は、既知のビット系列３５１を送信装置１０１の誤り訂正符号化部２０１と同じ誤り訂正符号化方式により、誤り訂正符号化処理を行い、符号化後の既知系列３５２を出力する。ここで、既知のビット系列３５１は、送信装置１０１の既知のビット系列２５１と同じであり、符号化後の既知系列３５２は、送信装置１０１の符号化後の既知系列２５２と同じである。

そして、ＢＥＲ測定部３０３は、復調部３０１が出力する誤り訂正前の受信系列３５３と符号化後の既知系列３５２とを比較して誤り訂正前のＢＥＲ３６１を測定する。また、ＢＥＲ測定部３０３は、既知のビット系列３５１と誤り訂正復号化部３０２が出力する誤り訂正後の受信系列３５４とを比較して誤り訂正後のＢＥＲ３６２を測定する。

誤り訂正性能判定部３０４は、誤り訂正前のＢＥＲ３６１と誤り訂正後のＢＥＲ３６２とに基づいて、通信システム１００で使用する誤り訂正符号化方式の誤り訂正性能を判定する処理を行う（誤り訂正性能判定処理に対応）。なお、誤り訂正性能の判定基準については後述する。そして、誤り訂正性能判定部３０４は、判定結果を送信装置１０１の誤り訂正符号パラメータ選択部２０３に送信する。ここで、送信装置１０１の誤り訂正符号パラメータ選択部２０３は、受信装置１０２の誤り訂正性能判定部３０４から送信される判定結果とアプリケーションの種類などから通信環境やアプリケーションに適した誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択する。

このようにして、本実施形態に係る通信システム１００は、ＦＥＣ前後のビット誤り率を測定することにより、物理的な伝送品質と運用上の伝送品質とを取得し、物理的な伝送品質と運用上の伝送品質とを比較して誤り訂正符号の性能を評価することが可能である。特に、本実施形態では、物理的な伝送品質と、誤り訂正性能などを含む運用上の伝送品質とをそれぞれ独立して評価可能であり、通信環境やアプリケーションなどに応じた適切な誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択することができ、通信回線の品質を向上することができる。

図２は、比較例の通信システム７００の一例を示す。図２において、通信システム７００は、送信装置７０１と受信装置７０２とを有し、通信環境に応じて送信データに誤りが加算され、受信データに誤りが生じる。ここで、図１と同様に、誤り８６１が加算器８６０で通信データに加算される様子を模式的に描いてある。

図２において、送信装置７０１は、誤り訂正符号化部８０１および変調部８０２を有する。

誤り訂正符号化部８０１は、既知のビット系列９５１を予め決められた固定の誤り訂正符号の種類および設定パラメータを用いて誤り訂正符号化処理を行い、符号化後の既知のビット系列を出力する。

変調部８０２は、誤り訂正符号化部８０１が出力する符号化後の既知のビット系列を予め決められた所定の変調方式により変調した信号を受信装置７０２へ送信する。

図２において、受信装置７０２は、復調部９０１、誤り訂正復号化部９０２およびＢＥＲ測定部９０３を有する。

復調部９０１は、送信装置７０１が送信する信号を受信して送信装置７０１の変調部８０２と同じ変復調方式によりビット系列に復調する。

誤り訂正復号化部９０２は、復調部９０１が復調したビット系列を送信装置７０１の誤り訂正符号化部８０１と同じ誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号化方式により誤り訂正復号化を行い、誤り訂正後の受信系列９５２を出力する。

ＢＥＲ測定部９０３は、誤り訂正後の受信系列９５２と送信装置７０１の既知のビット系列９５１と同じ既知のビット系列９５３とを比較して誤り訂正後のＢＥＲ９６１を測定する。

このように、図２の比較例の通信システム７００は、伝送品質をＦＥＣ後のビット誤り率として測定するが、誤り訂正符号の種類および設定パラメータが固定であるため、通信環境やアプリケーションに応じた適切な誤り訂正を行うことが難しい。特に、通信システム７００では、誤り訂正後のビット誤り率しか測定できないため、使用する誤り訂正符号化方式の効果自体を評価することが難しい。また、誤り訂正符号の種類ごとに雑音耐性が異なり、使用するアプリケーションごとに要求される回線品質も異なるため、ランダム誤りやバースト誤りなど通信環境における誤りの傾向やアプリケーションなどの様々な条件に対応することが難しい。

これに対して、図１で説明した本実施形態に係る通信システム１００は、比較例の通信システム７００の上述のような課題を解決し、通信環境やアプリケーションなどに応じた適切な誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択することができ、通信回線の品質を向上することができる。

［誤り訂正性能の判定基準の一例］
アプリケーションに応じて要求されるスループット、許容ビット誤り率、許容遅延時間などが異なるため、例えば下記に示す項目を誤り訂正性能の判定基準とする。
（１）誤り訂正復号化部３０２による誤り訂正後のビット誤り率
（２）アプリケーション情報から得られる要求スループット、許容ビット誤り率、許容遅延時間の少なくとも１つ
（３）誤り訂正復号化部３０２による誤り訂正前の誤りの発生状況から得られる当該通信環境における誤りの傾向（ランダム誤り、バースト誤りなど）
（４）誤り訂正符号化処理および誤り訂正復号化処理の遅延時間
以下、各判定基準について、順番に説明する。

（１）の場合、誤り訂正復号化部３０２による誤り訂正後のビット誤り率は、図１に示す誤り訂正後のＢＥＲ３６２である。なお、誤り訂正後のＢＥＲ３６２は、図２に示す比較例の受信装置７０２で測定される誤り訂正後のＢＥＲ９６１と同じである。

（２）の場合、アプリケーション情報から得られる要求スループットは、例えば通信システム１００で用いられるアプリケーションの種類に応じて異なる。例えば、アプリケーションがストリーム系の映像配信などである場合の要求スループットは高くする必要があるが、情報検索などのインターネットアクセスなどである場合の要求スループットは低くても構わない。また、アプリケーションの種類に応じて、許容ビット誤り率や許容遅延時間も異なり、ビット誤り率よりも遅延時間が優先されるアプリケーションも有れば、遅延時間が大きくても高いビット誤り率が求められるアプリケーションもある。例えば、アプリケーションが音声通話である場合の許容遅延時間は小さい方が良いが、リアルタイム性を要求されない場合の許容遅延時間は大きくても構わない。

（３）の場合、誤り訂正復号化部３０２による誤り訂正前の誤りの発生状況から当該通信環境における誤りの傾向が得られる。例えば、ビット誤り率の変動が少ない場合はランダム誤りが生じており、ビット誤り率が一時的に急激に悪くなり変動が大きい場合はバースト誤りが生じている。

（４）の場合、（２）の許容遅延時間に関連し、使用する誤り訂正符号化方式に応じて、誤り訂正符号化部２０１および誤り訂正復号化部３０２における処理遅延時間が異なる。このため、適用するアプリケーションの許容遅延時間に適した誤り訂正符号化方式を選択する。なお、処理遅延時間は、誤り訂正符号化部２０１、誤り訂正符号化部４０１および誤り訂正復号化部３０２の符号化処理または復号化処理の処理時間を実測してもよいし、システム設計上の計算で求めてもよい。

このようにして、本実施形態に係る通信システム１００は、通信環境における誤りの傾向を判定し、各誤り訂正符号における誤りの傾向と、アプリケーションに要求されるスループット、許容ビット誤り率および許容遅延時間の少なくとも１つに基づいて、通信環境やアプリケーションに応じた最適な誤り訂正符号の種類および設定パラメータを有する誤り訂正符号化方式を選択することができる。

或いは、送信装置１０１の誤り訂正符号パラメータ選択部２０３が行う処理を受信装置１０２の誤り訂正性能判定部３０４が行ってもよい。この場合、誤り訂正性能判定部３０４は、誤り訂正符号パラメータ選択部２０３の代わりに誤り訂正符号の種類および設定パラメータの選択を行い、選択した誤り訂正符号の種類および設定パラメータを送信装置１０１の誤り訂正符号パラメータ選択部２０３に送信し、誤り訂正符号パラメータ選択部２０３は、誤り訂正符号化部２０１に選択された誤り訂正符号の種類および設定パラメータを設定する。

図３は、許容ビット誤り率と許容遅延時間との関係から符号群を判別する例を示す図である。なお、本実施形態では、図３の処理は、誤り訂正符号パラメータ選択部２０３により実行される。図３において、横軸は許容遅延時間、縦軸は許容ビット誤り率をそれぞれ示す。

図３において、許容遅延時間がｔ１未満で許容ビット誤り率がＢＥＲ１未満の場合は符号群Ｉの誤り訂正符号を使用する。同様に、許容遅延時間がｔ１以上ｔ２未満で許容ビット誤り率がＢＥＲ１未満の場合は符号群ＩＩの誤り訂正符号を使用する。また、許容遅延時間がｔ１未満で許容ビット誤り率がＢＥＲ１以上ＢＥＲ２未満の場合は符号群ＩＩＩの誤り訂正符号を使用し、許容遅延時間がｔ１以上ｔ２未満で許容ビット誤り率がＢＥＲ１以上ＢＥＲ２未満の場合は符号群ＩＶの誤り訂正符号を使用する。

ここで、図３に示す符号群の判定図は、誤りの傾向に応じて、それぞれ備えることができ、例えば誤りの傾向がバースト誤りの場合の判定図とランダム誤りの場合の判定図とを備えてもよい。例えば図３において、通信路における雑音環境がバースト誤りの傾向であり、アプリケーションが正確性を要求するため許容ビット誤り率が低く許容遅延時間が大きいときは、太線５０１で囲んだターボ符号や連接符号などが属する符号群ＩＩから誤り訂正符号を選択する。なお、符号化レートは、例えばアプリケーションの要求回線品質を最低限満たすようなビット誤り率となるよう設定する。

このように、アプリケーションの許容遅延時間および許容ビット誤り率などに応じて、それぞれに適した符号群に属する誤り訂正符号を使用することにより、アプリケーションに応じて要求されるスループットや許容ビット誤り率、許容遅延時間などの条件を満たす誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択することができる。

図４は、誤り訂正符号の選択処理の一例を示す。なお、図４に示す処理では、通信システム１００の通信環境やアプリケーションに応じて誤り訂正符号の種類を選択する。

ステップＳ１０１において、先ず、通信環境に応じた符号の種類を選択するために、誤り訂正前のＢＥＲ３６１に基づいて、ＦＥＣ前の誤りの発生状況が判定される。ここでは、雑音環境がランダム誤りの傾向であるか否かが判定され、ランダム誤りの傾向でない場合はステップＳ１０２の処理に進み、ランダム誤りの傾向である場合はランダム誤りに強い符号を選択するステップＳ１５１の処理に進む。なお、図４では、バースト誤りに強い符号を選択する処理例について説明し、ランダム誤りに強い符号を選択する処理については省略するが、以降で説明するバースト誤りに強い符号の選択処理と同様に行うことができる。ここで、ＦＥＣ前の誤りの発生状況から符号の種類を選択する例として、ランダム誤り率が大きい場合は、ＢＣＨ（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）符号、ターボ符号、最尤復号法アルゴリズムなど（ビタビ復号など）の誤り訂正符号化方式が選択され、バースト誤り率が大きい場合は、リードソロモン符号、拡散符号などの誤り訂正符号化方式が選択される。

ステップＳ１０２において、バースト誤りに強い符号の選択処理が開始される。ここで、例えば、図３で説明したようなバースト誤りに強い符号を選択するための判定図を予め作成しておき、メモリなどの記憶装置に記憶しておく。

ステップＳ１０３において、アプリケーションに応じた符号の種類を選択するために、本ステップ以降の処理で、ＦＥＣ後のビット誤り率がアプリケーションの許容ビット誤り率を満たすか否かが判定される。ここでは、アプリケーションの許容ビット誤り率が誤り率の閾値ＢＥＲ１未満であるか否かが判定される。そして、許容ビット誤り率＜ＢＥＲ１である場合はステップＳ１０４の処理に進み、許容ビット誤り率＜ＢＥＲ１でない場合（つまり、許容ビット誤り率≧ＢＥＲ１である場合）はステップＳ１０５の処理に進む。

ステップＳ１０４において、許容ビット誤り率＜ＢＥＲ１である場合、図３より、符号群Ｉまたは符号群ＩＩが選択される。ここで、アプリケーションの許容ビット誤り率のみの情報で符号群を選択する場合は、ステップＳ１０４の処理で終了してもよい。本実施形態では、さらにステップＳ１０６の処理に進み、アプリケーションの許容遅延時間に基づいて符号群Ｉまたは符号群ＩＩのいずれかを選択するための処理が実行される。

ステップＳ１０５において、アプリケーションの許容ビット誤り率が誤り率の閾値ＢＥＲ２未満であるか否かが判定される。そして、許容ビット誤り率＜ＢＥＲ２である場合（つまり、ＢＥＲ１≦許容ビット誤り率＜ＢＥＲ２である場合）はステップＳ１１０の処理に進み、許容ビット誤り率＜ＢＥＲ２でない場合（つまり、ＢＥＲ２≦許容ビット誤り率である場合）は、許容ビット誤り率の閾値をさらに場合分けして判別する同様の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１０６において、アプリケーションの許容遅延時間が閾値ｔ１未満であるか否かが判定される。そして、許容遅延時間＜ｔ１である場合はステップＳ１０７の処理に進み、許容遅延時間＜ｔ１でない場合（つまり、許容遅延時間≧ｔ１である場合）はステップＳ１０８の処理に進む。

ステップＳ１０７において、許容ビット誤り率＜ＢＥＲ１、且つ、許容遅延時間＜ｔ１である場合、図３より、符号群Ｉの符号を選択する。例えば、符号群Ｉの符号として、ハーゲルバーガー符号などがある。

ステップＳ１０８において、アプリケーションの許容遅延時間が閾値ｔ２未満であるか否かが判定される。そして、許容遅延時間＜ｔ２である場合（つまり、ｔ１≦許容遅延時間＜ｔ２である場合）はステップＳ１０９の処理に進み、許容遅延時間＜ｔ２でない場合（つまり、ｔ２≦許容遅延時間である場合）は、許容遅延時間の閾値をさらに場合分けして判別する同様の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１０９において、許容ビット誤り率＜ＢＥＲ１、且つ、ｔ１≦許容遅延時間＜ｔ２である場合、図３より、符号群ＩＩの符号が選択される。例えば、符号群ＩＩの符号として、ターボ符号、連接符号などがある。

ステップＳ１１０において、ＢＥＲ１≦許容ビット誤り率＜ＢＥＲ２である場合、図３より、符号群ＩＩＩまたは符号群ＩＶが選択される。ここで、アプリケーションの許容ビット誤り率のみの情報で符号群を選択する場合は、ステップＳ１１０の処理で終了してもよい。本実施形態では、ステップＳ１０４の場合と同様に、さらにアプリケーションの許容遅延時間に基づいて符号群ＩＩＩまたは符号群ＩＶのいずれかを選択する処理がステップＳ１０６からステップＳ１０９までの処理と同様に実行される。

ステップＳ１５１において、ランダム誤りに強い符号の選択処理が開始される。ここで、ランダム誤りに強い符号の選択処理については省略するが、例えば、図３で説明したようなバースト誤りに強い符号を選択するための情報と同様に、ランダム誤りに強い符号を選択するための情報を予め作成してメモリなどの記憶装置に記憶しておき、当該情報を参照しつつステップＳ１０３からステップＳ１１０までの処理と同様の判定処理を繰り返して、通信環境やアプリケーションに適したランダム誤りに強い符号が選択される。

このようにして、本実施形態に係る通信システム１００は、アプリケーションの許容ビット誤り率および許容遅延時間に適した誤り訂正符号を選択することができる。

ここで、図４において、ＦＥＣ後のビット誤り率とアプリケーション情報（要求スループット、許容ビット誤り率、許容遅延時間など）から符号化レートを選択する具体例について説明する。
（１）音声ストリーム（電話など）の場合
音声ストリームの場合は、符号化レートを小さく（冗長ビットを少なく）して、処理の軽い誤り訂正符号を選択する。一般に、音声ストリームは、要求スループットが小さく、許容遅延時間も小さいため、符号化レートを小さくすることで遅延時間が低減され、必要な帯域と通話に必要な最低限のビット誤り率が確保される。そして、音声ストリームの場合、各誤り訂正符号の処理の重さを比較して、遅延時間の最も少ない誤り訂正符号が選択される。
（２）データストリームの場合
データストリームの場合は、符号化レートを大きく（冗長ビットを多く）して、誤り訂正能力の高い誤り訂正符号が選択される。一般に、データストリームは、要求スループットが大きく、許容遅延時間が大きいため、符号化レートを大きくすることでビット誤り率が低減され、高い通信品質が確保される。そして、データストリームの場合、各誤り訂正符号の誤り訂正能力を比較して、誤り訂正能力が最も高い誤り訂正符号が選択される。

このようにして、本実施形態に係る通信システム１００は、複数の種類の誤り訂正符号の中から、通信環境やアプリケーションに応じた誤り訂正符号を選択することができる。

以上、各実施形態で説明したように、本発明に係る通信システムおよび誤り訂正符号化方式の選択方法は、通信環境やアプリケーションに応じて適切な誤り訂正能力が得られるように、誤り訂正符号の種類および設定パラメータを選択することができる。

なお、各実施形態で説明した送信装置１０１および受信装置１０２は、それぞれコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

１００，７００・・・通信システム；１０１，７０１・・・送信装置；１０２，７０２・・・受信装置；２０１，８０１・・・誤り訂正符号化部；２０２，８０２・・・変調部；２０３・・・誤り訂正符号パラメータ選択部；２５１・・・既知のビット系列；２５２・・・符号化後の既知系列；２６０，８６０・・・加算器；２６１，８６１・・・誤り；３０１，９０１・・・復調部；３０２，９０２・・・誤り訂正復号化部；３０３，９０３・・・ＢＥＲ測定部；３０４・・・誤り訂正性能判定部；４０１・・・誤り訂正符号化部；３５１・・・既知のビット系列；３５２・・・符号化後の既知系列；３５３・・・誤り訂正前の受信系列；３５４・・・誤り訂正後の受信系列；３６１・・・誤り訂正前のＢＥＲ；３６２・・・誤り訂正後のＢＥＲ

Claims

誤り訂正符号化方式を用いて通信を行う送信装置と受信装置とを有する通信システムにおいて、
前記送信装置は、
複数の所定の誤り訂正符号化方式からいずれかを選択する誤り訂正符号パラメータ選択部と、
既知のビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択部の選択した前記所定の誤り訂正符号化方式により符号化する送信側誤り訂正符号化部と、
前記送信側誤り訂正符号化部が出力するビット系列を変調して送信する変調部と
を有し、
前記受信装置は、
前記送信装置から送信される信号を受信してビット系列を復調する復調部と、
前記復調部が復調したビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択部の選択した前記所定の誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号化方式により復号化する誤り訂正復号化部と、
前記既知のビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択部の選択した前記所定の誤り訂正符号化方式により符号化する受信側誤り訂正符号化部と、
前記受信側誤り訂正符号化部が符号化したビット系列と前記復調部が復調したビット系列とに基づいて誤り訂正前のビット誤り率を測定し、測定された前記誤り訂正前のビット誤り率に基づいて通信環境における誤りの傾向を判定するとともに、前記既知のビット系列と前記誤り訂正復号化部が復号化したビット系列とに基づいて誤り訂正後のビット誤り率を測定し、測定された前記誤り訂正後のビット誤り率が前記誤り訂正符号パラメータ選択部の選択した前記所定の誤り訂正符号化方式による誤り訂正後のビット誤り率であると判定する誤り訂正性能判定部と
を有し、
前記誤り訂正符号パラメータ選択部は、前記誤り訂正性能判定部の判定した前記誤りの傾向に基づいて候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式を選択し、前記候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式のそれぞれについて、前記誤り訂正性能判定部の判定した誤り訂正後のビット誤り率が所望のアプリケーションに要求される許容ビット誤り率を満たすか否かを判定し、前記許容ビット誤り率を満たす１つの前記所定の誤り訂正符号化方式を選択する
ことを特徴とする通信システム。
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記誤り訂正符号パラメータ選択部は、前記候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式のそれぞれについて、誤り訂正符号化処理及び誤り訂正復号化処理の遅延時間が前記アプリケーションに要求される許容遅延時間を満たすか否かをさらに判定し、前記許容ビット誤り率と前記許容遅延時間とを満たす１つの前記所定の誤り訂正符号化方式を選択する
ことを特徴とする通信システム。
誤り訂正符号化方式を用いて通信を行う送信装置と受信装置とを有する通信システムにおける誤り訂正符号化方式の選択方法であって、
前記送信装置は、
複数の所定の誤り訂正符号化方式からいずれかを選択する誤り訂正符号パラメータ選択処理と、
既知のビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択処理により選択された前記所定の誤り訂正符号化方式により符号化する送信側誤り訂正符号化処理と、
前記送信側誤り訂正符号化処理により符号化されたビット系列を変調して送信する変調処理と
を実行し、
前記受信装置は、
前記送信装置から送信される信号を受信してビット系列を復調する復調処理と、
前記復調処理により復調されたビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択処理により選択された前記所定の誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号化方式により復号化する誤り訂正復号化処理と、
前記既知のビット系列を前記誤り訂正符号パラメータ選択処理により選択された前記所定の誤り訂正符号化方式により符号化する受信側誤り訂正符号化処理と、
前記受信側誤り訂正符号化処理により符号化されたビット系列と前記復調処理により復調されたビット系列とに基づいて誤り訂正前のビット誤り率を測定し、測定された前記誤り訂正前のビット誤り率に基づいて通信環境における誤りの傾向を判定するとともに、前記既知のビット系列と前記誤り訂正復号化処理により復号化されたビット系列とに基づいて誤り訂正後のビット誤り率を測定し、測定された前記誤り訂正後のビット誤り率が前記誤り訂正符号パラメータ選択処理により選択された前記所定の誤り訂正符号化方式による誤り訂正後のビット誤り率であると判定する誤り訂正性能判定処理と
を実行し、
前記誤り訂正符号パラメータ選択処理では、前記誤り訂正性能判定処理で判定された前記誤りの傾向に基づいて候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式を選択し、前記候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式のそれぞれについて、前記誤り訂正性能判定処理で判定された誤り訂正後のビット誤り率が所望のアプリケーションに要求される許容ビット誤り率を満たすか否かを判定し、前記許容ビット誤り率を満たす１つの前記所定の誤り訂正符号化方式を選択する
ことを特徴とする誤り訂正符号化方式の選択方法。
請求項３に記載の誤り訂正符号化方式の選択方法において、
前記誤り訂正符号パラメータ選択処理では、前記候補となる１以上の前記所定の誤り訂正符号化方式のそれぞれについて、誤り訂正符号化処理及び誤り訂正復号化処理の遅延時間が前記アプリケーションに要求される許容遅延時間を満たすか否かをさらに判定し、前記許容ビット誤り率と前記許容遅延時間とを満たす１つの前記所定の誤り訂正符号化方式を選択する
ことを特徴とする誤り訂正符号化方式の選択方法。