JPH1188198A - 構造的な穿孔畳み込み符号の符号器及びその符号化方法 - Google Patents
構造的な穿孔畳み込み符号の符号器及びその符号化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非構造的な形態の符号語を、構造的な形態に
変換する構造的な穿孔畳み込み符号を生成する符号器及
びその符号化方法を提供する。 【解決手段】 デジタル通信システムにおけるｋ／ｎ符
号化率を有する畳み込み符号方法において、情報語入力
に応答して第１〜第ｎの畳み込み符号生成式にそれぞれ
情報語式を乗算して第１〜第ｎのブロック符号語を求め
る過程と、第１〜第ｎのブロック符号語のうち、いずれ
か一つを構造的な形態の符号語に変換して構造的な形態
の符号語に対応する新たな情報語を求める過程と、新た
な情報語を非構造的な畳み込み符号器で符号化して畳み
込み符号語を生成する過程と、畳み込み符号語を所定の
穿孔マトリックスを用いて構造的に穿孔する過程と、を
行うことを特徴とする。
変換する構造的な穿孔畳み込み符号を生成する符号器及
びその符号化方法を提供する。 【解決手段】 デジタル通信システムにおけるｋ／ｎ符
号化率を有する畳み込み符号方法において、情報語入力
に応答して第１〜第ｎの畳み込み符号生成式にそれぞれ
情報語式を乗算して第１〜第ｎのブロック符号語を求め
る過程と、第１〜第ｎのブロック符号語のうち、いずれ
か一つを構造的な形態の符号語に変換して構造的な形態
の符号語に対応する新たな情報語を求める過程と、新た
な情報語を非構造的な畳み込み符号器で符号化して畳み
込み符号語を生成する過程と、畳み込み符号語を所定の
穿孔マトリックスを用いて構造的に穿孔する過程と、を
行うことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル通信シス
テムのエラー訂正符号を生成する符号器、及びその符号
化方法に関する。
テムのエラー訂正符号を生成する符号器、及びその符号
化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エラー訂正はデジタル通信の分野で非常
に重要な部分を占めており、その方法も多様である。エ
ラー訂正方法の一つである畳み込みコードは、現在の移
動通信システムで広く用いられており、コード分割多重
接続（Code Division MultipleAccess：ＣＤＭＡ）シス
テムのＩＳ−９５で、無線インタフェース部分の標準と
して用いられている。
に重要な部分を占めており、その方法も多様である。エ
ラー訂正方法の一つである畳み込みコードは、現在の移
動通信システムで広く用いられており、コード分割多重
接続（Code Division MultipleAccess：ＣＤＭＡ）シス
テムのＩＳ−９５で、無線インタフェース部分の標準と
して用いられている。
【０００３】符号化率Ｒが１／２の畳み込み符号の形態
は非構造的であり、入力情報語ｉ（ｘ）から、数式７及
び数式８により第１符号語ｃ1（ｘ）と第２符号語ｃ
2（ｘ）を生成する。
は非構造的であり、入力情報語ｉ（ｘ）から、数式７及
び数式８により第１符号語ｃ1（ｘ）と第２符号語ｃ
2（ｘ）を生成する。
【数７】ｃ1（ｘ）＝ｇ1(x)ｉ(x)
【数８】ｃ2（ｘ）＝ｇ2(x)ｉ(x)
【０００４】符号語ｃ1（ｘ）とｃ2（ｘ）は非構造的な
形態の符号語であり、情報語は符号語の独立形態として
存在せず、復号器から求められる。
形態の符号語であり、情報語は符号語の独立形態として
存在せず、復号器から求められる。
【０００５】符号化率が１／２より大きい穿孔畳み込み
（punctured convolutional code）符号は、数式７及び
数式８によって生成される符号語ｃ1（ｘ）とｃ2（ｘ）
を穿孔マトリックスＡを用いて周期的に穿孔することに
より得られる。この時の穿孔マトリックスＡの最適な形
態は周知の通りである。しかし、穿孔マトリックスＡは
非構造的な形態のマトリックスなので、そのマトリック
スを用いて生成する符号語も非構造的な形態の穿孔畳み
込み符号となる。
（punctured convolutional code）符号は、数式７及び
数式８によって生成される符号語ｃ1（ｘ）とｃ2（ｘ）
を穿孔マトリックスＡを用いて周期的に穿孔することに
より得られる。この時の穿孔マトリックスＡの最適な形
態は周知の通りである。しかし、穿孔マトリックスＡは
非構造的な形態のマトリックスなので、そのマトリック
スを用いて生成する符号語も非構造的な形態の穿孔畳み
込み符号となる。
【０００６】図１は、５／８符号化率を有する従来の穿
孔畳み込み符号の符号器のブロック図である。ここで、
穿孔マトリックスＡ＝［１１１０１ １０１１１］であ
る。
孔畳み込み符号の符号器のブロック図である。ここで、
穿孔マトリックスＡ＝［１１１０１ １０１１１］であ
る。
【０００７】このように、穿孔畳み込み符号は非構造的
な形態の穿孔マトリックスを有するため、構造的な形態
のデータ構造を要するシステムにその符号を用いること
は不適である。しかし、エラー検出のためにＣＲＣ（Cy
clic Redundancy Check）を用いる検出器を有する伝送
システムでは、データ或いはフレームが構造的な形態を
有する場合に処理遅延を大幅に低減することができる。
例えば、現在非構造的な形態の畳み込み符号を使用して
いる場合、復号化前に符号語から情報語を求めるために
は、受信した符号語をｇ（ｘ）で除算する割算器が必要
である。割算器は線形フィードバックシフトレジスタ
（Linear Feedback Shift Register：ＬＦＳＲ）からな
り、使用するＣＲＣ符号のエラー検出符号生成式の次数
に比例するシフトレジスタを有する。受信した符号語か
ら情報語を検出するためには符号語のサイズ分の処理遅
延と計算を必要とするので、符号語のサイズ、即ち、フ
レームサイズの増加に比例して処理遅延も増加する。
な形態の穿孔マトリックスを有するため、構造的な形態
のデータ構造を要するシステムにその符号を用いること
は不適である。しかし、エラー検出のためにＣＲＣ（Cy
clic Redundancy Check）を用いる検出器を有する伝送
システムでは、データ或いはフレームが構造的な形態を
有する場合に処理遅延を大幅に低減することができる。
例えば、現在非構造的な形態の畳み込み符号を使用して
いる場合、復号化前に符号語から情報語を求めるために
は、受信した符号語をｇ（ｘ）で除算する割算器が必要
である。割算器は線形フィードバックシフトレジスタ
（Linear Feedback Shift Register：ＬＦＳＲ）からな
り、使用するＣＲＣ符号のエラー検出符号生成式の次数
に比例するシフトレジスタを有する。受信した符号語か
ら情報語を検出するためには符号語のサイズ分の処理遅
延と計算を必要とするので、符号語のサイズ、即ち、フ
レームサイズの増加に比例して処理遅延も増加する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高倍速のディ
スクドライブや総合情報通信網（ＩＳＤＮ）のような高
速データ伝送システムでは、フレームのサイズが非常に
大きい。言い換えれば、極短い時間であるが、高い伝送
レートにより一つのフレーム当たりの所有するビット又
はシンボルの数は非常に多い。したがって、情報語を求
めるのにかかる時間はその分だけ長くなる。これは致命
的な問題と言える。なぜならば現在でもビタビ復号器の
処理時間は非常に長く、システムではこのような時間の
遅延により生ずる諸問題点を見逃すことができないから
である。
スクドライブや総合情報通信網（ＩＳＤＮ）のような高
速データ伝送システムでは、フレームのサイズが非常に
大きい。言い換えれば、極短い時間であるが、高い伝送
レートにより一つのフレーム当たりの所有するビット又
はシンボルの数は非常に多い。したがって、情報語を求
めるのにかかる時間はその分だけ長くなる。これは致命
的な問題と言える。なぜならば現在でもビタビ復号器の
処理時間は非常に長く、システムではこのような時間の
遅延により生ずる諸問題点を見逃すことができないから
である。
【０００９】本発明の目的は、非構造的な形態の符号語
を構造的な形態に変換する構造的な穿孔畳み込み符号を
生成する符号器及びその符号化方法を提供することにあ
る。
を構造的な形態に変換する構造的な穿孔畳み込み符号を
生成する符号器及びその符号化方法を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
する本発明の畳み込み符号化方法は、デジタル通信シス
テムにおける１／２符号化率の畳み込み符号化方法にお
いて、情報語入力に応じて第１及び第２畳み込み符号生
成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１及び第２ブロッ
ク符号語を求める過程と、第１及び第２符号語を補間長
さでインタリーブして畳み込み符号語を生成する過程
と、を行うことを特徴とする。入力情報語は、数式１の
第２ブロック符号語Ｃ2（ｘ）で構造的な形態として存
在する。
する本発明の畳み込み符号化方法は、デジタル通信シス
テムにおける１／２符号化率の畳み込み符号化方法にお
いて、情報語入力に応じて第１及び第２畳み込み符号生
成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１及び第２ブロッ
ク符号語を求める過程と、第１及び第２符号語を補間長
さでインタリーブして畳み込み符号語を生成する過程
と、を行うことを特徴とする。入力情報語は、数式１の
第２ブロック符号語Ｃ2（ｘ）で構造的な形態として存
在する。
【００１１】また、１／ｎ符号化率を有する畳み込み符
号化方法は、情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳み込
み符号生成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜第ｎ
のブロック符号語を求める過程と、第１〜第ｎのブロッ
ク符号語のうち、いずれか一つを構造的な形態の符号語
に変換して構造的な形態の符号語に対応する新たな情報
語を求める過程と、新たな情報語を非構造的な畳み込み
符号器で符号化して畳み込み符号語を生成する過程と、
を行うことを特徴とする。数式２に基づいて第１〜第ｎ
のブロック符号語のうち、いずれか一つを選択して構造
的な形態の符号語に変換し、数式３に基づいて構造的な
形態の符号語に対応する新たな情報語を求める。
号化方法は、情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳み込
み符号生成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜第ｎ
のブロック符号語を求める過程と、第１〜第ｎのブロッ
ク符号語のうち、いずれか一つを構造的な形態の符号語
に変換して構造的な形態の符号語に対応する新たな情報
語を求める過程と、新たな情報語を非構造的な畳み込み
符号器で符号化して畳み込み符号語を生成する過程と、
を行うことを特徴とする。数式２に基づいて第１〜第ｎ
のブロック符号語のうち、いずれか一つを選択して構造
的な形態の符号語に変換し、数式３に基づいて構造的な
形態の符号語に対応する新たな情報語を求める。
【００１２】ｋ／ｎ符号化率を有する畳み込み符号方法
は、情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳み込み符号生
成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜第ｎのブロッ
ク符号語を求める過程と、第１〜第ｎのブロック符号語
のうち、いずれか一つを構造的な形態の符号語に変換し
て構造的な形態の符号語に対応する新たな情報語を求め
る過程と、新たな情報語を非構造的な畳み込み符号器で
符号化して畳み込み符号語を生成する過程と、畳み込み
符号語を所定の穿孔マトリックスを用いて構造的に穿孔
する過程と、を行うことを特徴とする。穿孔マトリック
スは、一つの行ベクトルにおける全要素は１である条件
と、生成される畳み込み符号は非破壊的な符号となる条
件と、生成される畳み込み符号は最小自由距離と復号化
後の最小情報語エラーの最大値を有する条件と、の３条
件を満たす。所定の穿孔マトリックスから該当符号化率
に応じて穿孔マトリックスを選択し、その選択された穿
孔マトリックスに対応する加重値スペクトルに応じて穿
孔を行う。選択可能な穿孔マトリックス及びそれに対応
する加重値スペクトルは表１になる。
は、情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳み込み符号生
成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜第ｎのブロッ
ク符号語を求める過程と、第１〜第ｎのブロック符号語
のうち、いずれか一つを構造的な形態の符号語に変換し
て構造的な形態の符号語に対応する新たな情報語を求め
る過程と、新たな情報語を非構造的な畳み込み符号器で
符号化して畳み込み符号語を生成する過程と、畳み込み
符号語を所定の穿孔マトリックスを用いて構造的に穿孔
する過程と、を行うことを特徴とする。穿孔マトリック
スは、一つの行ベクトルにおける全要素は１である条件
と、生成される畳み込み符号は非破壊的な符号となる条
件と、生成される畳み込み符号は最小自由距離と復号化
後の最小情報語エラーの最大値を有する条件と、の３条
件を満たす。所定の穿孔マトリックスから該当符号化率
に応じて穿孔マトリックスを選択し、その選択された穿
孔マトリックスに対応する加重値スペクトルに応じて穿
孔を行う。選択可能な穿孔マトリックス及びそれに対応
する加重値スペクトルは表１になる。
【００１３】以上のような方法を可能にする符号器は、
デジタル通信システムにおける１／２符号化率を有する
畳み込み符号を生成する符号器において、情報語入力に
応じて第１及び第２畳み込み符号生成式にそれぞれ情報
語式を乗算して第１及び第２ブロック符号語を求める手
段と、第１及び第２符号語を補間長さでインタリーブし
て畳み込み符号語を生成する手段と、を含むことを特徴
とする。入力情報語は、数式４のように第２ブロック符
号語Ｃ2（ｘ）で構造的な形態として存在する。
デジタル通信システムにおける１／２符号化率を有する
畳み込み符号を生成する符号器において、情報語入力に
応じて第１及び第２畳み込み符号生成式にそれぞれ情報
語式を乗算して第１及び第２ブロック符号語を求める手
段と、第１及び第２符号語を補間長さでインタリーブし
て畳み込み符号語を生成する手段と、を含むことを特徴
とする。入力情報語は、数式４のように第２ブロック符
号語Ｃ2（ｘ）で構造的な形態として存在する。
【００１４】１／ｎ符号化率を有する畳み込み符号を生
成する符号器は、情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳
み込み符号生成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜
第ｎのブロック符号語を求める手段と、第１〜第ｎのブ
ロック符号語のうち、いずれか一つを構造的な形態の符
号語に変換して構造的な形態の符号語に対応する新たな
情報語を求める手段と、新たな情報語を非構造的な畳み
込み符号器で符号化して畳み込み符号語を生成する手段
とを含むことを特徴とする。数式５に基づいて第１〜第
ｎのブロック符号語からいずれか一つを選択して構造的
な形態の符号語に変換し、数式６に基づいて構造的な形
態の符号語に対応する新たな情報語を求める。
成する符号器は、情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳
み込み符号生成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜
第ｎのブロック符号語を求める手段と、第１〜第ｎのブ
ロック符号語のうち、いずれか一つを構造的な形態の符
号語に変換して構造的な形態の符号語に対応する新たな
情報語を求める手段と、新たな情報語を非構造的な畳み
込み符号器で符号化して畳み込み符号語を生成する手段
とを含むことを特徴とする。数式５に基づいて第１〜第
ｎのブロック符号語からいずれか一つを選択して構造的
な形態の符号語に変換し、数式６に基づいて構造的な形
態の符号語に対応する新たな情報語を求める。
【００１５】ｋ／ｎ符号化率を有する畳み込み符号を生
成する符号器は、情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳
み込み符号生成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜
第ｎのブロック符号語を求める手段と、第１〜第ｎのブ
ロック符号語のうち、いずれか一つを構造的な形態の符
号語に変換して構造的な形態の符号語に対応する新たな
情報語を求める手段と、新たな情報語を非構造的な畳み
込み符号器で符号化して畳み込み符号語を生成する手段
と、畳み込み符号語を所定の穿孔マトリックスを用いて
構造的に穿孔する手段とを含むことを特徴とする。穿孔
マトリックスは、一つの行ベクトルにおける全要素は１
である条件と、生成される畳み込み符号は非破壊的な符
号となる条件と、生成される畳み込み符号は最小自由距
離と復号化後の最小情報語エラーの最大値を有する条件
と、の３条件を満たす。所定の穿孔マトリックスから該
当符号化率に応じて穿孔マトリックスを選択し、その選
択された穿孔マトリックスに対応する加重値スペクトル
に応じて穿孔を行う。選択可能な穿孔マトリックス及び
それに対応する加重値スペクトルは表２の通りである。
成する符号器は、情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳
み込み符号生成式にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜
第ｎのブロック符号語を求める手段と、第１〜第ｎのブ
ロック符号語のうち、いずれか一つを構造的な形態の符
号語に変換して構造的な形態の符号語に対応する新たな
情報語を求める手段と、新たな情報語を非構造的な畳み
込み符号器で符号化して畳み込み符号語を生成する手段
と、畳み込み符号語を所定の穿孔マトリックスを用いて
構造的に穿孔する手段とを含むことを特徴とする。穿孔
マトリックスは、一つの行ベクトルにおける全要素は１
である条件と、生成される畳み込み符号は非破壊的な符
号となる条件と、生成される畳み込み符号は最小自由距
離と復号化後の最小情報語エラーの最大値を有する条件
と、の３条件を満たす。所定の穿孔マトリックスから該
当符号化率に応じて穿孔マトリックスを選択し、その選
択された穿孔マトリックスに対応する加重値スペクトル
に応じて穿孔を行う。選択可能な穿孔マトリックス及び
それに対応する加重値スペクトルは表２の通りである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付の
図面を用いて詳細に説明する。
図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】本発明は、全ての線形符号は、同じ符号語
の加重値スペクトルを有する１：１対応の異なる符号語
集合を必ず有するという事実に着目し、構造的な形態の
符号語をこれに対応する非構造的な形態の符号語に１：
１対応させることにより、非構造的な形態の畳み込み或
いは穿孔畳み込み符号と同一の符号語の加重値スペクト
ルを有する上で、符号語が構造的な形態を有するように
する。
の加重値スペクトルを有する１：１対応の異なる符号語
集合を必ず有するという事実に着目し、構造的な形態の
符号語をこれに対応する非構造的な形態の符号語に１：
１対応させることにより、非構造的な形態の畳み込み或
いは穿孔畳み込み符号と同一の符号語の加重値スペクト
ルを有する上で、符号語が構造的な形態を有するように
する。
【００１８】１．１／２の符号化率の畳み込み符号：符
号化率が１／２の畳み込み符号は、補間された線形ブロ
ック符号として等価解釈が可能である。
号化率が１／２の畳み込み符号は、補間された線形ブロ
ック符号として等価解釈が可能である。
【００１９】図２は、１／２の符号化率、３の拘束長
（constraint length：Ｋ）の畳み込み符号の符号器の
構成図であり、加算器２１、２５と、シフトレジスタ２
３とで構成される。
（constraint length：Ｋ）の畳み込み符号の符号器の
構成図であり、加算器２１、２５と、シフトレジスタ２
３とで構成される。
【００２０】図３は等価解釈に基づく構造的な畳み込み
符号を生成する符号器の概念図である。符号器は、情報
語入力Ｉに応答して第１及び第２畳み込み符号生成式に
それぞれ情報語式を乗算して第１及び第２ブロック符号
語Ｃ1、Ｃ2を求めるＣ1符号器２４及びＣ2符号器２６
と、第１及び第２符号語Ｃ1、Ｃ2を補間長さλ＝２でイ
ンタリーブして畳み込み符号語Ｃを生成するインタリー
バ２８と、からなる。
符号を生成する符号器の概念図である。符号器は、情報
語入力Ｉに応答して第１及び第２畳み込み符号生成式に
それぞれ情報語式を乗算して第１及び第２ブロック符号
語Ｃ1、Ｃ2を求めるＣ1符号器２４及びＣ2符号器２６
と、第１及び第２符号語Ｃ1、Ｃ2を補間長さλ＝２でイ
ンタリーブして畳み込み符号語Ｃを生成するインタリー
バ２８と、からなる。
【００２１】このような等価解釈が可能な理由を説明す
る。使用する畳み込み符号の生成式をｇk（ｘ）（ｋ＝
１，２，．．，Ｒ）とし、情報語式をＩ（ｘ）とする
と、図２及び図３に示した符号器から生成される符号語
Ｃk（ｘ）（ｋ＝１，２，．．，Ｒ）は次の数式９及び
数式１０で表すことができる。
る。使用する畳み込み符号の生成式をｇk（ｘ）（ｋ＝
１，２，．．，Ｒ）とし、情報語式をＩ（ｘ）とする
と、図２及び図３に示した符号器から生成される符号語
Ｃk（ｘ）（ｋ＝１，２，．．，Ｒ）は次の数式９及び
数式１０で表すことができる。
【数９】ｃ1（ｘ）＝ｇ1（ｘ）Ｉ（ｘ）
【数１０】ｃk（ｘ）＝ｇk（ｘ）Ｉ（ｘ）
【００２２】ここで、畳み込み符号のブロック化のため
にゼロ−終止ビット（zero−tail biting）を用いるフ
レーム単位の符号語、即ち、ブロック符号と見なされる
場合は、各符号語はいずれも一種の線形ブロック符号で
ある。この際、各符号語は生成式ｇk（ｘ）（ｋ＝１，
２，．．，Ｒ）で生成され、符号語Ｃはこの符号語を補
間することにより得られると見なすことができる。この
時に発生する全ての符号語は非構造的な形態を有する。
にゼロ−終止ビット（zero−tail biting）を用いるフ
レーム単位の符号語、即ち、ブロック符号と見なされる
場合は、各符号語はいずれも一種の線形ブロック符号で
ある。この際、各符号語は生成式ｇk（ｘ）（ｋ＝１，
２，．．，Ｒ）で生成され、符号語Ｃはこの符号語を補
間することにより得られると見なすことができる。この
時に発生する全ての符号語は非構造的な形態を有する。
【００２３】２．１／ｎの符号化率の構造的な穿孔畳み
込み符号：全ての線形ブロック符号は、構造的な形態の
符号語集合を有する。したがって、Ｒ個の符号語のうち
一つを選択し、選択した符号語を構造的な形態の符号語
に変換した後、その符号語に該当する新たな情報語を既
存の非構造的な畳み込み符号の符号器に入力する。これ
により、符号器から出力される符号語から選択された符
号語には、最初に入力された情報語がそのまま存在し、
その結果構造的な形態の畳み込み符号を生成することが
できる。
込み符号：全ての線形ブロック符号は、構造的な形態の
符号語集合を有する。したがって、Ｒ個の符号語のうち
一つを選択し、選択した符号語を構造的な形態の符号語
に変換した後、その符号語に該当する新たな情報語を既
存の非構造的な畳み込み符号の符号器に入力する。これ
により、符号器から出力される符号語から選択された符
号語には、最初に入力された情報語がそのまま存在し、
その結果構造的な形態の畳み込み符号を生成することが
できる。
【００２４】３．ｋ／ｎの符号化率の構造的な穿孔畳み
込み符号：ここでは、２番目の方法を具体化した構造的
な形態の畳み込み符号の符号器を用いて、高い比率の畳
み込み符号を求めるために穿孔方法を用いる。この時、
構造的な形態の符号語を維持することが重要なので、構
造的な符号語として選択された符号語のシンボルを穿孔
せず、そのまま伝送する。なお、穿孔畳み込み符号を非
破壊的な符号となるようにする穿孔マトリックスを用い
る。
込み符号：ここでは、２番目の方法を具体化した構造的
な形態の畳み込み符号の符号器を用いて、高い比率の畳
み込み符号を求めるために穿孔方法を用いる。この時、
構造的な形態の符号語を維持することが重要なので、構
造的な符号語として選択された符号語のシンボルを穿孔
せず、そのまま伝送する。なお、穿孔畳み込み符号を非
破壊的な符号となるようにする穿孔マトリックスを用い
る。
【００２５】以下、構造的な穿孔畳み込み符号を生成す
る符号器について説明する。
る符号器について説明する。
【００２６】図４は、構造的な穿孔畳み込み符号を生成
する符号器の構成図である。畳み込み符号の生成式をｇ
k（ｘ）（ｋ＝１，２，．．，Ｒ）とし、情報語式をＩn
（ｘ）とすると、符号語Ｃk（ｘ）（ｋ＝１，
２，．．，Ｒ）は数式１１及び数式１２のように表すこ
とができる。
する符号器の構成図である。畳み込み符号の生成式をｇ
k（ｘ）（ｋ＝１，２，．．，Ｒ）とし、情報語式をＩn
（ｘ）とすると、符号語Ｃk（ｘ）（ｋ＝１，
２，．．，Ｒ）は数式１１及び数式１２のように表すこ
とができる。
【数１１】ｃ1（ｘ）＝ｇ1（ｘ）Ｉn（ｘ）
【数１２】ｃk（ｘ）＝ｇk（ｘ）Ｉn（ｘ）
【００２７】ここで、最初に入力された情報語をＩ
（ｘ）とすれば、符号器４１は情報語Ｉ（ｘ）から構造
的な符号語ｃ3（ｘ）を生成する。この時に用いられる
生成式はＲ個の生成式中いずれでも良いが、その生成式
の選択により構造的畳み込み符号の性能が変わるので、
シミュレーションを通じて最適の性能を有する生成式を
求める必要がある。本実施例において割算器４３が選択
した生成式は、ｇ1（ｘ）である。
（ｘ）とすれば、符号器４１は情報語Ｉ（ｘ）から構造
的な符号語ｃ3（ｘ）を生成する。この時に用いられる
生成式はＲ個の生成式中いずれでも良いが、その生成式
の選択により構造的畳み込み符号の性能が変わるので、
シミュレーションを通じて最適の性能を有する生成式を
求める必要がある。本実施例において割算器４３が選択
した生成式は、ｇ1（ｘ）である。
【００２８】構造的な符号語ＣS（ｘ）は、再度割算器
４３を経由しながら新規の情報語であるＩn（ｘ）を生
成する。その情報語は非構造的な形態の符号語を生成す
る情報語となるため、これを既存の畳み込み符号の符号
器４５に入力する。その結果、新規の情報語Ｉn（ｘ）
により生成される畳み込み符号の符号語は非構造的な形
態の符号語となる。しかし、その符号語を最初に入力し
た符号語Ｉ（ｘ）と比較すると、次のような事実がわか
る。すなわち、最初に構造的な符号器４１で使用した生
成式をｇk（ｘ）とすると、畳み込み符号の符号器４５
により生成される符号語のうち、Ｃk（ｘ）は常時構造
的な形態の符号語となる。例えば、ｇ2（ｘ）を使用し
た場合、最初に入力された情報語Ｉ（ｘ）は次の数式１
３のようにＣ2（ｘ）で構造的な形態として存在する。
４３を経由しながら新規の情報語であるＩn（ｘ）を生
成する。その情報語は非構造的な形態の符号語を生成す
る情報語となるため、これを既存の畳み込み符号の符号
器４５に入力する。その結果、新規の情報語Ｉn（ｘ）
により生成される畳み込み符号の符号語は非構造的な形
態の符号語となる。しかし、その符号語を最初に入力し
た符号語Ｉ（ｘ）と比較すると、次のような事実がわか
る。すなわち、最初に構造的な符号器４１で使用した生
成式をｇk（ｘ）とすると、畳み込み符号の符号器４５
により生成される符号語のうち、Ｃk（ｘ）は常時構造
的な形態の符号語となる。例えば、ｇ2（ｘ）を使用し
た場合、最初に入力された情報語Ｉ（ｘ）は次の数式１
３のようにＣ2（ｘ）で構造的な形態として存在する。
【数１３】 Ｃ2（ｘ）＝ｒ2（ｘ）＋ｘmＩ（ｘ） ＝Ｉn（ｘ）ｇ2（ｘ） ＝Ｃs（ｘ）
【００２９】ここで、ｒ2（ｘ）はｘmＩ（ｘ）をｇ
2（ｘ）で除算した余りを示し、ｍはシフターの数であ
る。したがって、この方法により生成される符号語Ｃ
（ｘ）は構造的な形態の畳み込み符号となる。図５の分
図Ａ〜Ｃは、符号語のビット構造Ｃ s（ｘ）、Ｃ1（ｘ）
及びＣ1（ｘ）を示す。
2（ｘ）で除算した余りを示し、ｍはシフターの数であ
る。したがって、この方法により生成される符号語Ｃ
（ｘ）は構造的な形態の畳み込み符号となる。図５の分
図Ａ〜Ｃは、符号語のビット構造Ｃ s（ｘ）、Ｃ1（ｘ）
及びＣ1（ｘ）を示す。
【００３０】次に、構造的な穿孔部４７の動作に必要な
構造的な穿孔マトリックスの選択について説明する。
構造的な穿孔マトリックスの選択について説明する。
【００３１】構造的な穿孔部４７は、周期的にＣ（ｘ）
のシンボルを穿孔する。この時用いられる穿孔マトリッ
クスをＡとすれば、Ａは［Ｒ×Ｐ］の行列となり、その
行列の要素が０の場合、該当シンボルが穿孔されて伝送
されないことを意味する。穿孔マトリックスが構造的な
符号語を生成するためには、次の三つの条件を満たさな
ければならない。
のシンボルを穿孔する。この時用いられる穿孔マトリッ
クスをＡとすれば、Ａは［Ｒ×Ｐ］の行列となり、その
行列の要素が０の場合、該当シンボルが穿孔されて伝送
されないことを意味する。穿孔マトリックスが構造的な
符号語を生成するためには、次の三つの条件を満たさな
ければならない。
【００３２】条件１：穿孔マトリックスＡの行ベクトル
のうち、いずれか一つの行ベクトルにおける全要素は１
である。 条件２：穿孔マトリックスＡにより生成される畳み込み
符号は非破壊的な符号となる。 条件３：穿孔マトリックスＡにより生成される畳み込み
符号は、最小自由距離（minimum free distance：d-fre
e）と復号化後の最小情報語エラーの最大値を有する。
のうち、いずれか一つの行ベクトルにおける全要素は１
である。 条件２：穿孔マトリックスＡにより生成される畳み込み
符号は非破壊的な符号となる。 条件３：穿孔マトリックスＡにより生成される畳み込み
符号は、最小自由距離（minimum free distance：d-fre
e）と復号化後の最小情報語エラーの最大値を有する。
【００３３】次に、図６を参照して穿孔畳み込み復号化
器の動作について説明する。
器の動作について説明する。
【００３４】図５に示すＣ（ｘ）は非構造的な符号であ
るが、これを構成するＲ個の符号語には必ず一つの構造
的な符号が存在し、これは符号器で構造的な符号発生に
使用したｇk（ｘ）に該当する符号語Ｃk（ｘ）である。
構造的な穿孔畳み込み符号の復号化器を図６に示す。ま
ず、削除追加（erasure inserting）部５１は、図４の
構造的な穿孔部４７で穿孔された部分に削除ビットを追
加する。ビタビ復号化器５２は公知の方法により復号化
を行う。その後、復号化した符号語からＣSを選択す
る。次に、切断部５４は、符号語のシンボルから数式１
３に基づいて情報語Ｉ（ｘ）に該当する部分のシンボル
を分離する。
るが、これを構成するＲ個の符号語には必ず一つの構造
的な符号が存在し、これは符号器で構造的な符号発生に
使用したｇk（ｘ）に該当する符号語Ｃk（ｘ）である。
構造的な穿孔畳み込み符号の復号化器を図６に示す。ま
ず、削除追加（erasure inserting）部５１は、図４の
構造的な穿孔部４７で穿孔された部分に削除ビットを追
加する。ビタビ復号化器５２は公知の方法により復号化
を行う。その後、復号化した符号語からＣSを選択す
る。次に、切断部５４は、符号語のシンボルから数式１
３に基づいて情報語Ｉ（ｘ）に該当する部分のシンボル
を分離する。
【００３５】図７は１／２の符号化率、３≦Ｋ≦７、穿
孔周期（Ｐ）＝２の公知の符号から発生させた２／３の
符号化率を有する構造的な穿孔畳み込み符号の加重値ス
ペクトルを示す表であり、図８は、１／２の符号化率、
Ｋ＝７、Ｇ1＝[１０１１０１１]、Ｇ2＝[１１１１００
１]の公知の符号から発生させた構造的な穿孔畳み込み
符号の加重値スペクトルを示す表である。
孔周期（Ｐ）＝２の公知の符号から発生させた２／３の
符号化率を有する構造的な穿孔畳み込み符号の加重値ス
ペクトルを示す表であり、図８は、１／２の符号化率、
Ｋ＝７、Ｇ1＝[１０１１０１１]、Ｇ2＝[１１１１００
１]の公知の符号から発生させた構造的な穿孔畳み込み
符号の加重値スペクトルを示す表である。
【００３６】本発明による構造的な穿孔畳み込み符号
は、高い比率の符号になるほど非構造的な畳み込み符号
と構造的な畳み込み符号との性能差は大きくなるため、
高速伝送及び高比率の符号化及びデータ伝送、即ち、パ
ケット伝送を行うＣＤＭＡ個人携帯通信システム（Pers
onal Communication System：ＰＣＳ）やＦＰＬＭＴＳ
（Future Public Land Mobile Telecommunication Syst
em）の場合にその効果が大となる。
は、高い比率の符号になるほど非構造的な畳み込み符号
と構造的な畳み込み符号との性能差は大きくなるため、
高速伝送及び高比率の符号化及びデータ伝送、即ち、パ
ケット伝送を行うＣＤＭＡ個人携帯通信システム（Pers
onal Communication System：ＰＣＳ）やＦＰＬＭＴＳ
（Future Public Land Mobile Telecommunication Syst
em）の場合にその効果が大となる。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、復号化器を通過せず、受
信した符号語から直接情報語が求められるので、短時間
で受信した符号語の復号化可否を決定することができ
る。また、構造的な形態の畳み込み符号及び穿孔畳み込
み符号は、非構造的な形態のものと同一の符号加重値ス
ペクトルを有する上で符号語の性能面が同じであるか、
高い符号化率を持つことができる。
信した符号語から直接情報語が求められるので、短時間
で受信した符号語の復号化可否を決定することができ
る。また、構造的な形態の畳み込み符号及び穿孔畳み込
み符号は、非構造的な形態のものと同一の符号加重値ス
ペクトルを有する上で符号語の性能面が同じであるか、
高い符号化率を持つことができる。
【図１】５／８の符号化率を有する従来の穿孔畳み込み
符号の復号化器ブロック図。
符号の復号化器ブロック図。
【図２】１／２の符号化率を有する非構造的な畳み込み
符号の符号器の構成図。
符号の符号器の構成図。
【図３】本発明の構造的な畳み込み符号の符号器のブロ
ック図。
ック図。
【図４】本発明の構造的な穿孔畳み込み符号の符号器の
構成図。
構成図。
【図５】符号語のビット構造図。
【図６】本発明の構造的な穿孔畳み込み符号の復号化器
の構成図。
の構成図。
【図７】１／２の符号化率、３≦Ｋ≦７、穿孔周期
（Ｐ）＝２の公知の符号から発生させた２／３の符号化
率の構造的な穿孔畳み込み符号の加重値スペクトルを示
す表。
（Ｐ）＝２の公知の符号から発生させた２／３の符号化
率の構造的な穿孔畳み込み符号の加重値スペクトルを示
す表。
【図８】１／２の符号化率、Ｋ＝７、Ｇ1＝[１０１１０
１１]、Ｇ2＝[１１１１００１]の公知の符号から発生さ
せた構造的な穿孔畳み込み符号の加重値スペクトルを示
す表。
１１]、Ｇ2＝[１１１１００１]の公知の符号から発生さ
せた構造的な穿孔畳み込み符号の加重値スペクトルを示
す表。
２１、２５ 加算器 ２３ シフトレジスタ ２４、２６、４１、４５ 符号器 ２８ インターリーバ ４３ 割算器 ４７ 穿孔部 ５１ 削除追加部 ５２ ビタビ複合化器 ５４ 切断部
Claims (16)
- 【請求項１】 デジタル通信システムにおける１／２符
号化率の畳み込み符号化方法において、 情報語入力に応じて第１及び第２畳み込み符号生成式に
それぞれ情報語式を乗算して第１及び第２ブロック符号
語を求める過程と、第１及び第２符号語を補間長さでイ
ンタリーブして畳み込み符号語を生成する過程と、を行
うことを特徴とする畳み込み符号の符号化方法。 - 【請求項２】 入力情報語は、数式１の第２ブロック符
号語Ｃ2（ｘ）で構造的な形態として存在する請求項１
に記載の畳み込み符号の符号化方法。 【数１】 Ｃ2（ｘ）＝ｒ2（ｘ）＋ｘmＩ（ｘ） ＝Ｉn（ｘ）ｇ2（ｘ） ＝Ｃs（ｘ） Ｉ（ｘ）：入力情報語 ｒ2（ｘ）：ｘmＩ（ｘ）をｇ2（ｘ）で除算した残り ｍ ：シフターの数 Ｉn（ｘ）：情報語式 ｇ2（ｘ）：第２ブロック符号語に対する符号語生成式 Ｃs（ｘ）：構造的な符号語 - 【請求項３】 デジタル通信システムにおける１／ｎ符
号化率を有する畳み込み符号化方法において、 情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳み込み符号生成式
にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜第ｎのブロック符
号語を求める過程と、第１〜第ｎのブロック符号語のう
ち、いずれか一つを構造的な形態の符号語に変換して構
造的な形態の符号語に対応する新たな情報語を求める過
程と、新たな情報語を非構造的な畳み込み符号器で符号
化して畳み込み符号語を生成する過程と、を行うことを
特徴とする畳み込み符号化方法。 - 【請求項４】 数式２に基づいて第１〜第ｎのブロック
符号語のうち、いずれか一つを選択して構造的な形態の
符号語に変換し、数式３に基づいて構造的な形態の符号
語に対応する新たな情報語を求める請求項３に記載の畳
み込み符号化方法。 【数２】ＣS（ｘ）＝ｒq（ｘ）＋ｘmＩ（ｘ） Ｃs（ｘ）：第ｓブロック符号語（但し、ｓは１,..,ｎ
から選択されたいずれか一つである） Ｉ（ｘ）：入力情報語 ｒq（ｘ）：ｘmＩ（ｘ）をｇs（ｘ）で除算した残り ｇs（ｘ）：第ｓ符号語生成式 ｍ：シフターの数 【数３】Ｉn（ｘ）＝Ｃs（ｘ）／ｇs（ｘ） Ｉn（ｘ）：新たな情報語 - 【請求項５】 デジタル通信システムにおけるｋ／ｎ符
号化率を有する畳み込み符号方法において、 情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳み込み符号生成式
にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜第ｎのブロック符
号語を求める過程と、第１〜第ｎのブロック符号語のう
ち、いずれか一つを構造的な形態の符号語に変換して構
造的な形態の符号語に対応する新たな情報語を求める過
程と、新たな情報語を非構造的な畳み込み符号器で符号
化して畳み込み符号語を生成する過程と、畳み込み符号
語を所定の穿孔マトリックスを用いて構造的に穿孔する
過程と、を行うことを特徴とする畳み込み符号化方法。 - 【請求項６】 穿孔マトリックスは、一つの行ベクトル
における全要素は１である条件と、生成される畳み込み
符号は非破壊的な符号となる条件と、生成される畳み込
み符号は最小自由距離と復号化後の最小情報語エラーの
最大値を有する条件と、の３条件を満たす請求項５に記
載の畳み込み符号化方法。 - 【請求項７】 所定の穿孔マトリックスから該当符号化
率に応じて穿孔マトリックスを選択し、その選択された
穿孔マトリックスに対応する加重値スペクトルに応じて
穿孔を行う請求項５又は請求項６に記載の畳み込み符号
化方法。 - 【請求項８】 選択可能な穿孔マトリックス及びそれに
対応する加重値スペクトルは表１になる請求項５〜７の
いずれか１項に記載の畳み込み符号化方法。 【表１】 - 【請求項９】 デジタル通信システムにおける１／２符
号化率を有する畳み込み符号を生成する符号器におい
て、 情報語入力に応じて第１及び第２畳み込み符号生成式に
それぞれ情報語式を乗算して第１及び第２ブロック符号
語を求める手段と、第１及び第２符号語を補間長さでイ
ンタリーブして畳み込み符号語を生成する手段と、を含
むことを特徴とする符号器。 - 【請求項１０】 入力情報語は、数式４のように第２ブ
ロック符号語Ｃ2（ｘ）で構造的な形態として存在する
請求項９に記載の符号器。 【数４】 Ｃ2（ｘ）＝ｒ2（ｘ）＋ｘmＩ（ｘ） ＝Ｉn（ｘ）ｇ2（ｘ） ＝Ｃs（ｘ） Ｉ（ｘ） ：入力情報語 ｒ2（ｘ）：ｘmＩ（ｘ）をｇ2（ｘ）で除算した残り ｍ ：シフターの数 Ｉn（ｘ）：情報語式 ｇ2（ｘ）：第２ブロック符号語に対する符号語生成式 Ｃs（ｘ）：構造的な符号語 - 【請求項１１】 デジタル通信システムにおける１／ｎ
符号化率を有する畳み込み符号を生成する符号器におい
て、 情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳み込み符号生成式
にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜第ｎのブロック符
号語を求める手段と、第１〜第ｎのブロック符号語のう
ち、いずれか一つを構造的な形態の符号語に変換して構
造的な形態の符号語に対応する新たな情報語を求める手
段と、新たな情報語を非構造的な畳み込み符号器で符号
化して畳み込み符号語を生成する手段とを含むことを特
徴とする符号器。 - 【請求項１２】 数式５に基づいて第１〜第ｎのブロッ
ク符号語からいずれか一つを選択して構造的な形態の符
号語に変換し、数式６に基づいて構造的な形態の符号語
に対応する新たな情報語を求める請求項１１に記載の符
号器。 【数５】Ｃs（ｘ）＝ｒq（ｘ）＋ｘmＩ（ｘ） Ｃs（ｘ）：第ｓブロック符号語（但し、ｓは１,..,ｎ
から選択されたいずれか一つである）、 Ｉ（ｘ）：入力情報語 ｒq（ｘ）：ｘmＩ（ｘ）をｇs（ｘ）で除算した残り ｇs（ｘ）：第ｓ符号語生成式 ｍ：シフターの数 【数６】Ｉn（ｘ）＝Ｃs（ｘ）／ｇs（ｘ） Ｉn（ｘ）：新たな情報語 - 【請求項１３】 デジタル通信システムにおけるｋ／ｎ
符号化率を有する畳み込み符号を生成する符号器におい
て、 情報語入力に応答して第１〜第ｎの畳み込み符号生成式
にそれぞれ情報語式を乗算して第１〜第ｎのブロック符
号語を求める手段と、第１〜第ｎのブロック符号語のう
ち、いずれか一つを構造的な形態の符号語に変換して構
造的な形態の符号語に対応する新たな情報語を求める手
段と、新たな情報語を非構造的な畳み込み符号器で符号
化して畳み込み符号語を生成する手段と、畳み込み符号
語を所定の穿孔マトリックスを用いて構造的に穿孔する
手段とを含むことを特徴とする符号器。 - 【請求項１４】 穿孔マトリックスは、一つの行ベクト
ルにおける全要素は１である条件と、生成される畳み込
み符号は非破壊的な符号となる条件と、生成される畳み
込み符号は最小自由距離と復号化後の最小情報語エラー
の最大値を有する条件と、の３条件を満たす請求項１３
に記載の符号器。 - 【請求項１５】 所定の穿孔マトリックスから該当符号
化率に応じて穿孔マトリックスを選択し、その選択され
た穿孔マトリックスに対応する加重値スペクトルに応じ
て穿孔を行う請求項１３又は請求項１４に記載の符号
器。 - 【請求項１６】 選択可能な穿孔マトリックス及びそれ
に対応する加重値スペクトルは下記の表２の通りである
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の符号器。 【表２】
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1997P27070 | 1997-06-25 | ||
| KR1019970027070A KR19990003242A (ko) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 구조적 펀처드 길쌈부호 부호와 및 복호기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1188198A true JPH1188198A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=19511072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10179261A Pending JPH1188198A (ja) | 1997-06-25 | 1998-06-25 | 構造的な穿孔畳み込み符号の符号器及びその符号化方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6170076B1 (ja) |
| EP (1) | EP0887966A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1188198A (ja) |
| KR (1) | KR19990003242A (ja) |
| CN (1) | CN1216418A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013118669A (ja) * | 2008-03-14 | 2013-06-13 | Qualcomm Inc | データ転送率を増加させ、且つ信頼性を改善するためにｏｆｄｍシステムにおいて保護トーンを使用するための方法、装置、及びシステム |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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