WO2007108396A1

WO2007108396A1 - 通信装置、復号装置、情報伝送方法および復号方法

Info

Publication number: WO2007108396A1
Application number: PCT/JP2007/055224
Authority: WO
Inventors: Lui Sakai; Wataru Matsumoto; Hideo Yoshida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2007-09-27
Also published as: EP1998454A4; EP1998454A1; JPWO2007108396A1; KR20080104376A; US20090138785A1

Abstract

　本発明にかかる通信装置は、ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、ＬＤＰＣ符号化された情報を構成するＬＤＰＣ符号化ビットを、当該ＬＤＰＣ符号化ビットの生成に用いた検査行列の列次数の大きい順に、ソートする送信ソート部（１２）と、送信ソート部（１２）によりソートされた後のＬＤＰＣ符号化ビットを、ソート後の順番に従って、雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信する信号送信部（１３）と、を備えている。

Description

明細書

通信装置、復号装置、情報伝送方法および復号方法

技術分野

[0001] 本発明は、誤り訂正符号化された信号の送受信を行う通信装置に関するものであり、特に、 LDPC (Low- Density Parity Check:低密度パリティ検査）符号化された情報を、 MIMO (Multiple Input Multiple Output)技術を使用して送受信する通信装置、情報伝送方法、通信装置が備える復号装置および復号方法に関するものである背景技術

[0002] 本発明に関連する従来技術について説明する。近年、無線通信回線を使用したデータ伝送が一般化しており、動画データなどの大容量データを送受信する機会の増加に伴い、伝送レートの更なる向上、伝送効率の向上、などを実現するための技術の研究'開発が盛んに行われている。そして、その一つとして MIMO (Multiple Input Multiple Output)技術が存在する。

[0003] MIMO技術は、送信側および受信側の通信装置の双方が複数のアンテナを使用して信号の送受信を行う通信技術であって、複数の信号系列を並列に伝送する SD M (Space Division Multiplexing)技術、複数のアンテナから同一の信号系列を伝送する送信ダイバーシチ技術がある（下記非特許文献 1参照)。一例として、送信側および受信側が共に 2本のアンテナを使用している場合の MIMO伝送路の概略を図 3 4に示す。 MIMO伝送では、伝送路が複数あることから、それぞれの伝送路の雑音レベルが異なる場合がある、という特徴がある。

[0004] また、伝送効率を向上させるための誤り訂正技術の一例として、本発明においても使用している LDPC符号による誤り訂正技術が存在する。

[0005] LDPC符号は、伝送路容量に迫る訂正能力を持つ誤り訂正符号であり、一般的に、検査行列の列方向の非 0要素の個数 (列次数)および行方向の非 0要素の個数 (行重み)が不均一な非正則 LDPC符号を用いた場合の復号性能が高い。また、非正則 LDPC符号の列次数の大き、ビットは、列次数の小さ!/、ビットに比べ誤り耐性が強!ヽ特徴がある。

[0006] この非正則 LDPC符号の検査行列の列次数に依存した誤り耐性の不均一を利用して多値変調時のマッピングを行う技術がある（下記特許文献 1)。これは、誤り耐性の強、列次数の大き、ビットを雑音レベルの大きな変調点に割り当てて符号ィ匕を行うことにより、受信時の誤り確率を平均化することを目的としている。

[0007] また、非正則 LDPC符号の検査行列の列次数に依存した誤り耐性の不均一を利用した、送信電力制御方式がある（下記特許文献 2参照)。これは、誤り耐性の強い列次数の大きいビットの送信電力を小さぐ小さいビットの送信電力を大きくして送信を行うことにより、受信時の誤り確率を平均化することを目的としている。

[0008] また、符号化が容易な非正貝 IJLDPC符号として、 RA(Repeat Accumulate)符号など、 LDGM (Low- Density Generation Matrix)構造を持つ LDPC符号がある。この LDPC符号を使用した場合、検査行列のみで符号を生成することが可能で、生成行列を用意する必要がない、という特徴がある。

[0009] また、 LDPC符号の生成は、検査行列を用いて (検査行列を生成行列として用いて )行うので検査行列の大きさに依存して、送信する情報のビット長が決まる。そのため、情報ビット長を可変とするために、巡回置換行列を用いて構成する LDPC符号がある。この巡回置換行列を用いることにより、巡回置換を行う基本行列の大きさに基づ V、たサイズで可変符号長を実現して、る。

[0010] また、 LDPC符号の復号方法は、たとえば、下記非特許文献 2に記載された Sum- Product復号法など、高性能な復号法から演算量削減を目的とした復号法、メモリ量削減を目的とした復号法などがある。これらは、所定の行処理及び列処理を繰り返すことで復号を行い、繰り返しごとにパリティ検査を行い、パリティ検査をすベて満たせば繰り返しを終え、復号結果を返す。

[0011] LDPC符号の復号にぉ、て、復号繰り返し回数を削減することのできるアルゴリズムとして、「Horizontal Shuffled BP」がある（非特許文献 3参照）。「Horizontal Shuffled BPJは行方向に信頼度の更新をシリアルに行うことで復号演算が少な!/、繰り返し回数で収束する特徴がある。

[0012] LDPC符号を復号で現れる数学関数を近似することで、処理を簡易化した方法として、 δ Min復号法がある (非特許文献 4参照)。この復号方法は比較と加算、減算処理のみで演算することができることから、実装に適して、る特徴がある。

[0013] 特許文献 1：特開 2005 - 277784号公報

特許文献 2：特開 2005 - 39585号公報

非特許文献 1：「MIMOチャネルにより 100Mbit/sを実現する広帯域移動通信用 SDM- COFDM方式の提案」、信学技法 RCS2001- 135(2001- 10)、 p. 37— 42、 2001年 10 月

非特許文献 2 :「低密度パリティ検査符号とその復号法 LDPC (Low Density Pa rity Check)符号 Zsum— product復号法」、 p. 76— 99、トリケップス、 2002年 6 月 5日

非特干文献 3 : F.Guuloud, Generic architecture for LDPC codes , [onnnej, 、 URL:http://pastel.paristech.org/archive/00000806/01/these.pd

非特許文献 4 : L.Sakai, W.Matsumoto, H.Yoshida, Low Complexity Decoding Algorithm for LDPC Codes and Its Discretized Density Evolution", ppl3 - 18, RCS2005- 42(2005- 7) Okayama,Japan,July,2005.

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] LDPC符号は不均一雑音に強ぐ従来の誤り訂正符号で必要とされていた伝送路インタリーバが不要であること、誤り訂正能力が高いこと、などが知られている。しなしながら、誤り訂正能力のさらなる向上の実現は、引き続き重要な課題の一つである。また、移動通信端末などに対して従来の LDPC符号の復号器を実装する場合、その復号処理に要する演算量の多さから、機器の小型化，省電力化を実現するのが難しぐ特に、 MIMO伝送を行う機器においては、演算量削減の必要性が高力つた。

[0015] また、 LDGM構造の LDPC符号力パンクチヤにより高符号ィ匕率を実現するには、等間隔にパンクチヤを行うのが良いが、たとえば、符号化率 2Z3と 3Z4との間などで IR (Incremental Redundancy)を行う場合には矛盾が生じてしま、等間隔にパンクチャできない、また、 IRを行うためにパリティビットを先頭力も順にパンクチヤした場合などは、性能が大きく劣化する、という問題があった。 [0016] さらに、巡回置換行列を用いて LDPC符号を生成した場合には、巡回置換行列（基本行列）の大きさ単位で情報ビット長を変更することができるが、システムから巡回置換行列の大きさに合わない情報長を指定された場合に、送信する情報を LDPC符号ィ匕できない、という問題があった。

[0017] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、 LDPC符号を使用した場合の誤り訂正能力 (復号能力）を向上させる通信装置および情報伝送方法を得ることを目的とする。

[0018] また、復号処理に要する演算量を削減し、省電力化を実現する通信装置、情報伝送方法、復号装置および復号方法を得ることを目的とする。

[0019] また、パンクチヤを行った場合の性能劣化を抑える通信装置および情報伝送方法を得ることを目的とする。

[0020] さらに、システム力巡回置換行列の大きさに合わない情報長を指定された場合であっても、 LDPC符号ィ匕が可能な通信装置および情報伝送方法を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0021] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、 LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって、 LDPC符号化された情報を構成する LDPC符号ィ匕ビットを、当該 LDPC符号化ビットの生成に用いた検查行列の列次数の大きい順に、ソートする送信ソート手段と、前記送信ソート手段によりソートされた後の LDPC符号ィ匕ビットを、ソート後の順番に従って、雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信する信号送信手段と、を備えることを特徴とする。

発明の効果

[0022] この発明によれば、伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、列次数の大き!/、ビットを雑音レベルの低い伝送路に割り当てて送受信を行うこととしたので、誤り訂正能力を向上させて高い復号能力を備えた通信装置を実現することができる、という効果を奏する。

図面の簡単な説明 [図 1]図 1は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 1の構成例を示す図である。

[図 2]図 2は、検査行列の列次数に基づいて行うソート処理の一例を示す模式図である。

[図 3]図 3は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 1の構成例を示す図である。

[図 4]図 4は、実施の形態 1にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 5]図 5は、実施の形態 1にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 6]図 6は、実施の形態 1の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。

[図 7]図 7は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 2の構成例を示す図である。

[図 8]図 8は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 2の構成例を示す図である。

[図 9]図 9は、実施の形態 2にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 10]図 10は、実施の形態 2にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 11]図 11は、実施の形態 2の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。

[図 12]図 12は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 3の構成例を示す図である。

[図 13]図 13は、 LDGM構造の検査行列の構成例を示す図である。

[図 14]図 14は、符号ィ匕ビットを伝送路へ割り当てる処理の一例を示す模式図である

[図 15]図 15は、実施の形態 3にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 16]図 16は、実施の形態 3の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。

[図 17]図 17は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 4の構成例を示す図である。

[図 18]図 18は、実施の形態 4にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 19]図 19は、実施の形態 4の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。

[図 20]図 20は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 5の構成例を示す図である。

[図 21]図 21は、パンクチヤ処理およびデパンクチヤ処理の一例を示す模式図である

[図 22]図 22は、実施の形態 5にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 23- 1]図 23— 1は、パンクチヤ処理の一例を示したフローチャートである。

[図 23-2]図 23— 2は、パンクチヤ処理によるビット入れ替えの一例を示す図である。

[図 24]図 24は、実施の形態 5の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。

[図 25]図 25は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 6の構成例を示す図である。

[図 26]図 26は、実施の形態 6にかかる通信装置が信号の送受信を行う動作の一例を示す図である。

[図 27]図 27は、実施の形態 6にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 28]図 28は、実施の形態 7にかかる通信装置が備える復号装置の構成例を示す図である。

[図 29]図 29は、実施の形態 7にかかる復号装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 30-1]図 30— 1は、実施の形態 7にかかる復号装置を用いた場合の演算量削減効果を説明するための図である。

[図 30-2]図 30— 2は、実施の形態 7にかかる復号装置を用いた場合の演算量削減効果を説明するための図である。

[図 30-3]図 30— 3は、実施の形態 7にかかる復号装置を用いた場合の演算量削減効果を説明するための図である。

[図 30-4]図 30— 4は、実施の形態 7にかかる復号装置を用いた場合の演算量削減効果を説明するための図である。

[図 31]図 31は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 8の構成例を示す図である。

[図 32]図 32は、実施の形態 8にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

[図 33]図 33は、本発明にかかる通信装置を適用した移動体通信システムの構成例を示す図である。

[図 34]図 34は、 MIMO伝送路の概略を示す図である。

符号の説明

11、 l ie LDPC符号化部

12 送信ソート部

13、 13b 信号送信部

14 信号受信部

15、 15a 受信ソート部

16、 16a、 16e LDPC復号咅 1

21 伝送路選択部

51 パンクチヤ部

52 デパンクチヤ部

61 送信調整部

62 受信調整部

71 行処理部

72、 72—1、 72— 2、 72- 3

73 硬判定部

81 初期化部

82 復号コア部

83 硬判定部

100 移動体端末

101、 204 物理層 LDPC符号化器

102、 203 変調器 103、 202 復調器

104、 201 物理層 LDPC復号器

105、 205 アンテナ

200 基地局

821 最小値選択部

822 更新部

823 情報保持部

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本発明は、状態が不均一に複数存在する伝送路において、 LDPC符号化された信号系列を、 MIMO技術などを使用して送受信する場合の信号系列の伝送路割り当てを目的としている。上述したように、 LDPC符号は元来、不均一雑音に強ぐ複数の不均一な伝送路に対しても良い性能を示す。しかしながら、低符号化率の場合には、不均一性を強調する方が高い復号性能を示すことがある。本発明は、この性質を利用して誤り訂正能力の向上を実現するものである。

[0026] なお、本発明は、送信機能 (送信機)のみを備えた通信装置および受信機能 (受信機）のみを備えた通信装置を組み合わせて行うデータ伝送に対しても適用可能であるが、後述する各実施の形態においては、送信機および受信機を備え、相手通信端末との間で双方向通信が可能な通信装置を想定して説明を行う。

[0027] 実施の形態 1.

図 1は、本発明にかかる通信装置の実施の形態 1の構成例を示す図である。なお、図 1においては、信号の送信元通信装置と送信先通信装置とを明確に示すため、それぞれの通信装置は、送信機または受信機の、ずれか一方のみを備えた構成としているが、実際には、双方の通信装置が送信機および受信機を備えた構成をとる。また、後述する実施の形態の通信装置の構成についても同様である。

[0028] 実施の形態 1の通信装置は、送信機および受信機を備え、送信機は、送信情報の LDPC符号ィ匕を行う LDPC符号ィ匕部 11、 LDPC符号化部 11からの入力信号 (LDP c符号化ビット）を検査行列の列次数 (列方向の非 0要素の個数)の分布に従ってソートする送信ソート部 12および送信ソート部 12においてソートされた符号ィ匕ビットを各伝送路に割り当てて MIMO伝送する信号送信部 13により構成される。一方、受信機は、アンテナを介して受信した MIMO伝送信号を復調する信号受信部 14、復調後の受信信号 (受信 LDPC符号ィ匕ビット)を送信機 (送信ソート部 12)においてソートされる前の並び順に戻るようにソート (逆ソート）する受信ソート部 15および受信ソート部 15から入力された LDPC符号の復号を行う LDPC復号部 16により構成される。

[0029] つづいて、各部の処理について説明する。送信機において、 LDPC符号ィ匕部 11 は、生成行列を使用して入力された情報ビット (送信情報)を LDPC符号ィ匕し、その結果として得られた符号ィ匕ビットを出力する。なお、 LDPC符号力 SLDGM構造 (RA 符号)の場合、生成行列は検査行列と同じである。送信ソート部 12は、図 2に示した例のように、検査行列の列次数分布に基づいて、 LDPC符号ィ匕部 11から入力された符号ィ匕ビットをその対応する検査行列の列次数の大き、順にソートする。信号送信部 13は、送信ソート部 12においてソートされた符号ィ匕ビットを雑音レベルの低い伝送路から順に割り当てて送信する。なお、列次数の小さい順にソートして、雑音レべルの高、伝送路から順に割り当ててもよ!、。

[0030] また、受信機において、信号受信部 14は、受信信号が経由した通信路の情報と受信情報に基づいて受信 LLR (Log Likelihood Ratio :対数尤度比）を算出し、その結果を受信ソート部 15に渡す。たとえば、通信路が加法的白色ガウス通信路、変調方式が BPSK (Binary Phase Shift Keying)、伝送路雑音の分散値を σ ²、受信信号を Xとすると、受信 LLR (y )は、 y = 2x Z σ ²と表され、これは、伝送路の雑音レベルの大きさを反映した情報である。なお、分散値 σは外部力通信路情報として予め得ている値を用いても、信号受信部 14で算出しても良い。受信ソート部 15は、送信機の送信ソート部 12にて入れ替えられた順序 (ソート後の順序）を元の符号ィ匕ビットの順序に戻すように受信 LLRのソート (逆ソート）を行う。 LDPC復号部 16は、受信ソート部 15においてソートされた受信 LLRに基づいて復号を行い、復号したビットを出力する。 LDPC復号部 16で行う復号処理に関しては、 LDPC符号を復号するアルゴリズムを持てば、ずれでも良い。 [0031] なお、受信機は、送信機の送信ソート部 12が行ったソート順に従って LDPC復号部 16で用いる検査行列の列順を並べ替えた行列を使用して復号処理を行、、その後に復号ビットをソートしても良い。この場合、通信装置 (受信機)の構成は、図 3に示した例のようになる。そのため、受信ソート部 15aは、 LDPC復号部 16aが復号したビットだけをソートすればよいので、図 1に示した構成の通信装置と比較して、順序を入れ替える処理の回数が少なくなるという利点がある。

[0032] つづいて、信号の送受信動作について説明する。図 4は、実施の形態 1にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、この図に沿って動作を説明する。まず、送信側通信装置 (送信機)の LDPC符号ィ匕部 11が送信情報 (情報ビット)を所定の生成行列を用いて符号ィ匕する (ステップ S 11)。次に、送信ソート部 12は、予め用意してぉ、たソートパターンを使用して LDPC符号ィ匕部 11にお、て生成された符号ィ匕ビットをソートする（ステップ S 12)。ここで使用するソートパターンは、 LDPC符号化部 11にお、て生成される符号化ビットに対応する検査行列の列次数に基づ!/、て、符号ィ匕ビットが列次数の重み順に並ぶように決定したパターンとする。信号送信部 1 3は、通信路情報として予め伝送路の雑音状態を把握しておき、上記検査行列の列次数の高ヽ順に雑音状態の良ヽ伝送路へ信号 (符号化ビット)を割り当てて送信する (ステップ S13、 S14)。信号送信部 13が雑音状態を把握しておくには、予めパイ口ット信号を送るなどして、伝送路を計測しておくことや、通信システムとして得ている伝送路情報を利用する方法などがある。また、各伝送路において多値変調する場合には、変調点毎に雑音レベルが異なる。この場合には、変調点による雑音レベルの変化を無視して符号ィ匕ビットを割り当てても良いし、変調点まで考慮した雑音レベルで符号ィ匕ビットを割り当てても良い。

[0033] 受信側通信装置 (受信機）において、信号受信部 14は、信号を受信すると (ステツプ S 15)、受信信号が経由した通信路の情報 (伝送路毎の雑音レベル)と受信情報に基づいて受信 LLRを算出する (ステップ S16)。次に、受信ソート部 15は、予め用意しておいたソートパターンを使用して信号受信部 14が算出した受信 LLRをソートする（ステップ S17)。ここで使用するソートパターンは、検査行列の列次数に基づいて、送信側の送信ソート部 12が使用するソートパターンと同じパターンとする。そして、 LDPC復号部 16が、受信ソート部 15から出力されたソート後の受信 LLRに基づいて復号を行う（ステップ S18)。なお、通信装置が図 3に示した構成の場合、図 5に示したように、 LDPC復号部 16aは、予め用意しておいた、列次数に基づいて検査行列の列をソートした行列を使用して受信 LLRに基づ、た復号を実行し (ステップ S18 a)、その結果得られた復号ビットを受信ソート部 15aがソートする (ステップ S 17a)。この場合には、復号した情報ビットだけをソートするので、符号長の大きさを持つ符号化ビットをソートするよりも、順序を入れ替える処理の回数が少なくなるという利点がある。

[0034] 以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図 6 に示す。図 6は、符号ィ匕率を 1Z3として雑音レベルの違う 4つの伝送路に、符号化ビットを列次数の高、ものから順番に雑音レベルの低、伝送路へ割り当る、 t 、う条件の下に行った計算機シミュレーション結果の一例を示している。 4つの伝送路は MIM O技術による通信での、送信アンテナ 4本、受信アンテナ 4本の場合に相当する。また、比較のために、図 6は、伝送路への信号割り当て順番が本実施の形態とは逆の場合 (列次数の低、ビットから順番に雑音レベルの低、伝送路へ信号を割り当てた場合)および列次数の影響を考慮せずに行う伝送処理の例として情報ビットとパリティビットを交互に各伝送路へ割り当てた場合のシミュレーション結果も併せて示してヽる。

[0035] 図 6に示した計算機シミュレーション結果の一例を得た条件は、情報長が 1440ビット，符号化率が 1Z3,変調方式が BPSK,加法的白色ガウス通信路で、信号対雑音比 EbZNOを平均から（—4. 5、—1. 5、 1. 5、 4. 5) [dB]ずらした 4伝送路とし、また、 LDPC符号の復号法は Sum— Product復号法で、繰り返し回数は 100回とした。図 6において、符号ィ匕ビットを列次数の高いもの力順番に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「降順割り当て」、列次数の低いものから順番に雑音レベルの低ヽ伝送路へ割り当てた場合の結果が「昇順割り当て」、情報ビットとパリティビットを交互に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「交互割り当て」である。また、横軸は 4伝送路の EbZNOの平均値 (例えば、 4通信路がー 4. 2、 1 . 2、 1. 8、 4. 8ならば 0. 3)、縦軸は誤り確率であり、実線がビット誤り確率、破線がブロック誤り確率を示している。そして、図 6に示した結果から「降順割り当て」が最も復号性能が高、ことがわかる。

[0036] ここで、本発明において使用する検査行列の生成処理について説明する。まず、検査行列生成処理により生成されるマスキング処理後のイレギュラーなパリティ検査行列 Hの前提となる、 LDGM構造の QC (Quasi- Cyclic)— LDPC符号のパリティ検查行列 H を定義する。

QCL

[0037] たとえば、 M ( = pJ)行 X N ( = pL + pJ)列の LDGM構造の QC— LDPC符号のパリティ検査行列 H (= [h ])は、次式（1)のように定義することができる。なお、 h

QCL m,n m,n は、パリティ検査行列 H にお、て、行番号 m、列番号 nの要素を表す。

QCL

[0038] [数 1]

ΗΡο,ο) !(Ρο,ι) · ·■ I(PO,L_I)

Ι(Ρι,ο) Ι(Ρι,₂) ■■· I(PI,L-I) 1(0) 0

Ι(Ρ J/2-1, ,) ΐ(ρ, 2) · · · ^I(Pj/2-l,L-l ) ·.. 1(0) 1(0) 0 ··.

H QCL

0 … 0 1(0) 0 ■d ) 1(0) 0 ··. ··. 1(0)

0

!CPJ-LO) ! PJ-U ) 0 0 1(0) 0 0 1(0) また、 0≤j≤J—l、 0≤1≤L—1において、 I (p )は、行番号: r (0≤r≤p—l)、列

ί,ι

番号：「（r+p ) mod p」の位置が" 1"となり、その他の位置が" 0"となる巡回置換行列である。たとえば、 1 (1)は、次式（2)のように表すことができる。

[0040] [数 2]

[0041] そのため、上式（1)に示したパリティ検査行列 H は、左側の行列（情報ビットに相

QCL

当する部分)が、上式 (2)で示した QC符号のパリティ検査行列と同一の擬似巡回行列 H であり、右側の行列 (パリティビットに相当する部分）が、次式（3)式または (4)

QC

に示したものとなり、 1 (0)を階段状に配置した行列 Hまたは Hである。

T D [0042] [数 3]

[0043] [数 4]

[0044] また、上記 LDGM構造とは、上記（3)式に示す行列のように、パリティ検査行列の一部を下三角行列にした構造をいう。さらに、上記（3)のように定義された LDGM構造の QC—LDPC符号のノリティ検査行列 H に、特定の規則性を設けている。具

QCL

体的には、パリティ検査行列 H の左側の擬似巡回行列 H 部分において、行番号

QCL QC

j( = 0、 1、 2、 ···】— 1)、列番号 1(=0、 1、 2、 "丄ー1)に配置された p行 Xp列の巡回置換行列 I(p )のに、 P を任意の整数とし、次式 (5)、（6)となる規則性を設ける。

],1 ],1 0,1

[0045] P

j,l =((、P — P ) · (j + lj)modp )modp

A 0,1 A

p =157

A

o≤j≤j-i

p:odd number "(5)

[0046] P = 61， p， =39， p， =21, p -41, p 6, p' =40, p' =: -, P =3

0,0 0,1 0,2 0,3 0,5 0,6

7, p， =3， p， =34, p = 26, p 10, p 22, p' =16, p. 37, p

0,8 0,9 0,11 0,12

17, p 25, p 23, p 12, p -, P 10, p 14, p

0,18 0,19 0,20 0,21 0,22

32, p 30, p， =6, p' 24, p 25, p 26, p' =27, p 2

0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 8, p， = 29, p' = 31 - -- (6)

0,30 0,31

なお、式（6)に示した数値の組み合わせは一例であり、シミュレーション等を行い、条件に応じて最適なもの（最も高い復号性能が得られるもの）を使用する。

[0047] つづいて、検査行列生成処理における特徴的な処理である、パリティ検査行列 H に対するマスク処理について説明する。たとえば、上式（3)に示す左側の行列を、し

次式（7)に示すように、 J X Lの擬似巡回行列 H と表し、マスク行列 Z (= [z ])を GF

QC j,l

(2)上の J行 X L列の行列とした場合、後述するルールを適用すると、マスク処理後の行列 H は、次式 (8)のように表すことができる。

[0048] [数 5]

[0049] [数 6]

[0050] ここで、上式（8)における z I(p )は、次式（9)のように定義される。

[0051] [数 7]

[0052] なお、上式（9)における 0行列は、 p行 X p列の 0行列である。また、行列 H は、

MQC

擬似巡回行列 H をマスク行列 Zの 0要素によりマスクし、重み分布を非一様にすると

QC

V、うルールを満たした行列であり、この行列 H の巡回置換行列の分布は、マスク

QC

行列 zの列次数分布と同じである。ただし、上記重み分布を非一様にする場合のマスク行列 Zの重み分布は、密度発展法で求めることとする。たとえば、 64行 X 32列のマスク行列は、密度発展法による列次数分布に基づいて、次式（10)のように表すことができる。

[0053] [数 8]

[0054] なお、 Zは、次式（11)である。また、 Z (1:32,2:5)はのサブマトリックスであり 1から 32行と 2力ら 5列目の間のサブマトリックスを示す。

[0055] [数 9]

( 1 1 ) したがって、最終的に求める非正則な検査行列 H は、たとえば、 64行 X 32列のマスク行列 Z、 64 (行番号 jは 0〜63) X 32 (列番号 1は 0〜31)の擬似巡回行列 H 、お

QC

よび 64 (行番号 jは 0〜63) 64 (列番号1は0〜63)の11を用いて、次式（12)のように表すことができる。 [0057] H = [Z X H

C I H ]

M Q T

= [H | H ] 〜（12)

QC T

[0058] すなわち、 LDPC符号を生成するための検査行列 H は、マスク行列 Zと擬似巡

QC

回行列 H の行番号 j = 0の巡回置換行列の値の設計により与えられる。そして、この

QC

手順で図 6に示した計算機シミュレーション結果を得るために用いた情報長 1440ビットに対応した検査行列を生成するには p=45とすればよい。

[0059] また、その他の検査行列の例を示す。この検査行列は IEEE (Institute of Electric al and Electronics Engineers) 802. 16e規格の LDPC符号（符号化率 1/2)を 1 Z3に拡張して構成する。上記と同様、 LDGM構造の QC— LDPC符号であり、次式 (13)に示す行列の要素 p(i, j)と巡回置換行列の単位 zから、 p(z, i, j)= floor (p(i, j) X zZ96)として、巡回置換数 p(z, i, j)を決める。ここで、 floor (x)は xを超えない最大整数を示す。また、要素— 1は巡回置換行列を零行列とする（上記のマスク行列と同じ）。例えば、 z = 24のときの 0行 1列目の要素は、 floor (94 X zZ96) = 23となる

[0060] [数 10]

-\ 94 73 - 1 -1 -1 -1 -1 55 83 -1 - 1 7 0 -1 -1 - 1 - 1 -】一 1 -\一 1一 1一 1一 1 .j _j _ι _ι — 1 —1 —1 —1 —1 —1 ―

-1 27 -1 -1 - 1 22 79 8 - 1 - 1 -1 12 -1 0 0 - 1 - 1 - 1 -J - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 -1 - 1 - 1 - 1 -1 _1 -1 -1 -1 -1 -1 -

-1 -1 -1 U 22 31 - 1 33 -1 - 1 -1 0 -1 -1 0 0 -1 -1 -1

ei -1 47 -1 - 1 -1 -1 -1 65 25 -1 -1 -1

-1 - 1 39 - 1 -1 -1 84 -1 -1 41 72 -1 -1 -j -1 -1 0 0一'

-1 - 1 -1 - 1 46 40 - 1 82 - 1 - 1 -1 79 0一 1一 1 -1 -1 0 - 1 - 1 - 1 - 1 -1 -1 -1 -1 -I - i -1 -j -j -1 -\ -\ -

-1 - 1 95 53 -1 -1 -1 -1 -1 14 18 -1 -1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 g -1 -1 -1 -1 -i -\ -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -

-1 11 73 - 1 -1 -1 2 -1 -1 7 - 1 -1 - 1 -1 - 1 - 1 -j -1 -' Π 0 - 1 -1 -1 - 1 -1 -1 - 1 -1 _1 _ι _ι _1 -1 _ι -

12 - 1 -1 -1 83 24 -1 43 - 1 - 1 -1 51 -1 ~\ -1 -1 -1 -1 -1 0 0 -1 -1 -1 - 1 -1 - 1 -1 -1 -1 -1 -j -1 -j -

- 1 - 1 -1 -1 -1 94 -1 59 - 1 -1 70 72 -1 -1 - 1 -1 - 1 -1 -: - 1 -1 0 0 - 1 -1 - 1 -1 - 1 -1 -1 -I -1 -1 -1 -1 -

-1 - 1 7 65 -1 - 1 -1 -1 39 49 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -: -1 - 1 - 1 0 0 -1 -1 -1 -1 - 1 - 1 -1 - 1 _1 -1 -1 -

43 -1 -1 - 1 -1 66 -1 41 -1 -1 -1 26 7 -1 -1 -1 -1 -1 -; - 1 - 1 - 1 - 1 0 -1 -1 - 1 - 1 -1 - 1 -1 -1 -1 -1 -1 -

-1一 1 -1 - 1 -1 17 -1 - 1 -1 -1 20 0 -1 -1 -1 -1 - 1 -: - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 0 - 1 - 1 - 1 - 1 _1 -1 -1 -1 -1 -1 -

36 -1 -1 -1 -1 -1

- 1 5 -1 -1 -1 -1 -1 -1 5 -1 '\ -\ - 1 0 - 1 -1 - 1 -: -\ -1 -1 -1 -1 -1 -\ 0 -1 -\ -1 -j -j -j -1 -1 -

-1 -1 23 -1 11 - 1

-1 -1 -1 -1 -1 32 -1 -1 -1 38 -1 - 1 - 1 - 1 0 - 1 -: -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 0 _1 _ι _ι _ι _ι . -

-1 -7 -1 -1 - 1 -1 -1 -1 19 -1 -1 -1 - 1 - 1 - 1 - 1 0 -' - 1

3 - 1 - 1 -1 48 -1 -1 -1 - 1 - 1 - 1 一 - 1一 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 0 -\ - 1 - 1 - 1 - 1 -

-1 - 1 -1 -1 -1 31 -1 2 1一 1一 1一 1一 1 .j一 1一 1 -1 -1 0 - 1 - 1 -1 -1 -

-1 -1 - 1 -1 29 -1 37 -1 -1 -1 7 -1 -1 _1 -1 -j -1 -' 0 -1 -1 -1 -1 -\ -\ -\ -\ -\ - 1 - i 0 - 1 - 1 -1 -

-1 6 - 1 -1 - 1 -1 -1 -1 3 -1 -1 -1 -{ -1 -1 -1 -1 -; - 1 0 -1 -1 -1 -1 -1 -1 - 1 -1 - 1 - 1 - 1 0 -1 -1 -

-1 1 -1 -1 - 1 -i -1 -1 2 -1 -1 -1 ~1 -1 -1 -1 -1 - -1 -1 0 -1 - 1 -1 -1 -1 -1 -1 - 1 - 1 - 1 - 1 0 - 1 -

-1 -1 -1 -1 37 -1 26 -1 -1 -1 8 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -: - 1 - 1 - 1 0 -1 -1 - 1 -1 - 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 0 -

- 1 2 -1 -1 -1 -1 -1 -1 e -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 - 1 -: - 1 -1 - 1 - 1 0 - 1 - 1 - 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1

■■■( 13)

[0061] なお、 LDPC符号はここで記した例のみに限られるものではな、。特に、次数分布にお、て大き!/、次数と小さ!/、次数の差が大きぐその分布も不均一であるような LDP C符号を用いると性能改善効果が現れやす、。

[0062] このように、本実施の形態においては、 MIMO技術を適用した際に生じる伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、列次数の大きいビットから順番に、雑音レベルの低 V、伝送路へ割り当てて (列次数の大き!/、ビットほど、雑音レベルの低、伝送路に割り当てられるようにして)送受信を行うこととした。これにより、誤り訂正能力を向上させ、高い復号能力を備えた通信装置を実現することができる。

[0063] 実施の形態 2.

つづいて、実施の形態 2の通信装置について説明する。図 7は、実施の形態 2の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置は、上述した実施の形態 1の通信装置が備える送信機に伝送路選択部 21が追加された構成をとる。その他の部分については実施の形態 1の通信装置と同様であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。なお、実施の形態 1の通信装置と同様に、本実施の形態の通信装置 (受信機)は、その構成を一部入れ替えたものとしてもよい (図 8参照)。この場合の受信機の動作は実施の形態 1で説明したとおりである。

[0064] 請求項 2に記載の伝送路決定手段に相当する伝送路選択部 21は、送信ソート部 1 2においてソートされた符号ィ匕ビットをその符号ィ匕率に応じて、雑音レベルの低い伝送路へ順番に送信するか、雑音レベルの低!ヽ伝送路と高!ヽ伝送路へ交互に送信するかを切り替える。

[0065] 信号の送受信動作について説明する。図 9は、実施の形態 2にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態 1の通信装置の動作（図 4参照 )のステップ S13に代えてステップ S21を実行する。なお、その他のステップについては実施の形態 1と同様であるため同一のステップ番号を付してその説明は省略する。以下、この図に沿って動作を説明する。

[0066] ステップ S12に続いて、送信機の伝送路選択部 21は、入力信号 (符号ィ匕ビット）をその符号化率に応じて、対応する検査行列の列次数の高ヽ順に雑音レベルの低、伝送路へ信号を割り当てるか、それとも列次数の高!、順に雑音レベルの高!、伝送路と低い伝送路へ交互に信号を割り当てるかを選択決定する。そして、信号送信部 13 は、伝送路選択部 21の選択結果に従って伝送路へ信号 (符号化ビット）を割り当て（ステップ S21)、送信する (ステップ S14)。

[0067] また、図 8に示した構成の受信機を備えた通信装置の動作を示したフローチャートは、図 10となり、この場合も同様に、実施の形態 1の図 3に示した通信装置の動作（図 6参照）のステップ S 13に代えてステップ S 21を実行する。

[0068] 以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図 11 に示す。図 11は、符号ィ匕率を変えて、雑音レベルの違う 4つの伝送路に、符号化ビットを列次数の高、もの力順に雑音レベルの低、伝送路へ割り当てた場合と交互に割り当てた場合の計算機シミュレーション結果を示して、る。 4つの伝送路は MIMO 技術による通信での、送信アンテナ 4本、受信アンテナ 4本の場合に相当する。図 11 に示した計算機シミュレーション結果を得た条件は、 LDPC符号を実施の形態 1に記載の LDPC符号生成手順で生成し、情報長が 1440ビット，符号化率が 1Z5、 1/3 、 1/2, 2/3,変調方式が BPSK,加法的白色ガウス通信路で、信号対雑音比 Eb ZNOを平均から（一 4. 5、—1. 5、 1. 5、 4. 5) [dB]ずらした 4伝送路とし、また、 L DPC符号の復号法は Sum— Product復号法で、繰り返し回数は 100回とした。

[0069] 図 11にお、て、符号ィ匕ビットを列次数の高、もの力順に雑音レベルの低、伝送路へ割り当てた場合の結果が「降順割り当て」、列次数の高いものから順に交互に雑音レベルの高、伝送路と低、伝送路へ割り当てた場合が「交互割り当て」である。また、横軸は 4伝送路の EbZNOの平均値 (例えば、 4通信路がー 4. 2、一 1. 2、 1. 8 、 4. 8ならば 0. 3)、縦軸はブロック誤り確率を示している。そして、図 11に示した結果から、符号化率 1Z5、 1Z3では降順に割り当てた場合の復号性能が高いが、符号化率 1Z2、 2Z3では交互に割り当てた場合の復号性能が高い。したがって、この例では、符号ィ匕率 1Z3以下では昇順割り当て、 1Z2以上では交互割り当てを行うように、伝送路選択部 21が切り替え動作を実行すればよい。

[0070] このように、本実施の形態においては、 MIMO技術を適用した際に生じる伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、符号ィ匕率に応じて列次数の大きいビットから順に、雑音レベルの低ヽ伝送路に割り当てる場合と、雑音レベルの低 1ヽ伝送路と高 1ヽ伝送路に交互に割り当てる場合とを切り替えて送受信を行うこととした。これにより、誤り訂正能力を向上させ、高い復号能力を備えた通信装置を実現することができる。

[0071] 実施の形態 3.

つづいて、実施の形態 3の通信装置について説明する。図 12は、実施の形態 3の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置が備える送信機は、上述した実施の形態 1の通信装置が備える送信機力も送信ソート部 12を削除し、さらに信号送信部 13に代えて信号送信部 13bを備えた構成をとる。また、受信機は、実施の形態 1の通信装置が備える受信機力も受信ソート部 15を削除した構成をとる。その他の部分については実施の形態 1の通信装置と同様であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。

[0072] ここで、図 13に示すように、 LDGM構造の LDPC符号 (検査行列）ではノリティビットに相当する列の列次数は情報ビットに相当する列の列次数よりも小さぐまた検査行列の列次数は符号ィ匕ビットの先頭からほぼ順番に並んで、ることが多、。そのため、本実施の形態においては、図 14に示したように、符号ィ匕ビットのソートをせずに符号ィ匕ビットの情報に相当するビットの先頭力順番に、雑音レベルの低い伝送路へ割り当てる。

[0073] 信号の送受信動作について説明する。図 15は、実施の形態 3にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態 1の通信装置の動作（図 4参照 )力ステップ S12および S17を削除し、さらに、ステップ S 13に代えてステップ S31を実行する。なお、その他のステップについては実施の形態 1と同様であるため同一のステップ番号を付してその説明は省略する。以下、この図に沿って動作を説明する。

[0074] ステップ S 12に続いて、送信機の信号送信部 13bは、予め把握しておいた伝送路の雑音状態に基づいて、符号ィ匕ビットを構成している情報に相当するビット (情報ビット）の先頭力順番に雑音状態の良、 (雑音レベルの低、)伝送路へ信号を割り当て (ステップ S31)、送信する (ステップ S 14)。受信機は、受信 LLRを算出後、それをソートすることなしに復号処理を実行する。

[0075] 以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図 16 に示す。図 16は、雑音レベルの違う 4つの伝送路に、情報ビットの先頭力も順番に雑音レベルの低い伝送路へ符号ィ匕ビットを割り当てた場合の計算機シミュレーション結果を示している。 4つの伝送路は MIMO技術による通信での、送信アンテナ 4本、受信アンテナ 4本の場合に相当する。また、比較のために、図 16は、伝送路への信号割り当て順番が本実施の形態とは逆の場合 (パリティビットから順番に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合)および列次数の影響を考慮せずに行う伝送処理の例として情報ビットとパリティビットを交互に各伝送路へ割り当てた場合のシミュレーシヨン結果も併せて示して、る。

[0076] 図 16に示した計算機シミュレーション結果を得た条件は、 LDPC符号を実施の形態 1に記載の LDPC符号生成手順で生成し、情報長が 1440ビット，符号化率が 1Z 3,変調方式が BPSK,加法的白色ガウス通信路で、信号対雑音比 EbZNOを平均から（—4. 5、一 1. 5、 1. 5、 4. 5) [dB]ずらした 4伝送路とし、また、 LDPC符号の復号法は Sum— Product復号法で、繰り返し回数は 100回とした。図 16において、情報ビットから順に雑音レベルの低、伝送路へ割り当てた場合の結果が「情報優先割り当て」、パリティビットから順に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「パリティ優先割り当て」、情報ビットとパリティビットを交互に雑音レベルの低、伝送路へ割り当てた場合の結果が「交互割り当て」である。また、横軸は 4伝送路の Eb ZN0の平均値 (例えば、 4通信路がー 4. 2、 - 1. 2、 1. 8、 4. 8ならば 0. 3)、縦軸は誤り確率を示している。そして、図 16に示した結果から「情報優先割り当て」が最も復号性能が高、ことがわかる。

[0077] このように、本実施の形態においては、 MIMO技術を適用した際に生じる伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、情報ビットから順に雑音レベルの低、伝送路へ割り当てて送受信を行うこととした。これにより、 LDGM構造を持つ LDPC符号の場合、実施の形態 1で示した列次数の高い順にソートした場合と同様に誤り訂正能力を向上させることができる。また、送信機、受信機共に列次数によるソート処理を行う必要が無ぐより少ない処理で実施の形態 1と同様の効果を得ることができる。

[0078] 実施の形態 4.

つづいて、実施の形態 4の通信装置について説明する。図 17は、実施の形態 4の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置が備える送信機は、上述した実施の形態 3の通信装置が備える送信機に伝送路選択部 21を追加した構成をとる。なお、伝送路選択部 21は、上述した実施の形態 2の通信装置が備える伝送路選択部 21と同じものである。また、その他の部分については実施の形態 3の通信装置と同様であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。 [0079] 信号の送受信動作について説明する。図 18は、実施の形態 4にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態 3の通信装置の動作（図 15参照）のステップ S31に代えてステップ S3 lcを実行する。なお、その他のステップについては実施の形態 3と同様であるため同一のステップ番号を付してその説明は省略する。以下、この図に沿って動作を説明する。

[0080] ステップ S11に続いて、請求項 4の伝送路決定手段に相当する伝送路選択部 21 は、予め伝送路の雑音レベルを把握しておき、入力信号 (符号化ビット)の符号化率に応じて、情報ビットの先頭力も順番に、雑音レベルの低い伝送路へ符号ィ匕ビットを割り当てる力それとも情報ビットの先頭力も順番に、雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路とに交互に符号ィ匕ビットを割り当てるかを選択決定する。そして、信号送信部 13は、伝送路選択部 21の選択結果に従って伝送路へ信号 (符号ィ匕ビット）を割り当て (ステップ S3 lc)、送信する (ステップ S 14)。

[0081] 以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図 19 に示す。図 19は、符号ィ匕率を変えて、雑音レベルの違う 4つの伝送路に、列次数の高、ビットから順に雑音レベルの低、伝送路へ符号ィ匕ビットを割り当てた場合 (条件 1)と、雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路とに交互に符号ィヒビットを割り当てた場合 (条件 2)の計算機シミュレーション結果を示して、る。 4つの伝送路は MIMO技術による通信での、送信アンテナ 4本、受信アンテナ 4本の場合に相当する。図 19に示した計算機シミュレーション結果を得た条件は、 LDPC符号を実施の形態 1に記載の LDPC符号生成手順で生成し、情報長が 1440ビット，符号化率が 1Z5、 1/3, 1 Z2、 2Z3のいずれか，変調方式が BPSK,加法的白色ガウス通信路で、信号対雑音比 EbZNOを平均から（—4. 5、 - 1. 5、 1. 5、 4. 5) [dB]ずらした 4伝送路とし、また、 LDPC符号の復号法は Sum— Product復号法で、繰り返し回数は 100回とした。

[0082] 図 19において、上記条件 1の場合の計算機シミュレーション結果が「情報優先割り当て」、条件 2の場合の計算機シミュレーション結果が「交互割り当て」である。また、横軸は 4伝送路の EbZNOの平均値 (例えば、 4通信路がー 4. 2、一 1. 2、 1. 8、 4. 8ならば 0. 3)、縦軸は誤り確率を示している。そして、図 19に示した結果から、符号化率 1Z5、 1Z3では情報優先割り当てを行った場合 (条件 1の場合)の復号性能が高いが、符号化率 1Z2、 2Z3では交互に割り当てた場合 (条件 2の場合)の復号性能が高い。したがって、この例では、符号化率 1Z3以下では情報優先割り当て、 1/ 2以上では交互割り当てを行うように、伝送路選択部 21が切り替え動作を実行すればよい。

[0083] このように、本実施の形態においては、 MIMO技術を適用した際に生じる伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、符号化率に応じて、情報ビットから順に雑音レベルの低!ヽ伝送路へ割り当てて送受信を行う場合と、雑音レベルの低!ヽ伝送路と高!ヽ伝送路に交互に割り当てる場合とを切り替えて送受信を行うこととした。これにより、 LD GM構造を持つ LDPC符号の場合、実施の形態 3の場合と比較して、さらに誤り訂正能力を向上させることができる。また、送信機、受信機共に列次数によるソート処理を行う必要が無ぐ処理の増加を抑えることができる。

[0084] 実施の形態 5.

つづいて、実施の形態 5の通信装置について説明する。図 20は、実施の形態 5の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置が備える送信機は、上述した実施の形態 1の通信装置の送信機が送信ソート部 12に代えてパンクチヤ部 51を備え、また、受信機が受信ソート部 15に代えてデパンクチヤ部 52を備えた構成をとる。その他の部分については実施の形態 1の通信装置と同様であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。

[0085] 送信側の通信装置 (送信機)が行うパンクチヤ動作および受信側の通信装置 (受信機）が行うデパンクチヤ動作を図 21に基づいて説明する。なお、図 21は、パンクチヤ処理およびデパンクチヤ処理の一例を示す図である。

[0086] LDPC符号ィ匕部 11は、入力された送信情報に対して、符号化率を 1Z2とした符号化を行い、全符号化ビットをパンクチヤ部 51へ渡す。パンクチヤ部 51は、受け取った符号ィ匕ビットが通信システムの要求する符号ィ匕ビット長となるように、図 21に示したような手順で符号ィ匕ビットに含まれるパリティビットをパンクチヤして符号ィ匕率を調整し、符号化率が 2Z3の送信ビットを生成する。

[0087] デパンクチヤ部は、信号受信部 14から受け取った信号 (受信ビット）に対して図 21 に示すような手順でデパンクチヤを行う。具体的には、送信機においてパンクチヤされたビットの LLRとして信頼度情報がな、ことを示す 0 (ダミービット）を送信機にお!ヽてパンクチヤされたビットの位置に挿入して、各受信ビットが本来の位置に戻るように (送信機にぉ、てパンクチヤされる前の位置に戻るように)デパンクチヤを行、、その結果を LDPC復号部 16へ渡す。

[0088] 信号の送受信動作について説明する。図 22は、実施の形態 5にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。以下、この図に沿って動作を説明する。

[0089] 送信側通信装置 (送信機)の LDPC符号化部 11は、符号化率を 1/2として送信情報に対する符号化を行う（ステップ S51)。次に、パンクチヤ部 51は、通信システムが要求する符号ィ匕ビット長となるように、 LDPC符号ィ匕部 11が生成した符号のノ^ティビットをパンクチヤする (ステップ S52)。具体的なパンクチヤ手順を以下に示す。以下のパンクチヤ手順において、 kは情報ビット数、 nはシステムで要求される符号ィ匕ビット長、また、 qは 2のべき乗として最大符号ィ匕率に応じて大きさを変更する。なお、符号化率が 1Z2の符号をパンクチヤすることを前提としているので、パリティビット長は情報ビット長と同じである。

[0090] パンクチヤ部 51は、次式（14)を使用してノリティビットの分割数 sを決定する。

s= [k/q] ー（14)

[0091] 次に、分割したブロックに次式（15)で算出したパリティビット番号 rを割り当てる。

式（15)は、 1番目のノリティビットが i番ブロックの jビット目に割り当てられることを示す r =1、 (i=l/q, j =lmodq) · '· (15)

i，j

[0092] 次に、パンクチヤ部 51は、パンクチヤ処理の一例を示したフローチャートである図 2 3—1に従った動作を実行してパンクチヤ後の符号ィ匕ビットを出力する。具体的には、パンクチヤ部 51は、まず、 r (0≤j<ブロックに含まれている個数)番目のビットを読

o,j

み出す (ステップ S52— 1)。次に、パンクチヤ部 51は、 t=q, p=tZ2とし (ステップ S 52- 2) , r (0≤j <ブロックに含まれている個数)番目のビットを読み出す (ステップ，

S52— 3)。

[0093] 次に、パンクチヤ部 51は、 p=p+tとし (ステップ S52— 4)、 pの状態を確認する（ステツプ S52— 5)。 p≥kであれば (ステップ S52— 5、 Yes) , t=t/2, p=tZ2とし (ステツプ S52— 6)、さらに、 t= lであるかどうかを確認する（ステップ S52— 7)。一方、 p く kであれば (ステップ S52— 5、 No)、ただちに pの状態を確認する（ステップ S52— 5)。 t= lであれば (ステップ S52— 7、 Yes)、情報ビットと読み出したパリティビットの先頭力も n—kビットを符号ィ匕ビットとして出力（合わせて nビットとなる）する (ステップ S 52— 8)。一方、 t≠lであれば (ステップ S52— 7、 No)、ステップ S52— 3へ遷移する (ステップ S52— 5)。ここで、これ以降、符号ィ匕直後のパリティビット列を符号化パリティビット列、パンクチヤ後のノリティビット列を送信順パリティビット列と呼ぶこととする

[0094] 図 23— 2は、パンクチヤ処理（図 23— 1に示した処理）によるビット入れ替えの一例を示す図である。図 23— 2に示したように、パンクチヤ部 51は、符号化パリティビット列の格納先を q個用意しておき、先頭力も順に格納する。そして、格納先の 0番目のすべてのビット、格納先 qZ2番目のすベてのビット、格納先 qZ4番目のすベてのビット、以下、格納先 3qZ4番目、 qZ8番目、 3qZ8番目、 5qZ8番目、 7qZ8番目… の順にすベてのビットを読み出して、送信順パリティビット列を得る。なお、図 23— 2 にお、て丸囲み数字の 1〜8はビットの読出し順序を示して、る。送信順パリティビット列を得ると、パンクチヤ部 51は、 kビットの情報ビット列と送信順パリティビット列とを合わせた nビットを信号送信部 13へ渡す。信号送信部 13は、受け取った情報ビット列と送信順パリティビット列を受信側通信装置に対して送信する (ステップ S53)。

[0095] 受信側通信装置 (受信機)の信号受信部 14が信号を受信し (ステップ S 54)、受信 LLRを算出する (ステップ S55)と、デパンクチヤ部 52は、パンクチヤ部 51が行った処理 (式（ 14)および式（ 15)が示す処理と 023- 1に示した処理）の逆の処理を行、、図 21に示したように受信 LLRを符号ィ匕直後のビット位置に戻して (デバンクチャを行つて)復号部へ渡す (ステップ S56)。このとき、パンクチヤによって、送受信の行われていないビットに関しては、信頼度情報がないので LLRを 0として復号部へ渡す。なお、デパンクチヤ部 52は、送信側で行われるパンクチヤ処理に関する情報を予め取得しておき、この情報に基づいてデパンクチヤを行う。 LDPC復号部 16では、受け取つた LLRに基づいて復号を行い、復号結果を出力する (ステップ S57)。 [0096] なお、 IRを行う場合には、送信順パリティビットの未送信ビットの先頭力も順に出力するようにすればよい。以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図 24に示す。図 24に示した計算機シミュレーション結果を得た条件は、加法的白色ガウス通信路を使用、基準となる符号化率 1Z2の LDPC符号を実施の形態 1に記載の LDPC符号生成手順で生成し、情報長が 1440ビット，パンクチャ後の符号ィ匕率が 1Z2(この場合パンクチヤなし）、 3Z5、 2/3, 3/4, 4/5, 5/ 6、 7/8, 8Z9のいずれ力，変調方式が BPSK,である。また、 LDPC符号の復号法は Sum— Product復号法で、繰り返し回数は 100回とした。図 24に示した結果から、本実施の形態においては、ビット単位の符号ィ匕率設定と IRが可能であり、どの符号ィ匕率も Shannon限界に近、復号性能を示してヽることがわ力る。

[0097] このように、本実施の形態においては、符号ィ匕率が 1Z2の LDPC符号を基準符号として使用し、上述したような手順を用いてパンクチヤするビット位置が、符号化率が「 2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1)」の場合にはパンクチヤしな、位置が等間隔となるように決め、それ以外の符号化率の場合には、その符号ィ匕率よりも小さぐ最も近い符号化率（「2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1)」に相当）の場合を基準にして要求符号ィ匕率となるように末尾力順にノ^ティビットをパンクチヤすることとした。これにより、復号ィ匕能力の劣化を抑えつつ、符号ィヒ率をシステムの要求に応じて柔軟に調整することができる。

[0098] なお、ここでは符号化率が「2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1)」の場合にはパンクチヤしない位置が等間隔となるように決め、それ以外の符号化率の場合には、その符号ィ匕率よりも小さぐ最も近、符号化率（「2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1)」に相当）の場合を基準にして要求符号ィ匕率となるように末尾力順にパリティビットをパンクチヤする場合を説明したが、通信システムにおいて、符号化率（「2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1 )」に相当）よりも符号ィ匕率（「（2のべき乗— 1) Z2のべき乗」に相当）を多く要求される場合には、符号化率（「（2のべき乗 1) Z2のべき乗」に相当）で等間隔となるようにパンクチヤ位置を決めることも可能である。さらに、等間隔となる基準符号化率以外でのパンクチヤ位置を決める場合にも、末尾カゝらではなく任意の順番で決めることも可能である。 [0099] 実施の形態 6.

つづいて、実施の形態 6の通信装置について説明する。図 25は、実施の形態 6の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置が備える送信機は、送信調整部 61、 LDPC符号ィ匕部 l ieおよび信号送信部 13を備えた構成をとり、また、受信機は、信号受信部 14、受信調整部 62および LDPC復号部 16eを備えた構成をとる。なお、信号送信部 13および信号受信部 14は、実施の形態 1の通信装置が備える信号送信部 13および信号受信部 14と同じものである。

[0100] 通信装置の各部の動作と信号の送受信動作を図 25および図 26に基づいて簡単に説明する。なお、図 26は、実施の形態 6の通信装置が信号の送受信を行う動作の一例を示す図である。

[0101] 請求項 7のビット長調整手段に相当する送信調整部 61は、システムから要求された情報ビット長 (送信する情報のビット長）が、 LDPC符号生成のために用意している生成行列の大きさと一致しない場合、情報ビット (送信情報）に調整ビットを挿入して LD PC符号化部 l ieへ渡す。ここで、 LDPC符号は、生成行列の「(列数）―（行数)」が情報ビット長と一致する場合に、符号ィ匕が可能であるが、システムが要求する情報ビット長が、検査行列で決まる送信情報の長さよりも短い場合がある。そのような場合、送信調整部 61は、図 26に示すように、足りないビット数だけ送信情報の先頭または末尾に 0を挿入してビット数を調整し、調整後の送信情報を LDPC符号化部 l ieに対して出力する。

[0102] LDPC符号ィ匕部 l ieは、実施の形態 1の LDPC符号化部 11と同様の処理を実行して上記調整ビットを含んだ送信情報の LDPC符号ィ匕 (符号化ビットの生成)を行う。そして、生成した符号ィ匕ビットから調整ビットを取り除いた後の符号ィ匕ビットを信号送信部 13に対して出力する。なお、検査行列とは別に生成行列を必要とする LDPC符号だけでなぐ検査行列と生成行列を共通化した LDGM構造の LDPC符号でも同様である。

[0103] 受信調整部 62は、システムの要求する情報ビット長が、用意した検査行列の大きさと一致しない場合、信号受信部 14から受け取った受信 LLRに調整ビット (ダミービット）を挿入し、それを LDPC復号部 16eへ渡す。 LDPC復号部 16eは、受け取った受信 LLRに基づヽて復号を行うが、送信調整部 61にて挿入された 0に相当する LLR は可能な限り大きな正の値を調整 LLRとして設定した値を入力して復号を行う（図 26 参照)。なお、この例では調整ビットとして 0を挿入している力 1を挿入しても良い。その場合、受信調整部では調整 LLRとして可能な限り小さな負の値を設定して復号を行う。

[0104] 信号の送受信動作について詳しく説明する。図 27は、実施の形態 6にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、以下、この図に沿って動作を説明する。なお、実施の形態 1の通信装置の動作（図 4参照）と同じ処理については同一のステップ番号を付与している。ここでは、実施の形態 1と異なる処理を中心に説明する。

[0105] 送信側通信装置 (受信機）において、送信調整部 61は、システムで要求される情報ビット長 kと生成行列の大きさ (n X m行列)とを比較し、必要に応じて調整ビットを挿入する (ステップ S61)。具体的には、足りないビット数 g (=n— m— k)を算出し、送信情報系列の先頭もしくは末尾に _gビット分の 0もしくは 1を挿入する。次に、 LDPC符号ィ匕部 l ieは、挿入されたビットを含む n—mビットの系列を符号ィ匕し (ステップ S11) 、 kビットの情報ビットと n—kビットのパリティビットを出力する (ステップ S62)。

[0106] 受信側通信装置 (受信機）において、信号受信部 14が受信処理および受信 LLR 算出処理 (ステップ S15および S16)を実行後、受信調整部 62は、検査行列およびシステムが要求する情報ビット長に基づいて、符号ィ匕時に挿入されたビット数を算出し、挿入されたビットが 0であれば (復号性能に影響を与えな、程度に)十分大きな正の値を調整 LLRとして受信 LLRに挿入し、それを LDPC復号部 16eに渡す。一方、挿入されたビットが 1であれば十分小さな負の値を調整 LLRとして受信 LLRに挿入し、それを LDPC復号部 16eに渡す (ステップ S63)。 LDPC復号部 16eは、受信調整部 62から受け取った受信 LLRに基づ、て復号を行、、調整ビットを取り除、た復号結果を出力する（ステップ S64)。なお、挿入するビットの 0か 1は通信システムとして予め規定しておけば良い。

[0107] なお、調整ビットの挿入数が多!、場合には、その挿入位置に依存して復号性能が大きく変わることがある。すなわち、 LDPC符号の復号性能は次数分布に大きく依存する。そのため、復号性能の劣化を抑えるために、性能に対する影響が少ない場所を調整ビットの挿入位置として予め決めておけばよい。たとえば、実施の形態 1にお V、て説明した LDPC符号生成手順で生成した検査行列の場合、末尾のビットは同次数のビットを多く持ち、先頭のビットは同次数のビットが比較的少ない。そのため、先頭に調整ビットを挿入するよりも末尾に挿入する方が、次数分布への影響が小さく、高い復号性能を保つことができる。このように、次数分布の特徴を利用して、調整ビットの挿入場所を情報ビットの先頭、末尾、または途中部分などと決定することにより誤り訂正能力を向上させることが可能である。

[0108] このように、本実施の形態においては、 LDPC符号の大きさとシステムが要求する情報ビット長が異なる場合、送信機は、不足ビット数だけ予め定めておいた 0もしくは 1を挿入して情報ビットを調整後、符号化処理を実行し、一方受信機は、受信 LLRに対して調整用の LLRを挿入後、復号処理を実行することとした。これにより、 LDPC 符号の大きさとシステムが要求する情報ビット長が異なる場合であっても送信情報を LDPC符号に符号ィ匕して伝送することができる。

[0109] 実施の形態 7.

つづいて、実施の形態 7の通信装置について説明する。図 28は、実施の形態 7の通信装置が備える復号装置の構成例を示す図である。この復号装置は、上述した実施の形態 1〜6に示したいずれかの通信装置が備える LDPC復号部を構成し、 LDP C符号の復号に係る行処理を行う行処理部 71と、 LDPC符号の復号に係る列処理を行う列処理部 72と、復号結果を得るために硬判定を行う硬判定部 73と、を備える。また、列処理部 72は、通常の列処理を行う列処理部 72— 1、列次数 2の列処理を行う列処理部 72— 2、列次数 1の列処理を行う列処理部 72— 3を含む。以下、本実施の形態においては、 LDPC符号の復号法として、最も一般的な Sum-Product復号法を使用する場合について説明を行うが、これに限らず、他の LDPC符号復号法を使用する場合においても同様である。なお、本実施の形態の復号装置が繰り返し復号手段に相当する。

[0110] LDPC符号の復号処理を表現するために、 LDPC符号に係る記号を以下に定義する。 [0111] LDPC符号の検査行列を「H= [H ]、（0≤n< N、 0≤m< M)」とする。また、チ m,n

エック.ノード _mにおいて、 1を持つビット.ノードの組を「N(m)= {n : H = 1 }」とし、ビ m,n

ット 'ノード nにおいて、 1を持つチェック 'ノードの組を「M(n)= {m : H = 1 }」とする。

m,n

また、「N(m)\n」は nを除く組を示し、「M(n)\m」は mを除く組を示すこととする。さらに、 w' = [w' ]を復号系列とし、 Fを受信値の LLRとする。

[0112] また、 Sum— Productアルゴリズムでは、「チェック 'ノード mからビット'ノード nへ送るビット nの LLRである ε ^(DJ、「ビット'ノード nからチェック ·ノード mへ送るビット nの L m,n

LRである Z ^G)」および「ビット nの事後値である Z ^G)」を更新する。そして、復号を行う m,n n

初期値を Z ^(Q) = Fとする。

m,n n

[0113] 以下、本実施の形態の復号装置における復号処理を説明する。

[0114] 図 28に示した復号装置において、行処理部 71は、次式（16)で示す処理を行う。

[0115] [数 11] (り= , Π tanh(z_{m n},(i - l)/2)

[0116] 列処理部 72は、（0≤n< N、 mE M (n) )に対して、情報ビットに相当する列を処理する場合には列処理部 72— 1が次式（17)に示す処理 (以下、列処理 Aと呼ぶ）を実行し、ノリティビットに相当し列次数が 2の列を処理する場合には列処理部 72— 2が次式（18)に示す処理 (以下、列処理 Bと呼ぶ）を実行し、パリティビットに相当し列次数が 1の列を処理する場合には列処理部 72— 3が次式（19)に示す処理 (以下、列処理 Cと呼ぶ）を実行する。

[0117] [数 12]

Z ^G) = F •••(18)

m,n ]

[0119] Z ⁽ⁱ⁾=F •••(19) [0120] 硬判定部 73は、 Z_n ⁽ⁱ⁾ (0≤n<k)を硬判定し、復号系列 w' = [w' を生成する。すなわち、 Z ⁽ⁱ⁾が正であれば w'は 0,負であれば w'は 1と判定し、復号結果として出力する

[0121] つづいて、本実施の形態の復号装置の動作について説明する。図 29は、実施の形態 7にかかる復号装置の動作の一例を示すフローチャートであり、以下、この図に沿って動作を説明する。

[0122] まず行処理部 71は、受信 LLRに対して行処理 (上式（16)参照）を所定回数 (M回 )実行して ε ⁽ⁱ⁾を得る (ステップ S71、 S72)。次に、行処理部 71から ε ⁽ⁱ⁾が入力さ m,n m,n れると、列処理部 72は、入力信号に対して実行する処理を選択するために列次数判定 (nの値の確認)を行う（ステップ S73)。ステップ S73の列次数判定の結果、情報ビットに相当する列の処理 (列次数が 3以上）の場合には列処理部 72— 1が上記列処理 Aを実行し (ステップ S74— 1)、ノ^ティビットに相当する列で列次数が 2の場合には列処理部 72— 2が上記列処理 Bを実行し (ステップ S74— 2)、ノ^ティビットに相当する列で列次数が 1の場合には列処理部 72— 3が上記列処理 Cを実行する (ステップ S74— 3)。その後、列処理部 72は、列処理 (ステップ S74— 1〜S74— 3のいずれ力）を所定回数 (N回）実行して Z ⁽ⁱ⁾を得る (ステップ S73、 S74- l〜74- 3、 S7 m,n

5)。さらに、行処理部 71および列処理部 72は、上述した行処理および列処理を最大回数に達するまで繰り返し実行し、繰り返し終了となった時点で列処理部 72は、 Z (ⁱ⁾を Z ⁽ⁱ⁾をとして硬判定部 73へ出力する (ステップ S76、 Yes)。列処理部 72から Z ^(D m,n n n が入力されると硬判定部 73は、復号ビットを生成して出力する (ステップ S77)。なお、ここで生成する復号ビットは情報ビットに相当するビットのみである。

[0123] 従来使用されて!、た LDPC符号の復号アルゴリズムにお、ては、行処理および列処理を実行する毎に硬判定を行、、情報ビットだけでなくパリティビットの復号結果も得た後にノリティ検査を行っていた。そして、パリティ検査の結果、すべての検査を満たせば復号が完了したとして、行処理と列処理の繰り返しを終えることとしていた。し力しながら、復号アルゴリズムを実際に受信機などに組み込んで使用する場合には、復号処理は規定の遅延時間内に処理を終了すれば良ぐ条件によっては、必ずしも途中で復号処理を終える必要はない。そのため、本実施の形態の動作においては、規定された遅延時間に対して処理時間に余裕があるという条件の下で、パリティ検査処理を行わないようにした。これにより、ノ^ティビットの硬判定と z ⁽ⁱ⁾の演算と、列次数の小さ、場合に加算回数 (処理)を削減することができる。

[0124] たとえば、図 30— 1〜図 30— 4に示したように、列次数が 2、 1の場合には処理を切り返すことですベての列処理を同じ構成で実行するよりも、演算量を削減することができる。すなわち、本実施の形態においては、列次数が 2、 1の場合、処理を切り替えて加算回数を削減できる。なお、上述した例では、 Sum— Product復号法を使用する場合について説明を行った力列処理において同様の演算を行う LDPC符号の復号法ならばすベて同様の削減効果を得ることができる。

[0125] なお、図 30— 1は、列次数が 2の場合かつ上記列処理 Aを用いた場合の処理例を示し、図 30— 2は、列次数が 2の場合かつ上記列処理 Bを用いた場合の処理例を示す。また、図 30— 3は、列次数が 1の場合かつ上記列処理 Aを用いた場合の処理例を示し、図 30— 4は、列次数が 1の場合かつ上記列処理 Cを用いた場合の処理例を示す。

[0126] 実施の形態 8.

つづいて、実施の形態 8について説明する。図 31は、本発明に力かる復号装置の実施の形態 8の構成例を示す図である。本実施の形態の復号装置は、復号処理の初期化を行う初期化部 81と、 LDPC符号の復号に係る信頼度情報の更新を行う復号コア部 82と、復号結果を得るために硬判定と繰り返し復号の停止規範を判断する硬判定部 83と、により構成される。また、復号コア部 82は部分構成として、最小 3値を選択する選択する最小値選択部 821、新たな信頼度を算出して更新する更新部 8 22、更新情報を保持しておくための情報保持部 823を備える。

[0127] 実施の形態 8の復号装置に実装するアルゴリズムを以下に示す。なお、 LDPC符号の復号を表現するための各記号は、上述した実施の形態 7と同様である。

[0128] まず初期化処理として、 mE { l, · ··, M}かつ nEN (m)について、 ε (°)=0を設 m,n 定し、 ne { l, · ··, N}について、 Z (°)=Fを設定する。

[0129] 次に、 Stepl (信頼度情報の更新）として、以下の処理を行う。

[Stepl - 1] l≤m≤Mについての各 mに関して、 nEN(m)について、次式（20)を計算する。 Z ^(Μ) = Ζ ^(Μ)- ε ^(Μ) 〜(20)

m,n η m,n

[0130] [Step 1-2]

算出した I z ⁽ Iの最も小さいものから 3値（ I z ⁽ D

,n0 I , I z ⁽

m,n m m,nl^M) I , I z

m,n2

Iノ選 ί尺する。お、 ηθ: minimum index, nl： minimum index except tnO), n2:min imum index except{nO，nl}で ¾>る。

[0131] [Stepl-3]

上記で得た 3値を用いて次式（21)を計算する。

δ =max(0.9-(|Z ^G_1)|-|Z ^{( )}|)/2) Δ =max(|Z ^G_1)|- δ ，0)

0 m,n2 m,nl 0 m,nl 0 δ =max(0.9-(|Z ^(M)|-|Z ^(M)|)/2), Δ =max(|Z δ ,0)

1 m,n2 m,n0 1 m,n0 1 δ =max(0.9-(|Z ^(M)|-|Z ^(M)|)/2) Δ =max(|Z δ ,0)

2 m,nl m,n0 2 m,n0 2

ー(21)

[0132] [Stepl-4]

Z の正の値および負の値を用いて次式（22)および（23)を計算する。

m,n

[0133] [数 13]

S= ns n( _m,_n(l-l)) ...(22) neN(m)

[0134] (1) o (1-lK _Λ

ε =S^esgn(Z )· Δ

m,n m,n j

(Δ :自ノード Z の関係しない計算結果を選択）

J m,n

-(23)

[0135] [Stepl-5]

n N(m)について、次式（24)を計算する。

Z ⁽¹⁾ = Ζ ^(Μ)+ ε ⁽¹⁾ 〜(24)

n m,n m,n

[0136] 次に、 Step2(硬判定'停止規範）として、以下の処理を行う。

[Step2-1]

次式 (25)を用いて推定符号語 c'=[c' ]を決定する。

c =1 if Z ⁽¹⁾>0

c =0 if Z ⁽¹⁾≤0 ---(25) [0137] [Step2 - 2]

c' = [c'_n]力パリティ検査を満たすかどうかを確認し、満たしていれば処理を終了する。

[0138] [Step2 - 3]

Step lおよび Step2— 1の実行回数が最大繰り返し回数に達したかどうかを確認し

、最大繰り返し回数に達していれば処理を終了する。そうでなければ、上記 Step l— l〜Step2— 1の処理を再度実行する。

[0139] 以下、 c' = [c Ίがパリティ検査を満たす、または、 Step lおよび Step2— 1の実行回数が最大繰り返し回数に達するまで、 Step lおよび Step2の処理を繰り返し実行する。

[0140] 図 32は、本実施の形態の復号装置の処理を示すフローチャートである。以下、図 3 1および図 32に基づいて復号装置の動作を説明する。

[0141] まず、受信情報として LLRを入力し、上述したアルゴリズム初期化 (初期化処理）に従って、初期化部 81が情報保持部 821の初期化を行う (ステップ S81、 S82)。次に、復号コア部 82は、上述したアルゴリズムの Step l (信頼度情報の更新）に従った処理 (ステップ # 1)を実行する。具体的には、最小値選択部 822は、情報保持部 821 力も Z ^{( ϋ}および ε ⁽ "を読み出して (ステップ S83)、つぎに Ζ ⁽ "を算出する (ステ n m,n m,n

ップ S84)。そして、ステップ S84での算出結果力絶対値の小さい方から 3つを選択する (ステップ S85)。更新部 823は、選択された値から Δを算出し、 Z ^{( 1}〉の正の値

j m,n

および負の値を用いて ε ⁽¹⁾の更新値を算出する (ステップ S86)。さらに、算出した m,n

ε ⁽¹⁾から Ζ ⁽¹⁾の更新値を算出する (ステップ S87)。最後に、更新部 823がこれら（ ε m,n n m

⁽¹⁾の更新値、 Z ⁽¹⁾の更新値)を情報保持部 821へ書き込んで (ステップ S88)復号コア

,η η

部 82の処理を終える。

[0142] 復号コア部 82における情報の更新処理が終了すると、硬判定部 83は、上述したァルゴリズムの Step2 (硬判定'停止規範）に従った処理 (ステップ # 2)を実行する。具体的には、硬判定部 83は、上記 Step2— 1の Z ^{( ϋ}硬判定を実行して推定符号語を得て、そのノ^ティチェックを行い、さら〖こ、繰り返し復号の停止規範を確認する (ステップ S89)。停止規範を満たせば、復号処理を終了して復号結果を出力し (ステップ S 91)、そうでなければ復号コア部 82の処理を繰り返す (ステップ S90)。

[0143] 以降、各繰り返し処理における上記ステップ S89に相当する処理で停止規範を満たすまで繰り返し処理を継続し (ステップ S90、 ···、ステップ S90g)、繰り返し処理を終了後、復号結果を出力する (ステップ S91)。

[0144] なお、本実施の形態では受信 LLRが入力されることを前提としたが、復調処理後の受信情報を復号装置へ入力させ、復号処理の初期化処理において受信 LLRを算出するようにしてもよい。また、信頼度情報の更新の処理を示す式 (21)では非特許文献 4に従い、更新に支配的な関数の近似 1次項までを用いて簡易化した場合を示したが、非特許文献 4で支配的でな、として無視して、るもう一方の関数の近似も追カロした更新式を用いるなど、実装に適した近似であれば、いずれでも良い。

[0145] 実施の形態 8によれば、従来の「Horizontal Shuffled BP」を実装する際に困難であった数学関数を近似に基づいて簡易化し、実装複雑度を低減させることが可能となる。これにより、回路規模や消費電力などを抑えることができる。

[0146] 実施の形態 9.

つづいて、実施の形態 9について説明する。本実施の形態においては、上述した実施の形態 1〜8のいずれかの通信装置を適用した通信システムついて説明する。

[0147] 実施の形態 1〜8において説明した本発明にかかる LDPC符号ィ匕処理および復号処理は、たとえば、移動体通信 (端末、基地局），無線 LAN,光通信，衛星通信，量子暗号装置等、通信機器全般に適用できるものであり、具体的には、本発明にかかる LDPC符号化処理および復号処理を実行する装置を、上記各通信機器に搭載し、誤り訂正を行う。

[0148] 図 33は、本発明にかかる通信装置を適用した移動体通信システムの構成例を示す図である。図 33において、移動体端末 100は、物理層に、物理層 LDPC符号ィ匕器 101と、変調器 102と、復調器 103と、物理層 LDPC復号器 104と、アンテナ 105 と、を物理層に備え、基地局 200は、物理層 LDPC復号器 201と、復調器 202と、変調器 203と、物理層 LDPC符号化器 204と、アンテナ 205と、を物理層に備えている。なお、移動体端末 100および基地局 200の物理層 LDPC符号化器 101および 20 4には、上述した実施の形態 1〜 7の、ずれかで説明した通信装置の LPDC符号ィ匕部の構成を適用し、移動体端末 100および基地局 200の物理層 LDPC復号器 104 および 201には、上述した実施の形態 1〜7のいずれかで説明した通信装置の LPD C復号部の構成を適用する。

[0149] 上記のように構成される移動体通信システムにおいて、移動端末 100が基地局 20 0を介して情報データを送受信する動作について説明する。まず、移動体端末 100 がデータを送信する場合、物理層では、フェージング通信路用の物理層 LDPC符号ィ匕器 101が送信データ (情報データ)をパケットデータ単位に符号ィ匕する。この符号化データは、変調器 102とアンテナ 105を介して無線通信路へ送出される。

[0150] 一方、基地局 200は、無線通信路中で発生した誤りを含む受信信号を、アンテナ 2 05と復調器 202を介して受け取り、物理層 LDPC復号器 201が復調器 202から受け取った復調後の受信データの誤り訂正を行う。そして、物理層 LDPC復号器 201は、パケット単位で実行した誤り訂正が成功したカゝどうかを、上位層に通知する。誤り訂正が成功した場合、上位層は、この情報データを含んだパケット (情報パケット)を、復号データとしてネットワークを介して通信相手先へ転送する。

[0151] また、ネットワークから移動体端末 100が情報データを受信する場合、上述した移動端末 100の情報データ送信動作と逆の処理を行うことにより、基地局 200が移動体端末 100へ符号化データを送信し、移動体端末 100が受信したデータを再生する

[0152] 具体的には、基地局 200が移動体端末 100へ符号化データを送信する場合、物理層では、フェージング通信路用の物理層 LDPC符号化器 204が送信データ (情報データ）をパケットデータ単位に符号ィ匕する。この符号ィ匕データは、変調器 203とアンテナ 205を介して無線通信路へ送出される。一方、移動体端末 100は、無線通信路中で発生した誤りを含む受信信号を、アンテナ 105と復調器 103を介して受け取り、物理層 LDPC復号器 104が復調器 103から受け取った復調後の受信データの誤り訂正を行う。そして、物理層 LDPC復号器 104は、パケット単位で実行した誤り訂正が成功したかどうかを、上位層に通知する。

[0153] このように、本実施の形態においては、上述した実施の形態 1〜8のいずれかに記載の通信装置を通信システム (基地局および移動体端末）に適用することとした。これにより、誤り訂正能力（復号能力）が向上した通信システムを構築することができる産業上の利用可能性

以上のように、本発明に力かる通信装置は、通信システムに有用であり、特に、 LD PC符号を使用した誤り訂正機能を備える通信装置に適している。

Claims

請求の範囲

[1] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって

LDPC符号化された情報を構成する LDPC符号ィ匕ビットを、当該 LDPC符号化ビットの生成に用いた検査行列の列次数の大きい順に、ソートする送信ソート手段と、前記送信ソート手段によりソートされた後の LDPC符号ィ匕ビットを、ソート後の順番に従って、雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信する信号送信手段とを備えることを特徴とする通信装置。

[2] さらに、

前記 LDPC符号化された情報の符号化率に基づヽて、前記ソート後の LDPC符号化ビットを、雑音レベルの低い伝送路力順番に割り当てて送信する力、雑音レベルの高い伝送路力順番に割り当てて送信する力を決定する伝送路決定手段、を備え、

前記信号送信手段が、前記伝送路決定手段の決定内容に従って前記ソート後の L DPC符号化ビットを送信することを特徴とする請求項 1に記載の通信装置。

[3] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって前記 LDPC符号が LDGM構造である場合、 LDPC符号化された情報を構成する LDPC符号ィ匕ビットを、情報ビットから順番に、雑音レベルの低い伝送路へ割り当てて送信する信号送信手段、

を備えることを特徴とする通信装置。

[4] さらに、

符号ィ匕率に基づいて、前記 LDPC符号ィ匕ビットを、情報ビットから順番に雑音レべルの低、伝送路へ割り当てて送信する力情報ビットから順番に雑音レベルの低!ヽ伝送路と高い伝送路とに交互に割り当てて送信するか、を選択決定する伝送路決定手段、

を備え、前記信号送信手段が、前記伝送路決定手段の決定内容に従って前記 LDPC符号化ビットを送信することを特徴とする請求項 3に記載の通信装置。

[5] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって符号ィ匕率が 1Z2の LDPC符号に基づいて、通信システムが要求する符号ィ匕ビット長となるように、当該 LDPC符号のノリティビットをパンクチヤして符号ィ匕率および符号ィ匕ビット長を調整するパンクチヤ手段と、

前記パンクチヤ実行後の LDPC符号を相手通信装置へ送信する信号送信手段と、を備えることを特徴とする通信装置。

[6] 前記パンクチヤ手段は、符号化率が「2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1)」の場合にはパンクチャしない位置が等間隔となるように決め、それ以外の符号化率の場合には、その符号化率よりも小さぐ最も近、符号化率「2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1)」の場合を基準にして要求符号ィ匕率となるように末尾力順に前記パリティビットをパンクチヤすることを特徴とする請求項 5に記載の通信装置。

[7] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって前記 LDPC符号の生成行列の大きさと、システム力要求された情報ビット長が一致しない場合に、送信情報の情報ビット長が当該生成行列の大きさと一致するように、当該送信情報に対して調整ビットを挿入するビット長調整手段と、

前記調整ビットを挿入後の送信情報を LDPC符号ィ匕し、さら〖こ、当該 LDPC符号から前記調整ビットに対応する LDPC符号化ビットを除去する LDPC符号化手段と、を備えることを特徴とする通信装置。

[8] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって受信信号である MIMO伝送信号を復調する復調手段と、

検査行列を使用し、前記復調手段からの出力信号である受信 LDPC符号に対して、第 1の復号処理である行処理を実行し、当該行処理の結果に対して、第 2の復号処理である列処理を実行し、以下、列処理の結果に対する前記行処理および行処理結果に対する前記列処理を所定回数にわたって実行した後の列処理結果を、最終的な列処理結果とし、さらに当該最終列処理結果に対する硬判定を行って得られた結果を復号結果として出力する繰り返し復号手段と、

を備え、

前記繰り返し復号手段の列処理では、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が 2の場合、通常の列処理よりも演算量の少ない第 1のアルゴリズムを使用して列処理を行、、ノ^ティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が 1の場合には、さらに演算量の少ない第 2のアルゴリズムを使用して列処理を行うことを特徴とする通信装置。

[9] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって請求項 1に記載の通信装置の処理を実行する送信機と、

請求項 8に記載の通信装置の処理を実行する受信機と、

を備えることを特徴とする通信装置。

[10] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって請求項 3に記載の通信装置の処理を実行する送信機と、

請求項 8に記載の通信装置の処理を実行する受信機と、

を備えることを特徴とする通信装置。

[11] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって請求項 5に記載の通信装置の処理を実行する送信機と、

請求項 8に記載の通信装置の処理を実行する受信機と、

を備えることを特徴とする通信装置。

[12] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置であって請求項 7に記載の通信装置の処理を実行する送信機と、

請求項 8に記載の通信装置の処理を実行する受信機と、を備えることを特徴とする通信装置。

[13] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置が備える復号装置であって、

検査行列を使用し、入力信号である受信 LDPC符号に対して、第 1の復号処理である行処理を実行し、当該行処理の結果に対して、第 2の復号処理である列処理を実行し、以下、列処理の結果に対する前記行処理および行処理結果に対する前記列処理を所定回数にわたって実行した後の列処理結果を、最終的な列処理結果とし、さらに当該最終列処理結果に対する硬判定を行って得られた結果を復号結果として出力する繰り返し復号手段、

を備え、

前記繰り返し復号手段の列処理では、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が 2の場合、通常の列処理よりも演算量の少ない第 1のアルゴリズムを使用して列処理を行、、ノ^ティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が 1の場合には、さらに演算量の少ない第 2のアルゴリズムを使用して列処理を行うことを特徴とする復号装置。

[14] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、

送信元通信装置が、

LDPC符号化された情報を構成する LDPC符号ィ匕ビットを、当該 LDPC符号化ビットの生成に用いた検査行列の列次数の大きい順に、ソートする送信ソートステップと前記送信ソートステップにお、てソートされた後の LDPC符号ィ匕ビットを、ソート後の順番に従って、雑音レベルの低!ヽ伝送路から順番に割り当てて送信する情報伝送ステップと、

送信先 (受信側)通信装置が、

前記送信元通信装置からの受信信号に対して、予め取得してお!、た前記送信ソートステップにおけるソート処理に関する情報に基づいて、前記送信ソートステップにおいて実行したソート処理と逆の処理 (逆ソート)を実行し、当該受信信号を本来の並び順に戻す受信ソートステップと、

を含むことを特徴とする情報伝送方法。

[15] さらに、

前記送信元通信装置が、

前記 LDPC符号化された情報の符号化率に基づヽて、前記ソート後の LDPC符号化ビットを雑音レベルの低、伝送路から順番に割り当てて送信する力、雑音レベルの高ヽ伝送路から順番に割り当てて送信する力を決定する伝送路決定ステップ、を含むことを特徴とする請求項 14に記載の情報伝送方法。

[16] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、

前記 LDPC符号力 SLDGM構造である場合、

送信元通信装置が、

LDPC符号化された情報を構成する LDPC符号ィ匕ビットを、情報ビットから順番に、雑音レベルの低ヽ伝送路へ割り当てて送信する情報伝送ステップと、

を含むことを特徴とする情報伝送方法。

[17] さらに、

前記送信元通信装置が、

符号ィ匕率に基づいて、前記 LDPC符号ィ匕ビットを、情報ビットから順番に雑音レべルの低、伝送路へ割り当てて送信する力情報ビットから順番に雑音レベルの低!ヽ伝送路と高い伝送路とに交互に割り当てて送信するか、を選択決定する伝送路決定ステップ、

を含み、

前記情報伝送ステップでは、前記伝送路決定ステップでの決定内容に従って前記 LDPC符号化ビットを送信することを特徴とする請求項 16に記載の情報伝送方法。

[18] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、

送信元通信装置が、

符号化率が 1Z2の LDPC符号に基づいて、通信システムが要求する符号化ビット長となるように、当該 LDPC符号のノリティビットをパンクチヤして符号ィ匕率および符号ィ匕ビット長を調整するパンクチヤステップと、

前記パンクチヤ実行後の LDPC符号を相手通信装置へ送信する情報伝送ステップと、

送信先 (受信側)通信装置が、

予め取得しておいた前記パンクチヤ処理に関する情報に基づいて、前記送信元通信装置力もの受信信号にダミービットを挿入し、受信信号を本来のビット位置に戻すデパンクチヤステップと、

を含むことを特徴とする情報伝送方法。

[19] 前記パンクチヤステップでは、符号ィ匕率が「2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1)」の場合にはパンクチヤしない位置が等間隔となるように決め、それ以外の符号ィ匕率の場合には、その符号ィ匕率よりも小さぐ最も近い符号ィ匕率「2のべき乗 Z (2のべき乗 + 1)」の場合を基準にして要求符号ィ匕率となるように末尾力順に前記パリティビットをパンクチヤすることを特徴とする請求項 18に記載の情報伝送方法。

[20] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、

送信元通信装置が、

前記 LDPC符号の生成行列の大きさと、システム力要求された情報ビット長が一致しない場合に、送信情報の情報ビット長が当該生成行列の大きさと一致するように、当該送信情報に対して調整ビットを挿入するビット長調整ステップと、

前記調整ビットを挿入後の送信情報を LDPC符号ィ匕し、さら〖こ、当該 LDPC符号から前記調整ビットに対応する LDPC符号化ビットを除去する LDPC符号化ステップと送信先 (受信側)通信装置が、

前記送信元通信装置からの受信信号に対して、前記調整ビットの挿入位置と同じ位置にダミービットを挿入して力復号を行い、さらに、当該調整ビットに対応する復号ビットを除去する復号ステップと、

を含むことを特徴とする情報伝送方法。

[21] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、

受信信号である MIMO伝送信号を復調する復調ステップと、

検査行列を使用し、前記復調ステップにおける復調結果である受信 LDPC符号に対して、第 1の復号処理である行処理を実行し、さらに、当該行処理の結果に対して、第 2の復号処理である列処理を実行し、以下、列処理の結果に対する前記行処理および行処理結果に対する前記列処理を所定回数にわたって実行する行処理列処理ステップと、

前記行処理列処理ステップにおける処理結果に対して硬判定を行、、当該硬判定結果を復号結果として出力する硬判定ステップと、

を含み、

前記行処理列処理ステップの列処理では、パリティビットに相当する列処理かつ検查行列の対応する列次数が 2の場合、通常の列処理よりも演算量の少ない第 1のァルゴリズムを使用して列処理を行い、ノリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数力^の場合には、さらに演算量の少ない第 2のアルゴリズムを使用して列処理を行うことを特徴とする情報伝送方法。

[22] LDPC符号化された情報を、 MIMO技術を使用して送受信する通信装置が LDP C符号を復号する場合の復号方法であって、

検査行列を使用し、入力信号である受信 LDPC符号に対して、第 1の復号処理である行処理を実行し、さらに、当該行処理の結果に対して、第 2の復号処理である列処理を実行し、以下、列処理の結果に対する前記行処理および行処理結果に対する前記列処理を所定回数にわたって実行する行処理列処理ステップ、

を含み、

前記行処理列処理ステップの列処理では、パリティビットに相当する列処理かつ検查行列の対応する列次数が 2の場合、通常の列処理よりも演算量の少ない第 1のァルゴリズムを使用して列処理を行い、ノリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数力^の場合には、さらに演算量の少ない第 2のアルゴリズムを使用して列処理を行うことを特徴とする復号方法。