WO2018168428A1 - 送信装置及び送信方法、受信装置及び受信方法、並びに、プログラム - Google Patents

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小林　誠司
佐藤　雅典
ナビル ログヒン
敏宏 藤木
亮志 池谷
裕之 鎌田
悠介 米山
公也 加藤
遠藤　彰
沢子 桐山
宏幸 三田
英志 本山
裕 青木
大介 川上
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
ソニー株式会社
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    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/08—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by repeating transmission, e.g. Verdan system

Definitions

  • the present technology relates to a transmission device and a transmission method, a reception device and a reception method, and a program, and in particular, for example, a transmission device that can ensure good communication quality in information transmission using an LDPC code and
  • the present invention relates to a transmission method, a reception device, a reception method, and a program.
  • LDPC Low Density Parity Check
  • DVB Digital Video Broadcasting
  • DVB-T.2 DVB-C.2
  • ATSC Advanced Television Systems Committee
  • LDPC codes have the property that the minimum distance is proportional to the code length, the characteristic is that block error probability characteristics are good, and the so-called error floor phenomenon that is observed in decoding characteristics such as turbo codes occurs almost. There is no advantage.
  • the present technology has been made in view of such a situation, and is intended to ensure good communication quality in information transmission using an LDPC code.
  • the transmission apparatus or the first program of the present technology includes a coding unit that performs LDPC coding using a parity check matrix of an LDPC code having a code length of 736 bits and a coding rate of 1/4, and the LDPC coding
  • a modulation unit that performs modulation using a repetition unit in which LDPC codes obtained by the above are repeatedly arranged, the LDPC code includes information bits and parity bits, and the check matrix is an information matrix unit corresponding to the information bits
  • a parity matrix part corresponding to the parity bit the parity matrix part has a staircase structure, the information matrix part is represented by a parity check matrix initial value table, and the parity check matrix initial value table is the information A table that represents the position of one element of the matrix part every 8 columns, 1 7 90 172 209 359 401 420 483 487 57 164 192 197 284 307 174 356 408 425 22 50 191 379 385 396 427 445 480 543 32 49 71 2
  • the transmission method of the present technology is to perform LDPC coding using a parity check matrix of an LDPC code having a code length of 736 bits and a coding rate of 1/4, and repeating the LDPC code obtained by the LDPC coding.
  • the LDPC code includes information bits and parity bits
  • the parity check matrix includes an information matrix portion corresponding to the information bits and a parity corresponding to the parity bits.
  • the parity matrix part has a staircase structure, the information matrix part is represented by a parity check matrix initial value table, and the parity check matrix initial value table is a position of one element of the information matrix part
  • 1 7 90 172 209 359 401 420 483 487 57 164 192 197 284 307 174 356 408 425 22 50 191 379 385 396 427 445 480 543 32 49 71 234 255 286 297 312 537 550 30 70 88 111 176 201 283 322 419 499 86 94 177 193 266 368 373 389 475 529 134 223 242 254 285 319 403 496 503 534 18 84 106 165 170 199 321 355 386 410 129 158 226 269 288 316 397 413 444 549 33 113 133 194 256 305 318 380 507 317 354 402 53 64 374 83 314
  • LDPC encoding is performed using a parity check matrix of an LDPC code having a code length of 736 bits and an encoding rate of 1/4
  • Modulation is performed using a repetition unit in which LDPC codes obtained by LDPC encoding are repeatedly arranged.
  • the LDPC code includes information bits and parity bits
  • the check matrix includes an information matrix portion corresponding to the information bits and a parity matrix portion corresponding to the parity bits
  • the parity matrix portion has a staircase structure. .
  • the information matrix part is represented by a parity check matrix initial value table, and the parity check matrix initial value table is a table that represents the position of one element of the information matrix part every 8 columns, 1 7 90 172 209 359 401 420 483 487 57 164 192 197 284 307 174 356 408 425 22 50 191 379 385 396 427 445 480 543 32 49 71 234 255 286 297 312 537 550 30 70 88 111 176 201 283 322 419 499 86 94 177 193 266 368 373 389 475 529 134 223 242 254 285 319 403 496 503 534 18 84 106 165 170 199 321 355 386 410 129 158 226 269 288 316 397 413 444 549 33 113 133 194 256 305 318 380 507 317 354 402 53 64 374 83 314 378 162 259
  • the receiving apparatus or the second program of the present technology includes an encoding unit that performs LDPC encoding using a parity check matrix of an LDPC code having a code length of 736 bits and an encoding rate of 1/4, and the LDPC A modulation unit that performs modulation using a repetition unit in which LDPC codes obtained by encoding are repeatedly arranged, the LDPC code includes information bits and parity bits, and the check matrix is information corresponding to the information bits A parity matrix part corresponding to the parity bit, the parity matrix part has a staircase structure, the information matrix part is represented by a parity check matrix initial value table, and the parity check matrix initial value table is A table representing the position of one element of the information matrix part every 8 columns, 1 7 90 172 209 359 401 420 483 487 57 164 192 197 284 307 174 356 408 425 22 50 191 379 385 396 427 445 480 543 32 49 71 234 255 286 297 312
  • the reception method of the present technology includes an encoding unit that performs LDPC encoding using a parity check matrix of an LDPC code having a code length of 736 bits and a coding rate of 1/4, and an LDPC code obtained by the LDPC encoding.
  • the LDPC code includes information bits and parity bits
  • the parity check matrix includes an information matrix portion corresponding to the information bits and the parity bit.
  • the parity matrix part has a staircase structure, the information matrix part is represented by a parity check matrix initial value table, and the parity check matrix initial value table is one of the information matrix parts.
  • an encoding unit that performs LDPC encoding using a parity check matrix of an LDPC code having a code length of 736 bits and an encoding rate of 1/4 And a modulation unit that performs modulation using a repetition unit in which LDPC codes obtained by LDPC encoding are repeatedly arranged, the LDPC code includes information bits and parity bits, and the check matrix includes the information bits And a parity matrix part corresponding to the parity bit, the parity matrix part has a staircase structure, the information matrix part is represented by a parity check matrix initial value table, and the parity check matrix initial The value table is a table representing the position of one element of the information matrix part every 8 columns, 1 7 90 172 209 359 401 420 483 487 57 164 192 197 284 307 174 356 408 425 22 50 191 379 385 396 427 445 480 543 32 49 71 234 255 286 297
  • the transmitting device and the receiving device may be independent devices or may be internal blocks constituting one device.
  • the program can be provided by being transmitted through a transmission medium or by being recorded on a recording medium.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a transmission apparatus 101.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a reception device 112.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a first format of data handled by a transmission apparatus 101.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a second format of data handled by the transmission apparatus 101.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a key stream generation unit 211.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of transmission processing of the transmission apparatus 101.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of a reception process of reception device 112. It is a figure which shows the example of the check matrix H of a LDPC code. It is a flowchart which shows the procedure of decoding of an LDPC code. It is a figure which shows the example of the check matrix H of a (3,6) LDPC code (coding rate 1/2, code length 12).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a Tanner graph of a check matrix H.
  • FIG. It is a figure which shows the variable node calculation performed with a variable node. It is a figure which shows the check node calculation performed in a check node. It is a figure which shows the example of the structure of the check matrix H used for LDPC encoding.
  • Fig. 10 a diagram illustrating a parity check matrix initial value table representing a parity check matrix of a new LDPC code having a code length N of 736 bits and a coding rate r of 1/4. It is a figure which shows the BER curve as a simulation result of the simulation which performs information transmission using a new LDPC code.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of a computer to which the present technology is
  • LPWA communication is a wireless communication that can transmit information over a wide range of several tens to 100 km with low power consumption, and is widely used in IoT (Internet of Things) that transmits a small amount of information such as sensor information. It's getting on.
  • IoT Internet of Things
  • the new communication method for example, wireless signals are transmitted / received (transmitted) in the 920 MHz band.
  • the new communication method is a kind of wireless communication in the 920 MHz band.
  • the 920MHz band is a frequency band that has been lifted since July 2011 by the Ministry of Internal Affairs and Communications and can be used by anyone without a license.
  • the maximum continuous transmission time is limited to 4 seconds according to regulations (ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) and STD T-108).
  • ARIB Association of Radio Industries and Businesses
  • STD T-108 the ARIB regulations for the 920 MHz band stipulate that more channels can be allocated by setting the continuous transmission time to 0.4 seconds or less.
  • the continuous transmission time is set to 0.4 seconds or less, transmission / reception can be performed with less interference.
  • the continuous transmission time is further shortened to 0.2 seconds or less, retransmission can be performed with a shorter pause time.
  • the same packet is transmitted multiple times.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which the same packet is transmitted a plurality of times in the new communication method.
  • a 1-minute super frame is set, and the same packet is transmitted 10 times during that time.
  • the transmission side performs carrier sense at the time of transmission.
  • a 1-minute superframe is set for 10 packet transmissions as shown in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of receiving a packet on the receiving side in the new communication method.
  • the receiving side receives the 10 packets from the transmitting side, and synthesizes these 10 packets (signals thereof) as shown in FIG. 2 to generate a combined signal. Then, the reception side extracts and outputs data from the synthesized signal by performing decoding (error correction) or the like of the synthesized signal.
  • the S / N ratio can be improved by synthesizing packets to generate a synthesized signal. For example, if 10 packets can be added (synthesized), the S / N ratio can be improved by about 10 dB.
  • the new communication method even if the S / N ratio of one packet is low, it is possible to acquire data on the receiving side and to transmit information over a longer distance. Further, in the new communication system, by setting the packet transmission time to 0.2 seconds or less or 0.4 seconds or less as described above, more frequency channels can be used without being restricted by ARIB regulations.
  • frequency hopping using a plurality of carrier frequencies can be performed.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of frequency hopping.
  • each packet is transmitted / received by selecting one of these five channels.
  • a channel selection method a method of increasing a transmission channel number according to a transmission order, a method of determining a transmission channel number according to a predetermined formula, a method of randomly selecting a transmission channel number, or the like may be used. I can do it.
  • Such frequency hopping can suppress the occurrence of interference.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a wireless system in which interference may occur.
  • transmitter A to transmitter C includes a plurality of transmitters (transmitter A to transmitter C) and one receiver.
  • a plurality of transmitters may transmit radio signals at the same carrier frequency at the same time.
  • a plurality of transmitters simultaneously transmit radio signals at the same carrier frequency, interference occurs at the receiver, making it difficult to correctly receive radio signals from each of the plurality of transmitters.
  • the frequency hopping of FIG. 3 is applied to the wireless system of FIG. In this case, the possibility that the carrier frequencies are the same can be reduced, and the occurrence of interference can be suppressed accordingly.
  • communication is one-way, and even if frequency hopping is performed, the carrier frequencies of a plurality of transmitters may be the same, so that interference is not completely generated. It is difficult.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of interference that occurs when frequency hopping is performed in a wireless system.
  • frequency hopping is performed in transmitters A and B.
  • the carrier frequency of a certain packet transmitted from transmitter A and a certain packet transmitted from transmitter B is the same.
  • the radio signals (packets) of the transmitters A and B collide with each other.
  • packets from different transmitters cannot be separated at the receiver, and errors may occur in the finally acquired data.
  • the receiver receives a radio signal from the transmitter A. Then, one of the packets transmitted from the transmitter A collides with a packet transmitted from the transmitter B, and the radio signal transmitted from the transmitter B is transmitted from the transmitter A. Is stronger than the radio signal. In this case, the receiver synthesizes the packet of the colliding transmitter B as the packet from the transmitter A. Therefore, there is a possibility that an error occurs in the synthesized signal and data cannot be extracted. In that case, transmission / reception of all 10 packets in the superframe may be wasted.
  • bidirectional communication for example, retransmission can be promoted by transmitting and receiving necessary information between the transmitters A and B and the receiver.
  • retransmission can be promoted by transmitting and receiving necessary information between the transmitters A and B and the receiver.
  • one-way communication it is difficult to supply information from the reception side to the transmission side, so it is difficult to take measures against packet collision that is possible in two-way communication.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a position notification system which is an embodiment of a wireless system to which the present technology is applied.
  • 6 includes a transmission device 101 (101-1 to 101-3), a base station 102 (102-1 and 102-2), a cloud server 103, and an information processing terminal 104.
  • a location monitoring service for monitoring the location of the transmission device 101 is provided by the transmission device 101 performing wireless communication of a new communication method with the base station 102.
  • the transmission apparatus 101 is an embodiment of a transmission apparatus to which the present technology is applied, and transmits position information indicating its own position with a radio signal.
  • the base station 102 has a receiving device 112.
  • the reception device 112 is an embodiment of a reception device to which the present technology is applied.
  • the reception device 112 receives a radio signal from the transmission device 101 to acquire position information of the transmission device 101, and obtains the position information and the like from the cloud server 103. To supply. Therefore, the base station 102 having the receiving device 112 functions as a relay station that relays the information transmitted from the transmitting device 101 and transmits it to the cloud server 103.
  • the cloud server 103 manages various types of information such as position information of each transmission apparatus 101, and provides a service for notifying the user of the position of the transmission apparatus 101, for example.
  • the information processing terminal 104 operated by a user who wants to know the position of the transmission apparatus 101 accesses the cloud server 103, acquires the position information of the transmission apparatus 101, and displays it with map data, for example. Is notified of the position of the transmission apparatus 101.
  • the transmission device 101 is carried by a target whose user wants to monitor the position, such as an elderly person.
  • the transmission apparatus 101 includes a position sensor that acquires its own position information using, for example, GNSS (Global Navigation Satellite System). That is, the transmission apparatus 101 has, for example, a reception mechanism that receives a GPS signal from a GPS (Global Positioning System) satellite as a position sensor, and appropriately obtains its own position information (for example, latitude and longitude). The transmission apparatus 101 transmits position information as a radio signal as appropriate.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the transmission device 101 is equipped with various sensors other than the position sensor, and the transmission device 101 can transmit the sensor information output from the sensor by a wireless signal.
  • the transmitter 101 can be equipped with a sensor that senses biological information such as a pulse and a heart rate, a sensor that senses temperature, humidity, and the like, a sensor that detects opening and closing of a door, a door, and the like.
  • the transmission device 101-1 is carried by an elderly person 111-1 in Tokyo, and the transmission device 101-2 is carried by an elderly person 111-2 in Yokohama.
  • the transmission apparatus 101-3 is carried by an elderly person 111-3 in Shizuoka.
  • the transmission device 101 has unique identification information (ID).
  • ID unique identification information
  • Identification information of the transmission apparatus 101 is registered in the cloud server 103.
  • the position monitoring target is arbitrary.
  • the position monitoring target may be a child, an animal (pet) such as a dog or a cat, or a company employee.
  • the number of transmission apparatuses 101 is arbitrary.
  • the transmission device 101 may be configured as a dedicated device, but may be incorporated in a portable information processing device such as a mobile phone or a smartphone, for example.
  • the base station 102 may be any facility.
  • the base station 102 may be a dedicated facility / building.
  • the base station 102 may be a facility that can be installed on the roof or roof of a building such as a general building, apartment, or house.
  • the base station 102 may be a portable facility that can be carried by a user or installed in a moving body such as a car.
  • a plurality of base stations 102 are installed.
  • the base station 102-1 is set in Tokyo, and the base station 102-2 is installed in Fuji.
  • the base station 102-2 is installed in Fuji.
  • two base stations 102 are shown, but the number of base stations 102 is arbitrary.
  • the base station 102 has a receiving device 112.
  • the reception device 112 receives a wireless signal from the transmission device 101 and provides information (data) included in the wireless signal to the cloud server 103. Further, the receiving device 112 needs a parameter set (for example, a radio signal modulation rate, frequency hopping on / off, etc.) as radio format information for determining a radio format of radio communication from the cloud server 103. Information is obtained.
  • a method for the receiving device 112 to acquire information from the cloud server 103 is arbitrary.
  • the configuration of the cloud server 103 is arbitrary.
  • the cloud server 103 may be configured by an arbitrary number of servers and an arbitrary number of networks.
  • a plurality of cloud servers 103 may be provided.
  • the transmission apparatus 101 sets frequency hopping based on its own identification information (ID). That is, the transmission apparatus 101 sets the transmission timing and transmission frequency of each packet based on the identification information, and transmits each packet based on the setting.
  • ID identification information
  • the transmission apparatus 101 sets the transmission timing and transmission frequency of each packet based on the identification information, and transmits each packet based on the setting.
  • the transmission apparatus 101 can change the pattern of transmission timing and transmission frequency for each transmission apparatus 101 by setting the transmission timing and transmission frequency based on the identification information. In this case, occurrence of collision between packets transmitted from different transmission apparatuses 101 can be suppressed. That is, information can be transmitted more reliably.
  • the reception device 112 of the base station 102 acquires the identification information of the transmission device 101 from the cloud server 103 and performs reception based on the identification information. That is, the reception device 112 sets the reception timing and the reception frequency based on the identification information in the same manner as the transmission timing and transmission frequency of the transmission device 101. If the reception device 112 can identify the transmission timing and transmission frequency of the packet from the identification information of the transmission device 101, the packet may be detected for the transmission timing and transmission frequency (that is, the reception timing and reception frequency are set to the transmission timing and the transmission frequency). Even if the S / N ratio is low, it is easier to detect the packet. Therefore, reception with higher sensitivity becomes possible. That is, more reliable information transmission can be realized. In addition, it is not necessary to perform processing such as packet detection at an unnecessary timing or an unnecessary frequency band, so that an increase in load can be suppressed.
  • priority can be given to the identification information of the transmission apparatus 101.
  • the reception apparatus 112 is wireless from the transmission apparatus 101 identified by the identification information according to the priority of the identification information. Signals (packets) can be received. In this case, more reliable information transmission can be realized.
  • the reception device 112 uses information about reception of a wireless signal, for example, when the wireless signal from which transmission device 101 is received, contents of the wireless signal (data extracted from the wireless signal), etc. as cloud information as reception information. It can be supplied to the server 103.
  • the cloud server 103 registers and manages information related to the transmission apparatus 101 (also referred to as terminal information) and information related to the user (also referred to as subscriber information) in advance.
  • the terminal information can include, for example, identification information of the transmission apparatus 101, transmission frequency information, main location, and the like.
  • the subscriber information can include, for example, the name, age, gender, address, payment information, identification information of the transmission device to be used, login ID, password, etc. of the user (person who receives the location notification service).
  • the terminal information and the subscriber information may include any information, and are not limited to the above example.
  • the cloud server 103 receives the identification information of the transmission device 101 at a predetermined timing or in response to a request from the reception device 112 or the like, and the reception device 112 of each base station 102 (part or all of the base stations 102). To provide. In that case, the cloud server 103 can supply the identification information of the transmission apparatus 101 with the high possibility that the base station 102 will receive a radio signal with respect to each base station 102. FIG. In other words, the cloud server 103 can not supply each base station 102 with identification information of the transmission apparatus 101 that is unlikely to receive a radio signal. By doing so, detection of unnecessary packets at the receiving device 112 of the base station 102 can be reduced, and an increase in load can be suppressed.
  • the probability of packet collision increases accordingly. More precisely, since there is a low possibility that a packet will arrive from the transmission apparatus 101 that is unlikely to receive a radio signal, the probability that a packet collision will actually occur does not increase. However, in the reception timing and reception frequency setting performed in the base station 102, the probability of packet collision increases as the number of target transmission apparatuses 101 increases. Thus, when a packet collision occurs in the setting of the reception timing and reception frequency, reception of the packet is omitted.
  • the transmission apparatus 101 that has a low possibility of receiving a radio signal is used as a reception target, the reception sensitivity is unnecessarily reduced, and the reliability of information transmission may be unnecessarily reduced.
  • the cloud server 103 since the cloud server 103 does not supply the identification information of the transmission device 101 that is unlikely to receive a radio signal, the base station 102 receives such transmission device 101 as a reception target. In this case, a reduction in reception sensitivity can be suppressed, and more reliable information transmission can be realized.
  • the cloud server 103 acquires reception information obtained by receiving a radio signal from the reception device 112 of the base station 102. Based on the received information, the cloud server 103, for example, a history of information transmission / reception between the transmission apparatus 101 and the reception apparatus 112 (for example, which base station 102 transmits a radio signal transmitted from which transmission apparatus 101). And the like when the receiving device 112 receives the data. Based on this history, the cloud server 103 selects the transmission device 101 that supplies the identification information to the base station 102, and the identification information (list (LEID (List (of Expected ID))) is sent to the base station according to the selection result. The data is supplied to the receiving device 112 of the station 102.
  • list LEID (List (of Expected ID)
  • each base station 102 can realize more reliable transmission of information.
  • the cloud server 103 can provide the information processing terminal 104 with the position of the transmission device 101 (elderly person 111) based on the reception information from the reception device 112, for example.
  • the identification information of the transmission apparatus 101 may be supplied from the cloud server 103 to the base station 102 in any form.
  • the cloud server 103 may supply the identification information of the transmission apparatus 101 to the base station 102 as a priority list.
  • This priority list is information including a list of identification information of the transmission apparatus 101 that is likely to receive a radio signal by the base station 102 to which the priority list is supplied.
  • the cloud server 103 generates and supplies a priority list for the base station 102 to each base station 102, and the base station 102 supplied with the priority list transmits the identification information in the priority list. Processing may be performed so as to receive a wireless signal from the apparatus 101.
  • the reception priority at the base station 102 may be added to the identification information of the transmission apparatus 101 supplied to the base station 102.
  • the priority of each identification information may be included in the above priority list.
  • the base station 102 supplied with the priority list may set the priority order of signal reception based on the priority included in the priority list.
  • the cloud server 103 can not only control the transmitting apparatus 101 from which the base station 102 receives a radio signal, but also control the priority of reception.
  • the priority it is possible to obtain the communication distance from the difference between the position where the base station 102 exists and the position information transmitted from the transmission apparatus 101, and to change the priority according to this communication distance.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the transmission apparatus 101.
  • the transmission apparatus 101 includes a GPS signal reception unit 201, a payload data generation unit 202, an ID / CRC addition unit 203, an FEC processing unit 204, a repetition unit 205, a guard bit addition unit 206, a key stream generation unit 211, an AND gate 212, an EXOR A gate 213, a gold code generator 214, an EXOR gate 215, a sync generator 221, an interleaver 222, a modulator 223, and a frequency / timing controller 224.
  • the GPS signal receiving unit 201 receives a GPS signal, acquires a 1PPS (pulse / second) signal and a current time (GPS time) as a clock signal included in the GPS signal, and supplies them to the frequency / timing control unit 224. .
  • the GPS signal receiving unit 201 acquires position information (latitude, longitude, altitude) of the transmission device 101 from the GPS signal, and supplies it to the payload data generation unit 202 as sensor information obtained by sensing the position.
  • the payload data generation unit 202 generates payload data serving as a payload of a radio signal from the position information as sensor information from the GPS signal reception unit 201 and supplies the payload data to the ID / CRC addition unit 203.
  • information serving as payload data is not limited to position information or sensor information.
  • Information serving as payload data can be determined according to, for example, an application to which the wireless system is applied.
  • the new communication method is a type of LPWA communication that can transmit information over a wide range of several tens to 100 km with low power consumption.
  • the size of information that becomes payload data is suitable for LPWA communication. It is desirable to use a different size.
  • the ID / CRC adding unit 203 adds FID (Forward ⁇ Error Correction) by adding the ID (identification information) and CRC (Cyclic Redundancy Check) code of the transmitting apparatus 101 to the payload data from the payload data generating unit 202.
  • FID Forward ⁇ Error Correction
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • An FEC target unit to be processed is generated and supplied to the FEC processing unit 204.
  • the ID / CRC addition unit 203 generates a CRC code for payload data or payload data and ID.
  • the FEC processing unit (encoding unit) 204 performs FEC processing on the FEC target unit from the ID / CRC addition unit 203, and supplies the FEC frame obtained as a result to the repetition unit 205.
  • the FEC processing unit 204 performs error correction coding of the FEC target unit as FEC processing of the FEC target unit, and supplies the error correction code obtained by the error correction coding to the repetition unit 205.
  • the FEC processing unit 204 performs, for example, LDPC encoding of the FEC target unit, and supplies the LDPC code obtained by the LDPC encoding to the repetition unit 205.
  • the error correction code is not limited to the LDPC code.
  • the error correction code for example, a convolutional code, a turbo code, or the like can be adopted.
  • the repetition unit 205 generates a repetition unit in which the LDPC codes from the FEC processing unit 204 are repeatedly arranged and supplies the generated unit to the guard bit addition unit 206.
  • the guard bit adding unit 206 adds (inserts) a guard bit to the repeating unit from the repeating unit 205 and supplies it to the EXOR gate 213.
  • the key stream generation unit 211 generates a key stream used for encryption and supplies it to the AND gate 212.
  • the AND gate 212 is supplied not only with the key stream from the key stream generating unit 211 but also with a switching signal for switching the validity / invalidity of encryption in the EXOR gate 213.
  • the switching signal is, for example, a signal that becomes logic 1 (for example, high level) when encryption is enabled, and a logic 0 (for example, low level) when encryption is disabled.
  • the switching signal can be set according to the application, for example.
  • the switching signal can be set so that encryption of the whole or a part of the repetitive unit supplied from the guard bit adding unit 206 to the EXOR gate 213 is valid. Further, the switching signal can be set so that the entire encryption of the repetitive unit supplied from the guard bit adding unit 206 to the EXOR gate 213 becomes invalid.
  • the AND gate 212 calculates a logical product of the switching signal and the key stream from the key stream generation unit 211 and supplies the logical product to the EXOR gate 213. As a result, the key stream is supplied from the AND gate 212 to the EXOR gate 213 only during the period when the encryption is valid in the switching signal.
  • the EXOR gate 213 performs an exclusive OR operation between the repetitive unit from the card bit adding unit 206 and the key stream from the AND gate 212, thereby encrypting the repetitive unit with the stream cipher (method).
  • the EXOR gate 213 supplies the encrypted repeat unit to the EXOR gate 215.
  • the EXOR gate 213 encrypts the period during which the key stream from the AND gate 212 is supplied, that is, the period during which the switching signal is logic 1 in the repetitive unit. Therefore, in the EXOR gate 213, all or part of the repeating unit may be encrypted, or all of the repeating unit may not be encrypted.
  • the gold code generator 214 generates, for example, a gold code as a scrambled sequence having the same size (number of bits) as the repetitive unit from the EXOR gate 213 using, for example, two M-sequence generators, and the EXOR gate 215 To supply.
  • the EXOR gate 215 scrambles the repetitive unit by calculating the exclusive OR of the repetitive unit from the EXOR gate 213 and the scramble sequence from the Gold code generator 214 and supplies the result to the interleave unit 222.
  • the sync generation unit 221 generates, for example, a predetermined PN (Pseudo Noise) sequence such as an M sequence as a synchronization signal, and supplies the generated signal to the interleaving unit 222.
  • PN Pulseudo Noise
  • the synchronization signal generated by the sync generation unit 221 is a known signal at the transmission device 101 and the reception device 112. Since the synchronization signal is known by the transmission device 101 and the reception device 112, the reception device 112 can perform synchronous detection of the wireless signal from the transmission device 101 and robustly receive the wireless signal from the transmission device 101. can do.
  • the initial value of the M sequence may be anything as long as it is a common value for transmission and reception. It is also possible to change the initial value of the M series according to the ID.
  • the interleaving unit 222 includes bit sequences d (0), d (1),... As repetition units from the EXOR gate 213, and bit sequences r (0), r (as synchronization signals from the sync generation unit 221. 1), ... are interleaved (multiplexed), and the interleaved sequence r (0), d (0), r (1), d (1), ..., or r ( 0), d (0), d (832), r (1), d (1),... Are supplied to the modulation unit 223.
  • the modulation unit 223 performs modulation such as ⁇ / 2 ⁇ ⁇ shift BPSK ( ⁇ / 2 Shift Binary Phase Shift ⁇ ⁇ Keying) modulation or chirp modulation using the interleave sequence supplied from the interleave unit 222. For example, a radio signal in the 920 MHz band is transmitted as a modulation signal obtained by the above.
  • the modulation unit 223 transmits a radio signal at a transmission timing and a transmission frequency according to the control from the frequency / timing control unit 224.
  • the frequency / timing control unit 224 sets the transmission timing and transmission frequency of the radio signal transmitted by the modulation unit 223 according to the ID of the transmission apparatus 101, and transmits the radio signal at the transmission timing and transmission frequency.
  • the modulation unit 223 is controlled.
  • the frequency / timing controller 224 controls the modulator 223 in synchronization with the clock signal from the GPS signal receiver 201. That is, for example, the frequency / timing control unit 224 is a grid whose current timing is known (predetermined) in the transmission device 101 and the reception device 112 in accordance with the clock signal from the GPS signal reception unit 201. It recognizes whether it is timing (grid time) and controls the modulation unit 223 so that packet transmission is started at the grid timing.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the receiving device 112.
  • the reception device 112 includes a GPS signal reception unit 231, an ID / transmission pattern acquisition unit 232, a frequency / timing control unit 233, a demodulation unit 234, and a decoding unit 235.
  • the GPS signal receiving unit 231 receives the GPS signal, acquires the 1PPS signal and GPS time included in the GPS signal, and supplies them to the frequency / timing control unit 233 as a clock signal.
  • the ID / transmission pattern acquisition unit 232 acquires, from the cloud server 103, the ID of the transmission apparatus 101 that the reception apparatus 112 is to receive a radio signal from, and the transmission pattern that is a transmission timing and transmission frequency pattern. / Supplied to the timing controller 233.
  • the frequency / timing control unit 233 sets the reception timing and reception frequency of the radio signal in the demodulation unit 234 according to the transmission pattern from the ID / transmission pattern acquisition unit 232, and receives the radio signal at the reception timing and reception frequency. As described above, the demodulator 234 is controlled.
  • the frequency / timing controller 233 controls the demodulator 234 in synchronization with the clock signal from the GPS signal receiver 231, similarly to the frequency timing controller 224 of FIG. 7.
  • the control of the transmission timing and the transmission frequency of the modulation unit 223 (FIG. 7) and the control of the reception timing and the reception frequency of the demodulation unit 234 are both performed by the clock signal obtained from the GPS signal and By performing in synchronization with the time information (GPS time), the transmission timing and transmission frequency of the modulation unit 223 can be matched with the reception timing and reception frequency of the demodulation unit 234 with high accuracy.
  • the demodulation unit 234 receives a radio signal from the transmission device 101 at a reception timing and a reception frequency according to the control of the frequency / timing control unit 233, performs FFT (Fast Fourier Transform) and the like of the radio signal, Demodulate the radio signal.
  • the demodulator 234 supplies a demodulated signal obtained by demodulating the radio signal to the decoder 235.
  • synchronous detection using a synchronous signal is performed, and the synthesis described with reference to FIG. 2 is also performed.
  • the decoding unit 235 performs error correction by decoding the LDPC code included in the decoded signal from the demodulation unit 234, and outputs sensor information included in the payload data obtained as a result. This sensor information is transmitted from the receiving device 112 to the cloud server 103.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a first format of data (signal) handled by the transmission apparatus 101.
  • modulation rates transmission rates
  • FIG. 9 shows a data format when the modulation rate is 6.35 kbps between 6.35 kbps and 50.8 kbps.
  • MSDUMSType-1 For example, three modes of MSDUMSType-1, MSDU Type-2, and MSDU Type-3 are prepared as payload data setting modes.
  • Payload data is a 128-bit unit called MSDU (MAC (Media Access Control) Service Data Unit), for example, MSDU Type-1, MSDU Type-2, MSDU Type-3, 128 bits, 64 bits, 1 bit. Are used for transmission of actual data (user data).
  • MSDU Media Access Control Service Data Unit
  • the payload data generation unit 202 configures (generates) a 128-bit MSDU using the 128-bit actual data (sensor information and the like) as it is.
  • the payload data generation unit 202 forms a 128-bit MSDU by padding 64-bit real data with 64-bit 0s.
  • the payload data generation unit 202 forms a 128-bit MSDU by padding 1-bit real data with 127-bit 0s.
  • the 128-bit MSDU is added by the ID / CRC adding unit 203 with the 32-bit ID of the transmission apparatus 101 and the 24-bit CRC code, so that PSDU (Physical Layer Service Data Unit) as an FEC target unit It becomes a 184-bit unit called.
  • PSDU Physical Layer Service Data Unit
  • the repetition unit is configured by repeatedly arranging a 736-bit LDPC code twice and further arranging a part of the 184 bits of the 736-bit LDPC code.
  • the first 184 bits of the 736-bit LDPC code can be used as the 184 bits of a part of the 736-bit LDPC code arranged in the repetition unit. Further, a part of 184 bits of the 736-bit LDPC code arranged in the repetition unit can be selected, for example, according to a predetermined optimization pattern.
  • a guard bit is added (inserted) to the repeating unit by the guard bit adding unit 206.
  • a 4-bit guard bit (G) is added to the beginning and end of the repeating unit.
  • 4-bit guard bits such as 0 can be used as 4-bit guard bits.
  • the signal quality at the end of the repetitive unit is degraded.
  • guard bits are added to the beginning and end of the repetitive unit, respectively.
  • the EXOR gate 213 calculates an exclusive OR with the key stream, whereby the repeat unit becomes an encrypted stream.
  • the payload data setting mode is MSDU Type-2 or MSDU Type-3
  • part of the 128-bit MSDU as payload data is 0 padded.
  • MSDU Type-2 64-bit zero data is padded with 64-bit zero, so half of the 128-bit MSDU is zero. In other words, half of the MSDU is meaningless information.
  • MSDU Type-3 1-bit actual data is padded with 127-bit 0, so most of the 128-bit MSDU is meaningless information.
  • the new communication method is a method that can make the best use of the wireless energy sent to the communication path when it contains a lot of meaningless information (in the case of MSDU Type-2 or MSDU Type-3). ing.
  • data generated as padding 0 (part or all) can be excluded from encryption.
  • the AND gate 212 is supplied with a switching signal that invalidates the encryption during the padding 0 period in the repetitive unit.
  • the AND gate 212 supplies the key stream to the EXOR gate 213, whereby the EXOR gate 213 has a period during which encryption is not invalid in the repetitive unit, that is, a period during which encryption is valid.
  • the unit is repeatedly encrypted using the key stream from the AND gate 212.
  • the zero padding data is output as it is without being encrypted.
  • the portion where the encryption is invalidated in this way is data 0 in the receiving device 112. Therefore, the demodulator 234 of the receiving device 112 can treat the portion of the signal with invalid encryption as a synchronization signal, and improve the synchronization performance. Further, the decrypting unit 235 can improve the error correction performance by decrypting the portion where the encryption is invalidated as the known data “0”. That is, when the payload is short, the performance of the receiving apparatus 112 is improved by partially invalidating the encryption. Such performance improvement makes it possible to achieve the same communication performance even if the transmission antenna power is lower than, for example, when encryption is not partially invalidated.
  • the cipher stream is composed of 1664 bits, similar to the repetitive unit before encryption.
  • the 1664-bit cipher stream is scrambled by calculating an exclusive OR with the gold code as a scramble sequence by the EXOR gate 215 to become a scramble stream.
  • the scrambled stream is a 1664-bit bit sequence d (0), d (1),..., D (1663), like the pre-scrambled encrypted stream.
  • the sync generator 221 includes, for example, a bit sequence r (0), r (1),... R (831 as an 832-bit synchronization signal (Sync). ) Is generated.
  • Bit sequence r (0), r (1), ... r (831) as an 832-bit synchronization signal and bit sequence d (0), d (1), ... as a 1664-bit scrambled stream , d (1663) are interleaved by the interleave unit 222.
  • the bit sequence r (0), d (0), d (832), r (1), d as 2496-bit PPDU (Presentation Protocol Data Unit) with periodically inserted bits as synchronization signals (1), d (833)... are generated.
  • bit sequence r (0), r (1), ..., r (831) as the 832-bit synchronization signal, and the bit sequence d (0), d (1) as the 1664-bit scrambled stream ,..., d (1663) are interleaved, for example, according to the following C program.
  • PPDU (n) represents the (n + 1) th bit from the beginning of the 2496-bit PPDU
  • (n% x) represents a remainder obtained by dividing n by x.
  • the fractional part is rounded down.
  • the modulation unit 223 For the 2496-bit PPDU, the modulation unit 223 performs 6.35 kbps ⁇ / 2 shift BPSK modulation, and further performs 400 kHz / s chirp modulation.
  • the 2496-bit PPDU is transmitted as a radio signal.
  • the transmission (transmission) time of the 2496-bit PPDU is approximately 393.2 ms. Therefore, the transmission of 2496-bit PPDU is 0.4 seconds or less, which satisfies the ARIB specification of the 920 MHz band.
  • chirp modulation at the start of transmission of a PPDU with a transmission time of about 393.2 ms, for example, a frequency shift of about -78.6 kHz is given.
  • the frequency changes linearly at a change rate of 400 kHz / s, so the frequency shift at the end of transmission of a PPDU with a transmission time of about 393.2 ms is about +78.6 kHz.
  • the carrier frequency center frequency
  • the signal frequency of the radio signal varies linearly from 924.9214 MHz to 925.0786 MHz by chirp modulation.
  • This chirp modulation improves frequency utilization efficiency even when a modulation rate of 6.35 kbps is used, and is strong against interference.
  • the amount of calculation required for synchronization detection can be reduced by the characteristic of chirp modulation.
  • the transmitting apparatus 101 repeatedly transmits a PPDU as a packet, for example, four times.
  • the LDPC code one type of LDPC code having a code length N of 736 bits and a coding rate r of 1/4 is prepared, while the payload data setting mode is MSDU Type-1.
  • MSDU -2Type-2 or MSDU Type-3 184-bit PSDU is configured as the FEC target unit by padding of 0, and one type of LDPC encoding of the 184-bit PSDU is performed.
  • an LDPC code for each setting mode is prepared, and LDPC encoding of actual data in each setting mode is performed without padding 0. This can be performed using the LDPC code for the setting mode.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a second format of data handled by the transmission apparatus 101.
  • FIG. 10 shows a data format when the modulation rate is 50.8 kbps among 6.35 kbps and 50.8 kbps.
  • the MSDU as the payload data, the PSDU as the FEC target unit, and the LDPC encoding are the same as those in the first format (FIG. 9), and thus description thereof is omitted.
  • the repetition unit is configured by repeatedly arranging a 736-bit LDPC code 6 times and further arranging a part of the 384 bits of the 736-bit LDPC code.
  • the first 384 bits of a 736-bit LDPC code can be used as the 384 bits of a part of the 736-bit LDPC code arranged in the repetition unit. Further, a part of the 384 bits of the 736-bit LDPC code arranged in the repetition unit can be selected, for example, according to a predetermined optimization pattern.
  • a 4-bit guard bit (G) is added to the beginning and end respectively.
  • the 4808-bit repetitive unit is encrypted to be an encrypted stream, and further scrambled to be a scrambled stream.
  • the scrambled stream is a 4808-bit bit sequence d (0), d (1),..., D (4807) having the same size as the repetition unit to which guard bits are added.
  • the sync generator 221 includes, for example, bit sequences r (0), r (1),... R (4808) as a 4808-bit synchronization signal (Sync) having the same size as the scrambled stream. 4087) is generated.
  • Bit sequence r (0), r (1), ... r (4087) as a 4808-bit synchronization signal and bit sequence d (0), d (1), ... as a 4808-bit scrambled stream , d (4807) are interleaved by the interleave unit 222.
  • bit sequence r (0), r (1), ..., r (4807) as a 4808-bit synchronization signal and a bit sequence d (0), d (1) as a 4808-bit scrambled stream ,..., d (4807) are interleaved, for example, according to the following C program.
  • the 9616-bit PPDU is subjected to 50.8 kbps ⁇ / 2 shift BPSK modulation by the modulation unit 223 and transmitted as a radio signal.
  • the transmission time of 9616-bit PPDU is about 189.4ms. Therefore, since the transmission time of the 9616-bit PPDU is less than 0.2 seconds specified by ARIB, it is possible to repeatedly transmit a plurality of times with a short transmission pause time.
  • the transmitting apparatus 101 repeatedly transmits a PPDU as a packet, for example, 20 times.
  • the number of transmission repetitions is larger than that in the first format, for example, information can be transmitted more reliably even if there is an influence of fading or the like.
  • the selection of the first format and the second format can be performed according to the application, for example. For example, it is possible to determine which one of the first and second formats is used according to fading characteristics required by the application.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the key stream generation unit 211 of FIG.
  • the key stream generation unit 211 includes a key generation unit 251, a nonce generation unit 252, a block encryption unit 253, and a P / S conversion unit 254.
  • the key stream generation unit 211 generates a key stream used for encryption.
  • the key stream generation unit 211 generates a 1664-bit key stream for the first format and a 4808-bit key stream for the second format.
  • the key generator 251 generates 128-bit key information. As for the key generation unit 251, the internal structure is not disclosed, and the encryption security is ensured.
  • the key generator 251 may have any configuration as long as the internal structure is not easily estimated.
  • the key generation unit 251 may generate (generate) key information by acquiring GPS time from the GPS signal reception unit 201 (FIG. 7) and adding zero data so that the number of bits becomes 128 bits. it can.
  • the key generation unit 251 supplies the generated key information to the block encryption unit 253.
  • the Nonce generator 252 generates a 128-bit Nonce (Number used ONCE). Nonce is expected to have a different value for each timing obtained by dividing the bit clock by 128.
  • the nonce generation unit 252 can be configured with, for example, a 128-bit counter. In this case, for example, the nonce generation unit 252 initializes the counter to a predetermined count value before starting transmission of the radio signal, and then increments the count value by 1 at each timing obtained by dividing the bit clock by 128, for example. By doing so, Nonce can be generated. The nonce generation unit 252 supplies the generated nonce to the block encryption unit 253.
  • the block encryption unit 253 generates a 128-bit block cipher using the key information from the key generation unit 251 and the nonce from the nonce generation unit 252, and supplies it to the P / S conversion unit 254.
  • AES Advanced Encryption Standard
  • CLEFIA CLEFIA code
  • the P / S converter 164 converts the 128-bit block cipher from the block encryption unit 253 into 1-bit P / S (Parallel-to-Serial) and generates a serial (1-bit) key stream. To the AND gate 212.
  • the P / S converter 164 generates a 1664-bit key stream for the first format, and generates a 4808-bit key stream for the second format.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining an example of transmission processing of the transmission apparatus 101 in FIG.
  • step S101 the payload data generation unit 202 generates an MSDU as payload data, supplies the MSDU to the ID / CRC addition unit 203, and the process proceeds to step S102.
  • step S102 the ID / CRC adding unit 203 generates the PSDU as the FEC target unit by adding the ID of the transmitting apparatus 101 and the CRC code to the payload data from the payload data generating unit 202.
  • the ID / CRC addition unit 203 supplies the FEC target unit to the FEC processing unit 204, and the process proceeds from step S102 to step S103.
  • step S103 the FEC processing unit 204 performs LDPC encoding of the FEC target unit from the ID / CRC adding unit 203, and repeats an FEC frame that is one codeword of the LDPC code obtained by the LDPC encoding. The process proceeds to step S104.
  • step S104 the repetition unit 205 generates a repetition unit in which the LDPC codes from the FEC processing unit 204 are repeatedly arranged, supplies the unit to the guard bit addition unit 206, and the process proceeds to step S105.
  • step S105 the guard bit adding unit 206 adds a guard bit to the repeating unit from the repeating unit 205 and supplies it to the EXOR gate 213, and the process proceeds to step S106.
  • step S106 the EXOR gate 213 encrypts the repetitive unit from the guard bit adding unit 206, and supplies the resulting encrypted stream to the EXOR gate 215.
  • the EXOR gate 215 scrambles the encrypted stream from the EXOR gate 213, supplies the resulting scrambled stream to the interleave unit 222, and the processing proceeds from step S106 to step S107.
  • step S107 the interleaver 222 interleaves the scrambled stream from the EXOR gate 213 and the synchronization signal from the sync generator 221 and supplies the PPDU obtained by the interleaving to the modulator 223. Proceed to step S108.
  • step S108 the modulation unit 223 generates and transmits, for example, a 920 MHz band radio signal by performing BPSK modulation and chirp modulation using the PPDU supplied from the interleaving unit 222, and the process ends.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of reception processing of the reception device 112 in FIG.
  • step S121 the demodulation unit 234 receives and demodulates the radio signal from the transmission device 101.
  • the demodulator 234 supplies the demodulated signal obtained by demodulating the radio signal to the decoder 235, and the process proceeds from step S121 to step S122.
  • step S122 the decoding unit 235 decodes the LDPC code included in the decoded signal from the demodulation unit 234, outputs the sensor information included in the payload data obtained as a result, and the process ends.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a parity check matrix H of an LDPC code.
  • LDPC code is a linear code and does not necessarily need to be binary, but here it will be described as being binary.
  • LDPC code is characterized by the fact that the parity check matrix that defines the LDPC code is sparse.
  • a sparse matrix is a matrix in which the number of “1” s in the matrix is very small (a matrix in which most elements are 0).
  • the weight of each column (column weight) (the number of “1”) (weight) is “3”, and the weight of each row (row weight) is “6”. .
  • a generator matrix G is generated based on the check matrix H, and the generator matrix G is multiplied by binary information bits to generate a codeword (LDPC code). ) Is generated.
  • the generator matrix G is a K ⁇ N matrix
  • the encoding device multiplies the generator matrix G by a bit string (vector u) of information bits made up of K bits to generate a code made up of N bits.
  • the code word (LDPC code) generated by this encoding device is received on the receiving side via a predetermined communication path.
  • LDPC code decoding is an algorithm proposed by Gallager called probabilistic decoding (Probabilistic Decoding), consisting of variable nodes (also called message nodes) and check nodes (check nodes). This can be done by a message passing algorithm based on belief propagation on a so-called Tanner graph.
  • the variable node and the check node are also simply referred to as nodes as appropriate.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a procedure for decoding an LDPC code.
  • a real value (reception LLR) expressing the “0” likelihood of the value of the i-th code bit of the LDPC code (1 codeword) received on the receiving side as a log likelihood ratio as appropriate. ) Is also referred to as a received value u 0i . Further, a message output from the check node is u j and a message output from the variable node is v i .
  • step S11 the LDPC code is received, the message (check node message) u j is initialized to “0”, and the counter of the iterative process is used.
  • the variable k taking the integer of is initialized to “0”, and the process proceeds to step S12.
  • step S12 a message (variable node message) v i is obtained by performing the calculation (variable node calculation) shown in Expression (1) based on the received value u 0i obtained by receiving the LDPC code.
  • the message u j is obtained by performing the calculation (check node calculation) shown in Expression (2).
  • Equation (1) and Equation (2) can be arbitrarily selected to indicate the number of “1” s in the vertical direction (column) and horizontal direction (row) of the parity check matrix H, respectively.
  • variable node calculation of Expression (1) the message input from the edge (line connecting the variable node and the check node) to which the message is to be output, respectively.
  • the computation range is 1 to d v -1 or 1 to d c -1.
  • the check node calculation of equation (2) actually creates a table of function R (v 1 , v 2 ) shown in equation (3) defined by one output for two inputs v 1 and v 2 in advance. In addition, this is performed by using it continuously (recursively) as shown in Equation (4).
  • step S12 the variable k is further incremented by “1”, and the process proceeds to step S13.
  • step S13 it is determined whether or not the variable k is larger than a predetermined iterative decoding count C. If it is determined in step S13 that the variable k is not greater than C, the process returns to step S12, and thereafter the same processing is repeated.
  • step S13 determines whether the variable k is larger than C. If it is determined in step S13 that the variable k is larger than C, the process proceeds to step S14, and a message v i as a decoding result to be finally output is obtained by performing the calculation shown in equation (5). And the LDPC code decoding process ends.
  • equation (5) is performed using messages u j from all branches connected to the variable node.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a parity check matrix H of a (3, 6) LDPC code (coding rate 1/2, code length 12).
  • the column weight is 3 and the row weight is 6, as in FIG.
  • FIG. 17 is a diagram showing a Tanner graph of the check matrix H in FIG.
  • a plus “+” represents a check node
  • Check nodes and variable nodes correspond to the rows and columns of the parity check matrix H, respectively.
  • the connection between the check node and the variable node is an edge, and corresponds to “1” of the check matrix element.
  • FIG. 18 is a diagram showing variable node calculation performed in the variable node.
  • the message v i corresponding to the branch to be calculated is the variable node of the formula (1) using the messages u 1 and u 2 from the remaining branches connected to the variable node and the received value u 0i. It is obtained by calculation. Messages corresponding to other branches are obtained in the same manner.
  • FIG. 19 is a diagram showing a check node calculation performed in the check node.
  • Equation (6) can be transformed into Equation (7).
  • the message u j corresponding to the branch to be calculated is the messages v 1 , v 2 , v 3 , v 4 , v from the remaining branches connected to the check node. It is obtained by the check node calculation of Equation (7) using 5 . Messages corresponding to other branches are obtained in the same manner.
  • ⁇ (x) and ⁇ ⁇ 1 (x) are mounted on hardware, they may be mounted using a LUT (Look Up Table), but both are the same LUT.
  • the LDPC code is known to exhibit extremely high performance in an AWGN (Additive White Gaussian Noise) channel, and is adopted in DVB-S.2 and ATSC 3.0.
  • AWGN Additional White Gaussian Noise
  • the LDPC code adopted in DVB-S.2 etc. is an IRA (Irregular Repeat Accumulate) code, and the parity matrix (part or all) in the parity check matrix of the LDPC code has a staircase structure.
  • the parity matrix and the staircase structure will be described later.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the structure of the parity check matrix H used for LDPC encoding.
  • LDGM Low-Density Generation Matrix
  • the number of information bits and the number of parity bits in the code bits of one LDPC code are referred to as an information length K and a parity length M, respectively, and one (1
  • the information length K and the parity length M for an LDPC code having a certain code length N are determined by the coding rate.
  • the parity check matrix H is a matrix in which rows ⁇ columns are M ⁇ N (a matrix having M rows and N columns). Then, the information matrix H A, becomes the matrix of M ⁇ K, the parity matrix H T is a matrix of M ⁇ M.
  • Figure 21 is a diagram showing an example of a parity matrix H T of the parity check matrix H.
  • the parity matrix H T of the parity check matrix H used in LDPC encoding of the new communication system for example, be employed the same parity matrix and the LDPC code parity check matrix defined in standards such as DVB-S.2 it can.
  • the row weight of the parity matrix H T is 1 for the first row and 2 for all the remaining rows.
  • the column weight is 1 for the last column and 2 for all the remaining columns.
  • LDPC codes of the check matrix H the parity matrix H T has a staircase structure can be using the check matrix H, readily produced.
  • an LDPC code (one codeword), together represented by a row vector c, and column vector obtained by transposing the row vector is represented as c T. Further, in the row vector c which is an LDPC code, the information bit portion is represented by the row vector A, and the parity bit portion is represented by the row vector T.
  • the information matrix of the parity check matrix H of the LDPC code defined in the DVB-S.2 standard, etc. has a (quasi) cyclic structure.
  • a cyclic structure is a structure in which a column matches a cyclic shift of another column.
  • the position of 1 in each row of the P column is the first of the P column.
  • the P column in the cyclic structure is referred to as a parallel factor as appropriate.
  • the LDPC code defined in DVB-S.2 has two types of LDPC codes with a code length N of 64800 bits and 16200 bits, and the parallel factor P is used for both of the two types of LDPC codes. , 360, which is one of the divisors of parity length M except 1 and M.
  • the number of 1 positions is 1 / P 2 compared to storing the 1 position of the parity check matrix in which the 1 position is random.
  • the use of a check matrix with an information matrix having a cyclic structure reduces the amount of information related to the check matrix, thus saving storage capacity and reducing the size and cost of the device. Can be planned.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a parity check matrix initial value table.
  • FIG. 22 shows a parity check matrix initial value table defined in DVB-S.2 and the like.
  • the parity check matrix initial value table includes, for example, an information matrix H A (corresponding to a code length N of an LDPC code (LDPC code defined by the parity check matrix H) and an information length K corresponding to a coding rate r of the parity check matrix H.
  • FIG. 20 is a table showing the position of one element in each (parallel factor) P column.
  • the parallel factor P is 360 (column).
  • the row number of the 1 element of the 1 + P ⁇ (i ⁇ 1) column of the parity check matrix H (the row number of the first row of the parity check matrix H is set to 0). Row number) are arranged by the number of column weights of the 1 + P ⁇ (i ⁇ 1) th column.
  • the parity matrix H T (FIG. 20) corresponding to the parity length M of the parity check matrix H has a staircase structure.
  • the information matrix H A (FIG. 20) corresponding to the information length K can be obtained from the parity check matrix initial value table, the parity check matrix H can be obtained.
  • the number of rows k + 1 in the parity check matrix initial value table differs depending on the information length K.
  • Equation (8) The relationship of Equation (8) is established between the information length K and the number of rows k + 1 in the parity check matrix initial value table.
  • the parallel factor P is 360, while 13 numerical values are arranged from the first row to the third row, and from the fourth row to the k + 1th row (in FIG. 22, By the 30th line), three numerical values are arranged.
  • the column weights of the parity check matrix H obtained from the parity check matrix initial value table of FIG. 22 are 13 from the first column to the 1 + 360 ⁇ (3-1) ⁇ 1 column, and 1 + 360 ⁇ (3-1) It is 3 from the column to the Kth column.
  • the first row of the parity check matrix initial value table of FIG. 22 is 0,2084,1613,1548,1286,1460,3196,4297,2481,3369,3451,4620,2622, which is the parity check matrix H
  • the row number is 0,2084,1613,1548,1286,1460,3196,4297,2481,3369,3451,4620,2622
  • the element of the row is 1 (and other elements) Is 0).
  • the second row of the parity check matrix initial value table in FIG. 22 is 1,122,1516,3448,2880,1407,1847,3799,3529,373,971,4358,3108, which is 361 of the parity check matrix H.
  • the row number is 1,122,1516,3448,2880,1407,1847,3799,3529,373,971,4358,3108, indicating that the element is 1 ing.
  • the numerical value of the i-th row (i-th from the top) and j-th column (j-th from the left) of the parity check matrix initial value table is represented as h i, j and j items in the w-th column of the parity check matrix H. If the row number of the first element is represented as H wj , the row number H of the first element in the w column, which is a column other than the 1 + P ⁇ (i ⁇ 1) column of the parity check matrix H wj can be obtained by Expression (9).
  • mod (x, y) means the remainder of dividing x by y.
  • q is a value M / P obtained by dividing the parity length M by the parallel factor P (360 in FIG. 22).
  • the row number of the 1 element in the 1 + P ⁇ (i ⁇ 1) column of the parity check matrix H can be specified by the parity check matrix initial value table. Further, the row number H wj of the first element in the w column that is a column other than the 1 + P ⁇ (i ⁇ 1) column of the parity check matrix H can be obtained according to Equation (10). From the row number obtained as described above, it is possible to generate a check matrix H in which the element of the row number is 1.
  • a parity check matrix including a cyclic structure information matrix and a staircase structure parity matrix is generated from the parity check matrix initial value table, and the parity check matrix is used.
  • processing related to the LDPC code is performed, on implementation, processing related to the LDPC code can be performed directly using the parity check matrix initial value table. This is because, for a parity check matrix having a cyclic structure information matrix and a staircase structure parity matrix, the parity check matrix initial value table is information equivalent to the parity check matrix.
  • the LDPC code of the check matrix H including the cyclic structure information matrix and the staircase parity matrix can be employed as the error correction code used for the FEC processing.
  • the FEC processing unit 204 (FIG. 7) of the transmission apparatus 101 can perform LDPC encoding using a parity check matrix H including a cyclic structure information matrix and a staircase structure parity matrix.
  • the unit 235 (FIG. 8) can decode the LDPC code using such a check matrix H.
  • a high-performance LDPC code (its check matrix) is used in order to ensure good communication quality in information transmission using the LDPC code.
  • a new LDPC code with good performance used in the new communication method (hereinafter also referred to as a new LDPC code) will be described.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a parity check matrix initial value table representing a parity check matrix of a new LDPC code having a code length N of 736 bits and a coding rate r of 1/4.
  • parity check matrix represented by the parity check matrix initial value table in FIG. 23, 8 is adopted as the parallel factor P.
  • parity check matrix represented by the parity check matrix initial value table in FIG. 23
  • the new LDPC code (LDPC code obtained from the parity check matrix) of the parity check matrix represented by the parity check matrix initial value table in FIG. 23 is a high-performance LDPC code.
  • a high-performance LDPC code is an LDPC code obtained from an appropriate parity check matrix
  • an appropriate parity check matrix is, for example, an LDPC code of a parity check matrix with a low E s / N 0 or E b / N o (1
  • This is a parity check matrix that satisfies a predetermined condition to make the BER (bit error rate) (and FER (frame error rate)) smaller when transmitted at a symbol or signal power to noise power ratio per bit.
  • An appropriate parity check matrix can be obtained, for example, by performing a simulation for measuring the BER when LDPC codes obtained from various parity check matrices satisfying a predetermined condition are transmitted at low E s / N o .
  • Examples of the predetermined condition to be satisfied by the appropriate check matrix H include, for example, that the analysis result obtained by the code performance analysis method called Density Evolution is good, There is no (short) loop of elements, etc.
  • the minimum value of the loop length (loop length) composed of one element is called girth.
  • the absence of cycles 4 and 6 means that the girth is greater than 6.
  • the predetermined condition to be satisfied by an appropriate parity check matrix can be appropriately determined from the viewpoints of improving the decoding performance of the LDPC code, facilitating (simplifying) the decoding process of the LDPC code, and the like.
  • the new LDPC code of the parity check matrix represented by the parity check matrix initial value table in FIG. 23 is, for example, using EXIT chart analysis (EXIT (Extrinsic ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Information Transfer) chart analysis) to optimize the degree spectrum (degree spectrum) of the LDPC code, It can be obtained, for example, by selecting an LDPC code having a girth greater than 6 and having a good BER and FER on the AWGN communication path from among the optimized LDPC codes of the degree spectrum.
  • EXIT chart analysis EXIT (Extrinsic ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Information Transfer) chart analysis
  • the new LDPC code is a high-performance LDPC code, and in the information transmission using the new LDPC code, good communication quality can be ensured.
  • the FEC processing unit 204 of the transmission apparatus 101 represents the parity check matrix initial value table of FIG. 23 using the 184-bit PSDU (FIGS. 9 and 10) supplied from the ID / CRC addition unit 203 as information bits.
  • parity check matrix H parity bits of codeword (new LDPC code) c satisfying equation (10) are sequentially calculated.
  • c represents a row vector as a code word (LDPC code), and c T represents transposition of the row vector c.
  • the information bit portion is represented by the row vector A and the parity bit portion is represented by the row vector T.
  • the decoding unit 235 of the reception device 112 uses the check matrix represented by the check matrix initial value table in FIG. 23, and performs the check node calculation, variable node calculation, and the like described in Expressions (1) to (7). To decode the LDPC code.
  • FIG. 24 is a diagram showing a BER curve as a simulation result of a simulation in which information transmission is performed using the new LDPC code.
  • the BER curve L1 of the convolutional code (CC), the BER curve L2 of the first turbo code (Berrou TC), and the second turbo code (UMTS / LTE Turbo) Code) BER curve L3 is shown.
  • the convolutional code and the first turbo code are both codes having a code length N of 300 bits and a coding rate r of 1/2. In the simulation, the same code is transmitted twice. Yes (repeating). Therefore, the convolutional code and the first turbo code are substantially equivalent to a code having a code N of 600 bits and a coding rate r of 1/4.
  • the second turbo code is a turbo code used in LTE, and is a code having a code length (N) of 736 bits and a coding rate (R) of 1/4, like the new LDPC code.
  • an AWGN communication channel was adopted as a communication channel for transmitting information.
  • LDPC codes are easy to exhibit performance with a long code length of about 10,000 bits or more, and that performance is difficult to achieve with a short code length of 1000 bits or less.
  • the new LDPC code is a code with good performance despite the extremely short code length of 736 bits.
  • FIG. 25 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of a computer in which a program for executing the above-described series of processes is installed.
  • the program can be recorded in advance in a hard disk 305 or ROM 303 as a recording medium built in the computer.
  • the program can be stored (recorded) in a removable recording medium 311.
  • a removable recording medium 311 can be provided as so-called package software.
  • examples of the removable recording medium 311 include a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), an MO (Magneto Optical) disc, a DVD (Digital Versatile Disc), a magnetic disc, a semiconductor memory, and the like.
  • the program can be installed in the computer from the removable recording medium 311 as described above, or can be downloaded to the computer via the communication network or the broadcast network and installed in the built-in hard disk 305. That is, the program is transferred from a download site to a computer wirelessly via a digital satellite broadcasting artificial satellite, or wired to a computer via a network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet. be able to.
  • a network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet.
  • the computer includes a CPU (Central Processing Unit) 302, and an input / output interface 310 is connected to the CPU 302 via the bus 301.
  • a CPU Central Processing Unit
  • an input / output interface 310 is connected to the CPU 302 via the bus 301.
  • the CPU 302 executes a program stored in a ROM (Read Only Memory) 303 accordingly. .
  • the CPU 302 loads a program stored in the hard disk 305 to a RAM (Random Access Memory) 304 and executes it.
  • the CPU 302 performs processing according to the flowchart described above or processing performed by the configuration of the block diagram described above. Then, the CPU 302 causes the processing result to be output from the output unit 306 or transmitted from the communication unit 308 via the input / output interface 310, or recorded on the hard disk 305, for example, as necessary.
  • the input unit 307 includes a keyboard, a mouse, a microphone, and the like.
  • the output unit 306 includes an LCD (Liquid Crystal Display), a speaker, and the like.
  • the processing performed by the computer according to the program does not necessarily have to be performed in chronological order in the order described as the flowchart. That is, the processing performed by the computer according to the program includes processing executed in parallel or individually (for example, parallel processing or object processing).
  • the program may be processed by one computer (processor), or may be distributedly processed by a plurality of computers. Furthermore, the program may be transferred to a remote computer and executed.
  • the system means a set of a plurality of components (devices, modules (parts), etc.), and it does not matter whether all the components are in the same housing. Accordingly, a plurality of devices housed in separate housings and connected via a network and a single device housing a plurality of modules in one housing are all systems. .
  • the present technology can take a cloud computing configuration in which one function is shared by a plurality of devices via a network and is jointly processed.
  • each step described in the above flowchart can be executed by one device or can be shared by a plurality of devices.
  • the plurality of processes included in the one step can be executed by being shared by a plurality of apparatuses in addition to being executed by one apparatus.
  • a CRC code is added to the MSDU and error detection is performed using the CRC code.
  • This can be done by LDPC code.
  • the ID is 22 bits
  • the total of the 22-bit ID and the 128-bit MSDU is 150 bits
  • the 150-bit information bits are, for example, an LDPC code with a coding rate of 1/4.
  • the parity check matrix initial value table that represents the LDPC code parity check matrix for example, the following table that represents the position of one element of the information matrix every 15 columns may be employed.
  • the above parity check matrix initial value table indicates the position of 1 element of the information matrix every 15 columns, so the parallel factor P is 15.
  • 101 transmitting device 102 base station, 103 cloud server, 104 information processing terminal, 112 receiving device, 201 GPS signal receiving unit, 202 payload data generating unit, 203 ID / CRC adding unit, 204 FEC processing unit, 205 repeating unit, 206 Guard bit addition section, 211 key stream generation section, 212 AND gate, 213 EXOR gate, 214 gold code generation section, 215 EXOR gate, 221 sync generation section, 222 interleave section, 223 modulation section, 224 frequency / timing control section, 231 GPS signal reception unit, 232 frequency / timing control unit, 233 ID / transmission pattern acquisition unit, 234 demodulation unit, 235 decoding unit, 251 key generation unit, 252 Nonce generation unit, 2 3 Block encryption unit, 254 P / S conversion unit, 301 bus, 302 CPU, 303 ROM, 304 RAM, 305 hard disk, 306 output unit, 307 input unit, 308 communication unit, 309 drive, 310 I / O interface, 311 removable

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Abstract

本技術は、LDPC符号を用いた情報伝送において、良好な通信品質を確保することができるようにする送信装置及び送信方法、受信装置及び受信方法、並びに、プログラムに関する。 符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化が行われ、LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調が行われる。LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、検査行列は、情報ビットに対応する情報行列部及びパリティビットに対応するパリティ行列部を含み、パリティ行列部は、階段構造を有し、情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、検査行列初期値テーブルは、情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表す所定のテーブルになっている。本技術は、例えば、LDPC符号を用いた情報伝送に適用することができる。

Description

送信装置及び送信方法、受信装置及び受信方法、並びに、プログラム
　本技術は、送信装置及び送信方法、受信装置及び受信方法、並びに、プログラムに関し、特に、例えば、LDPC符号を用いた情報伝送において、良好な通信品質を確保することができるようにする送信装置及び送信方法、受信装置及び受信方法、並びに、プログラムに関する。
　LDPC(Low Density Parity Check)符号は、高い誤り訂正能力を有し、近年では、例えば、欧州等のDVB(Digital Video Broadcasting)-S.2や、DVB-T.2、DVB-C.2、米国等のATSC(Advanced Television Systems Committee)3.0等のディジタル放送等の伝送方式に広く採用されている。
　また、LDPC符号を採用した移動体通信が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
　LDPC符号は、最小距離が符号長に比例するという性質があることから、その特徴として、ブロック誤り確率特性がよく、さらに、ターボ符号等の復号特性において観測される、いわゆるエラーフロア現象が殆ど生じないこと等が利点として挙げられる。
特表2011-507362号公報
　以上のようなLDPC符号を用いた情報伝送は、世界的に拡がりつつあり、良好な通信（伝送）品質を確保することが要請されている。
　本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、LDPC符号を用いた情報伝送において、良好な通信品質を確保することができるようにするものである。
　本技術の送信装置又は第１のプログラムは、符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部とを備え、前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、前記パリティ行列部は、階段構造を有し、前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
　33 113 133 194 256 305 318 380 507
　317 354 402
　53 64 374
　83 314 378
　162 259 280
　166 281 486
　185 439 489
　119 156 224
　26 62 244
　8 246 482
　15 72 91
　43 69 390
　127 186 506
　55 81 412
　である送信装置、又は、そのような送信装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムである。
　本技術の送信方法は、符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行うことと、前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行うこととを含み、前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、前記パリティ行列部は、階段構造を有し、前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
　33 113 133 194 256 305 318 380 507
　317 354 402
　53 64 374
　83 314 378
　162 259 280
　166 281 486
　185 439 489
　119 156 224
　26 62 244
　8 246 482
　15 72 91
　43 69 390
　127 186 506
　55 81 412
　である送信方法である。
　本技術の送信装置、送信方法、及び、第１のプログラムにおいては、符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化が行われ、前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調が行われる。前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、前記パリティ行列部は、階段構造を有する。前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
　33 113 133 194 256 305 318 380 507
　317 354 402
　53 64 374
　83 314 378
　162 259 280
　166 281 486
　185 439 489
　119 156 224
　26 62 244
　8 246 482
　15 72 91
　43 69 390
　127 186 506
　55 81 412
　になっている。
　本技術の受信装置、又は、第２のプログラムは、符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部とを備え、前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、前記パリティ行列部は、階段構造を有し、前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
　33 113 133 194 256 305 318 380 507
　317 354 402
　53 64 374
　83 314 378
　162 259 280
　166 281 486
　185 439 489
　119 156 224
　26 62 244
　8 246 482
　15 72 91
　43 69 390
　127 186 506
　55 81 412
　である送信装置から送信されてくる信号を復調する復調部と、前記信号を復調することにより得られる前記LDPC符号を、前記検査行列を用いて復号する復号部とを備える受信装置、又は、そのような受信装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムである。
　本技術の受信方法は、符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部とを備え、前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、前記パリティ行列部は、階段構造を有し、前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
　33 113 133 194 256 305 318 380 507
　317 354 402
　53 64 374
　83 314 378
　162 259 280
　166 281 486
　185 439 489
　119 156 224
　26 62 244
　8 246 482
　15 72 91
　43 69 390
　127 186 506
　55 81 412
　である送信装置から送信されてくる信号を復調することと、前記信号を復調することにより得られる前記LDPC符号を、前記検査行列を用いて復号することとを含む受信方法である。
　本技術の受信装置、受信方法、及び、第２のプログラムにおいては、符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部とを備え、前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、前記パリティ行列部は、階段構造を有し、前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
　33 113 133 194 256 305 318 380 507
　317 354 402
　53 64 374
　83 314 378
　162 259 280
　166 281 486
　185 439 489
　119 156 224
　26 62 244
　8 246 482
　15 72 91
　43 69 390
　127 186 506
　55 81 412
　である送信装置から送信されてくる信号が復調され、前記信号を復調することにより得られる前記LDPC符号が、前記検査行列を用いて復号される。
　なお、送信装置や受信装置は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。
　また、プログラムは、伝送媒体を介して伝送することにより、又は、記録媒体に記録して、提供することができる。
　本技術によれば、LDPC符号を用いた情報伝送において、良好な通信品質を確保することができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
新通信方式において、同一のパケットを複数回伝送する例を示す図である。 新通信方式での受信側のパケットの受信の例を示す図である。 周波数ホッピングの例を示す図である。 混信が発生し得る無線システムの例を示す図である。 無線システムにおいて周波数ホッピングを行っている場合に生じる混信の例を示す図である。 本技術を適用した無線システムの一実施の形態である位置通知システムの構成例を示す図である。 送信装置１０１の構成例を示すブロック図である。 受信装置１１２の構成例を示すブロック図である。 送信装置１０１で扱われるデータの第１のフォーマットの例を示す図である。 送信装置１０１で扱われるデータの第２のフォーマットの例を示す図である。 キーストリーム生成部２１１の構成例を示すブロック図である。 送信装置１０１の送信処理の例を説明するフローチャートである。 受信装置１１２の受信処理の例を説明するフローチャートである。 LDPC符号の検査行列Hの例を示す図である。 LDPC符号の復号の手順を示すフローチャートである。 (3,6)LDPC符号（符号化率1/2、符号長12）の検査行列Hの例を示す図である。 検査行列Hのタナーグラフを示す図である。 バリアブルノードで行われるバリアブルノード演算を示す図である。 チェックノードで行われるチェックノード演算を示す図である。 LDPC符号化に用いられる検査行列Hの構造の例を示す図である。 検査行列Hのパリティ行列HTの例を示す図である。 検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号長Nが736ビットで、符号化率rが1/4の新LDPC符号の検査行列を表す検査行列初期値テーブルを示す図である。 新LDPC符号を用いて情報伝送を行うシミュレーションのシミュレーション結果としてのBERカーブを示す図である。 本技術を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　＜LPWA通信の新通信方式＞
　まず最初に、本技術を適用したLPWA(Low Power Wide Area)通信の新通信方式の概要を説明する。
　LPWA通信は、低消費電力で、数10ないし100km程度の広い範囲の情報伝送が可能な無線通信で、センサ情報等の少量の情報を伝送するIoT(Internet of Things)等での利用が普及しつつある。
　新通信方式では、例えば、920MHz帯で無線信号を送受信（伝送）する。この場合、新通信方式は、920MHz帯の無線通信の一種であるということができる。
　日本国内では、920MHz帯は、総務省により2011年7月から解禁された周波数帯であり、免許不要で誰でも使うことができる。但し、920MHz帯の無線通信については、規定（ARIB（Association of Radio Industries and Businesses） STD T-108）により、最大連続送信時間が4秒間に制限されている。また、無線通信については、連続送信時間を短くして、例えば、0.4秒以下にすれば、同一周波数帯を使う他の無線システムに与える混信の影響を軽減することができる。そこで、920MHz帯のARIB規定では、連続送信時間を0.4秒以下とすることにより、より多くのチャネルが割り当てられるように定められている。この結果、日本国内では、連続送信時間を0.4秒以下にすれば、混信が少ない状態で送受信を行うことができる。また、連続送信時間をさらに短くして0.2秒以下にすれば、休止時間を短くして再送信を行うことができる。
　新通信方式では、受信側での受信信号のS/N比(Signal to Noise ratio)を向上させるために、例えば、同一のパケットを複数回伝送する。
　図１は、新通信方式において、同一のパケットを複数回伝送する例を示す図である。
　図１では、１分間のスーパーフレーム（Super Frame）が設定され、その間に、同一のパケットが１０回送信されている。新通信方式では、送信側が、送信の際にキャリアセンスを行う。新通信方式では、キャリアセンスのため、１０回のパケット送信に、例えば、図１示すように、１分間のスーパーフレームが設定される。
　図２は、新通信方式での受信側のパケットの受信の例を示す図である。
　受信側は、送信側からの１０個のパケットを受信し、図２に示されるように、それらの１０個のパケット（の信号）を合成して合成信号を生成する。そして、受信側は、合成信号の復号（誤り訂正）等を行うことで、合成信号からデータを抽出して出力する。
　このように、パケットを合成して合成信号を生成することにより、S/N比を向上させることができる。例えば、１０個のパケットを足し合わせる（合成する）ことができれば、S/N比を約10dB向上させることができる。
　したがって、新通信方式では、１個あたりのパケットのS/N比が低くても、受信側でデータを取得することが可能であり、より長距離の情報伝送が可能になる。また、新通信方式では、上述のようにパケットの送信時間を0.2秒以下又は0.4秒以下にすることにより、ARIB規定の制約を受けず、より多くの周波数チャネルを利用することができる。
　新通信方式では、例えば、複数のキャリア周波数を利用する周波数ホッピングを行うことができる。
　図３は、周波数ホッピングの例を示す図である。
　図３の周波数ホッピングでは、CH1乃至CH5の５チャネルが用意され、各パケットが、これらの５チャネルのいずれかを選択して送受信される。チャネルの選択手法としては、送信順番に応じて送信チャネル番号を増大させていく方法、所定の数式に応じて送信チャネル番号を定める方法、あるいは送信チャネル番号をランダムに選択する方法等を使うことが出来る。かかる周波数ホッピングによれば、混信の発生を抑制することができる。
　図４は、混信が発生し得る無線システムの例を示す図である。
　図４の無線システムは、複数の送信機（送信機Ａ乃至送信機Ｃ）と１個の受信機とを有する。
　図４の無線システムでは、複数の送信機が同時に同一のキャリア周波数で無線信号を送信することがある。複数の送信機が同時に同一のキャリア周波数で無線信号を送信すると、受信機において混信が発生し、複数の送信機それぞれからの無線信号を正しく受信することが困難になる。
　そこで、図４の無線システムに、図３の周波数ホッピングを適用する。この場合、キャリア周波数が同一となる可能性を低減させることができ、その分、混信の発生を抑制することができる。
　しかしながら、図４の無線システムでは、片方向の通信となっており、周波数ホッピングを行っても、複数の送信機のキャリア周波数が同一となる可能性があり、混信を完全に発生させないようにすることは困難である。
　図５は、無線システムにおいて周波数ホッピングを行っている場合に生じる混信の例を示す図である。
　図５では、送信機Ａ及びＢにおいて、周波数ホッピングが行われているが、同一時刻において、送信機Ａから送信されたあるパケットと、送信機Ｂから送信されたあるパケットとのキャリア周波数が同一となり、送信機Ａ及びＢそれぞれの無線信号（パケット）が衝突している。このように、無線信号の衝突が起きると、受信機において、異なる送信機からのパケットを分離することができず、最終的に取得されるデータに誤りが発生する可能性がある。
　例えば、図５において、受信機が、送信機Ａからの無線信号を受信しているとする。そして、送信機Ａから送信されるパケットの内の１つのパケットが送信機Ｂから送信されるパケットと衝突し、さらに、送信機Ｂから送信される無線信号の方が、送信機Ａから送信される無線信号よりも強いとする。この場合、受信機は、送信機Ａからのパケットとして、衝突した送信機Ｂのパケットを合成してしまう。そのため、合成信号に誤りが発生し、データを抽出できなくなる可能性がある。その場合、そのスーパーフレーム内の１０個のパケットの送受信が全て無駄になる可能性がある。
　双方向通信では、送信機Ａ及びＢのそれぞれと受信機との間で、互いに、必要な情報の授受を行うことにより、例えば、再送を促すことが可能である。しかしながら、片方向通信では、受信側から送信側に対して情報を供給することが困難であるため、双方向通信で可能なパケットの衝突に対する対策を行うことは難しい。
　＜位置通知システム＞
　図６は、本技術を適用した無線システムの一実施の形態である位置通知システムの構成例を示す図である。
　図６の位置通知システム１００は、送信装置１０１（１０１－１ないし１０１－３）、基地局１０２（１０２－１及び１０２－２）、クラウドサーバ１０３、及び、情報処理端末１０４を有する。
　位置通知システム１００では、送信装置１０１が、基地局１０２との間で、新通信方式の無線通信を行うことにより、送信装置１０１の位置を監視する位置監視サービスが提供される。
　送信装置１０１は、本技術を適用した送信装置の一実施の形態であり、自身の位置を示す位置情報を、無線信号で送信する。基地局１０２は、受信装置１１２を有する。受信装置１１２は、本技術を適用した受信装置の一実施の形態であり、送信装置１０１からの無線信号を受信して送信装置１０１の位置情報を取得し、その位置情報等を、クラウドサーバ１０３に供給する。したがって、受信装置１１２を有する基地局１０２は、送信装置１０１から送信された情報を中継してクラウドサーバ１０３に伝送する中継局として機能する。クラウドサーバ１０３は、各送信装置１０１の位置情報等、各種情報を管理し、例えば、送信装置１０１の位置をユーザに通知するサービスを提供する。例えば、送信装置１０１の位置を知りたいユーザに操作される情報処理端末１０４は、クラウドサーバ１０３にアクセスし、送信装置１０１の位置情報を取得し、例えば地図データ等とともに表示する等して、ユーザに送信装置１０１の位置を通知する。
　送信装置１０１は、例えば高齢者等の、ユーザが位置を監視したい対象に携帯させる。
　送信装置１０１は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)を利用して、自身の位置情報を取得する位置センサを有する。すなわち、送信装置１０１は、例えば、GPS（Global Positioning System）衛星からGPS信号を受信する受信機構を位置センサとして有し、適宜、自身の位置情報（例えば、緯度及び経度等）を求める。送信装置１０１は、適宜、位置情報を無線信号として送信する。
　なお、送信装置１０１には、位置センサ以外の各種のセンサを搭載し、送信装置１０１は、そのセンサが出力するセンサ情報を、無線信号で送信することができる。例えば、送信装置１０１には、脈拍や心拍数等の生体情報をセンシングするセンサや、温度や湿度等をセンシングするセンサ、扉やドア等の開閉を検出するセンサ等を搭載することができる。
　図６では、送信装置１０１－１は、東京（Tokyo）の高齢者１１１－１に携帯されており、送信装置１０１－２は、横浜（Yokohama）の高齢者１１１－２に携帯されており、送信装置１０１－３は、静岡（Shizuoka）の高齢者１１１－３に携帯されている。
　また、送信装置１０１は、固有の識別情報（ID）を有している。例えば、図６では、送信装置１０１－１の識別情報は0001（ID=0001）に、送信装置１０１－２の識別情報は0002（ID=0002）に、送信装置１０１－３の識別情報は0003（ID=0003）に、それぞれなっている。送信装置１０１の識別情報は、クラウドサーバ１０３に登録される。
　なお、位置の監視の対象は、任意である。例えば、位置の監視の対象は、子供であってもよいし、犬や猫等の動物（ペット）であってもよいし、企業の社員等であってもよい。図６においては３台の送信装置１０１が示されているが、送信装置１０１の数は任意である。送信装置１０１は、専用の装置として構成されるようにしてもよいが、例えば、携帯電話機やスマートフォンのような携帯型の情報処理装置に組み込むようにしてもよい。
　基地局１０２は、どのような設備であってもよい。例えば、基地局１０２は、専用の施設・建造物としてもよい。また、例えば、基地局１０２は、一般のビル、マンション、家屋等の建造物の屋根や屋上等に設置可能な設備としてもよい。さらに、例えば、基地局１０２は、ユーザが携帯したり、車等の移動体に設置したりすることができる携帯型の設備としてもよい。
　基地局１０２は、複数設置される。例えば図６の場合、基地局１０２－１は、東京に設定されており、基地局１０２－２は、富士に設置されている。図６においては、２つの基地局１０２が示されているが、基地局１０２の数は任意である。
　基地局１０２は、受信装置１１２を有する。受信装置１１２は、送信装置１０１からの無線信号を受信し、その無線信号に含まれる情報（データ）をクラウドサーバ１０３に提供する。また、受信装置１１２は、クラウドサーバ１０３から、無線通信の無線フォーマットを決定するための無線フォーマット情報としてのパラメータセット（例えば、無線信号の変調レートや、周波数ホッピングのオン／オフ等）等の必要な情報を取得する。受信装置１１２がクラウドサーバ１０３から情報を取得する方法は、任意である。
　クラウドサーバ１０３の構成は任意であり、例えば任意の数のサーバと任意の数のネットワーク等により構成されるようにしてもよい。クラウドサーバ１０３が複数設けられていてもよい。
　このような位置通知システム１００において、送信装置１０１は、自身の識別情報(ID)に基づいて周波数ホッピングの設定を行う。すなわち、送信装置１０１は、識別情報に基づいて各パケットの送信タイミング及び送信周波数を設定し、その設定に基づいて各パケットを送信する。このように周波数ホッピングを利用して送信を行うことにより、混信の発生を抑制することができる。つまり、より確実に情報の伝送を行うことができる。
　また、送信装置１０１は、識別情報に基づいて送信タイミング及び送信周波数を設定することにより、送信タイミング及び送信周波数のパターンを送信装置１０１毎に変えることができる。この場合、異なる送信装置１０１から送信されるパケットどうしの衝突の発生を抑制することができる。つまり、より確実に情報の伝送を行うことができる。
　また、基地局１０２の受信装置１１２は、クラウドサーバ１０３から送信装置１０１の識別情報を取得し、その識別情報に基づいて受信を行う。つまり、受信装置１１２は、識別情報に基づいて、送信装置１０１の送信タイミング及び送信周波数の設定と同様に、受信タイミング及び受信周波数を設定する。受信装置１１２において、送信装置１０１の識別情報によりパケットの送信タイミング及び送信周波数が特定できれば、その送信タイミング及び送信周波数についてパケットの検出を行えばよいので（つまり、受信タイミング及び受信周波数を送信タイミング及び送信周波数に合わせればよいので）、S/N比が低い場合であっても、パケットの検出がより容易になる。したがって、より高感度な受信が可能になる。つまり、より確実な情報の伝送を実現することができる。また、不要なタイミングや不要な周波数帯域でパケットの検出等の処理を行わなくてよいので、負荷の増大を抑制することができる。
　また、送信装置１０１の識別情報には、優先度が付すことができる。受信装置１１２は、クラウドサーバ１０３から取得される送信装置１０１の識別情報に優先度が付してある場合、識別情報の優先度に応じて、その識別情報により識別される送信装置１０１からの無線信号（パケット）の受信を行うことができる。この場合、より確実な情報の伝送を実現することができる。
　なお、受信装置１１２は、無線信号の受信に関する情報、例えば、どの送信装置１０１からの無線信号をいつ受信したか、その無線信号の内容（無線信号から抽出したデータ）等を、受信情報としてクラウドサーバ１０３に供給することができる。
　クラウドサーバ１０３は、送信装置１０１に関する情報（端末情報とも称する）や、ユーザに関する情報（加入者情報とも称する）を予め登録して管理する。端末情報は、例えば、送信装置１０１の識別情報、送信頻度の情報、主な所在地等を含むことができる。また、加入者情報は、例えば、ユーザ（位置通知サービスを受ける者）の氏名、年齢、性別、住所、支払に関する情報、使用する送信装置の識別情報、ログインID、パスワード等を含むことができる。もちろん、端末情報及び加入者情報は、それぞれどのような情報が含まれていてもよく、上述の例に限定されない。
　また、クラウドサーバ１０３は、所定のタイミングにおいて、又は、受信装置１１２等からの要求に応じて、送信装置１０１の識別情報を各基地局１０２（一部又は全部の基地局１０２）の受信装置１１２に提供する。その際、クラウドサーバ１０３は、各基地局１０２に対して、その基地局１０２が無線信号を受信する可能性の高い送信装置１０１の識別情報を供給することができる。換言するに、クラウドサーバ１０３は、各基地局１０２に対して、その基地局１０２が無線信号を受信する可能性が低い送信装置１０１の識別情報を供給しないことができる。このようにすることにより、基地局１０２の受信装置１１２での不要なパケットの検出を低減することができ、負荷の増大を抑制することができる。
　また、基地局１０２が受信対象とする送信装置１０１の数が増大すると、その分、パケットの衝突が発生する確率が高くなる。より正確に説明すると、無線信号を受信する可能性が低い送信装置１０１からはパケットが届く可能性が低いのであるから、実際にパケットの衝突が発生する確率が高くなるわけではない。しかしながら、基地局１０２において行われる受信タイミング及び受信周波数の設定においては、対象とする送信装置１０１の数が増大する程、パケットの衝突が発生する確率は増大する。このように受信タイミング及び受信周波数の設定においてパケットの衝突が発生した場合、そのパケットの受信は省略される。したがって、無線信号を受信する可能性が低い送信装置１０１まで受信対象にすると、不要に受信感度が低減し、情報の伝送の確実性が不要に低減するおそれがある。上述のように、クラウドサーバ１０３が、その基地局１０２が無線信号を受信する可能性が低い送信装置１０１の識別情報を供給しないことにより、基地局１０２は、そのような送信装置１０１を受信対象から除外することができ、この場合、受信感度の低減を抑制し、より確実な情報の伝送を実現することができる。
　また、クラウドサーバ１０３は、基地局１０２の受信装置１１２から無線信号の受信によって得られる受信情報を取得する。クラウドサーバ１０３は、その受信情報に基づいて、例えば、送信装置１０１と受信装置１１２との間の情報の送受信の履歴（例えば、どの送信装置１０１から送信された無線信号を、どの基地局１０２の受信装置１１２がいつ受信したか等）を管理する。クラウドサーバ１０３は、この履歴に基づいて、基地局１０２に識別情報を供給する送信装置１０１を選択し、その選択結果に従って、識別情報（のリスト(LEID(List of Expected ID)））を、基地局１０２の受信装置１１２に供給する。このように、過去の通信履歴に基づいて、送信装置１０１の識別情報を、各基地局１０２の受信装置１１２に供給することで、各基地局１０２の受信装置１１２が各送信装置１０１の無線信号を受信する可能性をより正確に判定することができる。したがって、各基地局１０２は、より確実な情報の伝送を実現することができる。
　さらに、クラウドサーバ１０３は、受信装置１１２からの受信情報に基づいて、例えば、送信装置１０１（高齢者１１１）の位置を情報処理端末１０４に提供することができる。
　なお、送信装置１０１の識別情報は、どのような形態でクラウドサーバ１０３から基地局１０２に供給されるようにしてもよい。例えば、クラウドサーバ１０３が、送信装置１０１の識別情報を優先リストとして基地局１０２に供給するようにしてもよい。この優先リストは、その優先リストが供給される基地局１０２が無線信号を受信する可能性の高い送信装置１０１の識別情報の一覧を含む情報である。例えば、クラウドサーバ１０３は、各基地局１０２に対してその基地局１０２用の優先リストを生成して供給し、優先リストを供給された基地局１０２は、その優先リストに識別情報が示される送信装置１０１からの無線信号を受信するように処理を行うようにしてもよい。また、基地局１０２に対して供給される送信装置１０１の識別情報に、その基地局１０２における受信の優先度（priority）が付加されるようにしてもよい。例えば、上述の優先リストに、各識別情報の優先度が含まれるようにしてもよい。そして、優先リストを供給された基地局１０２が、その優先リストに含まれる優先度に基づいて、信号受信の優先順等を設定するようにしてもよい。このようにすることにより、クラウドサーバ１０３は、基地局１０２が無線信号を受信する送信装置１０１を制御することができるだけでなく、その受信の優先順も制御することができる。優先度については、基地局１０２が存在する位置と、送信装置１０１が送信してきた位置情報との差分から通信距離を求め、この通信距離に応じて優先度を変更することが可能である。
　＜送信装置１０１の構成例＞
　図７は、送信装置１０１の構成例を示すブロック図である。
　送信装置１０１は、GPS信号受信部２０１、ペイロードデータ生成部２０２、ID/CRC付加部２０３、FEC処理部２０４、繰り返し部２０５、ガードビット付加部２０６、キーストリーム生成部２１１、ANDゲート２１２、EXORゲート２１３、ゴールド符号発生部２１４、EXORゲート２１５、シンク生成部２２１、インターリーブ部２２２、変調部２２３、及び、周波数／タイミング制御部２２４を有する。
　GPS信号受信部２０１は、GPS信号を受信し、そのGPS信号に含まれるクロック信号としての1PPS（パルス／秒）信号や現在時刻（GPS時刻）を取得し、周波数／タイミング制御部２２４に供給する。また、GPS信号受信部２０１は、GPS信号から、送信装置１０１の位置情報（緯度、経度、高度）を取得し、位置をセンシングしたセンサ情報として、ペイロードデータ生成部２０２に供給する。
　ペイロードデータ生成部２０２は、GPS信号受信部２０１からのセンサ情報としての位置情報から、無線信号のペイロードとなるペイロードデータを生成し、ID/CRC付加部２０３に供給する。なお、ペイロードデータとなる情報は、位置情報、さらには、センサ情報に限定されるものではない。ペイロードデータとなる情報は、例えば、無線システムを適用するアプリケーション等に応じて決定することができる。但し、新通信方式は、低消費電力で、数10ないし100km程度の広い範囲の情報伝送が可能なLPWA通信の新通信方式の一種であり、ペイロードデータとなる情報のサイズは、LPWA通信に適したサイズとすることが望ましい。
　ID/CRC付加部２０３は、ペイロードデータ生成部２０２からのペイロードデータに、送信装置１０１のID（識別情報）と、CRC(Cyclic Redundancy Check)コードとを付加することで、FEC(Forward Error Correction)処理の対象となるFEC対象ユニットを生成し、FEC処理部２０４に供給する。なお、ID/CRC付加部２０３は、ペイロードデータ、又は、ペイロードデータ及びIDを対象に、CRCコードを生成する。
　FEC処理部（符号化部）２０４は、ID/CRC付加部２０３からのFEC対象ユニットを対象として、FEC処理を施し、その結果得られるFECフレームを、繰り返し部２０５に供給する。
　すなわち、FEC処理部２０４は、FEC対象ユニットのFEC処理として、FEC対象ユニットの誤り訂正符号化を行い、その誤り訂正符号化により得られる誤り訂正符号を、繰り返し部２０５に供給する。
　具体的には、FEC処理部２０４は、例えば、FEC対象ユニットのLDPC符号化を行い、そのLDPC符号化により得られるLDPC符号を、繰り返し部２０５に供給する。
　なお、誤り訂正符号は、LDPC符号に限定されるものではない。誤り訂正符号としては、例えば、畳み込み符号やターボ符号等を採用することができる。
　繰り返し部２０５は、FEC処理部２０４からのLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを生成し、ガードビット付加部２０６に供給する。
　ガードビット付加部２０６は、繰り返し部２０５からの繰り返しユニットに、ガードビットを付加（挿入）し、EXORゲート２１３に供給する。
　キーストリーム生成部２１１は、暗号化に用いるキーストリームを生成し、ANDゲート２１２に供給する。
　ANDゲート２１２には、キーストリーム生成部２１１からのキーストリームが供給される他、EXORゲート２１３での暗号化の有効／無効を切り替える切り替え信号が供給される。
　切り替え信号は、例えば、暗号化を有効とする場合には、論理１（例えば、Highレベル）となり、暗号化を無効とする場合には、論理０（例えば、Lowレベル）となる信号である。切り替え信号は、例えば、アプリケーションに応じて設定することができる。切り替え信号は、ガードビット付加部２０６からEXORゲート２１３に供給される繰り返しユニットの全体や、一部分の暗号化が有効になるように設定することができる。また、切り替え信号は、ガードビット付加部２０６からEXORゲート２１３に供給される繰り返しユニットの全体の暗号化が無効になるように設定することができる。
　ANDゲート２１２は、切り替え信号と、キーストリーム生成部２１１からのキーストリームとの論理積を演算し、EXORゲート２１３に供給する。これにより、ANDゲート２１２からEXORゲート２１３に対しては、切り替え信号において暗号化が有効になっている期間だけ、キーストリームが供給される。
　EXORゲート２１３は、カードビット付加部２０６からの繰り返しユニットと、ANDゲート２１２からのキーストリームとの排他的論理和を演算することにより、繰り返しユニットをストリーム暗号（方式）で暗号化する。EXORゲート２１３は、暗号化後の繰り返しユニットを、EXORゲート２１５に供給する。
　ここで、EXORゲート２１３では、繰り返しユニットのうちの、ANDゲート２１２からのキーストリームが供給される期間、すなわち、切り替え信号が論理１になっている期間が暗号化される。したがって、EXORゲート２１３では、繰り返しユニットの全部又は一部が暗号化されることや、繰り返しユニットの全部が暗号化されないことがある。
　ゴールド符号発生部２１４は、例えば、２つのM系列発生器を用いて、EXORゲート２１３からの繰り返しユニットと同一サイズ（ビット数）のスクランブル系列としての、例えば、ゴールド符号を発生し、EXORゲート２１５に供給する。
　EXORゲート２１５は、EXORゲート２１３からの繰り返しユニットと、ゴールド符号発生部２１４からのスクランブル系列との排他的論理和を演算することにより、繰り返しユニットのスクランブルを行って、インターリーブ部２２２に供給する。
　シンク生成部２２１は、例えば、M系列等の所定のPN(Pseudo Noise)系列を、同期信号として生成し、インターリーブ部２２２に供給する。なお、シンク生成部２２１で生成される同期信号は、送信装置１０１及び受信装置１１２で既知の信号になっている。同期信号が、送信装置１０１及び受信装置１１２で既知であることにより、受信装置１１２では、送信装置１０１からの無線信号の同期検波を行うことができ、送信装置１０１からの無線信号をロバストに受信することができる。M系列の初期値は、送受信で共通の値とすれば何でも良い。またM系列の初期値を、IDに応じて変えることも可能である。
　インターリーブ部２２２は、EXORゲート２１３からの繰り返しユニットとしてのビット系列d(0),d(1),...と、シンク生成部２２１からの同期信号としてのビット系列r(0),r(1),...とをインターリーブ（多重化）し、そのインターリーブにより得られるインターリーブ系列r(0),d(0),r(1),d(1),...、又は、r(0),d(0),d(832),r(1),d(1),...を、変調部２２３に供給する。
　変調部２２３は、インターリーブ部２２２から供給されるインターリーブ系列を用いて、例えば、π/2 shift BPSK(π/2 Shift Binary Phase Shift Keying)変調やチャープ(chirp)変調等の変調を行い、その変調により得られる変調信号としての、例えば、920MHz帯の無線信号を送信する。なお、変調部２２３は、周波数／タイミング制御部２２４からの制御に従った送信タイミング及び送信周波数で、無線信号を送信する。
　周波数／タイミング制御部２２４は、送信装置１０１のID等に応じて、変調部２２３が送信する無線信号の送信タイミング及び送信周波数を設定し、その送信タイミング及び送信周波数で無線信号を送信するように、変調部２２３を制御する。周波数／タイミング制御部２２４は、変調部２２３の制御を、GPS信号受信部２０１からのクロック信号に同期して行う。すなわち、周波数／タイミング制御部２２４は、例えば、GPS信号受信部２０１からのクロック信号に応じて、現在のタイミングが、送信装置１０１及び受信装置１１２において既知の（あらかじめ決められた）タイミングであるグリッドタイミング（グリッド時間）であるかどうかを認識し、グリッドタイミングでパケットの送信が開始されるように、変調部２２３を制御する。
　＜受信装置１１２の構成例＞
　図８は、受信装置１１２の構成例を示すブロック図である。
　受信装置１１２は、GPS信号受信部２３１、ID／送信パターン取得部２３２、周波数／タイミング制御部２３３、復調部２３４、及び、復号部２３５を有する。
　GPS信号受信部２３１は、GPS信号を受信し、そのGPS信号に含まれる1PPS信号やGPS時刻を取得して、クロック信号として、周波数／タイミング制御部２３３に供給する。
　ID／送信パターン取得部２３２は、例えば、クラウドサーバ１０３から、受信装置１１２が無線信号の受信対象とする送信装置１０１のIDや、送信タイミング及び送信周波数のパターンである送信パターンを取得し、周波数／タイミング制御部２３３に供給する。
　周波数／タイミング制御部２３３は、ID／送信パターン取得部２３２からの送信パターンに従って、復調部２３４での無線信号の受信タイミング及び受信周波数を設定し、その受信タイミング及び受信周波数で無線信号を受信するように、復調部２３４を制御する。周波数／タイミング制御部２３３は、図７の周波数タイミング制御部２２４と同様に、復調部２３４の制御を、GPS信号受信部２３１からのクロック信号に同期して行う。
　ここで、以上のように、変調部２２３（図７）の送信タイミング及び送信周波数の制御、及び、復調部２３４の受信タイミング及び受信周波数の制御を、いずれも、GPS信号から得られるクロック信号及び時刻情報（GPS時刻）に同期して行うことで、変調部２２３の送信タイミング及び送信周波数と、復調部２３４の受信タイミング及び受信周波数とを、精度良く一致させることができる。
　復調部２３４は、周波数／タイミング制御部２３３の制御に従った受信タイミング及び受信周波数で、送信装置１０１からの無線信号を受信し、その無線信号のFFT(Fast Fourier Transform)等を行うことで、無線信号を復調する。復調部２３４は、無線信号の復調により得られる復調信号を、復号部２３５に供給する。なお、復号部２３４の復調では、例えば、同期信号を用いた同期検波が行われ、図２で説明した合成も行われる。
　復号部２３５は、復調部２３４からの復号信号に含まれるLDPC符号を復号することにより誤り訂正を行い、その結果得られるペイロードデータに含まれるセンサ情報を出力する。このセンサ情報は、受信装置１１２からクラウドサーバ１０３に送信される。
　＜送信装置１０１で扱われるデータのフォーマット＞
　図９は、送信装置１０１で扱われるデータ（信号）の第１のフォーマットの例を示す図である。
　ここで、新通信方式では、変調部２２３で行われる変調の変調レート（伝送レート）として、例えば、6.35kbpsと50.8kbpsとがある。
　図９は、変調レートが、6.35kbps及び50.8kbpsのうちの、6.35kbpsである場合のデータのフォーマットを示している。
　新通信方式では、ペイロードデータの設定モードとして、例えば、MSDU Type-1, MSDU Type-2, MSDU Type-3という３種類のモードが用意されている。
　ペイロードデータは、例えば、MSDU(MAC(Media Access Control) Service Data Unit)と呼ばれる128ビットのユニットで、MSDU Type-1, MSDU Type-2, MSDU Type-3では、128ビット、64ビット、1ビットが、それぞれ実データ（ユーザデータ）の伝送に用いられる。
　すなわち、MSDU Type-1では、ペイロードデータ生成部２０２は、128ビットの実データ（センサ情報等）を、そのまま用いて、128ビットのMSDUを構成（生成）する。MSDU Type-2では、ペイロードデータ生成部２０２は、64ビットの実データに、64ビットの0をパディングして、128ビットのMSDUを構成する。 MSDU Type-3では、ペイロードデータ生成部２０２は、1ビットの実データに、127ビットの0をパディングして、128ビットのMSDUを構成する。
　128ビットのMSDUは、ID/CRC付加部２０３で、送信装置１０１の32ビットのIDと、24ビットのCRCコードとが付加されることにより、FEC対象ユニットとしてのPSDU(Physical Layer Service Data Unit)と呼ばれる184ビットのユニットになる。
　184ビットのPSDUは、FEC処理部２０４において、例えば、符号長Nが736ビットで、符号化率rが1/4のLDPC符号に符号化され、その結果、736ビット（＝184×4/1）のLDPC符号（エンコードビット）となる。
　変調レートが6.35kbpsである第１のフォーマットでは、736ビットのLDPC符号が２回繰り返され、さらに、736ビットのLDPC符号の一部の184ビットが繰り返されることにより、1656ビット（＝736ビット×2＋184ビット）の繰り返しユニットが構成される。
　すなわち、第１のフォーマットでは、繰り返しユニットは、736ビットのLDPC符号が２回繰り返し配置され、さらに、736ビットのLDPC符号の一部の184ビットが配置されて構成される。
　繰り返しユニットに配置される736ビットのLDPC符号の一部の184ビットとしては、例えば、736ビットのLDPC符号の先頭の184ビットを採用することができる。また、繰り返しユニットに配置される736ビットのLDPC符号の一部の184ビットは、例えば、所定の最適化パターンに従って選択することができる。
　繰り返しユニットには、ガードビット付加部２０６で、ガードビットが付加（挿入）される。
　すなわち、繰り返しユニットの先頭と最後とのそれぞれに、4ビットのガードビット(G)が付加される。
　ガードビットの付加により、1656ビットの繰り返しユニットは、1664ビット（＝1656ビット＋4ビット×2）の繰り返しユニットとなる。
　4ビットのガードビットとしては、例えば、4ビットの0等を採用することができる。
　ここで、受信装置１１２の復調部２３４（図８）で行われる繰り返しユニットのFFTにおいて、繰り返しユニットの端部の信号品質が劣化する。この信号品質の劣化に対する対処として、ガードビットが、繰り返しユニットの先頭と最後とのそれぞれに付加される。
　繰り返しユニットについては、EXORゲート２１３で、キーストリームとの排他的論理和が演算され、これにより、繰り返しユニットは、暗号ストリームとなる。
　ここで、ペイロードデータの設定モードが、MSDU Type-2又はMSDU Type-3である場合、ペイロードデータとしての128ビットのMSDUの一部は、パディングされた0になっている。MSDU Type-2では、64ビットの実データに、64ビットの0をパディングしているので、128ビットのMSDUのうち半分は0である。換言すると、MSDUの半分は意味が無い情報である。MSDU Type-3では、1ビットの実データに、127ビットの0をパディングしているので、128ビットのMSDUのうち大半が意味の無い情報となっている。
　新通信方式は、このように意味の無い情報を多く含む場合（MSDU Type-2又は MSDU Type-3の場合）に、通信路に送り出す無線エネルギーを最大限に有効活用することができる方式になっている。すなわち、新通信方式においては、パディングの0（の一部又は全部）として生成されたデータについては、暗号化の対象にしないことができる。パディングの0を、暗号化の対象にしない場合、ANDゲート２１２には、繰り返しユニットにおけるパディングの0の期間の暗号化を無効にする切り替え信号が供給される。ANDゲート２１２は、切り替え信号に応じて、キーストリームを、EXORゲート２１３に供給し、これにより、EXORゲート２１３では、繰り返しユニットにおける、暗号化が無効でない期間、すなわち、暗号化が有効である期間だけを対象に、ANDゲート２１２からのキーストリームを用いて、繰り返しユニットの暗号化が行われる。暗号化が無効な部分については、暗号化が行われずにパディングの０データがそのまま出力される。このようにして暗号化が無効とされた部分は、受信装置１１２においてデータ0であることが既知である。したがって、受信装置１１２の復調部２３４においては、暗号化が無効な部分の信号を、同期信号として扱い、同期性能を向上させることが可能となる。さらに、復号部２３５においては、暗号化が無効とされた部分を既知のデータ「0」として復号することにより、誤り訂正の性能を向上させることができる。つまり、ペイロードが短い場合において暗号化を部分的に無効とすることにより、受信装置１１２の性能が向上する。このような性能向上により、送信空中線電力を、例えば、暗号化を部分的に無効としない場合よりも低くしても、同等の通信性能を実現することが可能となる。
　暗号ストリームは、暗号化前の繰り返しユニットと同様に、1664ビットで構成される。
　1664ビットの暗号ストリームは、EXORゲート２１５で、スクランブル系列としてのゴールド符号との排他的論理和が演算されることによりスクランブルされ、スクランブルストリームとなる。
　スクランブルストリームは、スクランブル前の暗号ストリームと同様に、1664ビットのビット系列d(0),d(1),...,d(1663)である。
　変調レートが6.35kbpsである第１のフォーマットについては、シンク生成部２２１は、例えば、832ビットの同期信号(Sync)としてのビット系列r(0),r(1),...r(831)を生成する。
　したがって、変調レートが6.35kbpsである第１のフォーマットについては、同期信号とスクランブルストリームとの長さの比は、832:1664=1:2である。
　832ビットの同期信号としてのビット系列r(0),r(1),...r(831)と、1664ビットのスクランブルストリームとしてのビット系列d(0),d(1),...,d(1663)とは、インターリーブ部２２２でインターリーブされる。その結果、同期信号としてのビットが周期的に挿入された2496ビットのPPDU(Presentation Protocol Data Unit)としてのビット系列r(0),d(0),d(832),r(1),d(1),d(833)…が生成される。
　ここで、832ビットの同期信号としてのビット系列r(0),r(1),...,r(831)と、1664ビットのスクランブルストリームとしてのビット系列d(0),d(1),...,d(1663)とのインターリーブは、例えば、以下のCプログラムに従って行われる。なお、PPDU(n)は、2496ビットのPPDUの先頭からn+1番目のビットを表し、(n % x)は、nをxで除算した余りを表す。記号“==”は計算結果が等しいか否かを判断することを意味する。また、nを被除数とする除算の計算（n/3等）では、小数点以下を切り捨てる。
　for(n=0; n<2496; n++) { 
       if ( (n % 3) ==0)  PPDU(n) =r (n/3);
       if ( (n % 3) ==1)  PPDU(n) =d (n/3);
       if ( (n % 3) ==2)  PPDU(n) =d (n/3+1);
　}
　2496ビットのPPDUについては、変調部２２３で、6.35kbpsのπ/2シフトBPSK変調が施され、さらに、400kHz/sのチャープ変調が施される。そして、2496ビットのPPDUは、無線信号となって送信される。
　2496ビットのPPDUについて、6.35kbpsのπ/2シフトBPSK変調が施される場合、2496ビットのPPDUの送信（伝送）時間は、約393.2msとなる。したがって、2496ビットのPPDUの送信は、0.4秒以下の送信となり、920MHz帯のARIB規定を満足している。
　チャープ変調において、約393.2msの送信時間のPPDUの送信開始時には、例えば、約-78.6kHzの周波数シフトが与えられる。400kHz/sのチャープ変調では、周波数が400kHz/sの変化レートで線形に変化するので、約393.2msの送信時間のPPDUの送信終了時の周波数シフトは、約+78.6kHzとなる。
　例えば、キャリアの周波数（中心周波数）が925MHzである場合、チャープ変調により無線信号の信号周波数は 924.9214MHzから925.0786MHzまで直線的に変化する。このチャープ変調により、6.35kbpsの変調レートを使った場合であっても周波数利用効率が向上し、混信に強くなる。また、チャープ変調の特性により同期検出にかかる演算量を軽減することが可能となる。
　第１のフォーマットについては、送信装置１０１は、パケットとしてのPPDUの送信を、例えば、４回繰り返し行う。この場合、PPDUの４回の送信に要する時間は、約1.57秒（＝393.2ms×4）になる。
　なお、本実施の形態では、LDPC符号として、符号長Nが736ビットで、符号化率rが1/4の１種類のLDPC符号を用意する一方、ペイロードデータの設定モードが、MSDU Type-1, MSDU Type-2, MSDU Type-3のいずれの場合であっても、0のパディングにより、FEC対象ユニットとしての184ビットのPSDUを構成し、その184ビットのPSDUのLDPC符号化を、1種類のLDPC符号によって行うこととしたが、その他、例えば、設定モードごとに、各設定モード用のLDPC符号を用意し、0のパディングを行わずに、各設定モードの実データのLDPC符号化を、その設定モード用のLDPC符号を用いて行うことができる。
　但し、各設定モード用のLDPC符号を用意する場合には、送信装置１０１において、各設定モード用のLDPC符号の検査行列を記憶する必要があり、また、LDPC符号化において、設定モードごとに検査行列を切り替える等の処理が必要になる。一方、送信装置１０１において、符号長Nが736ビットで、符号化率rが1/4の１種類のLDPC符号を用いる場合には、LDPC符号については、１種類のLDPC符号の検査行列を記憶するだけで済み、検査行列の切り替えも必要がないので、負荷の軽減、ひいては、低消費電力化を図ることができる。
　図１０は、送信装置１０１で扱われるデータの第２のフォーマットの例を示す図である。
　すなわち、図１０は、変調レートが、6.35kbps及び50.8kbpsのうちの、50.8kbpsである場合のデータのフォーマットを示している。
　第２のフォーマットでは、ペイロードデータとしてのMSDU、FEC対象ユニットとしてのPSDU、及び、LDPC符号化については、第１のフォーマット（図９）の場合と同様であるため、説明を省略する。
　変調レートが50.8kbpsである第２のフォーマットでは、736ビットのLDPC符号が６回繰り返され、さらに、736ビットのLDPC符号の一部の384ビットが繰り返されることにより、4800ビット（＝736ビット×6＋384ビット）の繰り返しユニットが構成される。
　すなわち、第２のフォーマットでは、繰り返しユニットは、736ビットのLDPC符号が６回繰り返し配置され、さらに、736ビットのLDPC符号の一部の384ビットが配置されて構成される。
　繰り返しユニットに配置される736ビットのLDPC符号の一部の384ビットとしては、例えば、736ビットのLDPC符号の先頭の384ビットを採用することができる。また、繰り返しユニットに配置される736ビットのLDPC符号の一部の384ビットは、例えば、所定の最適化パターンに従って選択することができる。
　繰り返しユニットについては、第１のフォーマットの場合と同様に、4ビットのガードビット(G)が、先頭と最後のそれぞれに付加される。ガードビットの付加により、4800ビットの繰り返しユニットは、4808ビット（＝4800ビット＋4ビット×2）の繰り返しユニットになる。
　その後、第２のフォーマットでは、第１のフォーマットの場合と同様に、4808ビットの繰り返しユニットが暗号化され、暗号ストリームとされ、さらに、スクランブルされ、スクランブルストリームとされる。
　第２のフォーマットでは、スクランブルストリームは、ガードビットが付加された繰り返しユニットと同一サイズの4808ビットのビット系列d(0),d(1),...,d(4807)になる。
　また、第２のフォーマットについては、シンク生成部２２１は、例えば、スクランブルストリームと同一サイズの4808ビットの同期信号(Sync)としてのビット系列r(0),r(1),...r(4087)を生成する。
　したがって、第２のフォーマットについては、同期信号とスクランブルストリームとの長さの比は、4808:4808=1:1である。
　4808ビットの同期信号としてのビット系列r(0),r(1),...r(4087)と、4808ビットのスクランブルストリームとしてのビット系列d(0),d(1),...,d(4807)とは、インターリーブ部２２２でインターリーブされる。その結果、同期信号としてのビットが周期的に挿入された9616ビット（＝4808ビット＋4808ビット）のPPDUとしてのビット系列r(0),d(0),r(1),d(1),…が生成される。
　ここで、4808ビットの同期信号としてのビット系列r(0),r(1),...,r(4807)と、4808ビットのスクランブルストリームとしてのビット系列d(0),d(1),...,d(4807)とのインターリーブは、例えば、以下のCプログラムに従って行われる。
　for(n=0; n<9616; n++) { 
       if ( (n % 2) ==0)  PPDU(n) =r (n/2);
       if ( (n % 2) ==1)  PPDU(n) =d (n/2);
　}
　9616ビットのPPDUについては、変調部２２３で、50.8kbpsのπ/2シフトBPSK変調が施され、無線信号となって送信される。
　9616ビットのPPDUについて、50.8kbpsのπ/2シフトBPSK変調が施される場合、9616ビットのPPDUの送信時間は、約189.4msとなる。したがって、9616ビットのPPDUの送信時間は、ARIB規定の0.2秒を下回るので、送信休止時間を短く取って複数回繰り返し送信することが可能となる。
　第２のフォーマットについては、送信装置１０１は、パケットとしてのPPDUの送信を、例えば、２０回繰り返し行う。この場合、PPDUの２０回の送信に要する時間は、約3.78秒（＝189.4ms×20）になる。第２のフォーマットでは、送信の繰り返し回数が第１のフォーマットより多いことにより、例えば、フェーディング等の影響があっても、より確実に情報を伝送することができる。第１のフォーマットと第２のフォーマットの選択は、例えば、アプリケーションに応じて行うことができる。例えば、アプリケーションによって要求されるフェーディング特性等によって、第１及び第２のフォーマットのうちのいずれを使用するかを決定することができる。
　＜キーストリーム生成部２１１の構成例＞
　図１１は、図７のキーストリーム生成部２１１の構成例を示すブロック図である。
　図１１において、キーストリーム生成部２１１は、キー発生部２５１、Nonce発生部２５２、ブロック暗号化部２５３、及び、P/S変換部２５４を有する。
　キーストリーム生成部２１１は、暗号化に用いられるキーストリームを生成する。キーストリーム生成部２１１では、第１のフォーマットについては、1664ビットのキーストリームが生成され、第２のフォーマットについては、4808ビットのキーストリームが生成される。
　キー発生部２５１は、128ビットの鍵情報を発生する。キー発生部２５１については、内部構造が非公開とされ、暗号の安全性が確保される。キー発生部２５１については、内部構造を容易に推測されなければ、その構成は、どのような構成であってもよい。
　キー発生部２５１は、例えば、GPS信号受信部２０１（図７）からGPS時刻を取得し、ビット数が128ビットとなるようにゼロデータを加えることによって、鍵情報を生成（発生）することができる。キー発生部２５１は、生成した鍵情報を、ブロック暗号化部２５３に供給する。
　Nonce発生部２５２は、128ビットのNonce（Number used ONCE) を発生する。Nonceについては、ビットクロックを128分周したタイミングごとに、異なる値となることが期待される。
　Nonce発生部２５２は、例えば、128ビットのカウンタで構成することができる。この場合、Nonce発生部２５２は、例えば、無線信号の送信開始前に、カウンタを所定のカウント値に初期化し、その後は、ビットクロックを128分周したタイミングごとに、カウント値を、1ずつインクリメントすることにより、Nonceを生成することができる。Nonce発生部２５２は、生成したNonceを、ブロック暗号化部２５３に供給する。
　ブロック暗号化部２５３は、キー発生部２５１からの鍵情報と、Nonce発生部２５２からのNonceを用いて、128ビットのブロック暗号を発生し、P/S変換部２５４に供給する。
　ブロック暗号としては、例えば、AES（Advanced Encryption Standard)符号や、CLEFIA符号等を用いることができる。
　P/S変換器１６４は、ブロック暗号化部２５３からの128ビット単位のブロック暗号を、1ビット単位にP/S(Parallel to Serial)変換し、シリアル（１ビット単位）のキーストリームを生成して、ANDゲート２１２に供給する。
　P/S変換器１６４は、第１のフォーマットについては、1664ビットのキーストリームを生成し、第２のフォーマットについては、4808ビットのキーストリームを生成する。
　＜送信装置１０１の処理＞
　図１２は、図７の送信装置１０１の送信処理の例を説明するフローチャートである。
　ステップＳ１０１において、ペイロードデータ生成部２０２は、ペイロードデータとしてのMSDUを生成し、ID/CRC付加部２０３に供給して、処理は、ステップＳ１０２に進む。
　ステップＳ１０２では、ID/CRC付加部２０３は、ペイロードデータ生成部２０２からのペイロードデータに、送信装置１０１のIDと、CRCコードとを付加することで、FEC対象ユニットとしてのPSDUを生成する。ID/CRC付加部２０３は、FEC対象ユニットを、FEC処理部２０４に供給し、処理は、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進む。
　ステップＳ１０３では、FEC処理部２０４は、ID/CRC付加部２０３からのFEC対象ユニットのLDPC符号化を行い、そのLDPC符号化により得られるLDPC符号の１符号語分であるFECフレームを、繰り返し部２０５に供給して、処理は、ステップＳ１０４に進む。
　ステップＳ１０４では、繰り返し部２０５は、FEC処理部２０４からのLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを生成し、ガードビット付加部２０６に供給して、処理は、ステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０５では、ガードビット付加部２０６は、繰り返し部２０５からの繰り返しユニットに、ガードビットを付加し、EXORゲート２１３に供給して、処理は、ステップＳ１０６に進む。
　ステップＳ１０６では、EXORゲート２１３は、ガードビット付加部２０６からの繰り返しユニットを暗号化し、その結果得られる暗号ストリームを、EXORゲート２１５に供給する。EXORゲート２１５は、EXORゲート２１３からの暗号ストリームをスクランブルし、その結果得られるスクランブルストリームを、インターリーブ部２２２に供給して、処理は、ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進む。
　ステップＳ１０７では、インターリーブ部２２２は、EXORゲート２１３からのスクランブルストリームと、シンク生成部２２１からの同期信号とをインターリーブし、そのインターリーブにより得られるPPDUを、変調部２２３に供給して、処理は、ステップＳ１０８に進む。
　ステップＳ１０８では、変調部２２３は、インターリーブ部２２２から供給されるPPDUを用いて、BPSK変調やチャープ変調を行うことによって、例えば、920MHz帯の無線信号を生成して送信し、処理は終了する。
　＜受信装置１１２の処理＞
　図１３は、図８の受信装置１１２の受信処理の例を説明するフローチャートである。
　ステップＳ１２１において、復調部２３４は、送信装置１０１からの無線信号を受信し復調する。復調部２３４は、無線信号の復調により得られる復調信号を、復号部２３５に供給し、処理は、ステップＳ１２１からステップＳ１２２に進む。
　ステップＳ１２２では、復号部２３５は、復調部２３４からの復号信号に含まれるLDPC符号を復号し、その結果得られるペイロードデータに含まれるセンサ情報を出力して、処理は終了する。
　＜LDPC符号＞
　図１４は、LDPC符号の検査行列Hの例を示す図である。
　なお、LDPC符号は、線形符号であり、必ずしも２元である必要はないが、ここでは、２元であるものとして説明する。
　LDPC符号は、そのLDPC符号を定義する検査行列(parity check matrix)が疎なものであることを最大の特徴とする。ここで、疎な行列とは、行列の要素の"1"の個数が非常に少ない行列（ほとんどの要素が0の行列）である。
　図１４の検査行列Hでは、各列の重み（列重み）（"1"の数）(weight)が"3"であり、且つ、各行の重み（行重み）が"6"になっている。
　LDPC符号による符号化（LDPC符号化）では、例えば、検査行列Hに基づいて生成行列Gを生成し、この生成行列Gを２元の情報ビットに対して乗算することで、符号語（LDPC符号）が生成される。
　具体的には、LDPC符号化を行う符号化装置は、まず、検査行列Hの転置行列HTとの間に、式GHT＝0が成立する生成行列Gを算出する。ここで、生成行列Gが、K×N行列である場合には、符号化装置は、生成行列Gに対してKビットからなる情報ビットのビット列（ベクトルｕ）を乗算し、Nビットからなる符号語c(＝uG)を生成する。この符号化装置によって生成された符号語（LDPC符号）は、所定の通信路を介して受信側において受信される。
　LDPC符号の復号は、Gallagerが確率復号(Probabilistic Decoding)と称して提案したアルゴリズムであって、バリアブルノード（variable node（メッセージノード(message node)とも呼ばれる）)と、チェックノード(check node)とからなる、いわゆるタナーグラフ(Tanner graph)上での確率伝播(belief propagation)によるメッセージ・パッシング・アルゴリズムによって行うことが可能である。ここで、以下、適宜、バリアブルノードとチェックノードを、単に、ノードともいう。
　図１５は、LDPC符号の復号の手順を示すフローチャートである。
　なお、以下、適宜、受信側で受信したLDPC符号（１符号語）のi番目の符号ビットの、値の"0"らしさを対数尤度比(log likelihood ratio)で表現した実数値（受信LLR）を、受信値u0iともいう。また、チェックノードから出力されるメッセージをujとし、バリアブルノードから出力されるメッセージをviとする。
　まず、LDPC符号の復号においては、図１５に示すように、ステップＳ１１において、LDPC符号が受信され、メッセージ（チェックノードメッセージ）ujが"0"に初期化されるとともに、繰り返し処理のカウンタとしての整数をとる変数kが"0"に初期化され、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、LDPC符号を受信して得られる受信値u0iに基づいて、式（１）に示す演算（バリアブルノード演算）を行うことによってメッセージ（バリアブルノードメッセージ）viが求められ、さらに、このメッセージviに基づいて、式（２）に示す演算（チェックノード演算）を行うことによってメッセージujが求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）
　ここで、式（１）と式（２）におけるdvとdcは、それぞれ、検査行列Hの縦方向（列）と横方向（行）の"1"の個数を示す任意に選択可能とされるパラメータである。例えば、図１４に示したような列重みが3で、行重みが6の検査行列Hに対するLDPC符号（(3,6)LDPC符号）の場合には、dv＝3，dc＝6となる。
　なお、式（１）のバリアブルノード演算、及び（２）のチェックノード演算においては、それぞれ、メッセージを出力しようとする枝(edge)（バリアブルノードとチェックノードとを結ぶ線）から入力されたメッセージを、演算の対象としないことから、演算の範囲が、１ないしdv-1又は１ないしdc-1となっている。また、式（２）のチェックノード演算は、実際には、２入力v1，v2に対する１出力で定義される式（３）に示す関数R(v1,v2)のテーブルを予め作成しておき、これを式（４）に示すように連続的（再帰的）に用いることによって行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
　ステップＳ１２では、さらに、変数kが"1"だけインクリメントされ、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、変数kが所定の繰り返し復号回数Cよりも大きいか否かが判定される。ステップＳ１３において、変数kがCよりも大きくないと判定された場合、ステップＳ１２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
　また、ステップＳ１３において、変数kがCよりも大きいと判定された場合、ステップＳ１４に進み、式（５）に示す演算を行うことによって最終的に出力する復号結果としてのメッセージviが求められて出力され、LDPC符号の復号処理が終了する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
　ここで、式（５）の演算は、式（１）のバリアブルノード演算とは異なり、バリアブルノードに接続している全ての枝からのメッセージujを用いて行われる。
　図１６は、(3,6)LDPC符号（符号化率1/2、符号長12）の検査行列Hの例を示す図である。
　図１６の検査行列Hでは、図１４と同様に、列の重みが３に、行の重みが６に、それぞれなっている。
　図１７は、図１６の検査行列Hのタナーグラフを示す図である。
　ここで、図１７において、プラス"+"で表わされるのが、チェックノードであり、イコール"＝"で表わされるのが、バリアブルノードである。チェックノードとバリアブルノードは、それぞれ、検査行列Hの行と列に対応する。チェックノードとバリアブルノードとの間の結線は、枝(edge)であり、検査行列の要素の"1"に相当する。
　すなわち、検査行列の第ｊ行第ｉ列の要素が１である場合には、図１７において、上からｉ番目のバリアブルノード（"＝"のノード）と、上からｊ番目のチェックノード（"+"のノード）とが、枝により接続される。枝は、バリアブルノードに対応する符号ビットが、チェックノードに対応する拘束条件を持つことを表す。
　LDPC符号の復号方法であるサムプロダクトアルゴリズム(Sum Product Algorithm)では、バリアブルノード演算とチェックノード演算とが繰り返し行われる。
　図１８は、バリアブルノードで行われるバリアブルノード演算を示す図である。
　バリアブルノードでは、計算しようとしている枝に対応するメッセージviは、バリアブルノードに繋がっている残りの枝からのメッセージu1およびu2と、受信値u0iを用いた式（１）のバリアブルノード演算により求められる。他の枝に対応するメッセージも同様に求められる。
　図１９は、チェックノードで行われるチェックノード演算を示す図である。
　ここで、式（２）のチェックノード演算は、式a×b＝exp{ln(|a|)+ln(|b|)}×sign(a)×sign(b)の関係を用いて、式（６）に書き直すことができる。但し、sign(x)は、x≧0のとき1であり、x＜0のとき-1である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）
　x≧0において、関数φ(x)を、式φ(x)＝ln(tanh(x/2))と定義すると、式φ-1(x)＝2tanh-1(e-x)が成り立つから、式（６）は、式（７）に変形することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（７）
　チェックノードでは、式（２）のチェックノード演算が、式（７）に従って行われる。
　すなわち、チェックノードでは、図１９のように、計算しようとしている枝に対応するメッセージujは、チェックノードに繋がっている残りの枝からのメッセージv1,v2,v3,v4,v5を用いた式（７）のチェックノード演算によって求められる。他の枝に対応するメッセージも同様に求められる。
　なお、式（７）の関数φ(x)は、式φ(x)＝ln((ex+1)/(ex-1))で表すことができ、x＞0において、φ(x)＝φ-1(x)である。関数φ(x)およびφ-1(x)をハードウェアに実装する際には、LUT(Look Up Table)を用いて実装される場合があるが、両者共に同一のLUTとなる。
　ここで、LDPC符号は、AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信路で極めて高い能力を発揮することが知られており、DVB-S.2やATSC3.0等で採用されている。
　DVB-S.2等で採用されているLDPC符号は、IRA(Irregular Repeat Accumulate)符号であり、そのLDPC符号の検査行列におけるパリティ行列（の一部又は全部）は、階段構造になっている。パリティ行列、及び、階段構造については、後述する。
　図２０は、LDPC符号化に用いられる検査行列Hの構造の例を示す図である。
　図２０の検査行列Hは、LDGM(Low-Density Generation Matrix)構造になっており、LDPC符号の符号ビットのうちの、情報ビットに対応する部分の情報行列（部）HAと、パリティビットに対応するパリティ行列（部）HTとによって、式H＝[HA｜HT］（情報行列HAの要素を左側の要素とし、パリティ行列HTの要素を右側の要素とする行列）で表すことができる。
　ここで、１符号のLDPC符号（１符号語）の符号ビットのうちの情報ビットのビット数と、パリティビットのビット数を、それぞれ、情報長Kと、パリティ長Mというとともに、１個（１符号語）のLDPC符号の符号ビットのビット数を、符号長N(＝K+M)という。
　ある符号長NのLDPC符号についての情報長Kとパリティ長Mは、符号化率によって決まる。また、検査行列Hは、行×列がM×Nの行列（M行N列の行列）となる。そして、情報行列HAは、M×Kの行列となり、パリティ行列HTは、M×Mの行列となる。
　図２１は、検査行列Hのパリティ行列HTの例を示す図である。
　新通信方式のLDPC符号化に用いる検査行列Hのパリティ行列HTとしては、例えば、DVB-S.2等の規格に規定されているLDPC符号の検査行列と同様のパリティ行列を採用することができる。
　DVB-S.2等の規格に規定されているLDPC符号の検査行列Hのパリティ行列HTは、図２１に示すように、1の要素が、いわば階段状に並ぶ階段構造の行列(lower bidiagonal matrix)になっている。パリティ行列HTの行重みは、１行目については１で、残りの全ての行については２になっている。また、列重みは、最後の１列については１で、残りの全ての列で２になっている。
　以上のように、パリティ行列HTが階段構造になっている検査行列HのLDPC符号は、その検査行列Hを用いて、容易に生成することができる。
　すなわち、LDPC符号（１符号語）を、行ベクトルcで表すとともに、その行ベクトルを転置して得られる列ベクトルを、cTと表す。また、LDPC符号である行ベクトルcのうちの、情報ビットの部分を、行ベクトルAで表すとともに、パリティビットの部分を、行ベクトルTで表すこととする。
　この場合、行ベクトルcは、情報ビットとしての行ベクトルAと、パリティビットとしての行ベクトルTとによって、式c ＝[A|T]（行ベクトルAの要素を左側の要素とし、行ベクトルTの要素を右側の要素とする行ベクトル）で表すことができる。
　検査行列Hと、LDPC符号としての行ベクトルc＝[A|T]とは、式HcT＝0を満たす必要があり、かかる式HcT＝0を満たす行ベクトルc＝[A|T]を構成するパリティビットとしての行ベクトルTは、検査行列H＝[HA|HT]のパリティ行列HTが、図２１に示した階段構造になっている場合には、式HcT＝0における列ベクトルHcTの１行目の要素から順に、各行の要素を０にしていくようにすることで、逐次的（順番）に求めることができる。
　ところで、DVB-S.2等の規格に規定されているLDPC符号の検査行列Hの情報行列は、（準）巡回構造になっている。
　巡回構造とは、ある列が、他の列をサイクリックシフトしたものと一致している構造をいい、例えば、P列ごとに、そのP列の各行の1の位置が、そのP列の最初の列を、パリティ長Mを除算して得られる値qに比例する値等の所定の値だけ、列方向にサイクリックシフトした位置になっている構造が含まれる。以下、適宜、巡回構造におけるP列を、パラレルファクタという。
　DVB-S.2に規定されているLDPC符号には、符号長Nが64800ビットと16200ビットとの、２種類のLDPC符号があり、その２種類のLDPC符号のいずれについても、パラレルファクタPが、パリティ長Mの約数のうちの、1とMを除く約数の１つである360に規定されている。
　また、パリティ長Mは、符号化率によって異なる値qを用いて、式M＝q×P＝q×360で表される素数以外の値になっている。したがって、値qも、パラレルファクタPと同様に、パリティ長Mの約数のうちの、1とMを除く約数の他の１つであり、パリティ長Mを、パラレルファクタPで除算することにより得られる（パリティ長Mの約数であるP及びqの積は、パリティ長Mとなる）。
　DVB-S.2に規定されているLDPC符号の検査行列のように、情報行列が巡回構造になっている検査行列については、以下説明する検査行列初期値テーブルで表現することにより、記憶すべき1の位置の数が、1の位置がランダムになっている検査行列の1の位置を記憶する場合に比較して、1/P2になる。
　したがって、LDPC符号については、情報行列が巡回構造になっている検査行列を採用することにより、検査行列に関する情報量が小になるので、記憶容量を節約し、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
　＜検査行列初期値テーブル＞
　図２２は、検査行列初期値テーブルの例を示す図である。
　すなわち、図２２は、DVB-S.2等に規定されている検査行列初期値テーブルを示している。
　検査行列初期値テーブルは、例えば、検査行列Hの、LDPC符号（検査行列Hによって定義されるLDPC符号）の符号長N及び符号化率rに応じた情報長Kに対応する情報行列HA（図２０）の１の要素の位置を（パラレルファクタ）P列ごとに表すテーブルである。
　図２０では、パラレルファクタPは、360(列)になっている。
　検査行列初期値テーブルにおいて、そのi行目には、検査行列Hの1+P×(i-1)列目の１の要素の行番号（検査行列Hの１行目の行番号を０とする行番号）が、その1+P×(i-1)列目の列が持つ列重みの数だけ並んでいる。
　ここで、検査行列Hの、パリティ長Mに対応するパリティ行列HT（図２０）は、階段構造になっていることとする。この場合、検査行列初期値テーブルにより、情報長Kに対応する情報行列HA（図２０）を求めることができれば、検査行列Hを求めることができる。
　検査行列初期値テーブルの行数k+1は、情報長Kによって異なる。
　情報長Kと、検査行列初期値テーブルの行数k+1との間には、式（８）の関係が成り立つ。
　　　K＝(k+1)×P
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（８）
　図２２の検査行列初期値テーブルでは、パラレルファクタPが360である一方、１行目から３行目までに、１３個の数値が並び、４行目からk+1行目（図２２では、３０行目）までに、３個の数値が並んでいる。
　したがって、図２２の検査行列初期値テーブルから求められる検査行列Hの列重みは、１列目から、1+360×(3-1)-1列目までは、１３であり、1+360×(3-1)列目から、K列目までは、３である。
　図２２の検査行列初期値テーブルの１行目は、0,2084,1613,1548,1286,1460,3196,4297,2481,3369,3451,4620,2622となっており、これは、検査行列Hの１列目において、行番号が、0,2084,1613,1548,1286,1460,3196,4297,2481,3369,3451,4620,2622の行の要素が１であること（かつ、他の要素が０であること）を示している。
　また、図２２の検査行列初期値テーブルの２行目は、1,122,1516,3448,2880,1407,1847,3799,3529,373,971,4358,3108となっており、これは、検査行列Hの３６１（＝１＋360×（２－１））列目において、行番号が、1,122,1516,3448,2880,1407,1847,3799,3529,373,971,4358,3108の行の要素が１であることを示している。
　検査行列Hの1+P×(i-1)列目以外の列、つまり、2+P×(i-1)列目から、P×i列目までの各列は、検査行列初期値テーブルによって定まる1+P×(i-1)列目の１の要素を、パリティ長Mに従って下方向（列の下方向）に、周期的にサイクリックシフトして配置したものになっている。
　すなわち、パラレルファクタPが360になっている図２２の検査行列初期値テーブルにおれば、2+360×(i-1)列目は、1+360×(i-1)列目を、M/360(＝q)だけ下方向にサイクリックシフトしたものとなっており、次の3+360×(i-1)列目は、1+360×(i-1)列目を、2×M/360(＝2×q)だけ下方向にサイクリックシフトしたもの（2+360×(i-1)列目を、M/360(＝q)だけ下方向にサイクリックシフトしたもの）となっている。
　いま、検査行列初期値テーブルのi行目（上からi番目）のj列目（左からj番目）の数値を、hi,jと表すとともに、検査行列Hのw列目の、j個目の１の要素の行番号を、Hw-jと表すこととすると、検査行列Hの1+P×(i-1)列目以外の列であるw列目の、１の要素の行番号Hw-jは、式（９）で求めることができる。
　　　Hw-j＝mod{hi,j＋mod((w-1),P)×q，M)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（９）
　ここで、mod（x，y）はxをyで割った余りを意味する。また、qは、パリティ長Mを、パラレルファクタP(図２２では、360)で除算することにより得られる値M/Pである。
　検査行列Hの1+P×(i-1)列目の１の要素の行番号は、検査行列初期値テーブルによって特定することができる。また、検査行列Hの1+P×(i-1)列目以外の列であるw列目の、１の要素の行番号Hw-jは、式（１０）に従って求めることができる。以上により得られる行番号から、その行番号の要素を１とする検査行列Hを生成することができる。
　なお、本明細書では、説明を分かりやすくするために、検査行列初期値テーブルから、巡回構造の情報行列と、階段構造のパリティ行列とからなる検査行列を生成し、その検査行列を用いて、LDPC符号に関する処理を行うこととするが、実装上では、検査行列初期値テーブルを直接用いて、LDPC符号に関する処理を行うことができる。巡回構造の情報行列及び階段構造のパリティ行列を有する検査行列については、検査行列初期値テーブルは、検査行列と等価な情報であるからである。
　新通信方式では、FEC処理に用いる誤り訂正符号として、例えば、以上のような、巡回構造の情報行列と階段構造のパリティ行列とからなる検査行列HのLDPC符号を採用することができる。
　すなわち、送信装置１０１のFEC処理部２０４（図７）では、巡回構造の情報行列と階段構造のパリティ行列とからなる検査行列Hを用いてLDPC符号化を行うことができ、受信装置１１２の復号部２３５（図８）では、そのような検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号を行うことができる。
　新通信方式では、LDPC符号を用いた情報伝送において、良好な通信品質を確保するために、性能の良いLDPC符号（の検査行列）が用いられる。
　以下、新通信方式で用いられる性能の良い新たなLDPC符号（以下、新LDPC符号ともいう）について説明する。
　新通信方式では、図９で説明したように、符号長Nが736ビットで、符号化率rが1/4のLDPC符号が採用される。符号長Nが736ビットで、符号化率rが1/4であるから、情報長K=N×rは、184ビットである。
　図２３は、符号長Nが736ビットで、符号化率rが1/4の新LDPC符号の検査行列を表す検査行列初期値テーブルを示す図である。
　図２３の検査行列初期値テーブルが表す検査行列では、パラレルファクタPとして、8が採用されている。
　また、図２３の検査行列初期値テーブルが表す検査行列では、列重みが10，9，3の列が、それぞれ、9列、１列、13列だけ存在し、行重みは、すべての行で4になっている。
　図２３の検査行列初期値テーブルが表す検査行列の新LDPC符号（検査行列から得られるLDPC符号）は、性能の良いLDPC符号になっている。
　性能の良いLDPC符号とは、適切な検査行列から得られるLDPC符号であり、適切な検査行列とは、例えば、検査行列のLDPC符号を、低いEs/N0又はEb/No（１シンボル又は１ビットあたりの信号電力対雑音電力比）で送信したときに、BER(bit error rate)（及びFER(frame error rate)）をより小にする、所定の条件を満たす検査行列である。
　適切な検査行列は、例えば、所定の条件を満たす様々な検査行列から得られるLDPC符号を、低いEs/Noで送信したときのBERを計測するシミュレーションを行うことにより求めることができる。
　適切な検査行列Hが満たすべき所定の条件としては、例えば、デンシティエボリューション(Density Evolution)と呼ばれる符号の性能の解析法で得られる解析結果が良好であること、サイクル４や６と呼ばれる、１の要素の（短い）ループが存在しないこと、等がある。
　情報行列において、サイクル４や６のように、１の要素が密集していると、LDPC符号の復号性能が劣化する。このため、検査行列には、サイクル４や６が極力存在しないことが望ましい。
　検査行列において、1の要素によって構成されるループの長さ（ループ長）の最小値は、ガース(girth)と呼ばれる。サイクル４や６が存在しないこととは、ガースが６より大であることを意味する。
　なお、適切な検査行列が満たすべき所定の条件は、LDPC符号の復号性能の向上や、LDPC符号の復号処理の容易化（単純化）等の観点から適宜決定することができる。
　図２３の検査行列初期値テーブルが表す検査行列の新LDPC符号は、例えば、EXITチャート分析(EXIT(Extrinsic Information Transfer) chart analysis)を用いて、LDPC符号のデグリースペクトラム(degree spectrum)を最適化し、最適化後のデグリースペクトラムのLDPC符号の中から、ガースが６より大であり、AWGN通信路でのBER及びFERが良好なLDPC符号を選択すること等により求めることができる。
　新LDPC符号は、性能の良いLDPC符号になっており、かかる新LDPC符号を用いた情報伝送では、良好な通信品質を確保することができる。
　送信装置１０１（図７）のFEC処理部２０４は、ID/CRC付加部２０３から供給される184ビットのPSDU（図９、図１０）を情報ビットとして、図２３の検査行列初期値テーブルが表す検査行列Hを用い、式（１０）を満たす符号語（新LDPC符号）cのパリティビットを順次演算する。
　　　HcT＝0
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１０）
　式（１０）において、cは、符号語（LDPC符号）としての行ベクトルを表し、cTは、行ベクトルcの転置を表す。
　ここで、上述したように、LDPC符号（１符号語）としての行ベクトルcのうちの、情報ビットの部分を、行ベクトルAで表すとともに、パリティビットの部分を、行ベクトルTで表す場合には、行ベクトルcは、情報ビットとしての行ベクトルAと、パリティビットとしての行ベクトルTとによって、式c ＝[A|T]で表すことができる。
　検査行列Hと、LDPC符号としての行ベクトルc＝[A|T]とは、式HcT＝0を満たす必要があり、かかる式HcT＝0を満たす行ベクトルc＝[A|T]を構成するパリティビットとしての行ベクトルTは、検査行列H＝[HA|HT]のパリティ行列HTが、図２１に示した階段構造になっている場合には、式HcT＝0における列ベクトルHcTの１行目の要素から順に、各行の要素を０にしていくようにすることで、逐次的に求めることができる。
　FEC処理部２０４は、184ビットの情報ビットAであるPSDUに対して、パリティビットTを求め、その情報ビットAとパリティビットTとによって表される符号語c ＝［A｜T］を、情報ビットAのLDPC符号化結果として出力する。
　一方、受信装置１１２（図８）の復号部２３５は、図２３の検査行列初期値テーブルが表す検査行列を用い、式（１）ないし式（７）で説明したチェックノード演算及びバリアブルノード演算等を行い、LDPC符号の復号を行う。
　＜シミュレーション結果＞
　図２４は、新LDPC符号を用いて情報伝送を行うシミュレーションのシミュレーション結果としてのBERカーブを示す図である。
　図２４では、新LDPC符号のBERカーブL4の他、畳み込み符号(CC)のBERカーブL1、第１のターボ符号(Berrou TC)のBERカーブL2、及び、第２のターボ符号(UMTS/LTE Turbo Code)のBERカーブL3を示してある。
　なお、畳み込み符号及び第１のターボ符号は、いずれも、符号長Nが300ビットで、符号化率rが1/2の符号であるが、シミュレーションでは、同一の符号の伝送を２回行っている（繰り返している）。したがって、畳み込み符号及び第１のターボ符号は、実質的に、符号等Nが600ビットで、符号化率rが1/4の符号に相当する。第２のターボ符号は、LTEで用いられているターボ符号であり、新LDPC符号と同様に、符号長(N)が736ビットで、符号化率(R)が1/4の符号である。
　シミュレーションでは、情報伝送を行う通信路として、AWGN通信路を採用した。
　図２４から、符号長が736ビットの新LDPC符号によれば、実質的に同程度の符号長（600ビット）の畳み込み符号(Berrou TC)や第１及び第２のターボ符号(Berrou TC, UMTS/LTE Turbo Code)に比較して、良好なBER/FERが実現されることを確認することができる。
　ここで、LDPC符号は、10000ビット程度以上等の長い符号長で、性能を発揮しやすく、1000ビット以下の短い符号長では、性能を発揮しにくい、というのが一般的な認識である。
　しかしながら、新LDPC符号は、符号長が736ビットと極めて短いのにもかかわらず、性能の良い符号になっている。
　＜本技術を適用したコンピュータの説明＞
　次に、上述した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされる。
　図２５は、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としてのハードディスク３０５やROM３０３に予め記録しておくことができる。
　あるいはまた、プログラムは、リムーバブル記録媒体３１１に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体３１１は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。ここで、リムーバブル記録媒体３１１としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)，MO(Magneto Optical)ディスク，DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリ等がある。
　なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体３１１からコンピュータにインストールする他、通信網や放送網を介して、コンピュータにダウンロードし、内蔵するハードディスク３０５にインストールすることができる。すなわち、プログラムは、例えば、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することができる。
　コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)３０２を内蔵しており、CPU３０２には、バス３０１を介して、入出力インタフェース３１０が接続されている。
　CPU３０２は、入出力インタフェース３１０を介して、ユーザによって、入力部３０７が操作等されることにより指令が入力されると、それに従って、ROM(Read Only Memory)３０３に格納されているプログラムを実行する。あるいは、CPU３０２は、ハードディスク３０５に格納されたプログラムを、RAM(Random Access Memory)３０４にロードして実行する。
　これにより、CPU３０２は、上述したフローチャートにしたがった処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、CPU３０２は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース３１０を介して、出力部３０６から出力、あるいは、通信部３０８から送信、さらには、ハードディスク３０５に記録等させる。
　なお、入力部３０７は、キーボードや、マウス、マイク等で構成される。また、出力部３０６は、LCD(Liquid Crystal Display)やスピーカ等で構成される。
　ここで、本明細書において、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に行われる必要はない。すなわち、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含む。
　また、プログラムは、１のコンピュータ（プロセッサ）により処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
　さらに、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。
　なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
　また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
　さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
　なお、本実施の形態では、第１及び第２のフォーマットにおいて、MSDUに、CRCコードを付加し、CRCコードによって誤り検出を行うこととしたが、MSDUの誤り検出（訂正）は、その他、例えば、LDPC符号によって行うことができる。例えば、IDを22ビットとし、その22ビットのIDと128ビットのMSDUとの合計で150ビットを情報ビットとして、その150ビットの情報ビットを、例えば、符号化率が1/4のLDPC符号で符号化することができる。150ビットの情報ビットを、符号化率が1/4のLDPC符号で符号化する場合、その符号化によって得られるLDPC符号の符号長は、600ビット（＝150×4/1）になる。かかるLDPC符号の検査行列を表す検査行列初期値テーブルとしては、例えば、情報行列の1の要素の位置を15列ごとに表す以下のテーブルを採用することができる。
　59 68 105 124 132 212 217 343 349 390
　12 28 39 146 165 187 311 363 406 438
　58 83 111 134 174 207 241 414 431 442
　104 142 175 201 274 289 325 333 340 419
　309 376 390
　125 318 386
　32 220 426
　151 188 230
　267 283 437
　17 413
　上記の検査行列初期値テーブルは、情報行列の1の要素の位置を15列ごとに表すので、パラレルファクタPは15である。
　また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　１０１　送信装置，　１０２　基地局，　１０３　クラウドサーバ，　１０４　情報処理端末，　１１２　受信装置，　２０１　GPS信号受信部，　２０２　ペイロードデータ生成部，　２０３　ID/CRC付加部，　２０４　FEC処理部，　２０５　繰り返し部，　２０６　ガードビット付加部，　２１１　キーストリーム生成部，　２１２　ANDゲート，　２１３　EXORゲート，　２１４　ゴールド符号発生部，　２１５　EXORゲート，　２２１　シンク生成部，　２２２　インターリーブ部，　２２３　変調部，　２２４　周波数／タイミング制御部，　２３１　GPS信号受信部，　２３２　周波数／タイミング制御部，　２３３　ID／送信パターン取得部，　２３４　復調部，　２３５　復号部，　２５１　キー発生部，　２５２　Nonce発生部，　２５３　ブロック暗号化部，　２５４　P/S変換部，　３０１　バス，　３０２　CPU，　３０３　ROM，　３０４　RAM，　３０５　ハードディスク，　３０６　出力部，　３０７　入力部，　３０８　通信部，　３０９　ドライブ，　３１０　入出力インタフェース，　３１１　リムーバブル記録媒体

Claims (6)

  1. 　符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、
    　前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部と
    　を備え、
    　前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、
    　前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、
    　前記パリティ行列部は、階段構造を有し、
    　前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、
    　前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
    　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
    　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
    　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
    　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
    　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
    　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
    　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
    　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
    　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
    　33 113 133 194 256 305 318 380 507
    　317 354 402
    　53 64 374
    　83 314 378
    　162 259 280
    　166 281 486
    　185 439 489
    　119 156 224
    　26 62 244
    　8 246 482
    　15 72 91
    　43 69 390
    　127 186 506
    　55 81 412
    　である
    　送信装置。
  2. 　符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行うことと、
    　前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行うことと
    　を含み、
    　前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、
    　前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、
    　前記パリティ行列部は、階段構造を有し、
    　前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、
    　前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
    　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
    　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
    　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
    　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
    　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
    　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
    　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
    　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
    　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
    　33 113 133 194 256 305 318 380 507
    　317 354 402
    　53 64 374
    　83 314 378
    　162 259 280
    　166 281 486
    　185 439 489
    　119 156 224
    　26 62 244
    　8 246 482
    　15 72 91
    　43 69 390
    　127 186 506
    　55 81 412
    　である
    　送信方法。
  3. 　符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、
    　前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部と
    　して、コンピュータを機能させるためのプログラムであり、
    　前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、
    　前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、
    　前記パリティ行列部は、階段構造を有し、
    　前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、
    　前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
    　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
    　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
    　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
    　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
    　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
    　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
    　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
    　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
    　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
    　33 113 133 194 256 305 318 380 507
    　317 354 402
    　53 64 374
    　83 314 378
    　162 259 280
    　166 281 486
    　185 439 489
    　119 156 224
    　26 62 244
    　8 246 482
    　15 72 91
    　43 69 390
    　127 186 506
    　55 81 412
    　である
    　プログラム。
  4. 　符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、
    　前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部と
    　を備え、
    　前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、
    　前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、
    　前記パリティ行列部は、階段構造を有し、
    　前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、
    　前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
    　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
    　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
    　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
    　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
    　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
    　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
    　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
    　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
    　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
    　33 113 133 194 256 305 318 380 507
    　317 354 402
    　53 64 374
    　83 314 378
    　162 259 280
    　166 281 486
    　185 439 489
    　119 156 224
    　26 62 244
    　8 246 482
    　15 72 91
    　43 69 390
    　127 186 506
    　55 81 412
    　である
    　送信装置
    　から送信されてくる信号を復調する復調部と、
    　前記信号を復調することにより得られる前記LDPC符号を、前記検査行列を用いて復号する復号部と
    　を備える受信装置。
  5. 　符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、
    　前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部と
    　を備え、
    　前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、
    　前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、
    　前記パリティ行列部は、階段構造を有し、
    　前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、
    　前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
    　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
    　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
    　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
    　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
    　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
    　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
    　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
    　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
    　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
    　33 113 133 194 256 305 318 380 507
    　317 354 402
    　53 64 374
    　83 314 378
    　162 259 280
    　166 281 486
    　185 439 489
    　119 156 224
    　26 62 244
    　8 246 482
    　15 72 91
    　43 69 390
    　127 186 506
    　55 81 412
    　である
    　送信装置
    　から送信されてくる信号を復調することと、
    　前記信号を復調することにより得られる前記LDPC符号を、前記検査行列を用いて復号することと
    　を含む受信方法。
  6. 　符号長が736ビットであり、符号化率が1/4のLDPC符号の検査行列を用いてLDPC符号化を行う符号化部と、
    　前記LDPC符号化により得られるLDPC符号を繰り返し配置した繰り返しユニットを用いて変調を行う変調部と
    　を備え、
    　前記LDPC符号は、情報ビットとパリティビットを含み、
    　前記検査行列は、前記情報ビットに対応する情報行列部及び前記パリティビットに対応するパリティ行列部を含み、
    　前記パリティ行列部は、階段構造を有し、
    　前記情報行列部は、検査行列初期値テーブルによって表され、
    　前記検査行列初期値テーブルは、前記情報行列部の1の要素の位置を8列ごとに表すテーブルであって、
    　1 7 90 172 209 359 401 420 483 487
    　57 164 192 197 284 307 174 356 408 425
    　22 50 191 379 385 396 427 445 480 543
    　32 49 71 234 255 286 297 312 537 550
    　30 70 88 111 176 201 283 322 419 499
    　86 94 177 193 266 368 373 389 475 529
    　134 223 242 254 285 319 403 496 503 534
    　18 84 106 165 170 199 321 355 386 410
    　129 158 226 269 288 316 397 413 444 549
    　33 113 133 194 256 305 318 380 507
    　317 354 402
    　53 64 374
    　83 314 378
    　162 259 280
    　166 281 486
    　185 439 489
    　119 156 224
    　26 62 244
    　8 246 482
    　15 72 91
    　43 69 390
    　127 186 506
    　55 81 412
    　である
    　送信装置
    　から送信されてくる信号を復調する復調部と、
    　前記信号を復調することにより得られる前記LDPC符号を、前記検査行列を用いて復号する復号部と
    　して、コンピュータを機能させるためのプログラム。
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