JP2000236345A - 送信されるデータの完全性向上方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】衛星通信システムのデータのエラー率を低下さ
せる。 【解決手段】地上ターミナル１０２は、複数のセル１５
０を１つのブロック１５２にパッキングし（１１０）、
パリティ・ビット１５５を付加して符号化し（１１
２）、符号化されたブロック１６２を宛先ステーション
１０４に送信する（１１４）。パリティ・ビットはセル
損失及びエラー率の許容限度に応じて決定される。宛先
ステーション１０４は、受信したデータ・セグメント１
５６を復号化し（１１６）、エラー数が訂正可能なエラ
ーの数よりも大きいと、デコーダ故障が生じたとしてセ
ルの廃棄を指令する。デコーダ故障がないと、復号化さ
れたブロック１５８を複数のセル１６０にパッキング解
除し（１１８）、そのヘッダ・フィールド１６４を復号
化して非ゼロ・シンドロームを検出する（１２０）。該
シンドロームが検出されると、ヘッドにエラーが存在す
るとして、全てのセルが廃棄される（１２２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル通信技術
に関し、更に詳しくは、衛星システムでの利用に適した
完全性の高いデジタル通信技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】現代の通信システムは、多数の広範な情
報源によって発生された驚くほど多量のデータを通信し
ている。システムによっては、データ・トラフィック
を、その特定のシステムに応じて「パケット」又は「セ
ル」と称される離散的な単位に分解している。例えば、
データを、非同期転送モード（ＡＴＭ）で転送すること
ができる。ＡＴＭシステムでは、データを個別的な固定
長のセルに分解することによって、高速のデータ通信を
サポートしている。それぞれのＡＴＭセルは、５３バイ
トの長さであり、４８バイトの情報（「情報フィール
ド」又は「ペイロード・フィールド」と呼ばれる）と５
バイトのヘッダとを含んでいる。ＡＴＭシステムにおけ
るデータ転送は、ＡＴＭプロトコル・スタックを通じて
実現される。

【０００３】ＡＴＭプロトコル・スタックは、階層化さ
れたモデルとして概念化するのが一般的であり、それぞ
れの層（レイヤ）は、プロトコル・スタックにおける特
定の機能を定義するとともに、それぞれの機能が他の層
とどのようにインターフェースするかをを定義する。典
型的なＡＴＭプロトコル基準モデルにおける基本的な層
は、セル構造が受信及び送信される物理層（ＰＨＹ）
と、ルーティング、キューイング及び関連の機能を扱う
ＡＴＭ層と、より上位の層サービスへのサポートを提供
するＡＴＭ適応層（ＡＡＬ）とである。それぞれの層
は、関連する層の内部で実行されるより特定の機能を定
義するサブ層を１つ又は複数含むことがある。この階層
的な構成によって、異なった物理的インターフェースを
有するシステムが、より上位の層プロトコルとは独立に
データを転送することが可能となる。以下では、本発明
をＡＴＭセルを参照しながら説明するが、本発明は、Ａ
ＴＭセルやＡＴＭ技術に限定されるものではないことに
注意すべきである。

【０００４】ＡＴＭの規格では、ＡＴＭセルにおける５
バイトのヘッダ・フィールドのコンポーネントが定義さ
れている。それぞれのヘッダ・フィールドは、宛先、セ
ル・タイプ及び関連するセルの優先順位を識別する。ま
た、ヘッダ・フィールドには、ヘッダにおけるエラーを
検出し訂正する８ビットのヘッダ・エラー・チェック
（ＨＥＣ）フィールドが含まれている。そして、ＡＴＭ
セルのヘッダは、４０ビットのヘッダ・フィールド内の
すべてのシングル・エラーを訂正し、すべてのダブル・
エラーを検出することができる、（４０，３２）エラー
制御符号におけるコードワードである。

【０００５】伝統的なＡＴＭシステムでは、物理層（Ｐ
ＨＹ）のペイロード・フィールド上でエラー・チェック
や訂正が実行されることはない。むしろ、より上位の層
のプロトコルが、そのペイロード・フィールド上でのエ
ラー・チェックや訂正を行っている。ＡＴＭプロトコル
及びＡＴＭに関するより詳細な議論は、David E. McDys
an and Darren L. Spohn, ATM: Theory and Applicatio
n chs. 7-8 (1995)において開示されている。この文献
は全体を本出願において援用する。

【０００６】ＡＴＭ法のデータの完全性（data integri
ty）は、例えば、３つの基準によって評価することがで
きる。すなわち、セル損失率（cell loss ratio =ＣＬ
Ｒ）、セル・エラー率（cell error ratio =ＣＥＲ）及
びセル誤挿入率（cell misinsertion rate =ＣＭＲ）の
３つである。ＣＬＲは、脱落したセルの数を受信したセ
ルの総数で除算した比率を表している。セルは、２種類
の事象の結果として脱落しうる。第１は、スイッチング
・プロセスの間にＡＴＭセルをキューイングするのに用
いられるバッファのオーバーフローに起因する場合であ
る。第２は、ＨＥＣフィールドによって検出されたセル
・ヘッダにおけるエラーに起因する場合である。ＡＴＭ
法を用いる通信システムでは、ＣＬＲはシステム・パフ
ォーマンスに関する基本的な指標の１つである。一般的
なシステムに対するＣＬＲは、１０^-6のオーダーである
（１ｐｐｍ（part per million）未満）。

【０００７】地上のＡＴＭシステム（元来、ＡＴＭはこ
のために開発された）では、ＣＬＲは、ビット・エラー
率（ＢＥＲ）に関連する場合よりもキュー・オーバーフ
ローに関連して、より頻繁に生じる。その理由は、ＡＴ
Ｍセルが、ビット・エラー率が非常に小さくｐｐｍのオ
ーダーである光ファイバによる物理層において搬送され
ることが一般的であり、ヘッダ故障（ヘッダ障害）の確
率が非常に小さいからである。従って、ＣＬＲは、一般
的な地上システムでは、基本的にキュー・オーバーフロ
ーによって左右される。

【０００８】すでに述べたように、ヘッダ・フィールド
は、そのヘッダ・フィールドにおいてエラーを訂正し検
出することができるＨＥＣによって保護される。例え
ば、ＡＴＭヘッダ・フィールドは、４０ビットの保護さ
れたヘッダ・フィールドにおいて、すべてのシングル・
エラーを訂正し、すべてのダブル・エラー（更には、ほ
とんどのより大きな数のエラー）を検出することができ
る、（４０，３２）エラー制御コードによって保護され
る。通常の動作では、ＡＴＭヘッダに対するデコーダ
が、ヘッダに明らかなシングル・ビット・エラーを含む
セルを修復し、それ以外の明らかなエラーを含むセルは
拒絶する。従って、検出可能なヘッダ・エラーが発生す
る確率は、₄₀Ｃ₂・ｐ²によって与えられるダブル・エラ
ーの確率によって左右される。ただし、ｐはＢＥＲであ
る。ｐ＝１０^-8である場合には、ダブル・エラーを検出
する（従って、セルを廃棄することになる）確率は、８
ｘ１０ ^-14のオーダーとなり、これは、キュー・オーバ
ーフローが原因である一般的なＣＬＲよりもはるかに小
さい。

【０００９】ＣＥＲは、搬送されてきたセルのペイロー
ド・フィールドがエラーを１つ又は複数含む確率を表し
ている。ＣＥＲは、シングル・エラーの確率、すなわ
ち、例えばＡＴＭシステムでは、３８４・ｐによって左
右される（ＡＴＭセルのペイロード・フィールドが、４
８ｘ８＝３８４ビットであることに注意）。ｐ＝１０^-8
である場合には、一般的な地上での使用におけるＣＥＲ
は、約４ｘ１０^-6、すなわち、４ｐｐｍである。

【００１０】ＣＭＲは、「招かれていない」即ち不所望
なセルが搬送されてくる確率に比例する。それぞれのＡ
ＴＭヘッダ・フィールドには、エンベロープ上のアドレ
スに相当する宛先情報が含まれている。他のデータ転送
構造においても、同様のアドレス情報が含まれる。誤っ
て挿入されたセルは、従って、正しくないアドレスに受
信された手紙に類似している。ＣＭＲは、後で論じるよ
うに、衛星システムを処理する際により重要となる。

【００１１】ＡＴＭは、当初、地上ベースのシステムに
配置するものと考えられていた。例えば、ＳＯＮＥＴ
（Switched optical NETwork）システムでは、ＡＴＭセ
ルは、ＢＥＲが非常に低い光ファイバによって搬送され
る。しかしながら、処理衛星の開発が進むと、ＡＴＭが
有する融通性及びスケーラビリティにより、ＡＴＭは、
それまでは応用されることが全く考慮されたことのない
分野にも用いられるようになってきている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、衛星アップ
リンク及びダウンリンクにおいてＡＴＭのスイッチング
（切換交換）を行うには、複数の問題が存在している。
その１つは、チャネルＢＥＲが光ファイバ・ネットワー
クに対するＢＥＲよりもはるかに高く、一般的には複数
オーダー高いという問題である（これは、例えば、大気
状態に起因している）。このために、ＣＥＲが容認でき
ないほど高くなり、エラーを生じがちなチャネルの影響
を軽減させるステップが必要となる。衛星の環境におけ
る第２の問題は、物理層がＡＴＭセルの復調及び復号を
試みる際に、現実に信号が存在しない場合（すなわち、
受信機にノイズだけが存在する場合）には、ＣＭＲが増
加することである。以上の理由により、衛星通信におけ
るＡＴＭの実現は、実行可能ではなかった。従って、衛
星通信システムにおいては、あるセル損失率に対するセ
ル・エラー率とセル誤挿入率とを改善し、これまでに経
験されてきた問題点を解消するような方法及び装置の提
案が切望されている。

【００１３】本発明の目的は、処理衛星によって受信さ
れるデータ・セグメントにおいてセル損失率（ＣＬＲ）
が与えられた場合に、セル・エラー率（ＣＥＲ）を向上
させることである。本発明の別の目的は、処理衛星によ
って受信されるデータ・セグメントにおいてＣＬＲが与
えられた場合に、セル誤挿入率（ＣＭＲ）を向上させる
ことである。本発明の別の目的は、処理衛星から受信さ
れた事実上エラー・フリーのデータ・セグメントを提供
することである。本発明の別の目的は、エラー制御デコ
ーダの特性を用いてＣＥＲ及びＣＭＲを向上させること
である。本発明の別の目的は、ヘッダであってもペイロ
ード・フィールドであっても、エラーがセルの中に存在
する可能性を表している場合に、セルを物理層からより
上位の層に移動させる前に、ＡＴＭセルを廃棄すること
である。本発明の別の目的は、少なくとも１つのＡＴＭ
セルのヘッダ・フィールドにおけるエラーに基づいてＡ
ＴＭセルを廃棄し、ＣＭＲを無視できるレベルまで縮小
することである。本発明の別の目的は、ＣＭＲ向上がな
されないときには、ＡＴＭセルのヘッダ・フィールドに
おけるＨＥＣバイトを他の使用のために開放することで
ある。本発明の別の目的は、ＨＥＣチェックが実行され
ないときに伝送レートを向上させることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以上の目的の１つ又は複
数は、処理衛星との間で送受信されるデータの完全性を
向上させる方法及び装置によって、全体的又は部分的に
達成される。本発明による方法は、エラー・スレショル
ドを設定するステップと、データ・セグメントを復号化
して復号化されたデータ・セグメントを形成するステッ
プと、復号化されたデータ・セグメントの中のエラーの
数がエラー・スレショルド以下であるかどうかを判断す
るステップと、エラーの数がエラー・スレショルドを超
えるときには復号化されたデータ・セグメントを廃棄す
るステップとを含んでいる。この方法は、更に、ＡＴＭ
セルのヘッダ・フィールドにエラーが存在するかどうか
を判断するステップと、ヘッダ・フィールドにエラーが
存在することが検出されたときにはセルを廃棄するステ
ップとを含むこともある。

【００１５】本発明による装置は、データ・セグメント
を受信する受信機と、その受信機に接続されておりデー
タ・セグメントを復号化して復号化されたデータ・セグ
メントを形成するデコーダとを有する処理衛星を含んで
いる。デコーダは、エラー・カウント出力が所定のエラ
ー・スレショルドを超えるか否かを感知して、超えた場
合には、復号化されたデータ・セグメントを廃棄する能
力を有している。この装置は更に、デコーダに関連付け
られているヘッダ・デコーダと、エンコーダに接続され
ており、所定の数のＡＴＭセルをパッキングするパッキ
ング回路と、デコーダに接続されており、復号化された
データ・セグメントをパッキング解除するパッキング解
除回路とを含むことがある。

【００１６】

【発明の実施の態様】図１には、本発明の実施例に従っ
てデータ・セグメントを処理する方法を説明するための
ブロック図１００が示されている。図１は、地上ステー
ション又はそれ以外の地上ターミナル１０２と、宛先ス
テーション１０４（例えば、衛星）とを一般的に図解し
ている。地上ターミナル１０２は、一般に、所定数のセ
ル１５０をパッキングするステップ１１０と、パッキン
グされたセル・ブロック１５４を符号化するステップ１
１２と、符号化されたブロック１６２を宛先ステーショ
ン１０４に送信するステップ１１４とを実行する。受信
機すなわち宛先ステーション１０４は、一般に、データ
・セグメント１５６をリード・ソロモン復号化により復
号化するステップ１１６と、復号化されたブロックをパ
ッキング解除（アンパッキング）するステップ１１８
と、セル・ヘッダを復号化するステップ１２０と、セル
を保存又は廃棄するステップ１２２とを実行する。図１
では、それぞれのステップの次に、この方法のそれぞれ
のステップを通過する際のデータ要素の表現が示されて
いる。図１には地上ターミナル１０２が示されている
が、本発明は、地上から衛星又は衛星から地上というデ
ータ交換だけでなく、衛星間でのデータ交換も想定して
いることに注意すべきである。

【００１７】Ｃ個のＡＴＭセルが搬送されるとする。Ｃ
＞０であれば任意のＣを用いることができるが、好適実
施例ではＣ＝４である。更に注意すべきは、以下の議論
はＡＴＭセルを用いて行われているが、本発明はＡＴＭ
セルに限定されないことである。本発明は、ペイロード
とヘッダ・フィールドとを有する任意の適宜のデータ・
セグメントに関しても、実現することができる。ただ
し、ヘッダ・フィールドは、そのヘッダ・フィールドに
おけるエラーを検出し訂正することができるエラー・チ
ェック・ビットを、オプションで有しているものとす
る。

【００１８】図１に戻ると、セル・パッキング・ステッ
プ１１０において、４つのＡＴＭセルが、２１２バイト
を有する１つの情報フィールド１５２に、すなわち、パ
ッキングされたセル・ブロックに合併される。次に、リ
ード・ソロモン符号化ステップ１１２で、２＊ｔのパリ
ティ・バイト１５５がパッキングされたセル・ブロック
に加えられる。好適実施例ではｔ＝１２であり、これ
は、１２以下のエラーであれば、符号化されたブロック
１６２において訂正可能であることを意味している。理
想的には、符号化されたブロック１６２において１２を
超えるエラーが存在する確率は、ＣＬＲに等しいはずで
ある。従って、ｔの値は、このシステムにおける許容限
度であるセル損失の量と、伝送チャネルによって生じる
エラー率とに依存する。換言すると、データ・セグメン
ト１５６において検出されたエラーの数がｓである場合
には、ｔは、訂正できるよりも多くのエラーを検出する
確率がＣＬＲと等しくなるように、すなわち、ｐ[ｓ＞
ｔ]＝ＣＬＲとなるように選択されるのが好ましい。

【００１９】リード・ソロモン符号化ステップ１１２に
おいては、好適実施例では、パッキングされたセル・ブ
ロック１５２は、リード・ソロモン符号を用いて符号化
される。リード・ソロモン符号でなくても、ランダム・
ノイズに対して十分な保護を与える任意のエラー制御符
号を用いることが可能である。ただし、ｓがｔを超える
ほぼすべての場合を信頼性をもって検出することができ
る復号化方法が、その符号に関して存在している必要が
ある。例えば、ＢＣＨファミリに属するものであれば、
どのブロック・エラー訂正符号でも用いることができ
る。リード・ソロモン符号が好ましい理由は、任意の線
形符号の最小距離ｄ_minの最も大きな１つを達成でき、
また、そのためのデコーダがエラーの数が設計上の距離
を超える場合をほとんどすべて検出するからである。リ
ード・ソロモン符号には、オプションで、畳み込み符号
などの内部符号を連結させて、より大きなデータ保護を
得ることもできる。このように、リード・ソロモン符号
化ステップ（又は、それ以外のブロック符号や畳み込み
符号）が連結符号の外部符号を表し、畳み込み符号や別
のブロック符号が連結符号の内部符号を結果的に適用す
ることもある。

【００２０】リード・ソロモン符号化ステップ１１２
は、２３６バイトの符号化されたブロック１５４を生じ
る（４つの５３バイトのＡＴＭセル＋２４バイトのパリ
ティ・バイト）。送信ステップ１１４では、符号化され
たブロック１５４が、地上ターミナル１０２に割り当て
られた伝送チャネルにおける受信機すなわち宛先ステー
ション１０４に送信される。好適実施例では、受信機１
０４は処理衛星である。例えば、処理衛星は、別々のカ
バー・エリアを定義する多数のダウンリンク及びアップ
リンクの少なくとも一方を含み、更に、周波数再利用技
術を用いることもある。処理衛星は、また、アップリン
ク・データを、そのアップリンク・データが復調されか
つ復号化された後で、ダウンリンク上への別個の送信を
行うためにスイッチング（交換）することもできる。こ
のスイッチングの後、データは、送信される前に、その
ダウンリンクのために再度符号化され変調されるのが一
般的である。スイッチング機能によって、衛星における
アップリンクは本質的に分離され、承認されていない又
はランダムなデータを、別の受信機に送信する前に廃棄
することが可能になる。従って、処理衛星は、フィルタ
のように機能し、承認されていない又はランダムなデー
タを除去することができる。

【００２１】送信ステップ１１４の次に、受信機１０４
は、２３５バイトのデータ・セグメント１５６を受信す
る。データ・セグメント１５６にはアクティブに送信さ
れたセルの符号化されたブロックの代わりにノイズが含
まれている可能性があることに注意すべきである。送信
アップリンクが静止状態にある（すなわち、信号が存在
しない）ときであっても、アンテナのサイドローブ効果
によって、処理衛星が依然としてデータ・セグメントの
復調及び復号化を行うこともある。このような状態の場
合には、データ・セグメント１５６はノイズ（例えば、
ランダム・ノイズ）を含んでいる。いずれにしても、デ
ータ・セグメント１５６は、ｓ個（ｓ≧０）のエラーを
含んでいる。

【００２２】更に図１を参照すると、２３６バイトのデ
ータ・セグメント１５６は、リード・ソロモン復号化ス
テップ１１６で復号化される。符号化ステップと同様
に、好適実施例では、復号化ステップでもリード・ソロ
モン復号化が適用される。しかし、その代わりに、既に
論じた任意の他の堅固なエラー制御方法を適用すること
もできる。ｓ（データ・セグメント１５６に存在するエ
ラーの数）がｔ（符号化されたブロック１５４において
訂正可能なエラーの数）よりも大きいときには、デコー
ダ故障として知られている障害状態が生じ、デコーダ
は、ｔよりも多くのエラーが存在するがそれ以上はデー
タ・セグメント１５６の処理を行うことができないこと
を、高い蓋然性をもって認識する。本発明は、デコーダ
故障が生じたときには、データ・セグメント１５６の情
報コンテンツを廃棄することとして、このデコーダ故障
の情報を用いる。

【００２３】例えば、本発明によるＡＴＭ環境では、デ
コーダ故障が生じると、不適切なヘッダ及び情報フィー
ルドのっすくなくとモジュール一方を有するセルを、そ
のセルが物理層から次の層に送られる前に、廃棄させる
ことになる。これは、既存のＡＴＭシステムとの重要な
相違点である。すなわち、既存のＡＴＭシステムでは、
情報フィールド内のエラーの数を考慮することなく、Ａ
ＴＭセルを物理層から次の層に盲目的に通過させるが、
本発明においては、デコーダ故障の場合はセルを廃棄す
るからである。

【００２４】デコーダ故障が生じない場合には、復号化
されたブロック１５８は、ステップ１１８でパッキング
解除（アンパッキング）されて、Ｃ個のパッキングが解
除されたセル１６０になる。Ｃは、セル・パッキング・
ステップ１１０に提供されたセルの数である。好適実施
例ではＣ＝４である。例えば、４つのセルのそれぞれ
は、５３バイトの幅であり、４８バイトのペイロードと
５バイトのヘッダ・フィールドとから構成されている。
５バイトのヘッダ・フィールドには、例えば、１バイト
のＨＥＣフィールドが含まれている。ＨＥＣバイトは、
４０ビットのヘッダ・フィールドにわたって（４０，３
２）のエラー制御符号を形成し、すべてのシングル・エ
ラーを訂正し、すべてのダブル・エラーを検出すること
ができる。

【００２５】次に、ステップ１２０において、パッキン
グ解除されたセル１６０のヘッダ・フィールド１６４が
復号化される。このステップは、ＨＥＣチェックとも称
される。ＨＥＣチェックは、非ゼロ・シンドロームが観
察された場合、すなわち、ヘッダにおいてどのようなも
のでもエラーが検出される場合には、失敗したものと見
なされる。好適実施例では、非ゼロ・シンドロームが任
意のセル上で観察されると、Ｃ個すべてのセルが廃棄さ
れることになる。Ｃ個のセルすべてを廃棄することによ
って、以下で詳細に説明するように、ＣＭＲが向上す
る。しかし、非ゼロ・シンドロームが観察されたセルだ
けを、セルの保存／廃棄ステップ１２２において廃棄す
るようにしてもよい。ただし、この場合には、廃棄され
なかったセルのＣＥＲ及びＣＭＲは、一般に低調であ
る。

【００２６】最後に、パッキング解除されたセル１６０
は、デコーダ故障又は非ゼロ・シンドロームが生じたか
どうかによって、セル保存／廃棄ステップ１２２で保存
又は廃棄のどちらかがなされる。好適実施例では、デコ
ーダ故障又は非ゼロ・シンドロームが生じた場合には、
Ｃ個のセルすべてがステップ１２２において廃棄され
る。既に述べたように、ステップ１２２において、非ゼ
ロ・シンドロームが観察されたセルだけを廃棄すること
も可能であるが、この場合には、本発明によるＣＥＲ及
びＣＭＲへの効果は低下することになる。デコーダ故障
も非ゼロ・シンドロームも生じていないならば、セル
は、セル保存／廃棄ステップ１２２において保存され
る。これは、衛星での場合であれば、後の送信のためで
あるし、地上ターミナルでの場合であれば、ユーザのア
プリケーションに搬送される可能性のためである。この
結果得られるセルは、非常の完全性が高く、ほぼエラー
・フリーすなわちエラーが無いセルである。

【００２７】以上の方法によれば、与えられたＣＬＲに
対してＣＥＲ及びＣＭＲを向上させることによって、完
全性の高いＡＴＭセルを生じることができる。一般に、
デコーダ故障を用いてデータ・セグメント１５６の情報
フィールドを廃棄することによって、ＣＥＲが向上す
る。ＣＭＲは、パッキング解除されたセル１６０のヘッ
ダ・フィールドのポスト・デコーダ・チェックを実行す
ることによって、向上されるのが一般的である。ＣＥＲ
及びＣＭＲをどのようにして向上させるかの詳細を次に
説明する。

【００２８】リード・ソロモン符号の伝送条件とパラメ
ータとが、デコーダ故障が一般に５ｐｐｍであるＣＬＲ
で生じるように、選択される。すなわち、ＣＬＲ＝Ｐ
[故障]である。同様に、ｔとデザインＥ_b／Ｎ₀（ＢＥＲ
又は信号対雑音比）とは、データ・セグメント１５６に
おいてｔより多いエラーが生じる確率が、Ｐ[故障]と等
しくなるように、選択される。データ・セグメント１５
６がｔよりも多くのエラーを含み、デコーダ故障が生じ
ない場合には、非検出エラーとして知られるイベントが
生じる。リード・ソロモン符号の場合には、デコーダ故
障の際の非検出エラーの確率Ｐ[非検出]は非常に小さ
く、一般には、好適実施例のパラメータを有する符号に
ついて、１ｐｐｂ（part per billion）未満である。従
って、誤って復号されたブロックについては、ｔよりも
多くのエラーが生じ、その結果が検出できないはずであ
るから、ＣＥＲは、Ｐ[故障]＊Ｐ[非検出]で表される積
となる。これは、通常、１ｐｐｑ（part per quadrilli
on）のオーダーである。この結果は、標準的なＡＴＭ技
術を用いて得られるＣＥＲよりも優れている。

【００２９】信号が存在しないがデコーダがランダム・
ノイズを復号化しようとする場合には、非検出エラーの
確率Ｐ[非検出]は、次の通りである。

【数１】Ｐ[非検出]＝Σ_s=0 ^t _nＣ_s＊（ｑ−１）^s／ｑ^2t なお、ｑ^2t＝ｑⁿ／ｑ^kである。また、ｑ^kはコードワー
ドの数、ｑⁿはｎタプルの数、Σ（_nＣ_s＊（ｑ−１）^s）
［ただし、ｓ＝０〜ｔについての和］は復号化球の体
積、_nＣ_sはｎからｓを選ぶ組合せの数すなわち（ｎ！）
／｛ｓ！（ｎ―ｓ）！｝を意味している。

【００３０】好適実施例では、ｑ＝２５６、ｋ＝２１
２、ｎ＝２３６、ｔ＝１２であり、したがって、Ｐ[非
検出]は、０．５ｐｐｍつまり約５ｘ１０^-10のオーダー
である。これは、ノイズを復号化する際に非検出エラー
が生じる確率である。このような非検出のエラーは、信
号が存在しないときには、潜在的なセルの誤挿入（misi
nsertion）を表す。これは、誤って回復されたヘッダに
明らかに有効なＡＴＭアドレスが含まれている場合があ
るからである。すでに述べたように、非ゼロ・シンドロ
ームは、ヘッダ・フィールドに検出可能なエラーがどの
ようなものであっても存在するときに、ＨＥＣチェック
の後に生じる。ランダム・ノイズを復号化するときに
は、任意のシングルＨＥＣチェック手順が非ゼロ・シン
ドロームを生じる確率は１／２５６であり、Ｃ個のセル
すべてが非ゼロ・シンドロームを有する確率は（１／２
５６^C）である。Ｃ＝４である場合には、この値は、４
億分の１程度である。従って、ヘッダ復号化ステップ１
２０によって、ＣＭＲは更に、ＣＭＲ＝Ｐ[非検出]＊２
５６^-Cまで縮小される。これは、１ｐｐｑよりも小さい
オーダーであり、この結果は、標準的なＡＴＭ技術を用
いて得られるＣＭＲよりも優れている。このように、ヘ
ッダ復号化ステップ１２０は、特に信号が存在しないと
きに、Ｃ個のセルすべてを廃棄することによって、ＣＭ
Ｒを無視できる確率まで縮小させることができる。

【００３１】以上の数値は好適実施例について計算した
ものであって、あるＣＬＲが与えられた場合に、別のＣ
ＥＲ及びＣＭＲが得られるように変更可能であることは
明らかである。以上の変数それぞれの値は、あるシステ
ムが与えられた場合に許容できるＣＥＲ及びＣＭＲのレ
ベルに依存する。上述した場合には、標準的なＡＴＭシ
ステムよりもはるかに優れたＣＥＲ及びＣＭＲが結果的
に得られたが、それほどには堅固なＣＥＲ及びＣＭＲを
必要としないシステムも存在する。逆に、上述の場合よ
りも優れたＣＥＲ及びＣＭＲを要求するシステムも存在
する。これらのシステムは共に、本発明が意図している
範囲に含まれている。

【００３２】Ｐ[非検出]だけに基づくＣＭＲが十分に厳
密である場合には、ＨＥＣバイトをチェックする必要は
ない。ＣＭＲの改善を望まない場合には、ヘッダ復号化
ステップ１２０を削除してしまうことも可能である。Ｈ
ＥＣバイトは、例えば、ペイロード・フィールドを１バ
イト増加させたり、ＨＥＣバイトを用いてペイロード・
フィールド全体でのパリティ・チェックを提供したりす
るなど、他の目的で利用するために、解放することがで
きる。また、ＨＥＣバイトを削除して、全体的なセル・
サイズを１バイト縮小させることもできる。本発明は、
ＡＴＭセルやＡＴＭ技術一般に限定されることはなく、
セル・サイズも５３バイトに限定されることはない点を
再度強調しておく。

【００３３】次に、図２を参照する。図２には、本発明
の特定の実施例によるデータ・セグメント処理装置のブ
ロック図２００が示されている。図２には、一般的に、
地上ターミナル２０２と宛先ステーション２０４とが示
されている。地上ターミナル２０２は、一般に、セル・
パッキング回路２１０と、リード・ソロモン・エンコー
ダ２１２と、送信機２１４とを含む。受信機２０４すな
わち宛先ステーション２０４は、リード・ソロモン・デ
コーダ２１６と、セル・パッキング解除回路２１８と、
ヘッダ・デコーダ２２０と、デコーダ故障出力２２４に
応答するセル保存／廃棄バッファ２２２とを含んでい
る。

【００３４】以下の説明は、既に図１を説明する際に考
えた代替的な実施例や修正をすべて含んでいるものであ
るが、反復を避けるために、図１との関係で既に述べた
代替的な実施例や修正についての言及は割愛する。図２
を参照すると、Ｃ個のＡＴＭセル２５０がセル・パッキ
ング回路２１０に与えられる。セル・パッキング回路２
１０は、例えば、マルチプレクサ回路により実現するこ
とができる。セル・パッキング回路２１０は、Ｃ個の５
３バイトのＡＴＭセル２５０を入力として取得し、５３
＊Ｃバイトの長さのパッキングされたセル・ブロック２
５２を生じる。当業者であれば理解するように、セル・
パッキング回路２１０は、多くの異なる方法によって実
現することが可能である。これには、汎用のＣＰＵと作
業用メモリとによるプログラムされた制御が含まれる。

【００３５】パッキングされたセル・ブロック２５４
は、次に、リード・ソロモン・エンコーダ２１２に供給
される。リード・ソロモン・エンコーダは、２＊ｔバイ
トのパリティ２５５を、パッキングされたセル・ブロッ
クに追加する。好適実施例のリード・ソロモン・エンコ
ーダは、ｔ＝１２として、２５６個の要素を有するガロ
ア体（Galois field）上の（２３６，２１２）符号を用
いている。リード・ソロモン・エンコーダ２１２は、符
号化されたブロックを生じ、このブロックは、送信機２
１４に送られて、地上ターミナル２０２と関連するチャ
ネルで受信機２０４まで送信されるが、又は、内部符号
を符号化されたブロックに提供するために内部符号化回
路（図示せず）に送られるか、のいずれかである。例え
ば、内部符号は、畳み込み符号である。そして、得られ
た内部符号化されたブロックは、送信機２１４に送られ
る。

【００３６】送信チャネルは、符号化されたブロックに
ｓ個の（ただし、ｓ≧０）エラーを生じさせる。宛先ス
テーション２０４すなわち受信機２０４では、ｓ個のエ
ラーを含むデータ・セグメント２５６がリード・ソロモ
ン・デコーダ２１６に与えられる。ｓ＞ｔの場合には、
高い確率でデコーダ故障が生じる。ブロック（例えば、
リード・ソロモン）・デコーダ２１６は、例えばセル保
存／廃棄バッファ２２２などの廃棄回路に接続されたデ
コーダ故障出力２２４を含んでいる。リード・ソロモン
・デコーダ２１６には、デコーダ故障出力２２４に応答
してデータ・セグメント２５６の全体をセル保存／廃棄
バッファ２２２に直接に送る回路が含まれることもあ
る。デコーダ故障が生じない場合には、復号化されたブ
ロック２５８は、本質的にセル・パッキング回路２１０
の逆の機能を果たすセル・パッキング解除回路２１８に
直接送られる。セル・パッキング回路２１０と同様に、
セル・パッキング解除回路２１８は、マルチプレクサや
それ以外の類似する回路によって実現することができ
る。デコーダ故障が生じない場合には、ブロック・デコ
ーダすなわちリード・ソロモン・デコーダ２１６又は保
存／廃棄バッファ２２２における廃棄回路又はソフトウ
ェアが、例えば、復号化されたブロック２５８をメモリ
に保存しないか、復号化されたブロック２５８をパッキ
ング解除回路２１８に送らないか、又は、以後に受信さ
れたデータを用いて復号化されたブロック２５８を上書
きするかによって、復号化されたブロック２５８を廃棄
する。

【００３７】更に図２を参照すると、セル・パッキング
解除回路２１８は、Ｃ個のパッキングが解除されたセル
２６０を生じさせる。Ｃ個のパッキングが解除されたセ
ル２６０は、それぞれが、ペイロード・フィールドとヘ
ッダ・フィールド２６４とを含んでいる。ヘッダ・フィ
ールド２６４は、このヘッダ・フィールドの全体にわた
って（４０，３２）符号を形成し、少なくともこのヘッ
ダ・フィールド内のすべてのシングル・エラーを訂正す
ることができるヘッダ・エラー制御（ＨＥＣ）フィール
ドを含んでいる。次に、Ｃ個のパッキング解除されたセ
ル２６０がヘッダ・デコーダ２２０に供給される。ヘッ
ダ・デコーダ２２０は、ヘッダ・フィールドを復号化
し、ヘッダ・エラーが発見されたことを廃棄回路（セル
保存／廃棄バッファ２２２）に警告するための非ゼロ・
シンドローム制御信号２２６を含む。また、ヘッダ・デ
コーダ２２０それ自体が、ブロック・デコーダ２１６を
参照して既に説明した廃棄回路を含むこともある。すで
に述べたように、ヘッダ・デコーダ２２０は、ＨＥＣチ
ェックを望まない場合には、削除又はバイパスすること
ができる。

【００３８】セル保存／廃棄バッファ２２２は、ＡＴＭ
セルを廃棄すべきか、又は後の送信のために保存すべき
かを判断する。セル保存／廃棄バッファ２２２は、ＲＡ
Ｍ又はＦＬＡＳＨメモリなど任意の通常のメモリ装置を
用いて、ＡＳＩＣにおいて、又は、ソフトウェアにより
実現することができる。保存／廃棄バッファ２２２の中
の廃棄回路には、非ゼロ・シンドロームが生じたかどう
かを指示するヘッダ・デコーダ２２０からの入力と、デ
コーダ故障が生じたかを指示するリード・ソロモン・デ
コーダ２１６からの入力とが含まれる。これらの条件の
少なくとも１つが成り立っていると、廃棄回路は、メモ
リ装置に対して、記憶するように提示されているＡＴＭ
セルを無視するように、命令する。そうでなければ、Ａ
ＴＭセルは、後の送信のために記憶される。すべてのセ
ルを廃棄することは、必ずしも必要ではない。好適実施
例では、セル保存／廃棄バッファ２２２は、必要な場合
にはＣ個のＡＴＭセルすべてを廃棄するが、他の場合に
は、非ゼロ・シンドロームが生じたセルだけを廃棄する
こともできる。

【００３９】廃棄されなかった高い完全性を有するセル
は、ほぼエラー・フリーすなわちエラーが存在していな
い。セル上のＢＣＨ符号保護は、ｔよりも多くのエラー
を有するデータ・セグメントを非常に高い確率で除去す
る。その結果得られるＣＥＲは、既存のデータ伝送シス
テムよりも優れている。更に、ヘッダのオプションのポ
ストＢＣＨチェックによって、検出されていなかったエ
ラーを有するセルを除去する別の機会を提供し、ＣＭＲ
は更に改善される。ＨＥＣチェックを実行することによ
って得られたＣＭＲは、既存のデータ伝送システムより
も優れている。従って、本発明によって搬送されるセル
のヘッダ及びペイロード・フィールドは、共に、ほぼエ
ラー・フリーである。

【００４０】本発明は、このようにして、衛星通信を著
しく向上させる方法及び装置を提供する。特に、本発明
は、衛星を介して伝送されるデータのＣＥＲ及びＣＭＲ
を、アップリンク・ノイズが相当存在する場合であって
も、減少させることができる。従って、例えば、広く受
け入れられている地上ＡＴＭ通信の標準を、信頼性をも
って衛星を介してスイッチングすることが可能となる。
以上では特定の構成要素、実施例及び応用例を示して説
明したが、当業者にとっては先に述べたことに基づく修
正が可能であるから、本発明がそれらに限定されないの
はもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるデータ・セグメント処
理方法のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例によるデータ・セグメント処
理装置のブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー・エス・カソ アメリカ合衆国カリフォルニア州90254, ハーモサ・ビーチ，ゴールデン・アベニュ ー 1533 (72)発明者 スチュアート・ティー・リンスキー アメリカ合衆国カリフォルニア州90732, サン・ペドロ，サンタ・クルツ・ストリー ト 1070

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信されているデータの完全性を向上さ
   せる方法であって、 エラー・スレショルドを設定するステップと、 データ・セグメントを復号化して復号化されたデータ・
   セグメントを形成する復号化ステップと、 復号化されたデータ・セグメント中のエラーの数がエラ
   ー・スレショルドを超えるかどうかを判断するステップ
   と、 エラーの数がエラー・スレショルドを超えるときには、
   復号化されたデータ・セグメントを廃棄するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、復号化ス
   テップは、１つのデータ・セグメントにおける所定数の
   非同期転送モード（ＡＴＭ）セルを復号化するステップ
   を含むことを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、 復号化ステップは、ペイロード・フィールドと該ペイロ
   ード・フィールドに関連するヘッダ・フィールドとを復
   号化するステップを含んでおり、 該方法は更に、 復号化を行って、ペイロード・フィールドの少なくとも
   １つに関連するヘッダ・フィールドにおけるエラーの存
   在を検出するステップと、 ヘッダ・フィールドにおけるエラーの数が所定のスレシ
   ョルドを超えるときに、少なくとも１つのペイロード・
   フィールドを廃棄するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の方法において、該方法は
   さらに、 衛星において、データ・セグメントをアップリンク・ビ
   ームから受信するステップと、 ペイロード・フィールドが廃棄されていない場合、ペイ
   ロード・フィールドを衛星からダウンリンク・ビームに
   おいて送信するステップとを含むことを特徴とする方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の方法において、該方法は
   さらに、 衛星において、データ・セグメントをアップリンク・ビ
   ームから受信するステップと、 復号化されたデータ・セグメントが廃棄されていない場
   合、復号化されたデータ・セグメントを衛星からダウン
   リンク・ビームにおいて送信するステップとを含むこと
   を特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の方法において、復号化ス
   テップは、リード・ソロモン復号化により実行されるこ
   とを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 衛星を介して転送されるデータの完全性
   を向上させる方法であって、 地上局においてデータ・セグメントを符号化して符号化
   されたデータ・セグメントを形成する符号化ステップ
   と、 符号化されたデータ・セグメントを地上局から衛星へ送
   信するステップと、 符号化されたデータ・セグメントを衛星において受信す
   るステップと、 エラー・スレショルドを設定するステップと、 符号化されたデータ・セグメントを復号化して復号化さ
   れたデータ・セグメントを形成する復号化ステップと、 復号化されたデータ・セグメント中のエラーの数がエラ
   ー・スレショルドを超えるかどうかを判断するステップ
   と、 エラーの数がエラー・スレショルドを超える場合に、復
   号化されたデータ・セグメントを廃棄するステップとを
   含むことを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の方法において、 符号化ステップは、外部符号と内部符号とを適用して符
   号化されたデータ・セグメントを形成するステップを含
   み、 復号化ステップは、内部符号と記外部符号とを復号化し
   て復号化されたデータ・セグメントを形成するステップ
   を含むことを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の方法において、符号化ス
   テップは、畳み込み内部符号を適用するステップを含む
   ことを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の方法において、復号化
    ステップは、所定の数の非同期転送モード（ＡＴＭ）セ
    ルを復号化するステップを含むことを特徴とする方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、該方
    法はさらに、 地上局において、所定数のＡＴＭセルをパッキングして
    データ・セグメントを形成するステップと、 衛星において、復号化されたデータ・セグメントのパッ
    キングを解除して所定数のＡＴＭセルを回復するステッ
    プとを含むことを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 請求項７記載の方法において、 復号化ステップは、少なくとも１つのペイロード・フィ
    ールドと該少なくとも１つのペイロード・フィールドに
    関連するヘッダ・フィールドとを復号化するステップを
    含み、 該方法はさらに、 ヘッダ・フィールドにおけるエラーを検出するステップ
    と、 ヘッダ・フィールドにおいてエラーが検出されたとき
    に、少なくとも１つのペイロード・フィールドを廃棄す
    るステップとを含むことを特徴とする方法。
13. 【請求項１３】 衛星から送信されるデータの完全性を
    向上させる衛星データ復号化システムであって、 衛星内に位置し、データ・セグメントを受信する受信機
    と、 受信機に接続されており、データ・セグメントを復号化
    して復号化されたデータ・セグメントを形成するブロッ
    ク・デコーダと、 復号化されたデータ・セグメントにおけるエラーに応答
    するデコーダ故障出力手段と、 デコーダ故障出力手段の出力に応答して、復号化された
    データ・セグメントを廃棄する廃棄回路とを備えている
    ことを特徴とするデータ復号化システム。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のデータ復号化システ
    ムにおいて、ブロック・デコーダは、リード・ソロモン
    ・デコーダであることを特徴とするデータ復号化システ
    ム。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載のデータ復号化システ
    ムにおいて、データ・セグメントは、少なくとも１つの
    非同期転送モード（ＡＴＭ）セルを含むことを特徴とす
    るデータ復号化システム。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載のデータ復号化システ
    ムにおいて、該システムはさらに、 エンコーダに接続されており、所定数のＡＴＭセルをパ
    ッキングするパッキング回路と、 デコーダに接続されており、復号化されたデータ・セグ
    メントをパッキング解除して、少なくとも１つのＡＴＭ
    セルと関連するセル・ヘッダとを形成するパッキング回
    路とを備えていることを特徴とする方法。