JP2012142709A

JP2012142709A - 受信機

Info

Publication number: JP2012142709A
Application number: JP2010292814A
Authority: JP
Inventors: Wataru Matsumoto; 渉松本; Hideo Yoshida; 英夫吉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP5595260B2

Abstract

【課題】遅延時間の短縮が可能で、かつ、復号時の計算量を削減することのできる受信機を得る。
【解決手段】逐次復号部２２は、受信した信号のビットあるいはパケットに対してその受信値と対応する列の１の有る行位置との排他的論理和の計算を行い、行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルに対応する行位置毎に格納されている値に現在計算した値を加算して、逐次計算を行う。また、受信成功したパリティパケットの最大のインデックスの数字よりも大きい行を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列を生成し、その行列に基づいて消失した情報を再生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、消失誤り訂正符号として低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ：Ｌｏｗ−ＤｅｎｓｉｔｙＰａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ）符号を採用した通信システムにおける受信機に関するものである。

一般に、消失訂正符号化／復号の通信システムでは、送信側が、パケット生成部、消失訂正符号化部、及び送信部を備え、一方、受信側は、受信部、復号部、及び情報ビット再生部を備えている。送信側装置の消失訂正符号化部は、消失訂正符号として例えばＬＤＰＣ符号を用いて、情報ビットをパケット単位で符号化し、送信部より通信路へ送出する。また、受信側装置の受信部は、通信路により部分的に消失したパケット列を受信し、復号部が受信成功したパケットに基づいてガウス消去法等を用いて消失したパケットを復号する（例えば、特許文献１参照）。

先ず、一般的な従来の復号法を説明する。
一般に消失訂正符号の復号はガウス消去法により行う。以降、簡単にガウス消去法の説明を行う。説明を簡略化するため、以降、各パケットは１ビットの情報で構成されているものとする。実際は、以降で示す処理は各パケットに複数ビットが含まれており、同じ処理を並列して実行するものである。

符号語ｖ＝（ｕ｜ｐ）とし、ｕ＝（ｕ_１ｕ_２・・・ｕ_ｋ）を情報ベクトル、ｐ＝（ｐ_１ｐ_２ … ｐ_ｍ）をパリティベクトルとする。
例えばｖに対応する誤り訂正符号のパリティ検査行列を

とする。○は行番号を示す。このＨはＨ・ｖ＝０を満たす。

上記パリティ検査行列は、情報４パケット、パリティ６パケットの符号語に対応した検査行列である。この検査行列のパリティ部を単位行列に変換できるように行加算を行う。

この処理により、パリティパケット部分が単位行列になる為、以下のように列が情報パケット、行がパリティパケットに対応するようにできる。但し、この操作によりＡの１の個数は非常に増大する。

例えば、ｕ＝（ｕ_１ｕ_２ｕ_３ｕ_４）＝（０１０１）とすると、ｐ^Ｔ＝Ａ・ｕ^Ｔより、正しいパリティベクトルはｐ＝（ｐ_１ｐ_２ｐ_３ｐ_４ｐ_５ｐ_６）＝（１１１１０１）となる。
今、受信機において、受信パケット成功が（ｕ_１，ｕ_２，ｐ_２，ｐ_３）＝（０，１，１，１）とすると、

のｐ_２，ｐ_３がそれぞれ２行目と３行目にそれぞれ対応する為、それらの行を用いて以下の計算用行列を用意する。

この行列にガウス消去法をかけて以下の下三角行列を右半分の部分行列として含む行列に変換する。

この行列よりｕ_１，ｕ_２，ｐ_２，ｐ_３＝０，１，０，０を用いて後退代入により、（ｕ_３，ｕ_４）＝（０，１）を解くことができる。

この計算法に基づき、従来では、実際の通信において以下の手順で復号を行っていた。
（準備）事前に受信機側では行列Ａの情報を保存しているものとする。
（手順１）パケットを受信後にそのパケットの誤り検知を行う。
（手順２）（手順１）において、もし誤りがあれば（消失パケット）、何も行わない。
（手順３）（手順１）において、もし誤りが無ければ、受信成功パケットを保存する。また、パリティパケットを受信した場合、ガウス消去法を行い、情報パケット内の消失パケット数と上記の処理に従うガウス消去法後の行列のランクが等しいかどうか確認する。
（手順４）（手順３）において、もしランクが等しくなければ、次の受信成功パケットを待つ。
（手順５）（手順３）において、もしランクが等しければ、受信成功パケットの保存を停止し、上記の処理に従うガウス消去法後の行列に従い受信成功した全てのパケットを用いて消失パケットの計算を行う。

国際公開第０７／０７２７２１号パンフレット

従来手順は以上のようになっており、ガウス消去法のランクの確認により、全ての消失パケットが復号可能と判断してから一括して復号を行うため、パケットの排他的論理和（ＥＸＯＲ）計算が集中し、その計算時間が伝送遅延に支配的になってしまう課題があった。また、検査行列を、列を情報パケット、行をパリティパケットに対応するように変換する際、非常に１の密度が大きくなってしまい、計算量が増大するという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、遅延時間の短縮が可能で、かつ、復号時の計算量を削減することのできる受信機を得ることを目的とする。

この発明に係る受信機は、消失訂正を行う為の消失訂正符号を用いて符号化された信号を受信し、消失訂正符号を復号して消失訂正を行う受信機において、消失訂正符号の検査行列に対して、行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルを用意し、受信した信号のビットあるいはパケットに対してその受信値と対応する列の１の有る行位置との排他的論理和の計算を行い、行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルに対応する行位置毎に格納されている値に現在計算した値を加算して、逐次計算を行うと共に、受信成功したパリティパケットの最大のインデックスの数字よりも大きい行を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列を生成し、その行列に基づいて消失した情報を再生する逐次復号部を備えたものである。

この発明の受信機は、受信した信号のビットあるいはパケットに対してその受信値と対応する列の１の有る行位置との排他的論理和の計算を行い、行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルに対応する行位置毎に格納されている値に現在計算した値を加算して、逐次計算を行うと共に、受信成功したパリティパケットの最大のインデックスの数字よりも大きい行を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列を生成し、その行列に基づいて消失した情報を再生するようにしたので、遅延時間の短縮が可能で、かつ、復号時の計算量を削減することができる。

この発明の実施の形態１による受信機を用いた通信システムを示すブロック図である。この発明の実施の形態１による受信機の復号時間を従来と比較して示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による受信機を備えた通信システムのブロック図である。
図１に示す通信システムは、消失誤り訂正符号としてＬＤＰＣ符号を用いる。送信機１０は、パケット生成部１１と、消失訂正符号化部１２と、送信部１３とを備え、受信機２０は、受信部２１と、逐次復号部２２と、情報ビット再生部２３とを備える。

送信機１０において、パケット生成部１１は、検査行列を用いて、情報ビットからパケットを生成する。消失訂正符号化部１２は、パケットを消失誤り訂正符号化する。送信部１３は、符号化されたパケットを通信路３０を経由して受信機２０へ送信する。
受信機２０において、受信部２１は、通信路３０を経由して送信機１０から送信されたパケットを受信する。逐次復号部２２は、受信したパケットを一時保存するバッファを有し、これらパケットに対して、誤り検出及び消失訂正を行う。即ち、逐次復号部２２は、消失訂正符号の検査行列に対して、行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルを用意し、受信した信号のビットあるいはパケットに対してその受信値と対応する列の１の有る行位置とのＥＸＯＲ計算を行い、行毎のＥＸＯＲの値を格納するベクトルに対応する行位置毎に格納されている値に現在計算した値を加算して、逐次計算を行うと共に、受信成功したパリティパケットの最大のインデックスの数字よりも大きい行を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列を生成し、その行列に基づいて消失した情報を再生する。情報ビット再生部２３は、復号化したパケットを結合して、情報ビットを生成する。

以下、受信機２０における逐次復号部２２の動作について説明する。
（準備）事前に受信機２０側では行列Ｈの情報を保存しているものとする。なお、ＨはＬＤＰＣ符号などの１の密度が小さい行列である場合が多い。また、行数と同じ長さで要素が全て０のベクトルＲを用意しているものとする。
（手順１）パケットを受信後にそのパケットの誤り検知を行う。
（手順２）（手順１）において、もし誤りがあれば（消失パケット）、何も行わない。
（手順３）（手順１）において、もし誤りが無ければ、以下の操作を行う。
（手順４）受信成功パケットに対し対応する列の中で１が立っている行毎にベクトルＲ内の対応する行の値とＥＸＯＲ計算を行う。

例：ｕ_１＝０受信時

例：ｕ_２＝１受信時

例：ｕ_３，ｕ_４，ｐ_１を消失し、ｐ_２＝０，ｐ_３＝０受信時
ｐ_４以上の冗長パケット部分に対応する列と４行目以降の行を削除する（この例では存在しないが存在する場合はこの操作を行う）。

（手順５）（手順４）において、もし消失したパケット数以上のランクでなければ、次の受信成功パケットを待つ。

以上の手順により逐次復号が可能となる。

図２は、パケット消失訂正の復号時間の配分イメージを示す説明図である。
ガウス消去法によりランクの確認をして復号可能と判断した時点から復号完了するまでの時間をＴ_ｄｅｃとする。図示のように、ガウス消去法後の行列に対し、従来方式では情報パケット長全ての計算を一括して行っていた為、情報パケット長分全てのＥＸＯＲ計算が必要であり、これに要した時間とガウス消去法にかかる時間がＴ_ｄｅｃとなる。しかし、実施の形態１の逐次復号方式では、受信成功パケットの部分は各受信成功パケットの入力時点で計算が完了している為、ランクＯＫが出てからＥＸＯＲ計算すればいいのはパリティパケットの受信成功パケット長分のみでいいことになり、これに要した時間とガウス消去法にかかる時間が大幅に短縮できる。
また、計算に要する検査行列は密度の低い行列である為、計算量も小さく抑える事ができる。

以上のように、実施の形態１の受信機によれば、消失訂正を行う為の消失訂正符号を用いて符号化された信号を受信し、消失訂正符号を復号して消失訂正を行う受信機において、消失訂正符号の検査行列に対して、行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルを用意し、受信した信号のビットあるいはパケットに対して、その受信値と対応する列の１の有る行位置との排他的論理和の計算を行い、行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルに対応する行位置毎に格納されている値に現在計算した値を加算して、逐次計算を行うと共に、受信成功したパリティパケットの最大のインデックスの数字よりも大きい行を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列を生成し、その行列に基づいて消失した情報を再生する逐次復号部を備えたので、遅延時間の短縮が可能で、かつ、復号時の計算量を削減することができる。

また、実施の形態１の受信機によれば、逐次復号部は、受信成功した情報部分の検査行列の列を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列を生成し、その行列に基づいて消失した情報を再生するようにしたので、ＥＸＯＲ計算に要する時間とガウス消去法にかかる時間を短縮することができる。

また、実施の形態１の受信機によれば、逐次復号部は、受信成功毎に逐次計算を行い、行と列を削除したあとの行列のランクが消失した情報と同じになったところで消失訂正処理を行うようにしたので、計算量を削減することができる。

尚、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１０送信機、１１パケット生成部、１２消失訂正符号化部、１３送信部、２０受信機、２１受信部、２２逐次復号部、２３情報ビット再生部、３０通信路。

Claims

消失訂正を行う為の消失訂正符号を用いて符号化された信号を受信し、当該消失訂正符号を復号して前記消失訂正を行う受信機において、
前記消失訂正符号の検査行列に対して、行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルを用意し、受信した信号のビットあるいはパケットに対してその受信値と対応する列の１の有る行位置との排他的論理和の計算を行い、前記行毎の排他的論理和の値を格納するベクトルに対応する行位置毎に格納されている値に現在計算した値を加算して、逐次計算を行うと共に、受信成功したパリティパケットの最大のインデックスの数字よりも大きい行を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列を生成し、その行列に基づいて消失した情報を再生する逐次復号部を備えたことを特徴とする受信機。
逐次復号部は、受信成功した情報部分の検査行列の列を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列を生成し、その行列に基づいて消失した情報を再生することを特徴とする請求項１記載の受信機。
逐次復号部は、受信成功毎に逐次計算を行い、行と列を削除したあとの行列のランクが消失した情報と同じになったところで消失訂正処理を行うことを特徴とする請求項２記載の受信機。