JP5719998B2 - 送信装置、受信装置、送信方法及び受信方法 - Google Patents
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Description
式(1)に示されるパリティ検査行列Hは、符号長10、符号化率1/2のLDPC符号を定義する5行10列のパリティ検査行列である。但し、式(1)のパリティ検査行列Hは、表記し易くするために小さいサイズの行列としているので低密度な行列になっていない。
すなわち、部分集合A(m)はパリティ検査行列Hのm行目において値が1である列インデックスの集合を表し、部分集合B(n)はパリティ検査行列Hのn列目において値が1である行インデックスの集合を表す。また、部分集合A(m)から要素nを除いた残りの要素n’を式(4)と表す。
LDPC復号器1500は、反復回数のカウンタである変数qをq=1に設定し、最大反復回数をQに設定する。
LDPC復号器1500において、各変数ノードは、入力されるLLRλnと、外部値αm,nを使って繰り返し符号の復号を行い、事前値βm,nを求める。各変数ノードは、n=1、2、・・・、Nの順にHm,n=1を満たす全ての組(m、n)に対して、次の更新式(6)を利用して事前値βm,nを更新する。ただし、q=1の場合のみ、各変数ノードは、αm,n=0として式(6)の計算を行い、q≠1の場合は後述のステップ3で更新された外部値αm,nの値を用いて式(6)の計算を行う。
図3にタナーグラフ上での変数ノード処理の例を示す。図3において、n=5番目の変数ノードに接続されるのはm=1、2、3番目の検査ノードである。これは、式(1)のパリティ検査行列Hの5列目において、Hm,n=1を満たすのは、1、2、3行目であることに相当する。n=5番目の変数ノードは、m=1、2、3それぞれについて、式(6)を用いて事前値β1,5、β2,5、β3,5を求める。事前値β1,5、β2,5、β3,5は式(7)となる。但し、図3はm=1の計算例を示す。
LLRλnは、通信路から得られるn番目の符号語ビットが0であるか1であるかのビット尤度(確からしさ)であり、外部値αm,nは、m番目の検査ノードから得られるn番目の符号語ビットが0であるか1であるかの尤度である。
LDPC復号器1500において、各検査ノードは、変数ノードから送られてくる事前値βm,nを用いて、単一パリティ検査符号の復号を行い、外部値αm,nを求める。各検査ノードは、m=1、2、・・・、Mの順にHm,n=1を満たす全ての組(m、n)に対して、次の更新式(8)を利用して外部値αm,nを更新する。
図4にタナーグラフ上での検査ノード処理の例を示す。図4において、m=3番目の検査ノードに接続されるのはn=1、3、5、7、9、10番目の変数ノードである。これは、式(1)のパリティ検査行列Hの3行目において、Hm,n=1を満たすのは、1、3、5、7、9、10列目であることに相当する。m=3番目の検査ノードは、n=1、3、5、7、9、10それぞれについて、式(8)を用いて外部値α3,1、α3,3、α3,5、α3,7、α3,9、α3,10を求める。但し、図4はn=1の計算例を示す。
LDPC復号器1500は、n∈[1、N]について事後LLRΛnを式(9)により求め、続いて式(10)を演算する。このようにして、LDPC復号器1500は、一時推定語(c’1,・・・,c’N)を計算する。
#ステップ5(パリティ検査)
LDPC復号器1500は、一時推定語(c’1,・・・,c’N)が符号語になっているかどうかを検査する。つまり、LDPC復号器1500は、一時推定語(c’1、・・・、c’N)が式(11)を満たすかを判定する。
一時推定語(c’1,・・・,c’N)が式(11)を満たせば、一時推定語(c’1、・・・、c’N)は符号語になっているため、LDPC復号器1500は一時推定語(c’1、・・・、c’N)を推定語として出力し、アルゴリズムを終了する。
一時推定語(c’1,・・・,c’N)が式(11)を満たさない場合において、q<Qであるとき、qをインクリメントしてステップ2に戻る。q=Qならば、LDPC復号器1500は一時推定語(c’1、・・・、c’N)を推定語として出力し、アルゴリズムを終了する。
ここで、wは、1以下の正の実数である。(3、6)の正則LDPC符号の場合、wとして0.8程度の値を与えればsum−product復号と同等の誤り率特性が得られることが確認されている。但し、wの最適な値はパリティ検査行列Hによって異なる。
そのため、m=3番目の検査ノードでの演算では外部値が更新されず、結果として反復復号の利得が低下してしまう。また、この現象は、tanh/tanh−1の代わりに最小値探索を用いる式(12)の場合でも、同様に発生する。外部値αm,nとしてβm,n’の絶対値の最小値が返されるため、βm,nに2つ以上0があると、結果として得られるαm,nは全て0になる。
以下、実施の形態1について、図面を参照しつつ説明する。
式(15)に示す部分行列Hpは、行重み(各行の1の数)が1の行が1行もなく、行重みが0または2以上となっている。非特許文献3では作成される部分行列に行重みが1の行が存在しない場合に、その消失パターンはストッピングセットであると定義しており、式(14)の消失パターンはストッピングセットを構成している。そのため、式(14)の消失パターンとなった場合、図5で示したように誤り訂正復号後のビット誤り率は大幅に劣化する。復号性能推定部22は、このように式(14)の消失パターンに対して式(1)のパリティ検査行列Hを用いたときの復号性能が悪い(所定の復号性能が得られない)と判断する。復号性能推定部22は、パリティ検査行列Hを用いたときの復号性能が悪いと判断すると、列置換を行うことによってパリティ検査行列を変更することによって復号性能の改善を図る。具体的には、消失ビットの組合せがストッピングセットを構成する場合に復号性能が劣化することが知られているため、復号性能推定部22は、消失ビットの組み合わせがストッピングセットを構成しないように、パリティ検査行列Hの列置換を行う。
復号性能推定部22は、式(16)のパリティ検査行列H1から、式(14)の消失パターンにおいて1となっている符号語ビットに対応する列(2列、4列、8列)のみを抽出して、抽出した列から部分行列H1pを作成する。作成される部分行列H1pは式(17)のようになる
式(17)に示す部分行列H1pは、行重み1の行が2行あるため、パリティ検査行列H1に対して式(14)の消失パターンが示す消失候補ビットの組み合わせはストッピングセットを構成していない。そのため、列置換したパリティ検査行列H1を用いることで、復号性能は改善される。復号性能推定部22は、式(14)の消失パターンに対して式(16)のパリティ検査行列H1を用いたときの復号性能が良い(所定の復号性能が得られる)と判断する。
復号性能推定部22は、パリティ検査行列(最初はパリティ検査行列H、2回目以降はステップA3で列置換することによって得られたパリティ検査行列)から消失パターンにおいて1となっている符号語ビットに対応する列のみを抽出して、抽出した列から部分行列を作成する。
復号性能推定部22は、ステップA1で作成した部分行列に基づいて、消失候補ビットの夫々の符号語内の位置の組合せがストッピングセットを構成するかどうかを判断する。
復号性能推定部22は、消失候補ビットの夫々の符号語内の位置の組合せがストッピングセットを構成しない場合には、ステップA1での処理対象のパリティ検査行列を含む推奨伝送方式を伝送方式決定部15に送る。一方、復号性能推定部22は、消失候補ビットの夫々の符号語内の位置の組合せがストッピングセットを構成する場合には、パリティ検査行列Hの列置換を行い、ステップA1の処理を行う。但し、パリティ検査行列の列置換は、消失パターンにおいて1となっている符号語ビットに対応する少なくとも1つの列と、消失パターンにおいて0となっている符号語ビットに対応する少なくとも1つの列と、を入れ替えることによって行われる。なお、列置換の対象のパリティ検査行列は、常にパリティ検査行列Hとする場合の他、例えば、最初の列置換ではパリティ検査行列Hに対して列置換を行い、2回目以降は前回の列置換により得られたパリティ検査行列に対して列置換を行うようにしてもよい。
復号性能推定部22Aは、デインタリーブパターンに従って消失パターンに対してデインタリーブ処理を施す。デインタリーブパターンは、ステップB1が行われる毎に異なったデインタリーブパターンが用いられる。
復号性能推定部22Aは、パリティ検査行列HからステップB1でデインタリーブされた消失パターンにおいて1となっている符号語ビットに対応する列のみを抽出して、抽出した列から部分行列を作成する。
復号性能推定部22Aは、ステップB2で作成した部分行列に基づいて、消失候補ビットの夫々の符号語内の位置の組合せがストッピングセットを構成するかどうかを判断する。
復号性能推定部22Aは、消失候補ビットの夫々の符号語内の位置の組合せがストッピングセットを構成しない場合には、ステップB1で消失パターンのデインタリーブに用いたデインタリーブパターンと逆のインタリーブパターンを求め、求めたインタリーブパターンを含む推奨伝送方式を伝送方式決定部15Aに送る。一方、復号性能推定部22Aは、消失候補ビットの夫々の符号語内の位置の組合せがストッピングセットを構成する場合には、ステップB1の処理を行う。
実施の形態1では、LDPC符号化に使用するパリティ検査行列や、符号語ビット系列のインタリーブパターンなどを変更して、復号性能の改善を図る構成について説明したが、実施の形態2では、マルチキャリア変調信号の各サブキャリアの変調方式を指定するトーンマップを変更して復号性能の改善を図る構成について説明する。なお、実施の形態2において、実施の形態1の構成要素と実質的に同じ構成要素は同じ符号を付し、その説明が適用できるため、実施の形態2ではその説明を省略する。
復号性能推定部22Dは、式(1)のパリティ検査行列Hから、消失パターン推定部21Dから送られてくる式(19)の符号語2の消失パターンにおいて値が1となっている符号語ビットに対応する列(7列、10列)のみを抽出して、抽出した列から部分行列Hp2を作成する。作成される部分行列Hp2は式(21)のようになる。
部分行列Hp3は、重み2の行が1行のみであるため、この部分行列が得られるトーンマップとインタリーブパターンを含む伝送方式を推奨伝送方式として伝送方式決定部15Dに送る。また、符号語2の消失パターンについても、同様である。
2 通信装置
3 通信装置
4 雑音源
5 電力線
10 カップリング回路
11 受信部
12 復調部
13 復号部
14 受信特性推定部
15 伝送方式決定部
16 符号化部
17 変調部
18 送信部
20 雑音発生状況推定部
21 消失パターン推定部
22 復号性能推定部
30 カップリング回路
31 受信部
32 復調部
33 復号部
Claims (4)
- 複数の伝送方式の中から選択された伝送方式で送信データを送信する送信装置であって、
符号長及び符号化率の少なくともいずれか一方が互いに異なる複数のLDPC符号化方式の中から選択されたLDPC符号化方式を用いて送信データを符号化して第1の符号語ビット系列を生成する符号化部と、
予め定められた複数のインタリーブパターンの中から選択されたインタリーブパターンを用いて前記第1の符号語ビット系列に対してインタリーブを施して、第2の符号語ビット系列を生成し、前記複数のインタリーブパターンは互いに異なるビット単位の並び替え規則である、インタリーブ部と、
互いに異なる複数の変調方式の中から選択された変調方式を用いて前記第2の符号語ビット系列に対してマッピングを施して、複数の変調シンボルを生成する変調部と、
前記選択されたLDPC符号化方式を示す第1の情報と、前記選択されたインタリーブパターンを示す第2の情報と、前記選択された変調方式を示す第3の情報とを含む制御情報から生成された複数の制御シンボルと、前記複数の変調シンボルとを含む送信信号を送信する送信部と、を含み、
前記複数の伝送方式は、第1の伝送方式と、前記第1の伝送方式と比較してLDPC符号化方式及び変調方式が同じであり、且つインタリーブパターンが異なる第2の伝送方式を含む、送信装置。 - 複数の伝送方式の中から選択された伝送方式で送信データを送信する送信方法であって、
符号長及び符号化率の少なくともいずれか一方が互いに異なる複数のLDPC符号化方式の中から選択されたLDPC符号化方式を用いて送信データを符号化して第1の符号語ビット系列を生成し、
予め定められた複数のインタリーブパターンの中から選択されたインタリーブパターンを用いて前記第1の符号語ビット系列に対してインタリーブを施して、第2の符号語ビット系列を生成し、前記複数のインタリーブパターンは互いに異なるビット単位の並び替え規則であり、
互いに異なる複数の変調方式の中から選択された変調方式を用いて前記第2の符号語ビット系列に対してマッピングを施して、複数の変調シンボルを生成し、
前記選択されたLDPC符号化方式を示す第1の情報と、前記選択されたインタリーブパターンを示す第2の情報と、前記選択された変調方式を示す第3の情報とを含む制御情報から生成された複数の制御シンボルと、前記複数の変調シンボルとを含む送信信号を送信する、処理を含み、
前記複数の伝送方式は、第1の伝送方式と、前記第1の伝送方式と比較してLDPC符号化方式及び変調方式が同じであり、且つインタリーブパターンが異なる第2の伝送方式を含む、送信方法。 - 複数の伝送方式の中から選択された伝送方式を用いて送信された送信信号を受信する受信装置であって、
前記送信信号は、複数の制御シンボルと、複数の変調シンボルとを含み、
前記複数の変調シンボルは、互いに異なる複数の変調方式の中から選択された変調方式を用いて第2の符号語ビット系列に対してマッピングを施して生成されたものであり、
前記第2の符号化ビット系列は、予め定められた複数のインタリーブパターンの中から選択されたインタリーブパターンを用いて第1の符号語ビット系列に対してインタリーブを施して生成されたものであり、前記複数のインタリーブパターンは互いに異なるビット単位の並び替え規則であり、
前記第1の符号語ビット系列は、符号長及び符号化率の少なくともいずれか一方が互いに異なる複数のLDPC符号化方式の中から選択されたLDPC符号化方式を用いて送信データを符号化して生成されたものであり、
前記複数の制御シンボルは、前記選択されたLDPC符号化方式を示す第1の情報と、前記選択されたインタリーブパターンを示す第2の情報と、前記選択された変調方式を示す第3の情報とを含む制御情報から生成されたものであり、
前記複数の伝送方式は、第1の伝送方式と、前記第1の伝送方式と比較してLDPC符号化方式及び変調方式が同じであり、且つインタリーブパターンが異なる第2の伝送方式を含み、
前記第1の情報、前記第2の情報及び前記第3の情報に基づいて、前記複数の変調シンボルを復調する復調部を備える、受信装置。 - 複数の伝送方式の中から選択された伝送方式を用いて送信された送信信号を受信する受信方法であって、
前記送信信号は、複数の制御シンボルと、複数の変調シンボルとを含み、
前記複数の変調シンボルは、互いに異なる複数の変調方式の中から選択された変調方式を用いて第2の符号語ビット系列に対してマッピングを施して生成されたものであり、
前記第2の符号化ビット系列は、予め定められた複数のインタリーブパターンの中から選択されたインタリーブパターンを用いて第1の符号語ビット系列に対してインタリーブを施して生成されたものであり、前記複数のインタリーブパターンは互いに異なるビット単位の並び替え規則であり、
前記第1の符号語ビット系列は、符号長及び符号化率の少なくともいずれか一方が互いに異なる複数のLDPC符号化方式の中から選択されたLDPC符号化方式を用いて送信データを符号化して生成されたものであり、
前記複数の制御シンボルは、前記選択されたLDPC符号化方式を示す第1の情報と、前記選択されたインタリーブパターンを示す第2の情報と、前記選択された変調方式を示す第3の情報とを含む制御情報から生成されたものであり、
前記複数の伝送方式は、第1の伝送方式と、前記第1の伝送方式と比較してLDPC符号化方式及び変調方式が同じであり、且つインタリーブパターンが異なる第2の伝送方式を含み、
前記第1の情報、前記第2の情報及び前記第3の情報に基づいて、前記複数の変調シンボルを復調して受信データを生成する、受信方法。
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