JP6291296B2 - 連接符号を用いた送信装置及び受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像、音声等のデータを連接符号化して送信する送信装置、及び連接符号化されたデータを受信して復号する受信装置に関する。

日本の地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial）は、固定受信向けにハイビジョン（登録商標）放送（または複数標準画質放送）を実現している。次世代の地上デジタル放送方式では、従来のハイビジョン（登録商標）に代わり、３Ｄハイビジョン放送またはハイビジョン（登録商標）の１６倍の解像度を持つスーパーハイビジョン等により、さらに情報量の多いサービスを提供することが求められている。そのため、データ容量の拡大及び誤り訂正技術により、所要Ｃ／Ｎを低減することが課題となっている。

近年、ＬＤＰＣ符号（低密度パリティチェック符号：Low Density Parity Check Code）が、シャノン限界に迫る高性能の誤り訂正符号として多くの伝送システムに採用されている。また、ＬＤＰＣ符号とＢＣＨ符号（Bose Chaudhuri Hocquenghem Code）とを組み合わせた連接符号を用いることにより、誤り訂正能力が向上することが知られており、この連接符号については、既にＤＶＢ−Ｔ２及びＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ４４（高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式標準規格）等に規格化されている。

図１２は、従来の連接符号化データの構成を示す図であり、ＬＤＰＣ符号とＢＣＨ符号とを組み合わせた１符号長のデータを示している。この連接符号化データは、送信対象のデータ、ＢＣＨ符号のパリティビット及びＬＤＰＣ符号のパリティビットにより構成される。図１２から、従来の連接符号化データは、２種類のパリティビットが１符号長の連接符号化データ内で連結されていることがわかる。

図１３は、従来の連接符号化処理を説明する図であり、ＢＣＨ符号化の後にＬＤＰＣ符号化を行う一連の処理を示している。連接符号化データを生成して送信する送信装置は、まず、送信対象のデータをＢＣＨ符号化し、ＢＣＨ符号パリティビットを生成し、ＢＣＨ符号化データを生成する（ステップＳ１３０１）。

送信装置は、ＢＣＨ符号化データをＬＤＰＣ符号化し、ＬＤＰＣ符号パリティビットを生成し、ＬＤＰＣ符号化データ（ここでは連接符号化データ）を生成する（ステップＳ１３０２）。

このようにして生成された連接符号化データは、図１２に示した構成をしており、受信装置へ送信される。

図１４は、従来の連接符号復号処理を説明する図であり、ＬＤＰＣ符号復号の後にＢＣＨ符号復号を行う一連の処理を示している。連接符号化データを受信して連接符号復号を行う受信装置は、まず、連接符号化データに含まれるＬＤＰＣ符号パリティビットを用いてＬＤＰＣ符号復号を行い、データ及びＢＣＨ符号パリティビットの誤りを訂正し、ＬＤＰＣ符号復号データ（復号されたデータ及びＢＣＨ符号パリティビット）を生成する（ステップＳ１４０１）。

受信装置は、ステップＳ１４０１のＬＤＰＣ符号復号処理にて誤り訂正できなかったビットを誤り訂正するために、ＬＤＰＣ符号復号データに含まれるＢＣＨ符号パリティビットを用いてＢＣＨ符号復号を行い、データの誤りを訂正し、元のデータに復元する（ステップＳ１４０２）。

ここで、受信装置は、ステップＳ１４０２のＢＣＨ符号復号処理において、誤り訂正が可能であるか否かを判定し（ステップＳ１４０２−１）、誤り訂正が可能であると判定した場合（ステップＳ１４０２−１：Ｙ）、ＢＣＨ符号復号による誤り訂正を行い（ステップＳ１４０２−２）、データを確定する（ステップＳ１４０２−３）。

一方、受信装置は、ステップＳ１４０２−１において、誤り訂正が不可能であると判定した場合（ステップＳ１４０２−１：Ｎ）、ＢＣＨ符号復号による誤り訂正を行わず、データを非確定とする。

このように、ＬＤＰＣ符号復号により誤りのビットが残った場合であっても、ＢＣＨ符号復号によりその誤りのビットを訂正することで、データを確定することができる。しかし、ＢＣＨ符号復号によっても誤りのビットを訂正することができない場合があり、その場合は、データを確定することができない。

ところで、連接符号を用いることにより誤り訂正能力が向上することは一般的に知られているが、誤り訂正能力をさらに向上させるために、復号処理を繰り返す手法が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。

この手法は、送信装置がリードソロモン符号と畳み込み符号とを組み合わせた連接符号を用いて連接符号化を行い、受信装置がビタビ復号及びリードソロモン復号により連接符号復号による誤り訂正を行う際に、連接符号復号による誤り訂正を繰り返し行うものである。具体的には、ビタビ復号及びリードソロモン復号により生成した誤り訂正可否情報から確定ビット情報（ビタビ復号の出力を一部確定させる情報）を生成し、確定ビット情報に応じて連接符号復号による誤り訂正を繰り返すものである。

辻琢矢、外２名、「ＲＳ復号の誤り訂正可否情報を用いたビタビ復号の改善」、社団法人映像情報メディア学会技術報告、ITE Technical Report、Vol.35,No.31、BCT2011-53(Jul,2011)

前述のとおり、ＬＤＰＣ符号とＢＣＨ符号とを組み合わせた連接符号を用いて誤り訂正を行う手法は、ＤＶＢ−Ｔ２等に従って既に実用化されており、優れた誤り訂正能力を持つことが知られている。

しかしながら、この手法では、伝送容量の理論的限界であるシャノン限界とは乖離があるという問題があった。このため、誤り訂正手法を改良し、復号性能をさらに向上させることが所望されていた。

また、前述の非特許文献１の手法は、連接符号化処理がリードソロモン符号化と畳み込み符号化との組み合わせに限定され、連接符号復号処理もビタビ復号とリードソロモン復号との組み合わせに限定されている。前述のＬＤＰＣ符号とＢＣＨ符号とを組み合わせた連接符号を用いた場合には、ＬＤＰＣ符号復号の際に尤度が伝搬するという特性があり、ビタビ復号とはその復号手法が根本的に異なる。このため、前述の非特許文献１の手法は、ＬＤＰＣ符号とＢＣＨ符号とを組み合わせた連接符号にそのまま適用することができない。

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、映像、音声等のデータに外符号と内符号とを用いて連接符号化し、連接符号化したデータに対し、尤度が伝搬する内符号復号及び外符号復号を繰り返し行う際に、復号性能をさらに向上させ、所要Ｃ／Ｎの低減化を図ることが可能な送信装置及び受信装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による送信装置は、送信対象のデータに外符号の符号化処理及び内符号の符号化処理を施し、連接符号化データを生成して送信する送信装置において、前記送信対象のデータを所定数に分割して分割データを生成し、前記分割データ毎に、外符号の符号化処理を施して外符号パリティビットを生成し、前記分割データと当該分割データに対応する外符号パリティビットとを前記所定数分連結して外符号化データを生成する外符号化部と、復号の際に尤度が伝搬する内符号を用いて、前記外符号化部により生成された外符号化データに対し、前記内符号の符号化処理を施して内符号パリティビットを生成し、前記外符号化データに前記内符号パリティビットを付加して連接符号化データを生成する内符号化部と、を備え、前記外符号をＢＣＨ符号とし、前記内符号を空間結合ＬＤＰＣ符号とし、前記外符号化部が、前記分割データのビットサイズと、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列に含まれるパリティビットが配置された対角線上の複数のブロック行列におけるそれぞれの行サイズとが同一または整数倍の関係になるように、前記送信対象のデータを所定数に分割して前記分割データを生成する、ことを特徴とする。

さらに、本発明による受信装置は、連接符号化データを受信し、前記連接符号化データに内符号の復号処理及び外符号の復号処理を施し、元のデータに復元する受信装置において、前記受信した連接符号化データに含まれる内符号パリティビットを用いて、前記受信した連接符号化データに含まれる外符号化データに対し、復号の際に尤度が伝搬する内符号の復号処理を施す内符号復号部と、前記内符号復号部により復号処理が施された外符号化データに含まれる所定数の分割データ及び外符号パリティビットのデータ領域毎に、誤りビット数を算出し、前記誤りビット数が所定ビット数以下のデータ領域について、前記データ領域の外符号パリティビットを用いて、前記データ領域の分割データに対し外符号の復号処理を施し、前記データ領域を確定する外符号復号部と、を備え、前記内符号復号部が、前記外符号復号部により復号処理が施された分割データを含む連接符号化データを入力し、前記内符号の復号処理を行い、前記外符号復号部が、前記内符号復号部により復号処理が施された外符号化データを含む連接符号化データを入力して前記外符号の復号処理を行い、前記内符号復号部による内符号の復号処理と前記外符号復号部による外符号の復号処理とを繰り返し、前記外符号復号部が、全ての前記データ領域が確定していると判定した場合、または前記内符号復号部及び前記外符号復号部による復号処理の回数が所定の上限回数に達していると判定した場合、全ての前記データ領域から前記分割データを抽出して連結し、前記連結したデータを元のデータとして出力し、前記外符号をＢＣＨ符号とし、前記内符号を空間結合ＬＤＰＣ符号とし、前記分割データのビットサイズと、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列に含まれるパリティビットが配置された対角線上の複数のブロック行列におけるそれぞれの行サイズとが同一または整数倍の関係である、ことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、映像、音声等のデータに外符号と内符号とを用いて連接符号化し、連接符号化したデータに対し、尤度が伝搬する内符号復号及び外符号復号を繰り返し行う際に、誤り訂正能力を向上させることができる。したがって、連接符号化したデータの復号性能をさらに向上させ、所要Ｃ／Ｎの低減化を図ることが可能となる。

本発明の実施形態による送信装置の構成を示すブロック図である。 連接符号化データの構成を示す図である。 外符号化部の処理を説明する図である。 内符号化部の処理を説明する図である。 本発明の実施形態による受信装置の構成を示すブロック図である。 内符号復号部及び外符号復号部の処理を示すフローチャートである。 外符号復号部におけるＢＣＨ符号復号及び確定ビット化処理（ステップＳ６０３の処理）の詳細を示すフローチャートである。 内符号復号部及び外符号復号部の処理を説明する図である。 （１）は、ＬＤＰＣ符号の検査行列を示す図である。（２）は、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を示す図である。 空間結合ＬＤＰＣ符号を用いた場合の尤度伝搬の様子を説明する図である。 連接符号化データのデータ領域と、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を構成するブロック行列の行部分とが対応した例を説明する図である。 従来の連接符号化データの構成を示す図である。 従来の連接符号化処理を説明する図である。 従来の連接符号復号処理を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の実施形態では、外符号の例としてＢＣＨ符号を挙げ、内符号の例としてＬＤＰＣ符号を挙げて説明する。尚、ＬＤＰＣ符号には、空間結合ＬＤＰＣ符号等の新しい符号体系が含まれるものとする。また、本発明は、この例に限定されるものではなく、他の外符号及び内符号を用いた場合にも適用がある。

〔送信装置〕
まず、本発明の実施形態による送信装置について説明する。図１は、送信装置の構成を示すブロック図である。この送信装置１は、符号化器１０、変調部１３及び送信部１４を備えている。符号化器１０は、外符号化部１１及び内符号化部１２を備えている。

符号化器１０の外符号化部１１は、送信対象のデータを入力し、入力した所定長のデータを所定数に均等に分割し、所定数の分割データを生成する。そして、外符号化部１１は、所定数の分割データ毎に、分割データに対し外符号であるＢＣＨ符号の符号化処理を施し、ＢＣＨ符号パリティビットを生成する。そして、外符号化部１１は、分割データにＢＣＨ符号パリティビットを付加して符号化データを生成し、所定数の符号化データを連結してＢＣＨ符号化データを生成し、ＢＣＨ符号化データを内符号化部１２に出力する。外符号化部１１の処理の詳細については後述する。

内符号化部１２は、外符号化部１１からＢＣＨ符号化データを入力し、ＢＣＨ符号化データに対し、内符号であるＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて符号化処理を施し、ＬＤＰＣ符号パリティビットを生成する。そして、内符号化部１２は、入力したＢＣＨ符号化データにＬＤＰＣ符号パリティビットを付加してＬＤＰＣ符号化データである連接符号化データを生成し、連接符号化データを変調部１３に出力する。内符号化部１２の処理の詳細については後述する。このように、符号化器１０により連接符号化データが生成される。

変調部１３は、内符号化部１２から連接符号化データを入力し、連接符号化データに対しＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）等の所定の変調方式により変調処理を施し、変調信号を送信部１４に出力する。送信部１４は、変調部１３から変調信号を入力し、変調信号を所定の無線信号に変換し、無線信号を送信アンテナから送信する。

（連接符号化データ）
次に、図１に示した送信装置１の符号化器１０により生成される連接符号化データの構成について詳細に説明する。図２は、連接符号化データの構成を示す図であり、ＬＤＰＣ符号とＢＣＨ符号とを組み合わせた１符号長のデータの構成を示している。尚、外符号化部１１により送信対象のデータが分割される所定数を３としている。

この連接符号化データは、送信対象のデータが所定数（図２の場合は３）に分割された第１のデータ、第１のデータに対するＢＣＨ符号パリティビット、分割された第２のデータ、第２のデータに対するＢＣＨ符号パリティビット、分割された第３のデータ、第３のデータに対するＢＣＨ符号パリティビット、及びＬＤＰＣ符号パリティビットにより構成される。

図２から、この連接符号化データは、ＢＣＨ符号パリティビットとＬＤＰＣ符号パリティビットとが連結されておらず、送信対象のデータが分割された分割データを単位として、ＢＣＨ符号パリティビットが付加されていることがわかる。この連接符号化データにおいて、符号長、パリティビット長及びデータ長（データビット長）は、図１２に示した従来の連接符号化データと同じであり、誤り訂正符号による符号化率は、従来と変わらない。

（外符号化部１１の処理）
次に、図１に示した外符号化部１１の処理について詳細に説明する。図３は、外符号化部１１の処理を説明する図である。まず、外符号化部１１は、送信対象のデータを入力し（ステップＳ３０１）、送信対象のデータを所定数（本例の場合は３）のデータ１，２，３に均等に分割する（ステップＳ３０２）。

外符号化部１１は、データ１に対しＢＣＨ符号化処理を施し、データ１に対するＢＣＨ符号パリティビットを生成する（ステップＳ３０３）。また、外符号化部１１は、データ２に対しＢＣＨ符号化処理を施し、データ２に対するＢＣＨ符号パリティビットを生成する（ステップＳ３０４）。また、外符号化部１１は、データ３に対しＢＣＨ符号化処理を施し、データ３に対するＢＣＨ符号パリティビットを生成する（ステップＳ３０５）。

外符号化部１１は、データ１，２，３に対し、対応するＢＣＨ符号パリティビットをそれぞれ付加し、３個の符号化データを連結してＢＣＨ符号化データを生成し、ＢＣＨ符号化データを内符号化部１２に出力する（ステップＳ３０６）。

これにより、分割されたデータ１，２，３のそれぞれを単位としてＢＣＨ符号パリティビットが付加され、ＢＣＨ符号化データが生成される。

（内符号化部１２の処理）
次に、図１に示した内符号化部１２の処理について詳細に説明する。図４は、内符号化部１２の処理を説明する図である。まず、内符号化部１２は、ＢＣＨ符号化データを入力し（ステップＳ４０１）、ＢＣＨ符号化データに対しＬＤＰＣ符号化処理を施し、ＬＤＰＣ符号パリティビットを生成する（ステップＳ４０２）。

内符号化部１２は、入力したＢＣＨ符号化データにＬＤＰＣ符号パリティビットを付加して連接符号化データを生成し、連接符号化データを変調部１３に出力する（ステップＳ４０３）。

以上のように、本発明の実施形態による送信装置１によれば、外符号化部１１は、送信対象のデータを所定数に分割し、所定数の分割データのそれぞれに対してＢＣＨ符号化処理を施し、分割データにＢＣＨ符号パリティビットを付加して生成した符号化データを連結し、ＢＣＨ符号化データを生成するようにした。そして、内符号化部１２は、ＢＣＨ符号化データに対してＬＤＰＣ符号化処理を施し、ＢＣＨ符号化データにＬＤＰＣ符号パリティビットを付加して連接符号化データを生成するようにした。

これにより、送信装置１から連接符号化データを受信する受信装置に、ＬＤＰＣ符号復号及びＢＣＨ符号復号の連接符号復号処理を繰り返して行わせる際に、ＢＣＨ符号復号処理において、分割データ及びＢＣＨ符号パリティビットを単位にした誤り訂正の可否を判断させることで、分割データを順次確定させることができる。そして、全ての分割データが確定するまで、または所定の上限回数まで連接符号復号処理を繰り返して行わせることで、元のデータを精度高く復元することができる。

したがって、映像、音声等のデータにＢＣＨ符号とＬＤＰＣ符号とを用いて連接符号化し、連接符号化データに対し、尤度が伝搬するＬＤＰＣ符号復号及びＢＣＨ符号復号を繰り返し行う際に、データが非確定となり得る従来に比べ、誤り訂正能力が向上するから、連接符号化データの復号性能をさらに向上させることができ、所要Ｃ／Ｎの低減化を図ることが可能となる。

〔受信装置〕
次に、本発明の実施形態による受信装置について説明する。図５は、受信装置の構成を示すブロック図である。この受信装置２は、受信部２１、復調部２２及び復号器２０を備えている。復号器２０は、内符号復号部２３及び外符号復号部２４を備えている。

受信部２１は、図１に示した送信装置１により送信された無線信号を受信アンテナにて受信し、無線信号を変調信号に変換して復調部２２に出力する。復調部２２は、受信部２１から変調信号を入力し、変調信号に対して送信装置１の変調部１３における所定の変調方式に対応した復調処理を施し、復調した連接符号化データを生成して復号器２０に出力する。

復号器２０の内符号復号部２３は、復調部２２から復調された連接符号化データを入力するか、または外符号復号部２４からＢＣＨ符号復号された連接符号化データ（連接符号復号された連接符号化データ）を入力する。

内符号復号部２３は、入力した連接符号化データに含まれるＬＤＰＣ符号パリティビット及びＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて、入力した連接符号化データに含まれるＢＣＨ符号化データに対し、内符号であるＬＤＰＣ符号の復号処理を施す。これにより、ＢＣＨ符号化データがＬＤＰＣ符号復号され、ＢＣＨ符号化データの誤りが訂正される。そして、内符号復号部２３は、ＬＤＰＣ符号復号したＢＣＨ符号化データを含む連接符号化データ（ＬＤＰＣ符号復号した連接符号化データ）を外符号復号部２４に出力する。内符号復号部２３の処理の詳細については後述する。

外符号復号部２４は、内符号復号部２３からＬＤＰＣ符号復号された連接符号化データを入力し、入力した連接符号化データに含まれる分割データ及びＢＣＨ符号パリティビットのデータ領域毎に、ＢＣＨ符号パリティビットを用いて、分割データに対し、外符号であるＢＣＨ符号の復号処理を施す。これにより、データ領域内の分割データがＢＣＨ符号復号され、分割データの誤りが訂正される。

ここで、外符号復号部２４は、ＢＣＨ符号復号処理の際に、訂正対象のデータに誤りが何ビット存在するかを判断する。つまり、外符号復号部２４は、データ領域毎に誤りビット数を算出し、誤りビット数に基づいて、分割データの誤りを訂正可能か否か判定する。

外符号復号部２４は、データ領域毎に、データ領域内の誤りを訂正可能であるか否か判定し、誤り訂正可能であると判定した分割データに対し復号処理を施し、当該データ領域を確定ビット化する（当該データ領域を確定する）。外符号復号部２４は、誤り訂正不可能と判定した分割データに対して復号処理を施さない。

外符号復号部２４は、全てのデータ領域について誤り訂正可能であると判定するまで、または内符号復号部２３及び当該外符号復号部２４による復号処理の回数が所定の上限回数に達するまで、ＢＣＨ符号復号した連接符号化データを内符号復号部２３に出力する。これにより、内符号復号部２３にて、確定ビット化したデータ領域を含むＢＣＨ符号化データがＬＤＰＣ符号復号される。

ＬＤＰＣ符号復号では、あるデータ領域の復号は複数のデータ領域のビットを利用して行われるから、確定ビット化したデータ領域における誤り訂正された精度の高いビットが、確定ビット化していない他のデータ領域に伝搬するという特性を有する。したがって、確定ビット化したデータ領域及び確定ビット化していないデータ領域を含むＢＣＨ符号化データがＬＤＰＣ符号復号されると、確定ビット化していないデータ領域内のビットは、確定ビット化したデータ領域のビットの影響を受けて、その精度が高くなる。これにより、後段の外符号復号部２４におけるＢＣＨ符号復号処理の際に、確定ビット化していないデータ領域について誤り訂正可能であると判定される可能性が高くなる。

外符号復号部２４は、全てのデータ領域について誤り訂正可能であると判定し、全てのデータ領域を確定ビット化した場合、または復号処理回数が所定の上限回数に達していると判定した場合、データ領域毎にＢＣＨ符号復号した連接符号化データから分割データを抽出して連結し、元のデータとして外部に出力する。外符号復号部２４の処理の詳細については後述する。

（内符号復号部２３及び外符号復号部２４の処理）
次に、内符号復号部２３及び外符号復号部２４の処理について詳細に説明する。図６は、内符号復号部２３及び外符号復号部２４の処理を示すフローチャートである。図６において、ステップＳ６０１及びステップＳ６０２は、内符号復号部２３による処理であり、ステップＳ６０３〜ステップＳ６０６は、外符号復号部２４による処理である。

まず、内符号復号部２３は、復調された連接符号化データまたは連接符号復号された連接符号化データを入力し（ステップＳ６０１）、ＬＤＰＣ符号復号を行う（ステップＳ６０２）。

外符号復号部２４は、内符号復号部２３によりＬＤＰＣ符号復号された連接符号化データのデータ領域毎に、誤り訂正可能であるか否かを判定し、誤り訂正可能である場合、ＢＣＨ符号復号を行って確定ビット化する（ステップＳ６０３）。これにより、誤り訂正可能な場合に、そのデータ領域が確定する。

図７は、外符号復号部２４におけるＢＣＨ符号復号及び確定ビット化処理（ステップＳ６０３の処理）の詳細を示すフローチャートである。外符号復号部２４は、連接符号化データのデータ領域毎に、データ領域内の分割データに対し誤りのあるビット数（誤りビット数）を算出する（ステップＳ７０１）。そして、外符号復号部２４は、データ領域毎に、誤りビット数と予め設定された誤り訂正可能ビット数とを比較して、誤りビット数のビットを誤り訂正可能か否か判定する（ステップＳ７０２）。

外符号復号部２４は、ステップＳ７０２において、誤りビット数が誤り訂正可能ビット数以下であり、誤り訂正可能であると判定した場合（ステップＳ７０２：Ｙ）、当該データ領域について、データ領域内のＢＣＨ符号パリティビットを用いて、データ領域内の分割データに対しＢＣＨ符号復号処理を施すことで、誤り訂正を行う（ステップＳ７０３）。そして、外符号復号部２４は、当該データ領域について確定ビット化する（ステップＳ７０４）。

一方、外符号復号部２４は、ステップＳ７０２において、誤りビット数が誤り訂正可能ビット数よりも大きく、誤り訂正不可能であると判定した場合（ステップＳ７０２：Ｎ）、ＢＣＨ符号復号を行わず、当該データ領域について確定ビット化できないとして、当該データ領域を非確定とする。

このように、ＢＣＨ符号復号処理の際に算出した誤りビット数に基づいて、誤り訂正可能か否かが判定され、誤り訂正可能な場合に、そのデータ領域が確定する。

図６に戻って、外符号復号部２４は、ステップＳ６０３の処理の後、全てのデータ領域について確定しているか否かを判定する（ステップＳ６０４）。外符号復号部２４は、ステップＳ６０４において、全てのデータ領域のうちのいずれかのデータ領域が確定していないと判定した場合（ステップＳ６０４：Ｎ）、内符号復号部２３によるステップＳ６０２のＬＤＰＣ符号復号処理並びに外符号復号部２４によるステップＳ６０３のＢＣＨ符号復号及び確定ビット化処理の回数（復号処理回数）が所定の上限回数以下であるか否か、すなわち復号処理回数が上限回数に達していないか否かを判定する（ステップＳ６０５）。

外符号復号部２４は、ステップＳ６０５において、復号処理回数が上限回数以下である（上限回数に達していない）と判定した場合（ステップＳ６０５：Ｙ）、ステップＳ６０２へ移行し、全てのデータ領域が確定するまで、または復号処理回数が上限回数に達するまで、ステップＳ６０２及びステップＳ６０３の処理を繰り返す。

一方、外符号復号部２４は、ステップＳ６０４において、全てのデータ領域について確定していると判定した場合（ステップＳ６０４：Ｙ）、または、ステップＳ６０５において、復号処理回数が上限回数以下でない（上限回数に達している）と判定した場合（ステップＳ６０５：Ｎ）、データ領域毎の分割データを抽出して連結し、元のデータとして出力する（ステップＳ６０６）。

図８は、図６及び図７に示した内符号復号部２３及び外符号復号部２４の処理を説明する図であり、図２〜図４に示した分割データの所定数を３とした例に対応している。データ１，２，３はそれぞれ分割データである。

内符号復号部２３は、ステップＳ６０２において、連接符号化データに含まれるＬＤＰＣ符号パリティビット及びＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて、連接符号化データに含まれるデータ領域１，２，３のＢＣＨ符号化データに対し、ＬＤＰＣ符号復号処理を施す。

外符号復号部２４は、ステップＳ６０３において、まず、連接符号化データに含まれるデータ領域１について誤り訂正可能であると判定すると、データ領域１内のＢＣＨ符号パリティビットを用いて、データ領域１内のデータ１に対しＢＣＨ符号復号処理を施し、ステップＳ７０４において、データ領域１を確定ビット化する。

そして、外符号復号部２４は、連接符号化データに含まれるデータ領域２について誤り訂正可能であると判定すると、データ領域２内のＢＣＨ符号パリティビットを用いて、データ領域２内のデータ２に対しＢＣＨ符号復号処理を施し、データ領域２を確定ビット化する。

そして、外符号復号部２４は、連接符号化データに含まれるデータ領域３について誤り訂正不可能であると判定すると、ＢＣＨ符号復号を行わず、データ領域３について確定ビット化できないとして、データ３を非確定とする。これにより、データ領域１，２が確定し、データ領域３は非確定となる。データ領域３には誤りビットが残っている。

内符号復号部２３は、ステップＳ６０２において、連接符号化データに含まれるＬＤＰＣ符号パリティビット及びＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて、ステップＳ６０３の処理の後の連接符号化データに含まれるデータ領域１，２，３のＢＣＨ符号化データに対し、ＬＤＰＣ符号復号処理を再度施す。

この場合、データ領域１，２は確定ビット化しており、データ領域３は確定ビット化しておらず誤りビットが残っているが、データ領域１，２の正確な尤度を用いることで、データ領域３も確定ビット化できることが期待される。つまり、ＬＤＰＣ符号復号処理によって、確定ビット化したデータ領域１，２における正確なビットの尤度を、確定ビット化していない他のデータ領域３に伝搬させることができる。

そして、ステップＳ６０２のＬＤＰＣ符号復号処理及びステップＳ６０３のＢＣＨ符号復号処理が繰り返されることで、外符号復号部２４は、ステップＳ６０４において、全てのデータ領域１，２，３について確定していると判定すると、ステップＳ６０６において、データ領域１，２，３毎のデータ１，２，３を抽出して連結し、元のデータとして出力する。

以上のように、本発明の実施形態による受信装置２によれば、内符号復号部２３は、復調部２２により復調された連接符号化データを入力し、連接符号化データに含まれるＢＣＨ符号化データに対しＬＤＰＣ符号復号処理を施し、外符号復号部２４は、内符号復号部２３によりＬＤＰＣ符号復号された連接符号化データのデータ領域毎に、誤り訂正が可能であるか否かを判定し、誤り訂正可能であると判定した場合、当該データ領域の分割データに対しＢＣＨ符号復号処理を施し、当該データ領域を確定ビット化して確定するようにした。そして、内符号復号部２３は、外符号復号部２４によりＢＣＨ符号復号された連接符号化データ（連接符号復号された連接符号化データ）を入力し、連接符号化データに含まれるＢＣＨ符号化データに対しＬＤＰＣ符号復号処理を再度施すようにした。

このＬＤＰＣ符号復号処理によって、確定ビット化したデータ領域における正確なビットの尤度が、確定ビット化していない他のデータ領域に伝搬するから、後段の外符号復号部２４のＢＣＨ符号復号処理において、確定ビット化していない他のデータ領域は、誤り訂正が可能であると判定され易くなる。

そして、外符号復号部２４は、このような内符号復号部２３のＬＤＰＣ符号復号処理及び外符号復号部２４のＢＣＨ符号復号処理が繰り返された後、全てのデータ領域について誤り訂正可能であると判定した場合、または、復号処理回数が上限回数に達していると判定した場合、全てのデータ領域から分割データを抽出して連結し、元のデータとして出力するようにした。

このように、ＢＣＨ符号化データのデータ領域毎に確定ビット化した後、ＬＤＰＣ符号復号及びＢＣＨ符号復号を繰り返し行うことで、確定ビット化したデータ領域のビットを尤度伝搬させて確定ビット化していない他のデータ領域の誤り訂正を行い、全てのデータ領域を確定させるようにした。これにより、全ての分割データが確定するまで、または上限回数に達するまで連接符号復号処理を繰り返して行うから、元のデータを高い精度で復元することができる。

したがって、映像、音声等のデータにＢＣＨ符号とＬＤＰＣ符号とを用いて連接符号化し、連接符号化データに対し、尤度が伝搬するＬＤＰＣ符号復号及びＢＣＨ符号復号を繰り返し行う際に、データが非確定となり得る従来に比べ、誤り訂正能力が向上するから、連接符号化データの復号性能をさらに向上させることができ、所要Ｃ／Ｎの低減化を図ることが可能となる。

〔内符号を空間結合ＬＤＰＣ符号とした場合〕
次に、内符号を空間結合ＬＤＰＣ符号とした場合について説明する。送信装置１の内符号化部１２は、ＬＤＰＣ符号の代わりに空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて、空間結合ＬＤＰＣ符号化を行う。また、受信装置２の内符号復号部２３は、ＬＤＰＣ符号の代わりに空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて、空間結合ＬＤＰＣ符号復号を行う。

図９（１）は、ＬＤＰＣ符号の検査行列を示す図であり、図９（２）は、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を示す図である。図９（１）（２）の検査行列において、黒模様の箇所に、尤度が伝搬する位置を示すパリティビットが配置されている。図９（１）（２）の検査行列を用いた復号処理では、連接符号化データに含まれる復号対象データ（ＢＣＨ符号化データ）と、検査行列の行部分（横幅部分）とが対応し、復号対象データの各ビットの尤度は、復号処理によって、当該ビット位置に対応する検査行列内のパリティビット位置の尤度に伝搬する。

図９（１）に示すＬＤＰＣ符号の検査行列では、パリティビットが検査行列全体にランダムに配置されているのに対し、図９（２）に示す空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列では、パリティビットが検査行列の対角線上にのみ配置されている。

図９（１）に示すＬＤＰＣ符号の検査行列を用いたＬＤＰＣ符号復号処理では、図８の例において、データ領域１内の所定ビットの尤度は、ランダムに配置されたパリティビットに従って、データ領域２，３内の所定ビット位置に伝搬する。一方、図９（２）に示す空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いた空間結合ＬＤＰＣ符号復号処理では、データ領域１内の所定ビットの尤度は、対角線上に配置されたパリティビットの範囲内で、例えば近隣のデータ領域２内の所定ビット位置に伝搬する。

図１０は、空間結合ＬＤＰＣ符号を用いた場合の尤度伝搬の様子を説明する図であり、図９（２）に示す空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いた場合を示している。空間結合ＬＤＰＣ符号復号処理では、左端のデータ領域が確定ビット化している場合、その正確なビット尤度は、対角線上に配置されたパリティビットの範囲内で、近隣のデータ領域の所定ビット位置に伝搬し、対角線上の左上から右下へ向けて順次伝搬する。

このように、内符号を空間結合ＬＤＰＣ符号とした場合には、図９（２）に示した空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いた空間結合ＬＤＰＣ符号復号処理により、確定ビット化したデータ領域内の正確なビット尤度が、近隣のデータ領域の所定ビット位置にのみ確実に伝搬する。これに対し、内符号をＬＤＰＣ符号とした場合、図９（１）に示したＬＤＰＣ符号の検査行列を用いたＬＤＰＣ符号復号処理では、確定ビット化したデータ領域内の正確なビット尤度は、ランダムに配置されたパリティビットに応じたデータ領域のみに伝搬するから、全てのデータ領域を確定させる場合に、必ずしも効率的であるとは限らない。これにより、空間結合ＬＤＰＣ符号を用いた場合には、データ領域は、近隣から順番に確実に確定ビット化されるから、ＬＤＰＣ符号を用いた場合に比べ、より効率的かつ効果的な復号を実現することができる。

図１１は、連接符号化データのデータ領域と、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を構成するブロック行列の行部分とが対応した例を説明する図である。この空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列は、図９（２）に示した検査行列に対応している。検査行列の対角線上のパリティビットは、ｎ個のブロック行列内に配置されており、それぞれのブロック行列内のパリティビットの配置は同じである。連接符号化データは、ｎ個のデータ領域を有しており、ブロック行列の数とデータ領域の分割データの数とが同一である。また、連接符号化データにおけるデータ領域のビットサイズと、ブロック行列の行サイズとが同一である。

この場合、送信装置１の外符号化部１１は、送信対象のデータを、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を構成するブロック行列と同じ数に分割し、当該数の分割データのそれぞれに対してＢＣＨ符号化処理を施す。

このように、図１１に示した空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いた空間結合ＬＤＰＣ符号復号処理では、連接符号化データのデータ領域のサイズとブロック行列の行部分のサイズとが同一であるから、確定ビット化したデータ領域内の正確な尤度は、隣のデータ領域にのみ確実に伝搬する。これにより、データ領域は、隣のデータ領域から順次確定ビット化されるから、一層効率的かつ効果的な復号を実現することができる。

尚、図１１は、連接符号化データのデータ領域のサイズとブロック行列の行部分のサイズとが同一の場合の例を示したが、両サイズが整数倍の関係であってもよい。具体的には、連接符号化データのデータ領域のサイズがブロック行列の行部分のサイズの整数倍であってもよいし、ブロック行列の行部分のサイズが連接符号化データのデータ領域のサイズの整数倍であってもよい。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。前記実施形態では、外符号としてＢＣＨ符号を用い、内符号として、尤度が伝搬するＢＰ法を実現するＬＤＰＣ符号を用いるようにしたが、これは一例であり、他の符号を用いることができる。例えば、外符号としてリードソロモン符号を用いるようにしてもよいし、外符号及び内符号としてＬＤＰＣ符号を用いるようにしてもよい。外符号としてＬＤＰＣ符号を用いる場合、受信装置２の外符号復号部２４は、データ領域毎に、誤りビットが残っているか否かを判定し、誤りビットが残っていない場合、当該データ領域を確定ビット化する。

要するに、外符号は、復号の際にデータ領域毎にデータ領域が確定するか否か（しているか否か）を判定できる符号であればよく、内符号は、復号の際に尤度が伝搬する符号であればよい。

また、前記実施形態の図２〜図４及び図８では、送信装置１の外符号化部１１により送信対象のデータが３個に分割される例を示したが、本発明は、この数に限定されるものではなく、２個または４個以上に分割する場合にも適用がある。

また、前記実施形態における送信装置１の外符号化部１１において、ＢＣＨ符号パリティビットを均等に配置する例を示したが、不均等に配置するようにしてもよい。具体的には、図２において、ＢＣＨ符号パリティビットの領域サイズを可変とし、左側の分割データに対応するＢＣＨ符号パリティビットの領域サイズが大きくなるようにし、右側の分割データに対応するＢＣＨ符号パリティビットの領域サイズが小さくなるようにしてもよい。また、ＢＣＨ符号パリティビットの領域サイズを固定とし、左側の分割データに対応するＢＣＨ符号パリティビットの領域にパリティを多めに配置し、右側の分割データに対応するＢＣＨ符号パリティビットの領域にパリティを少なめに配置するようにしてもよい。

１ 送信装置
２ 受信装置
１０ 符号化器
１１ 外符号化部
１２ 内符号化部
１３ 変調部
１４ 送信部
２０ 復号器
２１ 受信部
２２ 復調部
２３ 内符号復号部
２４ 外符号復号部

Claims (2)

1. 送信対象のデータに外符号の符号化処理及び内符号の符号化処理を施し、連接符号化データを生成して送信する送信装置において、
   前記送信対象のデータを所定数に分割して分割データを生成し、前記分割データ毎に、外符号の符号化処理を施して外符号パリティビットを生成し、前記分割データと当該分割データに対応する外符号パリティビットとを前記所定数分連結して外符号化データを生成する外符号化部と、
   復号の際に尤度が伝搬する内符号を用いて、前記外符号化部により生成された外符号化データに対し、前記内符号の符号化処理を施して内符号パリティビットを生成し、前記外符号化データに前記内符号パリティビットを付加して連接符号化データを生成する内符号化部と、を備え、
   前記外符号をＢＣＨ符号とし、前記内符号を空間結合ＬＤＰＣ符号とし、
   前記外符号化部は、
   前記分割データのビットサイズと、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列に含まれるパリティビットが配置された対角線上の複数のブロック行列におけるそれぞれの行サイズとが同一または整数倍の関係になるように、前記送信対象のデータを所定数に分割して前記分割データを生成する、ことを特徴とする送信装置。
2. 連接符号化データを受信し、前記連接符号化データに内符号の復号処理及び外符号の復号処理を施し、元のデータに復元する受信装置において、
   前記受信した連接符号化データに含まれる内符号パリティビットを用いて、前記受信した連接符号化データに含まれる外符号化データに対し、復号の際に尤度が伝搬する内符号の復号処理を施す内符号復号部と、
   前記内符号復号部により復号処理が施された外符号化データに含まれる所定数の分割データ及び外符号パリティビットのデータ領域毎に、誤りビット数を算出し、
   前記誤りビット数が所定ビット数以下のデータ領域について、前記データ領域の外符号パリティビットを用いて、前記データ領域の分割データに対し外符号の復号処理を施し、前記データ領域を確定する外符号復号部と、を備え、
   前記内符号復号部が、前記外符号復号部により復号処理が施された分割データを含む連接符号化データを入力し、前記内符号の復号処理を行い、
   前記外符号復号部が、前記内符号復号部により復号処理が施された外符号化データを含む連接符号化データを入力して前記外符号の復号処理を行い、
   前記内符号復号部による内符号の復号処理と前記外符号復号部による外符号の復号処理とを繰り返し、
   前記外符号復号部が、全ての前記データ領域が確定していると判定した場合、または前記内符号復号部及び前記外符号復号部による復号処理の回数が所定の上限回数に達していると判定した場合、全ての前記データ領域から前記分割データを抽出して連結し、前記連結したデータを元のデータとして出力し、
   前記外符号をＢＣＨ符号とし、前記内符号を空間結合ＬＤＰＣ符号とし、
   前記分割データのビットサイズと、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列に含まれるパリティビットが配置された対角線上の複数のブロック行列におけるそれぞれの行サイズとが同一または整数倍の関係である、ことを特徴とする受信装置。

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