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JP5371623B2 - Communication system and receiving apparatus - Google Patents

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JP5371623B2
JP5371623B2 JP2009187647A JP2009187647A JP5371623B2 JP 5371623 B2 JP5371623 B2 JP 5371623B2 JP 2009187647 A JP2009187647 A JP 2009187647A JP 2009187647 A JP2009187647 A JP 2009187647A JP 5371623 B2 JP5371623 B2 JP 5371623B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication system which performs decoding while shortening delay time by shortening decoding time. <P>SOLUTION: Upon input of a received packet to a receiver 20, a sequential decoding part 22 performs sequential EXOR calculation, implements Gaussian elimination, and when a rank of a subsequent matrix becomes equal to a dissipation packet, performs EXOR calculation for the remaining dissipation packet. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、消失誤り訂正符号として低密度パリティ検査(LDPC:Low−Density Parity−Check)符号を採用する通信システムに関するものである。   The present invention relates to a communication system that employs a low density parity check (LDPC) code as an erasure error correction code.

従来の消失訂正符号化/復号の通信システムでは、送信装置がパケット生成部、消失訂正符号化部、及び送信部を備え、一方、受信装置は受信部、復号部、及び情報ビット再生部を備える。送信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。受信装置の受信部は、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)。   In a conventional erasure correction encoding / decoding communication system, a transmission device includes a packet generation unit, an erasure correction encoding unit, and a transmission unit, while a reception device includes a reception unit, a decoding unit, and an information bit reproduction unit. . The erasure correction encoding unit of the transmission apparatus encodes information bits in units of packets using, for example, an LDPC code as the erasure correction code, and transmits the information bit from the transmission unit to the communication path. The receiving unit of the receiving apparatus receives a packet sequence that is partially lost due to the communication path, and decodes the lost packet using a Gaussian elimination method or the like based on the packet that the decoding unit has successfully received (for example, Patent Document 1). reference).

先ず、一般的な従来の復号法を示す。
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を説明する。なお、説明の簡単化のため、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。実際には、各パケットに複数ビットの情報が含まれており、同じ処理を並列に実行することとなる。
First, a general conventional decoding method is shown.
In general, the erasure correction code is decoded by a Gaussian elimination method. Hereinafter, the Gaussian elimination method will be briefly described. For simplicity of explanation, it is assumed that each packet is composed of 1-bit information. Actually, each packet contains multiple bits of information, and the same processing is executed in parallel.

符号語v=(u|p)とし、u=(u ・・・ u)を情報ベクトル、p=(p ・・・ p)をパリティベクトルとする。
例えば、行列Aを下式(1)とし、情報ベクトルu=(u)=(0 1 0 1)とすると、p=A・uより、正しいパリティベクトルはp=(p)=(1 0 0)となる。
今、受信装置において受信パケット成功が(u,u,p,p)=(0,1,0,0)とすると、pとpが式(1)の2行目と3行目にそれぞれ対応するため、それらの行を用いて式(2)の計算用行列を用意する。なお、式(1)に示すような行列Aの生成方法は、下記実施の形態2で説明する。

Figure 0005371623

Figure 0005371623
Let codeword v = (u | p), u = (u 1 u 2 ... U k ) be an information vector, and p = (p 1 p 2 ... P m ) be a parity vector.
For example, if the matrix A is expressed by the following equation (1) and the information vector u = (u 1 u 2 u 3 u 4 ) = (0 1 0 1), the correct parity vector is p T = A · u T = (P 1 p 2 p 3 ) = (1 0 0).
Now, assuming that the reception packet success in the receiving apparatus is (u 1 , u 2 , p 2 , p 3 ) = (0, 1 , 0, 0), p 2 and p 3 are the second line of the formula (1) and In order to correspond to the third row, the matrix for calculation of Expression (2) is prepared using those rows. Note that a method for generating the matrix A as shown in Expression (1) will be described in the second embodiment.
Figure 0005371623

Figure 0005371623

上式(2)に示す計算用行列にガウス消去法をかけて、下三角行列を右半分の部分行列として含む下式(3)の行列に変換する。下式(3)の行列より、(u,u,p,p)=(0,1,0,0)を用いて後退代入を行い、(u,u)=(0,1)を解くことができる。

Figure 0005371623
A Gaussian elimination method is applied to the calculation matrix shown in the above equation (2) to convert it into a matrix of the following equation (3) including the lower triangular matrix as a right half submatrix. From the matrix of the following equation (3), backward substitution is performed using (u 1 , u 2 , p 2 , p 3 ) = (0, 1, 0, 0), and (u 3 , u 4 ) = (0 , 1) can be solved.
Figure 0005371623

以上の計算法に基づき、実際の通信では受信装置の復号部が以下の手順で復号を行っている。
[従来の復号手順]
(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)上記(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)上記(手順1)において、もし誤りがなければ、受信成功パケットを復号部が有するバッファ内に保存する。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式(2),(3)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)上記(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)上記(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、上式(2),(3)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。
Based on the above calculation method, in actual communication, the decoding unit of the receiving apparatus performs decoding in the following procedure.
[Conventional decryption procedure]
(Procedure 1) After receiving a packet, error detection of the packet is performed.
(Procedure 2) In the above (Procedure 1), if there is an error (lost packet), nothing is done.
(Procedure 3) In the above (Procedure 1), if there is no error, the reception success packet is stored in the buffer of the decoding unit. When a parity packet is received, a Gaussian elimination method is performed, and it is confirmed whether the number of lost packets in the information packet is equal to the rank of the matrix after the Gaussian elimination method according to the processes of the above equations (2) and (3).
(Procedure 4) In the above (Procedure 3), if the ranks are not equal, the next reception success packet is awaited.
(Procedure 5) In the above (Procedure 3), if the ranks are equal, the storage of the reception success packet is stopped, and all the receptions succeeded according to the matrix after the Gaussian elimination method according to the processing of the above formulas (2) and (3) The lost packet is calculated using the packet.

国際公開WO2007/072721International Publication WO2007 / 0727221

従来の復号手順は以上のようになっているため、復号部は、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。そのため、パケットのEXOR計算が一時に集中し、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。図15に、従来の復号手順を行う場合の、復号開始の判断時である「ランクOK」から復号完了までの復号時間Tdecを示す。 Since the conventional decoding procedure is as described above, the decoding unit collectively performs decoding after determining that all lost packets can be decoded by checking the rank of the Gaussian elimination method. Therefore, there is a problem that the EXOR calculation of packets is concentrated at a time, and the calculation time becomes dominant in transmission delay. FIG. 15 shows a decoding time T dec from “rank OK” at the time of determination of decoding start to decoding completion when performing the conventional decoding procedure.

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、受信装置に受信パケットが入力次第、逐次EXOR計算することで計算時間を分散し、復号時間Tdecを短縮することにより、遅延時間の短縮が可能な復号を実行する通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. By receiving a received packet input to a receiving device, the calculation time is distributed by sequentially performing EXOR calculation, and the decoding time T dec is shortened. It is an object of the present invention to provide a communication system that performs decoding capable of reducing the delay time.

この発明に係る通信システムは、受信装置が、消失訂正符号の検査行列について行毎のEXOR値を格納するベクトルを有し、送信装置から受信したビット又はパケットを受信する度に、当該ビット又はパケットに対してその受信値と対応する列のうちの1がある行位置とのEXOR計算を行い、行毎のEXOR値を格納するベクトルの対応する行位置毎に格納されている値と現在計算した値を加算する逐次復号部を備えるものである。   In the communication system according to the present invention, each time a receiving apparatus receives a bit or packet received from a transmitting apparatus, the receiving apparatus has a vector that stores an EXOR value for each row of a parity check matrix of an erasure correction code. The EXOR calculation is performed on a row position where one of the columns corresponding to the received value corresponds to the value stored in each row position corresponding to the vector storing the EXOR value for each row. A sequential decoding unit for adding values is provided.

この発明によれば、消失訂正符号の検査行列について行毎のEXOR値を格納するベクトルを有し、送信装置から受信したビット又はパケットを受信する度に、当該ビット又はパケットに対してその受信値と対応する列のうちの1がある行位置とのEXOR計算を行い、行毎のEXOR値を格納するベクトルの対応する行位置毎に格納されている値と現在計算した値を加算するようにしたので、受信パケットが入力次第、逐次EXOR計算することで計算時間を分散し、復号時間Tdecを短縮することにより、遅延時間の短縮が可能な復号を実行することのできる受信装置を備えた通信システムを提供することができる。 According to the present invention, each time a bit or packet received from a transmitting device is received, the received value for that bit or packet is stored in the EXOR value for each row of the parity check matrix of the erasure correction code. 1 of the corresponding column and EXOR calculation with a row position, and the value stored for each corresponding row position of the vector storing the EXOR value for each row is added to the currently calculated value. Therefore, as soon as the received packet is input, a receiving device capable of executing decoding that can reduce the delay time by distributing the calculation time by performing sequential EXOR calculation and shortening the decoding time T dec is provided. A communication system can be provided.

この発明の実施の形態1に係る通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the communication system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1による逐次復号手順を行った場合の復号時間を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a decoding time when the sequential decoding procedure according to the first embodiment is performed. 実施の形態1による逐次復号手順のガウス消去法後の行列を示す説明図である。6 is an explanatory diagram showing a matrix after a Gaussian elimination method of a sequential decoding procedure according to Embodiment 1. FIG. 従来の復号手順と比較した、実施の形態1の逐次復号手順による復号時間の削減効果を示すグラフである。It is a graph which shows the reduction effect of the decoding time by the sequential decoding procedure of Embodiment 1 compared with the conventional decoding procedure. 従来の復号手順と比較した、実施の形態1の逐次復号手順による復号時間の削減効果を示すグラフを示し、従来の復号手順は非組織型符号、逐次復号手順は組織型符号である。The graph which shows the reduction effect of the decoding time by the sequential decoding procedure of Embodiment 1 compared with the conventional decoding procedure is shown, the conventional decoding procedure is a non-systematic code, and the sequential decoding procedure is a systematic code. この発明の実施の形態2に係る符号化処理において、符号化率2/3のパンクチャー位置の例を示す。In the encoding process according to Embodiment 2 of the present invention, an example of a puncture position with an encoding rate of 2/3 is shown. 実施の形態2によるパンクチャリングを示す説明図であり、図7(a)が母符号、図7(b)がパンクチャード符号である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing puncturing according to Embodiment 2, in which FIG. 7A is a mother code and FIG. 7B is a punctured code. 実施の形態2による拡張操作を行ったパリティ検査行列を示し、図8(a)は拡張したパリティ検査行列の構造、図8(b)は拡張基礎行列である。FIG. 8A shows a parity check matrix subjected to an extension operation according to Embodiment 2, FIG. 8A shows the structure of the extended parity check matrix, and FIG. 8B shows an extended basic matrix. 実施の形態2によるLDPC符号の検査行列の例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of a parity check matrix of an LDPC code according to Embodiment 2. FIG. 図9に示す検査行列に、実施の形態2の消失訂正符号化法のステップ1の処理を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the process of step 1 of the erasure | elimination correction encoding method of Embodiment 2 with respect to the check matrix shown in FIG. 図10に示す検査行列に、実施の形態2の消失訂正符号化法のステップ2の処理を行った結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a result of performing the processing in step 2 of the erasure correction coding method according to the second embodiment on the parity check matrix illustrated in FIG. 10. 図11に示す検査行列に、実施の形態2の消失訂正符号化法のステップ3の処理を行った結果を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a result of performing the processing in step 3 of the erasure correction coding method according to the second embodiment on the parity check matrix illustrated in FIG. 11. 図12に示す検査行列に、実施の形態2の消失訂正符号化法のステップ4の処理を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the process of step 4 of the erasure | elimination correction encoding method of Embodiment 2 with respect to the check matrix shown in FIG. 実施の形態2の消失訂正符号化法により生成した行列Aを示す図である。6 is a diagram showing a matrix A generated by the erasure correction coding method according to Embodiment 2. FIG. 従来の復号手順を行った場合の復号時間を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the decoding time at the time of performing the conventional decoding procedure.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る通信システムの構成を示すブロック図である。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。送信機として用いる送信装置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とを備える構成とし、一方、受信機として用いる受信装置20は、受信部21と、逐次復号部22と、情報ビット再生部23とを備える構成とする。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of a communication system according to Embodiment 1 of the present invention. The communication system shown in FIG. 1 uses an LDPC code as an erasure error correction code. The transmission device 10 used as a transmitter includes a packet generation unit 11, an erasure correction coding unit 12, and a transmission unit 13, while the reception device 20 used as a receiver includes a reception unit 21 and a sequential decoding. The unit 22 and the information bit reproduction unit 23 are provided.

送信装置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1を経由して受信装置20へ送信する。なお、送信装置10の詳細は下記実施の形態2で述べる。
受信装置20において、受信部21は、通信路1を経由して送信装置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、これらパケットを下記の逐次復号手順に従って誤り検出及び消失訂正する。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。
In transmission apparatus 10, packet generation unit 11 generates a packet from information bits using a check matrix. The erasure correction encoding unit 12 performs erasure error correction encoding on the packet. The transmission unit 13 transmits the encoded packet to the reception device 20 via the communication path 1. Details of the transmitting apparatus 10 will be described in the second embodiment below.
In the reception device 20, the reception unit 21 receives a packet transmitted from the transmission device 10 via the communication path 1. The sequential decoding unit 22 has a buffer for temporarily storing received packets, and detects and erasures these packets according to the following sequential decoding procedure. The information bit reproducing unit 23 combines the decrypted packets to generate information bits.

以下、受信装置20の逐次復号部22の動作を説明する。
[逐次復号手順]
(手順1)受信部21によるパケット受信後に、逐次復号部22がそのパケットの誤り検知を行う。
(手順2)逐次復号部22は、上記(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。
Hereinafter, the operation of the sequential decoding unit 22 of the receiving device 20 will be described.
[Sequential decoding procedure]
(Procedure 1) After receiving the packet by the receiving unit 21, the sequential decoding unit 22 detects an error of the packet.
(Procedure 2) In the above (Procedure 1), the sequential decoding unit 22 does nothing if there is an error (lost packet).

(手順3)逐次復号部22は、上記(手順1)において、もし誤りがなければ、バッファに受信成功パケットを一時保存すると共に、その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既計算の格納値とEXOR計算を行う。また、逐次復号部22は、行列Aから、受信成功した情報パケットに対応する列を削除して、行列Aを生成する。
例えば、受信成功した情報パケットu=0のときのEXOR計算は、下式(4)のようになる。ここで、行列Aは、行列Aから受信成功した情報パケットに対応する列を削除した行列であり、ベクトルRは行毎のEXOR値を示すベクトルである。
に続いて受信成功した情報パケットu=1についても、下式(5)のようにパケット受信毎に逐次、計算を実施する。式(5)に示すように、受信成功した情報パケットuと、対応する検査行列Aの列の「1」のある行位置とのEXOR計算を行い、さらに、ベクトルRに格納されている値と現在計算した値とを加算する。ここでも、行列Aから受信成功した情報パケットに対応する列を削除する。

Figure 0005371623

Figure 0005371623
(Procedure 3) If there is no error in the above (Procedure 1), the sequential decoding unit 22 temporarily stores the reception success packet in the buffer, and “1” in the column corresponding to the reception success packet. EXOR calculation is performed with the stored value already calculated for each line where the Also, the sequential decoding unit 22 deletes the column corresponding to the information packet that has been successfully received from the matrix A , and generates the matrix A.
For example, the EXOR calculation when the information packet u 1 = 0 that has been successfully received is expressed by the following equation (4). Here, the matrix A · is a matrix obtained by deleting the column corresponding to the information packet that has been successfully received from the matrix A, and the vector R is a vector indicating the EXOR value for each row.
For the information packet u 2 = 1 that has been successfully received following u 1 , the calculation is sequentially performed every time the packet is received as shown in the following equation (5). As shown in Expression (5), EXOR calculation is performed between the information packet u 2 that has been successfully received and the row position where “1” is in the column of the corresponding check matrix A, and the value stored in the vector R And the currently calculated value. Again, the column corresponding to the information packet successfully received from the matrix A · is deleted.
Figure 0005371623

Figure 0005371623

また、受信部21がパリティパケットpを受信した場合、逐次復号部22は、情報パケットu内の消失パケット数と、行列Aに対して受信成功パリティパケットに対応する行で構成した行列A・・にガウス消去法を行った行列A・・・のランクとが等しいかどうか確認する。
例えば、情報パケットu,u及びパリティパケットpを消失し、パリティパケットp=0,p=0を受信したとき、逐次復号部22は、下式(6)にガウス消去法を行って下式(7)を得、ランクを確認する。

Figure 0005371623

Figure 0005371623
Also, if the receiving unit 21 receives the parity packet p m, sequential decoding unit 22, the number of lost packets in the information packet u k, it is constituted by the row corresponding to the successfully received parity packet for matrices A · Matrix and rank of the matrix a ··· performing the Gaussian elimination method to a ·· is whether to confirm or equal.
For example, when the information packets u 3 and u 4 and the parity packet p 1 are lost and the parity packets p 2 = 0 and p 3 = 0 are received, the sequential decoding unit 22 applies the Gaussian elimination method to the following equation (6). Go to get the following formula (7) and check the rank.
Figure 0005371623

Figure 0005371623

(手順4)逐次復号部22は、上記(手順3)において、もし、情報パケットの消失パケット数と行列A・・・のランクが等しくなければ、次の受信成功パケットを待つ。 (Step 4) sequential decoding unit 22 in the above (step 3), if not equal the rank of the lost packet number and the matrix A · · · of the information packet and waits for the next successful reception packet.

(手順5)逐次復号部22は、上記(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、ベクトルRとガウス消去法後の行列A・・・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。
例えば、情報パケットu=0,u=1を受信、情報パケットu,u及びパリティパケットpを消失し、パリティパケットp=0,p=0を受信したとき、行列A・・・は上式(7)であるから、逐次復号部22は、各行のEXOR値(下式(8)で示す)を行列A・・・に対応させて下式(9)を得る。これにより、下式(10)となるから、後退代入により(u,u)=(0,1)を解くことができる。

Figure 0005371623

Figure 0005371623

Figure 0005371623
(Step 5) sequential decoding unit 22 in the above (step 3), if equal rank, to stop storing successful reception packet, in accordance with matrix A · · · after vector R and Gaussian elimination, successfully received Calculate lost packets using all packets.
For example, when the information packet u 1 = 0, u 2 = 1 is received, the information packet u 3 , u 4 and the parity packet p 1 are lost, and the parity packet p 2 = 0, p 3 = 0 is received, the matrix A since ... is above formula (7), sequential decoding unit 22 obtains each row of EXOR value the formula so as to correspond to the matrix a ... (represented by the following formula (8)) (9). Thus, since the following equation (10) is obtained, (u 3 , u 4 ) = (0, 1) can be solved by backward substitution.
Figure 0005371623

Figure 0005371623

Figure 0005371623

図2に、上述の逐次復号手順を行う場合の、ガウス消去法を行いランクの確認をして復号可能と判断した時点(図中「ランクOK」)から復号完了までの復号時間Tdecを示す。図2に示すように、上述の手順により逐次復号することにより分割計算が実現できるため、先立って図15で示した従来の復号手順と比べて復号時間Tdecが大幅に縮小できる。 FIG. 2 shows a decoding time T dec from the time when the rank is confirmed by performing the Gaussian elimination method in the case of performing the above-described sequential decoding procedure (“rank OK” in the figure) to decoding completion. . As shown in FIG. 2, since the division calculation can be realized by sequentially decoding according to the above-described procedure, the decoding time T dec can be significantly reduced as compared with the conventional decoding procedure shown in FIG.

次に、論理的な効果の検証を行う。
図3に、ガウス消去法後の行列を示す。このような行列に対し、従来の復号手順では情報パケット長全ての計算を一括して行っていたため、情報パケット長分の全てのEXOR計算が必要となる。よって、情報パケット長分のEXOR計算に要した時間とガウス消去法にかかる時間がTdecとなる。
これに対して、本実施の形態1の逐次復号手順であれば、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ため、「ランクOK」の判断後にEXOR計算するのは消失パケット長分のみでよい。よって、消失パケット長分のEXOR計算に要した時間とガウス消去法にかかる時間がTdecとなる。
Next, the logical effect is verified.
FIG. 3 shows a matrix after the Gaussian elimination method. For such a matrix, the conventional decoding procedure calculates all the information packet lengths at once, so that all EXOR calculations for the information packet length are required. Therefore, the time required for the EXOR calculation for the information packet length and the time required for the Gaussian elimination method are T dec .
On the other hand, in the sequential decoding procedure according to the first embodiment, since the calculation of the reception success packet portion is completed at the time when each reception success packet is input, the EXOR calculation is performed after the determination of “rank OK”. Only the lost packet length is required. Therefore, the time required for the EXOR calculation for the lost packet length and the time required for the Gaussian elimination method are T dec .

今、符号化パケット数(情報パケット数)を100、符号化パケットサイズを1.28kbytesとし、復号パケット単位を1Mbit、従来の復号スループットを1Gbps(消失パケット/情報パケット=1)と仮定した際の復号時間Tdecの簡易的な計算方法を以下に示す。


Figure 0005371623
上式(11)の第1項は、ガウス消去法に対する比率を10%とした場合の固定の計算時間を設定し、第2項は、EXOR計算の比率を90%とし、その中でガウス消去法後の残った行数が消失パケット数/情報パケット数に比例し、計算量もその値に比例するよう設定している。 Now, assuming that the number of encoded packets (number of information packets) is 100, the encoded packet size is 1.28 kbytes, the decoded packet unit is 1 Mbit, and the conventional decoding throughput is 1 Gbps (lost packet / information packet = 1). A simple calculation method of the decoding time T dec is shown below.


Figure 0005371623
The first term of the above equation (11) sets a fixed calculation time when the ratio to the Gaussian elimination method is 10%, and the second term sets the EXOR calculation ratio to 90%, of which the Gaussian elimination The number of lines remaining after the law is set to be proportional to the number of lost packets / number of information packets, and the calculation amount is also set to be proportional to the value.

これに対し、本実施の形態1の逐次復号手順の場合の計算方法を以下に示す。


Figure 0005371623
上式(12)に示す逐次復号の場合、受信成功パケットは逐次計算終了しているため、従来法の上式(11)からさらに消失パケット数/情報パケット数に比例して第2項の計算量を削減できる。 On the other hand, a calculation method in the case of the sequential decoding procedure according to the first embodiment is shown below.


Figure 0005371623
In the case of the sequential decoding shown in the above equation (12), since the successful reception packet has been sequentially calculated, the calculation of the second term is further proportional to the number of lost packets / number of information packets from the above equation (11). The amount can be reduced.

図4は、従来の復号手順と比較した、本実施の形態1の逐次復号手順による復号時間の削減効果を示すグラフである。なお、従来のガウス消去法でのスループットを約1Gbpsと想定し、図4のグラフでは、その値を基準とした。1Gbpsの元で1Mbitの情報量では復号時間Tdec=1msの遅延が発生する。
図4を見ても分かる通り、消失パケット/情報パケット=1以外の点では、10〜50%の遅延時間削減効果が望める。
FIG. 4 is a graph showing the effect of reducing decoding time by the sequential decoding procedure of the first embodiment, compared with the conventional decoding procedure. Note that the throughput of the conventional Gaussian elimination method is assumed to be about 1 Gbps, and that value is used as a reference in the graph of FIG. A delay of decoding time T dec = 1 ms occurs with an information amount of 1 Mbit under 1 Gbps.
As can be seen from FIG. 4, a delay time reduction effect of 10 to 50% can be expected at points other than lost packet / information packet = 1.

また、組織型符号を仮定して、本実施の形態1の逐次復号手順を実行した場合、ガウス消去法の行数が消失パケット/情報パケットに比例して削減されるため、消失スループット数に応じて図5のようなスループットが期待できる可能性がある。図5は、非組織型符号の従来の復号手順と比較した、組織型符号の逐次復号手順によるスループット向上効果を示すグラフである。この推定においても、図4と同様に復号パケット単位を1Mbit、従来の復号スループット1Gbps(消失パケット/情報パケット=1)を仮定した。   In addition, when the sequential decoding procedure according to the first embodiment is executed assuming a systematic code, the number of rows in the Gaussian elimination method is reduced in proportion to lost packets / information packets. Thus, there is a possibility that the throughput as shown in FIG. 5 can be expected. FIG. 5 is a graph showing an effect of improving the throughput by the sequential decoding procedure of the systematic code as compared with the conventional decoding procedure of the non-systematic code. Also in this estimation, the decoding packet unit is assumed to be 1 Mbit and the conventional decoding throughput is 1 Gbps (lost packet / information packet = 1) as in FIG.

以上より、実施の形態1によれば、ビット又はパケットについて、消失訂正を行うための消失訂正符号の符号化を行う送信装置10と、消失訂正符号の復号を行う受信装置20とを備える通信システムにおいて、受信装置20の逐次復号部22を、消失訂正符号の検査行列Aについて行毎のEXOR値を格納するベクトルRを有し、送信装置10から受信したビット又はパケットを受信する度に、当該ビット又はパケットに対してその受信値と対応する列のうちの「1」がある行位置とのEXOR計算を行い、ベクトルRの対応する行位置毎に格納されている値と現在計算した値を加算するように構成した。また、逐次復号部22を、EXOR計算を行ったビット又はパケットのうち、受信成功した情報部分の検査行列Aの列を全て削除すると共に、パリティ部分の検査行列の行を全て削除し、残った行列A・・に対してガウス消去法により下三角行列を含む行列A・・・を作成し、当該行列A・・・に基づいて消失した情報部分を再生するように構成した。さらに、逐次復号部22を、ガウス消去法を行って生成した行列A・・・のランクが、消失した情報部分と等しくなった場合に消失訂正処理を行うように構成した。
このため、従来の復号手順では一括して行っていた計算を、受信パケットが入力次第、逐次計算することができるので、計算時間の分散が可能となる。これにより、ランクOKから復号完了までの時間(Tdec)を短縮することができ、遅延時間の短縮が可能な復号処理が可能となる。
As described above, according to the first embodiment, a communication system including the transmission device 10 that performs erasure correction code encoding for erasure correction and the reception device 20 that performs erasure correction code decoding for bits or packets. Each time, the sequential decoding unit 22 of the receiving device 20 has a vector R for storing an EXOR value for each row with respect to the parity check matrix A of the erasure correction code, and whenever the bit or packet received from the transmitting device 10 is received, Exor calculation is performed on a bit or packet with a row position where “1” is in the column corresponding to the received value, and a value stored for each corresponding row position of the vector R and a currently calculated value are It comprised so that it might add. Further, the sequential decoding unit 22 deletes all the columns of the check matrix A of the information part that has been successfully received from the bits or packets for which the EXOR calculation has been performed, and deletes all the rows of the parity check matrix of the parity part. create a matrix a · · · including lower triangular matrix by Gaussian elimination for matrices a · ·, and configured to play the lost information part based on the matrix a · · ·. Further, the sequential decoding unit 22 is configured to perform the erasure correction process when the rank of the matrix A ... Generated by performing the Gaussian elimination method becomes equal to the lost information part.
For this reason, calculations performed in a lump in the conventional decoding procedure can be sequentially calculated as soon as the received packet is input, so that calculation time can be distributed. As a result, the time from rank OK to completion of decoding (T dec ) can be shortened, and a decoding process capable of shortening the delay time becomes possible.

実施の形態2.
ここでは、上記実施の形態1で説明した通信システムで用いる消失訂正用LDPC符号の実例を示す。なお、本実施の形態2の通信システムは、図1に示すシステムと同様の構成であるため、以下では必要に応じて図1を援用して説明する。
Embodiment 2. FIG.
Here, an actual example of the erasure correction LDPC code used in the communication system described in the first embodiment is shown. Note that the communication system according to the second embodiment has the same configuration as that of the system shown in FIG. 1, and will be described below with the aid of FIG. 1 as necessary.

先ず、構造化LDPC符号の基本的な記述について説明する。LDPC符号の構造化されたパリティ検査行列Hを、以下の式(13)で定義する。この行列Hは、m×nとし、nは符号語長、mはパリティ長である。情報長kは、k=n−mとなる。

Figure 0005371623

また、行列Hはm×nの2元基礎行列Hを拡張して構成する。ここで、n=n×z,m=m×zである。 First, the basic description of the structured LDPC code will be described. The structured parity check matrix H of the LDPC code is defined by the following equation (13). The matrix H is m × n, where n is the codeword length and m is the parity length. The information length k is k = n−m.

Figure 0005371623

Further, the matrix H is configured by expanding the binary basic matrix H b of m b × n b . Here, n = n b × z and m = m b × z.

基礎行列Hは、その中の要素「1」をz×zの置換行列に、要素「0」をz×zの零行列に置き換えることにより拡張される。拡張因子zを変動させることにより、様々な情報長と特定の符号化率のLDPC符号の集合を得ることができる。

Figure 0005371623

そして、基礎行列Hは、下式(15)に示す、m×n行列である。

Figure 0005371623
The base matrix H b is expanded by replacing the element “1” therein with a z × z permutation matrix and the element “0” with a z × z zero matrix. By varying the expansion factor z, a set of LDPC codes having various information lengths and specific coding rates can be obtained.

Figure 0005371623

The basic matrix H b is an mb × nb matrix shown in the following equation (15).

Figure 0005371623

このように、パリティ検査行列の構造的な特長により、少ないパラメータで全てを記述できる。この特長が、結果的に低い複雑度を実現させる。実際、送信装置10及び受信装置20で符号化/復号を実現する際には、パリティ検査行列Hの代わりに、基礎行列Hのみがあれば足りる。 Thus, all can be described with few parameters due to the structural features of the parity check matrix. This feature results in low complexity. Actually, when encoding / decoding is realized by the transmission device 10 and the reception device 20, only the base matrix Hb is required instead of the parity check matrix H.

次に、異なる符号サイズを持つ構造化LDPC母符号集合について説明する。多様な符号長と任意の符号化率を持ったLCPC符号集合を生成するために、定型の基礎行列H uniformを定義する。この定型の基礎行列H uniformを修正して、修正の基礎行列H modifiedを生成する。そして、修正の基礎行列H modifiedから任意の符号サイズの基礎行列を得る。 Next, structured LDPC mother code sets having different code sizes will be described. In order to generate an LCPC code set having various code lengths and arbitrary coding rates, a fixed basic matrix H b uniform is defined. This fixed basic matrix H b uniform is corrected to generate a corrected basic matrix H b modified . Then, a basic matrix having an arbitrary code size is obtained from the corrected basic matrix H b modified .

具体的に説明する。今、設計された母符号集合の符号化率は1/2であり、情報長は144から6000(延長可能)まで12ビットステップで設定可能である。即ち、情報長k=144,144+12,144+2×12,144+3×12,・・・,6000が設定可能である。基礎行列のサイズは12×24であり、m=12とn=24である。よって、拡張因子zは12から500まで1ステップずつ調整できる。そして、符号化率1/2のLDPC符号集合の定型基礎行列H uniformを下式(16)のように定義する。

Figure 0005371623

ここで、

Figure 0005371623

Figure 0005371623
This will be specifically described. Now, the coding rate of the designed mother code set is ½, and the information length can be set from 144 to 6000 (can be extended) in 12-bit steps. That is, the information length k = 144, 144 + 12, 144 + 2 × 12, 144 + 3 × 12,..., 6000 can be set. The size of the basic matrix is 12 × 24, and m b = 12 and n b = 24. Therefore, the expansion factor z can be adjusted step by step from 12 to 500. Then, a fixed basic matrix H b uniform of an LDPC code set with a coding rate of 1/2 is defined as in the following equation (16).

Figure 0005371623

here,

Figure 0005371623

Figure 0005371623

なお、上式(18)において、H parityのTは、下式(19)で定義されるDual Diagonal行列である。

Figure 0005371623
Incidentally, in the above equation (18), T D of H b parity is Dual Diagonal matrix defined by the following equation (19).

Figure 0005371623

任意の符号長のLDPC符号を得るために、上式(16)の定型基礎行列H uniformを修正し、修正基礎行列H modifiedを生成する。これは、拡張因子zによりLDPC符号の検査行列を定義したものである。その行列H uniformの「−1」以外の要素に対してhij の値を修正する。 In order to obtain an LDPC code having an arbitrary code length, the fixed basic matrix H b uniform of the above equation (16) is corrected to generate a corrected basic matrix H b modified . This defines a parity check matrix of an LDPC code by an expansion factor z. The value of h ij b is corrected for elements other than “−1” of the matrix H b uniform .

ここで、(hij modifiedを、修正基礎行列H modifiedのi番目の行、j番目の列の要素とする。また、(hij uniformを、定型基礎行列H uniformのi番目の行、j番目の列の要素とする。そして、(hij modifiedを以下の式(20)のように定義する。

Figure 0005371623
Here, (h ij b ) modified is an element of the i-th row and j-th column of the modified basic matrix H b modified . Also, let (h ij b ) uniform be the element of the i-th row and j-th column of the standard basic matrix H b uniform . Then, (h ij b ) modified is defined as the following equation (20).

Figure 0005371623

上式(20)において、zmaxは、最大拡張因子とし、zmax=500(拡張可能)とする。この拡張因子zは符号語長に応じて一意に決定される。 In the above equation (20), z max is the maximum expansion factor, and z max = 500 (expandable). This expansion factor z is uniquely determined according to the codeword length.

次に、複数符号化率のサポート法について説明する。消失訂正符号化部12は、LDPC母符号ブロックからパンクチャリングを行うことにより、1/2より高い符号化率にする。また、1/2より低い符号化率に関しては、詳細は後述するが、検査行列の拡張操作を行うことにより実現する。   Next, a method for supporting multiple coding rates will be described. The erasure correction coding unit 12 performs puncturing from the LDPC mother code block to obtain a coding rate higher than ½. Also, the coding rate lower than 1/2 is realized by performing a check matrix expansion operation, as will be described in detail later.

先ず、符号化率1/2より高い符号化率を得るためのパンクチャリング操作について説明する。基本的な設計の方針として、できるだけ母LDPC符号の情報ブロックサイズをkに近づけるようにすることとする。これは、様々な符号語長の構造的LDPC母符号の特徴を活かすためである。もし、常に母符号の情報ブロックサイズがkよりも大きい場合は、情報ブロックサイズkの前にわずかな「0」のビットを追加する必要がある。その後、LDPC母符号の符号化を実行する。最後に、これらの追加の「0」ビットを削除し、さらに、符号語長nの符号語を生成するために、特定数の符号語ビットを削除する必要がある。   First, a puncturing operation for obtaining a coding rate higher than a coding rate 1/2 will be described. As a basic design policy, the information block size of the mother LDPC code is made as close to k as possible. This is to make use of the characteristics of structural LDPC mother codes of various codeword lengths. If the information block size of the mother code is always larger than k, it is necessary to add a few “0” bits before the information block size k. Thereafter, the LDPC mother code is encoded. Finally, it is necessary to delete these additional “0” bits and to delete a certain number of codeword bits in order to generate a codeword of codeword length n.

(n,k)パンクチャードLDPC符号の符号化プロセスには以下の3つのステップを要する。
(ステップ1)拡張因子zを計算する。拡張因子zは、下式(21)で与えられる。定型基礎行列H uniformと拡張因子zから、(m×z,n×z)LDPC母符号を得ることができる。ここで、m=12,n=24である。

Figure 0005371623
The encoding process of the (n, k) punctured LDPC code requires the following three steps.
(Step 1) The expansion factor z is calculated. The expansion factor z is given by the following equation (21). From the fixed basic matrix H b uniform and the expansion factor z, an (m b × z, n b × z) LDPC mother code can be obtained. Here, m b = 12 and n b = 24.

Figure 0005371623

(ステップ2)情報長kの前にx=k×z−k個の「0」ビットを加え、k×zビットの母符号の情報ブロックを構成する。そして、(m×z,n×z)母符号の符号化プロセスを実行し、m×zのパリティビットを生成する。ここで、xは常にzより小さい。 (Step 2) x = k b × z−k “0” bits are added before the information length k to construct an information block of k b × z bits of the mother code. Then, an encoding process of (m b × z, n b × z) mother code is executed to generate m b × z parity bits. Here, x is always smaller than z.

(ステップ3)上記(ステップ2)で加えた「0」ビットを削除する。もし、この削除後の符号語長がnと一致していなかったら、予め決められていた場所のy=m×z−n+k個のパリティビットをパンクチャーする必要がある。 (Step 3) The “0” bit added in (Step 2) above is deleted. If the codeword length after this deletion does not match n, it is necessary to puncture y = m b × z−n + k parity bits at a predetermined location.

パンクチャーの位置は、パンクチャードLDPC符号の性能を左右する重要な要素の一つである。従って、慎重に選択する必要がある。図6に、符号化率2/3のパンクチャー位置の例を示す。母符号はn個の部分に分けられ、各部分はzビットを含んでいる。これらを0からn×z−1までの母符号語ブロックのビットが含まれる部分の位置ラベルを記して表現する。 The position of the puncture is one of the important factors that influence the performance of the punctured LDPC code. Therefore, it is necessary to choose carefully. FIG. 6 shows an example of a puncture position with a coding rate of 2/3. Mother code is divided into n b number of partial, each portion includes a z bits. These are expressed by describing the position label of the portion including the bits of the mother codeword block from 0 to n b × z−1.

図7は、上述した3つのステップによる符号のパンクチャリングを示す説明図であり、図7(a)が母符号、図7(b)がパンクチャード符号である。符号語の新しい符号語長はnである。対応する情報長はkで与えられる。結果、符号化率rはk/nとなる。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing code puncturing by the above-described three steps. FIG. 7A is a mother code and FIG. 7B is a punctured code. The new codeword length of the codeword is n. The corresponding information length is given by k. As a result, the coding rate r is k / n.

結果的に、消失訂正符号化部12が次に示す3つのステップを実施することにより、符号化率1/2より大きい任意の符号化率及び符号長を実現する。
(ステップ1)上記計算式(21)に応じて拡張因子zを計算する。そして、定型基礎行列H uniformと拡張因子zから、(m×z,n×z)LDPC母符号を得ることができる。ここで、m=12,n=24,k=n−m=12である。
As a result, the erasure correction coding unit 12 implements the following three steps to realize an arbitrary coding rate and code length that are larger than the coding rate 1/2.
(Step 1) The expansion factor z is calculated according to the calculation formula (21). Then, (m b × z, n b × z) LDPC mother code can be obtained from the fixed basic matrix H b uniform and the expansion factor z. Here, m b = 12, n b = 24, and k b = n b −m b = 12.

(ステップ2)情報長kの前にx=k×z−k個の「0」ビットを加え、k×zビットの母符号の情報ブロックを構成する。そして、(m×z,n×z)母符号の符号化プロセスを実行し、m×zのパリティビットを生成する。 (Step 2) x = k b × z−k “0” bits are added before the information length k to construct an information block of k b × z bits of the mother code. Then, an encoding process of (m b × z, n b × z) mother code is executed to generate m b × z parity bits.

(ステップ3)上記(ステップ2)で加えた「0」ビットを削除する。もし、この削除後の符号語長がnと一致していなかったら、予め決められていた場所のy=m×z−n+k個のパリティビットを、以下の手順でパンクチャーする必要がある。
(ステップ3−1)符号化率r=1/2のとき、符号語ブロックの終端のyビットを削除する
(Step 3) The “0” bit added in (Step 2) above is deleted. If the codeword length after this deletion does not match n, it is necessary to puncture y = m b × z−n + k parity bits at a predetermined location by the following procedure.
(Step 3-1) When the coding rate r = 1/2, the y bit at the end of the codeword block is deleted.

(ステップ3−2)符号化率r>1/2のとき、サイズmのパンクチャーパターンベクトルPを下式(22)に定義する。ベクトルPの要素はmからn−1までの異なる整数であり、ベクトルPのこれらの要素の置換パターンの順序は事前に定義しておく。ここで、基礎行列Hのサイズは12×24である。
P=[17,19,21,23,25,27,31,
29,18,24,22,28,30,20,26] (22)
(Step 3-2) When the coding rate r> 1/2, define the puncture pattern vector P of size m b in the following equation (22). The elements of the vector P are different integers of from m b to n b -1, the order of the substitution patterns of these elements of the vector P is predefine. Here, the size of the basic matrix Hb is 12 × 24.
P = [17, 19, 21, 23, 25, 27, 31,
29, 18, 24, 22, 28, 30, 20, 26] (22)

次に、以下のパラメータを定義する。
k=floor(y/z),m=y mod z (23)
Next, the following parameters are defined.
k = floor (y / z), m = y mod z (23)

0からn×z−1までの母符号語ブロックのビットが含まれる部分の位置ラベルを記して表現し、母符号語ブロックのy個の削除ビットのパンクチャー位置を以下のように定義する。
P(0)×z:(P(0)+1)×z−1,
(1−th z bits deleted),
P(1)×z:(P(1)+1)×z−1,
(2−th z bits deleted),
・・・,
(・・・),
P(k−1)×z:(P(k−1)+1)×z−1,
(k−th z bits deleted),
P(k)×z:P(k)×z+m−1,
(m bits deleted) (24)
The position label of the part including the bits of the mother codeword block from 0 to n b × z−1 is written and expressed, and the puncture positions of y deletion bits of the mother codeword block are defined as follows: .
P (0) × z: (P (0) +1) × z−1,
(1-th z bits deleted),
P (1) × z: (P (1) +1) × z−1,
(2-th z bits deleted),
...
(...),
P (k−1) × z: (P (k−1) +1) × z−1,
(K-th z bits deleted),
P (k) × z: P (k) × z + m−1,
(M bits deleted) (24)

次に、符号化率1/2より低い符号化率を得るための拡張操作について説明する。符号化率1/2より低い符号化率を得るために、消失訂正符号化部12は、符号化率1/2のLDPC母符号の検査行列の拡張操作を行う。拡張したパリティ検査行列の構造を図8(a)に示す。   Next, an extended operation for obtaining a coding rate lower than the coding rate 1/2 will be described. In order to obtain a coding rate lower than the coding rate 1/2, the erasure correction coding unit 12 performs an extension operation on the parity check matrix of the LDPC mother code with the coding rate 1/2. FIG. 8A shows the structure of the extended parity check matrix.

(n,k)拡張LDPC符号の符号化プロセスには、以下の3つのステップを要する。
(ステップ1)Δmを計算し、サイズ(m+Δm)×(n+Δm)の拡張基礎行列H uniform_extension(Δm)を得るために、Δm行とΔm列を定型基礎行列H uniformの最後の行と最後の列に加える。Δmを下式(25)に示し、拡張後の全体の拡張基礎行列H uniform_extension(Δm)を図8(b)に示す。

Figure 0005371623
The encoding process of the (n, k) extended LDPC code requires the following three steps.
(Step 1) In order to calculate Δm and obtain an extended basic matrix H b uniform_extension (Δm) of size (m b + Δm) × (n b + Δm), Δm rows and Δm columns are the last of the standard basic matrix H b uniform Add to the last row and column. Δm is shown in the following equation (25), and the entire extended basic matrix H b uniform_extension (Δm) after extension is shown in FIG.

Figure 0005371623

(ステップ2)拡張因子zを計算する。
(ステップ3)拡張基礎行列H uniform_extension(Δm)を、上式(20)により修正してH modified_extension(Δm)にする。ここで、H modified_extension(Δm)は、((n+Δm)z,kz)LDPC符号の基礎行列である。
(Step 2) The expansion factor z is calculated.
(Step 3) The extended basic matrix H b uniform_extension (Δm) is corrected to the H b modified_extension (Δm) by the above equation (20). Here, H b modified_extension (Δm) is a basic matrix of ((n b + Δm) z, k b z) LDPC code.

次に、上記LDPC符号を用いた効率的な消失訂正符号化法を説明する。
本実施の形態2で示すLDPC符号の検査行列H uniform_extension,(Δm=m)を、下式(26)のように置き換えた表現で定義する。また、検査行列H uniform_extensionの例を、図9に示す。なお、ここでは、説明の簡略化のため、m=3,z=5の例を用いて説明する。

Figure 0005371623
Next, an efficient erasure correction coding method using the LDPC code will be described.
The parity check matrix H b uniform_extension (Δm = m) of the LDPC code shown in the second embodiment is defined by an expression replaced by the following equation (26). An example of the parity check matrix H b uniform_extension is shown in FIG. Here, for simplification of description, an example in which m b = 3 and z = 5 will be described.

Figure 0005371623

ここで、上式(26)のH parityが、下式(27)のように行重みが2の対角行列を階段状にした構成になっている場合、以下に示すステップで生成行列を作成する。

Figure 0005371623
Here, when H b parity in the above equation (26) has a configuration in which a diagonal matrix having a row weight of 2 is stepped as in the following equation (27), the generation matrix is expressed by the following steps. create.

Figure 0005371623

(ステップ1)先ず、H uniform_extensionの1行目とz+1行目を加算する。次に、2行目とz+2行目を加算する。これをz回繰り返す。これにより、H parityのz+1行目からz+z行目までが単位行列になる。図10に、図9に示す検査行列にステップ1の処理を行った結果を示す。 (Step 1) First, the first row and the z + 1th row of H b uniform_extension are added. Next, the second row and the z + 2 row are added. Repeat this z times. Thereby, the unit matrix is formed from the z + 1-th row to the z + z-th row of H b parity . FIG. 10 shows the result of performing the process of step 1 on the parity check matrix shown in FIG.

(ステップ2)次に、上記(ステップ1)で得られたz+1行からz+z行までの行を用いて、上記(ステップ1)と同様にz+i(i=1,2,・・・,z)行目と2z+i行目を加算する。この操作をm×z行目の加算が終わるまで繰り返す。図11に、図10に示す検査行列にステップ2の処理を行った結果を示す。 (Step 2) Next, using the rows from z + 1 to z + z obtained in (Step 1), z + i (i = 1, 2,..., Z) as in (Step 1) above. The row and the 2z + i row are added. This operation is repeated until the end of the addition of the m b × z-th row. FIG. 11 shows the result of performing the process of step 2 on the parity check matrix shown in FIG.

(ステップ3)H parityのT左端の列に「1」が立っている一番最初の行に対応するH parityの行と、その次のH parityの行とを足し算する。次に、Tの2番目に「1」が立っている列に対しても同様に足し算をしていく。この操作を繰り返すことにより、Tの部分行列が単位行列になる。図12に、図11に示す検査行列にステップ3の処理を行った結果を示す。 (Step 3) addition and rows of H b parity corresponding to the very first row to the T D leftmost column of H b parity is "1" standing, a row of the next H b parity. Next, go to the addition in the same manner for the column you are standing is "1" in the second of T D. By repeating this operation, the partial matrix of T D is the identity matrix. FIG. 12 shows the result of performing the process of step 3 on the parity check matrix shown in FIG.

(ステップ4)次に、上記(ステップ3)までの結果得られた行列(図11に示す)を用いて、1行目とm×z+1行目を加算する。続いて、2行目とm×z+2行目を加算する。これをm×z回繰り返す。図13に、図12に示す検査行列にステップ4の処理を行った結果を示す。 (Step 4) Next, the first row and the m b × z + 1 row are added using the matrix (shown in FIG. 11) obtained as a result of the above (Step 3). Subsequently, the second row and the m b × z + second row are added. This is repeated m b × z times. FIG. 13 shows the result of performing the process of step 4 on the parity check matrix shown in FIG.

以上の手順により、検査行列H uniform_extensionを下式(28)の形に変換できる。このうち、行列Aを図14に示す。

Figure 0005371623
With the above procedure, the parity check matrix H b uniform_extension can be converted into the form of the following equation (28). Among these, the matrix A is shown in FIG.

Figure 0005371623

生成行列Gとして、図14に示す行列AによりG=[I|A]を生成する。消失訂正符号化部12は、この行列Gをそのまま用いてc=u・Gとして符号化パケットを生成する。ここで、uは情報パケット系列である。
また、消失訂正符号化部12は、行列Aのみを用いて、符号語cのパリティ部のみp=A・uにより求めてもよい。なお、上記実施の形態1の逐次復号部22による逐次復号手順では、この行列Aに基づいて復号計算している。
As the generation matrix G, G = [I | A] is generated by the matrix A shown in FIG. Erasure correction coding section 12 generates an encoded packet as c = u · G T by directly using the matrix G. Here, u is an information packet series.
Further, the erasure correction encoding unit 12 may obtain only the parity part of the codeword c by using only the matrix A by p T = A · u T. In the sequential decoding procedure by the sequential decoding unit 22 of the first embodiment, decoding calculation is performed based on this matrix A.

以上より、実施の形態2によれば、消失訂正符号化部12が任意の符号長及び符号化率のLDCP符号を生成するように構成したので、本実施の形態2に記載のLDPC符号を用いることで、本実施の形態1に記載のLDPC符号を用いるよりもより性能の良い消失訂正能力を発揮することができる。   As described above, according to the second embodiment, since the erasure correction coding unit 12 is configured to generate an LDCP code having an arbitrary code length and coding rate, the LDPC code described in the second embodiment is used. Thus, it is possible to exhibit erasure correction capability with better performance than using the LDPC code described in the first embodiment.

1 通信路、10 送信装置、11 パケット生成部、12 消失訂正符号化部、13 送信部、20 受信装置、21 受信部、22 逐次復号部、23 情報ビット再生部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication channel, 10 Transmission apparatus, 11 Packet generation part, 12 Erasure correction encoding part, 13 Transmission part, 20 Reception apparatus, 21 Reception part, 22 Successive decoding part, 23 Information bit reproduction | regeneration part

Claims (4)

ビット又はパケットについて、消失訂正を行うための消失訂正符号の符号化を行う送信装置と、前記消失訂正符号の復号を行う受信装置とを備える通信システムにおいて、
前記受信装置は、
前記消失訂正符号の検査行列について行毎のEXOR値を格納するベクトルを有し、前記送信装置から受信したビット又はパケットを受信する度に、当該ビット又はパケットに対してその受信値と対応する列のうちの1がある行位置とのEXOR計算を行い、前記行毎のEXOR値を格納するベクトルの対応する行位置毎に格納されている値と現在計算した値を加算する逐次復号部を備えることを特徴とする通信システム。
For a bit or packet, in a communication system comprising a transmitting device that encodes an erasure correction code for performing erasure correction, and a receiving device that decodes the erasure correction code,
The receiving device is:
A column that stores an EXOR value for each row of the parity check matrix of the erasure correction code, and each time a bit or packet received from the transmitter is received, a column corresponding to the received value for the bit or packet A sequential decoding unit that performs an EXOR calculation with a row position of 1 and adds a value stored for each corresponding row position of the vector storing the EXOR value for each row and a currently calculated value. A communication system characterized by the above.
受信装置の逐次復号部は、
EXOR計算を行ったビット又はパケットのうち、受信成功した情報部分の検査行列の列を全て削除すると共に、パリティ部分の検査行列の行を全て削除し、残った行列に対してガウス消去法により下三角行列あるいは上三角行列あるいは対角行列を生成し、当該行列に基づいて消失した情報部分を再生することを特徴とする請求項1記載の通信システム。
The sequential decoding unit of the receiving device
In the bit or packet for which the EXOR calculation has been performed, all the check matrix columns of the information part that has been successfully received are deleted, all the check matrix rows of the parity part are deleted, and the remaining matrix is reduced by Gaussian elimination. 2. The communication system according to claim 1, wherein a triangular matrix, an upper triangular matrix, or a diagonal matrix is generated, and the lost information portion is reproduced based on the matrix.
受信装置の逐次復号部は、
ガウス消去法を行って生成した下三角行列あるいは上三角行列あるいは対角行列のランクが、消失した情報部分のパケット数と等しくなった場合に消失訂正処理を行うことを特徴とする請求項2記載の通信システム。
The sequential decoding unit of the receiving device
The erasure correction process is performed when the rank of the lower triangular matrix, the upper triangular matrix, or the diagonal matrix generated by performing the Gaussian elimination method is equal to the number of packets of the lost information portion. Communication system.
ビット又はパケットについて消失訂正を行うための消失訂正符号の符号化を行う送信装置から送信された、前記消失訂正符号の符号化が行われたビット又はパケットを受信して前記消失訂正符号の復号を行う受信装置であって、  A bit or packet that has been encoded from the erasure correction code and transmitted from a transmitter that encodes the erasure correction code for performing erasure correction on the bit or packet is received to decode the erasure correction code. A receiving device for performing,
前記消失訂正符号の検査行列について行毎のEXOR値を格納するベクトルを有し、前記送信装置から受信した前記ビット又はパケットを受信する度に、当該ビット又はパケットに対してその受信値と対応する列のうちの1がある行位置とのEXOR計算を行い、前記行毎のEXOR値を格納するベクトルの対応する行位置毎に格納されている値と現在計算した値を加算する逐次復号部を備えることを特徴とする受信装置。  Each time the bit or packet received from the transmitting device is received, the received value corresponding to the bit or packet corresponds to the received value. A sequential decoding unit that performs an EXOR calculation with a row position in which one of the columns is located, and adds a value stored for each corresponding row position of the vector storing the EXOR value for each row and a currently calculated value; A receiving apparatus comprising:
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