(57)【要約】      （修正有）【課題】スレピアン−ウォルフ符号化に基づく誤り訂正のスループットレートを増大させる方法を提供する。【解決手段】送信機１００は、信号分割部１０４と、シンドローム送信部１０８と、シンドローム受信部１０９と、デコード部１１０とを含む。信号分割部１０４は、共通の分割ポリシーに基づいてオリジナル信号を第１の信号及び第２の信号に分割する。シンドローム送信部１０８は、クリアチャネルを通じて、第１の信号に基づいて計算された第１のシンドロームメッセージを送信する。シンドローム受信部１０９は、クリアチャネルを通じて第２のシンドロームメッセージを受信する。デコード部１１０は、第２のシンドロームメッセージを使用することによって第２の信号をデコードして第４の信号を復元する。第４の信号は、ノイジーチャネルを通じて受信機によって受信された第２の信号に対応している。【選択図】図１
2014072842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機が、ノイジーチャネルを通じてオリジナル信号を送信することと、
受信機が、前記ノイジーチャネルを通じて前記オリジナル信号を受信して受信信号を得ることと、
前記送信機が、共通の分割ポリシーを定義することと、
前記送信機が、前記共通の分割ポリシーに基づいて前記オリジナル信号を第１の信号及び第２の信号に分割することと、
前記受信機が、前記共通の分割ポリシーを定義することと、
前記受信機が、前記共通の分割ポリシーに基づいて前記受信信号を前記第１の信号及び前記第２の信号に対応している第３の信号及び第４の信号に分割することと、
前記送信機が、前記第１の信号に基づいて誤り訂正のための第１のシンドロームメッセージを計算することと、
前記送信機が、クリアチャネルを通じて前記第１のシンドロームメッセージを送信することと、
前記受信機が、前記クリアチャネルを通じて前記第１のシンドロームメッセージを受信することと、
前記受信機が、前記第４の信号に基づいて誤り訂正のための第２のシンドロームメッセージを計算することと、
前記受信機が、前記クリアチャネルを通じて前記第２のシンドロームメッセージを送信することと、
前記送信機が、前記クリアチャネルを通じて前記第２のシンドロームメッセージを受信することと、
前記送信機が、前記第２のシンドロームメッセージを使用することによって前記第２の信号をデコードして前記第４の信号を復元することと、
前記受信機が、前記第１のシンドロームメッセージを使用することによって前記第３の信号をデコードして前記第１の信号を復元することと
を具備するデータ共有方法。
【請求項２】
前記共通の分割ポリシーは、前記送信機及び前記受信機に利用可能なローカルルールである、請求項１のデータ共有方法。
【請求項３】
前記共通の分割ポリシーは、前記オリジナル信号を実質的に等分割すると共に前記受信信号を実質的に等分割するための偶奇ポリシーである、請求項２のデータ共有方法。
【請求項４】
前記送信機が当該送信機における利用可能な計算資源をモニターすることと、
前記受信機が当該受信機における利用可能な計算資源をモニターすることと、
前記送信機及び前記受信機が当該送信機及び当該受信機においてモニターされた計算資源を通信することと、
前記送信機及び前記受信機が当該送信機及び当該受信機におけるモニターされた計算資源に基づいて前記共通の分割ポリシーを制御することと
を更に具備する、請求項１のデータ共有方法。
【請求項５】
ノイジーチャネルを通じてオリジナル信号を送信する信号送信部と、
共通の分割ポリシーを定義するポリシー設定部と、
前記共通の分割ポリシーに基づいて前記オリジナル信号を第１の信号及び第２の信号に分割する信号分割部と、
前記第１の信号に基づいて誤り訂正のための第１のシンドロームメッセージを計算するシンドローム計算部と、
クリアチャネルを通じて前記第１のシンドロームメッセージを送信するシンドローム送信部と、
前記クリアチャネルを通じて第２のシンドロームメッセージを受信するシンドローム受信部と、
前記第２のシンドロームメッセージを使用することによって前記第２の信号をデコードして第４の信号を復元するデコード部と
を具備し、
前記第４の信号は、前記ノイジーチャネルを通じて受信機によって受信された前記第２の信号に対応している、
送信機。
【請求項６】
ノイジーチャネルを通じて第１の信号及び第２の信号を含んでいるオリジナル信号を受信して受信信号を得る信号受信部と、
共通の分割ポリシーを定義するポリシー設定部と、
前記共通の分割ポリシーに基づいて前記受信信号を前記第１の信号及び前記第２の信号に対応している第３の信号及び第４の信号に分割する信号分割部と、
クリアチャネルを通じて第１のシンドロームメッセージを受信するシンドローム受信部と、
前記第４の信号に基づいて第２のシンドロームメッセージを計算するシンドローム計算部と、
前記クリアチャネルを通じて前記第２のシンドロームメッセージを送信するシンドローム送信部と、
前記第１のシンドロームメッセージを使用することによって前記第３の信号をデコードして前記第１の信号を復元するデコード部と
を具備する、受信機。
【請求項７】
送信機と、
受信機と
を具備し、
前記送信機は、
ノイジーチャネルを通じてオリジナル信号を送信する信号送信部と、
共通の分割ポリシーを定義する第１のポリシー設定部と、
前記共通の分割ポリシーに基づいて前記オリジナル信号を第１の信号及び第２の信号に分割する第１の信号分割部と、
前記第１の信号に基づいて誤り訂正のための第１のシンドロームメッセージを計算する第１のシンドローム計算部と、
クリアチャネルを通じて前記第１のシンドロームメッセージを送信する第１のシンドローム送信部と、
前記クリアチャネルを通じて第２のシンドロームメッセージを受信する第１のシンドローム受信部と、
前記第２のシンドロームメッセージを使用することによって前記第２の信号をデコードして第４の信号を復元する第１のデコード部と
を具備し、
前記受信機は、
前記ノイジーチャネルを通じて前記オリジナル信号を受信して受信信号を得る信号受信部と、
前記共通の分割ポリシーを定義する第２のポリシー設定部と、
前記共通の分割ポリシーに基づいて前記受信信号を前記第１の信号及び前記第２の信号に対応している第３の信号及び第４の信号に分割する第２の信号分割部と、
前記クリアチャネルを通じて前記第１のシンドロームメッセージを受信する第２のシンドローム受信部と、
前記第４の信号に基づいて前記第２のシンドロームメッセージを計算する第２のシンドローム計算部と、
前記クリアチャネルを通じて前記第２のシンドロームメッセージを送信する第２のシンドローム送信部と、
前記第１のシンドロームメッセージを使用することによって前記第３の信号をデコードして前記第１の信号を復元する第２のデコード部と
を具備する、
データ共有システム。
【請求項８】
送信機に、ノイジーチャネルを通じてオリジナル信号を送信させるためのコードと、
受信機に、前記ノイジーチャネルを通じて前記オリジナル信号を受信して受信信号を得させるためのコードと、
前記送信機に、共通の分割ポリシーを定義させるためのコードと、
前記送信機に、前記共通の分割ポリシーに基づいて前記オリジナル信号を第１の信号及び第２の信号に分割させるためのコードと、
前記受信機に、前記共通の分割ポリシーを定義させるためのコードと、
前記受信機に、前記共通の分割ポリシーに基づいて前記受信信号を前記第１の信号及び前記第２の信号に対応している第３の信号及び第４の信号に分割させるためのコードと、
前記送信機に、前記第１の信号に基づいて誤り訂正のための第１のシンドロームメッセージを計算させるためのコードと、
前記送信機に、クリアチャネルを通じて前記第１のシンドロームメッセージを送信させるためのコードと、
前記受信機に、前記クリアチャネルを通じて前記第１のシンドロームメッセージを受信させるためのコードと、
前記受信機に、前記第４の信号に基づいて誤り訂正のための第２のシンドロームメッセージを計算させるためのコードと、
前記受信機に、前記クリアチャネルを通じて前記第２のシンドロームメッセージを送信させるためのコードと、
前記送信機に、前記クリアチャネルを通じて前記第２のシンドロームメッセージを受信させるためのコードと、
前記送信機に、前記第２のシンドロームメッセージを使用することによって前記第２の信号をデコードして前記第４の信号を復元させるためのコードと、
前記受信機に、前記第１のシンドロームメッセージを使用することによって前記第３の信号をデコードして前記第１の信号を復元させるためのコードと
を具備するデータ共有プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、スレピアン−ウォルフ（Ｓｌｅｐｉａｎ−Ｗｏｌｆ）型低密度パリティ検査誤り訂正に基づくデータ共有に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子鍵配送（ＱＫＤ）では、同一のデータが２つのノード間で共有される。更に、例えば、乱数共有システム及び量子暗号システムもまた、係るデータ共有を必要とする。
【０００３】
送信機は、通常はノイジーチャネルを通じてデータを含む信号を送信する。ノイジーチャネルは信号へ誤りを導入するかもしれない。故に、送信機によって送信されたデータは、受信機によって受信されたデータとは異なるかもしれない。送信機と受信機との間で同一のデータを共有するためには、信号が誤り訂正されることを必要とする。誤り訂正は、ノイジーチャネルで導入されたノイズを受信機によって受信されたデータから取り除くことができる。
【０００４】
とある誤り訂正の方法は、前方誤り訂正符号を使用する。前方誤り訂正によれば、送信機は送信する前にオリジナル信号をより長い信号に変換する（即ち、エンコードする）。より長い信号は、エンコードされた信号と呼ぶことができる。エンコードされた信号は、冗長な情報（それは、パリティビットと呼ばれてもよい）を含んでいる。送信機は、受信機へエンコードされた信号を送信する。前述のように、ノイジーチャネルはエンコードされた信号へ誤りを導入するかもしれない。しかしながら、受信機は、その後、ノイジーチャネルで導入された任意の誤りを訂正するために冗長な情報を使用することによって、ノイジーなエンコードされた信号を元通りオリジナル信号へと逆方向に変換できる（即ち、デコードできる）。
【０００５】
低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号は、ある種の前方誤り訂正符号である。ＬＤＰＣ符号は、通信を通じて導入された誤りを訂正するために使用することができる。ＬＤＰＣ符号は、理論上の最小量ほどの冗長な情報を付加することで誤りを訂正できる。更に、ＬＤＰＣ符号は、反復デコードを使用して計算上効率的にデコードすることもできる。
【０００６】
スレピアン−ウォルフ符号化は、前述の前方誤り訂正の既知の方式の１つである。スレピアン−ウォルフ符号化によれば、送信機はオリジナル信号をエンコードしない。しかしながら、送信機は、オリジナル信号に基づいて付加的な「シンドローム」メッセージを計算するために誤り訂正符号を使用する。シンドロームメッセージは、冗長な情報を含む。送信機は、ノイジーチャネルを通じてオリジナル信号を送信し、クリアチャネルを通じてシンドロームメッセージを送信する。受信機は、ノイジーなオリジナル信号と、シンドロームメッセージとの両方を受信する。受信機は、それから、受信されたノイジーなオリジナル信号を元通りオリジナル信号へデコードするために、シンドロームメッセージ内の冗長な情報を使用できる。特に、受信機は、標準的な前方誤り訂正の場合と同じデコード処理を行なうことができる。
【０００７】
誤り訂正では、受信信号が誤りを取り除くために処理され得るレート（ビット／秒のスループットレートとして表現される）が、多くのアプリケーションにとって重要である。スループットレートは、典型的には、オリジナル信号をエンコードされた信号へとエンコードし、それに続いてノイジーなエンコードされた信号を元通りオリジナル信号へとデコードすることの計算量によって制限される。
【０００８】
しかしながら、スレピアン−ウォルフ符号化によれば、エンコード処理はシンドローム計算処理によって置き換え可能である。ここで、シンドローム計算処理は、エンコード処理に比べて、計算的にはるかに単純である。従って、スレピアン−ウォルフ符号化において、スループットレートに対する主な制限は、受信機によって行なわれるデコード処理だけである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｒ．  Ｇａｌｌａｇｅｒ，  Ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐａｒｉｔｙ−ｃｈｅｃｋ  ｃｏｄｅｓ．  ＰｈＤ  ｔｈｅｓｉｓ，  Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  １９６３．  ［ｈｔｔｐ：／／ｗｅｂ.ｍｉｔ.ｅｄｕ／ｇａｌｌａｇｅｒ／ｗｗｗ／ｐａｇｅｓ／ｌｄｐｃ.ｐｄｆ］
【非特許文献２】Ｄ．  Ｓｌｅｐｉａｎ  ａｎｄ  Ｊ．  Ｗｏｌｆ，  “Ｎｏｉｓｅｌｅｓｓ  ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅｓ，”ＩＥＥＥ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，  Ｊａｎ  １９７３．［ｈｔｔｐ：／／ｓｔｕｆｆ.ｍｉｔ.ｅｄｕ／ａｆｓ／ａｔｈｅｎａ／ｃｏｕｒｓｅ／６／６．９６２／ｗｗｗ／ｗｗｗ＿ｆａｌｌ＿２００１／ｋｕｓｕｍａ／ｓｌｅｐｗｏｌｆ.ｐｄｆ］
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
実施形態は、スレピアン−ウォルフ符号化に基づく誤り訂正のスループットレートを増大させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態によれば、データ共有システムは、送信機及び受信機を含む。  
送信機は、信号送信部と、第１のポリシー設定部と、第１の信号分割部と、第１のシンドローム計算部と、第１のシンドローム送信部と、第１のシンドローム受信部と、第１のデコード部とを含む。信号送信部は、ノイジーチャネルを通じてオリジナル信号を送信する。第１のポリシー設定部は、共通の分割ポリシーを定義する。第１の信号分割部は、共通の分割ポリシーに基づいてオリジナル信号を第１の信号及び第２の信号に分割する。第１のシンドローム計算部は、第１の信号に基づいて誤り訂正のための第１のシンドロームメッセージを計算する。第１のシンドローム送信部は、クリアチャネルを通じて第１のシンドロームメッセージを送信する。第１のシンドローム受信部は、クリアチャネルを通じて第２のシンドロームメッセージを受信する。第１のデコード部は、第２のシンドロームメッセージを使用することによって第２の信号をデコードして第４の信号を復元する。
【００１２】
受信機は、信号受信部と、第２のポリシー設定部と、第２の信号分割部と、第２のシンドローム受信部と、第２のシンドローム計算部と、第２のシンドローム送信部と、第２のデコード部とを含む。信号受信部は、ノイジーチャネルを通じてオリジナル信号を受信して受信信号を得る。第２のポリシー設定部は、共通の分割ポリシーを定義する。第２の信号分割部は、共通の分割ポリシーに基づいて受信信号を第１の信号及び第２の信号に対応している第３の信号及び第４の信号に分割する。第２のシンドローム受信部は、クリアチャネルを通じて第１のシンドロームメッセージを受信する。第２のシンドローム計算部は、第４の信号に基づいて第２のシンドロームメッセージを計算する。第２のシンドローム送信部は、クリアチャネルを通じて第２のシンドロームメッセージを送信する。第２のデコード部は、第１のシンドロームメッセージを使用することによって第３の信号をデコードして第１の信号を復元する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る送信機を例示するブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る受信機を例示するブロック図である。
【図３】図３は、比較例の送信機を例示するブロック図である。
【図４】図４は、比較例の受信機を例示するブロック図である。
【図５】図５は、図３及び図４の送信機及び受信機によって行なわれる処理及び通信を例示するラダー図である。
【図６】図６は、図１及び図２の送信機及び受信機によって行なわれる処理及び通信を例示するラダー図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図３の送信機によって行なわれる処理の段階毎のデータ例を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図４の受信機によって行なわれる処理の段階毎のデータ例を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、図１の送信機によって行なわれる処理の段階毎のデータ例を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図２の受信機によって行なわれる処理の段階毎のデータ例を示す。
【図９】図９は、第１の実施形態及び比較例のスループットレートを例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態は、図面を参照しながら以下に記述されることになる。  
（第１の実施形態）  
図１に示されるように、第１の実施形態に係る送信機１００は、制御部１０１、オリジナル信号入力部１０２、オリジナル信号送信部１０３、オリジナル信号分割部１０４、ポリシー設定部１０５、第１の信号出力部１０６、シンドローム計算部１０７、シンドローム送信部１０８、シンドローム受信部１０９、デコード部１１０及び復元された第４の信号出力部１１１を含む。
【００１５】
制御部１０１は、送信機１００内の様々な要素を制御する。  
オリジナル信号入力部１０２は、信号源１０からオリジナル信号を入力する。後述されるように、オリジナル信号は、オリジナル信号分割部１０４によって２つのパートに分割される。より正確には、オリジナル信号は、第１の信号及び第２の信号に分割される。オリジナル信号入力部１０２は、オリジナル信号送信部１０３及びオリジナル信号分割部１０４にオリジナル信号を出力する。
【００１６】
オリジナル信号送信部１０３は、オリジナル信号入力部１０２からオリジナル信号を入力する。オリジナル信号送信部１０３は、ノイジーチャネル２０を通じてオリジナル信号を送信する。ノイジーチャネル２０は、オリジナル信号にいくらかのノイズ（即ち、誤り）を付加するかもしれない。
【００１７】
オリジナル信号分割部１０４は、オリジナル信号入力部１０２からオリジナル信号を入力する。オリジナル信号分割部１０４は、オリジナル信号を第１の信号及び第２の信号に分割する。ここで、オリジナル信号分割部１０４がどのようにオリジナル信号を分割するかは、ポリシー設定部１０５からの共通の分割ポリシーによって決定される。共通の分割ポリシーは、詳しく後述される。オリジナル信号分割部１０４は、第１の信号出力部１０６及びシンドローム計算部１０７に第１の信号を出力する。更に、オリジナル信号分割部１０４は、デコード部１１０に第２の信号を出力する。
【００１８】
ポリシー設定部１０５は、共通の分割ポリシーを定義する。ポリシー設定部１０５は、共通の分割ポリシーをオリジナル信号分割部１０４に通知する。  
第１の信号出力部１０６は、オリジナル信号分割部１０４から第１の信号を入力する。第１の信号出力部１０６は、第１の信号４０を出力する。後述されるように、第１の信号４０は、送信機１００における共有データの一部としての役割を果たす。
【００１９】
シンドローム計算部１０７は、オリジナル信号分割部１０４から第１の信号を入力する。シンドローム計算部１０７は、第１の信号に基づいて第１のシンドロームメッセージを計算する。第１のシンドロームメッセージは、第１の信号に付加された誤りを訂正するために使用することができる。シンドローム計算部１０７は、シンドローム送信部１０８へ第１のシンドロームメッセージを出力する。
【００２０】
シンドローム送信部１０８は、シンドローム計算部１０７から第１のシンドロームメッセージを入力する。シンドローム送信部１０８は、クリアチャネル３０を通じて第１のシンドロームメッセージを送信する。クリアチャネル３０は、任意の信号を正確に搬送できる。
【００２１】
シンドローム受信部１０９は、クリアチャネル３０を通じて第２のシンドロームメッセージを受信する。後述されるように、第２のシンドロームメッセージは、受信機２００によって計算され送信される。第２のシンドロームメッセージは、第４の信号に付加された誤りを訂正するために使用することができる。第４の信号は、詳しく後述される。シンドローム受信部１０９は、デコード部１１０へ第２のシンドロームメッセージを出力する。
【００２２】
デコード部１１０は、オリジナル信号分割部１０４から第２の信号を入力し、シンドローム受信部１０９から第２のシンドロームメッセージを入力する。デコード部１１０は、第２のシンドロームメッセージを使用することによって、第２の信号をデコードする。後述されるように、第４の信号は送信機１００によって送信されたノイジーな第２の信号に対応する。反対に、第２の信号はノイジーな第４の信号に対応する。故に、デコード部１１０は、デコード処理を通じて第４の信号を復元することができる。デコード処理は、スレピアン−ウォルフＬＤＰＣデコードに基づいてもよい。デコード部１１０は、復元された第４の信号出力部１１１に復元された第４の信号を出力する。
【００２３】
復元された第４の信号出力部１１１は、デコード部１１０から復元された第４の信号を入力する。復元された第４の信号出力部１１１は、復元された第４の信号５０を出力する。後述されるように、復元された第４の信号５０は、送信機１００における共有データの残部としての役割を果たす。
【００２４】
図２に示されるように、第１の実施形態に係る受信機２００は、制御部２０１、信号受信部２０２、受信信号分割部２０３、ポリシー設定部２０４、第４の信号出力部２０５、シンドローム計算部２０６、シンドローム送信部２０７、シンドローム受信部２０８、デコード部２０９及び復元された第１の信号出力部２１０を含む。
【００２５】
制御部２０１は、受信機２００内の様々な要素を制御する。  
信号受信部２０２は、ノイジーチャネル２０を通じて信号を受信する。受信信号は、送信機１００によって送信されたノイジーなオリジナル信号に対応する。後述されるように、受信信号は、受信信号分割部２０３によって２つのパートに分割される。より正確には、受信信号は、第３の信号及び第４の信号に分割される。第３の信号がノイジーな第１の信号に対応し、第４の信号がノイジーな第２の信号に対応することに注意を要する。信号受信部２０２は、受信信号分割部２０３に受信信号を出力する。
【００２６】
受信信号分割部２０３は、信号受信部２０２から受信信号を入力する。受信信号分割部２０３は、受信信号を第３の信号及び第４の信号に分割する。ここで、受信信号分割部２０３が受信信号をどのように分割するかは、ポリシー設定部２０４からの共通の分割ポリシーによって決定される。受信信号分割部２０３は、デコード部２０９に第３の信号を出力する。更に、受信信号分割部２０３は、第４の信号出力部２０５及びシンドローム計算部２０６に第４の信号を出力する。
【００２７】
ポリシー設定部２０４は、共通の分割ポリシーを定義する。ポリシー設定部２０４は、共通の分割ポリシーを受信信号分割部２０３に通知する。  
第４の信号出力部２０５は、受信信号分割部２０３から第４の信号を入力する。第４の信号出力部２０５は、第４の信号６０を出力する。後述されるように、第４の信号６０は、受信機２００における共有データの一部としての役割を果たす。
【００２８】
シンドローム計算部２０６は、受信信号分割部２０３から第４の信号を入力する。シンドローム計算部２０６は、第４の信号に基づいて第２のシンドロームメッセージを計算する。シンドローム計算部２０６は、シンドローム送信部２０７へ第２のシンドロームメッセージを出力する。
【００２９】
シンドローム送信部２０７は、シンドローム計算部２０６から第２のシンドロームメッセージを入力する。シンドローム送信部２０７は、クリアチャネル３０を通じて第２のシンドロームメッセージを送信する。
【００３０】
シンドローム受信部２０８は、クリアチャネル３０を通じて第１のシンドロームメッセージを受信する。シンドローム受信部２０８は、デコード部２０９へ第１のシンドロームメッセージを出力する。
【００３１】
デコード部２０９は、受信信号分割部２０３から第３の信号を入力し、シンドローム受信部２０８から第１のシンドロームメッセージを入力する。デコード部２０９は、第１のシンドロームメッセージを使用することによって、第３の信号をデコードする。前述のように、第３の信号は、ノイジーな第１の信号に対応する。故に、デコード部２０９は、デコード処理を通じて第１の信号を復元することができる。デコード部２０９は、復元された第１の信号出力部２１０に復元された第１の信号を出力する。
【００３２】
復元された第１の信号出力部２１０は、デコード部２０９から復元された第１の信号を入力する。復元された第１の信号出力部２１０は、復元された第１の信号７０を出力する。後述されるように、復元された第１の信号７０は、受信機２００における共有データの残部としての役割を果たす。
【００３３】
最終的に、送信機１００及び受信機２００は、同一のデータを共有できる。同一のデータは、第１の信号及び第４の信号の合成に相当する。
【００３４】
前述のように、送信機１００及び受信機２００の両方が、分割されたデコード処理を行う。故に、送信機１００及び受信機２００のデコード方式は、双方向デコードと名付けることができる。対照的に、従来のスレピアン−ウォルフ符号化では、受信機はデコード処理を行うものの、送信機はデコード処理を行わない。故に、従来のデコード方式は、単方向デコードと名付けることができる。
【００３５】
一般に、デコード処理は、シンドロームメッセージの計算と比較して、計算的に割高である。故に、単方向デコードでは、送信機及び受信機における計算資源の使用が非対称である。換言すれば、受信機における計算量は、送信機における計算量よりはるかに大きい。このような計算資源の非対称な使用は、スループットレートを制限する。
【００３６】
対照的に、双方向デコードでは、送信機１００及び受信機２００は、共通の分割ポリシーを利用することによって、それらの計算資源の使用の平衡を保つことができる。  
共通の分割ポリシーは、ポリシー設定部１０５及びポリシー設定部２０４によって獲得することのできる共通のローカルルールであってもよい。換言すれば、ポリシー設定部１０５及びポリシー設定部２０４は、共通の分割ポリシーを静的に制御してもよい。例えば、共通の分割ポリシーは、偶奇ポリシーかもしれない。偶奇ポリシーによれば、オリジナル信号及び受信信号は、実質的に等分割される。ここで、オリジナル信号及び受信信号において、データユニットが多重化されていると仮定される。更に、データユニットの各々は、識別のためにデータＩＤを持っている。この場合に、偶奇ポリシーによれば、オリジナル信号及び受信信号におけるデータユニットは、それらのデータＩＤが偶数値または奇数値を持つかどうかに基づいて分割される。
【００３７】
或いは、ポリシー設定部１０５及びポリシー設定部２０４は、共通の分割ポリシーを動的に制御してもよい。共通の分割ポリシーの動的制御は、送信機１００及び受信機２００における計算資源の使用の平衡を保つことを目的としてもよい。例えば、ポリシー設定部１０５は、送信機１００における利用可能な計算資源をモニターする。また、ポリシー設定部２０４は、受信機２００における利用可能な計算資源をモニターする。更に、ポリシー設定部１０５及びポリシー設定部２０４は、クリアチャネル３０を通じてそれらのモニタリング結果についての情報を交換する。それから、ポリシー設定部１０５及びポリシー設定部２０４は、利用可能な計算資源に基づいて、共通の分割ポリシーを制御（即ち、更新）する。例えば、送信機１００及び受信機２００の両方が同等の利用可能な計算資源を持つならば、偶奇ポリシーが共通の分割ポリシーとして選択されるかもしれない。
【００３８】
図３及び図４は、比較例の送信機３００及び受信機４００を示す。送信機３００及び受信機４００は、単方向デコードに基づいて動作する。  
図３に示されるように、送信機３００は、制御部３０１、オリジナル信号入力部３０２、オリジナル信号送信部３０３、シンドローム計算部３０４及びシンドローム送信部３０５を含む。
【００３９】
制御部３０１は、送信機３００内の様々な要素を制御する。  
オリジナル信号入力部３０２は、信号源１０からオリジナル信号を入力する。オリジナル信号は、送信機３００における共有データの全体としての役割を果たす。オリジナル信号入力部３０２は、オリジナル信号送信部３０３及びシンドローム計算部３０４にオリジナル信号を出力する。
【００４０】
オリジナル信号送信部３０３は、オリジナル信号入力部３０２からオリジナル信号を入力する。オリジナル信号送信部３０３は、ノイジーチャネル２０を通じてオリジナル信号を送信する。ノイジーチャネル２０は、オリジナル信号にいくらかのノイズ（即ち、誤り）を加えるかもしれない。
【００４１】
シンドローム計算部３０４は、オリジナル信号入力部３０２からオリジナル信号を入力する。シンドローム計算部３０４は、オリジナル信号に基づいてシンドロームメッセージを計算する。シンドロームメッセージは、オリジナル信号に付加された誤りを訂正するために使用することができる。シンドローム計算部３０４は、シンドローム送信部３０５へシンドロームメッセージを出力する。
【００４２】
シンドローム送信部３０５は、シンドローム計算部３０４からシンドロームメッセージを入力する。シンドローム送信部３０５は、クリアチャネル３０を通じてシンドロームメッセージを送信する。クリアチャネル３０は、任意の信号を正確に搬送できる。
【００４３】
図４に示されるように、受信機４００は、制御部４０１、信号受信部４０２、シンドローム受信部４０３、デコード部４０４及び復元されたオリジナル信号出力部４０５を含む。  
制御部４０１は、受信機４００内の様々な要素を制御する。  
信号受信部４０２は、ノイジーチャネル２０を通じて信号を受信する。受信信号は、送信機３００によって送信されたノイジーなオリジナル信号に対応する。信号受信部４０２は、デコード部４０４に受信信号を出力する。
【００４４】
シンドローム受信部４０３は、クリアチャネル３０を通じてシンドロームメッセージを受信する。シンドローム受信部４０３は、デコード部４０４へシンドロームメッセージを出力する。
【００４５】
デコード部４０４は、信号受信部４０２から受信信号を入力し、シンドローム受信部４０３からシンドロームメッセージを入力する。デコード部４０４は、シンドロームメッセージを使用することによって、受信信号をデコードする。前述のように、受信信号はノイジーなオリジナル信号に対応する。故に、デコード部４０４は、デコード処理を通じてオリジナル信号を復元することができる。デコード部４０４は、復元されたオリジナル信号出力部４０５に復元されたオリジナル信号を出力する。
【００４６】
復元されたオリジナル信号出力部４０５は、デコード部４０４から復元されたオリジナル信号を入力する。復元されたオリジナル信号出力部４０５は、復元されたオリジナル信号８０を出力する。復元されたオリジナル信号８０は、受信機４００における共有データの全体としての役割を果たす。
【００４７】
最終的に、送信機３００及び受信機４００は、同一のデータを共有することができる。同一のデータはオリジナル信号に相当する。  
単方向デコード及び双方向デコードで処理されるデータ例が、以下に記述されることになる。図７Ａ及び図７Ｂは、送信機３００及び受信機４００によって行なわれる処理の段階毎のデータ例を示す。図８Ａ及び図８Ｂは、送信機１００及び受信機２００によって行なわれる処理の段階毎のデータ例を示す。
【００４８】
図７Ａに示されるように、オリジナル信号は、「１１０１００１１０００１０１０１１１００」に設定される。オリジナル信号は、ノイジーチャネル２０を通じて送信される。更に、シンドロームメッセージはオリジナル信号に基づいて計算される。この例において、シンドロームメッセージは、「０１１００１」である。シンドロームメッセージは、クリアチャネル３０を通じて送信される。
【００４９】
図７Ｂに示されるように、「１１００００１１１００１０００１１１１０」という信号は、ノイジーチャネル２０を通じて受信される。受信信号は、ノイジーなオリジナル信号に対応する。故に、受信信号では、オリジナル信号の４番目のビット、９番目のビット、１４番目のビット及び１９番目のビットが、ノイジーチャネル２０によって付加されたノイズによって反転されている。更に、「０１１００１」というシンドロームメッセージは、クリアチャネル３０を通じて受信される。受信シンドロームメッセージは、送信機３００によって送られたシンドロームメッセージと同一である。
【００５０】
それから、受信信号は、シンドロームメッセージを使用することによって、デコードされる。結果的に、受信信号の４番目のビット、９番目のビット、１４番目のビット及び１９番目のビットにおける誤りは訂正される。故に、送信機３００によって送信されたオリジナル信号と同一の復元されたオリジナル信号が得られる。最終的に、送信機３００及び受信機４００は、「１１０１００１１０００１０１０１１１００」というデータを共有することができる。
【００５１】
図８Ａに示されるように、オリジナル信号は、「１１０１００１１０００１０１０１１１００」に設定される。オリジナル信号は、ノイジーチャネル２０を通じて送信される。更に、オリジナル信号は、２つのパートに分割される。より正確には、「１１０１００１１０００１０１０１１１００」というオリジナル信号は、「１１０１００１１００」という第１の信号及び「０１０１０１１１００」という第２の信号に分割される。それから、第１のシンドロームメッセージが、第１の信号に基づいて計算される。この例において、第１のシンドロームメッセージは、「１０１」である。第１のシンドロームメッセージは、クリアチャネル３０を通じて送信される。送信機１００によって処理される残余のデータ例は、後述されることになる。
【００５２】
図８Ｂに示されるように、「１１００００１１１００１０００１１１１０」という信号は、ノイジーチャネル２０を通じて受信される。受信信号は、ノイジーなオリジナル信号に対応する。故に、受信信号では、オリジナル信号の４番目のビット、９番目のビット、１４番目のビット及び１９番目のビットが、ノイジーチャネル２０によって付加されたノイズによって反転されている。
【００５３】
それから、受信信号は、２つのパートに分割される。より正確には、「１１００００１１１００１０００１１１１０」という受信信号は、「１１００００１１１０」という第３の信号及び「０１０００１１１１０」という第４の信号に分割される。前述のように、第３の信号及び第４の信号はノイジーな第１の信号及びノイジーな第２の信号に対応する。故に、第３の信号では、第１の信号の４番目のビット及び９番目のビットが、ノイジーチャネル２０によって付加されたノイズによって反転されている。第４の信号では、第２の信号の４番目のビット及び９番目のビットが、ノイジーチャネル２０によって付加されたノイズによって反転されている。
【００５４】
それから、第２のシンドロームメッセージが、第４の信号に基づいて計算される。この例において、第２のシンドロームメッセージは、「０１１」である。第２のシンドロームメッセージは、クリアチャネル３０を通じて送信される。更に、「１０１」というシンドロームメッセージが、クリアチャネル３０を通じて受信される。受信シンドロームメッセージは、送信機１００によって送信された第１のシンドロームメッセージと同一である。
【００５５】
それから、第３の信号が、第１のシンドロームメッセージを使用することによって、デコードされる。結果的に、第３の信号の４番目のビット及び９番目のビットは訂正される。故に、送信機１００によって送信された第１の信号と同一の復元された第１の信号が得られる。従って、受信機２００は、「１１０１００１１００」という復元された第１の信号及び「０１０００１１１１０」という第４の信号を得る。
【００５６】
他方、図８Ａに戻ると、「０１１」というシンドロームメッセージが、クリアチャネル３０を通じて受信される。受信シンドロームメッセージは、受信機２００によって送信された第２のシンドロームメッセージと同一である。
【００５７】
それから、第２の信号が、第２のシンドロームメッセージを使用することによって、デコードされる。前述のように、第２の信号がノイジーな第４の信号に対応することに注意を要する。結果的に、第２の信号の４番目のビット及び９番目のビットは訂正される。従って、受信機２００によって受信された第４の信号と同一の復元された第４の信号が得られる。従って、送信機１００は、「１１０１００１１００」という第１の信号及び「０１０００１１１１０」という復元された第４の信号を得る。最終的に、送信機１００及び受信機２００は、「１１０１００１１０００１０００１１１１０」というデータを共有することができる。
【００５８】
図５は、様々な時点で送信機３００及び受信機４００によって行なわれる処理及び通信を例示する。他方、図６は、様々な時点で送信機１００及び受信機２００によって行われる処理及び通信を例示する。図５及び図６によれば、双方向デコードは単方向デコードと比較して要求される総時間を短縮できることが、理解されるかもしれない。
【００５９】
特に、図５に示されるように、受信機４００は、デコード処理全体（それは計算的に割高である）を行わなければならない。対照的に、図６に示されるように、送信機１００及び受信機２００の両方は、分割されたデコード処理を同時に行なうことができる。更に、シンドローム計算処理は、計算的に割高でなく、デコード処理と平行して行なうことができる。故に、双方向デコードによれば、送信機１００及び受信機２００における計算資源を効率的に使用することができる。結果的に、双方向デコードは、単方向デコードと比較して、誤り訂正のスループットレートを増大させることができる。
【００６０】
図９は、双方向デコード及び単方向デコードの両方についてのスループットレートを示す。スループットレートは、双方向デコード及び単方向デコードの両方のソフトウェア実装について測定される。図９において、横軸は信号誤り率を示す。縦軸は、双方向デコード（三角形のマークを参照）及び単方向デコード（四角形のマークを参照）の両方についてのスループットレートを示す。図９から観察されるように、双方向デコードは、全ての信号誤り率において、単方向デコードについてのスループットレートを約２倍にする。
【００６１】
以上説明したように、第１の実施形態に係る送信機及び受信機は、共通の分割ポリシーに基づいて、分割されたシンドローム計算及び分割されたデコードを行う。換言すれば、この送信機及び受信機は、それらの計算資源の平衡を保つ。故に、この送信機及び受信機によれば、単方向デコードと比較して、誤り訂正のスループットレートを増大させることが可能である。特に、送信機及び受信機の両方が同等の利用可能な計算資源を持つとすれば、双方向デコードは単方向デコードと比較してスループットレートを実質的に２倍にすることができる。
【００６２】
上記各実施形態の処理は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。上記各実施形態の処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなどである。記憶媒体は、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能であれば、何れであってもよい。また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１０：信号源
２０：ノイジーチャネル
３０：クリアチャネル
４０：第１の信号
５０：復元された第４の信号
６０：第４の信号
７０：復元された第１の信号
８０：復元されたオリジナル信号
１００及び３００：送信機
１０１、２０１、３０１及び４０１：制御部
１０２及び３０２：オリジナル信号入力部
１０３及び３０３：オリジナル信号送信部
１０４：オリジナル信号分割部
１０５及び２０４：ポリシー設定部
１０６：第１の信号出力部
１０７、２０６及び３０４：シンドローム計算部
１０８、２０７及び３０５：シンドローム送信部
１０９、２０８及び４０３：シンドローム受信部
１１０、２０９及び４０４：デコード部
１１１：復元された第４の信号出力部
２００及び４００：受信機
２０２及び４０２：信号受信部
２０３：受信信号分割部
２０５：第４の信号出力部
２１０：復元された第１の信号出力部
４０５：復元されたオリジナル信号出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【外国語明細書】
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