(57)【要約】【課題】通信システムにおいて、異なる複数のビットに関して不均一誤り保護を提供すること。【解決手段】ビットストリーム中のビットを処理する方法は、高優先度ビットを低優先度ビットストリームに埋め込むことによりビット列を再配置するステップを含み、再配置したビットストリーム中では両方の優先度のビットの順序を維持し、再配置されたビットストリームは、ビットのブロックを含み、各ブロックは、一つ以上の数の隣接し合う高優先度ビットが、それらに対応する一つ以上の数の低優先度ビットの左に配置されたものを含んでいる再配置ステップと、再配置されたビットストリームをグレイ符号化方法を用いて変調し、符号化されたビットストリームを生成するステップとを含んでいる。【選択図】図１
2011205626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビットストリーム中のビットを処理する方法であって、
ビットストリームを暗号化するステップと、
高優先度ビットストリームと低優先度ビットストリームとを形成するために、暗号化されたビットストリームを個々の高優先度ビット列と低優先度ビット列とに分離するステップであって、高優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の高優先度ビット列を有しており、低優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の低優先度ビット列を有している分離ステップと、
高優先度ビットストリームの高優先度ビットを低優先度ビットストリームに埋め込むことによりビット列を再配置するステップであって、再配置したビットストリーム中では高優先度ビットの順序と低優先度ビットの順序を維持し、再配置されたビットストリームは、ビットのブロックを含み、ブロック中の低優先度ビットに対する保護に少なくとも相当する、高優先度ビットに対するノイズに対する保護を提供するために、各ブロックは、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットが、それらに対応する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットの左に配置されたものを含んでいる再配置ステップと、
再配置されたビットストリームをグレイ符号化方法を用いて変調し、符号化されたビットストリームを生成するステップと、
符号化されたビットストリームを通信媒体に伝送するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
符号化されたビットストリームのビット／シンボル間のマッピングにより、エッジシンボルと非エッジシンボルとを有するコンステレーションマップを提供し、各シンボルは、複数のビットを含み、
各エッジシンボル中のビットに対する訂正検出の確率は、最左のビットにおいて最大であり、左から右に向けて減少し、最右のビットにおいて最小となることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
再配置されたビットストリーム中のビットの少なくとも一つのブロックは、ビットストリームの最上位ビットの隣接する一つあるいはそれ以上の数の高優先度ビットと、それらに対応する、ビットストリームの最下位ビットの隣接する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットとを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、
ビット列を再配置するステップは、Ｍビットのブロックを生成するステップを含んでおり、ここで、Ｍは、１シンボル当たりのビット数を表すコンステレーション寸法であり、Ｍビットからなる各ブロックは、対応する一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う低優先度ビットの左側に、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、
ビットストリームは、ヘッダビット及びペイロードビットとを有するパケットを含んでおり、ヘッダビットは高優先度ビットであり、ペイロードビットは低優先度ビットであることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、
ビットストリームは、高優先度ビットを有する高優先度パケットと、低優先度ビットを有する低優先度パケットとを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、さらに、
符号化された入力ビットストリームを通信媒体から受信するステップであって、符号化された入力ビットストリームは、符号化された複数の低優先度ビットに埋め込まれた符号化された複数の高優先度ビットを含み、符号化された高優先度ビット列は、左から右に向けた入力順序の高優先度ビットを有し、符号化された低優先度ビット列とは、左から右に向けた入力順序の低優先度ビットを有する受信ステップと、
符号化された入力ビットストリームを復調し、符号化されたビットストリームを生成するステップと、
符号化されたビットストリームを、個々の符号化された高優先度ビット列と、符号化された低優先度ビット列とに分離し、符号化された高優先度ビットストリームと符号化された低優先度ビットストリームとを形成するステップであって、符号化された高優先度ビットストリーム中の高優先度ビットの入力順序と、符号化された低優先度ビットストリーム中の低優先度ビットの入力順序とは維持されている分離ステップと、
符号化された低優先度ビットストリームが後に続く符号化された高優先度ビットストリームから、シリアルビットストリームを生成するステップと、
シリアルビットストリームを暗号解読するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
ビットストリーム中のビットを処理するシステムであって、
ビットストリームを暗号化する暗号化装置と、
暗号化されたビットストリームを個々の高優先度ビットと低優先度ビットとに分離し、高優先度ビットストリームと低優先度ビットストリームとを形成するトランスミッタ分離モジュールであって、高優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の高優先度ビットを有しており、低優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の低優先度ビットを有しているトランスミッタ分離モジュールと、
高優先度ビットストリームの高優先度ビットを、低優先度ビットストリームに埋め込むことによりビット列を再配置し、再配置されたビットストリームを形成するトランスミッタ再配置モジュールであって、再配置されたビットストリームは、ビットのブロックを含み、ブロック中の低優先度ビットに対する保護に少なくとも相当する、高優先度ビットに対するノイズに対する保護を提供するために、各ブロックは、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットが、それらに対応する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットの左に配置されたものを含んでいるトランスミッタ再配置モジュールと、
再配置されたビットストリームをグレイ符号化方法を用いて変調し、符号化されたビットストリームを生成する変調マッパと、
符号化されたビットストリームを通信媒体に伝送するトランスミッタとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８記載のシステムにおいて、
符号化されたビットストリームのビット／シンボル間のマッピングにより、エッジシンボルと非エッジシンボルとを有するコンステレーションマップを提供し、各シンボルは、複数のビットを含み、
各エッジシンボル中のビットに対する訂正検出の確率は、最左のビットにおいて最大であり、左から右に向けて減少し、最右のビットにおいて最小となることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項８記載のシステムにおいて、
再配置されたビットストリーム中のビットの少なくとも一つのブロックは、ビットストリームの最上位ビットの隣接する一つあるいはそれ以上の数の高優先度ビットと、それらに対応する、ビットストリームの最下位ビットの隣接する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８記載のシステムにおいて、
ビット列を再配置するステップは、Ｍビットのブロックを生成するステップを含んでおり、ここで、Ｍは、１シンボル当たりのビット数を表すコンステレーション寸法であり、Ｍビットからなる各ブロックは、対応する一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う低優先度ビットの左側に、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項８記載のシステムにおいて、
ビットストリームは、ヘッダビット及びペイロードビットとを有するパケットを含んでおり、ヘッダビットは高優先度ビットであり、ペイロードビットは低優先度ビットであることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項８記載のシステムにおいて、
ビットストリームは、高優先度ビットを有する高優先度パケットと、低優先度ビットを有する低優先度パケットとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項８記載のシステムであって、さらに、
符号化された入力ビットストリームを通信媒体から受信するレシーバであって、符号化された入力ビットストリームは、符号化された複数の低優先度ビットに埋め込まれた符号化された複数の高優先度ビットを含み、符号化された高優先度ビット列は、左から右に向けた入力順序の高優先度ビットを有し、符号化された低優先度ビット列は、左から右に向けた入力順序の低優先度ビットを有するレシーバと、
符号化された入力ビットストリームを復調し、符号化されたビットストリームを生成する復調モジュールと、
符号化されたビットストリームを、個々の符号化された高優先度ビット列と、符号化された低優先度ビット列とに分離し、符号化された高優先度ビットストリームと符号化された低優先度ビットストリームとを形成するレシーバ分離モジュールであって、符号化された高優先度ビットストリーム中の高優先度ビットの入力順序と、符号化された低優先度ビットストリーム中の低優先度ビットの入力順序とは維持されているレシーバ分離モジュールと、
符号化された低優先度ビットストリームが後に続く符号化された高優先度ビットストリームから、シリアルビットストリームを生成するレシーバ再配置モジュールと、
シリアルビットストリームを暗号解読する暗号解読装置とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
ビットストリーム中のビットを処理するデータプロセッサを制御するための複数の命令を格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、複数の命令は、
データプロセッサに対して、ビットストリームを暗号化させる命令と、
データプロセッサに対して、暗号化されたビットストリームを個々の高優先度ビット列と低優先度ビット列とに分離させ、高優先度ビットストリームと低優先度ビットストリームとを形成させる命令であって、高優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の高優先度ビットを有しており、低優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の低優先度ビットを有している命令と、
データプロセッサに対して、高優先度ビットストリームの高優先度ビットを、低優先度ビットストリームに埋め込むことによりビット列を再配置させ、再配置されたビットストリームを形成させる命令であって、符号化された高優先度ビットストリーム中の高優先度ビットの順序と、符号化された低優先度ビットストリーム中の低優先度ビットの順序とは維持され、再配置されたビットストリームは、ビットのブロックを含み、ブロック中の低優先度ビットに対する保護に少なくとも相当する、高優先度ビットに対するノイズに対する保護を提供するために、各ブロックは、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットが、それらに対応する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットの左に配置されたものを含んでいる命令と、
データプロセッサに対して、再配置されたビットストリームをグレイ符号化方法を用いて変調させ、符号化されたビットストリームを生成させる命令とを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１６】
請求項１５記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、
符号化されたビットストリームのビット／シンボル間のマッピングにより、エッジシンボルと非エッジシンボルとを有するコンステレーションマップを提供し、各シンボルは、複数のビットを含み、
各エッジシンボル中のビットに対する訂正検出の確率は、最左のビットにおいて最大であり、左から右に向けて減少し、最右のビットにおいて最小となることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１７】
請求項１５記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、
再配置されたビットストリーム中のビットの少なくとも一つのブロックは、ビットストリームの最上位ビットの隣接する一つあるいはそれ以上の数の高優先度ビットと、それらに対応する、ビットストリームの最下位ビットの隣接する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットとを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１８】
請求項１５記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、
ビット列を再配置するステップは、Ｍビットのブロックを生成するステップを含んでおり、ここで、Ｍは、１シンボル当たりのビット数を表すコンステレーション寸法であり、Ｍビットからなる各ブロックは、対応する一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う低優先度ビットの左側に、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１９】
請求項１５記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、
ビットストリームは、ヘッダビット及びペイロードビットとを有するパケットを含んでおり、ヘッダビットは高優先度ビットであり、ペイロードビットは低優先度ビットであることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項２０】
請求項１５記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、さらに、
データプロセッサに対して、通信媒体からの符号化された入力ビットストリームを復調させ、逆符号化されたビットストリームを生成する命令であって、符号化された入力ビットストリームは、符号化された複数の低優先度ビットに埋め込まれた符号化された複数の高優先度ビットを含み、高優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の高優先度ビットを有しており、低優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の低優先度ビットを有している命令と、
データプロセッサに対して、符号化されたビットストリームを、個々の符号化された高優先度ビット列と、符号化された低優先度ビット列とに分離させ、符号化された高優先度ビットストリームと符号化された低優先度ビットストリームとを形成する命令であって、符号化された高優先度ビットストリーム中の高優先度ビットの入力順序と、符号化された低優先度ビットストリーム中の低優先度ビットの入力順序とは維持されている命令と、
データプロセッサに対して、符号化された低優先度ビットストリームが後に続く符号化された高優先度ビットストリームから、シリアルビットストリームを生成させる命令と、
データプロセッサに対して、シリアルビットストリームを暗号解読させる命令とを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、一般的に、通信システムに関し、特に、異なる複数のビットに関して不均一誤り保護を提供するパケット符号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいては、伝送情報ビットのいくつかは、より強力な保護が必要となる（例えば、ヘッダビットは、ペイロードビットよりも重要であり、また、ＭＰＥＧビデオストリーミングにおけるＩフレームは、Ｐ／Ｂフレームに比べてより重要である）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これを達成するには、不均一に適用される順方向誤り訂正（ＦＥＣ）や、パケット再送など、いくつかの従来技術のうち一つを用いることができる。これらの技術は、異なる複数のパケットに対する不均一誤り保護を提供するために用いることができるが、一つのパケット中のビットに対する不均一誤り保護を提供するのには適していない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施例は、一つのパケット又は複数のパケットの異なる複数のビットに対する不均一誤り保護を実現するパケット符号化方法を提供するものである。一実施例においては、グレイ符号化の構成を用いて、異なる複数のビットに対する不均一誤り保護を実現する。このパケット符号化方法は、従来の符号化方法とは異なり、高優先度ビット列及び低優先度ビット列の組合せを用いてシンボルを生成する。この方法は、さほど複雑なことをせずに、パケット中のヘッダビットをより高い確率で検出することができる。また、本方法は、制御パケット、ＭＰＥＧ伝送におけるＩフレーム等の重要なフレームに対するノイズによる破損に対し、より高いレベルでの保護を提供することができる。
【０００５】
本発明の第一の実施例によれば、ビットストリーム中のビットを処理する方法が提供され、本方法は、ビットストリームを暗号化するステップと、高優先度ビットストリームと低優先度ビットストリームとを形成するために、暗号化されたビットストリームを個々の高優先度ビット列と低優先度ビット列とに分離するステップであって、高優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の高優先度ビット列を有しており、低優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の低優先度ビット列を有していることを特徴とする分離ステップと、高優先度ビットストリームの高優先度ビットを低優先度ビットストリームに埋め込むことによりビット列を再配置するステップであって、再配置したビットストリーム中では高優先度ビットの順序と低優先度ビットの順序を維持し、再配置されたビットストリームは、ビットのブロックを含み、ブロック中の低優先度ビットに対する保護に少なくとも相当する、高優先度ビットに対するノイズに対する保護を提供するために、各ブロックは、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットが、それらに対応する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットの左に配置されたものを含んでいることを特徴とする再配置ステップと、再配置されたビットストリームをグレイ符号化方法を用いて変調し、符号化されたビットストリームを生成するステップと、符号化されたビットストリームを通信媒体に伝送するステップとを含んでいる。
【０００６】
いくつかの実施例においては、符号化されたビットストリームのビット／シンボル間のマッピングにより、エッジシンボルと非エッジシンボルとを有するコンステレーションマップを提供し、各シンボルは、複数のビットを含んでいる。ここで、各エッジシンボル中のビットに対する訂正検出の確率は、最左のビットにおいて最大であり、左から右に向けて減少し、最右のビットにおいて最小となる。再配置されたビットストリーム中のビットの少なくとも一つのブロックは、ビットストリームの最上位ビットの隣接する一つあるいはそれ以上の数の高優先度ビットと、それらに対応する、ビットストリームの最下位ビットの隣接する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットとを含んでいる。ビット列を再配置するステップは、Ｍビットのブロックを生成するステップを含んでおり、ここで、Ｍは、１シンボル当たりのビット数を表すコンステレーション寸法であり、Ｍビットからなる各ブロックは、対応する一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う低優先度ビットの左側に、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットを含んでいる。ビットストリームは、ヘッダビット及びペイロードビットとを有するパケットを含むものであってよく、ここでヘッダビットは高優先度ビットであり、ペイロードビットは低優先度ビットである。ビットストリームは、高優先度ビットを有する高優先度パケットと、低優先度ビットを有する低優先度パケットとを含むものであってよい。
【０００７】
特定の実施例においては、本方法は、さらに、符号化された入力ビットストリームを通信媒体から受信するステップであって、符号化された入力ビットストリームは、符号化された複数の低優先度ビットに埋め込まれた符号化された複数の高優先度ビットを含み、符号化された高優先度ビット列は、左から右に向けた入力順序の高優先度ビットを有し、符号化された低優先度ビット列とは、左から右に向けた入力順序の低優先度ビットを有することを特徴とする受信ステップと、符号化された入力ビットストリームを復調し、符号化されたビットストリームを生成するステップと、符号化されたビットストリームを、個々の符号化された高優先度ビット列と、符号化された低優先度ビット列とに分離し、符号化された高優先度ビットストリームと符号化された低優先度ビットストリームとを形成するステップであって、符号化された高優先度ビットストリーム中の高優先度ビットの入力順序と、符号化された低優先度ビットストリーム中の低優先度ビットの入力順序とは維持されていることを特徴とする分離ステップと、符号化された低優先度ビットストリームが後に続く符号化された高優先度ビットストリームから、シリアルビットストリームを生成するステップと、シリアルビットストリームを暗号解読するステップとを含んでいる。
【０００８】
本発明の他の実施例によれば、ビットストリーム中のビットを処理するシステムは、ビットストリームを暗号化する暗号化装置と、暗号化されたビットストリームを個々の高優先度ビットと低優先度ビットとに分離し、高優先度ビットストリームと低優先度ビットストリームとを形成するトランスミッタ分離モジュールであって、高優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の高優先度ビットを有しており、低優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の低優先度ビットを有していることを特徴とするトランスミッタ分離モジュールと、高優先度ビットストリームの高優先度ビットを、低優先度ビットストリームに埋め込むことによりビットを再配置し、再配置されたビットストリームを形成するトランスミッタ再配置モジュールであって、再配置されたビットストリームは、ビットのブロックを含み、ブロック中の低優先度ビットに対する保護に少なくとも相当する、高優先度ビットに対するノイズに対する保護を提供するために、各ブロックは、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットが、それらに対応する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットの左に配置されたものを含んでいることを特徴とするトランスミッタ再配置モジュールと、再配置されたビットストリームをグレイ符号化方法を用いて変調し、符号化されたビットストリームを生成する変調マッパと、符号化されたビットストリームを通信媒体に伝送するトランスミッタとを含んでいる。
【０００９】
いくつかの実施例においては、本システムは、さらに、符号化された入力ビットストリームを通信媒体から受信するレシーバであって、符号化された入力ビットストリームは、符号化された複数の低優先度ビットに埋め込まれた符号化された複数の高優先度ビットを含み、符号化された高優先度ビット列は、左から右に向けた入力順序の高優先度ビットを有し、符号化された低優先度ビット列は、左から右に向けた入力順序の低優先度ビットを有することを特徴とするレシーバと、符号化された入力ビットストリームを復調し、符号化されたビットストリームを生成する復調モジュールと、符号化されたビットストリームを、個々の符号化された高優先度ビット列と、符号化された低優先度ビット列とに分離し、符号化された高優先度ビットストリームと符号化された低優先度ビットストリームとを形成するレシーバ分離モジュールであって、符号化された高優先度ビットストリーム中の高優先度ビットの入力順序と、符号化された低優先度ビットストリーム中の低優先度ビットの入力順序とは維持されていることを特徴とするレシーバ分離モジュールと、符号化された低優先度ビットストリームが後に続く符号化された高優先度ビットストリームから、シリアルビットストリームを生成するレシーバ再配置モジュールと、シリアルビットストリームを暗号解読する暗号解読装置とを含んでいる。
【００１０】
本発明の他の実施例は、ビットストリーム中のビットを処理するデータプロセッサを制御するための複数の命令を格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。複数の命令は、データプロセッサに対して、ビットストリームを暗号化させる命令と、データプロセッサに対して、暗号化されたビットストリームを個々の高優先度ビット列と低優先度ビット列とに分離させ、高優先度ビットストリームと低優先度ビットストリームとを形成させる命令であって、高優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の高優先度ビットを有しており、低優先度ビットストリームは、左から右に向けた順序の低優先度ビットを有していることを特徴とする命令と、データプロセッサに対して、高優先度ビットストリームの高優先度ビットを、低優先度ビットストリームに埋め込むことによりビットを再配置させ、再配置されたビットストリームを形成させる命令であって、符号化された高優先度ビットストリーム中の高優先度ビットの順序と、符号化された低優先度ビットストリーム中の低優先度ビットの順序とは維持され、再配置されたビットストリームは、ビットのブロックを含み、ブロック中の低優先度ビットに対する保護に少なくとも相当する、高優先度ビットに対するノイズに対する保護を提供するために、各ブロックは、一つあるいはそれ以上の数の隣接し合う高優先度ビットが、それらに対応する一つあるいはそれ以上の数の低優先度ビットの左に配置されたものを含んでいることを特徴とする命令と、データプロセッサに対して、再配置されたビットストリームをグレイ符号化方法を用いて変調し、符号化されたビットストリームを生成させる命令とを含んでいる。
【００１１】
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、本明細書の以下の詳細な説明を参照することにより、当業者にとっては明白なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】変調マッパが後に続くビット暗号化装置を有する通常の通信システムの一例を示す図。
【図２】パケット符号化、特に、暗号化処理の後に行うビット／シンボル間マッピングの一例を示す図。
【図３】本発明の一実施例において、通信システムにおいて不均一誤り保護を提供する、ビット／シンボル間マッピングのためのパケット符号化の一例を示す図。
【図４】不均一誤り保護のために適切なビット／シンボル間マッピングを行うための、多層暗号化の一例を示す通信システムの概略図。
【図５】低優先度ビットストリーム中に高優先度ビットを埋め込む方法の一例を示す図。
【図６】本パケット暗号化方法を適用し、パケットのヘッダビットにより強力な保護を提供する第一の例を示す図。
【図７】本パケット暗号化方法を適用し、図６に示した第一の例よりも高いレベルの誤り保護を有する、パケットのヘッダビットにより強力な保護を提供する第二の例を示す図。
【図８】本パケット暗号化方法を適用し、同一のユーザ又は異なる複数のユーザに対応した異なる複数のパケットに対する不均一誤り保護を示し、パケットのヘッダビットにより強力な保護を提供する第三の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の以下の詳細な説明においては、本明細書の一部を形成する付属の図面を引用するが、そこでは、本発明が実行される典型的な実施例を、例示したものであり、これらに限定されるものではない。図面においては、同一の符号は、複数の図面において、実質的に同一の部分を示すものである。さらに、上述したように、また図面で図示したように、詳細な説明は、様々な典型的な実施例を提供するものであるが、本発明は、ここで説明及び図示した実施例に限定されるものではなく、当業者に対して既知であり、あるいは既知のものとなるように、他の実施例に拡張することができる。本明細書において、“一実施例”、“この実施例”、又は“これらの実施例”が指すものは、実施例に関連した特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれることを意味するものであり、明細書中の様々な部分にこれらの語句が現れる際には、必ずしも同一の実施例を指すものではない。さらに、以下の詳細な説明においては、本発明を十分に理解できるように、多数の特定の詳細内容が示されている。しかし、これらの特定の詳細内容が、本発明を実施する上で必ずしも必要とならないことについては、当業者にとっては自明なものとなる。他の状況においては、本発明を不必要に曖昧にすることがないように、既知の構造、材料、回路、プロセス及びインターフェースは、詳細には説明されておらず、及び／又は、ブロック図形式で図示されているものであってもよい。
【００１４】
以下の説明においては、水平、垂直、左、右、上端、下端などの、相対的な方向及び位置を表す用語を用いている。これらの用語は、所定の配置方向に関して、二次元配置における相対的な方向及び位置を指すものとみなされる。その他の配置方向については、同一の対象又は操作を表すために、異なる相対的な方向及び位置を表す用語を用いてもよい。
【００１５】
さらに、以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータ内部の演算のアルゴリズムと演算の記号表現で提示されている。これらのアルゴリズムの記述と記号表現は、当業者が、他の当業者に対して、新たな考えの本質を最も効率的に伝えるために用いている手段である。本発明においては、具体的な結果をもたらすために具体的な数量を扱う上で、実行するステップは、物理的な操作が必要となる。通常、これらの数量は、必ずしもそうとは限らないが、格納、転送、組合せ、比較及び他の操作によって扱うことが可能な、電気的又は磁気的信号もしくは命令の形となっている。これらの信号は、原則的に共通の用法がなされるようにするために、ビット、値、要素、記号、文字、項、数字、命令等として表すことが、時として都合のよいものであることが分かっている。しかし、これらの用語及び類似の用語の全ては、適切な物理的数量に関連付けられるものであり、これらの数量に対して単に便宜上適用される表記である点に留意すべきである。以下では、特に指定のない限り、以下の説明から明白なように、説明全体を通して、“処理”、“計算”、“演算”、“決定”、“表示”等の用語を用いた説明は、コンピュータシステム又は他の情報処理装置の動作及び処理を含んでいる。なお、コンピュータシステム又は他の情報処理装置は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で、物理的（電子的）数量として表現されたデータを操作し、コンピュータシステムのメモリ又はレジスタ、あるいは他の情報格納、伝送又は表示装置内で物理量として同様に表現された他のデータに変換するものである。
【００１６】
また、本発明は、ここに述べる操作を実行するための装置に関するものである。本装置は、必要となる目的のために特に構成したものであってもよいし、あるいは、一つあるいはそれ以上の数のコンピュータプログラムにより、選択的に作動又は構成された一つあるいはそれ以上の数の汎用コンピュータを含むものであってもよい。このようなコンピュータプログラムは、以下のものに限定されるものではないが、光ディスク、磁気ディスク、読出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、半導体デバイス、ドライブ、あるいは電子情報を格納するのに適した任意の種類の媒体などのコンピュータ読み取り可能な媒体に格納することができる。ここで提示されているアルゴリズム及び表示は、特定のコンピュータ又は他の装置に、固有に関連付けられるものではない。ここに述べる方法に基づくプログラム及びモジュールとともに、様々な汎用システムを用いてもよいし、あるいは、所定の方法のステップを実行するために、より特化した装置を構成することが好都合である場合もある。さらに、本発明は、特定のプログラム言語を前提として記述したものではない。様々なプログラム言語を用いて、ここで記述する発明の方法を実装することができる。プログラム言語の命令は、一つあるいはそれ以上の数の処理装置、例えば、中央処理演算装置（ＣＰＵ）、プロセッサ又はコントローラにより実行するものであってよい。
【００１７】
本発明の典型的な実施例は、以下で詳細に説明するように、１つのパケット又は複数のパケット中の異なる複数のビットに対して不均一誤り保護を実現するパケット符号化方法のための、装置、方法及びコンピュータプログラムを提供するものである。
【００１８】
事例となる一実施例においては、異なる複数のビットに対する不均一誤り保護を実現するために、グレイ符号化の構造が用いられる。本パケット符号化方法は、高優先度ビット及び低優先度ビットの組合せを用いて、シンボルを生成する。本方法は、以下のように実現される（ａ）（低優先度ビット列が後に続く高優先度ビット列からなる）入力ビットストリームを暗号化する、（ｂ）暗号化されたビットストリーム中の低優先度ビット列から高優先度ビットを分離し、高優先度ビットストリームと低優先度ビットストリームを生成する。（ｃ）（低優先度ビット列が後に続く高優先度ビット列からなる）ビットストリームを処理し、修正されたビットストリームを生成する。ここで、Ｍビット（Ｍは、シンボル当たりのビット数を表すコンステレーション寸法）からなる各ブロックは、ＭＳＢ（最上位ビット）として高優先度ビットを含み、またＬＳＢ（最下位ビット）として低優先度ビットを含んでいる。ＭＳＢ中の高優先度ビット数が少ないほど、これらの誤り保護はより強固なものとなる。（ｄ）グレイ符号化を用いてビット列を符号化し、得られたシンボルを伝送するために処理する。受信側では、上述の操作を逆に実行し、伝送されたビット列を復元する。
【００１９】
図１は、変調マッパが後に続くビット暗号化装置を有する通常の通信システムの一例を示すものである。ビット暗号化装置からの入力ビット列は、隣接するシンボルを誤認識し誤ったシンボルを検出した場合のビット誤り確率を最小にするように、グレイ符号化方法を用いて変調マッパにおいて符号化される。符号化されたビット列は、伝送のために処理され、次に、通信媒体に伝送される。出力ビットストリーム中の伝送ビット列を復元するためには、上記の操作を逆に実行する。すなわち、通信媒体から受信処理を介して受信したビット列を、復調ユニットにおいて逆符号化し、その後、ビット暗号化装置により暗号解読し、出力ビットストリームを生成する。
【００２０】
図２は、パケット符号化、特に、暗号化処理の後に行うビット／シンボル間マッピングの一例を図示したものである。本例においては、ヘッダビットは、その後に続くペイロードビットとともに符号化する。符号化されたデータのＭＳＢを形成するビット列は、ＬＳＢビット列に比べ、通常、ノイズによる破損に対する耐性がより高いものとなっている。これにより、異なる複数のビットに対し、それらの誤り提出の重要度に関わらず、不均一誤り保護が達成される。グレイ符号化方法により、隣接し合うシンボル中のビット違いの数は、常に１である。これにより、シンボルを、それと隣接したシンボルとして誤って検出する場合のビット誤り率を低減することができる。
【００２１】
図３は、本発明の一実施例において、通信システムにおいて不均一誤り保護を提供する、ビット／シンボル間マッピングのためのパケット符号化の一例を図示したものである。本発明においては、所定のシンボル中の一つのビットに関する誤り確率は、シンボル中での当該ビットの相対位置に依存する（特に、１６−ＱＡＭ又は６４−ＱＡＭ等の高階コンステレーションでは特に依存度が高い）という事実を活用している。例えば、図３は、グレイ符号化されたシンボルを有するＱＡＭ−１６コンステレーションマップを示している。コンステレーションの（例えば、ｓ０、ｓ１、ｓ４、ｓ５等）にあるシンボル中でのＭＳＢビットの誤り確率は、ＬＳＢビットのものよりも低い。特に、エッジシンボル中の異なる複数のビットに関する訂正検出確率は、以下の順序となる。
Ｐｒ（ｂ０）＞Ｐｒ（ｂ１）＞Ｐｒ（ｂ２）＞Ｐｒ（ｂ３）  （１）
【００２２】
式１とともに図３で図示した考え方を用いて、パケット内のビット列に対して不均一誤り保護を提供することができるシステムを設計する。所定のビットストリームを、グレイ符号化を用いて符号化した際には、生成されるシンボルのいくつかは、（厳密に符号化されたビットに依存し）コンステレーションマップのエッジに位置している。このような場合、左端位置を占めるビットは、右側のビットに比べより強力に保護されるものとなる。一方、生成されたシンボルが、エッジ上に位置していない場合には、全てのビットが、破損を被る確率は均一となる。本発明の特定の実施例においては、“高優先度”ビットを、常に、左端位置に配置することを提案している。これにより、生成されたシンボルがエッジ上に位置しているかどうかに依らず、“高優先度”ビットに対して、 “低優先度”ビットに比べ同等あるいはそれ以上の強度の保護が得られることを実現できる。
【００２３】
コンステレーションマップにおいては、所定のコンステレーションポイントに最も近いコンステレーションポイントは、その隣接ポイントである。もし、全てのコンステレーションポイントが、同一の数の隣接ポイントを有する場合には、このマップは、低階コンステレーションマップとなる。もし、いくつかのコンステレーションポイント（特に、エッジに位置するもの）が、マップ上の他のコンステレーションポイント（例えば、エッジ上にないもの）よりも少ない数の隣接ポイントを有する場合には、このマップは、高階コンステレーションマップとなる。本パケット符号化方法の不均一誤り保護の利点は、１６−ＱＡＭ又は６４−ＱＡＭなどの高階コンステレーションにあるが、低階コンステレーションを用いた場合（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＱＡＭ−４等）には、ほとんどあるいは全く利点がない。
【００２４】
Ａ．高優先度ビットと低優先度ビットの分離
【００２５】
図４は、不均一誤り保護のために適切なビット／シンボル間マッピングを行うための、多層暗号化の一例を図示した通信システムの概略図である。図４ａは、プロセッサと、メモリと、伝送路中のビット列を処理するための複数のモジュールとを含むトランスミッタを示している。入力ビットストリームは、暗号化装置により暗号化される。図１に示した従来の通信システムと異なる点は、以下で詳細に説明するように、トランスミッタ分離モジュールにおいて、異なる複数の優先度レベルに従ってビットストリームを分割し、トランスミッタ再配置モジュールにおいて、それらを再配置することを提示している点である。図４ｂは、プロセッサと、メモリと、返送路中のビット列を処理するための複数のモジュールとを含むレシーバを示している。ビットストリームは、レシーバで処理され、復調モジュールで復調される。復調及び復元されたビットストリーム中の高優先度ビットは、レシーバ分離モジュールにおいて、ビットの順序を維持しながら、低優先度ビットから分離される。次のステップにおいて、レシーバ再配置モジュールにおいて、高優先度ビット列の後に低優先度ビット列が続くシリアルビットストリームを生成する。暗号解読装置において、結果として得られたビットストリームを暗号解読し、出力ビットストリームを生成する。
【００２６】
Ｂ．ビット／シンボル間マッピングのためのビットの埋込み
【００２７】
低優先度ビットと高優先度ビットを分離した後、高優先度ビットを埋込みノイズに対して強力な保護を実現しながらも、任意のストリーム中のビットの順序は不変となるように、これらのビットを再配置する。実際には、Ｍビットからなる各ブロックは、異なる複数の優先度レベルに属する複数のビットを有するものであってよい。例えば、ＭＳＢビットが、最も高い優先度ビットストリームに属するビット列であり、一方、最も低い優先度ビットがＬＳＢビットを形成していてもよい。
【００２８】
図５は、低優先度ビットストリーム中に高優先度ビットを埋め込む方法の一例を図示したものである。ここでは２つの例を示しているが、両者ともに、“高優先度”及び“低優先度”ビットストリーム中の各ビットの順序を維持したものとなっている。例２は、“高優先度”ビットに対して、例１よりも高いレベルの保護を提供した例である。
【００２９】
Ｃ．修正したビットストリームの符号化
【００３０】
異なる複数の優先度レベルに属するビット列の再配列を終えると、再配置により得られたビットストリームを、グレイ符号化方法を用いて符号化することができる。以下では、異なるユースケースを図示するために、いくつかの例を示す。
【００３１】
図６は、パケットのヘッダビットに対し、より強力な保護を提供するため、本パケット符号化方法を適用した第一の例を示すものである。４ビット長の各ブロックは、ヘッダストリームの最左端から一番目と二番目の位置を占める２ビットを用いて形成されている。他の２ビットは、ペイロードビットから形成されている。これにより、ペイロードビットに比べ、ヘッダビットの方が、誤検出を起こしにくいものとなる。全てのヘッダビットを使い果たした後、通常のようにペイロードビットを符号化する。
【００３２】
図７は、本パケット暗号化方法を適用し、図６に示した第一の例よりも高いレベルの誤り保護を示し、パケットのヘッダビットに対して強力な保護を提供する第二の例を示すものである。図７は、図６と同じ状況を考慮したものであるが、４ビット長の各ブロックは、最初の１ビットがヘッダストリームの最左端を占める１ビットから形成され、残りの３ビットは、ペイロードビットストリームから形成されている。これにより、ヘッダビットは、図６に図示した例に比べ、より強力な保護を受けることができる。全てのヘッダビットを使い果たした後、通常のようにペイロードビットを符号化する。
【００３３】
図８は、本パケット暗号化方法を適用し、同一のユーザ又は異なる複数のユーザに対応した異なる複数のパケットに対する不均一誤り保護を示し、パケットのヘッダビットに対し強力な保護を提供する第三の例を示すものである。高優先度ビット列は、高優先度パケットから形成されており（番号１）、低優先度ビット列は、低優先度パケットから形成されている（番号２）。４ビット長の各ブロックは、高優先度パケットビットストリームの最左端の位置を占める２ビットと、低優先度パケットビットストリームの最右端の位置を占める２ビットを用いて形成されている。これにより、高優先度パケットビットは、低優先度パケットビットよりも強力な保護を受けることができる。
【００３４】
本パケット符号化方法は、有線あるいは無線のどちらの通信システムにも、適用することができる。本方法は、さほど複雑なことをせずに、不均一誤り保護を提供することができる。実現可能な利用状況としては、パケットのヘッダに対するより強力な保護、ＭＰＥＧアプリケーションのＩフレームに対するより強力な保護、制御パケットに対するより強力な保護などが含まれる。
【００３５】
本発明を実装したコンピュータ及び記憶システムは、上述した発明を実装するために用いられるモジュール、プログラム及びデータ構造を記憶し、読み出すことができる公知のＩ／Ｏ装置（例えば、ＣＤ及びＤＶＤドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ハードドライブ等）を有している。これらのモジュール、プログラム及びデータ構造は、これらのコンピュータ読み取り可能な媒体上で符号化することができる。例えば、本発明のデータ構造は、本発明で用いられるプログラムを記憶した一つあるいはそれ以上の数のコンピュータ読み取り可能な媒体とは独立したコンピュータ読み取り可能な媒体に、記憶することができる。システムの構成要素は、デジタルデータ通信、例えば、通信ネットワークの任意の形式又は媒体により、相互に接続することができる。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、例えばインターネット、無線ネットワーク、ストレージエリアネットワーク等がある。
【００３６】
以上の説明においては、本発明の完全な理解を提供するために、説明の目的として、多くの詳細事項が記載されている。しかし、本発明を実施するためには、特定の詳細事項の必ずしも全てが必要でないことは、当該技術分野の当業者には明らかであろう。また、本発明は、プロセスとして記載してもよく、これは、通常、フローチャート、フロー図、構造図又はブロック図として描かれているものである。フローチャートとは、動作を順序処理として記述したものであるが、動作の多くは、並列又は同時に実行することができる。さらに、動作の順番は配置を変えてもよい。
【００３７】
当該技術分野において周知であるように、上述した動作は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいはソフトウェア及びハードウェアの何らかの組合せにより実行することができる。本発明の実施例の様々な側面は、回路及び論理素子（ハードウェア）を用いて実装してもよく、他の側面は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に記憶された命令（ソフトウェア）を用いて実装してもよい。なお、プロセッサにより命令が実行する場合には、命令は、プロセッサに対して、本発明の実施例を実施する方法を実行させるものとなる。さらに、本発明のいくつかの実施例を、ハードウェアのみで実行し、一方、他の実施例は、ソフトウェアでのみ実行してもよい。さらに、ここで記載した様々な機能は、単一のユニットで実行することができ、あるいは、任意の数の方法で、多くの構成要素が分担して実行することもできる。ソフトウェアで実行する実行する場合には、本方法は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に記憶された命令に基づいて、汎用コンピュータなどのプロセッサにより実行してもよい。必要に応じて、命令は、圧縮及び／又は暗号化した形式で、媒体上に記憶することができる。
【００３８】
以上より、本発明は、一つのパケット又は複数のパケットの異なる複数のビットに対する不均一誤り保護を実現するパケット符号化方法のための、方法、装置、及びコンピュータ読み取り可能な媒体上に記憶したプログラムを提供するものであることは明白であろう。さらに、本明細書においては、特定の実施例を図示及び説明したが、当該技術分野の当業者であれば、同一の目的を達成するために計算に用いられる任意の構成により、ここで開示した特定の実施例を置き換えてもよいことを、理解するであろう。本明細書は、本発明の任意及びすべての改作又は変更を包含することを意図したものであり、以下の請求項で用いられている用語は、明細書で開示した特定の実施例に発明を限定するものではないことを理解すべきである。むしろ、本発明の範囲は、以下の請求項によって、これらの請求項の権利が及ぶ均等物の全範囲とともに、全体的に決定されるべきものであり、さらに、これらの請求項は、請求項を解釈する際には、確立された原則に従い解釈されるべきものである。
【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７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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