(57)【要約】      （修正有）【課題】符号化利得を改善しつつ、エラーフロア発生を抑え、且つ検査行列の表現を容易とする伝送システムを提供する。【解決手段】送信装置が備える符号化器は、特有の検査行列を用いて所定のデータをＬＤＰＣ符号化する。特有の検査行列は、予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率に応じた情報長Ｎ−Ｐに対応する部分行列の１の要素を列方向に３７４列毎の周期で配置することにより生成される。検査行列初期値テーブルは、同一の符号長Ｎで、４１／１２０、４９／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、１０９／１２０の符号化率毎に予め定められている。受信装置が備える復号器は、符号化器で符号化したデータを受信し、検査行列に基づいてＬＤＰＣ復号する。【選択図】図８
2011125063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類のデジタル変調方式を時分割多重伝送する伝送システムであって、
符号化器を備える送信装置及び復号器を備える受信装置からなり、
前記符号化器は、少なくとも１つの検査行列を用いて所定のデータをＬＤＰＣ符号化し、
前記復号器は、前記送信装置から前記符号化器で符号化したデータを受信し、該受信したデータを前記検査行列に基づいてＬＤＰＣ復号し、
前記検査行列は、符号化率毎に固有の行列であって、４４８８０ビットからなる符号長で予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成されていることを特徴とする伝送システム。
【請求項２】
前記符号化率が２７／４０のとき、前記検査行列初期値テーブルは、
【表１−１】
2011125063.tif 000031
【表１−２】
2011125063.tif 000032
からなることを特徴とする、請求項１に記載の伝送システム。
【請求項３】
前記符号化率が８９／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブルは、
【表２−１】
2011125063.tif 000033
【表２−２】
2011125063.tif 000034
からなることを特徴とする、請求項１に記載の伝送システム。
【請求項４】
前記符号化率が９７／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブルは、
【表３−１】
2011125063.tif 000035
【表３−２】
2011125063.tif 000036
からなることを特徴とする、請求項１に記載の伝送システム。
【請求項５】
前記符号化率が１０１／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブルは、
【表４−１】
2011125063.tif 000037
【表４−２】
2011125063.tif 000038
からなることを特徴とする、請求項１に記載の伝送システム。
【請求項６】
前記符号化率が４１／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブルは、
【表５】
2011125063.tif 000039
からなることを特徴とする、請求項１に記載の伝送システム。
【請求項７】
前記符号化率が４９／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブルは、
【表６】
2011125063.tif 000040
からなることを特徴とする、請求項１に記載の伝送システム。
【請求項８】
前記符号化率が１０９／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブルは、
【表７−１】
2011125063.tif 000041
【表７−２】
2011125063.tif 000042
からなることを特徴とする、請求項１に記載の伝送システム。
【請求項９】
前記符号化率が９７／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブルは、
【表８−１】
2011125063.tif 000043
【表８−２】
2011125063.tif 000044
からなることを特徴とする、請求項１に記載の伝送システム。
【請求項１０】
前記送信装置は、少なくともデータ及びＬＤＰＣ符号化パリティを含むスロットを複数構成し、これら複数のスロットによりフレーム構成した多重化データを伝送制御情報に基づいて伝送させる場合に、前記伝送制御情報は、前記デジタル変調方式及び前記符号化率の情報を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域伝送用デジタル伝送用誤り訂正符号化に関し、特に前方向誤り訂正（Forward Error Correction：ＦＥＣ）方式の符号化器を備える送信装置、及びＦＥＣ方式の復号器を備える受信装置からなる、複数種類のデジタル変調方式を時分割多重伝送する伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シャノン限界に迫る性能を有する強力な誤り訂正符号の一つとしてＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号が１９６２年にギャラガーによって提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＬＤＰＣ符号は、非常に疎な検査行列Ｈ（検査行列の要素が０と１からなり、且つ１の数が非常に少ない）により定義される線形符号である。ＬＤＰＣ符号の符号化方法について説明する。ＬＤＰＣ符号は線形符号であり、符号語Ｃ、情報ベクトルｍ及び生成行列Ｇの間には式（１）の関係が成立する。
【０００４】
【数１】
2011125063.tif 000003
【０００５】
また、一般に線形符号においては、生成行列Ｇ、検査行列Ｈ及び転置行列Ｔの間には式（２）の関係が成立する。
【数２】
2011125063.tif 000004
【０００６】
予め非常に疎な検査行列Ｈを用意し、式（２）より生成行列Ｇを求め、式（１）を用いることでＬＤＰＣ符号化された符号語を得ることが可能である。ＬＤＰＣ符号は、検査行列内の行重み及び列重みが一定である正則ＬＤＰＣ符号と、一定でない非正則ＬＤＰＣ符号に分類される。ＬＤＰＣ符号で用いられる検査行列の構成方法については様々な構成方法が提案されており、列重み３の正則ＬＤＰＣ符号は復号性能が良く、行・列重みを最適化した非正則ＬＤＰＣ符号は正則ＬＤＰＣ符号よりも復号性能が良いことが報告されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００７】
図５に行重み４、列重み３の正則ＬＤＰＣ符号用の検査行列例を示す。また、検査行列Ｈの部分行列を下三角構造とすることで直接検査行列から符号語を求めることが可能となるＬＤＧＭ（Low Density Generation Matrix）構造が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。
【０００８】
ＬＤＰＣ符号は、符号長を大きくし、適切な検査行列を用いることによりシャノン限界に迫る伝送特性が得られる強力な誤り訂正符号であり、欧州の新しい衛星放送規格であるＤＶＢ−Ｓ２や広帯域無線アクセス規格ＩＥＥＥ８０２．１６ｅにおいてもＬＤＰＣ符号が採用されている。
【０００９】
現在において、多岐に渡る情報をリアルタイム伝送するために、高い符号化利得で複数種類のデジタル変調方式を時分割多重伝送する伝送システムが望まれている。
【００１０】
【非特許文献１】R. G. Gallager, “Low-Density Parity-Check Codes,” in Research Monograph series Cambridge, MIT Press, 1963年12月
【非特許文献２】D. J. C. MacKay, “Good error-correcting codes based on very sparse matrices,” IEEE Trans. Inform. Theory, vol.45, 1999, p.399−431
【非特許文献３】M. Rashidpour and S. H. Jamali, “Low-Density Parity-Check codes with Simple Irregular Semi-Random Parity Check Matrix for Finite-Length Applications, ” IEEE PIMRC 2003, Proc., 2003年9月, p.439−443
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、多重化伝送に好適なフレーム構造に基づいて、複数種類のデジタル変調方式を時分割多重伝送する伝送システム（以下、複数変調・時分割多重型伝送システムと称し、後述の説明で明らかになる）が提案される。この複数変調・時分割多重型伝送システムでは巨大な符号長（例えば４４８８０ビット）の多重化フレームを扱う。
【００１２】
しかしながら、ＬＤＰＣ符号はＤＶＢ−Ｓ２やＩＥＥＥ８０２．１６ｅを始め各種伝送方式において採用されている一方で、各種伝送方式においてＬＤＰＣ符号の符号長が異なるため、複数変調・時分割多重型伝送システムにおいて、送るべき情報量に適したＬＤＰＣ符号の符号長と、従来規格で利用されているＬＤＰＣ符号の符号長には差異が生じている。そのため、ＬＤＰＣ符号は符号長が変わる場合、パンクチャ処理等により符号化率を調整することで他の伝送方式に適用することは可能となるが、同時にＬＤＰＣ符号の伝送性能は劣化してしまう。
【００１３】
そこで、複数変調・時分割多重型伝送システムの伝送特性を落とさずに、ＬＤＰＣ符号化を行なうためには、伝送システムのフレーム構造に適したＬＤＰＣ符号の検査行列を用意する必要がある。この場合、特定の符号長においてＬＤＰＣ符号の高い符号化利得を得るためには、検査行列の１の位置を適切に配置されている必要がある。特定の符号長において適切に１を配置しない検査行列を利用した場合、符号化利得が十分に得られず、またエラーフロア発生の要因につながるためである。
【００１４】
また、複数変調・時分割多重型伝送システムで想定される１スロット数のケースとして、１スロット数が４４８８０ビットの場合、１スロットに該当する符号長は４４８８０ビットとなる。この場合、検査行列の大きさは符号化率６１／１２０では４４８８０×２２０６６となり符号化及び復号化において非常に大きなメモリ空間が必要となってしまう。
【００１５】
本発明は、複数変調・時分割多重型伝送システムのスロット構造に最適なＬＤＰＣ符号化を提供するために、符号長４４８８０ビットにおける符号化利得を改善しつつ、エラーフロア発生を抑え、且つ検査行列の表現を容易とする伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ＬＤＰＣ符号化に用いる検査行列を特定の検査行列初期値テーブルから生成することで、大きな符号長を持つＬＤＰＣ符号においても簡単な構成で符号化を可能とし、また符号化利得改善やエラーフロア発生を抑えた特性を有する検査行列初期値テーブルを用いることで、白色雑音の多い環境下においても情報伝送を可能とするものである。
【００１７】
符号長４４８８０ビットにおける符号化利得を改善しつつ、エラーフロア発生を抑え、且つ検査行列の表現の容易なＬＤＰＣ符号の検査行列を決定する問題を解決するための手段として、符号長４４８８０ビットを符号長とするＬＤＧＭ構造を有する非正則ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いる。ＬＤＧＭ構造を用いることで、生成行列を計算することなく、直接検査行列から符号語を求めることが可能となる。前述したように、後述する複数変調・時分割多重型伝送システムでは符号長が例えば４４８８０ビットと巨大なため、検査行列が非常に大きな構造となってしまう。この問題を解決するために、検査行列の情報長に対応する部分行列（即ち、検査行列の左側部分行列）の１の位置を決定するために、後述する表１〜表１２の検査行列初期値テーブルの先頭から３７４列毎に読み出し、３７４列毎に読み出した初期値を列方向にシフトすることで検査行列の１の位置を決定する方法を用いる。このように、検査行列は、符号化率毎に固有の行列であって、予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成される。これにより数万×数万の大きさを持つ検査行列が後述する表１〜表１２に示す数値列から実現することが可能となる。
【００１８】
一般にＬＤＰＣ符号は検査行列の１の位置によって伝送特性が大きく変化する。検査行列の行重み（検査行列の行方向の１の数）及び列重み（検査行列の列方向の１の数）を好適に配置することにより、伝送特性をよりシャノン限界に近づけることが可能となる。検査行列の行重みを一定にすると符号化利得の高い検査行列になることが知られており（例えば、非特許文献２参照）、行重みを一定にしながら、列重みを好適に配置することでより高い符号化利得を得ることが可能となる。本発明では全ての符号化率において検査行列の情報長に対応する部分行列（即ち、検査行列の左側部分行列）の行重みを一定にしつつ、大小２種類の列重みを組み合わせた検査行列を利用することでＬＤＰＣ符号の符号化利得の改善を行なう。これは、予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して検査行列を構成させることで実現できる。
【００１９】
また、ＬＤＰＣ符号における伝送特性劣化の要因のひとつとして、エラーフロアの発生がある。エラーフロアの発生要因としては検査行列に含まれる１の配置が図６に示すサイクル４及びサイクル６の形状配置を多数持つとエラーフロアが発生する可能性が高くなる。そこで、この問題を解決する手段として、検査行列初期値テーブルの値を好適に配置することにより、サイクル４及びサイクル６を除去又は減少させた検査行列とすることができる。
【００２０】
即ち、本発明による伝送システムは、複数種類のデジタル変調方式を時分割多重伝送する伝送システムであって、符号化器を備える送信装置及び復号器を備える受信装置からなり、前記符号化器は、少なくとも１つの検査行列を用いて所定のデータをＬＤＰＣ符号化し、前記復号器は、前記送信装置から前記符号化器で符号化したデータを受信し、該受信したデータを前記検査行列に基づいてＬＤＰＣ復号し、前記検査行列は、符号化率毎に固有の行列であって、４４８８０ビットからなる符号長で予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による伝送システムにおいて、前記符号化率が２７／４０のとき、前記検査行列初期値テーブル（表１）は、以下の表からなることを特徴とする。
【００２２】
【表１−１】
2011125063.tif 000005
【００２３】
【表１−２】
2011125063.tif 000006
【００２４】
また、本発明による伝送システムにおいて、前記符号化率が８９／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブル（表２）は、以下の表からなることを特徴とする。
【００２５】
【表２−１】
2011125063.tif 000007
【００２６】
【表２−２】
2011125063.tif 000008
【００２７】
また、本発明による伝送システムにおいて、前記符号化率が９７／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブル（表３）は、以下の表からなることを特徴とする。
【００２８】
【表３−１】
2011125063.tif 000009
【００２９】
【表３−２】
2011125063.tif 000010
【００３０】
また、本発明による伝送システムにおいて、前記符号化率が１０１／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブル（表４）は、以下の表からなることを特徴とする。
【００３１】
【表４−１】
2011125063.tif 000011
【００３２】
【表４−２】
2011125063.tif 000012
【００３３】
また、本発明による伝送システムにおいて、前記符号化率が４１／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブル（表５）は、以下の表からなることを特徴とする。
【００３４】
【表５】
2011125063.tif 000013
【００３５】
また、本発明による伝送システムにおいて、前記符号化率が４９／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブル（表６）は、以下の表からなることを特徴とする。
【００３６】
【表６】
2011125063.tif 000014
【００３７】
また、本発明による伝送システムにおいて、前記符号化率が１０９／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブル（表７）は、以下の表からなることを特徴とする。
【００３８】
【表７−１】
2011125063.tif 000015
【００３９】
【表７−２】
2011125063.tif 000016
【００４０】
また、本発明による伝送システムにおいて、前記符号化率が９７／１２０のとき、前記検査行列初期値テーブル（表８）は、以下の表からなることを特徴とする。
【００４１】
【表８−１】
2011125063.tif 000017
【００４２】
【表８−２】
2011125063.tif 000018
【００４３】
ここで、表３に示す符号化率９７／１２０の検査行列初期値テーブルと、表８に示す符号化率９７／１２０の検査行列初期値テーブルとの相違については後述するが、表３に示す符号化率９７／１２０の検査行列初期値テーブルでは、サイクル４を除去し、且つサイクル６を軽減させることが可能な検査行列とすることができるのに対し、表８に示す符号化率９７／１２０の検査行列初期値テーブルでは、サイクル４及びサイクル６を共に除去させることが可能な検査行列とすることができる。
【００４４】
本発明による伝送システムにおいて、前記送信装置は、少なくともデータ及びＬＤＰＣ符号化パリティを含むスロットを複数構成し、これら複数のスロットによりフレーム構成した多重化データを伝送制御情報に基づいて伝送させる場合に、前記伝送制御情報は、前記デジタル変調方式及び前記符号化率の情報を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
複数変調・時分割多重型伝送システムにおいて、白色雑音に対する耐性の優れた情報伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による一実施例の伝送システムにおける多重フレームの構成を示す図である。
【図２】本発明による一実施例の伝送システムにおける送信装置のブロック図である。
【図３】本発明による一実施例の伝送システムにおける受信装置のブロック図である。
【図４】本発明による一実施例の変調波信号の一例を示す図である。
【図５】列重み３、行重み４の検査行列の一例を示す図である。
【図６】サイクル４、サイクル６の例を示す図である。
【図７】右側部分行列ＨＴを示す図である。
【図８】ＬＤＰＣ符号用検査行列の基本構造を示す図である。
【図９】本発明による一実施例の伝送システムにおける符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８の各々の情報長及びパリティ長の関係を示す図である。
【図１０】本発明による一実施例の伝送システムにおける検査行列初期値テーブル（符号化率６１／１２０）の説明図である。
【図１１】本発明による一実施例の伝送システムにおける符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８の各々の検査行列の行・列重み一覧を示す図である。
【図１２】本発明による一実施例の伝送システムにおける符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８の各々の情報長に対応するｋ及びパリティ長に対応するＱの一覧を示す図である。
【図１３】本発明による一実施例の伝送システムにおける、符号化器による処理過程を示すフローチャートである。
【図１４】情報ビットＩｉの構成図及びＢＣＨ生成多項式一覧を示す図である。
【図１５】図１４に示すＢＣＨ符号を適用した場合の、本発明による一実施例の伝送システムにおける、符号化器で利用する符号化率におけるＩＢＣＨ及びＰＢＣＨの組み合わせ例を示す図である。
【図１６】本発明による一実施例の伝送システムにおける、送信装置によるＭ値変調におけるビットインターリーブ処理の構成図である。
【図１７】本発明による一実施例の伝送システムにおける、送信装置による送信信号を生成するフローチャートである。
【図１８】本発明による一実施例の伝送システムにおける、受信装置による復号器の処理過程を示すフローチャートである。
【図１９】本発明による一実施例の伝送システムにおける、受信装置によるＭ値変調におけるデインターリーブ処理の構成図である。
【図２０】本発明による一実施例の伝送システムにおける、受信装置による受信信号を生成するフローチャートである。
【図２１Ａ】本発明による一実施例の伝送システムにおける、変調方式ＱＰＳＫにおける白色雑音下でのＥｂ／Ｎｏ対ＢＥＲ特性（符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、１０１／１２０、及び７／８）、及び従来の符号化／復号（符号化率１／２）の白色雑音下でのＥｂ／Ｎｏ対ＢＥＲ特性例を示す図である。
【図２１Ｂ】本発明による一実施例の伝送システムにおける、変調方式８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ及び３２ＡＰＳＫにおける、白色雑音下でのＥｂ／Ｎｏ対ＢＥＲ特性（符号化率２７／４０、８９／１２０、及び９７／１２０）を示す図である。
【図２２】本発明による一実施例の伝送システムにおける、誤り訂正無しの場合のＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ及び３２ＡＰＳＫに対するビット誤り率１０−６点での符号化利得を示す図である。
【図２３】本発明による一実施例の伝送システムにおける、符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８の各々の検査行列についてサイクル４〜サイクル１０の割合を示す図である。
【図２４】本発明による一実施例の伝送システムにおける、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々の情報長（左側部分行列）とパリティ長（右側部分行列）の関係を示す図である。
【図２５】本発明による一実施例の伝送システムにおける、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々の検査行列の行・列重み一覧を示す図である。
【図２６】本発明による一実施例の伝送システムにおける、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々の情報長に対応するｋ及びパリティ長に対応するＱの一覧を示す図である。
【図２７】図１４に示すＢＣＨ符号を適用した場合の、本発明による一実施例の伝送システムにおける、符号化器で利用する符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々におけるＩＢＣＨ及びＰＢＣＨの組み合わせ例を示す図である。
【図２８】本発明による一実施例の伝送システムにおける、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々の検査行列についてサイクル４〜サイクル１０の割合を示す図である。
【図２９】本発明による一実施例の伝送システムにおける、変調方式ＱＰＳＫにおける白色雑音下でのＥｂ／Ｎｏ対ＢＥＲ特性（符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０）の白色雑音下でのＥｂ／Ｎｏ対ＢＥＲ特性例を示す図である。
【図３０】本発明による一実施例の伝送システムにおける、第２の検査行列初期値テーブルを用いて構成させた符号化率９７／１２０の検査行列についてサイクル４〜サイクル１０の割合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明による一実施例の伝送システムを説明する。まず、本発明による一実施例の伝送システムとして、符号化器を有する送信装置及び復号器を有する受信装置を用いた、複数変調・時分割多重型伝送システムについて説明する。
【００４８】
（複数変調・時分割多重型伝送システム）
まず、本実施例の複数変調・時分割多重型伝送システムで用いる多重フレームの構成について説明する。
【００４９】
（多重フレーム構成）
図１は、本実施例の複数変調・時分割多重型伝送システムで用いる多重フレームの構成を示す図である。本発明による一実施例の伝送システムにおける送信装置（図２を参照。詳細については後述する。）は、図１に示す多重フレーム構成を用いることにより、伝送方式及び符号化率の指定を行なう。そして、本発明による一実施例の伝送システムにおける受信装置（図３を参照。詳細については後述する。）は、このフレーム構成に基づいて、復調及び誤り訂正符号の復号を行なう。
【００５０】
この多重フレーム構成において、スロットは制御情報、データ、外符号パリティ、スタッフビット及び内符号パリティにより構成され、その長さはＳｌビット、１フレームを構成するスロット数はＮ本となっている。また、スロットとは別に、同期、パイロット、及びＴＭＣＣとその誤り訂正パリティも備えており、その長さは、それぞれＳｙビット、Ｐｌビット及びＴビットとなっており、スロット＃１〜＃Ｎ／Ｅでは、それぞれＳｙ×Ｎ／Ｅ、Ｐｌ×Ｎ／Ｅ及びＴ×Ｎ／Ｅのビット数が割り当てられている。
【００５１】
ここで、スタッフビットは、バイト単位での処理をしやすくするために必要な場合のみ挿入されるビットである。このため、バイト単位での処理をしやすくする必要がない場合には挿入されない。例えば、制御情報として確保できるビット数が１８２ビットだったとし、その後にデータがＸバイト後続したとする。この場合、制御情報は１８２ビット＝２２バイト十６ビットとなるため、バイト単位を基本として処理しようとすると、後続するバイト単位のデータをわざわざ２ビットシフトして、制御情報末尾の６ビットと接続して書き込む必要が生じ、受信装置側ではこの接続を元に戻し、元のバイト単位のデータに復元する必要が生じる。このような場合、制御情報に使えるビット数のうち、６ビットは情報伝送に使わないスタッフビットとする方がハードウェア化の点でメリットが大きい。
【００５２】
本実施例に係る多重フレーム構成では、内符号パリティをも包含している。このため、ダミースロットを挿入する規則は、デジタル変調方式（以下、単に変調方式とも称する）自体の周波数利用効率のみを考慮すればよい。
【００５３】
また、既知の多重フレーム構成と異なり、後述するように、利用対象とする変調方式に割り当てられるダミースロット数が、符号化率に依存することなく決定される。尚、ＴＭＣＣ信号には、伝送の制御を行なう情報（以下、伝送制御情報とも称する）が書き込まれており、各スロットに対し、伝送モードを指定できる、伝送モードに対応した値を有する。ここでいう伝送モードは、変調方式と内符号符号化率の組み合わせとして指定できるものである。
【００５４】
図１において、Ｎはフレームあたりのスロット数を示している。実際のＮの値としては、ＩＳＤＢ−Ｓでは１スロットあたりのビットレートを約１．１Ｍｂｐｓとしていることから、この条件を満たすことが望ましい。
【００５５】
そのため、構成しようとする伝送システムで採用する変調方式群のうち最大効率の変調方式が、８ＰＳＫ（３ｂｐｓ／Ｈｚ）、１６ＡＰＳＫ（又は１６ＱＡＭ、４ｂｐｓ／Ｈｚ）及び３２ＡＰＳＫ（又は３２ＱＡＭ、５ｂｐｓ／Ｈｚ）の場合、それぞれ伝送効率が、ＩＳＤＢ−ＳのＴＣ８ＰＳＫ（ｒ：２／３、２ｂｐｓ／Ｈｚ）に比べ、１．５倍、２倍及び２．５倍となることから、スロット数Ｎはそれぞれ、４８スロット×１．５＝７２スロット、４８スロット×２＝９６スロット、及び４８スロット×２．５＝１２０スロットとすることが望ましい。
【００５６】
同期、パイロット並びにＴＭＣＣ及びその誤り訂正パリティの領域の下にダミー（Dummy）領域を設けているのは、採用する変調方式群のうち最大効率の変調方式で伝送される主信号に対しては、一般に効率の低い変調方式を採用することが多く、その分だけ余分に変調シンボルを占有することになるから、この時間領域を確保しておくためである。尚、ダミー領域は仮想的なものであり、この領域のデータは実際には伝送されないことから、これに対応するメモリ領域を装備する必要はない。また、ダミーの量を規定しているＥの値は、採用する変調方式群のうち最大効率の変調方式の周波数利用効率に対する、これらの信号を伝送する変調方式の周波数利用効率の比である。例えば、採用する変調方式群のうち最大効率の変調方式が３２ＡＰＳＫ（または３２ＱＡＭ、５ｂｐｓ／Ｈｚ）で、これらの信号を伝送する変調方式がＢＰＳＫ（１ｂｐｓ／Ｈｚ）であった場合、Ｅの値は５となる。同様に、採用する変調方式群のうち最大効率の変調方式が１６ＡＰＳＫ（又は１６ＱＡＭ、４ｂｐｓ／Ｈｚ）で、これらの信号を伝送する変調方式がＢＰＳＫ（１ｂｐｓ／Ｈｚ）であった場合、Ｅの値は４となる。
【００５７】
スロット長Ｓｌは、符号の長さ（符号長）に依存する。近年、規格化されたＤＶＢ−Ｓ２方式では、符号長６４８００ビットのＬＤＰＣ符号が用いられており、このクラスの符号が今後主流になってくることが想定される。このため、スロット長Ｓｌとしては符号長と同程度とすることが望ましい（条件１）。
【００５８】
また、ＭＰＥＧ−２ＴＳ（パケット長１８８バイト、先頭１バイトの同期符号を除くと１８７バイト=１４９６ビット）は今後もデジタル放送の主流になることから、複数の変調方式で１スロットのデータを過不足なく伝送できることが望ましい（条件２）。
【００５９】
また、複数の変調方式で１スロットのデータを過不足なく伝送するためには、各変調方式の変調シンボルあたりのビット数の最小公倍数である必要がある。例えば、伝送システムで採用する変調方式群を、ＢＰＳＫ（１ビット／シンボル）、ＱＰＳＫ（２ビット／シンボル）、８ＰＳＫ（３ビット／シンボル）、１６ＡＰＳＫ（又は１６ＱＡＭ，４ビット／シンボル）及び３２ＡＰＳＫ（または３２ＱＡＭ，５ビット／シンボル）とした場合、上記最小公倍数は、２×２×３×５＝６０ビットとなり、スロット長Ｓｌはこの整数倍である必要がある。スロット長をバイト単位にする必要がある場合には、さらに８の倍数でもある必要があり、その場合、６０と８の最小公倍数１２０の整数倍である必要がある（条件３）。
【００６０】
また、ＤＶＢ−Ｓ２で採用されているような、周期性ＬＤＰＣ符号を内符号に利用する場合、その周期Ｍｔは符号の作り易さから３６０前後とする必要がある。またＭｔを、送信しようとするデータ単位１８７バイト＝２３×１１×１７ビットの因数とすることで、データとＬＤＰＣパリティとの配分を柔軟に行なえるため、この条件を満たすことになり、Ｍｔ＝３７４となり、スロット長Ｓｌは３７４＝２×１１×１７の整数倍とすることが望ましい（条件４）。
【００６１】
以上の条件２、３及び４を満たすためには、バイト単位で処理する必要がない場合、スロット長をＬＣＭ（３７４，６０）＝ＬＣＭ（２×１１×１７，２×２×３×５）＝２×２×３×５×１１×１７＝１１２２０ビットの整数倍にすればよい（ＬＣＭ：最小公倍数）。さらに条件１を満たすためには、６４８００と同程度の数字として、１１２２０×５＝５６１００及び１１２２０×６＝６７３２０とすればよい。しかし、後者は１６ビットで表現できる２１６−１＝６５５３６を超えるため、ハードウェアの規模が急増する恐れがあることから、望ましくない。従って、スロット長Ｓｌは、５６１００ビットとすることが望ましい。また、データとしてＬＤＰＣパリティとの配分を柔軟に行なうためには、制御情報と外符号パリティとスタッフビットのビット数の和（スタッフビットを使用しない場合は制御情報と外符号パリティのビット数の和、以下同じ）は、ＬＤＰＣの周期Ｍｔ（＝３７４）の整数倍とする必要がある。尚、伝送しようとするデータの単位が１８７バイトでない場合、例えば、１８８バイト、１８９バイト、１９０バイト、及び１９２バイトの場合、同様の計算でそれぞれＬＤＰＣの周期Ｍｔはそれぞれ３７６、３７８、３８０、及び３８４とする必要があり、このときのスロット長はそれぞれ、６２０４０、６０４８０、６３８４０及び６５２８０となる。
【００６２】
また、バイト単位で処理する必要がある場合、スロット長さをＬＣＭ（３７４，１２０）＝ＬＣＭ（２×１１×１７，２×２×２×３×５）＝２×２×２×３×５×１１×１７＝２２４４０の整数倍にすればよい。また、条件１の６４８００と同程度の数字として、２２４４０×２＝４４８８０及び２２４４０×３＝６７３２０があるが、後者は同様の理由で望ましくない。従って、スロット長Ｓｌは４４８８０とすることが望ましい。また、データとＬＤＰＣパリティとの配分を柔軟に行なうためには、制御情報と外符号パリティとスタッフビットのビット数の和は、ＬＤＰＣの周期Ｍｔ（＝３７４）の整数倍とする必要がある。従って、以下、複数の変調方式で１スロットのデータをバイト単位で効率的に処理できるように、スロット長Ｓｌは４４８８０の多重フレーム構造を扱う場合の送信装置及び受信装置について説明する。
【００６３】
次に、本発明による一実施例の伝送システムにおける送信装置について説明する。
【００６４】
（送信装置）
図２は、本発明による一実施例の伝送システムにおける送信装置の構成を示す図である。この送信装置１は、フレーム生成部１０、ＬＤＰＣ符号化部（以下、符号化器とも称する。）１１−１，１１−２、ＢＣＨ符号化部１１−３，１１−４、エネルギー拡散部１２，１３、スイッチ１４、マッピング部１５及び時分割多重／直交変調部１６を備え、データストリームを送信する場合に、図１に示した多重フレームの信号を生成してから変調波信号を生成するまでの一連の処理を行う。
【００６５】
フレーム生成部１０は、スロットＳ１ビットについて、制御情報と、データと、ＢＣＨ符号化部１１−３により制御情報とデータが符号化された外符号パリティと、スタッフビットと、符号化器１１−１により制御情報、データ、及び外符号パリティ及びスタッフビットがＬＤＰＣ符号化された内符号パリティとにより構成したスロット＃１〜＃Ｎから成るフレームを生成し、エネルギー拡散部１２に出力する。また、フレーム生成部１０は、ＴＭＣＣ信号について、ＢＣＨ符号化部１１−４によりＢＣＨパリティを生成し、さらに符号化器１１−２によりＬＤＰＣパリティを生成する。尚、フレーム生成部１０により生成される多重フレームは、スロット数Ｎ、ダミーの量を規定するＥ、スロット長Ｓｌ、同期ビット長Ｓｙ、パイロットビット長Ｐｌ、並びにＴＭＣＣ及びパリティビット長Ｔが前述した数になるように生成される。
【００６６】
ＢＣＨ符号化部１１−３，１１−４は、外符号として、必要に応じて設けられる誤り訂正符号化処理であり、所定のデータに対してＢＣＨ符号化を施す。尚、ＢＣＨ符号化についての詳細は、後述する。
【００６７】
符号化器１１−１，１１−２は、内符号として、所定のデータ又はＢＣＨ符号化データに対して、周期ＭｔのＬＤＰＣ符号化を施す。尚、本発明に係る符号化器１１−１，１１−２の検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化についての詳細は、後述する。
【００６８】
エネルギー拡散部１２は、フレーム生成部１０により生成されたスロット＃１〜＃
Ｎを入力し、これらのデータ等全体に対して、エネルギー拡散（ビットランダム化）を行なう。これは、擬似ランダムな「１」および「０」のパターンをＭ系列を使って発生させ、これとスロット内のデータとでＭＯＤ２により加算することにより実現する。これにより、「１」または「０」が連続することがなくなることから、後述する受信装置において、同期再生の安定化を図ることができる。
【００６９】
エネルギー拡散部１３は、フレーム生成部１０により生成された各スロットに対応する＃１〜＃Ｎ／Ｅの所定の制御情報（図１に示すＴビット内の情報）を入力し、エネルギー拡散部１２とともに、これらのデータ等全体に対して、エネルギー拡散（ビットランダム化）を行なう。
【００７０】
スイッチ１４は、同期及びパイロット信号を適宜挿入しながら、スロット＃１〜＃Ｎを各種変調方式に応じて切り換え、マッピング部１５により、ＴＭＣＣ同期で指定された変調方式によるマッピングを行なう。時分割多重／直交変調部１６は、フレーム単位の時分割多重を行い、直交変調を施して、変調波信号を生成する。
【００７１】
例えば、最大効率の変調方式を３２ＡＰＳＫ（又は３２ＱＡＭ）とし、Ｎ＝１２０、Ｅ＝５、Ｓｌ＝４４８８０、Ｓｙ＝１２０、Ｐｌ＝１６０、Ｔ＝１３２０とした場合、変調波信号は、１フレーム分の情報を＃１〜＃１２０の変調スロットに分割して伝送される（図４参照）。奇数番号の変調スロットは、まずＢＰＳＫ変調されたスロット同期Ｓｙｎｃ１（２４シンボル）及び当該変調スロットの変調方式に対応したパイロット信号（３２シンボル）が伝送される。続いて、ＴＭＣＣ信号により指定された変調方式で変調された、映像・音声・データ放送等が多重された主信号データ（１３６シンボル）と、ＢＰＳＫ変調されたＴＭＣＣ信号（４シンボル）とが交互に６６回伝送される。偶数番号の変調スロットは、まずＢＰＳＫ変調されたスロット同期Ｓｙｎｃ２(２４シンボル)又はその反転パターン!Ｓｙｎｃ２（２４シンボル）及び当該変調スロットの変調方式に対応したパイロット信号（３２シンボル）が伝送される。続いて、ＴＭＣＣ信号により指定された変調方式で変調された、映像・音声・データ放送等が多重された主信号データ（１３６シンボル）と、ＢＰＳＫ変調されたＴＭＣＣ信号（４シンボル）とが交互に６６回伝送される。
【００７２】
上記の同期パターンＳｙｎｃ１、Ｓｙｎｃ２、及びその反転パターン！Ｓｙｎｃ２は擬似同期を避けるために、それ自体が鋭い自己相関ピークを持つものであるとともに、互いに低い相互相関を持つものである必要がある。このような符号として、Ｓｙｎｃ１として０ｘ３６７１５ａ＝００１１０１１００１１１０００１０１０１１０１０、Ｓｙｎｃ２として０ｘ５２ｆ８６６=０１０１００１０１１１１１００００１１００１１０、そのビット反転パターン!Ｓｙｎｃ２として０ｘａｄ０７９９＝１０１０１１０１０００００１１１１００１１００１とすると擬似同期の少ない受信が可能となる。
【００７３】
このような処理を、１２０変調スロット分繰り返して行うことにより、ＴＭＣＣ信号に書き込まれた情報が後述する受信装置へ伝送される。受信装置２は、ＴＭＣＣ信号の情報を絶えず監視することにより、送信装置１において様々な伝送制御が行われたとしても、それに追従して受信方式等を切り替えることができる。
【００７４】
総括すると、送信装置１は、少なくともフレーム生成部１０、ＬＤＰＣ符号化部１１−１，１１−２、ＢＣＨ符号化部１１−３，１１−４、エネルギー拡散部１２，１３、スイッチ１４、マッピング部１５及び時分割多重／直交変調部１６を備え、少なくともデータ、外符号パリティ及び内符号パリティにより構成されるスロットを複数まとめたフレーム構成を持つ多重化データを、伝送制御信号に書き込まれた伝送制御情報に基づいて伝送する。この場合、スロット長を４４８８０ビットとすることにより、ＭＰＥＧ−２ＴＳから除去した１８７バイトの情報を変調方式にかかわらず過不足なく伝送することが可能となる。尚、伝送しようとするデータの単位が１８７バイトでない場合、例えば１８８バイト、１８９バイト、１９０バイト及び１９２バイトの場合、このときのスロット長をそれぞれ、６２０４０、６４２６０、６４９８０及び６５２８０とすることで、変調方式にかかわらず過不足無く伝送可能である。また、符号長をバイト単位とする場合にもそれぞれ、６２０４０、６０４８０、６３８４０及び６５２８０とすることで、変調方式にかかわらず過不足無く伝送可能である。
【００７５】
次に、本発明による一実施例の伝送システムにおける受信装置について説明する。
【００７６】
（受信装置）
図３は、本発明による一実施例の伝送システムにおける受信装置の構成を示す図である。この受信装置２は、チャンネル選択部２０、直交検波部２１、伝送制御信号復号部２２、復号器２３、エネルギー逆拡散部２４及び外符号復号部２５を備えている。
【００７７】
チャンネル選択部２０は、送信装置１からの変調波信号を受信し、所定の周波数帯のチャンネルを選択し、そのチャンネルの信号を直交検波部２１で扱う所定の周波数の信号に変換にする。例えば、変調波信号が衛星放送波であれば、１２ＧＨｚ帯の放送波（変調波信号）をＢＳアンテナで受信し、既知の周波数変換器（図示せず）を用いて１ＧＨｚ帯のＢＳ−ＩＦ信号に変換する。
【００７８】
直交検波部２１は、チャンネル選択部２０により選択されたチャンネルの所定の周波数の信号（例えばＢＳ−ＩＦ信号）を入力し、同期ベースバンド信号に変換する。
【００７９】
伝送制御信号復号部２２は、直交検波部２１により変換された同期ベースバンド信号を入力し、まずＴＭＣＣ信号の同期バイトを検出し、それを基準として、周期的に多重されているＢＰＳＫ変調波である位相基準バースト信号の位置も検出する。また、ＴＭＣＣ信号により伝送される変調方式・誤り訂正の情報についての検出もここで行う。伝送制御信号復号部２２により復号された情報は、復号器２３、エネルギー逆拡散部２４及び外符号復号部２５に入力される。
【００８０】
復号器２３は、ＬＤＰＣ復号器として構成され、直交検波部２１から同期ベースバンド信号が入力されると共に、伝送制御信号復号部２２により検出された変調方式・誤り訂正の情報が入力され、ＴＣ８ＰＳＫ変調部分についてはＴＣ８ＰＳＫ復号を行い、ＱＰＳＫ又はＢＰＳＫ変調部分についても、それに合わせた復号を行なう。尚、本発明に係る復号器２３の検査行列を用いたＬＤＰＣ復号についての詳細は後述する。
【００８１】
エネルギー逆拡散部２４は、送信装置１のエネルギー拡散部１２，１３において擬似ランダム符号がＭＯＤ２により加算された処理を元に戻すため、再度同じ擬似ランダム符号をＭＯＤ２により加算し、エネルギー逆拡散処理を行う。
【００８２】
外符号復号部２５は、送信装置１の外符号符号化部１１−３,１１−４で、例えばＢＣＨ符号化した信号に対し、復号を行なう。
【００８３】
以上のように、本発明による一実施例において、送信装置１は、長い符号長を持つＬＤＰＣのような誤り訂正符号にも対応することができ、且つ、変調方式と符号化率とを自由に組み合わせることができる。従って、ＭＰＥＧ−２ＴＳ及びその他のデジタルデータストリームを効率良く伝送することが可能となる。
【００８４】
次に、上述の複数変調・時分割多重型伝送システムにおける処理過程を説明する。
【００８５】
まず、本実施例の伝送システムにおける符号化器１１−１，１１−２の処理過程について説明する。
【００８６】
（符号化器の処理過程）
検査行列Ｈの符号長Ｎ＝４４８８０と設定する。また、検査行列ＨにＬＤＧＭ構造を適用する。Ｈ＝［ＨＡ｜ＨＴ］であり、部分行列ＨＡとして、列重みが符号化率毎に大小２種類の値で構成される行列を適用する。ＨＴは図７に示す下三角構造を持つ部分行列であり、ＨＴの行重みは１行目が１で残りの行重みは全て２、列重みは全ての列で２である階段行列である。
【００８７】
以下、符号化率が１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、６１／１２０、７３／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８、１０９／１２０の場合について説明する。符号化率が６１／１２０の場合には、表９に示す検査行列初期値テーブルを用い、符号化率が７／８の場合には、表１０に示す検査行列初期値テーブルを用い、符号化率が１１／４０の場合には、表１１に示す検査行列初期値テーブルを用い、符号化率が７３／１２０の場合には、表１２に示す検査行列初期値テーブルを用いる。
【００８８】
【表９−１】
2011125063.tif 000019
【００８９】
【表９−２】
2011125063.tif 000020
【００９０】
【表１０−１】
2011125063.tif 000021
【００９１】
【表１０−２】
2011125063.tif 000022
【００９２】
【表１１】
2011125063.tif 000023
【００９３】
【表１２−１】
2011125063.tif 000024
【００９４】
【表１２−２】
2011125063.tif 000025
【００９５】
ここでは、代表として符号化率が６１／１２０の場合を例に説明する。図８に符号化率６１／１２０の検査行列Ｈの基本構造を示す。この場合、情報長（Ｎ−Ｐ）＝ ２２８１４、パリティ長Ｐ＝２２０６６である。図９には、符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８の各々の情報長（左側部分行列）とパリティ長（右側部分行列）の関係が示されている。
【００９６】
図１３を参照しながら、符号化器１１−１，１１−２の処理をステップＳ１０１〜Ｓ１０６について説明する。
【００９７】
ステップＳ１０１で、所定の符号化率が決定される。例えば、符号化率６１／１２０の検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化を行なうことが設定される。
【００９８】
ステップＳ１０２で、ステップＳ１０１にて決定された符号化率に該当する、予め定められた検査行列初期値テーブル（表１〜表１２）を用意する。符号化器１１−１，１１−２が、所定のメモリ領域（図示せず）に格納された検査行列初期値テーブルを読み出すとして説明する。図８の場合、符号化率６１／１２０であるから、表９の検査行列初期値テーブルを使用する。検査行列初期値テーブルの説明図を図１０に示す。検査行列初期値テーブルは検査行列の列方向の１の行番号（行番号の先頭値を0とする）をその列が持つ列重みの数だけ、上から１＋３７４×０列目、１＋３７４×１列目、１＋３７４×２列目、・・・１＋３７４×ｋ列目の順に記載したものである。ｋの値は符号化率によって異なる。符号化率６１／１２０の場合、ｋ＝６０である。情報長（Ｎ−Ｐ）とｋとの間には、式（３）の関係が成り立つ。
【００９９】
【数３】
2011125063.tif 000026
【０１００】
符号化率６１／１２０の場合、検査行列の列重みは１列目から６３５８列目までは７、６３５９列目から２２８１４列目までは４の２種類の値で構成される。検査行列初期値テーブルの列重み７の部分に着目すると６３５８＝ ３７４ ×１７であるため、上から１７行目までが列重み７に相当する。同様に、２２８１４−６３５８ ＝ ３７４ × ４４であるため、１８行目から６１行目までが列重み４に相当する。
【０１０１】
表９の場合、１行目は２３００、２８５８、４４７０、６２６８、６４５４、１５８７８、１７２４２であり、これは検査行列の１列目の１の行位置が２３００番目、２８５８番目、４４７０番目、６２６８番目、１５８７８番目、１７２４２番目にあることを示している。これら読み出した行番号をｈｉ−ｊで現すと、ｈ１−１＝２３００、ｈ１−２＝２８５８、ｈ１−３＝４４７０、ｈ１−４＝６２６８、ｈ１−５＝６４５４、ｈ１−６＝１５８７８、及びｈ１−７＝１７２４２となる。ここで、ｈｉ−ｊのｉは検査行列初期値テーブルの行番号であり、ｈｉ−ｊのｊは検査行列初期値テーブルの列番号である。図１１に符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８の各々の部分行列ＨＡの行・列重及び列数一覧を示す。
【０１０２】
次に、所定のメモリ領域から読み出した検査行列初期値テーブルの１行目に記載された検査行列の行番号及び式（４）を用いて、検査行列の２列目〜３７４列目の検査行列行方向要素リストＨｑ−ｊを求める（ｑ＝２〜３７４）。Ｈｑ−ｊは検査行列Ｈのｑ列目の１の行番号を示す。Ｈｑ−ｊのｊは列重みの要素数の順番を示す。従って、列重み７の場合、ｊ＝１〜７である。ｑ＝１は検査行列初期値テーブルの１行目を用いることになる。
【０１０３】
【数４】
2011125063.tif 000027
【０１０４】
ここで、ｍｏｄ（ｘ，ｙ）はｘをｙで割った余りを意味する。式（４）のＱは、符号化率毎に異なる値をもち、Ｑは式（５）で求められる。
【０１０５】
【数５】
2011125063.tif 000028
【０１０６】
符号化率６１／１２０の場合、Ｑ＝５９となる。符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８の各々の情報長に対応するｋ及びパリティ長に対応するＱの一覧は、図１２に示されている。
【０１０７】
検査行列の２列目（ｑ＝２）を式（４）に従って計算すると、
Ｈ２−１ = mod{(2300 + mod((2-1),374) × 59),22066} = 2359
Ｈ２−２ = mod{(2858 + mod((2-1),374) × 59),22066} = 2917
Ｈ２−３ = mod{(4470 + mod((2-1),374) × 59),22066} = 4529
Ｈ２−４ = mod{(6268 + mod((2-1),374) × 59),22066} = 6327
Ｈ２−５ = mod{(6454 + mod((2-1),374) × 59),22066} = 6513
Ｈ２−６ = mod{(15878 + mod((2-1),374) × 59),22066} = 15937
Ｈ２−７ = mod{(17242 + mod((2-1),374) × 59),22066} = 17301
これらＨ２−１〜 Ｈ２−７を検査行列２列目の行番号として使用する。ｑ＝３〜３７４についても式（４）による計算を行い、検査行列１列目から３７４列目までの検査行列の行番号が求まる。
【０１０８】
ステップＳ１０３で、検査行列初期値テーブルの２行目からｋ＋１行目（最終行）まで用いて、上述の方法で検査行列の列方向の行番号を全て計算する。以上により検査行列Ｈの列方向の１の行番号が全て決定し、検査行列Ｈの１の要素位置が全て確定する。
【０１０９】
ステップＳ１０４で、ステップＳ１０３にて求めた検査行列Ｈを所定のメモリ領域から読み出し、ステップＳ１０５で、検査行列ＨがＬＤＧＭ構造を用いているため、式（６）によりパリティビット列Ｐ（Ｐ１〜Ｐ２２０６６）を順次決定する。
【０１１０】
【数６】
2011125063.tif 000029
【０１１１】
Ｃｉ（ｉ＝１〜４４８８０）は符号語であり、Ｃ ＝ ［Ｉ｜Ｐ］である。情報ビット列Ｉｉ に対するパリティビット列Ｐｉが、式（６）から逐次的に算出できるため、符号語Ｃｉを構成させることができるようになる。
【０１１２】
ステップＳ１０６で、情報ビット列Ｉｉ （ｉ＝１〜２２８１４）にステップＳ１０５にて求めたパリティビット列Ｐｉ（ｉ＝１〜２２０６６）を付加し、１スロットの符号語Ｃｉ（ｉ＝１〜４４８８０）を構成する。
【０１１３】
他の符号化率の条件で符号化する場合は、検査行列初期値テーブルを変更することにより、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の処理によって符号化をすることが可能である。このように、検査行列は、符号化率毎に固有の行列であって、予め定めた検査行列初期値テーブル（表１〜表１２）を初期値として、符号化率に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成される。従って、本符号化器１１−１，１１−２は４４８８０ビットを符号長としていることから、複数変調・時分割多重型伝送システム（図１参照）で示されるスロット構造の符号長４４８８０ビットのケースに本符号化器１１−１，１１−２を適用した場合、スロット毎に符号化率を変更して符号化を行うことが可能となる。
【０１１４】
続いて、本実施例の伝送システムにおける送信装置の処理過程について説明する。
【０１１５】
（送信装置の処理過程）
本発明による一実施例の伝送システムにおける、送信装置による送信信号生成過程を、図１７を参照して説明する。
【０１１６】
ステップＳ２０１で、フレーム生成部１０により、所定の変調方式及び符号化率が決定される。例えば、決定した変調方式及び符号化率は、伝送モードの情報を含む伝送制御情報としてＴＭＣＣ信号により受信装置に伝送される。
【０１１７】
ステップＳ２０２で、情報ビット列Ｉｉ （ｉ＝１〜ｎ）を用意する。ここで、情報ビット列Ｉｉは０と１から構成されるビット列であり、符号化率によって情報ビット列Ｉｉの長さｎは異なる。想定される情報ビット列としては、ＭＰＥＧ−ＴＳストリーム等が挙げられる。また、伝送性能をより高めるために情報ビット列Ｉｉは事前に別の誤り訂正符号（ＢＣＨ符号化又はリードソロモン符号化などのブロック符号化に限らず、畳み込み符号又は別のＬＤＰＣ符号でもよい）によって符号化された信号を用いることも可能である（ステップＳ２０３）。一例として、情報ビットＩｉにガロア式ＧＦ（２１６）の１２ビット訂正可能なＢＣＨ符号を適用した場合の、情報ビットＩｉの構成図及びＢＣＨ生成多項式一覧を図１４に示す。この場合、正味の情報ビット列はＩＢＣＨｉ（ｉ＝１〜ｎ−１９２）及びＢＣＨ符号のパリティ列はＰＢＣＨｉ（ｉ＝１〜１９２）である。また、図１４に示す生成多項式はＧＦ（２１６）上で解を持つため、図１４の生成多項式を用いて情報ビット列Ｉｉ全体に対しＢＣＨ符号の訂正能力分誤り訂正を行うことが可能となる。また、本符号化器１１−１，１１−２で利用可能な全ての符号化率に対し、図１４に示す生成多項式は利用可能である。
【０１１８】
図１５に、図１４に示すＢＣＨ符号を適用した場合の本符号化器で利用可能な符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８におけるＩＢＣＨｉ、ＰＢＣＨｉの組み合わせ例を示す。
【０１１９】
ステップＳ２０４で、前述したように、符号化器１１−１,１１−２によって情報ビットＩｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対しＬＤＰＣ符号化を行い、１スロットの符号語Ｃｉ（ｉ＝１〜４４８８０）を生成する。
【０１２０】
ステップＳ２０５で、スイッチ１４により、横方向が４４８８０／Ｍ、縦方向がＭに相当する２次元構造をもつ一時メモリを用意し、符号語Ｃｉ（ｉ＝１〜４４８８０）を先頭から一時メモリの横方向に４４８８０／Ｍビット記録する操作を縦方向にＭ回行う。ここでＭは変調次数に相当し、位相変調の場合、ＱＰＳＫではＭ＝２、８ＰＳＫではＭ＝３、１６ＡＰＳＫではＭ＝４、３２ＡＰＳＫではＭ＝５である。記録終了後、記録した符号語Ｃｉ（ｉ＝１〜４４８８０）を一時メモリの横方向の先頭から縦方向に向かってＭビット読み出す操作を横方向に４４８８０／Ｍ回繰り返す。以上の操作をビットインターリーブ処理という。Ｍ値変調におけるビットインターリーブ処理の構成図を図１６に示す。
【０１２１】
ステップＳ２０６で、マッピング部１５により、一時メモリから読み出したビットインターリーブ処理が施された符号語Ｃｉ（ｉ＝１〜４４８８０）をＭビット毎に変調方式で定める各位相点へ配置し、変調シンボルを生成する。また、Ｍは変調次数に相当するため、上記操作により符号語Ｃｉ（ｉ＝１〜４４８８０）をすべて過不足なく各位相点へ配置することが可能となる。
【０１２２】
ステップＳ２０７で、時分割多重／直行変調部１６により、ステップＳ２０６における変調シンボルを用いて直交変調を行い、送信信号（即ち、変調波信号）を生成する。
【０１２３】
以上のステップＳ２０１〜ステップＳ２０７の処理を繰り返す事で、本送信装置から４４８８０ビット毎に変調方式及び符号化率を変更し、４４８８０ビット毎にＬＤＰＣ符号化した送信信号の生成が可能となる。
【０１２４】
本符号化器１１−１，１１−２は４４８８０ビットを基本単位としており、また、４４８８０は１，２，３，４，５，６，８，１０，１１，１２，１５，１６等の値で割り切れる値である。よって本送信装置は変調次数Ｍとして非常に多様な値を用いることが可能であり、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ（１６ＱＡＭ）、３２ＡＰＳＫ（３２ＱＡＭ）、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ等非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本送信装置により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、ステップ２０４のＬＤＰＣ符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置から受信装置に送信することができ、或いはまた、受信装置により予め保持させてもよい。或いは、送信装置から受信装置に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置により予め保持させてもよい。
【０１２５】
続いて、本実施例の伝送システムにおける、受信装置による復号器の処理過程について説明する。
【０１２６】
（復号器の処理過程）
図１８に、本発明による一実施例の伝送システムにおける、受信装置による復号器の処理過程を示す。
【０１２７】
ステップＳ３０１で、復調器（即ち、図３に示す直交検波部２１）を経て復号した伝送制御情報から符号化率情報を読み出し、検査行列を決定する。
【０１２８】
ステップＳ３０２で、送信シンボルｘｎ及び受信シンボルｙｎ（ｉ＝１〜４４８８０／Ｍ）に基づいて尤度比λｎ（ｎ＝１〜４４８８０）を算出する。尤度比λｎとは送るビット０と１の確からしさの比であり、送信シンボルｘｎ及び受信シンボルｙｎを用いて式（７）で現される。
【０１２９】
【数７】
2011125063.tif 000030
【０１３０】
ステップＳ３０３で、ステップＳ３０２において求めた尤度比を用いてsum−product復号法等によるＬＤＰＣ復号法を行なう。この際、復号器２３は、送信装置１の符号化器１１−１，１１−２において決定した検査行列を用いて復号を行う。復号器２３で、符号化器１１−１，１１−２の場合と同様に、検査行列初期値テーブルを用いて検査行列を算出しても良い。反復復号回数は任意の値とする。また、ＬＤＰＣ復号においてはsum−product復号法以外にもmin−sum復号法等多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する手法においては本発明の方法は適用可能である。
【０１３１】
ステップＳ３０４で、ステップＳ３０３において復号した復号語Ｃ’ｉ（ｉ＝１〜４４８８０）を出力する。ステップＳ３０５で、復号器によるＬＤＰＣ復号化が終了するまで、順次復調された信号についてステップＳ３０１〜Ｓ３０４を繰り返し、全ての復号化が終了すれば（図示Ｙｅｓ）、一連のＬＤＰＣ復号処理が終了する。
【０１３２】
続いて、本実施例の伝送システムにおける受信装置の処理について説明する。図２０に、本発明による一実施例の伝送システムにおける、受信装置２による処理過程を示す。
【０１３３】
（受信装置の処理過程）
ステップＳ４０１で、送信装置１から送信された変調信号を受信し復調器（即ち、図３に示す直交検波部２１）により復調する。
【０１３４】
ステップＳ４０２で、予め、受信する変調信号の変調方式及び符号化率を決定しておき、チャンネル選択部２０及び直交検波部２１を経て復調したＴＭＣＣ信号から、伝送制御信号復号部２２で復号することにより伝送制御情報を読み出す。これにより、伝送制御情報の伝送モード情報から、変調方式及び符号化率の情報を読み出すことができる。
【０１３５】
ステップＳ４０３で、チャンネル選択部２０及び直交検波部２１により、受信装置が受信した信号を復調し、受信シンボルｙｉ（ｉ＝１〜４４８８０／Ｍ）を生成する。
【０１３６】
ステップＳ４０４で、復号器２３により、受信シンボルｙｉ（ｉ＝１〜４４８８０／Ｍ）から尤度比λｎ（ｎ＝１〜４４８８０）を計算する。尤度比λｎ（ｎ＝１〜４４８８０）の計算は本復号器のステップＳ３０２の処理と同じである。
【０１３７】
ステップＳ４０５で、復号器２３又は他のデインターリーブ処理部（図示せず）により、横方向がＭ、縦方向が４４８８０／Ｍに相当する２次元構造をもつ一時メモリを用意し、尤度比λｎ（ｎ＝１〜４４８８０）を先頭から一時メモリの横方向にＭ記録する操作を縦方向に４４８８０／Ｍ回繰り返す。一例としてＭ値変調におけるデインターリーブ処理の構成図を図１９に示す。記録終了後、一時メモリの横方向の先頭から縦方向に向かって尤度比λｎ（ｎ＝１〜４４８８０）を４４８８０／Ｍビット毎に読み出す操作を横方向にＭ回読み出す。以上の操作をデインターリーブ処理という。
【０１３８】
ステップＳ４０６で、復号器２３により、ステップＳ４０５において読み出したデインターリーブ処理後の尤度比λｎ（ｎ＝１〜４４８８０）を用いて、ＬＤＰＣ復号を行い、復号語Ｃ’ｉ（ｉ＝１〜４４８８０）を出力し、情報ビット列Ｉ’ｉ（ｉ＝１〜４４８８０−Ｐ）を出力する。
【０１３９】
ステップＳ４０７で、送信装置１においてＬＤＰＣ符号に連接して他の誤り訂正符号で情報ビット列を符号化していた場合（例えば、ＢＣＨ符号）は、情報ビット列Ｉ’ｉ（ｉ＝１〜４４８８０−Ｐ）を用いて、外符号復号部２５により、用いた誤り訂正符号に対応した復号処理を行い、復号結果を出力する。ＢＣＨ符号を用いた場合は、ＬＤＰＣ復号した情報ビット列Ｉ’ｉ（ｉ＝１〜４４８８０−Ｐ）のビット列からシンドローム計算を実施し、バーレンカンプ・マッシィ法等により、正味の情報ビット列を復号することが可能である。
【０１４０】
以上、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０７を繰り返すことにより、本送信装置で生成した送信信号を４４８８０ビット単位で受信することが可能となる。
【０１４１】
このように、受信装置２は、送信装置１において生成した多様な符号化率及び変調方式の組み合わせに対応した送信信号を受信し、本発明に係る検査行列に基づくＬＤＰＣ符号の伝送特性を有して、多様な符号化率及び変調方式の信号を受信することが可能となる。
【０１４２】
以下、本実施例に係るＬＤＰＣ符号化及び復号の効果を説明する。図２１Ａ及び２１Ｂには、本実施例に係る伝送システムを用いて白色雑音下でランダムビット列の信号を送受信した場合を想定して、変調方式ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ、３２ＡＰＳＫ、並びに符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０及び７／８についてＥｂ／Ｎｏ対ＢＥＲ特性を計算機シミュレーションにより計算した結果について示している。復号アルゴリズムは、sum−product復号法（例えば、非特許文献１参照）を利用した。sum−product復号法の復号反復回数は５０回である。特に、図２１Ａには、従来の符号化率１／２の畳み込み符号化及びビタビ復号した場合についても例示してあり、本発明による伝送システムでは、エラーフロアが極めて小さいことが分かる。
【０１４３】
図２２に誤り訂正無しの場合のＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ、及び３２ＡＰＳＫに対するビット誤り率１０−６点での符号化利得を示す。図２２から、本符号化器１１−１，１１−２が高い符号化利得を持つことが分かる。これらの結果から、本伝送システムを用いることで、符号長４４８８０ビットにおいてＬＤＰＣ符号特有の高い符号化利得が得られることが分かる。
【０１４４】
また、本発明で用いた検査行列初期値テーブルを用いて検査行列を生成することにより、サイクル４及びサイクル６の数を従来に比べ低減させることができる。符号化率６１／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８の各々の検査行列のサイクル４〜サイクル１０の割合を図２３に示す。サイクルｎの割合は式（８）で定義した。
【０１４５】
サイクルｎを構成する１が含まれる列の総数／４４８８０     （８）
【０１４６】
本発明の検査行列が全ての符号化率においてサイクル４及びサイクル６が著しく少ないことが図２３から分かる。
【０１４７】
次に、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の検査行列を用いた場合について説明する。ここで説明する符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々の検査行列初期値テーブルは、それぞれ前述した表１１，５，６，１２，７に示されている。
【０１４８】
図２４には、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々の情報長（左側部分行列）とパリティ長（右側部分行列）の関係が示されている。また、図２５に、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々の部分行列ＨＡの行・列重及び列数一覧を示す。更に、図２６に、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０の各々の情報長に対応するｋ及びパリティ長に対応するＱの一覧を示す。
【０１４９】
表１１，５，６，１２，７及び図２４〜図２６に従う符号化器１１−１，１１−２の処理手順は、前述した図１３のステップＳ１０１〜ステップＳ１０６と同様である。
【０１５０】
図２７に、図１４に示すＢＣＨ符号を適用した場合の本符号化器で利用可能な符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０におけるＩＢＣＨｉ、ＰＢＣＨｉの組み合わせ例を示す。表１１，５，６，１２，７及び図２４〜図２７に従う送信装置の送信信号生成過程は、前述した図１７のステップＳ２０１〜ステップＳ２０７と同様である。
【０１５１】
図２８に、符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、１０９／１２０における検査行列のサイクル４〜サイクル１０の割合を示す。サイクルｎの割合は上述の式（８）で定義している。図２８から、本発明で用いた検査行列初期値テーブル（表１１，５，６，１２，７）を用いて検査行列を構成させることにより、サイクル４及びサイクル６の数を除去できていることが分かる。即ち、サイクル４及びサイクル６の数を除去することにより、エラーフロアの発生を大幅に抑制できる。サイクル４及びサイクル６の数を除去することが重要であることは図２９から明らかになる。
【０１５２】
図２９には、本実施例に係る伝送システムを用いて白色雑音下でランダムビット列の信号を送受信した場合を想定して、変調方式ＱＰＳＫにおける符号化率１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、７３／１２０、及び１０９／１２０についてＥｂ／Ｎｏ対ＢＥＲ特性を計算機シミュレーションにより計算した結果について示している。sum−product復号法の復号反復回数は５０回である。図２９から、本発明による伝送システムでは、エラーフロアが極めて小さいことが分かる。
【０１５３】
次に、前述した符号化率９７／１２０の検査行列初期値テーブル（表８）を用いた別の例について説明する。前述の表３に示す符号化率９７／１２０の検査行列初期値テーブルを符号化率９７／１２０の第１の検査行列初期値テーブルと称し、表８に示す符号化率９７／１２０の検査行列初期値テーブルを符号化率９７／１２０の第２の検査行列初期値テーブルと称することとする。
【０１５４】
図３０に、符号化率９７／１２０における第２の検査行列初期値テーブルで生成した検査行列のサイクル４〜サイクル１０の割合を示す。図３０から、第１の検査行列初期値テーブル（表３）を用いた場合に比べ、第２の検査行列初期値テーブル（表８）を用いた場合の検査行列のほうが、サイクル４及びサイクル６の数を除去できていることが分かる。
【０１５５】
上述のように、４４８８０ビットからなる符号長で１１／４０、４１／１２０、４９／１２０、６１／１２０、７３／１２０、２７／４０、８９／１２０、９７／１２０、１０１／１２０、７／８、１０９／１２０のうちいずれかの符号化率に基づいて予め定められた検査行列初期値テーブル（表１〜表１２）を初期値として、符号化率に応じた情報長に対応する部分行列の１の要素を、列方向に３７４列毎の周期で配置して構成した検査行列とすることにより、複数変調・時分割多重型伝送システムで示されるような複数種類のデジタル変調方式を時分割多重する伝送システムにおいて、白色雑音に対する耐性の優れた情報伝送が可能となる。
【０１５６】
上述した実施例に関して、符号化器及び復号器、並びに送信装置及び受信装置として機能するコンピュータを構成させ、符号化器及び復号器、並びに送信装置及び受信装置の各手段を機能させるためのプログラムを好適に用いることができる。具体的には、各手段を制御するための制御部をコンピュータ内の中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成でき、且つ、各手段を動作させるのに必要となるプログラムを適宜記憶する記憶部を少なくとも１つのメモリで構成させることができる。即ち、そのようなコンピュータに、ＣＰＵによって該プログラムを実行させることにより、上述した各手段の有する機能を実現させることができる。更に、各手段の有する機能を実現させるためのプログラムを、前述の記憶部（メモリ）の所定の領域に格納させることができる。そのような記憶部は、送信装置及び受信装置のそれぞれの内部のＲＡＭ又はＲＯＭなどで構成させることができ、或いは又、外部記憶装置（例えば、ハードディスク）で構成させることもできる。また、そのようなプログラムは、送信装置及び受信装置のそれぞれを構成するコンピュータで利用されるＯＳ上のソフトウェア（ＲＯＭ又は外部記憶装置に格納される）の一部で構成させることができる。更に、そのようなコンピュータに、各手段として機能させるためのプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録することができる。また、上述した各手段をハードウェア又はソフトウェアの一部として構成させ、各々を組み合わせて実現させることもできる。
【０１５７】
上述の実施例については代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換することができることは当業者に明らかである。例えば、ＬＤＰＣ符号化と組み合わされる場合の他の誤り訂正符号化として、ＢＣＨ符号化以外に、リードソロモン符号化などのブロック符号化のみならず、畳込み符号化であってもよく、又は他のＬＤＰＣ符号化を組み合わせても良い。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明による伝送システムは、各種伝送方式においてＬＤＰＣ符号の符号長が異なる場合において、複数種類のデジタル変調方式を時分割多重する用途に有用である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  送信装置
２  受信装置
１０  フレーム生成部
１１−１，１１−２  符号化器（ＬＤＰＣ符号化）
１１−３，１１−４  外符号符号化部（ＢＣＨ符号化）
１２，１３  エネルギー拡散部
１４  スイッチ
１５  変調マッピング部
１６  時分割多重／直交変調部
２０  チャンネル選択部
２１  直交検波部
２２  伝送制御信号復号部
２３  復号器（ＬＤＰＣ復号）
２４  エネルギー逆拡散部
２５  外符号復号部（ＢＣＨ復号）
【図１】
2011125063.tif 000045
【図２】
2011125063.tif 000046
【図３】
2011125063.tif 000047
【図４】
2011125063.tif 000048
【図５】
2011125063.tif 000049
【図６】
2011125063.tif 000050
【図７】
2011125063.tif 000051
【図８】
2011125063.tif 000052
【図９】
2011125063.tif 000053
【図１０】
2011125063.tif 000054
【図１１】
2011125063.tif 000055
【図１２】
2011125063.tif 000056
【図１３】
2011125063.tif 000057
【図１４】
2011125063.tif 000058
【図１５】
2011125063.tif 000059
【図１６】
2011125063.tif 000060
【図１７】
2011125063.tif 000061
【図１８】
2011125063.tif 000062
【図１９】
2011125063.tif 000063
【図２０】
2011125063.tif 000064
【図２１Ａ】
2011125063.tif 000065
【図２１Ｂ】
2011125063.tif 000066
【図２２】
2011125063.tif 000067
【図２３】
2011125063.tif 000068
【図２４】
2011125063.tif 000069
【図２５】
2011125063.tif 000070
【図２６】
2011125063.tif 000071
【図２７】
2011125063.tif 000072
【図２８】
2011125063.tif 000073
【図２９】
2011125063.tif 000074
【図３０】
2011125063.tif 000075