(57)【要約】  本発明にかかる通信装置は、ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、ＬＤＰＣ符号化された情報を構成するＬＤＰＣ符号化ビットを、当該ＬＤＰＣ符号化ビットの生成に用いた検査行列の列次数の大きい順に、ソートする送信ソート部（１２）と、送信ソート部（１２）によりソートされた後のＬＤＰＣ符号化ビットを、ソート後の順番に従って、雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信する信号送信部（１３）と、を備えている。
2007108396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
ＬＤＰＣ符号化された情報を構成するＬＤＰＣ符号化ビットを、当該ＬＤＰＣ符号化ビットの生成に用いた検査行列の列次数の大きい順に、ソートする送信ソート手段と、
前記送信ソート手段によりソートされた後のＬＤＰＣ符号化ビットを、ソート後の順番に従って、雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信する信号送信手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
さらに、
前記ＬＤＰＣ符号化された情報の符号化率に基づいて、前記ソート後のＬＤＰＣ符号化ビットを、雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信するか、雑音レベルの高い伝送路から順番に割り当てて送信するか、を決定する伝送路決定手段、
を備え、
前記信号送信手段が、前記伝送路決定手段の決定内容に従って前記ソート後のＬＤＰＣ符号化ビットを送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
前記ＬＤＰＣ符号がＬＤＧＭ構造である場合、ＬＤＰＣ符号化された情報を構成するＬＤＰＣ符号化ビットを、情報ビットから順番に、雑音レベルの低い伝送路へ割り当てて送信する信号送信手段、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項４】
さらに、
符号化率に基づいて、前記ＬＤＰＣ符号化ビットを、情報ビットから順番に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てて送信するか、情報ビットから順番に雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路とに交互に割り当てて送信するか、を選択決定する伝送路決定手段、
を備え、
前記信号送信手段が、前記伝送路決定手段の決定内容に従って前記ＬＤＰＣ符号化ビットを送信することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
符号化率が１／２のＬＤＰＣ符号に基づいて、通信システムが要求する符号化ビット長となるように、当該ＬＤＰＣ符号のパリティビットをパンクチャして符号化率および符号化ビット長を調整するパンクチャ手段と、
前記パンクチャ実行後のＬＤＰＣ符号を相手通信装置へ送信する信号送信手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項６】
前記パンクチャ手段は、符号化率が「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」の場合にはパンクチャしない位置が等間隔となるように決め、それ以外の符号化率の場合には、その符号化率よりも小さく、最も近い符号化率「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」の場合を基準にして要求符号化率となるように末尾から順に前記パリティビットをパンクチャすることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
前記ＬＤＰＣ符号の生成行列の大きさと、システムから要求された情報ビット長が一致しない場合に、送信情報の情報ビット長が当該生成行列の大きさと一致するように、当該送信情報に対して調整ビットを挿入するビット長調整手段と、
前記調整ビットを挿入後の送信情報をＬＤＰＣ符号化し、さらに、当該ＬＤＰＣ符号から前記調整ビットに対応するＬＤＰＣ符号化ビットを除去するＬＤＰＣ符号化手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項８】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
受信信号であるＭＩＭＯ伝送信号を復調する復調手段と、
検査行列を使用し、前記復調手段からの出力信号である受信ＬＤＰＣ符号に対して、第１の復号処理である行処理を実行し、当該行処理の結果に対して、第２の復号処理である列処理を実行し、以下、列処理の結果に対する前記行処理および行処理結果に対する前記列処理を所定回数にわたって実行した後の列処理結果を、最終的な列処理結果とし、さらに当該最終列処理結果に対する硬判定を行って得られた結果を復号結果として出力する繰り返し復号手段と、
を備え、
前記繰り返し復号手段の列処理では、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が２の場合、通常の列処理よりも演算量の少ない第１のアルゴリズムを使用して列処理を行い、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が１の場合には、さらに演算量の少ない第２のアルゴリズムを使用して列処理を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項９】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
請求項１に記載の通信装置の処理を実行する送信機と、
請求項８に記載の通信装置の処理を実行する受信機と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
請求項３に記載の通信装置の処理を実行する送信機と、
請求項８に記載の通信装置の処理を実行する受信機と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１１】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
請求項５に記載の通信装置の処理を実行する送信機と、
請求項８に記載の通信装置の処理を実行する受信機と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１２】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、
請求項７に記載の通信装置の処理を実行する送信機と、
請求項８に記載の通信装置の処理を実行する受信機と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１３】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置が備える復号装置であって、
検査行列を使用し、入力信号である受信ＬＤＰＣ符号に対して、第１の復号処理である行処理を実行し、当該行処理の結果に対して、第２の復号処理である列処理を実行し、以下、列処理の結果に対する前記行処理および行処理結果に対する前記列処理を所定回数にわたって実行した後の列処理結果を、最終的な列処理結果とし、さらに当該最終列処理結果に対する硬判定を行って得られた結果を復号結果として出力する繰り返し復号手段、
を備え、
前記繰り返し復号手段の列処理では、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が２の場合、通常の列処理よりも演算量の少ない第１のアルゴリズムを使用して列処理を行い、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が１の場合には、さらに演算量の少ない第２のアルゴリズムを使用して列処理を行うことを特徴とする復号装置。
【請求項１４】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、
送信元通信装置が、
ＬＤＰＣ符号化された情報を構成するＬＤＰＣ符号化ビットを、当該ＬＤＰＣ符号化ビットの生成に用いた検査行列の列次数の大きい順に、ソートする送信ソートステップと、
前記送信ソートステップにおいてソートされた後のＬＤＰＣ符号化ビットを、ソート後の順番に従って、雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信する情報伝送ステップと、
送信先（受信側）通信装置が、
前記送信元通信装置からの受信信号に対して、予め取得しておいた前記送信ソートステップにおけるソート処理に関する情報に基づいて、前記送信ソートステップにおいて実行したソート処理と逆の処理（逆ソート）を実行し、当該受信信号を本来の並び順に戻す受信ソートステップと、
を含むことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項１５】
さらに、
前記送信元通信装置が、
前記ＬＤＰＣ符号化された情報の符号化率に基づいて、前記ソート後のＬＤＰＣ符号化ビットを雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信するか、雑音レベルの高い伝送路から順番に割り当てて送信するか、を決定する伝送路決定ステップ、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の情報伝送方法。
【請求項１６】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、
前記ＬＤＰＣ符号がＬＤＧＭ構造である場合、
送信元通信装置が、
ＬＤＰＣ符号化された情報を構成するＬＤＰＣ符号化ビットを、情報ビットから順番に、雑音レベルの低い伝送路へ割り当てて送信する情報伝送ステップと、
を含むことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項１７】
さらに、
前記送信元通信装置が、
符号化率に基づいて、前記ＬＤＰＣ符号化ビットを、情報ビットから順番に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てて送信するか、情報ビットから順番に雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路とに交互に割り当てて送信するか、を選択決定する伝送路決定ステップ、
を含み、
前記情報伝送ステップでは、前記伝送路決定ステップでの決定内容に従って前記ＬＤＰＣ符号化ビットを送信することを特徴とする請求項１６に記載の情報伝送方法。
【請求項１８】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、
送信元通信装置が、
符号化率が１／２のＬＤＰＣ符号に基づいて、通信システムが要求する符号化ビット長となるように、当該ＬＤＰＣ符号のパリティビットをパンクチャして符号化率および符号化ビット長を調整するパンクチャステップと、
前記パンクチャ実行後のＬＤＰＣ符号を相手通信装置へ送信する情報伝送ステップと、
送信先（受信側）通信装置が、
予め取得しておいた前記パンクチャ処理に関する情報に基づいて、前記送信元通信装置からの受信信号にダミービットを挿入し、受信信号を本来のビット位置に戻すデパンクチャステップと、
を含むことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項１９】
前記パンクチャステップでは、符号化率が「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」の場合にはパンクチャしない位置が等間隔となるように決め、それ以外の符号化率の場合には、その符号化率よりも小さく、最も近い符号化率「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」の場合を基準にして要求符号化率となるように末尾から順に前記パリティビットをパンクチャすることを特徴とする請求項１８に記載の情報伝送方法。
【請求項２０】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、
送信元通信装置が、
前記ＬＤＰＣ符号の生成行列の大きさと、システムから要求された情報ビット長が一致しない場合に、送信情報の情報ビット長が当該生成行列の大きさと一致するように、当該送信情報に対して調整ビットを挿入するビット長調整ステップと、
前記調整ビットを挿入後の送信情報をＬＤＰＣ符号化し、さらに、当該ＬＤＰＣ符号から前記調整ビットに対応するＬＤＰＣ符号化ビットを除去するＬＤＰＣ符号化ステップと、
送信先（受信側）通信装置が、
前記送信元通信装置からの受信信号に対して、前記調整ビットの挿入位置と同じ位置にダミービットを挿入してから復号を行い、さらに、当該調整ビットに対応する復号ビットを除去する復号ステップと、
を含むことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項２１】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する場合の情報伝送方法であって、
受信信号であるＭＩＭＯ伝送信号を復調する復調ステップと、
検査行列を使用し、前記復調ステップにおける復調結果である受信ＬＤＰＣ符号に対して、第１の復号処理である行処理を実行し、さらに、当該行処理の結果に対して、第２の復号処理である列処理を実行し、以下、列処理の結果に対する前記行処理および行処理結果に対する前記列処理を所定回数にわたって実行する行処理列処理ステップと、
前記行処理列処理ステップにおける処理結果に対して硬判定を行い、当該硬判定結果を復号結果として出力する硬判定ステップと、
を含み、
前記行処理列処理ステップの列処理では、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が２の場合、通常の列処理よりも演算量の少ない第１のアルゴリズムを使用して列処理を行い、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が１の場合には、さらに演算量の少ない第２のアルゴリズムを使用して列処理を行うことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項２２】
ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置がＬＤＰＣ符号を復号する場合の復号方法であって、
検査行列を使用し、入力信号である受信ＬＤＰＣ符号に対して、第１の復号処理である行処理を実行し、さらに、当該行処理の結果に対して、第２の復号処理である列処理を実行し、以下、列処理の結果に対する前記行処理および行処理結果に対する前記列処理を所定回数にわたって実行する行処理列処理ステップ、
を含み、
前記行処理列処理ステップの列処理では、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が２の場合、通常の列処理よりも演算量の少ない第１のアルゴリズムを使用して列処理を行い、パリティビットに相当する列処理かつ検査行列の対応する列次数が１の場合には、さらに演算量の少ない第２のアルゴリズムを使用して列処理を行うことを特徴とする復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誤り訂正符号化された信号の送受信を行う通信装置に関するものであり、特に、ＬＤＰＣ（Low-Density  Parity  Check：低密度パリティ検査）符号化された情報を、ＭＩＭＯ（Multiple  Input  Multiple  Output）技術を使用して送受信する通信装置、情報伝送方法、通信装置が備える復号装置および復号方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する従来技術について説明する。近年、無線通信回線を使用したデータ伝送が一般化しており、動画データなどの大容量データを送受信する機会の増加に伴い、伝送レートの更なる向上、伝送効率の向上、などを実現するための技術の研究・開発が盛んに行われている。そして、その一つとしてＭＩＭＯ（Multiple  Input  Multiple  Output）技術が存在する。【０００３】
ＭＩＭＯ技術は、送信側および受信側の通信装置の双方が複数のアンテナを使用して信号の送受信を行う通信技術であって、複数の信号系列を並列に伝送するＳＤＭ（Space  Division  Multiplexing）技術、複数のアンテナから同一の信号系列を伝送する送信ダイバーシチ技術がある（下記非特許文献１参照）。一例として、送信側および受信側が共に２本のアンテナを使用している場合のＭＩＭＯ伝送路の概略を図３４に示す。ＭＩＭＯ伝送では、伝送路が複数あることから、それぞれの伝送路の雑音レベルが異なる場合がある、という特徴がある。【０００４】
また、伝送効率を向上させるための誤り訂正技術の一例として、本発明においても使用しているＬＤＰＣ符号による誤り訂正技術が存在する。【０００５】
ＬＤＰＣ符号は、伝送路容量に迫る訂正能力を持つ誤り訂正符号であり、一般的に、検査行列の列方向の非０要素の個数（列次数）および行方向の非０要素の個数（行重み）が不均一な非正則ＬＤＰＣ符号を用いた場合の復号性能が高い。また、非正則ＬＤＰＣ符号の列次数の大きいビットは、列次数の小さいビットに比べ誤り耐性が強い特徴がある。【０００６】
この非正則ＬＤＰＣ符号の検査行列の列次数に依存した誤り耐性の不均一を利用して多値変調時のマッピングを行う技術がある（下記特許文献１）。これは、誤り耐性の強い列次数の大きいビットを雑音レベルの大きな変調点に割り当てて符号化を行うことにより、受信時の誤り確率を平均化することを目的としている。【０００７】
また、非正則ＬＤＰＣ符号の検査行列の列次数に依存した誤り耐性の不均一を利用した、送信電力制御方式がある（下記特許文献２参照）。これは、誤り耐性の強い列次数の大きいビットの送信電力を小さく、小さいビットの送信電力を大きくして送信を行うことにより、受信時の誤り確率を平均化することを目的としている。【０００８】
また、符号化が容易な非正則ＬＤＰＣ符号として、ＲＡ（Repeat  Accumulate）符号など、ＬＤＧＭ（Low-Density  Generation  Matrix）構造を持つＬＤＰＣ符号がある。このＬＤＰＣ符号を使用した場合、検査行列のみで符号を生成することが可能で、生成行列を用意する必要がない、という特徴がある。【０００９】
また、ＬＤＰＣ符号の生成は、検査行列を用いて（検査行列を生成行列として用いて）行うので検査行列の大きさに依存して、送信する情報のビット長が決まる。そのため、情報ビット長を可変とするために、巡回置換行列を用いて構成するＬＤＰＣ符号がある。この巡回置換行列を用いることにより、巡回置換を行う基本行列の大きさに基づいたサイズで可変符号長を実現している。【００１０】
また、ＬＤＰＣ符号の復号方法は、たとえば、下記非特許文献２に記載されたＳｕｍ-Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法など、高性能な復号法から演算量削減を目的とした復号法、メモリ量削減を目的とした復号法などがある。これらは、所定の行処理及び列処理を繰り返すことで復号を行い、繰り返しごとにパリティ検査を行い、パリティ検査をすべて満たせば繰り返しを終え、復号結果を返す。【００１１】
ＬＤＰＣ符号の復号において、復号繰り返し回数を削減することのできるアルゴリズムとして、「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｓｈｕｆｆｌｅｄ  ＢＰ」がある（非特許文献３参照）。「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｓｈｕｆｆｌｅｄ  ＢＰ」は行方向に信頼度の更新をシリアルに行うことで復号演算が少ない繰り返し回数で収束する特徴がある。【００１２】
ＬＤＰＣ符号を復号で現れる数学関数を近似することで、処理を簡易化した方法として、δ−Ｍｉｎ復号法がある（非特許文献４参照）。この復号方法は比較と加算、減算処理のみで演算することができることから、実装に適している特徴がある。【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２７７７８４号公報
【特許文献２】特開２００５−３９５８５号公報
【非特許文献１】「MIMOチャネルにより100Mbit/sを実現する広帯域移動通信用SDM-COFDM方式の提案」、信学技法RCS2001-135(2001-10)、ｐ．３７−４２、２００１年１０月
【非特許文献２】「低密度パリティ検査符号とその復号法  ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ）符号／ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号法」、ｐ．７６−９９、トリケップス、２００２年６月５日
【非特許文献３】F.Guilloud,  “Generic  architecture  for  LDPC  codes”,  [online],  <URL:http://pastel.paristech.org/archive/00000806/01/these.pdf>
【非特許文献４】L.Sakai,  W.Matsumoto,  H.Yoshida,  “Low  Complexity  Decoding  Algorithm  for  LDPC  Codes  and  Its  Discretized  Density  Evolution”,  pp13-18,  RCS2005-42(2005-7)  Okayama,Japan,July,2005.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ＬＤＰＣ符号は不均一雑音に強く、従来の誤り訂正符号で必要とされていた伝送路インタリーバが不要であること、誤り訂正能力が高いこと、などが知られている。しなしながら、誤り訂正能力のさらなる向上の実現は、引き続き重要な課題の一つである。また、移動通信端末などに対して従来のＬＤＰＣ符号の復号器を実装する場合、その復号処理に要する演算量の多さから、機器の小型化，省電力化を実現するのが難しく、特に、ＭＩＭＯ伝送を行う機器においては、演算量削減の必要性が高かった。【００１５】
また、ＬＤＧＭ構造のＬＤＰＣ符号からパンクチャにより高符号化率を実現するには、等間隔にパンクチャを行うのが良いが、たとえば、符号化率２／３と３／４との間などでＩＲ（Incremental  Redundancy）を行う場合には矛盾が生じてしまい等間隔にパンクチャできない、また、ＩＲを行うためにパリティビットを先頭から順にパンクチャした場合などは、性能が大きく劣化する、という問題があった。【００１６】
さらに、巡回置換行列を用いてＬＤＰＣ符号を生成した場合には、巡回置換行列（基本行列）の大きさ単位で情報ビット長を変更することができるが、システムから巡回置換行列の大きさに合わない情報長を指定された場合に、送信する情報をＬＤＰＣ符号化できない、という問題があった。【００１７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＬＤＰＣ符号を使用した場合の誤り訂正能力（復号能力）を向上させる通信装置および情報伝送方法を得ることを目的とする。【００１８】
また、復号処理に要する演算量を削減し、省電力化を実現する通信装置、情報伝送方法、復号装置および復号方法を得ることを目的とする。【００１９】
また、パンクチャを行った場合の性能劣化を抑える通信装置および情報伝送方法を得ることを目的とする。【００２０】
さらに、システムから巡回置換行列の大きさに合わない情報長を指定された場合であっても、ＬＤＰＣ符号化が可能な通信装置および情報伝送方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＬＤＰＣ符号化された情報を、ＭＩＭＯ技術を使用して送受信する通信装置であって、ＬＤＰＣ符号化された情報を構成するＬＤＰＣ符号化ビットを、当該ＬＤＰＣ符号化ビットの生成に用いた検査行列の列次数の大きい順に、ソートする送信ソート手段と、前記送信ソート手段によりソートされた後のＬＤＰＣ符号化ビットを、ソート後の順番に従って、雑音レベルの低い伝送路から順番に割り当てて送信する信号送信手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、列次数の大きいビットを雑音レベルの低い伝送路に割り当てて送受信を行うこととしたので、誤り訂正能力を向上させて高い復号能力を備えた通信装置を実現することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明にかかる通信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。
【図２】図２は、検査行列の列次数に基づいて行うソート処理の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明にかかる通信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態１の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明にかかる通信装置の実施の形態２の構成例を示す図である。
【図８】図８は、本発明にかかる通信装置の実施の形態２の構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態２にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態２の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる通信装置の実施の形態３の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、ＬＤＧＭ構造の検査行列の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、符号化ビットを伝送路へ割り当てる処理の一例を示す模式図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施の形態３の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明にかかる通信装置の実施の形態４の構成例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態４にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、実施の形態４の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明にかかる通信装置の実施の形態５の構成例を示す図である。
【図２１】図２１は、パンクチャ処理およびデパンクチャ処理の一例を示す模式図である。
【図２２】図２２は、実施の形態５にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図２３−１】図２３−１は、パンクチャ処理の一例を示したフローチャートである。
【図２３−２】図２３−２は、パンクチャ処理によるビット入れ替えの一例を示す図である。
【図２４】図２４は、実施の形態５の手順を適用して行う情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明にかかる通信装置の実施の形態６の構成例を示す図である。
【図２６】図２６は、実施の形態６にかかる通信装置が信号の送受信を行う動作の一例を示す図である。
【図２７】図２７は、実施の形態６にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、実施の形態７にかかる通信装置が備える復号装置の構成例を示す図である。
【図２９】図２９は、実施の形態７にかかる復号装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３０−１】図３０−１は、実施の形態７にかかる復号装置を用いた場合の演算量削減効果を説明するための図である。
【図３０−２】図３０−２は、実施の形態７にかかる復号装置を用いた場合の演算量削減効果を説明するための図である。
【図３０−３】図３０−３は、実施の形態７にかかる復号装置を用いた場合の演算量削減効果を説明するための図である。
【図３０−４】図３０−４は、実施の形態７にかかる復号装置を用いた場合の演算量削減効果を説明するための図である。
【図３１】図３１は、本発明にかかる通信装置の実施の形態８の構成例を示す図である。
【図３２】図３２は、実施の形態８にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３３】図３３は、本発明にかかる通信装置を適用した移動体通信システムの構成例を示す図である。
【図３４】図３４は、ＭＩＭＯ伝送路の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１、１１ｅ  ＬＤＰＣ符号化部
１２  送信ソート部
１３、１３ｂ  信号送信部
１４  信号受信部
１５、１５ａ  受信ソート部
１６、１６ａ、１６ｅ  ＬＤＰＣ復号部
２１  伝送路選択部
５１  パンクチャ部
５２  デパンクチャ部
６１  送信調整部
６２  受信調整部
７１  行処理部
７２、７２−１、７２−２、７２−３  列処理部
７３  硬判定部
８１  初期化部
８２  復号コア部
８３  硬判定部
１００  移動体端末
１０１、２０４  物理層ＬＤＰＣ符号化器
１０２、２０３  変調器
１０３、２０２  復調器
１０４、２０１  物理層ＬＤＰＣ復号器
１０５、２０５  アンテナ
２００  基地局
８２１  最小値選択部
８２２  更新部
８２３  情報保持部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本発明は、状態が不均一に複数存在する伝送路において、ＬＤＰＣ符号化された信号系列を、ＭＩＭＯ技術などを使用して送受信する場合の信号系列の伝送路割り当てを目的としている。上述したように、ＬＤＰＣ符号は元来、不均一雑音に強く、複数の不均一な伝送路に対しても良い性能を示す。しかしながら、低符号化率の場合には、不均一性を強調する方が高い復号性能を示すことがある。本発明は、この性質を利用して誤り訂正能力の向上を実現するものである。【００２６】
なお、本発明は、送信機能（送信機）のみを備えた通信装置および受信機能（受信機）のみを備えた通信装置を組み合わせて行うデータ伝送に対しても適用可能であるが、後述する各実施の形態においては、送信機および受信機を備え、相手通信端末との間で双方向通信が可能な通信装置を想定して説明を行う。【００２７】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。なお、図１においては、信号の送信元通信装置と送信先通信装置とを明確に示すため、それぞれの通信装置は、送信機または受信機のいずれか一方のみを備えた構成としているが、実際には、双方の通信装置が送信機および受信機を備えた構成をとる。また、後述する実施の形態の通信装置の構成についても同様である。【００２８】
実施の形態１の通信装置は、送信機および受信機を備え、送信機は、送信情報のＬＤＰＣ符号化を行うＬＤＰＣ符号化部１１、ＬＤＰＣ符号化部１１からの入力信号（ＬＤＰＣ符号化ビット）を検査行列の列次数（列方向の非０要素の個数）の分布に従ってソートする送信ソート部１２および送信ソート部１２においてソートされた符号化ビットを各伝送路に割り当ててＭＩＭＯ伝送する信号送信部１３により構成される。一方、受信機は、アンテナを介して受信したＭＩＭＯ伝送信号を復調する信号受信部１４、復調後の受信信号（受信ＬＤＰＣ符号化ビット）を送信機（送信ソート部１２）においてソートされる前の並び順に戻るようにソート（逆ソート）する受信ソート部１５および受信ソート部１５から入力されたＬＤＰＣ符号の復号を行うＬＤＰＣ復号部１６により構成される。【００２９】
つづいて、各部の処理について説明する。送信機において、ＬＤＰＣ符号化部１１は、生成行列を使用して入力された情報ビット（送信情報）をＬＤＰＣ符号化し、その結果として得られた符号化ビットを出力する。なお、ＬＤＰＣ符号がＬＤＧＭ構造（ＲＡ符号）の場合、生成行列は検査行列と同じである。送信ソート部１２は、図２に示した例のように、検査行列の列次数分布に基づいて、ＬＤＰＣ符号化部１１から入力された符号化ビットをその対応する検査行列の列次数の大きい順にソートする。信号送信部１３は、送信ソート部１２においてソートされた符号化ビットを雑音レベルの低い伝送路から順に割り当てて送信する。なお、列次数の小さい順にソートして、雑音レベルの高い伝送路から順に割り当ててもよい。【００３０】
また、受信機において、信号受信部１４は、受信信号が経由した通信路の情報と受信情報に基づいて受信ＬＬＲ（Log  Likelihood  Ratio：対数尤度比）を算出し、その結果を受信ソート部１５に渡す。たとえば、通信路が加法的白色ガウス通信路、変調方式がＢＰＳＫ（Binary  Phase  Shift  Keying）、伝送路雑音の分散値をσ2、受信信号をｘnとすると、受信ＬＬＲ（ｙn）は、ｙn＝２ｘn／σ2と表され、これは、伝送路の雑音レベルの大きさを反映した情報である。なお、分散値σは外部から通信路情報として予め得ている値を用いても、信号受信部１４で算出しても良い。受信ソート部１５は、送信機の送信ソート部１２にて入れ替えられた順序（ソート後の順序）を元の符号化ビットの順序に戻すように受信ＬＬＲのソート（逆ソート）を行う。ＬＤＰＣ復号部１６は、受信ソート部１５においてソートされた受信ＬＬＲに基づいて復号を行い、復号したビットを出力する。ＬＤＰＣ復号部１６で行う復号処理に関しては、ＬＤＰＣ符号を復号するアルゴリズムを持てばいずれでも良い。【００３１】
なお、受信機は、送信機の送信ソート部１２が行ったソート順に従ってＬＤＰＣ復号部１６で用いる検査行列の列順を並べ替えた行列を使用して復号処理を行い、その後に復号ビットをソートしても良い。この場合、通信装置（受信機）の構成は、図３に示した例のようになる。そのため、受信ソート部１５ａは、ＬＤＰＣ復号部１６ａが復号したビットだけをソートすればよいので、図１に示した構成の通信装置と比較して、順序を入れ替える処理の回数が少なくなるという利点がある。【００３２】
つづいて、信号の送受信動作について説明する。図４は、実施の形態１にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、この図に沿って動作を説明する。まず、送信側通信装置（送信機）のＬＤＰＣ符号化部１１が送信情報（情報ビット）を所定の生成行列を用いて符号化する（ステップＳ１１）。次に、送信ソート部１２は、予め用意しておいたソートパターンを使用してＬＤＰＣ符号化部１１において生成された符号化ビットをソートする（ステップＳ１２）。ここで使用するソートパターンは、ＬＤＰＣ符号化部１１において生成される符号化ビットに対応する検査行列の列次数に基づいて、符号化ビットが列次数の重み順に並ぶように決定したパターンとする。信号送信部１３は、通信路情報として予め伝送路の雑音状態を把握しておき、上記検査行列の列次数の高い順に雑音状態の良い伝送路へ信号（符号化ビット）を割り当てて送信する（ステップＳ１３、Ｓ１４）。信号送信部１３が雑音状態を把握しておくには、予めパイロット信号を送るなどして、伝送路を計測しておくことや、通信システムとして得ている伝送路情報を利用する方法などがある。また、各伝送路において多値変調する場合には、変調点毎に雑音レベルが異なる。この場合には、変調点による雑音レベルの変化を無視して符号化ビットを割り当てても良いし、変調点まで考慮した雑音レベルで符号化ビットを割り当てても良い。【００３３】
受信側通信装置（受信機）において、信号受信部１４は、信号を受信すると（ステップＳ１５）、受信信号が経由した通信路の情報（伝送路毎の雑音レベル）と受信情報に基づいて受信ＬＬＲを算出する（ステップＳ１６）。次に、受信ソート部１５は、予め用意しておいたソートパターンを使用して信号受信部１４が算出した受信ＬＬＲをソートする（ステップＳ１７）。ここで使用するソートパターンは、検査行列の列次数に基づいて、送信側の送信ソート部１２が使用するソートパターンと同じパターンとする。そして、ＬＤＰＣ復号部１６が、受信ソート部１５から出力されたソート後の受信ＬＬＲに基づいて復号を行う（ステップＳ１８）。なお、通信装置が図３に示した構成の場合、図５に示したように、ＬＤＰＣ復号部１６ａは、予め用意しておいた、列次数に基づいて検査行列の列をソートした行列を使用して受信ＬＬＲに基づいた復号を実行し（ステップＳ１８ａ）、その結果得られた復号ビットを受信ソート部１５ａがソートする（ステップＳ１７ａ）。この場合には、復号した情報ビットだけをソートするので、符号長の大きさを持つ符号化ビットをソートするよりも、順序を入れ替える処理の回数が少なくなるという利点がある。【００３４】
以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図６に示す。図６は、符号化率を１／３として雑音レベルの違う４つの伝送路に、符号化ビットを列次数の高いものから順番に雑音レベルの低い伝送路へ割り当る、という条件の下に行った計算機シミュレーション結果の一例を示している。４つの伝送路はＭＩＭＯ技術による通信での、送信アンテナ４本、受信アンテナ４本の場合に相当する。また、比較のために、図６は、伝送路への信号割り当て順番が本実施の形態とは逆の場合（列次数の低いビットから順番に雑音レベルの低い伝送路へ信号を割り当てた場合）および列次数の影響を考慮せずに行う伝送処理の例として情報ビットとパリティビットを交互に各伝送路へ割り当てた場合のシミュレーション結果も併せて示している。【００３５】
図６に示した計算機シミュレーション結果の一例を得た条件は、情報長が１４４０ビット，符号化率が１／３，変調方式がＢＰＳＫ，加法的白色ガウス通信路で、信号対雑音比Ｅｂ／Ｎ０を平均から（−４．５、−１．５、１．５、４．５）［ｄＢ］ずらした４伝送路とし、また、ＬＤＰＣ符号の復号法はＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法で、繰り返し回数は１００回とした。図６において、符号化ビットを列次数の高いものから順番に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「降順割り当て」、列次数の低いものから順番に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「昇順割り当て」、情報ビットとパリティビットを交互に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「交互割り当て」である。また、横軸は４伝送路のＥｂ／Ｎ０の平均値（例えば、４通信路が−４．２、−１．２、１．８、４．８ならば０．３）、縦軸は誤り確率であり、実線がビット誤り確率、破線がブロック誤り確率を示している。そして、図６に示した結果から「降順割り当て」が最も復号性能が高いことがわかる。【００３６】
ここで、本発明において使用する検査行列の生成処理について説明する。まず、検査行列生成処理により生成されるマスキング処理後のイレギュラーなパリティ検査行列ＨMの前提となる、ＬＤＧＭ構造のＱＣ（Quasi-Cyclic）−ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列ＨQCLを定義する。【００３７】
たとえば、Ｍ（＝ｐＪ）行×Ｎ（＝ｐＬ＋ｐＪ）列のＬＤＧＭ構造のＱＣ−ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列ＨQCL（＝［ｈm,n］）は、次式（１）のように定義することができる。なお、ｈm,nは、パリティ検査行列ＨQCLにおいて、行番号ｍ、列番号ｎの要素を表す。【００３８】
【数１】
2007108396.tif 000003
【００３９】
また、０≦ｊ≦Ｊ−１、０≦ｌ≦Ｌ−１において、Ｉ（ｐj,l）は、行番号：ｒ（０≦ｒ≦ｐ−１）、列番号：「（ｒ＋ｐj,l）ｍｏｄ  ｐ」の位置が“１”となり、その他の位置が“０”となる巡回置換行列である。たとえば、Ｉ（１）は、次式（２）のように表すことができる。【００４０】
【数２】
2007108396.tif 000004
【００４１】
そのため、上式（１）に示したパリティ検査行列ＨQCLは、左側の行列（情報ビットに相当する部分）が、上式（２）で示したＱＣ符号のパリティ検査行列と同一の擬似巡回行列ＨQCであり、右側の行列（パリティビットに相当する部分）が、次式（３）式または（４）に示したものとなり、Ｉ（０）を階段状に配置した行列ＨTまたはＨDである。【００４２】
【数３】
2007108396.tif 000005
【００４３】
【数４】
2007108396.tif 000006
【００４４】
また、上記ＬＤＧＭ構造とは、上記（３）式に示す行列のように、パリティ検査行列の一部を下三角行列にした構造をいう。さらに、上記（３）のように定義されたＬＤＧＭ構造のＱＣ−ＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列ＨQCLに、特定の規則性を設けている。具体的には、パリティ検査行列ＨQCLの左側の擬似巡回行列ＨQC部分において、行番号ｊ（＝０、１、２、…Ｊ−１）、列番号ｌ（＝０、１、２、…Ｌ−１）に配置されたｐ行×ｐ列の巡回置換行列Ｉ（ｐj,l）のｐj,lに、ｐ0,lを任意の整数とし、次式（５）、（６）となる規則性を設ける。【００４５】
ｐj,l＝（（（ｐA−ｐ'0,l）・（ｊ＋１））modｐA）modｐ
ｐA＝１５７
０≦ｊ≦ｊ−１
ｐ：odd  number                            …（５）【００４６】
ｐ'0,0＝６１，ｐ'0,1＝３９，ｐ'0,2＝２１，ｐ'0,3＝４１，ｐ'0,4＝６，ｐ'0,5＝４０，ｐ'0,6＝１，ｐ'0,7＝３７，ｐ'0,8＝３，ｐ'0,9＝３４，ｐ'0,10＝２６，ｐ'0,11＝１０，ｐ'0,12＝２２，ｐ'0,13＝１６，ｐ'0,14＝３７，ｐ'0,15＝１７，ｐ'0,16＝２５，ｐ'0,17＝２３，ｐ'0,18＝１２，ｐ'0,19＝１，ｐ'0,20＝１０，ｐ'0,21＝１４，ｐ'0,22＝３２，ｐ'0,23＝３０，ｐ'0,24＝６，ｐ'0,25＝２４，ｐ'0,26＝２５，ｐ'0,27＝２６，ｐ'0,28＝２７，ｐ'0,29＝２８，ｐ'0,30＝２９，ｐ'0,31＝３１        …（６）
なお、式（６）に示した数値の組み合わせは一例であり、シミュレーション等を行い、条件に応じて最適なもの（最も高い復号性能が得られるもの）を使用する。【００４７】
つづいて、検査行列生成処理における特徴的な処理である、パリティ検査行列ＨQCLに対するマスク処理について説明する。たとえば、上式（３）に示す左側の行列を、次式（７）に示すように、Ｊ×Ｌの擬似巡回行列ＨQCと表し、マスク行列Ｚ（＝［ｚj,l］）をＧＦ（２）上のＪ行×Ｌ列の行列とした場合、後述するルールを適用すると、マスク処理後の行列ＨMQCは、次式（８）のように表すことができる。【００４８】
【数５】
2007108396.tif 000007
【００４９】
【数６】
2007108396.tif 000008
【００５０】
ここで、上式（８）におけるｚj,lＩ(ｐj,l)は、次式（９）のように定義される。【００５１】
【数７】
2007108396.tif 000009
【００５２】
なお、上式（９）における０行列は、ｐ行×ｐ列の０行列である。また、行列ＨMQCは、擬似巡回行列ＨQCをマスク行列Ｚの０要素によりマスクし、重み分布を非一様にするというルールを満たした行列であり、この行列ＨMQCの巡回置換行列の分布は、マスク行列Ｚの列次数分布と同じである。ただし、上記重み分布を非一様にする場合のマスク行列Ｚの重み分布は、密度発展法で求めることとする。たとえば、６４行×３２列のマスク行列は、密度発展法による列次数分布に基づいて、次式（１０）のように表すことができる。【００５３】
【数８】
2007108396.tif 000010
【００５４】
なお、ＺAは、次式（１１）である。また、ＺA（1:32,2:5）はＺAのサブマトリックスであり１から３２行と２から５列目の間のサブマトリックスを示す。【００５５】
【数９】
2007108396.tif 000011
【００５６】
したがって、最終的に求める非正則な検査行列ＨMは、たとえば、６４行×３２列のマスク行列Ｚ、６４（行番号ｊは０〜６３）×３２（列番号ｌは０〜３１）の擬似巡回行列ＨQC、および６４（行番号ｊは０〜６３）×６４（列番号ｌは０〜６３）のＨTを用いて、次式（１２）のように表すことができる。【００５７】
ＨM＝［Ｚ×ＨQC｜ＨT］
＝［ＨMQC｜ＨT］                                            …（１２）【００５８】
すなわち、ＬＤＰＣ符号を生成するための検査行列ＨMQCは、マスク行列Ｚと擬似巡回行列ＨQCの行番号ｊ＝０の巡回置換行列の値の設計により与えられる。そして、この手順で図６に示した計算機シミュレーション結果を得るために用いた情報長１４４０ビットに対応した検査行列を生成するにはｐ＝４５とすればよい。【００５９】
また、その他の検査行列の例を示す。この検査行列はＩＥＥＥ（Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers）８０２．１６ｅ規格のＬＤＰＣ符号（符号化率１／２）を１／３に拡張して構成する。上記と同様、ＬＤＧＭ構造のＱＣ−ＬＤＰＣ符号であり、次式（１３）に示す行列の要素ｐ(ｉ，ｊ)と巡回置換行列の単位ｚから、ｐ(ｚ，ｉ，ｊ)＝ｆｌｏｏｒ（ｐ(ｉ，ｊ)×ｚ／９６）として、巡回置換数ｐ(ｚ，ｉ，ｊ)を決める。ここで、ｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘを超えない最大整数を示す。また、要素−１は巡回置換行列を零行列とする（上記のマスク行列と同じ）。例えば、ｚ＝２４のときの０行１列目の要素は、ｆｌｏｏｒ（９４×ｚ／９６）＝２３となる。【００６０】
【数１０】
2007108396.tif 000012
【００６１】
なお、ＬＤＰＣ符号はここで記した例のみに限られるものではない。特に、次数分布において大きい次数と小さい次数の差が大きく、その分布も不均一であるようなＬＤＰＣ符号を用いると性能改善効果が現れやすい。【００６２】
このように、本実施の形態においては、ＭＩＭＯ技術を適用した際に生じる伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、列次数の大きいビットから順番に、雑音レベルの低い伝送路へ割り当てて（列次数の大きいビットほど、雑音レベルの低い伝送路に割り当てられるようにして）送受信を行うこととした。これにより、誤り訂正能力を向上させ、高い復号能力を備えた通信装置を実現することができる。【００６３】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の通信装置について説明する。図７は、実施の形態２の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置は、上述した実施の形態１の通信装置が備える送信機に伝送路選択部２１が追加された構成をとる。その他の部分については実施の形態１の通信装置と同様であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。なお、実施の形態１の通信装置と同様に、本実施の形態の通信装置（受信機）は、その構成を一部入れ替えたものとしてもよい（図８参照）。この場合の受信機の動作は実施の形態１で説明したとおりである。【００６４】
請求項２に記載の伝送路決定手段に相当する伝送路選択部２１は、送信ソート部１２においてソートされた符号化ビットをその符号化率に応じて、雑音レベルの低い伝送路へ順番に送信するか、雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路へ交互に送信するかを切り替える。【００６５】
信号の送受信動作について説明する。図９は、実施の形態２にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態１の通信装置の動作（図４参照）のステップＳ１３に代えてステップＳ２１を実行する。なお、その他のステップについては実施の形態１と同様であるため同一のステップ番号を付してその説明は省略する。以下、この図に沿って動作を説明する。【００６６】
ステップＳ１２に続いて、送信機の伝送路選択部２１は、入力信号（符号化ビット）をその符号化率に応じて、対応する検査行列の列次数の高い順に雑音レベルの低い伝送路へ信号を割り当てるか、それとも列次数の高い順に雑音レベルの高い伝送路と低い伝送路へ交互に信号を割り当てるかを選択決定する。そして、信号送信部１３は、伝送路選択部２１の選択結果に従って伝送路へ信号（符号化ビット）を割り当て（ステップＳ２１）、送信する（ステップＳ１４）。【００６７】
また、図８に示した構成の受信機を備えた通信装置の動作を示したフローチャートは、図１０となり、この場合も同様に、実施の形態１の図３に示した通信装置の動作（図６参照）のステップＳ１３に代えてステップＳ２１を実行する。【００６８】
以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図１１に示す。図１１は、符号化率を変えて、雑音レベルの違う４つの伝送路に、符号化ビットを列次数の高いものから順に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合と交互に割り当てた場合の計算機シミュレーション結果を示している。４つの伝送路はＭＩＭＯ技術による通信での、送信アンテナ４本、受信アンテナ４本の場合に相当する。図１１に示した計算機シミュレーション結果を得た条件は、ＬＤＰＣ符号を実施の形態１に記載のＬＤＰＣ符号生成手順で生成し、情報長が１４４０ビット，符号化率が１／５、１／３、１／２、２／３，変調方式がＢＰＳＫ，加法的白色ガウス通信路で、信号対雑音比Ｅｂ／Ｎ０を平均から（−４．５、−１．５、１．５、４．５）［ｄＢ］ずらした４伝送路とし、また、ＬＤＰＣ符号の復号法はＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法で、繰り返し回数は１００回とした。【００６９】
図１１において、符号化ビットを列次数の高いものから順に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「降順割り当て」、列次数の高いものから順に交互に雑音レベルの高い伝送路と低い伝送路へ割り当てた場合が「交互割り当て」である。また、横軸は４伝送路のＥｂ／Ｎ０の平均値（例えば、４通信路が−４．２、−１．２、１．８、４．８ならば０．３）、縦軸はブロック誤り確率を示している。そして、図１１に示した結果から、符号化率１／５、１／３では降順に割り当てた場合の復号性能が高いが、符号化率１／２、２／３では交互に割り当てた場合の復号性能が高い。したがって、この例では、符号化率１／３以下では昇順割り当て、１／２以上では交互割り当てを行うように、伝送路選択部２１が切り替え動作を実行すればよい。【００７０】
このように、本実施の形態においては、ＭＩＭＯ技術を適用した際に生じる伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、符号化率に応じて列次数の大きいビットから順に、雑音レベルの低い伝送路に割り当てる場合と、雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路に交互に割り当てる場合とを切り替えて送受信を行うこととした。これにより、誤り訂正能力を向上させ、高い復号能力を備えた通信装置を実現することができる。【００７１】
実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の通信装置について説明する。図１２は、実施の形態３の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置が備える送信機は、上述した実施の形態１の通信装置が備える送信機から送信ソート部１２を削除し、さらに信号送信部１３に代えて信号送信部１３ｂを備えた構成をとる。また、受信機は、実施の形態１の通信装置が備える受信機から受信ソート部１５を削除した構成をとる。その他の部分については実施の形態１の通信装置と同様であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。【００７２】
ここで、図１３に示すように、ＬＤＧＭ構造のＬＤＰＣ符号（検査行列）ではパリティビットに相当する列の列次数は情報ビットに相当する列の列次数よりも小さく、また検査行列の列次数は符号化ビットの先頭からほぼ順番に並んでいることが多い。そのため、本実施の形態においては、図１４に示したように、符号化ビットのソートをせずに符号化ビットの情報に相当するビットの先頭から順番に、雑音レベルの低い伝送路へ割り当てる。【００７３】
信号の送受信動作について説明する。図１５は、実施の形態３にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態１の通信装置の動作（図４参照）からステップＳ１２およびＳ１７を削除し、さらに、ステップＳ１３に代えてステップＳ３１を実行する。なお、その他のステップについては実施の形態１と同様であるため同一のステップ番号を付してその説明は省略する。以下、この図に沿って動作を説明する。【００７４】
ステップＳ１２に続いて、送信機の信号送信部１３ｂは、予め把握しておいた伝送路の雑音状態に基づいて、符号化ビットを構成している情報に相当するビット（情報ビット）の先頭から順番に雑音状態の良い（雑音レベルの低い）伝送路へ信号を割り当て（ステップＳ３１）、送信する（ステップＳ１４）。受信機は、受信ＬＬＲを算出後、それをソートすることなしに復号処理を実行する。【００７５】
以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図１６に示す。図１６は、雑音レベルの違う４つの伝送路に、情報ビットの先頭から順番に雑音レベルの低い伝送路へ符号化ビットを割り当てた場合の計算機シミュレーション結果を示している。４つの伝送路はＭＩＭＯ技術による通信での、送信アンテナ４本、受信アンテナ４本の場合に相当する。また、比較のために、図１６は、伝送路への信号割り当て順番が本実施の形態とは逆の場合（パリティビットから順番に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合）および列次数の影響を考慮せずに行う伝送処理の例として情報ビットとパリティビットを交互に各伝送路へ割り当てた場合のシミュレーション結果も併せて示している。【００７６】
図１６に示した計算機シミュレーション結果を得た条件は、ＬＤＰＣ符号を実施の形態１に記載のＬＤＰＣ符号生成手順で生成し、情報長が１４４０ビット，符号化率が１／３，変調方式がＢＰＳＫ，加法的白色ガウス通信路で、信号対雑音比Ｅｂ／Ｎ０を平均から（−４．５、−１．５、１．５、４．５）［ｄＢ］ずらした４伝送路とし、また、ＬＤＰＣ符号の復号法はＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法で、繰り返し回数は１００回とした。図１６において、情報ビットから順に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「情報優先割り当て」、パリティビットから順に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「パリティ優先割り当て」、情報ビットとパリティビットを交互に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てた場合の結果が「交互割り当て」である。また、横軸は４伝送路のＥｂ／Ｎ０の平均値（例えば、４通信路が−４．２、−１．２、１．８、４．８ならば０．３）、縦軸は誤り確率を示している。そして、図１６に示した結果から「情報優先割り当て」が最も復号性能が高いことがわかる。【００７７】
このように、本実施の形態においては、ＭＩＭＯ技術を適用した際に生じる伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、情報ビットから順に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てて送受信を行うこととした。これにより、ＬＤＧＭ構造を持つＬＤＰＣ符号の場合、実施の形態１で示した列次数の高い順にソートした場合と同様に誤り訂正能力を向上させることができる。また、送信機、受信機共に列次数によるソート処理を行う必要が無く、より少ない処理で実施の形態１と同様の効果を得ることができる。【００７８】
実施の形態４．
つづいて、実施の形態４の通信装置について説明する。図１７は、実施の形態４の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置が備える送信機は、上述した実施の形態３の通信装置が備える送信機に伝送路選択部２１を追加した構成をとる。なお、伝送路選択部２１は、上述した実施の形態２の通信装置が備える伝送路選択部２１と同じものである。また、その他の部分については実施の形態３の通信装置と同様であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。【００７９】
信号の送受信動作について説明する。図１８は、実施の形態４にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態３の通信装置の動作（図１５参照）のステップＳ３１に代えてステップＳ３１ｃを実行する。なお、その他のステップについては実施の形態３と同様であるため同一のステップ番号を付してその説明は省略する。以下、この図に沿って動作を説明する。【００８０】
ステップＳ１１に続いて、請求項４の伝送路決定手段に相当する伝送路選択部２１は、予め伝送路の雑音レベルを把握しておき、入力信号（符号化ビット）の符号化率に応じて、情報ビットの先頭から順番に、雑音レベルの低い伝送路へ符号化ビットを割り当てるか、それとも情報ビットの先頭から順番に、雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路とに交互に符号化ビットを割り当てるかを選択決定する。そして、信号送信部１３は、伝送路選択部２１の選択結果に従って伝送路へ信号（符号化ビット）を割り当て（ステップＳ３１ｃ）、送信する（ステップＳ１４）。【００８１】
以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図１９に示す。図１９は、符号化率を変えて、雑音レベルの違う４つの伝送路に、列次数の高いビットから順に雑音レベルの低い伝送路へ符号化ビットを割り当てた場合（条件１）と、雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路とに交互に符号化ビットを割り当てた場合（条件２）の計算機シミュレーション結果を示している。４つの伝送路はＭＩＭＯ技術による通信での、送信アンテナ４本、受信アンテナ４本の場合に相当する。図１９に示した計算機シミュレーション結果を得た条件は、ＬＤＰＣ符号を実施の形態１に記載のＬＤＰＣ符号生成手順で生成し、情報長が１４４０ビット，符号化率が１／５、１／３、１／２、２／３のいずれか，変調方式がＢＰＳＫ，加法的白色ガウス通信路で、信号対雑音比Ｅｂ／Ｎ０を平均から（−４．５、−１．５、１．５、４．５）［ｄＢ］ずらした４伝送路とし、また、ＬＤＰＣ符号の復号法はＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法で、繰り返し回数は１００回とした。【００８２】
図１９において、上記条件１の場合の計算機シミュレーション結果が「情報優先割り当て」、条件２の場合の計算機シミュレーション結果が「交互割り当て」である。また、横軸は４伝送路のＥｂ／Ｎ０の平均値（例えば、４通信路が−４．２、−１．２、１．８、４．８ならば０．３）、縦軸は誤り確率を示している。そして、図１９に示した結果から、符号化率１／５、１／３では情報優先割り当てを行った場合（条件１の場合）の復号性能が高いが、符号化率１／２、２／３では交互に割り当てた場合（条件２の場合）の復号性能が高い。したがって、この例では、符号化率１／３以下では情報優先割り当て、１／２以上では交互割り当てを行うように、伝送路選択部２１が切り替え動作を実行すればよい。【００８３】
このように、本実施の形態においては、ＭＩＭＯ技術を適用した際に生じる伝送路ごとの雑音レベルの違いに対して、符号化率に応じて、情報ビットから順に雑音レベルの低い伝送路へ割り当てて送受信を行う場合と、雑音レベルの低い伝送路と高い伝送路に交互に割り当てる場合とを切り替えて送受信を行うこととした。これにより、ＬＤＧＭ構造を持つＬＤＰＣ符号の場合、実施の形態３の場合と比較して、さらに誤り訂正能力を向上させることができる。また、送信機、受信機共に列次数によるソート処理を行う必要が無く、処理の増加を抑えることができる。【００８４】
実施の形態５．
つづいて、実施の形態５の通信装置について説明する。図２０は、実施の形態５の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置が備える送信機は、上述した実施の形態１の通信装置の送信機が送信ソート部１２に代えてパンクチャ部５１を備え、また、受信機が受信ソート部１５に代えてデパンクチャ部５２を備えた構成をとる。その他の部分については実施の形態１の通信装置と同様であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。【００８５】
送信側の通信装置（送信機）が行うパンクチャ動作および受信側の通信装置（受信機）が行うデパンクチャ動作を図２１に基づいて説明する。なお、図２１は、パンクチャ処理およびデパンクチャ処理の一例を示す図である。【００８６】
ＬＤＰＣ符号化部１１は、入力された送信情報に対して、符号化率を１／２とした符号化を行い、全符号化ビットをパンクチャ部５１へ渡す。パンクチャ部５１は、受け取った符号化ビットが通信システムの要求する符号化ビット長となるように、図２１に示したような手順で符号化ビットに含まれるパリティビットをパンクチャして符号化率を調整し、符号化率が２／３の送信ビットを生成する。【００８７】
デパンクチャ部は、信号受信部１４から受け取った信号（受信ビット）に対して図２１に示すような手順でデパンクチャを行う。具体的には、送信機においてパンクチャされたビットのＬＬＲとして信頼度情報がないことを示す０（ダミービット）を送信機においてパンクチャされたビットの位置に挿入して、各受信ビットが本来の位置に戻るように（送信機においてパンクチャされる前の位置に戻るように）デパンクチャを行い、その結果をＬＤＰＣ復号部１６へ渡す。【００８８】
信号の送受信動作について説明する。図２２は、実施の形態５にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。以下、この図に沿って動作を説明する。【００８９】
送信側通信装置（送信機）のＬＤＰＣ符号化部１１は、符号化率を１／２として送信情報に対する符号化を行う（ステップＳ５１）。次に、パンクチャ部５１は、通信システムが要求する符号化ビット長となるように、ＬＤＰＣ符号化部１１が生成した符号のパリティビットをパンクチャする（ステップＳ５２）。具体的なパンクチャ手順を以下に示す。以下のパンクチャ手順において、ｋは情報ビット数、ｎはシステムで要求される符号化ビット長、また、ｑは２のべき乗として最大符号化率に応じて大きさを変更する。なお、符号化率が１／２の符号をパンクチャすることを前提としているので、パリティビット長は情報ビット長と同じである。【００９０】
パンクチャ部５１は、次式（１４）を使用してパリティビットの分割数ｓを決定する。
ｓ＝［ｋ／ｑ］                                                …（１４）【００９１】
次に、分割したブロックに次式（１５）で算出したパリティビット番号ｒi,jを割り当てる。式（１５）は、ｌ番目のパリティビットがｉ番ブロックのｊビット目に割り当てられることを示す。
ｒi,j＝ｌ、（ｉ＝ｌ／ｑ、ｊ＝ｌmodｑ）                          …（１５）【００９２】
次に、パンクチャ部５１は、パンクチャ処理の一例を示したフローチャートである図２３−１に従った動作を実行してパンクチャ後の符号化ビットを出力する。具体的には、パンクチャ部５１は、まず、ｒ0,j（０≦ｊ＜ブロックに含まれている個数）番目のビットを読み出す（ステップＳ５２−１）。次に、パンクチャ部５１は、ｔ＝ｑ，ｐ＝ｔ／２とし（ステップＳ５２−２）、ｒp,j（０≦ｊ＜ブロックに含まれている個数）番目のビットを読み出す（ステップＳ５２−３）。【００９３】
次に、パンクチャ部５１は、ｐ＝ｐ＋ｔとし（ステップＳ５２−４）、ｐの状態を確認する（ステップＳ５２−５）。ｐ≧ｋであれば（ステップＳ５２−５、Ｙｅｓ）、ｔ＝ｔ／２，ｐ＝ｔ／２とし（ステップＳ５２−６）、さらに、ｔ＝１であるかどうかを確認する（ステップＳ５２−７）。一方、ｐ＜ｋであれば（ステップＳ５２−５、Ｎｏ）、ただちにｐの状態を確認する（ステップＳ５２−５）。ｔ＝１であれば（ステップＳ５２−７、Ｙｅｓ）、情報ビットと読み出したパリティビットの先頭からｎ−ｋビットを符号化ビットとして出力（合わせてｎビットとなる）する（ステップＳ５２−８）。一方、ｔ≠１であれば（ステップＳ５２−７、Ｎｏ）、ステップＳ５２−３へ遷移する（ステップＳ５２−５）。ここで、これ以降、符号化直後のパリティビット列を符号化パリティビット列、パンクチャ後のパリティビット列を送信順パリティビット列と呼ぶこととする。【００９４】
図２３−２は、パンクチャ処理（図２３−１に示した処理）によるビット入れ替えの一例を示す図である。図２３−２に示したように、パンクチャ部５１は、符号化パリティビット列の格納先をｑ個用意しておき、先頭から順に格納する。そして、格納先の０番目のすべてのビット、格納先ｑ／２番目のすべてのビット、格納先ｑ／４番目のすべてのビット、以下、格納先３ｑ／４番目、ｑ／８番目、３ｑ／８番目、５ｑ／８番目、７ｑ／８番目…の順にすべてのビットを読み出して、送信順パリティビット列を得る。なお、図２３−２において丸囲み数字の１〜８はビットの読出し順序を示している。送信順パリティビット列を得ると、パンクチャ部５１は、ｋビットの情報ビット列と送信順パリティビット列とを合わせたｎビットを信号送信部１３へ渡す。信号送信部１３は、受け取った情報ビット列と送信順パリティビット列を受信側通信装置に対して送信する（ステップＳ５３）。【００９５】
受信側通信装置（受信機）の信号受信部１４が信号を受信し（ステップＳ５４）、受信ＬＬＲを算出する（ステップＳ５５）と、デパンクチャ部５２は、パンクチャ部５１が行った処理（式（１４）および式（１５）が示す処理と図２３−１に示した処理）の逆の処理を行い、図２１に示したように受信ＬＬＲを符号化直後のビット位置に戻して（デパンクチャを行って）復号部へ渡す（ステップＳ５６）。このとき、パンクチャによって、送受信の行われていないビットに関しては、信頼度情報がないのでＬＬＲを０として復号部へ渡す。なお、デパンクチャ部５２は、送信側で行われるパンクチャ処理に関する情報を予め取得しておき、この情報に基づいてデパンクチャを行う。ＬＤＰＣ復号部１６では、受け取ったＬＬＲに基づいて復号を行い、復号結果を出力する（ステップＳ５７）。【００９６】
なお、ＩＲを行う場合には、送信順パリティビットの未送信ビットの先頭から順に出力するようにすればよい。以上のような手順を使用した情報伝送の計算機シミュレーション結果の一例を図２４に示す。図２４に示した計算機シミュレーション結果を得た条件は、加法的白色ガウス通信路を使用、基準となる符号化率１／２のＬＤＰＣ符号を実施の形態１に記載のＬＤＰＣ符号生成手順で生成し、情報長が１４４０ビット，パンクチャ後の符号化率が１／２（この場合パンクチャなし）、３／５、２／３、３／４、４／５、５／６、７／８、８／９のいずれか，変調方式がＢＰＳＫ，である。また、ＬＤＰＣ符号の復号法はＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法で、繰り返し回数は１００回とした。図２４に示した結果から、本実施の形態においては、ビット単位の符号化率設定とＩＲが可能であり、どの符号化率もＳｈａｎｎｏｎ限界に近い復号性能を示していることがわかる。【００９７】
このように、本実施の形態においては、符号化率が１／２のＬＤＰＣ符号を基準符号として使用し、上述したような手順を用いてパンクチャするビット位置が、符号化率が「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」の場合にはパンクチャしない位置が等間隔となるように決め、それ以外の符号化率の場合には、その符号化率よりも小さく、最も近い符号化率（「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」に相当）の場合を基準にして要求符号化率となるように末尾から順にパリティビットをパンクチャすることとした。これにより、復号化能力の劣化を抑えつつ、符号化率をシステムの要求に応じて柔軟に調整することができる。【００９８】
なお、ここでは符号化率が「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」の場合にはパンクチャしない位置が等間隔となるように決め、それ以外の符号化率の場合には、その符号化率よりも小さく、最も近い符号化率（「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」に相当）の場合を基準にして要求符号化率となるように末尾から順にパリティビットをパンクチャする場合を説明したが、通信システムにおいて、符号化率（「２のべき乗／（２のべき乗＋１）」に相当）よりも符号化率（「（２のべき乗−１）／２のべき乗」に相当）を多く要求される場合には、符号化率（「（２のべき乗−１）／２のべき乗」に相当）で等間隔となるようにパンクチャ位置を決めることも可能である。さらに、等間隔となる基準符号化率以外でのパンクチャ位置を決める場合にも、末尾からではなく任意の順番で決めることも可能である。【００９９】
実施の形態６．
つづいて、実施の形態６の通信装置について説明する。図２５は、実施の形態６の通信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の通信装置が備える送信機は、送信調整部６１、ＬＤＰＣ符号化部１１ｅおよび信号送信部１３を備えた構成をとり、また、受信機は、信号受信部１４、受信調整部６２およびＬＤＰＣ復号部１６ｅを備えた構成をとる。なお、信号送信部１３および信号受信部１４は、実施の形態１の通信装置が備える信号送信部１３および信号受信部１４と同じものである。【０１００】
通信装置の各部の動作と信号の送受信動作を図２５および図２６に基づいて簡単に説明する。なお、図２６は、実施の形態６の通信装置が信号の送受信を行う動作の一例を示す図である。【０１０１】
請求項７のビット長調整手段に相当する送信調整部６１は、システムから要求された情報ビット長（送信する情報のビット長）が、ＬＤＰＣ符号生成のために用意している生成行列の大きさと一致しない場合、情報ビット（送信情報）に調整ビットを挿入してＬＤＰＣ符号化部１１ｅへ渡す。ここで、ＬＤＰＣ符号は、生成行列の「（列数）−（行数）」が情報ビット長と一致する場合に、符号化が可能であるが、システムが要求する情報ビット長が、検査行列で決まる送信情報の長さよりも短い場合がある。そのような場合、送信調整部６１は、図２６に示すように、足りないビット数だけ送信情報の先頭または末尾に０を挿入してビット数を調整し、調整後の送信情報をＬＤＰＣ符号化部１１ｅに対して出力する。【０１０２】
ＬＤＰＣ符号化部１１ｅは、実施の形態１のＬＤＰＣ符号化部１１と同様の処理を実行して上記調整ビットを含んだ送信情報のＬＤＰＣ符号化（符号化ビットの生成）を行う。そして、生成した符号化ビットから調整ビットを取り除いた後の符号化ビットを信号送信部１３に対して出力する。なお、検査行列とは別に生成行列を必要とするＬＤＰＣ符号だけでなく、検査行列と生成行列を共通化したＬＤＧＭ構造のＬＤＰＣ符号でも同様である。【０１０３】
受信調整部６２は、システムの要求する情報ビット長が、用意した検査行列の大きさと一致しない場合、信号受信部１４から受け取った受信ＬＬＲに調整ビット（ダミービット）を挿入し、それをＬＤＰＣ復号部１６ｅへ渡す。ＬＤＰＣ復号部１６ｅは、受け取った受信ＬＬＲに基づいて復号を行うが、送信調整部６１にて挿入された０に相当するＬＬＲは可能な限り大きな正の値を調整ＬＬＲとして設定した値を入力して復号を行う（図２６参照）。なお、この例では調整ビットとして０を挿入しているが、１を挿入しても良い。その場合、受信調整部では調整ＬＬＲとして可能な限り小さな負の値を設定して復号を行う。【０１０４】
信号の送受信動作について詳しく説明する。図２７は、実施の形態６にかかる通信装置の動作の一例を示すフローチャートであり、以下、この図に沿って動作を説明する。なお、実施の形態１の通信装置の動作（図４参照）と同じ処理については同一のステップ番号を付与している。ここでは、実施の形態１と異なる処理を中心に説明する。【０１０５】
送信側通信装置（受信機）において、送信調整部６１は、システムで要求される情報ビット長ｋと生成行列の大きさ(ｎ×ｍ行列)とを比較し、必要に応じて調整ビットを挿入する（ステップＳ６１）。具体的には、足りないビット数ｇ（＝ｎ−ｍ−ｋ）を算出し、送信情報系列の先頭もしくは末尾にｇビット分の０もしくは１を挿入する。次に、ＬＤＰＣ符号化部１１ｅは、挿入されたビットを含むｎ−ｍビットの系列を符号化し（ステップＳ１１）、ｋビットの情報ビットとｎ−ｋビットのパリティビットを出力する（ステップＳ６２）。【０１０６】
受信側通信装置（受信機）において、信号受信部１４が受信処理および受信ＬＬＲ算出処理（ステップＳ１５およびＳ１６）を実行後、受信調整部６２は、検査行列およびシステムが要求する情報ビット長に基づいて、符号化時に挿入されたビット数を算出し、挿入されたビットが０であれば（復号性能に影響を与えない程度に）十分大きな正の値を調整ＬＬＲとして受信ＬＬＲに挿入し、それをＬＤＰＣ復号部１６ｅに渡す。一方、挿入されたビットが１であれば十分小さな負の値を調整ＬＬＲとして受信ＬＬＲに挿入し、それをＬＤＰＣ復号部１６ｅに渡す（ステップＳ６３）。ＬＤＰＣ復号部１６ｅは、受信調整部６２から受け取った受信ＬＬＲに基づいて復号を行い、調整ビットを取り除いた復号結果を出力する（ステップＳ６４）。なお、挿入するビットの０か１は通信システムとして予め規定しておけば良い。【０１０７】
なお、調整ビットの挿入数が多い場合には、その挿入位置に依存して復号性能が大きく変わることがある。すなわち、ＬＤＰＣ符号の復号性能は次数分布に大きく依存する。そのため、復号性能の劣化を抑えるために、性能に対する影響が少ない場所を調整ビットの挿入位置として予め決めておけばよい。たとえば、実施の形態１において説明したＬＤＰＣ符号生成手順で生成した検査行列の場合、末尾のビットは同次数のビットを多く持ち、先頭のビットは同次数のビットが比較的少ない。そのため、先頭に調整ビットを挿入するよりも末尾に挿入する方が、次数分布への影響が小さく、高い復号性能を保つことができる。このように、次数分布の特徴を利用して、調整ビットの挿入場所を情報ビットの先頭、末尾、または途中部分などと決定することにより誤り訂正能力を向上させることが可能である。【０１０８】
このように、本実施の形態においては、ＬＤＰＣ符号の大きさとシステムが要求する情報ビット長が異なる場合、送信機は、不足ビット数だけ予め定めておいた０もしくは１を挿入して情報ビットを調整後、符号化処理を実行し、一方受信機は、受信ＬＬＲに対して調整用のＬＬＲを挿入後、復号処理を実行することとした。これにより、ＬＤＰＣ符号の大きさとシステムが要求する情報ビット長が異なる場合であっても送信情報をＬＤＰＣ符号に符号化して伝送することができる。【０１０９】
実施の形態７．
つづいて、実施の形態７の通信装置について説明する。図２８は、実施の形態７の通信装置が備える復号装置の構成例を示す図である。この復号装置は、上述した実施の形態１〜６に示したいずれかの通信装置が備えるＬＤＰＣ復号部を構成し、ＬＤＰＣ符号の復号に係る行処理を行う行処理部７１と、ＬＤＰＣ符号の復号に係る列処理を行う列処理部７２と、復号結果を得るために硬判定を行う硬判定部７３と、を備える。また、列処理部７２は、通常の列処理を行う列処理部７２−１、列次数２の列処理を行う列処理部７２−２、列次数１の列処理を行う列処理部７２−３を含む。以下、本実施の形態においては、ＬＤＰＣ符号の復号法として、最も一般的なＳｕｍ-Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法を使用する場合について説明を行うが、これに限らず、他のＬＤＰＣ符号復号法を使用する場合においても同様である。なお、本実施の形態の復号装置が繰り返し復号手段に相当する。【０１１０】
ＬＤＰＣ符号の復号処理を表現するために、ＬＤＰＣ符号に係る記号を以下に定義する。【０１１１】
ＬＤＰＣ符号の検査行列を「Ｈ＝［Ｈm,n］、（０≦ｎ＜Ｎ、０≦ｍ＜Ｍ）」とする。また、チェック・ノードｍにおいて、１を持つビット・ノードの組を「Ｎ(ｍ)＝｛ｎ：Ｈm,n＝１｝」とし、ビット・ノードｎにおいて、１を持つチェック・ノードの組を「Ｍ(ｎ)＝｛ｍ：Ｈm,n＝１｝」とする。また、「Ｎ(ｍ)＼ｎ」はｎを除く組を示し、「Ｍ(ｎ)＼ｍ」はｍを除く組を示すこととする。さらに、ｗ'＝［ｗ'n］を復号系列とし、Ｆnを受信値のＬＬＲとする。【０１１２】
また、Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズムでは、「チェック・ノードｍからビット・ノードｎへ送るビットｎのＬＬＲであるεm,n(i)」、「ビット・ノードｎからチェック・ノードｍへ送るビットｎのＬＬＲであるＺm,n(i)」および「ビットｎの事後値であるＺn(i)」を更新する。そして、復号を行う初期値をＺm,n(0)＝Ｆnとする。【０１１３】
以下、本実施の形態の復号装置における復号処理を説明する。【０１１４】
図２８に示した復号装置において、行処理部７１は、次式（１６）で示す処理を行う。【０１１５】
【数１１】
2007108396.tif 000013
【０１１６】
列処理部７２は、（０≦ｎ＜Ｎ、ｍ∈Ｍ（ｎ））に対して、情報ビットに相当する列を処理する場合には列処理部７２−１が次式（１７）に示す処理（以下、列処理Ａと呼ぶ）を実行し、パリティビットに相当し列次数が２の列を処理する場合には列処理部７２−２が次式（１８）に示す処理（以下、列処理Ｂと呼ぶ）を実行し、パリティビットに相当し列次数が１の列を処理する場合には列処理部７２−３が次式（１９）に示す処理（以下、列処理Ｃと呼ぶ）を実行する。【０１１７】
【数１２】
2007108396.tif 000014
【０１１８】
Ｚm,n(i)＝Ｆn＋εm,n'(i)
Ｚm,n'(i)＝Ｆn＋εm,n(i)                                        …（１８）【０１１９】
Ｚm,n(i)＝Ｆn                                                  …（１９）【０１２０】
硬判定部７３は、Ｚn(i)（０≦ｎ＜ｋ）を硬判定し、復号系列ｗ'＝［ｗ'n］を生成する。すなわち、Ｚn(i)が正であればｗ'nは0,負であればｗ'nは１と判定し、復号結果として出力する。【０１２１】
つづいて、本実施の形態の復号装置の動作について説明する。図２９は、実施の形態７にかかる復号装置の動作の一例を示すフローチャートであり、以下、この図に沿って動作を説明する。【０１２２】
まず行処理部７１は、受信ＬＬＲに対して行処理（上式（１６）参照）を所定回数（Ｍ回）実行してεm,n(i)を得る（ステップＳ７１、Ｓ７２）。次に、行処理部７１からεm,n(i)が入力されると、列処理部７２は、入力信号に対して実行する処理を選択するために列次数判定（ｎの値の確認）を行う（ステップＳ７３）。ステップＳ７３の列次数判定の結果、情報ビットに相当する列の処理（列次数が３以上）の場合には列処理部７２−１が上記列処理Ａを実行し（ステップＳ７４−１）、パリティビットに相当する列で列次数が２の場合には列処理部７２−２が上記列処理Ｂを実行し（ステップＳ７４−２）、パリティビットに相当する列で列次数が１の場合には列処理部７２−３が上記列処理Ｃを実行する（ステップＳ７４−３）。その後、列処理部７２は、列処理（ステップＳ７４−１〜Ｓ７４−３のいずれか）を所定回数（Ｎ回）実行してＺm,n(i)を得る（ステップＳ７３、Ｓ７４−１〜７４−３、Ｓ７５）。さらに、行処理部７１および列処理部７２は、上述した行処理および列処理を最大回数に達するまで繰り返し実行し、繰り返し終了となった時点で列処理部７２は、Ｚm,n(i)をＺn(i)をとして硬判定部７３へ出力する（ステップＳ７６、Ｙｅｓ）。列処理部７２からＺn(i)が入力されると硬判定部７３は、復号ビットを生成して出力する（ステップＳ７７）。なお、ここで生成する復号ビットは情報ビットに相当するビットのみである。【０１２３】
従来使用されていたＬＤＰＣ符号の復号アルゴリズムにおいては、行処理および列処理を実行する毎に硬判定を行い、情報ビットだけでなくパリティビットの復号結果も得た後にパリティ検査を行っていた。そして、パリティ検査の結果、すべての検査を満たせば復号が完了したとして、行処理と列処理の繰り返しを終えることとしていた。しかしながら、復号アルゴリズムを実際に受信機などに組み込んで使用する場合には、復号処理は規定の遅延時間内に処理を終了すれば良く、条件によっては、必ずしも途中で復号処理を終える必要はない。そのため、本実施の形態の動作においては、規定された遅延時間に対して処理時間に余裕があるという条件の下で、パリティ検査処理を行わないようにした。これにより、パリティビットの硬判定とＺn(i)の演算と、列次数の小さい場合に加算回数（処理）を削減することができる。【０１２４】
たとえば、図３０−１〜図３０−４に示したように、列次数が２、１の場合には処理を切り返すことですべての列処理を同じ構成で実行するよりも、演算量を削減することができる。すなわち、本実施の形態においては、列次数が２、１の場合、処理を切り替えて加算回数を削減できる。なお、上述した例では、Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔ復号法を使用する場合について説明を行ったが、列処理において同様の演算を行うＬＤＰＣ符号の復号法ならばすべて同様の削減効果を得ることができる。【０１２５】
なお、図３０−１は、列次数が２の場合かつ上記列処理Ａを用いた場合の処理例を示し、図３０−２は、列次数が２の場合かつ上記列処理Ｂを用いた場合の処理例を示す。また、図３０−３は、列次数が１の場合かつ上記列処理Ａを用いた場合の処理例を示し、図３０−４は、列次数が１の場合かつ上記列処理Ｃを用いた場合の処理例を示す。【０１２６】
実施の形態８．
つづいて、実施の形態８について説明する。図３１は、本発明にかかる復号装置の実施の形態８の構成例を示す図である。本実施の形態の復号装置は、復号処理の初期化を行う初期化部８１と、ＬＤＰＣ符号の復号に係る信頼度情報の更新を行う復号コア部８２と、復号結果を得るために硬判定と繰り返し復号の停止規範を判断する硬判定部８３と、により構成される。また、復号コア部８２は部分構成として、最小３値を選択する選択する最小値選択部８２１、新たな信頼度を算出して更新する更新部８２２、更新情報を保持しておくための情報保持部８２３を備える。【０１２７】
実施の形態８の復号装置に実装するアルゴリズムを以下に示す。なお、ＬＤＰＣ符号の復号を表現するための各記号は、上述した実施の形態７と同様である。【０１２８】
まず初期化処理として、ｍ∈｛１，…，Ｍ｝かつｎ∈Ｎ（ｍ）について、εm,n(0)＝０を設定し、ｎ∈｛１，…，Ｎ｝について、Ｚn(0)＝Ｆnを設定する。【０１２９】
次に、Ｓｔｅｐ１（信頼度情報の更新）として、以下の処理を行う。
［Ｓｔｅｐ１−１］
１≦ｍ≦Ｍについての各ｍに関して、ｎ∈Ｎ（ｍ）について、次式（２０）を計算する。
Ｚm,n(l-1)＝Ｚn(l-1)−εm,n(l-1)                            …（２０）【０１３０】
［Ｓｔｅｐ１−２］
算出した｜Ｚm,n(l-1)｜の最も小さいものから３値（｜Ｚm,n0(l-1)｜，｜Ｚm,n1(l-1)｜，｜Ｚm,n2(l-1)｜）を選択する。なお、n0：minimum  index，n1：minimum  index  except｛n0｝，n2：minimum  index  except｛n0,n1｝である。【０１３１】
［Ｓｔｅｐ１−３］
上記で得た３値を用いて次式（２１）を計算する。
δ0＝max(0.9−(|Ｚm,n2(l-1)|−|Ｚm,n1(l-1)|)／２)  Δ0＝max(|Ｚm,n1(l-1)|−δ0,0)
δ1＝max(0.9−(|Ｚm,n2(l-1)|−|Ｚm,n0(l-1)|)／２)，Δ1＝max(|Ｚm,n0(l-1)|−δ1,0)
δ2＝max(0.9−(|Ｚm,n1(l-1)|−|Ｚm,n0(l-1)|)／２)  Δ2＝max(|Ｚm,n0(l-1)|−δ2,0)
…（２１）【０１３２】
［Ｓｔｅｐ１−４］
Ｚm,n(l-1)の正の値および負の値を用いて次式（２２）および（２３）を計算する。【０１３３】
【数１３】
2007108396.tif 000015
【０１３４】
εm,n(l)＝Ｓ・sgn(Ｚm,n(l-1))・Δj
（Δj：自ノードＺm,n(l-1)の関係しない計算結果を選択）
…（２３）【０１３５】
［Ｓｔｅｐ１−５］
ｎ∈Ｎ（ｍ）について、次式（２４）を計算する。
Ｚn(l)＝Ｚm,n(l-1)＋εm,n(l)                                          …（２４）【０１３６】
次に、Ｓｔｅｐ２（硬判定・停止規範）として、以下の処理を行う。
［Ｓｔｅｐ２−１］
次式（２５）を用いて推定符号語ｃ'＝［ｃ'n］を決定する。
ｃ'n＝１  if  Ｚn(l)＞０
ｃ'n＝０  if  Ｚn(l)≦０                                          …（２５）【０１３７】
［Ｓｔｅｐ２−２］
ｃ'＝［ｃ'n］がパリティ検査を満たすかどうかを確認し、満たしていれば処理を終了する。【０１３８】
［Ｓｔｅｐ２−３］
Ｓｔｅｐ１およびＳｔｅｐ２−１の実行回数が最大繰り返し回数に達したかどうかを確認し、最大繰り返し回数に達していれば処理を終了する。そうでなければ、上記Ｓｔｅｐ１−１〜Ｓｔｅｐ２−１の処理を再度実行する。【０１３９】
以下、ｃ'＝［ｃ'n］がパリティ検査を満たす、または、Ｓｔｅｐ１およびＳｔｅｐ２−１の実行回数が最大繰り返し回数に達するまで、Ｓｔｅｐ１およびＳｔｅｐ２の処理を繰り返し実行する。【０１４０】
図３２は、本実施の形態の復号装置の処理を示すフローチャートである。以下、図３１および図３２に基づいて復号装置の動作を説明する。【０１４１】
まず、受信情報としてＬＬＲを入力し、上述したアルゴリズム初期化（初期化処理）に従って、初期化部８１が情報保持部８２１の初期化を行う（ステップＳ８１、Ｓ８２）。次に、復号コア部８２は、上述したアルゴリズムのＳｔｅｐ１（信頼度情報の更新）に従った処理（ステップ＃１）を実行する。具体的には、最小値選択部８２２は、情報保持部８２１からＺn(l-1)およびεm,n(l-1)を読み出して（ステップＳ８３）、つぎにＺm,n(l-1)を算出する（ステップＳ８４）。そして、ステップＳ８４での算出結果から絶対値の小さい方から３つを選択する（ステップＳ８５）。更新部８２３は、選択された値からΔjを算出し、Ｚm,n(l-1)の正の値および負の値を用いてεm,n(l)の更新値を算出する（ステップＳ８６）。さらに、算出したεm,n(l)からＺn(l)の更新値を算出する（ステップＳ８７）。最後に、更新部８２３がこれら（εm,n(l)の更新値、Ｚn(l)の更新値）を情報保持部８２１へ書き込んで（ステップＳ８８）復号コア部８２の処理を終える。【０１４２】
復号コア部８２における情報の更新処理が終了すると、硬判定部８３は、上述したアルゴリズムのＳｔｅｐ２（硬判定・停止規範）に従った処理（ステップ＃２）を実行する。具体的には、硬判定部８３は、上記Ｓｔｅｐ２−１のＺn(l-1)硬判定を実行して推定符号語を得て、そのパリティチェックを行い、さらに、繰り返し復号の停止規範を確認する（ステップＳ８９）。停止規範を満たせば、復号処理を終了して復号結果を出力し（ステップＳ９１）、そうでなければ復号コア部８２の処理を繰り返す（ステップＳ９０）。【０１４３】
以降、各繰り返し処理における上記ステップＳ８９に相当する処理で停止規範を満たすまで繰り返し処理を継続し（ステップＳ９０、…、ステップＳ９０ｇ）、繰り返し処理を終了後、復号結果を出力する（ステップＳ９１）。【０１４４】
なお、本実施の形態では受信ＬＬＲが入力されることを前提としたが、復調処理後の受信情報を復号装置へ入力させ、復号処理の初期化処理において受信ＬＬＲを算出するようにしてもよい。また、信頼度情報の更新の処理を示す式（２１）では非特許文献４に従い、更新に支配的な関数の近似１次項までを用いて簡易化した場合を示したが、非特許文献４で支配的でないとして無視しているもう一方の関数の近似も追加した更新式を用いるなど、実装に適した近似であれば、いずれでも良い。【０１４５】
実施の形態８によれば、従来の「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｓｈｕｆｆｌｅｄ  ＢＰ」を実装する際に困難であった数学関数を近似に基づいて簡易化し、実装複雑度を低減させることが可能となる。これにより、回路規模や消費電力などを抑えることができる。【０１４６】
実施の形態９．
つづいて、実施の形態９について説明する。本実施の形態においては、上述した実施の形態１〜８のいずれかの通信装置を適用した通信システムついて説明する。【０１４７】
実施の形態１〜８において説明した本発明にかかるＬＤＰＣ符号化処理および復号処理は、たとえば、移動体通信（端末、基地局），無線ＬＡＮ，光通信，衛星通信，量子暗号装置等、通信機器全般に適用できるものであり、具体的には、本発明にかかるＬＤＰＣ符号化処理および復号処理を実行する装置を、上記各通信機器に搭載し、誤り訂正を行う。【０１４８】
図３３は、本発明にかかる通信装置を適用した移動体通信システムの構成例を示す図である。図３３において、移動体端末１００は、物理層に、物理層ＬＤＰＣ符号化器１０１と、変調器１０２と、復調器１０３と、物理層ＬＤＰＣ復号器１０４と、アンテナ１０５と、を物理層に備え、基地局２００は、物理層ＬＤＰＣ復号器２０１と、復調器２０２と、変調器２０３と、物理層ＬＤＰＣ符号化器２０４と、アンテナ２０５と、を物理層に備えている。なお、移動体端末１００および基地局２００の物理層ＬＤＰＣ符号化器１０１および２０４には、上述した実施の形態１〜７のいずれかで説明した通信装置のＬＰＤＣ符号化部の構成を適用し、移動体端末１００および基地局２００の物理層ＬＤＰＣ復号器１０４および２０１には、上述した実施の形態１〜７のいずれかで説明した通信装置のＬＰＤＣ復号部の構成を適用する。【０１４９】
上記のように構成される移動体通信システムにおいて、移動端末１００が基地局２００を介して情報データを送受信する動作について説明する。まず、移動体端末１００がデータを送信する場合、物理層では、フェージング通信路用の物理層ＬＤＰＣ符号化器１０１が送信データ（情報データ）をパケットデータ単位に符号化する。この符号化データは、変調器１０２とアンテナ１０５を介して無線通信路へ送出される。【０１５０】
一方、基地局２００は、無線通信路中で発生した誤りを含む受信信号を、アンテナ２０５と復調器２０２を介して受け取り、物理層ＬＤＰＣ復号器２０１が復調器２０２から受け取った復調後の受信データの誤り訂正を行う。そして、物理層ＬＤＰＣ復号器２０１は、パケット単位で実行した誤り訂正が成功したかどうかを、上位層に通知する。誤り訂正が成功した場合、上位層は、この情報データを含んだパケット（情報パケット）を、復号データとしてネットワークを介して通信相手先へ転送する。【０１５１】
また、ネットワークから移動体端末１００が情報データを受信する場合、上述した移動端末１００の情報データ送信動作と逆の処理を行うことにより、基地局２００が移動体端末１００へ符号化データを送信し、移動体端末１００が受信したデータを再生する。【０１５２】
具体的には、基地局２００が移動体端末１００へ符号化データを送信する場合、物理層では、フェージング通信路用の物理層ＬＤＰＣ符号化器２０４が送信データ（情報データ）をパケットデータ単位に符号化する。この符号化データは、変調器２０３とアンテナ２０５を介して無線通信路へ送出される。一方、移動体端末１００は、無線通信路中で発生した誤りを含む受信信号を、アンテナ１０５と復調器１０３を介して受け取り、物理層ＬＤＰＣ復号器１０４が復調器１０３から受け取った復調後の受信データの誤り訂正を行う。そして、物理層ＬＤＰＣ復号器１０４は、パケット単位で実行した誤り訂正が成功したかどうかを、上位層に通知する。【０１５３】
このように、本実施の形態においては、上述した実施の形態１〜８のいずれかに記載の通信装置を通信システム（基地局および移動体端末）に適用することとした。これにより、誤り訂正能力（復号能力）が向上した通信システムを構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
以上のように、本発明にかかる通信装置は、通信システムに有用であり、特に、ＬＤＰＣ符号を使用した誤り訂正機能を備える通信装置に適している。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３−１】
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【図２３−２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０−１】
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【図３０−２】
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【図３０−３】
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【図３０−４】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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