"多重記述符号器であって、複数の直交行列のそれぞれの1つを使用して所与の信号を処理することによって前記信号の多重記述を作るように構成された直交多重記述生成回路網を含み、前記多重記述のそれぞれは、前記信号および前記複数の直交行列の対応する1つの関数として生成される多重記述符号器を含む装置。前記多重記述は、前記信号を前記複数の直交行列のそれぞれの1つによって乗算することによって生成される、請求項1に記載の装置。前記信号は、次元Nのベクトルxを含み、前記直交多重記述生成回路網は、前記ベクトルxのM個の記述を生成するように構成され、前記直交行列は、次元N×Nの直交行列Ui、i=1,2,...,Mを含み、である、請求項1に記載の装置。前記ベクトルxの前記M個の記述は、式yi=Uix、i=1,...,Mに従って前記ベクトルxに前記直交行列のそれぞれの1つを適用することによって生成されるM個の記述yiを含む、請求項3に記載の装置。前記直交行列は、によって与えられ、ri、i=1,2,...,NMは、指定された区間内の乱数のシーケンスであり、である、請求項3に記載の装置。所与の信号を得るステップと、複数の直交行列のそれぞれの1つを使用して前記信号を処理することによって前記信号の多重記述を作るステップとを含み、前記多重記述のそれぞれは、前記信号および前記複数の直交行列の対応する1つの関数として生成される多重記述符号化方法。処理デバイスのプロセッサによって実行される時に、前記デバイスに請求項6に記載の方法のステップを実行させる実行可能プログラムコードをその中で実施したコンピュータ可読記憶媒体。多重記述復号器であって、所与の信号のそれぞれの多重記述を受け取り、前記多重記述のそれぞれの1つに直交行列を適用することによって前記信号の推定値を生成するように構成された再構成回路網を含む多重記述復号器を含む装置。所与の信号の多重記述の推定値を受け取るステップと、前記多重記述の前記推定値のそれぞれの1つに直交行列を適用することによって前記信号の推定値を再構成するステップとを含む、多重記述復号方法。処理デバイスのプロセッサによって実行される時に、前記デバイスに請求項9に記載の方法のステップを実行させる実行可能プログラムコードをその中で実施したコンピュータ可読記憶媒体。本発明の例示的実施形態は、本明細書で直交多重記述符号化と称する技法を提供することによって、従来の多重記述符号化の上で説明した短所を克服する。本発明の一態様によれば、直交多重記述符号器は、複数の直交行列のそれぞれの1つを使用して所与の信号を処理することによって信号の多重記述を作るように構成された直交多重記述生成回路網を含む。多重記述のそれぞれは、信号および複数の直交行列の対応する1つの関数として生成される。本発明のもう1つの態様によれば、直交多重記述復号器は、所与の信号のそれぞれの多重記述を受け取り、多重記述のそれぞれの1つに直交行列を適用することによって信号の推定値を生成するように構成された再構成回路網を含む。例示的実施形態の1つでは、直交多重記述生成回路網は、式yi=Uix、i=1,...,Mに従ってベクトルxに直交行列のそれぞれの1つを適用することによって、ベクトルxのM個の記述yiを生成する。本明細書で行列の適用の文脈で使用される時に、用語適用するは、本実施形態または行列を利用する他の処理と同様に、行列による乗算を含むように広く解釈されることが意図されている。この例示的実施形態での使用に適する直交行列の集合の一例は、によって与えられる直交行列の集合であり、ここで、ri、i=1,2,...,NMは、指定された区間内の乱数のシーケンスであり、である。他のタイプの直交行列を、本発明の他の例示的実施形態で使用することができる。たとえば、直交行列を、U=[u0,u1,...,uN-1]によって与えることができ、ここで、ui、i=0,...,N-1は、その成分が乱数である長さNのベクトルvi、i=0,1...のシーケンスに直交化プロセスを適用することによって生成される直交ベクトルの集合である。例示的実施形態は、従来の手法に対するかなりの利益を提供する。たとえば、これらの実施形態の1つまたは複数では、直交行列は、信号再構成品質を改善するだけではなく、受信信号内のエラーを検出し、訂正するのにも冗長性を使用できる形で、冗長性を導入する。したがって、多重記述は、エラー検出および訂正機能をそれに組み込まれている。これは、FECおよびCRCのために追加帯域幅をささげる必要をなくし、これによって、エラーが存在する場合にグレースフルデグラデーションを提供すると同時に、エラーがない場合に浪費される帯域幅がないことを保証する。本発明の上記および他の特徴および利益は、添付図面および次の詳細な説明からより明白になる。本発明を、例示的通信システム、処理デバイス、および多重記述符号化技法に関連して本明細書で説明する。しかし、本発明が、開示される特定のタイプのシステム、デバイス、および技法と共に使用することに限定されないことを理解されたい。たとえば、本発明の諸態様を、例示的実施形態に関連して説明されるもの以外の処理デバイスおよびプロセスステップを使用して、さまざまな他の通信システム構成内で実施することができる。図1に、ネットワーク105を介して受信器104に結合された送信器102を含む通信システム100を示す。送信器は、直交多重記述符号器112を含み、受信器は、直交多重記述復号器114を含む。送信器102には、メモリ122に結合されたプロセッサ120も含まれる。同様に、受信器104は、メモリ132に結合されたプロセッサ130を含む。送信器102は、コンピュータ、サーバ、またはネットワーク105を介して受信器104に信号を供給するのに適する任意の他のタイプの処理デバイスの少なくとも一部を含むことができる。送信器によって供給される信号は、データ、音声、イメージ、ビデオ、オーディオ、または他のタイプの信号を任意の組合せで含むことができる。これらの信号は、ネットワークを介して送信される前に、直交多重記述符号器112内で符号化される。受信器104は、通信デバイスまたはネットワーク105を介して送信器102から信号を受信するのに適する任意の他のタイプの処理デバイスの少なくとも一部を含むことができる。たとえば、受信器を、ポータブルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末PDA、無線電子メールデバイス、テレビジョンセットトップボックスSTB、または他の通信デバイス内で実施することができる。ネットワーク105を介して送信器から受信された信号は、直交多重記述復号器114によって復号される。ネットワーク105は、インターネット、メトロポリタンエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、ケーブルネットワーク、電話網、衛星ネットワークなどの広域ネットワーク、ならびにこれらまたは他のネットワークの諸部分または組合せを含むことができる。メモリ122および132を使用して、本明細書で説明される機能性を実施するためにそれに関連するプロセッサ120および130によって実行されるソフトウェアプログラムを格納することができる。たとえば、送信器102のプロセッサ120上で走行するソフトウェアを使用して、直交多重記述符号器112の少なくとも一部を実施することができ、受信器104のプロセッサ130上で走行するソフトウェアを使用して、直交多重記述復号器114の少なくとも一部を実施することができる。メモリ122および132の所与の1つを、ランダムアクセスメモリRAM、読取り専用メモリROM、またはこれらおよび他のタイプのストレージデバイスの組合せなど、電子メモリとすることができる。そのようなメモリは、本明細書でより一般的にコンピュータプログラム製品と呼ばれるものまたはさらにより一般的に実行可能プログラムコードをその中で実施されたコンピュータ可読記憶媒体と呼ばれるものの例である。コンピュータ可読記憶媒体の他の例は、任意の組合せの、ディスクまたは他のタイプの磁気媒体または光学媒体を含むことができる。送信器102および受信器104は、それぞれ、従来の形で構成された追加コンポーネントを含むことができる。たとえば、これらの要素のそれぞれは、一般に、ネットワーク105とインターフェースするネットワークインターフェース回路網を含む。図1のシステム100内で利用される直交多重記述符号化は、直交行列を使用して多重記述を生成する。下でより詳細に説明するように、直交行列は、信号再構成品質を改善するだけではなく、受信信号内のエラーを検出し、訂正するのにも冗長性を使用できる形で冗長性を導入する。したがって、多重記述は、エラー検出および訂正機能をそれに組み込まれている。したがって、本明細書で開示される直交多重記述符号化を使用する時には、エラー検出および訂正を提供するためのFECおよびCRCなどの追加の別々の機構の必要がなく、エラーがない場合に浪費される帯域幅がない。すべての送信されるビットは、品質向上とエラー保護との両方に使用されることが可能であり、エラーがない時であっても送信されるビットが浪費されないようになっている。また、エラーが存在する場合のデグラデーションは、FECおよびCRCに基づく従来の手法を用いる場合よりグレースフルである。より具体的な例として、ネットワーク105は、複数のサーバから複数のクライアントデバイスにビデオを送信するのに使用されるマルチキャストネットワークまたはブロードキャストネットワークを含むことができる。この例では、直交多重記述符号化は、クライアントデバイスのうちの所与の1つによって受信されるビットストリーム内のビットのすべてを、再構成されたビデオ品質を改善するために、クライアントデバイス内で実施されるビデオデコーダによって使用できる形で、ビデオビットストリームをそれぞれのクライアントデバイスに送信することを可能にする。図2に、本発明の実施形態のより詳細な図を示す。この実施形態では、システム200は、直交多重記述ジェネレータモジュール202、スカラ量子化モジュール204、ならびに直列化およびインターリーブモジュール206を含む送信器を含む。送信器は、ネットワーク210を介して、デインターリーブおよび並列化モジュール212、エラー検出および訂正モジュール214、ならびに再構成モジュール216を含む受信器と通信する。モジュール202、204、および206を、たとえば、図1の送信器102内の直交多重記述符号器112の実施態様を集合的に含むとみなすことができる。同様に、モジュール212、214、および216を、たとえば、図1の受信器104内の直交多重記述復号器114の実施態様を集合的に含むとみなすことができる。図2に示されたさまざまなモジュールを、関連する機能性を実施するのに使用される回路網の例とみなすことができる。そのような回路網は、本明細書で説明される形で動作するように適切に変更された周知の従来の符号化および復号回路網を含むことができる。たとえば、そのような回路網の諸部分は、図1のプロセッサ120、130およびメモリ122、132に関連するプロセッサおよびメモリ回路網を含むことができる。他の例は、行列乗算回路網または他のタイプの算術論理回路網、ディジタル信号プロセッサ、トランシーバなどを含む。そのような回路網の従来の態様は、当業者に周知であり、したがって、本明細書で詳細には説明しない。図2の実施形態では、xは、送信されるメッセージを表し、より具体的には、実数のベクトルを含む。たとえば、xを、音声符号化、イメージ圧縮、またはビデオ圧縮プロセスで生成される変換された係数の集合とすることができる。JPEGイメージ圧縮の場合のより具体的な例として、xを、8×8DCT係数とすることができ、xを、8×8DCT係数の1行または1列とすることができ、xを、1画素のY、Cr、CbのDCT係数とすることができ、あるいは、xを、異なるタイプのそのような係数の組合せとすることができる。もちろん、前に示したように、さまざまな他のタイプの情報を、本明細書で開示される直交多重記述符号化技法を使用して送信することができる。送信されるオリジナルメッセージxは、直交多重記述ジェネレータ202に適用される。このオリジナルメッセージから、M個のメッセージが生成される。これらのメッセージは、直交多重記述メッセージと呼ばれる。M個のメッセージのそれぞれは、オリジナルメッセージxの記述である。任意の直交多重記述メッセージまたはこれらのメッセージの任意の部分集合を使用して、オリジナルメッセージの近似を再構成することができる。再構成に使用されるメッセージが多ければ多いほど、再構成されたメッセージが、オリジナルメッセージをより正確に近似するようになる。本実施形態では、直交多重記述メッセージは、次の形でモジュール202内で生成される。M=2k1が正の整数であるものとし、Ui、i=1,2,...,Mが、次元N×Mの直交行列であるものとする。ここで、Iは、N×N単位行列であり、Tは、行列転置演算を示す。M個のメッセージは、直交行列のそれぞれの1つをオリジナルメッセージに適用することによって生成される。yi=Uix、i=1,...,M結果のメッセージは、スカラ量子化関数を使用してモジュール204内で量子化される。量子化されたメッセージは、モジュール206内で直列化され、インターリーブされ、ネットワーク210を介して、モジュール212、214、および216を含む受信器に送信される。ネットワークを介して受信されたデータは、モジュール212内でデインターリーブされ、並列化されて、受信メッセージを形成する。受信メッセージは、ネットワーク210を介する送信に帰するエラーに起因して、それぞれの送信メッセージYiと異なる場合がある。エラー検出および訂正が、モジュール214内で実行されて、推定メッセージを生成する。推定メッセージは、再構成モジュール216内で、オリジナルメッセージxを近似する推定値を生成するのに使用される。ジェネレータ202内で多重記述のそれぞれの1つを生成するのに利用されるM個の直交行列の例を、これから詳細に説明する。N×N行列Uは、UTU=UUT=Iである場合に直交行列である。ri、i=1,2,...,NMが、区間[0,1]内の乱数のシーケンスであるものとする。それぞれ長さNのM個のベクトルを、によって定義する。直交行列は、次のように計算することができる。これらの例示的な直交行列は、図2のシステム200内の送信器と受信器との両方に既知でなければならない。多数の他の技法を使用して、本発明の実施形態内の直交多重記述符号化で使用される直交行列を生成できることに留意されたい。直交行列を生成するもう1つの例示的技法を、これから説明する。vi、i=0,1...が、その要素が乱数である長さNのベクトルのシーケンスであるものとする。当業者に周知のグラム-シュミットプロセスなどの直交化プロセスを使用して、N個の直交ベクトルの集合ui、i=0,...,N-1を作成することができる。直交ベクトルは、次のプロパティを有する。直交ベクトルは、作成された後に、次のように直交行列の列を形成するのに使用され得る。U=[u0,u1,...,uN-1]より多くのそのような直交行列を、乱数成分を有するベクトルvi、i=0,1...のより大きいシーケンスを使用することによって生成することができる。やはり、直交行列を生成する前述の技法は、例示的な例としてのみ提示され、多数の他の直交行列生成技法を、本発明を実施する際に使用することができる。上で注記したように、直交行列Uiごとに、我々は、yi=Uixを生成し、その後、yiが、スカラ量子化を使用して量子化されて、送信メッセージを生成する。送信メッセージは、であり、ここで、は、量子化エラーである。が、で一様分布を有する相互に独立なランダム変数であると仮定する。各メッセージでの量子化エラーの分散が、であるものとし、ここで、Eは、期待値を表す。エラーがない場合の再構成は、次のように進行する。任意の個数の送信メッセージを使用して、オリジナルメッセージxを再構成することができる。が、p個の送信メッセージであるものとする。オリジナルメッセージをモジュール216内で再構成できる形の一例は、次の通りである。この例の再構成されたメッセージ内のエラーの分散は、である。したがって、この例では、pが大きくなるにつれて、エラーの分散が小さくなる。これは、よりエラーの少ないメッセージが再構成に使用されるほど、再構成がより正確になることを暗示する。モジュール214内で実施されるエラー検出および訂正を、これからより詳細に説明する。M=2k1個の直交メッセージが生成され、送信され、多くともk個の受信メッセージがエラーを含む場合に、大きいエラーを含むメッセージを検出し、訂正することができる。エラー検出および訂正を、OM2個の演算で達成することができる、すなわち、演算の個数は、M2のオーダーの大きさを有し、これは、計算的に処理可能である。受信メッセージ内のチャネルエラーを、と定義し、ここでは、送信されたYiの受信メッセージである。チャネルエラーのノルムをと定義する。最大量子化エラーをδ=max{∥Δi∥、i=1,...,M}と定義する。受信エラーは、∥ei∥>4δである場合に大きいと定義される。また、としてエラーシンドロームerrorsyndromeを定義する。上の定義から、であることは明白である。インデックスpを有する受信メッセージが大きいエラーを含む場合、すなわち、∥ep∥>4δである場合には、∥εi,p∥>2δであるインデックスiを有する少なくともk1個のメッセージがあることを示すことができる。これを、本明細書ではプロパティ1と称し、これを次の形で示すことができる。インデックスpを有するメッセージ内のエラーは、によって与えられる。エラーを含むメッセージは多くともk個あるので、エラーを含まないメッセージは少なくともk1個ある。エラーなしで受信されたメッセージのすべてのインデックスを含む集合を、として定義する。すると、Sc内のインデックスの個数であるScの濃度は、|Sc|≧k1を満足する。i∈Scであるものとすると、である。上は、Sc内の任意のインデックスがプロパティ∥εi,p∥>2δを有することを示す。Sc内には少なくともk1個のインデックスがあるので、これは、プロパティ1を証明する。やはり、M=2k1と仮定し、多くともk個の受信メッセージがエラーを含むと仮定する。インデックスpを有する受信メッセージがエラーを含まない場合には、∥εi,p∥>2δであるインデックスiを有するメッセージは、多くともk個ある。これを、本明細書ではプロパティ2と称し、これを、次の形で示すことができる。インデックスpを有するメッセージはエラーを有しないので、である。i∈Scであるものとすると、である。したがって、∥εi,p∥≦2δであるインデックスiを有するメッセージは、少なくともk1個ある。合計2k1個のメッセージがあるので、∥εi,p∥>2δであるインデックスiを有するメッセージは、k個を超えない。これが、プロパティ2を証明する。上の原理に基づくエラー検出は、モジュール214内で次のように実施される。M=2k1個の受信メッセージについて、シンドローム∥εi,j∥、i,j=1,...,Mを計算する。対称性∥εi,j∥=∥εj,i∥に留意されたい。したがって、総数MM1/2個のシンドロームだけを計算する必要がある。次に、∥εi,p∥>2δを有する少なくともk1個のシンドロームがあるように、インデックスpを有するすべてのメッセージを見つける。大きいエラーを有するすべてのメッセージは、プロパティ1により、そのようなメッセージのうちの1つでなければならない。さらに、任意のそのようなメッセージは、エラーを含まなければならない。というのは、プロパティ2により、エラーを伴わないメッセージが、∥εi,p∥>2δの多くともk個のシンドロームを有することができるからである。形式的に、SL={p|∥εi,p∥>2δになるインデックスiを有する少なくともk1個のメッセージがある}を定義する。すると、集合SLおよびScは、共通部分を有しない、すなわち、SL∩Sc=ψである。大きいエラーを有するすべてのメッセージは、SL内にそのインデックスを有しなければならない、すなわち、∥ei∥>4δである場合には、i∈SLである。また、SLに含まれないインデックスを有するすべてのメッセージは、エラーを有しないか、小さいエラーを有するかのいずれかである。というのは、の場合に、∥ei∥≦4δであるからである。大きいエラーを有する受信メッセージは、前のアルゴリズムを使用して検出され、そのインデックスは、集合SLに集められる。これらのメッセージを、やはりモジュール214内で実施される次のアルゴリズムを使用して訂正することができる。P=|SL|すなわちSL内のインデックスの個数であるものとする。インデックスp∈SLを有する検出されたメッセージごとに、訂正されたメッセージは、によって定義される。上の訂正されたメッセージは、送信メッセージYpと正確に等しいものではない場合があるが、その目的は、送信メッセージを見つけることではなく、オリジナルメッセージを再構成することである。オリジナルメッセージと比較した訂正されたメッセージ内のエラーは、である。上のエラーを、kを増やすことによって任意に小さくすることができる。エラー検出の後に、オリジナルメッセージを、再構成によって近似することができる。上の再構成されたメッセージは、オリジナルメッセージxと等しくない場合があるが、オリジナルメッセージのよい近似である。オリジナルメッセージと比較した再構成されたメッセージのエラーは、前に与えたように同一である、すなわち、であり、これは、やはり、kを増やすことによって任意に小さくすることができる。上で説明した例示的な再構成技法およびエラー訂正技法について、訂正されたメッセージi∈SLを、推定メッセージi∈SLの代わりに使用するために精度の増加がないことを了解されたい。しかし、上で引用したV.Goyal参考文献に記載のものなどの他の再構成技法を使用することが可能であり、精度の追加の増加を、そのような再構成で訂正されたメッセージを使用することによって達成することができる。前に注記したように、上で説明した直交多重記述符号化技法は、多重記述を生成するための直交行列の使用によって導入される冗長性を、信号再構成品質の改善だけではなく、受信信号のエラーの検出および訂正にも使用できるという点で有利である。これは、FECおよびCRCのために追加帯域幅をささげる必要をなくし、これによって、エラーが存在する場合にグレースフルデグラデーションを提供すると同時に、エラーがない場合に浪費される帯域幅がないことを保証する。図2システムのさまざまな代替実施形態が可能である。たとえば、1つのそのような実施形態は、モジュール202、204、214、および216だけを含むことができ、直列化およびインターリーブの機能性は除去される。そのような配置では、クォンタイザ204の出力での多重記述を、直列化しインターリーブするのではなく、それぞれの別々の並列チャネルを介して送信することができる。所与の実施形態が、図2の実施形態のようにエラー検出機能とエラー訂正機能との両方ではなくエラー検出機能だけを含むことも可能である。全般的にモジュール214に対応するが、エラーを検出するようにのみ構成されたモジュールが、より全般的に本明細書でエラー保護回路網と称するものの例である。そのような回路網も、モジュール214を含むことが意図されている。図3に、直交多重記述符号化を実施するマルチメディアサーバ302を含む通信システム300のもう1つの例を示す。サーバ302は、前に説明したモジュール202、204、および206を含む直交多重記述符号器を含むと仮定される。直交多重記述符号器を、モジュール202、204、および206を組み込むためにそれ以外は従来のビデオ符号器を変更することによって実施することができる。マルチメディアサーバは、この符号器を利用して、前に説明した形でビデオ信号の多重記述を生成する。これらの記述は、ネットワーク305を介して、この例ではデバイス304-1、304-2、304-3、および304-4を含むモバイルクライアントデバイスに送信される。各そのようなデバイスは、モジュール212、214、および216を含む直交多重記述復号器を含むと仮定される。これらの復号器を、それぞれ、モジュール212、214、および216を組み込むためにそれ以外は従来のビデオ復号器を変更することによって実施することができる。ネットワーク305は、マルチメディアサーバ302から複数のクライアントデバイス304へビデオを送信するのに使用されるマルチキャストネットワークまたはブロードキャストネットワークを含むことができる。システム300は、それに加えてまたはその代わりに、イメージ、音声、オーディオ、データ、または任意の他のタイプの信号を送信するのに直交多重記述符号化を使用することができる。前に示したように、本発明の実施形態を、通信システムの送信器または受信器のメモリまたは他のコンピュータ可読媒体内に格納された1つまたは複数のソフトウェアプログラムの形で少なくとも部分的に実施することができる。モジュール202、204、206、212、214、および216などのシステムコンポーネントを、ソフトウェアプログラムを使用して少なくとも部分的に実施することができる。もちろん、任意の組合せのハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアの多数の代替配置を、本発明によるこれらおよび他のシステム要素の実施で利用することができる。たとえば、本発明の実施形態を、任意の組合せで、1つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイFPGA、特定用途向け集積回路ASIC、または他のタイプの集積回路デバイス内で実施することができる。そのような集積回路デバイスならびにその諸部分もしくは組合せは、用語回路網が本明細書で使用される時の回路網の例である。上で説明された実施形態が、例示のみのためのものであって、いかなる形でも限定的と解釈されてはならないことを、もう一度強調しなければならない。他の実施形態は、特定の多重記述符号化応用の必要に応じて、異なるタイプの通信システムコンポーネント、デバイス構成、および通信媒体を使用することができる。したがって、代替実施形態は、効率的な多重記述符号化を実施することが望ましい他の文脈で、本明細書で説明された技法を利用することができる。また、例示的実施形態を説明する文脈で行われた特定の仮定を、本発明の要件と解釈してはならないことにも留意されたい。本発明を、これらの特定の仮定があてはまらない他の実施形態で実施することができる。添付の特許請求の範囲の範囲に含まれる上記および多数の他の代替実施形態が、当業者にたやすく明白になるであろう。"