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連接符号とインターリーブ(リードソロモン・畳み込み・ビタビ) れんせつふごう

一陸技

強さの違う二つの誤り訂正符号を重ねたもの。地上デジタル放送 ISDB-T は外符号にリードソロモン符号、内符号に畳み込み符号(ビタビ復号)を使い、間のバイトインターリーブで内符号の出すバースト誤りを散らしてから外符号で直す。

試験ではここ

令和8年1月期 問2 は ISDB-T のインターリーブの正誤で、「周波数インターリーブはサブキャリアを周波数拡散変調する」が誤り(並べ替えるだけ)。同期 問13 は「BCH 符号がバースト誤りに強い」「畳み込みでランダム化」が誤り(バーストはリードソロモン、ランダム化はインターリーブ)。

畳み込み符号とビタビ復号はランダムな誤りに強い一方、直しきれないときは誤りがかたまって(バーストで)出ます。そこで外側にバイト単位のバースト誤りに強いリードソロモン符号を置き、間でデータを並べ替えて誤りを散らします。二段構えにすると、それぞれ単独よりずっと強くなります。

ISDB-T の送信側の順番(受信側は逆順)

  1. 外符号 リードソロモン(204,188)。188 バイトに 16 バイトを付け、最大 8 バイトまで訂正
  2. バイトインターリーブ 外符号と内符号の間。ビタビ復号の出すバースト誤りを散らす
  3. 内符号 畳み込み符号(符号化率 1/2 をパンクチャで 2/3〜7/8 に)。受信側はビタビ復号
  4. キャリア変調 QPSK・16QAM・64QAM などにマッピングし、階層を合成
  5. 時間インターリーブ キャリアシンボルを時間方向に散らす。インパルス雑音や移動受信の短い落ち込みに効く
  6. 周波数インターリーブ セグメント間とセグメント内の 2 段で周波数方向に並べ替える。周波数選択性フェージングに効く
  7. OFDM フレーム パイロット信号などを付けて IFFT で OFDM 信号にする
ISDB-T の送信側の順番。外符号RS、バイトインターリーブ、内符号の畳み込み、キャリア変調、時間・周波数インターリーブ、OFDMフレーム
外符号リードソロモン、内符号畳み込み
符号化率
R = \dfrac{k}{n} \qquad \text{RS}(204,188):\ R = \dfrac{188}{204} \fallingdotseq 0.92 ,\quad t = \dfrac{204-188}{2} = 8

k は情報、n は符号語の長さ(バイト)。リードソロモンは検査記号の半分の数までシンボル誤りを訂正できる

符号の向き不向き

連続した5個の誤りが、並べ戻すとばらばらのランダム誤りになり、リードソロモンで訂正される図
インターリーブはバースト誤りを散らす
ひっかけ

周波数インターリーブは各キャリアを 並べ替える だけで、「周波数拡散変調」ではありません。バースト誤りに強いのは リードソロモン で BCH ではなく、バーストを散らすのは インターリーブ で畳み込みではありません。

先生の挿絵。バースト誤りに強いのは BCH 符号だと思う受験生
バーストに強いのはリードソロモン
ポイント

外と内の位置関係を覚えるコツは「電波に近い側が内」。電波に近い内符号(畳み込み)がまず荒い誤りを直し、残ったかたまりを外符号(リードソロモン)が仕上げます。

この用語を押さえる問題

一陸技 ・ 日本無線協会 令和8年1月期 無線工学A 問2

次の記述は、我が国の地上系デジタル放送の標準方式(ISDB-T)に用いられているインターリーブについて述べたものである。このうち誤っているものを下の番号から選べ。

正答: 周波数インターリーブは、マルチキャリアを周波数拡散変調させることで、マルチパス等により特定のサブキャリアの信号レベルが著しく低下する周波数選択性フェージングを改善している。

誤り(これが正答)。周波数インターリーブは各サブキャリアを「周波数拡散変調」するのではなく、連続するキャリアシンボルを周波数方向に並べ替えて分散させる操作である。これにより周波数選択性フェージングで一部のサブキャリアが落ち込んでも、誤りが連続せず誤り訂正が効きやすくなる。

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一陸技 ・ 日本無線協会 令和8年1月期 無線工学A 問13

次の記述は、デジタル無線方式に用いられるフェージング補償(対策)技術の一般的な特徴について述べたものである。このうち誤っているものを下の番号から選べ。

正答: フェージングにより発生する誤りはある程度バースト性をもっているので、バースト誤りに強い BCH 符号の利用や、畳み込みとランダム誤り訂正を組み合わせてバースト誤りをランダム化し誤り訂正することが効果的である。

誤り(これが正答)。BCH 符号はランダム誤りの訂正に向く符号であり、バースト誤りに強いのはリードソロモン符号などである。また、バースト誤りをランダム化してランダム誤り訂正符号で訂正するために組み合わせるのは「畳み込み」ではなく「インターリーブ」である。

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問われた問題 2

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