发送方法、接收方法、发送机及接收机.pdf

上传人:b*** 文档编号:4275004 上传时间:2018-09-13 格式:PDF 页数:59 大小:28.23MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201380036331.4

申请日:

2013.07.26

公开号:

CN104471861A

公开日:

2015.03.25

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):H03M 13/19登记生效日:20160919变更事项:申请人变更前权利人:松下电器产业株式会社变更后权利人:太阳专利托管公司变更事项:地址变更前权利人:日本大阪府变更后权利人:美国纽约|||实质审查的生效IPC(主分类):H03M 13/19申请日:20130726|||公开

IPC分类号:

H03M13/19

主分类号:

H03M13/19

申请人:

松下电器产业株式会社

发明人:

米海尔皮特洛夫

地址:

日本大阪府

优先权:

12178270.0 2012.07.27 EP; 12178271.8 2012.07.27 EP

专利代理机构:

永新专利商标代理有限公司72002

代理人:

高迪

PDF下载: PDF下载
内容摘要

将码字分割为N/(B×D)个段,对各段的(B×D)×Q比特适用比特置换,将各段的Q个各比特组映射到实数值符号,对各段的Q×D个实数值符号中以D个实数值符号为要素的Q个各D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,由两个D维矢量构成的星座图块仅对相同的准循环块的2比特进行编码,且该2比特被逐一比特地映射到该两个D维矢量的相同维度。

权利要求书

权利要求书1.  一种发送方法,在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字,实数值符号是将B比特编码而得到的符号,所述码字由N个准循环块构成,各所述准循环块由Q比特构成,所述发送方法包含以下各步骤:将所述码字分割为N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成,对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用比特置换,将各所述段的重新排列后的(B×D)×Q比特分为由M=(B×D)比特构成的Q个比特组,所述比特置换被适用以使所述准循环块的Q比特被映射到Q个不同的比特组;将各所述比特组的各B比特映射到实数值符号;对以从各所述比特组生成的D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D个变换实数值符号为要素的D维旋转星座图,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的所述D维矢量形成;将N×Q/B个所述变换实数值符号映射到N×Q/(2×B)个复数符号,以使各所述星座图块的2×D个变换实数值符号被映射到D个所述复数符号,且所述D维旋转星座图的D个变换实数值符号被映射到D个不同的所述复数符号。2.  如权利要求1所述的发送方法,所述比特置换与以下处理等价:在各所述段中,将(B×D)×Q比特沿行方向写入至Q列(B×D)行的段置换矩阵,并将所写入的该(B×D)×Q比特从该段置换矩阵沿列方向读出。3.  如权利要求1所述的发送方法,执行N×Q/B个所述变换实数值符号向N×Q/(2×B)个所述复数符号的映射,以使各所述D维旋转星座图的D个所述变换实数值符号被映射到D个连续的所述复数符号的D个实数分量或D个连续的所述复数符号的D个虚数分量。4.  如权利要求1所述的发送方法,执行N×Q/B个所述变换实数值符号向N×Q/(2×B)个所述复数符号的映射,以使基于属于相同的所述段的连续的所述比特组生成的两个所述D维旋转星座图的各D个所述变换实数值符号分别被映射到相同的连续的D个所述复数符号。5.  一种接收方法,在使用D维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字,实数值符号是将B比特编码而得到的符号,所述码字由N个准循环块构成,各所述准循环块由Q比特构成,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从M=B×D个准循环块各自的1比特生成,所述接收方法包含以下各步骤:对接收到的N×Q/(2×B)个复数符号,进行基于D维旋转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个变换实数值符号为要素的(N×Q)/(B×D)个所述D维矢量而被生成;将通过解映射得到的N×Q比特分割为N/M=N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成;对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用与由发送机进行的比特置换相逆的比特置换。6.  如权利要求5所述的接收方法,所述相逆的比特置换与以下处理等价:在各所述段中,将(B×D)×Q比特沿列方向写入Q列(B×D)行的段置换矩阵,并将所写入的该(B×D) ×Q比特从该段置换矩阵沿行方向读出。7.  一种发送机,在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字,实数值符号是将B比特编码而得到的符号,所述码字由N个准循环块构成,各所述准循环块由Q比特构成,所述发送机具备:比特交织器,将所述码字分割为N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成,对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用比特置换,将各所述段的重新排列后的(B×D)×Q比特分为由M=(B×D)比特构成的Q个比特组,所述比特置换被适用以使所述准循环块的Q比特被映射到Q个不同的比特组;星座图映射器,将各所述比特组的各B比特映射到实数值符号;以及星座图旋转器,对以从各所述比特组生成的D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D个变换实数值符号为要素的D维旋转星座图,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的所述D维矢量形成,将N×Q/B个所述变换实数值符号映射到N×Q/(2×B)个复数符号,以使各所述星座图块的2×D个变换实数值符号被映射到D个所述复数符号,且所述D维旋转星座图的D个变换实数值符号被映射到D个不同的所述复数符号。8.  一种接收机,在使用D维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字,实数值符号是将B比特编码而得到的符号,所述码字由N个准循环块构成,各所述准循环块由Q比特构成,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从M=B×D个准循环块各自的1比特生成,所述接收机具备:星座图解映射器,对接收到的N×Q/(2×B)个复数符号,进行基于D维旋转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个变换实数值符号为要素的(N×Q)/(B×D)个所述D维矢量而被生成;以及比特解交织器,将通过解映射得到的N×Q比特分割为N/M=N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成,对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用与由发送机进行的比特置换相逆的比特置换。9.  如权利要求8所述的接收机,所述相逆的比特置换与以下处理等价:在各所述段中,将(B×D)×Q比特沿列方向写入至Q列(B×D)行的段置换矩阵,并将所写入的该(B×D)×Q比特从该段置换矩阵沿行方向读出。10.  如权利要求8所述的接收机,还具备第一存储器,所述第一存储器存储从所述星座图解映射器输出的N×Q比特,被并行分割为P个第一存储体,P是Q的约数,所述星座图解映射器具备多个星座图解映射器单元,所述多个星座图解映射器单元被分割为P/2个解映射器体,各所述解映射器体被生成为访问所述第一存储器的两个相邻的存储体。11.  如权利要求10所述的接收机,还具备第二存储器,所述第二存储器存储N×Q/(2×B)个所述复数符号,被并行分割为P个第二存储体,各所述解映射器体被生成为还访问所述第二存储器的两个相邻的存储体。12.  一种发送方法,在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字,实数值符号是将B比特编码而得到的符号,所述码字由N个准循环块构成,各所述准循环块由Q比特构成,所述发送方法包含以下各步骤:将B比特映射到实数值符号;对以D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D个变换实数值符号为要素的D维旋转星座图,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从B×D个准循环块各自的1比特生成,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵;将N×Q/B个所述变换实数值符号分为N/(B×D)个段,将第一分量置换适用于各所述段的Q×D个所述变换实数值符号,各所述段的第一分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述变换实数值符号沿列方向写入至Q列D行的第一分量置换矩阵,对该第一分量置换矩阵的各行适用循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述变换实数值符号从该矩阵沿行方向读出。13.  如权利要求12所述的发送方法,还包含以下步骤:将适用所述第一分量置换后的连续的两个所述变换实数值符号映射到复数符号,将复数符号置换适用于N×Q/(2×B)个所述复数符号,所述复数符号置换与以下处理等价:将N×Q/(2×B)个所述复数符号沿行方向写入至Q/2列N/B行的复数符号置换矩阵,并将所写入的N×Q/(2×B)个所述复数符号从该复数符号置换矩阵沿列方向读出。14.  如权利要求12所述的发送方法,还包含以下步骤:将把所述B比特映射到实数值符号的结果所得到的N×Q/B个所述实数值符号分为N/(B×D)个段,将第二分量置换适用于各所述段的Q×D个所述实数值符号,各所述段的第二分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述实数值符号沿行方向写入至Q列D行的第二分量置换矩阵,对该第二分量置换矩阵的各行适用与所述第一分量置换中的所述循环移位相逆的循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述实数值符号从该第二分量置换矩阵沿列方向读出。15.  如权利要求12所述的发送方法,对所述矩阵的k行适用的所述循环移位是k×Q/D,k是从0开始的行索引。16.  如权利要求12记载的发送方法,对所述矩阵的k行适用的所述循环移位是偶数。17.  一种接收方法,在使用D维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字,实数值符号是将B比特编码而得到的符号,所述码字由N个准循环块构成,各所述准循环块由Q比特构成,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从B×D个准循环块各自的1比特生成,所述接收方法包含以下各步骤:将基于N×Q/(2×B)个复数符号的N×Q/B个分量分为N/(B×D)个段,将分量置换适用于各所述段的Q×D个所述分量,各所述段的所述分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述分量沿行方向写入至Q列D行的分量置换矩阵,对该分量置换矩阵的各行适用与发送侧的循环移位相逆的循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述分量从该分量置换矩阵沿列方向读出;以及对适用分量置换后的N×Q/(2×B)个复数符号,进行基于D维旋转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个变换实数值符号为要素的(N×Q)/(B×D)个所述D维矢量生成。18.  一种发送机,在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字,实数值符号是将B比特编码而得到的符号,所述码字由N个准循环块构成,各所述准循环块由Q比特构成,所述发送机具备:星座图映射器,将B比特映射到实数值符号;星座图旋转器,对以D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D个变换实数值符号为要素的D维旋转星座图,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从B×D个准循环块各自的1比特生成,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵;以及分量交织器,将N×Q/B个所述变换实数值符号分为N/(B×D)个段,将第一分量置换适用于各所述段的Q×D个所述变换实数值符号,各所述段的第一分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述变换实数值符号沿列方向写入至Q列D行的第一分量置换矩阵,对该第一分量置换矩阵的各行适用循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述变换实数值符号从该矩阵沿行方向读出。19.  一种接收机,在使用D维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字,实数值符号是将B比特编码而得到的符号,所述码字由N个准循环块构成,各所述准循环块由Q比特构成,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从B×D个准循环块各自的1比特生成,所述接收机具备:分量解交织器,将基于N×Q/(2×B)个复数符号的N×Q/B个分量分为N/(B×D)个段,将分量置换适用于各所述段的Q×D个所述分量,各所述段的所述分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述分量沿行方向写入至Q列D行的分量置换矩阵,对该分量置换矩阵的各行适用与发送侧的循环移位相逆的循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述分量从该分量置换矩阵沿列方向读出;以及旋转星座图解映射器,对适用分量置换后的N×Q/(2×B)个复数符号,进行基于D维旋转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个 变换实数值符号为要素的(N×Q)/(B×D)个所述D维矢量生成。

说明书

说明书发送方法、接收方法、发送机及接收机
技术领域
本发明涉及数字通信领域,更详细地说涉及使用准循环(quasi-cyclic:QC)低密度奇偶校验(low-density parity-check:QC LDPC)码和旋转星座图的通信系统。
背景技术
近年,在发送机中,例如进行以下处理:在对码字比特进行交织(interleaving)后映射到实数值(real-valued)符号,按D个实数值符号的每个符号对D维矢量乘以D行D列的正交矩阵(实施旋转)(例如参照非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:ETSI EN 302755V1.1.1(DVB-T2标准)
非专利文献2:ETSI EN 302307V1.1.1(DVB-S2标准)
非专利文献3:ETSI EN 302769V1.1.1(DVB-C2标准)
发明内容
发明要解决的课题
然而,在发送侧实施旋转的情况下,在不考虑维数D的码字比特的交织中,存在接收机的构造变得复杂的可能性。
因此,本发明的目的在于,提供包含新的码字比特的交织的发送方法,能够避免由于接收机使用多个维数D而引起接收机的构造变得复杂。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的,本发明的发送方法是在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积(repeat accumulate)准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的发送方法,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
所述发送方法包含以下各步骤:
将所述码字分割为N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成,对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用比特置换,将各所述段的重新排列后的(B×D)×Q比特分为由M=(B×D)比特构成的Q个比特组,所述比特置换被适用以使所述准循环块的Q比特被映射到Q个不同的比特组;
将各所述比特组的各B比特映射到实数值符号;
对以从各所述比特组生成的D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D个变换实数值符号为要素的D维旋转星座图,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的所述D维矢量形成;以及
将N×Q/B个所述变换实数值符号映射到N×Q/(2×B)个复数符号,以使各所述星座图块的2×D个变换实数值符号被映射到D个所述复数符号,且所述D维旋转星座图的D个变换实数值符号被映射到D个不同的所述复数符号。
发明效果
根据上述发送方法,能够避免由于接收机使用多个维数D而引起接收机的构造变得复杂。
附图说明
图1是使用准循环低密度奇偶校验码和旋转星座图的一般的发送机的框图。
图2是表示准循环低密度奇偶校验码的奇偶校验矩阵的一例的图。
图3是表示准循环低密度奇偶校验码用的比特交织器的一例的图。
图4是表示图3的段置换(section permutation)的一例的图。
图5中(a)是表示LDPC码字的多个比特向段置换矩阵的写入处理的 一例,(b)是表示LDPC码字的多个比特从段置换矩阵的读出处理的一例的图。
图6是表示对图3的比特交织器追加了两种置换(permutation)的功能而得到的比特交织器的一例的图。
图7中(a)是表示LDPC码字的多个比特向段置换矩阵的写入处理的一例,(b)是表示LDPC码字的多个比特从段置换矩阵的读出处理的一例的图,(c)是表示LDPC块的4比特向16-QAM星座图的映射的一例的图,(d)是表示QAM映射器的输出的一例的图,(e)是表示4维旋转星座图的对向相邻的四个复数符号(单元(cell))的映射的一例的图。
图8是表示比特交织器输出向非旋转星座图的映射的一例的图。
图9是表示比特交织器输出向星座图块的映射的一例的图。
图10A是使用非反复解码的一般的接收机的框图。
图10B是使用反复解码的一般的接收机的框图。
图11是图10B的反复解码器的更详细的框图。
图12是表示准循环低密度奇偶校验码用的并行反复解码器的构造的图。
图13是表示准循环低密度奇偶校验码用的并行非反复解码器的构造的图。
图14是表示存储体中的LDPC块的(软)比特的一存储例的图。
图15是表示存储体中的接收到的复数符号(单元(cell))的一存储例的图。
图16是表示反复解码器的紧凑且规则的硬件构造的一例的图。
图17是表示本发明的一个实施方式的LDPC块向星座图块的映射的一例的图。
图18是本发明的一个实施方式中的发送机的框图。
图19A是表示两个多维旋转矢量向复数符号的映射的一例的图。
图19B是表示两个多维旋转矢量向复数符号的映射的其他例的图。
图19C是表示两个多维旋转矢量向复数符号的映射的再其他例的图。
图20是表示由图18的发送机进行的比特交织器的输出比特向星座图块的映射的一例的图。
图21中(a)是表示图20的QAM映射(步骤2)以及(步骤4)的细节的图,(b)是表示图20的星座图旋转(步骤3)以及(步骤4)的细节的图。
图22是表示PAM符号向非旋转星座图的映射的一例的图。
图23A是本发明的一个实施方式中的使用非反复解码的接收机的框图。
图23B是本发明的一个实施方式中的使用反复解码的接收机的框图。
图24是使用准循环低密度奇偶校验码和旋转星座图的一般的发送机的其他框图。
图25是本发明的其他实施方式中的一个发送机的框图。
图26中(a)~(c)是表示图25的分量解交织器的处理的一例的图。
图27中(a)~(c)是表示图25的分量交织器的处理的一例的图。
图28中(a)~(b)是表示图25的单元(cell)交织器的处理的一例的图。
图29中(a)~(b)是表示图25的单元(cell)交织器的处理的其他例的图。
图30中(a)~(b)是表示图25的单元(cell)交织器的输出例的图。
图31A是本发明的其他实施方式中的其他发送机的框图。
图31B是本发明的其他实施方式中的再其他发送机的框图。
图32是本发明的其他实施方式中的一个接收机的框图。
图33A是本发明的其他实施方式中的使用反复解码的一个接收机的框图。
图33B是简化后的使用反复解码的解码器的框图。
图33C是图32的分量交织器的安装的详情的框图。
具体实施方式
《发明人的研究内容和实施方式(其一)》
图1表示使用准循环低密度奇偶校验(QC LDPC)码和旋转星座图的一般的发送机100的框图。图1的框图仅示出与本发明关联的模块。
发送机100包含LDPC编码器110、比特交织器120、QAM映射器 (mapper)130、星座图旋转器(constellation rotator)140以及调制器(modulator)150。
发送机100接受包含所发送的信息的规定长度的二进制块作为输入。在发送机100中,首先,LDPC编码器110使用低密度奇偶校验码(例如,包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码)对各信息块进行编码。为了使信息块的耐错性更强,该编码处理包含冗余比特的计算和该冗余比特向信息块的附加。
并且,比特交织器120对通过编码而得到的LDPC码字(以下,称为“LDPC块”)的多个比特进行交织(比特交织)。
接着,QAM映射器130将LDPC块的被交织的多个比特映射到复数QAM(正交幅度调制,quadrature amplitude modulation)符号。复数QAM符号的实数分量以及虚数分量相互独立地被调制。实数以及虚数分量分别是通过对规定数目的比特进行编码而得到的。将该规定数目记载为B。从而,复数QAM符号是将2×B比特编码而得到的符号。实数以及虚数分量分别能够视为PAM(脉冲幅度调制,pulse amplitude modulation)符号或ASK(幅移键控,amplitude shift keying)符号。该PAM符号从包含2B个值的离散集合取一个值。已熟知B比特怎样映射到PAM符号,与本发明没有直接关联。与本发明关联的方面是,各FEC块被变换为两个成为一个复数QAM符号的(实)PAM符号的块。
其中,QAM映射器130将从比特交织器120输出的多个比特作为输入,将连续的B比特映射到一个PAM符号,从而连续输出PAM符号。
另外,QAM映射器130对应于将交织后的FEC块的B比特的各组进行星座图映射到实数值符号(real-valued symbol)的星座图映射器。另外,PAM符号对应于实数值符号。
为了增强衰减信道中的耐性,星座图旋转器140对由QAM映射器130生成的多个QAM符号适用专用的变换,输出多个复数符号。由星座图旋转器140进行的变换处理通过将多个QAM符号分为D个QAM符号,并在各D个QAM符号中对以D个PAM符号为要素的各D维矢量乘以D行D列(D×D)的平方正交矩阵而执行。也就是说,在将D维矢量设为V、将D×D的平方正交矩阵设为R的情况下,星座图旋转器140计算D维旋 转矢量VR=RV。
各D维矢量的D个PAM符号的组被视为表示D维空间中的固有的点的组。因此,DB的组合形成D维星座图。从而,矩阵乘法被视为D维空间中的旋转。在本文件中,使用用语“旋转星座图(rotated constellation)”。并不是说仅上述的D×D的平方正交矩阵(旋转矩阵)的特殊的构造与本发明关联。
由星座图旋转器140使用的正交矩阵例如是使得D维矢量的各维的要素的值被分散至至少两个维度的正交矩阵。
能够列举例如处于主对角线上的全部要素的绝对值与第一值相等,且不在主对角线上的全部要素的绝对值与非零的第二值相等的矩阵,作为这样的正交矩阵。其中,主对角线是由i行i列(i=1~D)构成的对角线。另外,能够将替换了该矩阵的D个行的排列顺序而成的矩阵、替换了D个列的排列顺序而成的矩阵、替换了D个行的排列顺序和D个列的排列顺序的双方而成的矩阵用作正交矩阵。
该一具体例如以下所示。
正交矩阵R满足
[数1]

其中,a、b是实参数,码值(Sign Value)si,j是
[数2]
si,j∈{-1,+1}    (数2),
实参数a、b满足
[数3]
a2+(D-1)b2=1    (数3)。
其中,b≠0。
为了在使用了旋转星座图的通信系统中实现高性能,需要将作为各D维旋转矢量的要素的D个变换PAM符号(各旋转星座图的D个分量)映射到D个不同的复数符号。另外,复数符号也被称为复数单元(cell)或单元(cell)。进而,优选旋转星座图的D个分量在时间和频率上扩展,以使它们受到影响的信道衰减尽可能不相关。在该技术领域中已熟知这些方面。
最后,调制器150对复数符号进行调制,被调制的复数符号在通信介质上传输。调制方案例如也可以是OFDM(正交频分复用,orthogonal frequency-division multiplexing)。通常为了增大系统多样性,先于调制而执行在时间和频率上的附加的交织。
本发明的目的之一是,公开了为了在使用QC LDPC码和旋转星座图的系统中能够高效地安装接收机,怎样能够使被配置在LDPC编码器110和QAM映射器130之间的比特交织器120优化。
以下,关于LDPC码,说明其特征中的几个。
LDPC码是由奇偶校验矩阵(parity-check matrix:PCM)完全定义的线性纠错码。奇偶校验矩阵表示码字比特(也被称为变量节点)和奇偶校验(也被称为检查节点)之间的连接(connection),是2值的稀疏矩阵。奇偶校验矩阵的列和行分别对应于变量节点和检查节点。变量节点和检查节点之间的连接在奇偶校验矩阵中以“1”的元(entry)(矩阵要素的值“1”)来表示。
QC LDPC码是特别适于硬件安装的构造。事实上,现在大部分的标准采用QC LDPC码。这样的QC LDPC码的奇偶校验矩阵成为具有循环矩阵的特殊的构造。循环矩阵是各行将前一行的要素进行一次循环移位(shift)而得到的,能够具有1、2或其以上的循环地移位的对角线(cyclically-shifted diagonal)的正方矩阵。各循环矩阵的尺寸是Q行Q列(Q×Q),Q被称为QC LDPC码的循环系数(cyclic factor)。通过这样的准循环构造能够将Q个检查节点并行处理,QC LDPC码对高效的硬件安装来说是明显有利的。
图2表示循环系数Q=8的QC LDPC码的奇偶校验矩阵的一例,在图2的奇偶校验矩阵中,存在具有1或2的循环地移位的对角线的循环矩阵。其中,在图2的奇偶校验矩阵中,值为“1”的矩阵要素以黑方形表示,值为 “0”的矩阵要素以白方形表示。
图2的QC LDPC码是将8×12=96比特的块编码为8×18=144比特的码字的码,编码率为96/144=2/3。码字比特被分割为Q比特的块。该Q比特的块在本文件中被称为循环块或准循环块,记载为“QB”。
图2所示的奇偶校验矩阵的QC LDPC码被称为重复累积(repeat-accumulate:RA)QC LDPC码,属于特殊的种类的QC LDPC码。RA QC LDPC码以编码的容易性而被熟知,在第2代DVB标准(DVB-S2(非专利文献2)、DVB-T2(非专利文献1)、DVB-C2(非专利文献3))等大量标准中被采用。在RA QC LDPC码中,与奇偶校验矩阵的校验比特对应的右侧(奇偶部分)成为要素“1”的配置位置为阶梯状的构造。这些方面在该技术领域中已被熟知。另外,奇偶校验矩阵的左侧是与信息比特对应的部分(信息部分)。
接着,关于特别适合于QC LDPC块的构造的特殊的种类的比特交织器,说明其特征中的几个。该比特交织器被称为并行比特交织器,由于高并行度而被赋予特征。并行比特交织器特别能够实现高效的硬件安装。
图3表示图1所示的比特交织器120的一例,包含QC LDPC码用的并行比特交织器121。其中,在该例的QC LDPC码中,每1码字为12准循环块,每1准循环块为8比特(Q=8)。另外,在本文件中,将每1码字的准循环块数记载为N。
1LDPC块的多个准循环块被分为多个段(section)(在本文件中,也被称为交织器段或比特交织器段),各段使用段置换而分别进行交织。对各段进行的段置换也可以是相互相同的规则。每1段的循环块数是并行比特交织器的参数,在本文件中将其记载为M。另外,在图3的例子中,M=4。
在图3的例子中,12准循环块QB1~QB12被分为三个段1~3。段1~3的Q×M=8×4比特通过并行比特交织器121的段交织器121-1~121-3使用段置换而分别被交织。另外,进行交织,以使对于比特组C1~C24的M=4比特,从其对应的段中包含的M=4个准循环块的各自中逐一比特地映射。
以下,将图3的段1作为对象,使用图4说明M=4、Q=8的情况下 的段置换的一例。
段交织器121-1如图4所示那样,执行比特的交织以使准循环块QB1~QB4的Q×M=8×4比特被映射到由M=4比特构成的Q=8个比特组C1~C8。
进而,将图3的段1作为对象,使用图5(a)、(b)更详细地说明M=4、Q=8的情况下的段置换。图5(a)、(b)的一个正方形对应于LDPC码字的1比特。
段交织器121-1进行与以下等价的处理:将段1的Q×M=8×4比特按所输入的比特顺序,如图5(a)所示那样沿行方向写入至Q列M行=8列4行的矩阵(段置换矩阵),如图5(b)所示那样将所写入的Q×M=8×4比特从该矩阵沿列方向读出。另外,在图5(a)、(b)中分别将写入顺序以及读出顺序以箭头示出。
另外,图5(a)、(b)中说明的交织被称为所谓列‐行交织。
通过执行上述的段置换,段交织器的输出由M比特(矩阵的1列的比特)的组构成,M比特属于原来的LDPC块的M个不同的循环块。
另外,在将多个准循环块分为段之前,也可以将LDPC码字中的准循环块的排列顺序按照规定的置换而变更,该置换被称为准循环块置换(QB置换)。进而,为了变更准循环块内的Q比特的排列顺序,附加的置换也可以适用于各准循环块的Q比特,该置换被称为准循环块内置换(intra-QB置换),典型地说是循环移位。典型地说移位值在各循环块中不同,但也可以相同。
图6表示具备QB置换以及intra-QB置换的功能的比特交织器的一结构例。
比特交织器120a不仅具备执行段置换的段交织器121,在其前级还具备执行QB置换的QB交织器123、以及执行intra-QB置换的intra-QB交织器125-1~125-12。
另外,也可以仅进行QB置换以及intra-QB置换之中的任一方,它们的执行顺序也可以相反。
QB以及intra-QB置换对通信性能的优化来说是重要的,但这些与本发明没有直接关联。事实上,QB以及intra-QB置换能够视为LDPC码的 定义的一部分。QB置换与原来的奇偶校验矩阵中的准循环块的列的置换等价。此外,intra-QB置换中进行的循环移位(intra-QB循环移位)与以下等价:将奇偶校验矩阵中的原来的循环移位后的对角线进一步循环移位(qmodQ)量。其中,q是在intra-QB置换中使Q比特循环移位的移位值。对奇偶校验矩阵的相同的列中的全部的准循环块的全部对角线适用相同的移位值的intra-QB循环移位。
接着,说明LDPC块向多个QAM星座图的映射方法。
该映射方法包含将各QAM星座图映射到段置换矩阵的相邻的两个列。这与以下等价:进行选择以使比特交织器的参数M(每1段的准循环块的数目)与B(每1PAM符号的比特数)相等。从而,各PAM符号通过处于段置换矩阵的1列的连续的B比特而被调制(参照图5(a)、(b))。这是对常规(regular)(非旋转)QAM星座图来说优选的映射方法。
使用图7(a)~(d)说明其一例。另外,图7(a)~(d)是在循环系数Q=8、16-QAM星座图(由两个4-PAM构成,4-PAM的比特数B=2)的情况下的、与一个段相关的图。其中,图7(a)、(b)的一个正方形对应于LDPC码字的1比特。此外,图7(d)的一个正方形对应于一个PAM符号(QAM符号的实数分量或虚数分量)。
比特交织器120进行与以下等价的处理:在各段中,如图7(a)所示那样,将Q×M=Q×B=8×2=16比特按输入顺序,沿行方向写入至Q列M行=Q列B行=8列2行的矩阵,如图7(b)所示那样,将所写入的16比特从该矩阵沿列方向读出。另外,在图7(a)、(b)中分别将写入顺序以及读出顺序以箭头示出。
并且,QAM映射器130如图7(c)所示那样,从该矩阵的第1列的2比特生成QAM符号的实数分量(4-PAM)并输出,接下来从矩阵的第2列的2比特生成QAM符号的虚数分量(4-PAM)并输出。对其重复进行的结果,QAM映射器130的输出成为图7(d)所示。
另外,通常Q非常大,例如,在DVB-T2标准中Q=360。
在使用旋转星座图的情况下,星座图旋转器140对从QAM映射器130输出的相邻的D个QAM符号的D个PAM符号(分量)适用第一旋转处理,对相同的D个QAM符号的剩余的D个分量适用第二旋转处理。并且, 星座图旋转器140输出将第一旋转处理的结果设为实数分量,将第二旋转处理的结果设为虚数分量而得到的复数符号(单元(cell))。另外,星座图旋转器140优选将两个旋转处理的一方适用于相邻的D个QAM符号的D个实数分量,将另一方适用于相同的D个QAM符号的D个虚数分量。作为该一例,以图7(e)示出D=4的情况。其中,图7(e)的一个正方形表示复数符号(单元(cell))的一个分量。在本文件中,将连续的(相邻的)D个复数符号(单元(cell))称为星座图块。
从而,星座图块对2×B×D个的码字的比特进行编码。在M=B且使用上述的旋转拓扑的情况下,各星座图块对各比特交织器段的M个各准循环块的连续的2×D比特进行编码。
图8以及图9分别表示比特交织器120的输出向非旋转星座图以及(4维旋转)星座图块的映射的一例。其中,循环系数Q为24,段数为8。另外,以图8的粗线包围的两个正方形的组对应于一个复数符号(单元(cell))。此外,以图9的粗线包围的八个正方形的组对应于4维的旋转星座图块。该星座图块的构造是图7(e)所示的构造。
旋转星座图中的上述LDPC块向星座图块的映射方法使接收机的构造更复杂。这是由于:从对应于星座图块的比特交织器段的各准循环块映射到星座图块的比特数依赖于旋转星座图的维数D。更详细地说,如上述说明那样,星座图块由于对2×B×D个的码字的比特进行编码,因此其数目为2×D。仅这样不一定是问题。但是,在需要相同的接收机支持各种维数(例如,1、2、4、8)的情况下,损害其安装效率。这尤其涉及使用反复解码的接收机。
为了更进一步理解该理由,需要更严密地观察LDPC解码器的构造。图10A以及图10B分别表示使用非反复解码和反复解码的接收机的一般的框图。另外,在图10A以及图10B的说明中,对实质上进行相同的处理的处理模块赋予相同的标号,省略重复记载。
图10A的接收机200具备解调器210、以及非反复解码器220(包含星座图解映射器230、比特解交织器250、以及LDPC解码器270)。另外,根据图1以及图10A,可知使用了非反复解码的接收机200成为对应于图1的发送机100的构造。
解调器210对输入信号进行解调而输出N×Q/(2×B)个复数符号(单元(cell))。
星座图解映射器230对N×Q/(2×B)个复数符号进行反旋(derotation)和QAM解映射,计算(软)比特。其中,星座图解映射器230分为与发送侧的D维旋转星座图的D个变换PAM符号对应的D个分量而进行反旋和QAM解映射。另外,接收机200的构造与发送机100的构造不唯一对应,在于反旋和QAM解映射通过一个模块即星座图解映射器230执行。结合这两个动作而执行是为了最佳的解码性能的必要条件。
比特解交织器250对多个(软)比特进行解交织。另外,为了返回通过发送机100的比特交织器120进行交织之前的顺序,解交织使用与交织相逆的置换的规则。
LDPC解码器270对解交织后的多个(软)比特进行解码。另外,由LDPC解码器270进行的解码处理,成为基于发送机100的LDPC编码器110在编码处理中使用的LDPC码的处理。
图10B的接收机300具备解调器210、以及反复解码器320(包含星座图解映射器330、比特解交织器250、加法器350、LDPC解码器370、减法器380、以及比特交织器390)。其中,使用图11在后面叙述反复解码器320的除了比特解交织器250和比特交织器390之外的各处理模块的处理说明。
比特交织器390对所输入的外部信息(extrinsic information)进行交织。另外,外部信息的交织使用与通过发送机100的比特交织器120进行的交织相同的置换的规则。
根据图10B的框图,可知反复解码是重复执行星座图解映射和LDPC解码的技术。两个处理一边相互交换外部信息(extrinsic information)一边共同动作。从而,解码性能大幅提高。
以图11示出图10B的反复解码器220B的详细的框图。另外,为了使反复解码的处理内容清楚,在图11中省略比特交织器390和比特解交织器250。在该构造中特别重要的是三个存储器模块、即单元(cell)存储器315、APP存储器335、缓冲存储器355。单元(cell)存储器315存储由解调器210生成的复数符号(单元(cell))。该单元(cell)存储器315中存储的 单元(cell)在反复解码处理中被利用于星座图解映射器330。APP存储器335存储比特的后验概率(a-posteriori probability:APP),在解码处理中被连续更新。缓冲存储器355存储通过星座图解映射器330生成且为了计算外部后验概率信息(extrinsic a-posteriori probability information)所需的初始后验概率。
另外,星座图解映射器330与星座图解映射器230相同地以一个模块进行反旋和QAM解映射。星座图解映射器330分为与发送侧的D维旋转星座图的D个变换PAM符号对应的D个分量而进行反旋和QAM解映射。
参照图11的框图简洁地说明反复解码的动作。
在最初的迭代中,星座图解映射器330不从LDPC解码器370接受先验信息(a-priori information),而是执行单元(cell)存储器315中存储的复数符号的盲(没有先验信息的帮助)解映射。该解映射包含从单元(cell)存储器315中存储的单元(cell)取出软比特。通过解映射得到的软比特(是比特的后验概率的尺度,典型地表现为对数似然性比)直接被写入APP存储器335和缓冲存储器355。也就是说,在最初的迭代中,加法器350对星座图解映射器330的输出加上0而输出至APP存储器335。
若LDPC码字的软比特被写入APP存储器335,则LDPC解码器370使用被写入至APP存储器335的软比特来执行1次以上的LDPC解码的反复,使用执行结果来更新APP存储器335的存储内容。另外,由LDPC解码器370进行的解码处理,成为基于发送机100的LDPC编码器110在编码处理中使用的LDPC码的处理。该处理内容在该技术领域中是已知的。
在1次以上的LDPC解码的反复后,使用星座图解映射器330执行外部反复。该外部反复包含之后的步骤(A)~(C)。
(A)减法器380通过从APP存储器335中存储的更新后的后验概率减去缓冲存储器355中存储的初始后验概率来计算外部信息,将外部信息作为先验信息(a-priori information)而转交给星座图解映射器330。
(B)星座图解映射器330使用单元(cell)存储器315中存储的单元(cell)和先验信息来计算更新软比特。
(C)加法器350对更新软比特加上外部信息,将其加法结果写回APP存储器335。
其中,LDPC解码器370再次使用被写入至APP存储器335的软比特执行1次以上的LDPC解码的反复,使用执行结果来更新APP存储器335的存储内容。
另外,反复解码的基本原理在该技术领域中已熟知。因此,省略进一步的说明。
但是,为了理解本发明,重要的是QC LDPC码用的并行反复解码器的更详细的构造。
针对QC LDPC码用的并行反复解码器的更详细的一构造例,关于非旋转星座图(参照图8)以图12示出。若为了清楚而除去单元(cell)存储器,则图12中示出一构造例的并行反复解码器与图11所示的反复解码器320的构造准确地一致。图12的并行反复解码器的构造具有高并行度。星座图解映射器具有几个相同的解映射器,能够实现非常高的吞吐量(处理能力、处理量)。高并行度的构造通过QC LDPC码的固有的并行构造和上述的比特交织器的构造而成为可能。LDPC解码器具备循环移位器和检查节点单元(图中记载为CN单元)。一方的循环移位器将从APP存储器依次供应的1个准循环块量的比特的后验概率循环移位规定数目。检查节点单元使用循环移位后的比特的后验概率进行解码来更新比特的后验概率。另一方的循环移位器对从检查节点单元依次供应的1个准循环块量的更新后的比特的后验概率进行规定数目循环移位,以消除一方的循环移位器的循环移位。另外,LDPC解码器在该技术领域是非常熟知的技术。因此,省略进一步的说明。
进而,QC LDPC码用的并行非反复解码器的一构造例以图13示出。并行非反复解码器与图12中示出的一构造例的并行反复解码器不同,没有缓冲存储器,也没有加法器或减法器,解映射器不具有先验信息的输入。通常,也没有单元(cell)存储器。
为了通过图12以及图13各自的多个解映射器达成所要求的吞吐量,APP存储器通常并行使用几个存储体(memory bank)来安装。设计者能够从Q的约数任意地选择存储体数。在本文件中,存储体数记载为P,是并行度的尺度。从而,存储体数是最重要的设计参数之一。
图14表示APP存储器的存储体中的、LDPC块的(软)比特的一存储 例。其中,Q=24、P=6。另外,图14的一个正方形表示LDPC块的一个(软)比特,正方形内的数字表示对应的存储体中的各比特的地址。为了清楚,附加阴影的多个正方形表示第一存储体内的比特。
根据图14的一例,能够简单地知道各准循环块的Q比特之中的Q/P比特(在图14的一例中,Q/P=24/6=4比特)被存储于各存储体。此外,值得关注的是,每1LDPC块的准循环块数决定存储体的尺寸,但不决定存储体数。从而,能够对Q相同的多个LDPC块尺寸准确地再利用相同的物理的构造。
该安装的新的观点在于,同样的体存储器构造还能够用于图11所示的单元(cell)存储器315。另外,单元(cell)存储器315在图12中未示出,但其是反复解码的不可缺少的部分。
在使用图8所示的映射的情况下,单元(cell)存储器315的存储器配置如图15所示。从而,复数符号(单元(cell))的实数分量和虚数分量分别被存储于奇数体和偶数体。另外,以图15的粗线包围的两个正方形的组对应于相同的单元(cell)的实数分量和虚数分量的组。
构成星座图解映射器的多个解映射器被配置在单元(cell)存储器的存储体和APP存储器的存储体之间。根据本发明的观点,多个解映射器也分为解映射器体。解映射器体数与存储体数的一半相等。其理由在于,各解映射器需要访问不同的存储体中存储的实数分量和虚数分量的双方。解映射器体包含一个以上的解映射器。优选解映射器体内的解映射器数被选择为解映射器的总数成为Q的约数或倍数。从而,在图15所示的脚本中(Q=24),能够将每1个解映射器体的解映射器数设为1、2、4、4的任意的倍数,以使解映射器的总数成为Q的约数(1、2、3、4、6、8、12、24)或Q的倍数(24、48、···等24的任意的倍数)。该每1个解映射器体的解映射器数是设计参数,直接决定通过反复解码而达成的最大吞吐量。
理解图12所示的布线图对实际的硬件构造的安装来说多么高效,这是重要的。由于高并行度和本地数据转发,图16中示出一例的硬件构造成为非常紧凑且规则的。这样,使布线路径的量、进而信号传播延迟以及硬件面积显著减少,由此能够进行廉价且高速的安装。在图16中,需要注意的是,为了更清楚,图12的加法器以及减法器包含于解映射器体中。
布线路径变得紧凑的主要理由在于,各解映射器体连接到三个存储器(单元(cell)存储器、APP存储器、缓冲存储器)各自的两个相邻的存储体。这些存储体能够简单地配置在它们所关联的解映射器体的极近的位置。LDPC解码器的模块配置必然地被分割为P/2(在图16的例中为6/2=3)个相同的片,有益于高效的硬件安装。
由于上述安装非常地高效,能够准确地使用相同的构造来对旋转星座图进行解码是非常优选的。发明人领悟到,在使用上述的技术的解决法(参照图9)的情况下,不能准确地使用相同的构造对旋转星座图进行解码。由于各星座图块对各准循环块的相邻的2×D比特进行编码,所以需要各解映射器连接到2×D个存储体。这样,由于按每个D的值来说都必须进行不同的布线配置,所以布线路径变得非常复杂。
进而,在存储体数(即LDPC解码器的并行度)的选择中,存储体数必须为2×D,由此限制了设计者的自由度。
从而,在进行非反复解码以及反复解码的LDPC解码器各自中,各解映射器体与D的值无关而仅连接到两个存储体是非常优选的。本发明是达成该目的的发明。
根据用于达成该目的的本发明的主要观点,实施LDPC块的比特(比特交织器的输出比特)向星座图块的映射,以使形成星座图块的两个D维矢量从相同的准循环块的组生成,且这两个D维矢量的各自仅对相同的准循环块的1比特进行编码。
作为其一具体例,以图17示出Q=24、D=4的情况。图17的一个正方形表示一个PAM符号,以粗线包围的2×D=2×4个PAM符号形成星座图块。星座图块内的附加阴影的四个PAM符号形成(4维旋转)星座图块的一方的4维旋转星座图,没有附加阴影的四个PAM符号形成另一方的4维旋转星座图。能够容易地理解与图9所示的技术的差异。
具体而言,该映射配置能够通过参数M(每1比特交织器段的准循环块的数目)被选择为与B×D相等来代替上述的B而实现。从而,比特交织器段的数目从N/B减少至N/(B×D)(例如,在图9以及图17的例子中从8减少2)。
以下,使用图18说明执行基于本发明的主要观点的上述映射的本实施 方式的发送机100A的一例。
能够列举例如B=1、2、3、4作为B的值,能够列举例如D=2、4、8作为D的值。其中,B的值以及D的值不限定于此。
发送机100A具备LDPC编码器110、比特交织器120A、QAM映射器130A、星座图旋转器140A、以及调制器150。另外,LDPC编码器110和调制器150的处理内容能够适用图1的发送机100中的说明所以省略其说明。
(步骤1)比特交织器120A将准循环块数N的LDPC块分割为由M=B×D个准循环块构成的N/M=N/(B×D)个段。比特交织器120A针对N/(B×D)个段,分别使用段置换来交织Q×(B×D)比特(段交织),以使B×D个各准循环块的Q比特被逐一比特地映射到Q个比特组。该段交织例如通过进行与以下等价的处理而实现:将Q×M=Q×(B×D)比特按输入顺序沿行方向写入至Q列M行=Q列(B×D)行的段置换矩阵,将所写入的Q×(B×D)比特从该矩阵沿列方向读出。另外,矩阵的各列的B×D比特是从属于对应的段的B×D个准循环块的各自中被逐一比特地映射而得到的。此外,从矩阵的各列的B×D比特生成D个PAM符号。
(步骤2)QAM映射器130A将从比特交织器120A输出的连续的B比特的各组映射到PAM符号。
(步骤3)星座图旋转器140A对相邻的2×D个PAM符号的各组,通过对以相邻的D个PAM符号为要素的第一D维矢量以及以相邻的D个PAM符号为要素的第二D维矢量乘以正交矩阵来计算第一D维旋转矢量以及第二D维旋转矢量(适用第一旋转以及第二旋转)。另外,在乘法中,使用图1的星座图旋转器140中例示的正交矩阵。也就是说,星座图旋转器140A通过对以从段置换矩阵的(2×j-1)列的1列量的比特生成的D个PAM符号为要素的第一D维矢量以及以从2×j列的1列量的比特生成的D个PAM符号为要素的第二D维矢量乘以正交矩阵来计算第一D维旋转矢量以及第二D维旋转矢量(适用第一旋转以及第二旋转)。其中,在乘法中,使用图1的星座图旋转器140中例示的正交矩阵。另外,第一D维矢量以及第二D维矢量形成一个星座图块。
(步骤4)星座图旋转器140A将第一D维旋转矢量的D个变换PAM 符号映射到相邻的D个复数符号(单元(cell))或不相邻的D个复数符号的D个实数或虚数分量,将第二D维旋转矢量的D个变换PAM符号映射到该D个单元(cell)的剩余的D个实数或虚数分量并输出。
优选的是,第一D维旋转矢量以及第二D维旋转矢量各自的D个变换PAM符号被映射到相邻的D个单元(cell)的D个实数分量以及D个虚数分量。或者,第一D维旋转矢量以及第二D维旋转矢量各自的D个变换PAM符号被映射到相邻的D个单元(cell)的D个虚数分量以及D个实数分量。
作为该一例,以图19A示出D=4的情况下的映射。另外,在图19A以及后述的图19B以及图19C中,一个正方形表示一个变换PAM符号。正方形内的数字1~4对应于第一D维旋转矢量的变换PAM符号,数字5~8对应于第二D维旋转矢量的变换PAM符号。其中,图19A以及后述的图19B以及图19C的正方形内的数字与图17的正方形内的数字相一致的变换PAM符号是相互相同的。
另外,其他两个映射的例子分别以图19B以及图19C示出。
从(步骤2)至(步骤4)的处理内容进一步如图20所示。其中,B=2、D=4,2×D个变换PAM符号向相邻的D个复数符号(单元(cell))的映射是图19A所示的映射。
另外,图20的(步骤2)以及(步骤4)的细节如图21(a)所示,图20的(步骤3)以及(步骤4)的细节如图21(b)所示。此外,图21(a)中生成的PAM符号向非旋转星座图块的映射的结果如图22所示。其中,在图22中,D=4、Q=24。另外,图22的一个正方形表示一个PAM符号,正方形内的数字表示PAM符号的索引。
以下,使用图23A、图23B说明对应于图18的发送机100A的本实施方式的接收机200A、300A。另外,在图23A以及图23B的说明中,对进行与图10A、图10B实质上相同的处理的处理模块赋予相同的标号,省略重复记载。
接收机200A是进行非反复解码的接收机,具备解调器210、以及非反复解码器220A(星座图解映射器230、比特解交织器250A、LDPC解码器270)。
接收机300A是进行反复解码的接收机,具备解调器210、以及反复解码器320A(星座图解映射器330、比特解交织器250A、加法器350、LDPC解码器370、减法器380、比特交织器390)。
另外,星座图解映射器230、330通过一个模块进行反映了QAM映射器130A的QAM映射和星座图旋转器140A的旋转(参照图20的步骤2~4)的处理(反旋以及QAM解映射)。
接收机200A以及接收机300A具备的比特解交织器250A将N×Q个(软)比特分割为N/M=N/(D×B)个段。并且,比特解交织器250A在N/(B×D)个段中分别对Q×M=Q×(D×B)个(软)比特进行解交织(段解交织)。另外,为了返回通过发送机100A的比特交织器120A进行段交织之前的顺序,段解交织使用与段交织相逆的置换的规则。该段解交织例如通过进行与以下等价的处理而实现:将Q×M=Q×(D×B)个软比特按输入顺序沿列方向写入至Q列M行=Q列(D×B)行的段置换矩阵,将所写入的Q×(D×B)个软比特从其矩阵沿行方向读出。
接收机300A具备的比特交织器390将N×Q个外部信息分割为N/M=N/(D×B)个段。并且,比特交织器390在N/(B×D)个段中分别对Q×M=Q×(D×B)个外部信息进行交织。另外,该交织使用与通过发送机100A的比特交织器120A进行的段交织相同的置换的规则。各段的外部信息的交织例如通过与以下等价的处理而实现:将Q×M=Q×(D×B)个外部信息按输入顺序沿行方向写入至Q列M行=Q列(D×B)行的段置换矩阵,将所写入的Q×(D×B)个外部信息从其矩阵沿列方向读出。
另外,非反复解码器220A以及反复解码器320A能够利用使用图11至图16说明的详细构造和并行构造。
此外,也可以对发送机100A的比特交织器120A,追加在段交织前执行QB置换和/或intra-QB置换的功能(参照图6)。此时,对比特解交织器250A,追加在段解交织后执行与intra-QB置换和/或QB置换相逆的规则的交织的功能,对比特交织器390,追加在段交织前与QB置换和/或intra-QB置换相同的规则的交织的功能即可。
《发明人的研究内容和实施方式(其二)》
图24表示使用准循环低密度奇偶校验(QC LDPC)码和旋转星座图的 一般的发送机的其他框图。另外,在图24的说明中,对进行与图1实质上相同的处理的处理模块赋予相同的标号,省略重复记载。图24的框图仅示出与本发明关联的模块。
发送机500成为对图1的发送机100追加了分量交织器530以及单元(cell)交织器550而成的构造。
分量交织器530进行交织以将各D维旋转矢量的D个变换PAM符号(各旋转星座图的D个分量)扩展至FEC块整体。另外,在分量交织器530中通常使用块交织器。
单元(cell)交织器550使用伪随机比特序列(pseudo-random bit sequence:PRBS)对分量交织器550的多个输出单元(cell)进行交织。
各FEC块的多个单元(cell)进而通过时间交织器和频率交织器而分别在时间和频率上分散。时间交织器和频率交织器被配置在单元(cell)交织器550和调制器150之间,但由于图示的简化而省略。
分量交织器530中使用的块交织器与QC LDPC码的准循环构造无关系地设计。因此,由块交织器生成的分量交织器530不能容易地进行基于LDPC码的准循环构造的并行化。由于分量交织器530不适于并行化,所以特别是对于使用反复解码的接收机来说妨碍高效的安装。
从而,本发明的其他目的在于,公开能够进行高效率的硬件安装的、本质上能够并行化的分量交织器。进而,所公开的分量交织器是与比特交织器的构造类似的构造。
以下,使用图25说明包含能够并行化的分量交织器的本实施方式的一个发送机500A。另外,在图25的说明中,对进行与图1以及图24实质上相同的处理的处理模块赋予相同的标号,省略重复记载。
发送机500A具备LDPC编码器110、比特交织器115A、QAM映射器130A、分量解交织器510A、星座图旋转器520A、分量交织器530A、单元(cell)交织器550A、以及调制器150。
比特交织器115A设为M=B,将准循环块数N的LDPC块分割为由M个准循环块构成的N/M个段。比特交织器115A将N/M个段分别使用段置换对Q×M比特进行交织(段交织),以使M个各准循环块的Q比特被逐一比特地映射到Q个比特组。该段交织例如通过与以下等价的处理而实 现:将Q×M比特按输入顺序沿行方向写入Q列M行的段置换矩阵,并将所写入的Q×M比特从该矩阵沿列方向读出。
分量解交织器510A将从QAM映射器130A输出的N×Q/B个PAM符号分割为N/(B×D)个段。并且,分量解交织器510A在N/(B×D)个段中分别对Q×D个PAM符号(分量)进行解交织(分量解交织)。分量解交织使用与后述的分量交织器530A的分量交织相逆的置换的规则。另外,分量解交织器510A的处理内容的详情如后述。
星座图旋转器520A在分量解交织器510A的各段中,对以从分量解交织器510A连续输出的D个PAM符号为矢量要素的各D维矢量乘以正交矩阵从而计算以D个变换PAM符号为要素的D维旋转矢量。其中,在乘法中,使用图1的星座图旋转器140中例示的正交矩阵。
另外,通过比特交织器115A以及分量解交织器510A的功能,各星座图块仅对相同的准循环块的2比特进行编码,且该2比特被逐一比特地映射到形成对该2比特编码而得到的星座图块的两个D维矢量的相同的维度。
分量交织器530A在N/(B×D)个段中分别对Q×D个变换PAM符号进行交织(分量交织)。该段对应于分量解交织器510A的段。
各段中的分量交织例如通过与以下等价的处理而实现:将Q×D个变换PAM符号(分量)按输入顺序沿列方向写入至Q列D行的矩阵,对各行适用适当的循环移位(移位值为0至Q-1之间),将循环移位后的Q×D个变换PAM符号从该矩阵沿行方向读出。由此,各D维旋转矢量的D个变换PAM符号在段中被尽可能均等地分散。
对应的各段中的分量解交织例如通过与以下等价的处理而实现:将Q×D个PAM符号按输入顺序沿行方向写入至Q列D行的矩阵,对各行适用与分量交织器530A适用于各行的循环移位准确地相逆的循环移位,将循环移位后的Q×D个PAM符号从该矩阵沿列方向读出。
进而,循环移位根据单元(cell)粒度而被适用。即,优选移位值为偶数、即2的倍数。
另外,通过比特交织器115A以及分量解交织器510A的处理,或通过比特交织器115A以及后述的分量解交织器510B的处理,实施LDPC块的比特(比特交织器的输出比特)向星座图块的映射,以使形成星座图块的 各D维矢量从相同的准循环块的组生成,且D维矢量各自仅对相同的准循环块的1比特进行编码。
在TFS不适用(non-TFS)的情况下,在各段中的分量交织中,移位值比适用于前一行的循环移位增加了Q/D的循环移位被适用于矩阵的各行。
说明与该一例相关的分量解交织器510A以及分量交织器530A的处理内容。其中,是对应于分量解交织器510A以及分量交织器530A的1段的处理。
首先,使用图26(a)~(c)说明由分量解交织器510A进行的分量解交织处理的一例。其中,是Q=24、D=4的情况。另外,一个正方形表示一个PAM符号,正方形内的数字是PAM符号被输入的顺序。
分量解交织器510A如图26(a)所示,将Q×D=24×4个PAM符号按输入顺序沿行方向写入至Q列D行=24行4列的矩阵。并且,分量解交织器510A如图26(b)所示,使各行的要素循环移位-k×(Q/D)=-k×(24/4)=-k×6PAM符号量。另外,k表示行索引(从0开始)。进而,分量解交织器510A如图26(c)所示,将循环移位后的Q×D=24×4个PAM符号从该矩阵沿列方向读出。另外,在图26(a)、(c)中写入顺序和读出顺序以箭头示出。
接着,使用图27(a)~(c)说明由分量交织器530A进行的分量交织处理的一例。其中,是Q=24、D=4的情况。另外,一个正方形表示一个变换PAM符号(分量),正方形内的数字是PAM符号被输入的顺序。另外,图27(a)~(c)所附加的两种阴影分别表示最初的两个4维旋转矢量的要素。
分量交织器530A如图27(a)所示,将Q×D=24×4个变换PAM符号按输入顺序沿列方向写入至Q列D行=24行4列的矩阵。并且,分量交织器510A如图27(b)所示,使各行的要素循环移位k×(Q/D)=k×(24/4)=k×6变换PAM符号量。另外,k表示行索引(从0开始)。进而,分量交织器530A如图27(c)所示,将循环移位后的Q×D=24×4个变换PAM符号从该矩阵沿行方向读出。另外,在图27(a)、(c)中写入顺序和读出顺序以箭头示出。
本发明中公开的、使用了循环移位的分量交织的安装,特别是在使用了反复解码的接收机的情况下,具有使硬件的复杂性充分减轻的优点。
分量交织器530A使从矩阵读出的连续的两个变换PAM符号依次成对地映射到复数符号。其结果,每1段得到D×Q/2个复数单元(cell)。
单元(cell)交织器550A附加地对全段的N×Q/(2×B)个单元(cell)进行交织(单元(cell)交织)。该单元(cell)交织例如通过与以下等价的处理而实现:将N×Q/(2×B)个单元(cell)按输入顺序沿行方向写入至Q/2列N/B行的矩阵,将所写入的N×Q/(2×B)个单元(cell)从该矩阵沿列方向读出。
在此,使用图28(a)、(b)、图29(a)、(b)说明单元(cell)交织的处理例。其中,图28(a)、(b)与Q=24、D=4、每1LDPC块N/(B×D)=2段相关。此外,图29(a)、(b)与Q=24、D=2、每1LDPC块N/(B×D)=4段相关。另外,在图28(a)、(b)、图29(a)、(b)中写入顺序以及读出顺序分别以箭头示出。此外,正方形内的数字表示单元(cell)被输入的顺序。在各段中,附加阴影的正方形表示搬运最初的D维旋转星座图的2×D个分量的D个复数符号(单元(cell))。明确可知,单元(cell)交织器550A不依赖于参数D。
单元(cell)交织器550A如图28(a)、图29(a)所示那样将96个单元(cell)按输入顺序沿行方向写入至12列8行的矩阵,将如图28(b)、图29(b)所示那样写入的96个单元(cell)从该矩阵沿列方向读出。
图30(a)、(b)示出单元(cell)交织器550A的输出例。其中,图30(a)表示图28(a)、(b)的处理结果,图30(b)是图29(a)、(b)的处理结果。另外,在图30(a)、(b)中,对第1个星座图块的D个单元(cell)填入阴影。根据图30(a)、(b),可知该第1个星座图块的D个单元(cell)相当均等地扩展到LDPC块整体。
以下,使用图31A说明本实施方式的其他发送机500B。其中,在图31A的说明中,对进行与图1、图24、以及图25实质上相同的处理的处理模块赋予相同的标号,省略重复记载。
相对于图25的发送机500A中分量解交织器510A处于QAM映射器130A的后级,在图31A的发送机500B中分量解交织器510B处于QAM 映射器130A的前级,这一点不同。
分量解交织器510B按比特交织器115A的输出顺序将B比特(1PAM符号量的比特)设为组,将该B比特的组视为一个PAM符号,使用与分量解交织器510A相同的置换进行解交织。
以下,使用图31B说明本实施方式的再其他发送机500C。其中,在图31B的说明中,对进行与图1、图24、图25、以及图31A实质上相同的处理的处理模块赋予相同的标号,省略重复记载。
图31B的发送机500C将由图31A的发送机500B的QAM映射器130A进行的映射和由星座图旋转器520A进行的旋转通过一个模块、即旋转星座图映射器570来执行。此时,2×B×D比特直接被映射到旋转星座图块。
图31B的配置能够实现更高效的安装。
另外,也可以对发送机500A、500B、500C的比特交织器115A,追加在段交织前执行QB置换和/或intra-QB置换的功能(参照图6)。
若参照图31A、图31B,分量解交织器510B将分量解交织适用于比特。在比特交织器115A进行基于循环移位的intra-QB置换的情况下,分量解交织器510B和比特交织器115A为基于循环移位的同样的构造。因此,能够将分量解交织器510B嵌入比特交织器115A。
更具体而言,分量解交织器510B将对各行实施的循环移位的移位值与对映射到该行的B个准循环块实施的intra-QB置换中的循环移位的移位值相加。并且,比特交织器115B进行从M=B置换为M=B×D的处理。
另外,如上述说明那样intra-QB置换中的循环移位其本身被嵌入QC LDPC码的定义。也就是说,分量解交织器510B进行的循环移位与比特交织器115A进行的intra-QB置换中的循环移位一起被嵌入QC-LDPC码的定义。
从而,发送机的分量解交织器和接收机的对应的分量交织器在硬件安装上变得不需要。
以下,使用图32说明与图31B的发送机500C对应的本实施方式的接收机700。其中,图32的接收机700反映图31B的发送机500C的功能,图32的接收机700还对应于图25的发送机500A以及图31A的发送机500B。另外,在图32的说明中,对进行与图10A、图10B实质上相同的 处理的处理模块赋予相同的标号,省略重复记载。
接收机700具备解调器210、单元(cell)解交织器720、分量解交织器730、旋转星座图解映射器740、分量交织器750、比特解交织器760、以及LDPC解码器270。
单元(cell)解交织器720为了返回由发送机500C的单元(cell)交织器550A进行重新排列之前的排列,对由调制器210生成的N×Q/(2×B)个单元(cell)进行解交织(单元(cell)解交织)。该单元(cell)解交织使用与单元(cell)交织相逆的置换的规则。该单元(cell)解交织例如通过与以下等价的处理而实现:将1FEC块的N×Q/(2×B)个单元(cell)按输入顺序沿列方向写入至Q/2列N/B行的矩阵,将所写入的N×Q/(2×B)个单元(cell)从该矩阵沿行方向读出。
分量解交织器730为了返回由发送机500C的分量交织器530A进行重新排列之前的排列,从自单元(cell)解交织器720输出的N×Q/(2×B)个单元(cell)取出N×Q/B个分量,将所取出的N×Q/B个分量分为N/(B×D)个段,在N/(B×D)个段中分别对Q×D个分量进行解交织(分量解交织)。该分量解交织使用与由分量交织器530A进行的分量交织相逆的置换的规则。各段中的分量解交织例如通过进行与以下等价的处理而实现:将Q×D个分量按输入顺序沿行方向写入至Q列D行的矩阵,对各行适用与分量交织器530A对该行适用的循环移位准确相逆的循环移位,将循环移位后的Q×D个分量从该矩阵沿列方向读出。
旋转星座图解映射器740对使从分量解交织器730输入的连续的两个分量成对而成的单元(cell)依次解映射而取出(软)比特,向分量交织器750输出。另外,旋转星座图解映射器750将星座图解旋转器和QAM解映射通过一个模块进行。旋转星座图解映射器740分为与发送侧的D维旋转星座图的D个变换PAM符号对应的D个分量来进行反旋和QAM解映射。通过结合这两个动作而进行安装来实现解码性能的提高。该观点在该技术领域中已熟知。
分量交织器750为了返回由发送机500C的分量解交织器510B进行重新排列之前的排列,将从旋转星座图解映射器740输出的N×Q个(软)比特分为N/(B×D)个段,在N/(B×D)个段中分别将B(软)比特作为组 (在此,称为“(软)比特组”),对Q×D个(软)比特组进行交织(分量交织)。该分量交织使用与由分量解交织器510B进行的分量解交织相逆的置换的规则。各段中的分量交织例如通过进行与以下等价的处理而实现:将Q×D个(软)比特组按输入顺序沿列方向写入至Q列D行的矩阵,对各行适用与分量解交织器510B对该行适用的循环移位准确地相逆的循环移位,将循环移位后的Q×D个(软)比特组从该矩阵沿行方向读出。
比特解交织器760A设为M=B,将N×Q个(软)比特分割为N/M个段。并且,比特解交织器760在N/M个段中分别对Q×M个(软)比特进行解交织(段解交织)。另外,段解交织为了返回通过发送机500C的比特交织器115A进行段交织之前的顺序,使用与段交织相逆的置换的规则。该段解交织例如通过进行与以下等价的处理而实现:将Q×M个软比特按输入顺序沿列方向写入至Q列M行的段置换矩阵,将所写入的Q×M个软比特从该矩阵沿行方向读出。
另外,在对发送机500A、500B、500C的比特交织器115A,追加在段交织前执行QB置换和/或intra-QB置换的功能的情况下,对比特解交织器760追加在段解交织后执行与intra-QB置换和/或QB置换相逆的规则的交织的功能即可。
关于发送机500B、500C,说明了能够将分量解交织器510B嵌入比特交织器115A。与此相同,能够将由分量交织器750进行的循环移位嵌入与由比特解交织器760执行的intra-QB置换关联的循环移位。此外,能够将由分量交织器750进行的循环移位和与由比特解交织器760执行的intra-QB置换关联的循环移位一起嵌入LDPC码的定义。从而,分量交织器750不需要在硬件上进行安装。其中,比特交织器760进行从M=B置换为M=B×D的处理。
这对使用反复解码的接收机来说特别有利。
以下,使用图33A说明使用反复解码的接收机700A。其中,图33A表示图32的单元(cell)解交织器720的后方的部件。另外,在图33A的说明中,对进行与图10A、图10B、以及图32实质上相同的处理的处理模块赋予相同的标号,省略重复记载。其中,与发送机500B、500C的比特交织器115A对应的比特交织器和比特解交织器在硬件上不需要所以没有 被包含。
接收机700A具备分量解交织器730、旋转星座图解映射器740A、分量交织器750、加法器770、LDPC解码器370、减法器780、以及分量解交织器790。
分量解交织器790将从减法器780输出的N×Q个外部信息分为N/(B×D)个段,在N/(B×D)个段中分别将B个外部信息作为组(在此,称为“外部信息组”),对Q×D个外部信息组进行解交织(分量解交织)。该分量解交织使用与由发送机500B、500C分量解交织器510B进行的分量解交织相同的置换的规则。各段中的分量解交织例如通过进行与以下等价的处理而实现:将Q×D个外部信息组按输入顺序沿行方向写入至Q列D行的矩阵,对各行适用与分量解交织器510B对该行适用的循环移位准确地相同的循环移位,将循环移位后的Q×D个外部信息从该矩阵沿列方向读出。
另外,旋转星座图解映射器740A、加法器770、LDPC解码器370、以及减法器780的处理与使用图11详细说明的星座图解映射器330、加法器350、LDPC解码器370、以及减法器380的处理内容实质上相同。
分量交织器750和分量解交织器790是反复解码循环的一部分。因此,在使用循环移位执行它们的情况下,反复解码解码器的安装变得非常简单。它们进行的循环移位能够与比特解交织器的循环移位一起嵌入LDPC解码器370所使用的LDPC码的定义。从而,如图33B所示,能够将接收机700B的构造设为从接收机700A中从旋转星座图解映射器740A和LDPC解码器370之间去除了分量交织器750和分量解交织器790后的构造。
由此,能够将旋转星座图解映射器740A和LDPC解码器370更没有间隙地结合。其结果,它们能够没有等待时间地交换数据。因此,图33B的接收机700B比图33A的接收机700A安装效率显然更优。
不仅能够实现反复解码循环的优化,还能够进行处于反复解码循环外的分量交织器730的高效的安装。怎样将其实现如图33C所示。
在图28、图29所示的各行中,单元(cell)存储器795的各行的Q/2个单元(cell)由分量解交织器730被读出,被循环移位,并被写回相同的位置即相同的地址。既不需要附加的存储器,循环移位由于不在FEC块整 体上执行而是以行单位执行,所以等待时间非常小。
《补充》
本发明不限定于上述的实施方式中说明的内容,为了达成本发明的目的和与其关联或付随的目的的任何方式中都能够实施,例如,也可以是以下。
(1)上述的实施方式也可以与使用了硬件和软件的安装相关。上述的实施方式也可以使用计算设备(处理器)而安装或执行。计算设备或者处理器例如也可以是主处理器/通用处理器(general purpose processor)、数字信号处理器(DSP)、ASIC(专用集成电路,application specific integrated circuit)、FPGA(现场可编程门阵列,field programmable gate array)、其他可编程逻辑设备等。上述的实施方式也可以通过这些设备的结合而执行或实现。
(2)上述的实施方式也可以通过处理器,或者直接通过由硬件执行的软件模块的架构而实现。此外,还能够进行软件模块和硬件安装的组合。软件模块也可以被保存在各种计算机可读取的存储介质、例如RAM、EPROM、EEPROM、闪存、寄存器、硬盘、CD-ROM、DVD等。
(3)在上述的实施方式(其二)中,如图25以及图31A以及图31B所示那样,设为单元(cell)交织器550A配置在分量交织器530A的后级。不限于此,在图25以及图31A中也可以配置在QAM映射器130A的后级,在图31B中也可以配置在比特交织器115A的后级。此时,在图32中单元(cell)解交织器720配置在分量交织器750的后级即可。
《补充(其二)》
汇总实施方式等所涉及的发送处理方法、发送机、接收处理方法及接收机及其效果。
第一发送方法是在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的发送方法,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
所述发送方法包含以下各步骤:
将所述码字分割为N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成,对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用比特置换,将各所述段的重新排列后的(B×D)×Q比特分为由M=(B×D)比特构成的Q个比特组,所述比特置换被适用以使所述准循环块的Q比特被映射到Q个不同的比特组;
将各所述比特组的各B比特映射到实数值符号;
对以从各所述比特组生成的D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D个变换实数值符号为要素的D维旋转星座图,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的所述D维矢量形成;
将N×Q/B个所述变换实数值符号映射到N×Q/(2×B)个复数符号,以使各所述星座图块的2×D个变换实数值符号被映射到D个所述复数符号,且所述D维旋转星座图的D个变换实数值符号被映射到D个不同的所述复数符号。
第一发送机是在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的发送机,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
所述发送机具备:
比特交织器,将所述码字分割为N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成,对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用比特置换,将各所述段的重新排列后的(B×D)×Q比特分为由M=(B×D)比特构成的Q个比特组,所述比特置换被适用以使所述准循环块的Q比特被映射到Q个不同的比特组;
星座图映射器,将各所述比特组的各B比特映射到实数值符号;以及
星座图旋转器,对以从各所述比特组生成的D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D 个变换实数值符号为要素的D维旋转星座图,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的所述D维矢量形成,将N×Q/B个所述变换实数值符号映射到N×Q/(2×B)个复数符号,以使各所述星座图块的2×D个变换实数值符号被映射到D个所述复数符号,且所述D维旋转星座图的D个变换实数值符号被映射到D个不同的所述复数符号。
根据第一发送方法或第一发送机,能够避免由于接收机使用多个维数D而引起接收机的构造变得复杂。
第二发送方法为,在第一发送方法中,
所述比特置换与以下处理等价:在各所述段中,将(B×D)×Q比特沿行方向写入至Q列(B×D)行的段置换矩阵,并将所写入的该(B×D)×Q比特从该段置换矩阵沿列方向读出。
根据第二发送方法,能够高效地进行针对码字的比特置换。
第三发送方法为,在第一发送方法中,
执行N×Q/B个所述变换实数值符号向N×Q/(2×B)个所述复数符号的映射,以使各所述D维旋转星座图的D个所述变换实数值符号被映射到D个连续的所述复数符号的D个实数分量或D个连续的所述复数符号的D个虚数分量。
第四发送方法为,在第一发送方法中,
执行N×Q/B个所述变换实数值符号向N×Q/(2×B)个所述复数符号的映射,以使基于属于相同的所述段的连续的所述比特组生成的两个所述D维旋转星座图的各D个所述变换实数值符号分别被映射到相同的连续的D个所述复数符号。
第一接收方法是在使用D维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的接收方法,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各 所述D维矢量从M=B×D个准循环块各自的1比特生成,
所述接收方法包含以下各步骤:
对接收到的N×Q/(2×B)个复数符号,进行基于D维旋转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个变换实数值符号为要素的(N×Q)/(B×D)个所述D维矢量而被生成;
将通过解映射得到的N×Q比特分割为N/M=N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成;
对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用与由发送机进行的比特置换相逆的比特置换。
第一接收机是在使用D维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的接收机,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从M=B×D个准循环块各自的1比特生成,
所述接收机具备:
星座图解映射器,对接收到的N×Q/(2×B)个复数符号,进行基于D维旋转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个变换实数值符号为要素的(N×Q)/(B×D)个所述D维矢量而被生成;以及
比特解交织器,将通过解映射得到的N×Q比特分割为N/M=N/(B×D)个段,各所述段由M=B×D个所述准循环块构成,对各所述段的M×Q=(B×D)×Q比特适用与由发送机进行的比特置换相逆的比特置换。
根据第一接收方法或第一接收机,即使在使用多个维数D的情况下也能够避免接收机的构造变得复杂。
第二接收方法为,在第一接收方法中,
所述相逆的比特置换与以下处理等价:在各所述段中,将(B×D)×Q比特沿列方向写入至Q列(B×D)行的段置换矩阵,并将所写入的该(B×D)×Q比特从该段置换矩阵沿行方向读出。
第二接收机为,在第一接收机中,
所述相逆的比特置换与以下处理等价:在各所述段中,将(B×D)×Q比特沿列方向写入至Q列(B×D)行的段置换矩阵,并将所写入的该(B×D)×Q比特从该段置换矩阵沿行方向读出。
根据第二接收方法以及第二接收机,能够高效地针对解映射的结果所得到的比特进行返回原排列的处理。
第三接收机为,在第一接收机中,
还具备第一存储器,所述第一存储器存储从所述星座图解映射器输出的N×Q比特,被并行分割为P个第一存储体,P是Q的约数,
所述星座图解映射器具备多个星座图解映射器单元,所述多个星座图解映射器单元被分割为P/2个解映射器体,各所述解映射器体被生成为访问所述第一存储器的两个相邻的存储体。
根据第三接收机,能够提供不依赖于接收机所使用的维数D的简易的构造的接收机。
第四接收机为,在第三接收机中,
还具备第二存储器,所述第二存储器存储N×Q/(2×B)个所述复数符号,被并行分割为P个第二存储体,
各所述解映射器体被生成为还访问所述第二存储器的两个相邻的存储体。
根据第四接收机,能够提供不依赖于接收机所使用的维数D的简易的构造的接收机。
第五发送方法是在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的发送方法,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
所述发送方法包含以下各步骤:
将B比特映射到实数值符号;
对以D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D个变换实数值符号为要素的D维旋转星 座图,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从B×D个准循环块各自的1比特生成,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵;
将N×Q/B个所述变换实数值符号分为N/(B×D)个段,将第一分量置换适用于各所述段的Q×D个所述变换实数值符号,各所述段的第一分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述变换实数值符号沿列方向写入至Q列D行的第一分量置换矩阵,对该第一分量置换矩阵的各行适用循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述变换实数值符号从该矩阵沿行方向读出。
第二发送机是在使用D维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的发送机,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
所述发送机具备:
星座图映射器,将B比特映射到实数值符号;
星座图旋转器,对以D个所述实数值符号为要素的D维矢量乘以D行D列的正交矩阵,从而将该D维矢量变换为以D个变换实数值符号为要素的D维旋转星座图,各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从B×D个准循环块各自的1比特生成,该正交矩阵是使D维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵;以及
分量交织器,将N×Q/B个所述变换实数值符号分为N/(B×D)个段,将第一分量置换适用于各所述段的Q×D个所述变换实数值符号,各所述段的第一分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述变换实数值符号沿列方向写入至Q列D行的第一分量置换矩阵,对该第一分量置换矩阵的各行适用循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述变换实数值符号从该矩阵沿行方向读出。
根据第五发送方法或第二发送机,第一星座图置换适合于码字的编码中使用的准循环低密度奇偶校验码的准循环构造,能够实现高并行度且高效的第一星座图置换。
第六发送方法为,在第五发送方法中还包含以下步骤:
将适用所述第一分量置换后的连续的两个所述变换实数值符号映射到复数符号,将复数符号置换适用于N×Q/(2×B)个所述复数符号,所述复数符号置换与以下处理等价:将N×Q/(2×B)个所述复数符号沿行方向写入至Q/2列N/B行的复数符号置换矩阵,并将所写入的N×Q/(2×B)个所述复数符号从该复数符号置换矩阵沿列方向读出。
根据第六发送方法,能够使传输相同的D维旋转星座图的D个变换PAM符号的D个复数符号在从一个码字生成的多个复数符号中相当均等地分散。
第七发送方法为,在第五发送方法中还包含以下步骤:
将把所述B比特映射到实数值符号的结果所得到的N×Q/B个所述实数值符号分为N/(B×D)个段,将第二分量置换适用于各所述段的Q×D个所述实数值符号,各所述段的第二分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述实数值符号沿行方向写入至Q列D行的第二分量置换矩阵,对该第二分量置换矩阵的各行适用与所述第一分量置换中的所述循环移位相逆的循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述实数值符号从该第二分量置换矩阵沿列方向读出。
根据第七发送方法,通过使用第二分量置换,能够使得复数符号置换对复数符号的分散效果在第一分量置换中不被减轻。
第八发送方法为,在第五发送方法中,
对所述矩阵的k行适用的所述循环移位是k×Q/D,k是从0开始的行索引。
第九发送方法为,在第五发送方法中,
对所述矩阵的k行适用的所述循环移位是偶数。
第三接收方法是在使用D维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的接收方法,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各 所述D维矢量从B×D个准循环块各自的1比特生成,
所述接收方法包含以下各步骤:
将基于N×Q/(2×B)个复数符号的N×Q/B个分量分为N/(B×D)个段,将分量置换适用于各所述段的Q×D个所述分量,各所述段的所述分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述分量沿行方向写入至Q列D行的分量置换矩阵,对该分量置换矩阵的各行适用与发送侧的循环移位相逆的循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述分量从该分量置换矩阵沿列方向读出;以及
对适用分量置换后的N×Q/(2×B)个复数符号,进行基于D维旋转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个变换实数值符号为要素的(N×Q)/(B×D)个所述D维矢量生成。
第五接收机是在使用D维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字的接收机,
实数值符号是将B比特编码而得到的符号,
所述码字由N个准循环块构成,
各所述准循环块由Q比特构成,
各星座图块由从相同的B×D个准循环块生成的两个D维矢量生成,各所述D维矢量从B×D个准循环块各自的1比特生成,
所述接收机具备:
分量解交织器,将基于N×Q/(2×B)个复数符号的N×Q/B个分量分为N/(B×D)个段,将分量置换适用于各所述段的Q×D个所述分量,各所述段的所述分量置换与以下处理等价:将Q×D个所述分量沿行方向写入至Q列D行的分量置换矩阵,对该分量置换矩阵的各行适用与发送侧的循环移位相逆的循环移位,并将循环移位后的该Q×D个所述分量从该分量置换矩阵沿列方向读出;以及
旋转星座图解映射器,对适用分量置换后的N×Q/(2×B)个复数符号,进行基于D维旋转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个变换实数值符号为要素的(N×Q)/(B×D)个所述D维矢量生成。
根据第三接收方法或第五接收机,即使在使用多个维数D的情况下也能够避免接收机的构造变得复杂,分量置换适合于码字的编码中使用的准 循环低密度奇偶校验码的准循环构造,能够实现高并行度且高效的分量置换。
工业实用性
本发明能够利用于使用准循环低密度奇偶校验码和旋转星座图的通信系统中执行的发送方法以及接收方法。
附图标记说明
100A、500A、500B、500C 发送机
110 LDPC编码器
115A、120A 比特交织器
130A QAM映射器
140A 星座图旋转器
150 调制器
200A、300A、700、700A、700B 接收机
210 解调器
220A 非反复解码器
230、330 星座图解映射器
250A 比特解交织器
270、370 LDPC解码器
320A 反复解码器
350、770 加法器
380、780 减法器
390 比特交织器
510A、510B 分量解交织器
520A 星座图旋转器
530A 分量交织器
550A 单元(cell)交织器
570 旋转星座图映射器
720 单元(cell)解交织器
730 分量解交织器
740、740A 旋转星座图解映射器
750 分量交织器
760 比特解交织器
790 分量解交织器

发送方法、接收方法、发送机及接收机.pdf_第1页
第1页 / 共59页
发送方法、接收方法、发送机及接收机.pdf_第2页
第2页 / 共59页
发送方法、接收方法、发送机及接收机.pdf_第3页
第3页 / 共59页
点击查看更多>>
资源描述

《发送方法、接收方法、发送机及接收机.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《发送方法、接收方法、发送机及接收机.pdf(59页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380036331.4 (22)申请日 2013.07.26 12178270.0 2012.07.27 EP 12178271.8 2012.07.27 EP H03M 13/19(2006.01) (71)申请人 松下电器产业株式会社 地址 日本大阪府 (72)发明人 米海尔皮特洛夫 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 高迪 (54) 发明名称 发送方法、接收方法、发送机及接收机 (57) 摘要 将码字分割为N/(BD)个段,对各段的 (BD)Q比特适用比特置换,将各段的Q个各比 特组映射到实数值。

2、符号,对各段的 QD 个实数值 符号中以 D 个实数值符号为要素的 Q 个各 D 维矢 量乘以D行D列的正交矩阵,由两个D维矢量构成 的星座图块仅对相同的准循环块的 2 比特进行编 码,且该2比特被逐一比特地映射到该两个D维矢 量的相同维度。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2015.01.07 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/004551 2013.07.26 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/017102 JA 2014.01.30 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书。

3、5页 说明书24页 附图29页 (10)申请公布号 CN 104471861 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104471861 A 1/5 页 2 1.一种发送方法,在使用 D 维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密 度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字, 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 所述码字由 N 个准循环块构成, 各所述准循环块由 Q 比特构成, 所述发送方法包含以下各步骤 : 将所述码字分割为 N/(BD) 个段,各所述段由 M BD 个所述准循环块构成,对各所 述段的 MQ (BD)Q 比特适用比特置换,将各所述段的重新排列后的 。

4、(BD)Q 比特 分为由 M (BD) 比特构成的 Q 个比特组,所述比特置换被适用以使所述准循环块的 Q 比 特被映射到 Q 个不同的比特组 ; 将各所述比特组的各 B 比特映射到实数值符号 ; 对以从各所述比特组生成的 D 个所述实数值符号为要素的 D 维矢量乘以 D 行 D 列的正 交矩阵,从而将该 D 维矢量变换为以 D 个变换实数值符号为要素的 D 维旋转星座图,该正交 矩阵是使 D 维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵,各星座图块由从相同的 BD 个准循环块生成的所述 D 维矢量形成 ; 将NQ/B个所述变换实数值符号映射到NQ/(2B)个复数符号,以使各所述星座图 块的。

5、 2D 个变换实数值符号被映射到 D 个所述复数符号,且所述 D 维旋转星座图的 D 个变 换实数值符号被映射到 D 个不同的所述复数符号。 2.如权利要求 1 所述的发送方法, 所述比特置换与以下处理等价 :在各所述段中,将(BD)Q比特沿行方向写入至Q列 (BD) 行的段置换矩阵,并将所写入的该 (BD)Q 比特从该段置换矩阵沿列方向读出。 3.如权利要求 1 所述的发送方法, 执行NQ/B个所述变换实数值符号向NQ/(2B)个所述复数符号的映射,以使各所 述 D 维旋转星座图的 D 个所述变换实数值符号被映射到 D 个连续的所述复数符号的 D 个实 数分量或 D 个连续的所述复数符号的 。

6、D 个虚数分量。 4.如权利要求 1 所述的发送方法, 执行NQ/B个所述变换实数值符号向NQ/(2B)个所述复数符号的映射,以使基于 属于相同的所述段的连续的所述比特组生成的两个所述D维旋转星座图的各D个所述变换 实数值符号分别被映射到相同的连续的 D 个所述复数符号。 5.一种接收方法,在使用 D 维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密 度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字, 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 所述码字由 N 个准循环块构成, 各所述准循环块由 Q 比特构成, 各星座图块由从相同的 BD 个准循环块生成的两个 D 维矢量生成,各所述 D 维矢量从。

7、 M BD 个准循环块各自的 1 比特生成, 所述接收方法包含以下各步骤 : 对接收到的 NQ/(2B) 个复数符号,进行基于 D 维旋转星座图的解映射,所述 D 维旋 转星座图基于分别以 D 个变换实数值符号为要素的 (NQ)/(BD) 个所述 D 维矢量而被生 权 利 要 求 书CN 104471861 A 2/5 页 3 成; 将通过解映射得到的 NQ 比特分割为 N/M N/(BD) 个段,各所述段由 M BD 个 所述准循环块构成 ; 对各所述段的 MQ (BD)Q 比特适用与由发送机进行的比特置换相逆的比特置 换。 6.如权利要求 5 所述的接收方法, 所述相逆的比特置换与以下处理。

8、等价 :在各所述段中,将 (BD)Q 比特沿列方向写 入 Q 列 (BD) 行的段置换矩阵,并将所写入的该 (BD)Q 比特从该段置换矩阵沿行方向 读出。 7.一种发送机,在使用 D 维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密度 奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字, 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 所述码字由 N 个准循环块构成, 各所述准循环块由 Q 比特构成, 所述发送机具备 : 比特交织器,将所述码字分割为 N/(BD) 个段,各所述段由 M BD 个所述准循环 块构成,对各所述段的 MQ (BD)Q 比特适用比特置换,将各所述段的重新排列后的 (BD)Q 比特。

9、分为由 M (BD) 比特构成的 Q 个比特组,所述比特置换被适用以使所述 准循环块的 Q 比特被映射到 Q 个不同的比特组 ; 星座图映射器,将各所述比特组的各 B 比特映射到实数值符号 ;以及 星座图旋转器,对以从各所述比特组生成的 D 个所述实数值符号为要素的 D 维矢量乘 以 D 行 D 列的正交矩阵,从而将该 D 维矢量变换为以 D 个变换实数值符号为要素的 D 维旋 转星座图,该正交矩阵是使 D 维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵,各星 座图块由从相同的 BD 个准循环块生成的所述 D 维矢量形成,将 NQ/B 个所述变换实数 值符号映射到NQ/(2B)个复数符号,以使。

10、各所述星座图块的2D个变换实数值符号被 映射到 D 个所述复数符号,且所述 D 维旋转星座图的 D 个变换实数值符号被映射到 D 个不 同的所述复数符号。 8.一种接收机,在使用 D 维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密度 奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字, 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 所述码字由 N 个准循环块构成, 各所述准循环块由 Q 比特构成, 各星座图块由从相同的 BD 个准循环块生成的两个 D 维矢量生成,各所述 D 维矢量从 M BD 个准循环块各自的 1 比特生成, 所述接收机具备 : 星座图解映射器,对接收到的NQ/(2B)个复数符号,进。

11、行基于D维旋转星座图的解 映射,所述 D 维旋转星座图基于分别以 D 个变换实数值符号为要素的 (NQ)/(BD) 个所 述 D 维矢量而被生成 ;以及 比特解交织器,将通过解映射得到的 NQ 比特分割为 N/M N/(BD) 个段,各所述段 权 利 要 求 书CN 104471861 A 3/5 页 4 由 M BD 个所述准循环块构成,对各所述段的 MQ (BD)Q 比特适用与由发送机 进行的比特置换相逆的比特置换。 9.如权利要求 8 所述的接收机, 所述相逆的比特置换与以下处理等价 :在各所述段中,将 (BD)Q 比特沿列方向写 入至 Q 列 (BD) 行的段置换矩阵,并将所写入的该 。

12、(BD)Q 比特从该段置换矩阵沿行方 向读出。 10.如权利要求 8 所述的接收机, 还具备第一存储器,所述第一存储器存储从所述星座图解映射器输出的 NQ 比特,被 并行分割为 P 个第一存储体,P 是 Q 的约数, 所述星座图解映射器具备多个星座图解映射器单元,所述多个星座图解映射器单元被 分割为 P/2 个解映射器体,各所述解映射器体被生成为访问所述第一存储器的两个相邻的 存储体。 11.如权利要求 10 所述的接收机, 还具备第二存储器,所述第二存储器存储 NQ/(2B) 个所述复数符号,被并行分割 为 P 个第二存储体, 各所述解映射器体被生成为还访问所述第二存储器的两个相邻的存储体。。

13、 12.一种发送方法,在使用 D 维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低 密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字, 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 所述码字由 N 个准循环块构成, 各所述准循环块由 Q 比特构成, 所述发送方法包含以下各步骤 : 将 B 比特映射到实数值符号 ; 对以 D 个所述实数值符号为要素的 D 维矢量乘以 D 行 D 列的正交矩阵,从而将该 D 维 矢量变换为以 D 个变换实数值符号为要素的 D 维旋转星座图,各星座图块由从相同的 BD 个准循环块生成的两个 D 维矢量生成,各所述 D 维矢量从 BD 个准循环块各自的 1 比特生 成,该正。

14、交矩阵是使 D 维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵 ; 将 NQ/B 个所述变换实数值符号分为 N/(BD) 个段,将第一分量置换适用于各所述 段的QD个所述变换实数值符号,各所述段的第一分量置换与以下处理等价 :将QD个所 述变换实数值符号沿列方向写入至 Q 列 D 行的第一分量置换矩阵,对该第一分量置换矩阵 的各行适用循环移位,并将循环移位后的该 QD 个所述变换实数值符号从该矩阵沿行方 向读出。 13.如权利要求 12 所述的发送方法,还包含以下步骤 : 将适用所述第一分量置换后的连续的两个所述变换实数值符号映射到复数符号,将复 数符号置换适用于 NQ/(2B) 个所述复数符。

15、号,所述复数符号置换与以下处理等价 :将 NQ/(2B)个所述复数符号沿行方向写入至Q/2列N/B行的复数符号置换矩阵,并将所写 入的 NQ/(2B) 个所述复数符号从该复数符号置换矩阵沿列方向读出。 14.如权利要求 12 所述的发送方法,还包含以下步骤 : 将把所述 B 比特映射到实数值符号的结果所得到的 NQ/B 个所述实数值符号分为 N/ 权 利 要 求 书CN 104471861 A 4/5 页 5 (BD) 个段,将第二分量置换适用于各所述段的 QD 个所述实数值符号,各所述段的第二 分量置换与以下处理等价 :将QD个所述实数值符号沿行方向写入至Q列D行的第二分量 置换矩阵,对该第。

16、二分量置换矩阵的各行适用与所述第一分量置换中的所述循环移位相逆 的循环移位,并将循环移位后的该 QD 个所述实数值符号从该第二分量置换矩阵沿列方 向读出。 15.如权利要求 12 所述的发送方法, 对所述矩阵的 k 行适用的所述循环移位是 kQ/D,k 是从 0 开始的行索引。 16.如权利要求 12 记载的发送方法, 对所述矩阵的 k 行适用的所述循环移位是偶数。 17.一种接收方法,在使用 D 维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低 密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字, 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 所述码字由 N 个准循环块构成, 各所述准循环块由 Q 。

17、比特构成, 各星座图块由从相同的 BD 个准循环块生成的两个 D 维矢量生成,各所述 D 维矢量从 BD 个准循环块各自的 1 比特生成, 所述接收方法包含以下各步骤 : 将基于 NQ/(2B) 个复数符号的 NQ/B 个分量分为 N/(BD) 个段,将分量置换适 用于各所述段的QD个所述分量,各所述段的所述分量置换与以下处理等价 :将QD个所 述分量沿行方向写入至 Q 列 D 行的分量置换矩阵,对该分量置换矩阵的各行适用与发送侧 的循环移位相逆的循环移位,并将循环移位后的该 QD 个所述分量从该分量置换矩阵沿 列方向读出 ;以及 对适用分量置换后的NQ/(2B)个复数符号,进行基于D维旋转星。

18、座图的解映射,所 述 D 维旋转星座图基于分别以 D 个变换实数值符号为要素的 (NQ)/(BD) 个所述 D 维矢 量生成。 18.一种发送机,在使用 D 维旋转星座图的通信系统中发送包含重复累积准循环低密 度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字, 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 所述码字由 N 个准循环块构成, 各所述准循环块由 Q 比特构成, 所述发送机具备 : 星座图映射器,将 B 比特映射到实数值符号 ; 星座图旋转器,对以 D 个所述实数值符号为要素的 D 维矢量乘以 D 行 D 列的正交矩阵, 从而将该 D 维矢量变换为以 D 个变换实数值符号为要素的 D 维旋转。

19、星座图,各星座图块由 从相同的 BD 个准循环块生成的两个 D 维矢量生成,各所述 D 维矢量从 BD 个准循环块 各自的 1 比特生成,该正交矩阵是使 D 维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩 阵 ;以 及 分量交织器,将NQ/B个所述变换实数值符号分为N/(BD)个段,将第一分量置换适 用于各所述段的 QD 个所述变换实数值符号,各所述段的第一分量置换与以下处理等价 : 权 利 要 求 书CN 104471861 A 5/5 页 6 将 QD 个所述变换实数值符号沿列方向写入至 Q 列 D 行的第一分量置换矩阵,对该第一分 量置换矩阵的各行适用循环移位,并将循环移位后的该 QD 个。

20、所述变换实数值符号从该 矩阵沿行方向读出。 19.一种接收机,在使用 D 维旋转星座图的通信系统中接收包含重复累积准循环低密 度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码的码字, 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 所述码字由 N 个准循环块构成, 各所述准循环块由 Q 比特构成, 各星座图块由从相同的 BD 个准循环块生成的两个 D 维矢量生成,各所述 D 维矢量从 BD 个准循环块各自的 1 比特生成, 所述接收机具备 : 分量解交织器,将基于 NQ/(2B) 个复数符号的 NQ/B 个分量分为 N/(BD) 个段, 将分量置换适用于各所述段的 QD 个所述分量,各所述段的所述分量置换与以。

21、下处理等 价 :将 QD 个所述分量沿行方向写入至 Q 列 D 行的分量置换矩阵,对该分量置换矩阵的各 行适用与发送侧的循环移位相逆的循环移位,并将循环移位后的该 QD 个所述分量从该 分量置换矩阵沿列方向读出 ;以及 旋转星座图解映射器,对适用分量置换后的NQ/(2B)个复数符号,进行基于D维旋 转星座图的解映射,所述D维旋转星座图基于分别以D个变换实数值符号为要素的(NQ)/ (BD) 个所述 D 维矢量生成。 权 利 要 求 书CN 104471861 A 1/24 页 7 发送方法、接收方法、发送机及接收机 技术领域 0001 本发明涉及数字通信领域,更详细地说涉及使用准循环 (qua。

22、si-cyclic :QC) 低密 度奇偶校验 (low-density parity-check :QC LDPC) 码和旋转星座图的通信系统。 背景技术 0002 近年,在发送机中,例如进行以下处理 :在对码字比特进行交织 (interleaving) 后映射到实数值 (real-valued) 符号,按 D 个实数值符号的每个符号对 D 维矢量乘以 D 行 D 列的正交矩阵 ( 实施旋转 )( 例如参照非专利文献 1)。 0003 现有技术文献 0004 非专利文献 0005 非专利文献 1 :ETSI EN 302755V1.1.1(DVB T2 标准 ) 0006 非专利文献 2 :。

23、ETSI EN 302307V1.1.1(DVB S2 标准 ) 0007 非专利文献 3 :ETSI EN 302769V1.1.1(DVB C2 标准 ) 发明内容 0008 发明要解决的课题 0009 然而,在发送侧实施旋转的情况下,在不考虑维数 D 的码字比特的交织中,存在接 收机的构造变得复杂的可能性。 0010 因此,本发明的目的在于,提供包含新的码字比特的交织的发送方法,能够避免由 于接收机使用多个维数 D 而引起接收机的构造变得复杂。 0011 用于解决课题的手段 0012 为了达成上述目的,本发明的发送方法是在使用 D 维旋转星座图的通信系统中发 送包含重复累积(repeat。

24、 accumulate)准循环低密度奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验 码的码字的发送方法, 0013 实数值符号是将 B 比特编码而得到的符号, 0014 所述码字由 N 个准循环块构成, 0015 各所述准循环块由 Q 比特构成, 0016 所述发送方法包含以下各步骤 : 0017 将所述码字分割为 N/(BD) 个段,各所述段由 M BD 个所述准循环块构成,对 各所述段的 MQ (BD)Q 比特适用比特置换,将各所述段的重新排列后的 (BD)Q 比特分为由 M (BD) 比特构成的 Q 个比特组,所述比特置换被适用以使所述准循环块的 Q 比特被映射到 Q 个不同的比特组 ; 0018 将。

25、各所述比特组的各 B 比特映射到实数值符号 ; 0019 对以从各所述比特组生成的 D 个所述实数值符号为要素的 D 维矢量乘以 D 行 D 列 的正交矩阵,从而将该 D 维矢量变换为以 D 个变换实数值符号为要素的 D 维旋转星座图,该 正交矩阵是使 D 维矢量的各维的要素的值分散至至少两个维度的矩阵,各星座图块由从相 说 明 书CN 104471861 A 2/24 页 8 同的 BD 个准循环块生成的所述 D 维矢量形成 ;以及 0020 将NQ/B个所述变换实数值符号映射到NQ/(2B)个复数符号,以使各所述星 座图块的 2D 个变换实数值符号被映射到 D 个所述复数符号,且所述 D 。

26、维旋转星座图的 D 个变换实数值符号被映射到 D 个不同的所述复数符号。 0021 发明效果 0022 根据上述发送方法,能够避免由于接收机使用多个维数 D 而引起接收机的构造变 得复杂。 附图说明 0023 图 1 是使用准循环低密度奇偶校验码和旋转星座图的一般的发送机的框图。 0024 图 2 是表示准循环低密度奇偶校验码的奇偶校验矩阵的一例的图。 0025 图 3 是表示准循环低密度奇偶校验码用的比特交织器的一例的图。 0026 图 4 是表示图 3 的段置换 (section permutation) 的一例的图。 0027 图 5 中 (a) 是表示 LDPC 码字的多个比特向段置换。

27、矩阵的写入处理的一例,(b) 是 表示 LDPC 码字的多个比特从段置换矩阵的读出处理的一例的图。 0028 图 6 是表示对图 3 的比特交织器追加了两种置换 (permutation) 的功能而得到的 比特交织器的一例的图。 0029 图 7 中 (a) 是表示 LDPC 码字的多个比特向段置换矩阵的写入处理的一例,(b) 是 表示 LDPC 码字的多个比特从段置换矩阵的读出处理的一例的图,(c) 是表示 LDPC 块的 4 比特向 16 QAM 星座图的映射的一例的图,(d) 是表示 QAM 映射器的输出的一例的图,(e) 是表示 4 维旋转星座图的对向相邻的四个复数符号 ( 单元 (c。

28、ell) 的映射的一例的图。 0030 图 8 是表示比特交织器输出向非旋转星座图的映射的一例的图。 0031 图 9 是表示比特交织器输出向星座图块的映射的一例的图。 0032 图 10A 是使用非反复解码的一般的接收机的框图。 0033 图 10B 是使用反复解码的一般的接收机的框图。 0034 图 11 是图 10B 的反复解码器的更详细的框图。 0035 图 12 是表示准循环低密度奇偶校验码用的并行反复解码器的构造的图。 0036 图 13 是表示准循环低密度奇偶校验码用的并行非反复解码器的构造的图。 0037 图 14 是表示存储体中的 LDPC 块的 ( 软 ) 比特的一存储例的。

29、图。 0038 图 15 是表示存储体中的接收到的复数符号 ( 单元 (cell) 的一存储例的图。 0039 图 16 是表示反复解码器的紧凑且规则的硬件构造的一例的图。 0040 图 17 是表示本发明的一个实施方式的 LDPC 块向星座图块的映射的一例的图。 0041 图 18 是本发明的一个实施方式中的发送机的框图。 0042 图 19A 是表示两个多维旋转矢量向复数符号的映射的一例的图。 0043 图 19B 是表示两个多维旋转矢量向复数符号的映射的其他例的图。 0044 图 19C 是表示两个多维旋转矢量向复数符号的映射的再其他例的图。 0045 图20是表示由图18的发送机进行的。

30、比特交织器的输出比特向星座图块的映射的 一例的图。 0046 图 21 中 (a) 是表示图 20 的 QAM 映射 ( 步骤 2) 以及 ( 步骤 4) 的细节的图,(b) 是 说 明 书CN 104471861 A 3/24 页 9 表示图 20 的星座图旋转 ( 步骤 3) 以及 ( 步骤 4) 的细节的图。 0047 图 22 是表示 PAM 符号向非旋转星座图的映射的一例的图。 0048 图 23A 是本发明的一个实施方式中的使用非反复解码的接收机的框图。 0049 图 23B 是本发明的一个实施方式中的使用反复解码的接收机的框图。 0050 图 24 是使用准循环低密度奇偶校验码和。

31、旋转星座图的一般的发送机的其他框 图。 0051 图 25 是本发明的其他实施方式中的一个发送机的框图。 0052 图 26 中 (a) (c) 是表示图 25 的分量解交织器的处理的一例的图。 0053 图 27 中 (a) (c) 是表示图 25 的分量交织器的处理的一例的图。 0054 图 28 中 (a) (b) 是表示图 25 的单元 (cell) 交织器的处理的一例的图。 0055 图 29 中 (a) (b) 是表示图 25 的单元 (cell) 交织器的处理的其他例的图。 0056 图 30 中 (a) (b) 是表示图 25 的单元 (cell) 交织器的输出例的图。 005。

32、7 图 31A 是本发明的其他实施方式中的其他发送机的框图。 0058 图 31B 是本发明的其他实施方式中的再其他发送机的框图。 0059 图 32 是本发明的其他实施方式中的一个接收机的框图。 0060 图 33A 是本发明的其他实施方式中的使用反复解码的一个接收机的框图。 0061 图 33B 是简化后的使用反复解码的解码器的框图。 0062 图 33C 是图 32 的分量交织器的安装的详情的框图。 具体实施方式 0063 发明人的研究内容和实施方式 ( 其一 ) 0064 图1表示使用准循环低密度奇偶校验(QC LDPC)码和旋转星座图的一般的发送机 100 的框图。图 1 的框图仅示。

33、出与本发明关联的模块。 0065 发送机 100 包含 LDPC 编码器 110、比特交织器 120、QAM 映射器 (mapper)130、星座 图旋转器 (constellation rotator)140 以及调制器 (modulator)150。 0066 发送机 100 接受包含所发送的信息的规定长度的二进制块作为输入。在发送机 100 中,首先,LDPC 编码器 110 使用低密度奇偶校验码 ( 例如,包含重复累积准循环低密度 奇偶校验码的准循环低密度奇偶校验码 ) 对各信息块进行编码。为了使信息块的耐错性更 强,该编码处理包含冗余比特的计算和该冗余比特向信息块的附加。 0067 。

34、并且,比特交织器 120 对通过编码而得到的 LDPC 码字 ( 以下,称为“LDPC 块”) 的 多个比特进行交织 ( 比特交织 )。 0068 接着,QAM映射器130将LDPC块的被交织的多个比特映射到复数QAM(正交幅度调 制,quadrature amplitude modulation) 符号。复数 QAM 符号的实数分量以及虚数分量相 互独立地被调制。实数以及虚数分量分别是通过对规定数目的比特进行编码而得到的。将 该规定数目记载为 B。从而,复数 QAM 符号是将 2B 比特编码而得到的符号。实数以及虚 数分量分别能够视为 PAM( 脉冲幅度调制,pulse amplitude 。

35、modulation) 符号或 ASK( 幅 移键控,amplitude shift keying) 符号。该 PAM 符号从包含 2 B 个值的离散集合取一个值。 已熟知 B 比特怎样映射到 PAM 符号,与本发明没有直接关联。与本发明关联的方面是,各 FEC 块被变换为两个成为一个复数 QAM 符号的 ( 实 )PAM 符号的块。 说 明 书CN 104471861 A 4/24 页 10 0069 其中,QAM 映射器 130 将从比特交织器 120 输出的多个比特作为输入,将连续的 B 比特映射到一个 PAM 符号,从而连续输出 PAM 符号。 0070 另外,QAM映射器130对应于。

36、将交织后的FEC块的B比特的各组进行星座图映射到 实数值符号 (real-valued symbol) 的星座图映射器。另外,PAM 符号对应于实数值符号。 0071 为了增强衰减信道中的耐性,星座图旋转器 140 对由 QAM 映射器 130 生成的多个 QAM 符号适用专用的变换,输出多个复数符号。由星座图旋转器 140 进行的变换处理通过 将多个 QAM 符号分为 D 个 QAM 符号,并在各 D 个 QAM 符号中对以 D 个 PAM 符号为要素的各 D 维矢量乘以 D 行 D 列 (DD) 的平方正交矩阵而执行。也就是说,在将 D 维矢量设为 V、将 DD 的平方正交矩阵设为 R 的。

37、情况下,星座图旋转器 140 计算 D 维旋转矢量 V R RV。 0072 各 D 维矢量的 D 个 PAM 符号的组被视为表示 D 维空间中的固有的点的组。因此, D B 的组合形成 D 维星座图。从而,矩阵乘法被视为 D 维空间中的旋转。在本文件中,使用用 语“旋转星座图(rotated constellation)”。并不是说仅上述的DD的平方正交矩阵(旋 转矩阵 ) 的特殊的构造与本发明关联。 0073 由星座图旋转器140使用的正交矩阵例如是使得D维矢量的各维的要素的值被分 散至至少两个维度的正交矩阵。 0074 能够列举例如处于主对角线上的全部要素的绝对值与第一值相等,且不在主对。

38、角 线上的全部要素的绝对值与非零的第二值相等的矩阵,作为这样的正交矩阵。其中,主对角 线是由 i 行 i 列 (i 1 D) 构成的对角线。另外,能够将替换了该矩阵的 D 个行的排列 顺序而成的矩阵、替换了 D 个列的排列顺序而成的矩阵、替换了 D 个行的排列顺序和 D 个列 的排列顺序的双方而成的矩阵用作正交矩阵。 0075 该一具体例如以下所示。 0076 正交矩阵 R 满足 0077 数1 0078 0079 其中,a、b 是实参数,码值 (Sign Value)s i,j 是 0080 数2 0081 s i ,j -1,+1 ( 数 2), 0082 实参数 a、b 满足 0083 。

39、数3 0084 a 2 +(D-1)b 2 1 ( 数 3)。 0085 其中,b 0。 0086 为了在使用了旋转星座图的通信系统中实现高性能,需要将作为各 D 维旋转矢量 的要素的 D 个变换 PAM 符号 ( 各旋转星座图的 D 个分量 ) 映射到 D 个不同的复数符号。另 说 明 书CN 104471861 A 5/24 页 11 外,复数符号也被称为复数单元 (cell) 或单元 (cell)。进而,优选旋转星座图的 D 个分量 在时间和频率上扩展,以使它们受到影响的信道衰减尽可能不相关。在该技术领域中已熟 知这些方面。 0087 最后,调制器150对复数符号进行调制,被调制的复数符。

40、号在通信介质上传 输。调制方案例如也可以是 OFDM( 正交频分复用,orthogonal frequency-division multiplexing)。通常为了增大系统多样性,先于调制而执行在时间和频率上的附加的交 织。 0088 本发明的目的之一是,公开了为了在使用 QC LDPC 码和旋转星座图的系统中能够 高效地安装接收机,怎样能够使被配置在 LDPC 编码器 110 和 QAM 映射器 130 之间的比特交 织器 120 优化。 0089 以下,关于 LDPC 码,说明其特征中的几个。 0090 LDPC 码是由奇偶校验矩阵 (parity-check matrix :PCM) 。

41、完全定义的线性纠错码。 奇偶校验矩阵表示码字比特 ( 也被称为变量节点 ) 和奇偶校验 ( 也被称为检查节点 ) 之间 的连接 (connection),是 2 值的稀疏矩阵。奇偶校验矩阵的列和行分别对应于变量节点和 检查节点。变量节点和检查节点之间的连接在奇偶校验矩阵中以“1”的元 (entry)( 矩阵 要素的值“1”) 来表示。 0091 QC LDPC 码是特别适于硬件安装的构造。事实上,现在大部分的标准采用 QC LDPC 码。这样的 QC LDPC 码的奇偶校验矩阵成为具有循环矩阵的特殊的构造。循环矩阵是各行 将前一行的要素进行一次循环移位 (shift) 而得到的,能够具有 1、。

42、2 或其以上的循环地移 位的对角线 (cyclically-shifted diagonal) 的正方矩阵。各循环矩阵的尺寸是 Q 行 Q 列 (QQ),Q 被称为 QC LDPC 码的循环系数 (cyclic factor)。通过这样的准循环构造能够将 Q 个检查节点并行处理,QC LDPC 码对高效的硬件安装来说是明显有利的。 0092 图 2 表示循环系数 Q 8 的 QC LDPC 码的奇偶校验矩阵的一例,在图 2 的奇偶校 验矩阵中,存在具有 1 或 2 的循环地移位的对角线的循环矩阵。其中,在图 2 的奇偶校验矩 阵中,值为“1”的矩阵要素以黑方形表示,值为“0”的矩阵要素以白方形。

43、表示。 0093 图 2 的 QC LDPC 码是将 812 96 比特的块编码为 818 144 比特的码字的 码,编码率为 96/144 2/3。码字比特被分割为 Q 比特的块。该 Q 比特的块在本文件中被 称为循环块或准循环块,记载为“QB”。 0094 图2所示的奇偶校验矩阵的QC LDPC码被称为重复累积(repeat-accumulate :RA) QC LDPC 码,属于特殊的种类的 QC LDPC 码。RA QC LDPC 码以编码的容易性而被熟知,在第 2 代 DVB 标准 (DVB S2( 非专利文献 2)、DVB T2( 非专利文献 1)、DVB C2( 非专利文 献 3。

44、) 等大量标准中被采用。在 RA QC LDPC 码中,与奇偶校验矩阵的校验比特对应的右侧 ( 奇偶部分 ) 成为要素“1”的配置位置为阶梯状的构造。这些方面在该技术领域中已被熟 知。另外,奇偶校验矩阵的左侧是与信息比特对应的部分 ( 信息部分 )。 0095 接着,关于特别适合于QC LDPC块的构造的特殊的种类的比特交织器,说明其特征 中的几个。该比特交织器被称为并行比特交织器,由于高并行度而被赋予特征。并行比特 交织器特别能够实现高效的硬件安装。 0096 图 3 表示图 1 所示的比特交织器 120 的一例,包含 QC LDPC 码用的并行比特交织 器 121。其中,在该例的 QC L。

45、DPC 码中,每 1 码字为 12 准循环块,每 1 准循环块为 8 比特 (Q 说 明 书CN 104471861 A 6/24 页 12 8)。另外,在本文件中,将每 1 码字的准循环块数记载为 N。 0097 1LDPC 块的多个准循环块被分为多个段 (section)( 在本文件中,也被称为交织器 段或比特交织器段),各段使用段置换而分别进行交织。对各段进行的段置换也可以是相互 相同的规则。每 1 段的循环块数是并行比特交织器的参数,在本文件中将其记载为 M。另 外,在图 3 的例子中,M 4。 0098 在图 3 的例子中,12 准循环块 QB1 QB12 被分为三个段 1 3。段 。

46、1 3 的 QM 84 比特通过并行比特交织器 121 的段交织器 121 1 121 3 使用段置换而分别 被交织。另外,进行交织,以使对于比特组 C1 C24 的 M 4 比特,从其对应的段中包含的 M 4 个准循环块的各自中逐一比特地映射。 0099 以下,将图 3 的段 1 作为对象,使用图 4 说明 M 4、Q 8 的情况下的段置换的一 例。 0100 段交织器 121 1 如图 4 所示那样,执行比特的交织以使准循环块 QB1 QB4 的 QM 84 比特被映射到由 M 4 比特构成的 Q 8 个比特组 C1 C8。 0101 进而,将图 3 的段 1 作为对象,使用图 5(a)、。

47、(b) 更详细地说明 M 4、Q 8 的情 况下的段置换。图 5(a)、(b) 的一个正方形对应于 LDPC 码字的 1 比特。 0102 段交织器 121 1 进行与以下等价的处理 :将段 1 的 QM 84 比特按所输入 的比特顺序,如图 5(a) 所示那样沿行方向写入至 Q 列 M 行 8 列 4 行的矩阵 ( 段置换矩 阵 ),如图 5(b) 所示那样将所写入的 QM 84 比特从该矩阵沿列方向读出。另外,在图 5(a)、(b) 中分别将写入顺序以及读出顺序以箭头示出。 0103 另外,图 5(a)、(b) 中说明的交织被称为所谓列行交织。 0104 通过执行上述的段置换,段交织器的输。

48、出由 M 比特 ( 矩阵的 1 列的比特 ) 的组构 成,M 比特属于原来的 LDPC 块的 M 个不同的循环块。 0105 另外,在将多个准循环块分为段之前,也可以将 LDPC 码字中的准循环块的排列顺 序按照规定的置换而变更,该置换被称为准循环块置换 (QB 置换 )。进而,为了变更准循环 块内的Q比特的排列顺序,附加的置换也可以适用于各准循环块的Q比特,该置换被称为准 循环块内置换(intraQB置换),典型地说是循环移位。典型地说移位值在各循环块中不 同,但也可以相同。 0106 图 6 表示具备 QB 置换以及 intra QB 置换的功能的比特交织器的一结构例。 0107 比特交织器120a不仅具备执行段置换的段交织器121,在其前级还具备执行QB置 换的 QB 交织器 123、以及执行 intra QB 置换的 int。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 电学 > 基本电子电路


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1