Способ и устройство для канального кодирования и декодирования в системе связи, в которой используются коды контроля четности с низкой плотностью

Способ и устройство для канального кодирования и декодирования в системе связи, в которой используются коды контроля четности с низкой плотностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

2420-170647RU/17

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе связи, в которой используются коды контроля четности с низкой плотностью (LDPC). В частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству канального кодирования/декодирования для генерации LDPC-кодов с разными длинами кодового слова и разными скоростями кодирования из LDPC-кода, заданного в модуляции высшего порядка.

Уровень техники

В системах беспроводной связи производительность линии значительно деградирует из-за различных шумов в каналах, замирания и межсимвольных помех (ISI). Следовательно, чтобы реализовать высокоскоростные системы цифровой связи, которые требуют большой пропускной способности и высокой надежности, например для систем мобильной связи следующего поколения, систем цифрового вещания и портативного Интернета, важно разработать технологию для преодоления канальных шумов, замирания и ISI. В последнее время проводятся обширные исследования в области кодов с коррекцией ошибок, которые рассматриваются как способ для повышения надежности связи путем эффективного восстановления искаженной информации.

LDPC-код, впервые представленный Галагером в 1960-ых, со временем потерял свою привлекательность из-за сложности реализации, связанной с уровнем технологии на то время. Тем не менее, поскольку турбокод, который был открыт в 1993 г. Берроу, Главью и Титимашимой, обеспечивает уровни производительности примерно на уровне предела канала Шеннона, были проведены исследования итеративного декодирования и кодирования канала на основе графа с анализом производительности и характеристик турбокода. Это стало толчком для повторного исследования LDPC-кода в конце 1990-ых. Эти исследования показали, что LDPC-код обеспечивает производительность примерно на уровне предела канала Шеннона, если LDPC-код подвергается декодированию путем применения итеративного декодирования на основании алгоритма сумма-произведение относительно графа Таннера (особого вида двудольного графа), соответствующего LDPC-коду.

LDPC-код, как правило, представляется в виде графа, и многие характеристики могут быть проанализированы с помощью способов, основанных на теории графов, алгебре и теории вероятностей. Обычно модель канальных кодов в виде графа полезна для описания кодов, и путем сопоставления информации по кодированным битам к вершинам в графе и сопоставления отношений между битами к ребрам графа можно представить сеть связи, в которой вершины обмениваются предопределенными сообщениями через ребра. Таким образом, обеспечивается возможность выведения естественного алгоритма декодирования. Например, алгоритм декодирования, выведенный из решетки, которую можно рассматривать как некоторый тип графа, может включать в себя известный алгоритм Витерби, а также алгоритм Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv (BCJR).

LDPC-код обычно определяется матрицей контроля четности, и он может быть выражен как двудольный граф, который называют графом Таннера. Термин "двудольный граф" обозначает граф, вершины которого разделены на два разных типа, и LDPC-код представляется как двудольный граф, включающий в себя вершины, некоторые из которых называются переменными узлами, а другие называются контрольными узлами. Переменные узлы взаимно-однозначно сопоставляются кодированным битам.

Способ представления в виде графа для LDPC-кода описан ниже, со ссылкой на фиг.1 и 2.

Фиг.1 представляет собой иллюстрацию примера матрицы H₁ контроля четности LDPC-кода, содержащей 4 строки и 8 столбцов. Ссылаясь на фиг.1, поскольку количество столбцов составляет 8, матрица H₁ контроля четности представляет LDPC-код, который генерирует кодовое слово длиной 8, и столбцы взаимно-однозначно сопоставляются 8 кодированным битам.

Фиг.2 представляет собой иллюстрацию графа Таннера, соответствующего матрице H₁ контроля четности с фиг.1.

Ссылаясь на фиг.2, граф Таннера для LDPC-кода включает в себя 8 переменных узлов x₁ (202), x₂ (204), x₃ (206), x₄ (208), x₅ (210), x₆ (212), x₇ (214) и x₈ (216), а также 4 контрольных узла 218, 220, 222 и 224. i-й столбец и j-я строка матрицы H₁ контроля четности LDPC-кода сопоставляются переменному узлу x_i и j-му контрольному узлу, соответственно. Кроме того, величина 1, то есть ненулевая величина в точке, где пересекаются i-й столбец и j-я строка в матрице H₁ контроля четности LDPC-кода, указывает, что существует ребро между переменным узлом x₁ и j-м контрольным узлом в графе Таннера с фиг.2.

В графе Таннера для LDPC-кода степень переменного узла и контрольного узла указывает количество ребер, присоединенных к каждому соответствующему узлу, и эта степень равна количеству ненулевых элементов в столбце или строке, соответствующей заданному узлу в матрице контроля четности LDPC-кода. Например, ссылаясь на фиг.2, степени переменных узлов x₁ (202), x₂ (204), x₃ (206), x₄ (208), x₅ (210), x₆ (212), x₇ (214) и x₈ (216) равны 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2 и 2, соответственно, а степени контрольных узлов 218, 220, 222 и 224 равны 6, 5, 5 и 5, соответственно. Кроме того, номера ненулевых элементов в столбцах матрицы H₁ контроля четности с фиг.1, которые соответствуют переменным узлам с фиг.2, совпадают с их степенями 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2 и 2, а номера ненулевых элементов в строках матрицы H₁ контроля четности с фиг.1, которые соответствуют контрольным узлам с фиг.2, совпадают с их степенями 6, 5, 5 и 5.

Чтобы выразить распределение степени для узлов LDPC-кода, отношение переменных узлов со степенью i к общему количеству переменных узлов определяется как f_i, а отношение количества контрольных узлов со степенью j к общему количеству контрольных узлов определяется как g_j. Например, для LDPC-кода, соответствующего фиг.1 и 2, f₂=4/8, f₃=3/8, f₄=1/8 и f_i=0 для i≠2, 3, 4, и g₅=3/4, g₆=1/4 и g_j=0 для j≠5, 6. Когда длина LDPC-кода определена как N, то есть количество столбцов равно N, и когда количество строк определено как N/2, плотность ненулевых элементов во всей матрице контроля четности с вышеупомянутым распределением степени вычисляется согласно Уравнению (1)

…(1)

В Уравнении (1) по мере увеличения N плотность элементов "1" в матрице контроля четности уменьшается. В целом для LDPC-кода, поскольку длина N кодового слова обратно пропорциональна плотности ненулевых элементов, LDPC-код с большим значением N имеет очень низкую плотность ненулевых элементов. Термин "низкая плотность" в названии LDPC-кода связан с этим аспектом.

Ниже, со ссылкой на фиг.3, описаны характеристики матрицы контроля четности структурированного LDPC-кода согласно настоящему изобретению. Фиг.3 представляет собой иллюстрацию LDPC-кода, применяемого в стандарте 2-го Поколения Спутниковой Передачи - Цифрового ВидеоВещания (Digital Video Broadcasting-Satellite Transmission 2^nd Generation, DVB-S2), который является одним из Европейских стандартов цифрового вещания.

На фиг.3 N ₁ и K ₁ обозначают длину кодового слова и длину информации (или длину информационного слова) LDPC-кода, соответственно, а (N ₁ -K ₁ ) определяет длину контроля по четности. Кроме того, целые M₁ и q определяются так, чтобы удовлетворялось равенство q=(N ₁ -K ₁ )/M ₁ . Предпочтительно, величина K ₁ /M ₁ также является целой. В настоящем документе матрица контроля четности с фиг.3 для удобства обозначается как первая матрица H₁ контроля четности.

Ссылаясь на фиг.3, структура части контроля четности, то есть фрагмента с K-го столба по (N ₁-1)-й столбец в матрице контроля четности имеет двойную диагональную форму. Следовательно, что касается распределения степени по столбцам, соответствующим части контроля четности, то все столбцы имеют степень "2", за исключением последнего столба, который имеет степень "1".

В матрице контроля четности структура информационной части, то есть фрагмента с 0-го столбца по (K ₁-1)-й столбец, формируется с применением следующих правил.

Правило 1: генерируется всего K ₁ /M ₁ групп столбцов путем группирования K ₁ столбцов, соответствующих информационному слову в матрице контроля четности, во множество групп, каждая из которых включает в себя M ₁ столбцов. Способ для формирования столбцов в каждой группе определяется нижеизложенным Правилом 2.

Правило 2: сначала определяются позиции элементов "1" в каждом 0-ом столбце в i-й группе столбцов (где i=1,…, K ₁ /M ₁ ). Степень 0-го столбца в каждой i-й группе столбцов обозначается как D _i. Если позициями столбцов с 1 являются ,,…, , то позиции (k=1, 2,…, D _i) строк с 1 определяются согласно Уравнению (2) в j-ом столбце (где j=1, 2,…, M ₁-1) в i-й группе столбцов

…(2)

Из вышеизложенных правил следует, что степени всех столбцов из i-й группы столбцов равны D _i. Для лучшего понимания структуры DVB-S2 LDPC-кода, который хранит информацию о матрице контроля четности согласно вышеупомянутым правилам, ниже приведено подробное описание одного примера.

Например, для N ₁=30, K ₁=15, M ₁=5 и q=3, три последовательности для информации о позициях строк с элементами "1" для 0-х столбцов в 3 группах столбцов могут быть выражены следующим образом. Так, эти последовательности называются "последовательностями позиций с весовым коэффициентом 1".

Что касается последовательности позиций с весовым коэффициентом 1 для 0-х столбцов в каждой группе столбцов, то для каждой группы столбцов только соответствующие последовательности позиций могут быть выражены следующим образом. Например:

0 1 2

0 11 13

0 10 14.

Иначе говоря, i-я последовательность позиций с весовым коэффициентом 1 в i-й линии последовательно представляет информацию о позициях строк с элементом "1" для i-й группы столбцов.

Можно сгенерировать LDPC-код с концепцией, соответствующей DVB-S2 LDPC-коду с фиг.4, путем формирования матрицы контроля четности посредством информации, соответствующей упомянутому детальному примеру и Правилам 1 и 2.

Известно, что DVB-S2 LDPC-код согласно Правилу 1 и Правилу 2 может быть эффективно закодирован посредством структурной формы. Ниже в качестве примера описаны последовательные этапы процесса LDPC-кодирования посредством матрицы контроля четности на основе DVB-S2.

В следующем описании DVB-S2 LDPC-код с N ₁=16200, K ₁ =10800, M ₁=360 и q=15, подвергается процессу кодирования. Для удобства информационные биты с длиной K _i представлены как (i ₀ , i ₁ ,…, i _N1-K1-1), а биты четности с длиной (N ₁ -K ₁ ) представлены как (p ₀ , p ₁ ,…, p _N1-K1-1).

Этап 1: LDPC-код инициализирует биты четности следующим образом:

p ₀ =p ₁ = =p _N1-K1-1=0

Этап 2: LDPC-кодер считывает информацию по строке, где элемент "1" расположен в группе столбцов из 0-й последовательности позиций с весовым коэффициентом 1 среди сохраненных последовательностей, указывающих матрицу контроля четности.

0 2084 1613 1548 1286 1460 3196 4297 2481 3369 3451 4620 2622

LDPC-кодер обновляет конкретные биты p _x четности согласно Уравнению (3), используя считанную информацию и первый информационный бит i ₀ . Здесь x представляет собой величину для k=1, 2,…, 13.

…(3)

В Уравнении (3) p _x =p _x ⊕i ₀ также может быть выражено как p _x ←⊕i ₀ , где ⊕ представляет бинарное суммирование.

Этап 3: LDPC-кодер сначала находит величину по Уравнению (4) для следующих 359 информационных битов i_m (где m=1, 2,…, 359) после i ₀ .

{x+(mmodM ₁ )×q}mod(N ₁ -K ₁ ), M ₁=360, m=1, 2,…, 359 (4)

В Уравнении (4), x представляет собой величину для k=1, 2,…, 13. Следует отметить, что Уравнение (4) следует той же концепции, что и Уравнение (2).

Далее, LDPC-кодер выполняет операцию, похожую на Уравнение (3), используя величину, полученную в Уравнении (4). То есть LDPC-кодер обновляет

для i _m. Например, для m=1, то есть для i ₁ LDPC-кодер обновляет биты четности согласно Уравнению (5)

…(5)

Следует отметить, что в Уравнении (5) q=15. LDPC-кодер аналогичным образом выполняет вышеописанный процесс для m=1, 2, …, 359.

Этап 4: Как и на Этапе 2, LDPC-кодер считывает информацию 1-й последовательности (k=1, 2,…, 13) позиций с весовым коэффициентом 1 для 361-го информационного бита i ₃₆₀ и обновляет конкретный p _x, где величина x равна . LDPC-кодер обновляет , m=361, 362,…, 719 путем применения Уравнения (4) к следующим 359 информационным битам i ₃₆₁, i ₃₆₂,…, i ₇₁₉ после i ₃₆₀.

Этап 5: LDPC-кодер повторяет Этапы 2, 3 и 4 для всех групп, каждая из которых имеет 360 информационных битов.

Этап 6: LDPC-кодер определяет биты четности, используя Уравнение (6)

…(6)

Биты p _i четности в Уравнении (6) представляют собой биты четности, которые были подвергнуты LDPC-кодированию.

Как описано выше, DVB-S2 выполняет кодирование путем выполнения Этапов 1-6.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Для применения LDPC-кода к действительной системе связи этот LDPC-код должен быть устроен так, чтобы обеспечивать скорость передачи данных, требуемую в заданной системе связи. В частности, не только в адаптивных системах связи, где применяется Гибридный Автоматический Запрос Повторной Передачи (Hybrid Automatic Retransmission Request, HARQ) и Адаптивная Модуляция и Кодирование (Adaptive Modulation and Coding, AMC), но и других системах связи, поддерживающих разные службы вещания, для поддержки разных скоростей передачи данных согласно системным требованиям необходимы LDPC-коды с разными длинами кодовых слов.

Тем не менее, как описано выше, LDPC-код, используемый в системе DVB-S2, имеет только два типа длины кодового слова из-за ограниченного применения, и каждый тип LDPC-кода требует независимой матрицы контроля четности. Соответственно, в уровне техники существует необходимость в способе поддержки разных длин кодового слова, чтобы повысить расширяемость и гибкость системы. Так, в системе DVB-S2 для передачи информации сигнализации требуется передача данных объемом от сотен до тысяч битов. Тем не менее, поскольку для длины DVB-S2 LDPC-кода доступно только два варианта - 16200 и 64800, все же есть необходимость в поддержке разных длин кодовых слов. В добавление, поскольку хранение независимых матриц контроля четности для каждой длины кодового слова LDPC-кода сокращает общую эффективность памяти, существует необходимость в схеме, обеспечивающей эффективную поддержку разных длин кодового слова из заданной существующей матрицы контроля четности, без необходимости в новой матрицы контроля четности.

Техническое решение

Целью одного варианта осуществления настоящего изобретения является решение, по меньшей мере, вышеупомянутых проблем и/или недостатков и предоставление, по меньшей мере, преимуществ, описанных ниже. Соответственно, одной целью настоящего изобретения является предоставление способа и устройства канального кодирования/декодирования для генерации из заданного LDPC-кода нового LDPC-кода с другой длиной кодового слова путем применения сокращения или выкалывания, которое определяется с учетом модуляции высшего уровня в системе связи, в которой используются LDPC-коды.

Еще одной целью настоящего изобретения является предоставление способа и устройства канального кодирования/декодирования для гарантирования оптимальной производительности относительно структуры DVB-S2 в системе связи, где применяются LDPC-коды.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предоставлен способ для кодирования канала в системе связи, в которой применяется код Контроля Четности с Низкой Плотностью (Low-Density Parity-Check, LDPC). Этот способ включает в себя этапы, на которых: определяют количество битов четности для выкалывания; разделяют биты четности через предопределенные интервалы и определяют количество выкалываемых битов четности, которые подвергаются выкалыванию в упомянутых предопределенных интервалах; определяют схему модуляции; определяют позиции выкалываемых битов четности, соответствующих упомянутому определенному количеству выкалываемых битов в упомянутых предопределенных интервалах, согласно схеме модуляции; многократно выполняют выкалывание выкалываемых битов четности, соответствующих упомянутым определенным позициям в упомянутых предопределенных интервалах; и передают остальные биты, за исключением выколотых битов, согласно схеме модуляции.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предоставлено устройство для кодирования канала в системе связи, в которой применяется код Контроля Четности с Низкой Плотностью (Low-Density Parity-Check, LDPC). Это устройство включает в себя блок применения шаблона выкалывания, предназначенный для определения количества битов четности для выкалывания, разделения битов четности на предопределенные интервалы, определения количества выкалываемых битов четности, которые подвергаются выкалыванию в упомянутых предопределенных интервалах, определения схемы модуляции, определения позиций выкалываемых битов четности, соответствующих определенному количеству выкалываемых битов четности в предопределенных интервалах согласно схеме модуляции, и для многократного выполнения выкалывания битов четности, соответствующих упомянутым определенным позициям в упомянутых предопределенных интервалах; и передатчик, предназначенный для передачи остальных битов, за исключением выколотых битов, согласно упомянутой схеме модуляции.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предоставлен способ декодирования канала в системе связи, в которой применяется код Контроля Четности с Низкой Плотностью (Low-Density Parity-Check, LDPC). Этот способ включает в себя этапы, на которых: демодулируют сигнал, переданный из передатчика; определяют, присутствуют ли какие-либо выколотые биты четности в этом демодулированном сигнале; определяют позиции выколотых битов четности путем оценки информации о шаблоне выкалывания, когда присутствуют выколотые биты четности; и декодируют данные, используя упомянутые позиции выколотых битов четности. Информация о шаблоне выкалывания включает в себя шаблон выкалывания, полученный с учетом схемы модуляции, определенной передатчиком.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предоставлено устройство для декодирования канала в системе связи, в которой применяется код Контроля Четности с Низкой Плотностью (Low-Density Parity-Check, LDPC). Это устройство включает в себя демодулятор, предназначенный для демодуляции сигнала, переданного из передатчика; блок оценки шаблона выкалывания, предназначенный для определения того, присутствуют ли какие-либо выколотые биты четности в демодулированном сигнале, и для определения позиций выколотых битов четности путем оценки информации о шаблоне выкалывания, когда присутствуют выколотые биты четности; и декодер, предназначенный для декодирования данных, используя упомянутые позиции выколотых битов четности. Информация о шаблоне выкалывания включает в себя шаблон выкалывания, полученный с учетом схемы модуляции, определенной передатчиком.

Другие аспекты, преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники при изучении следующего подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Полезные эффекты

Варианты осуществления настоящего изобретения могут генерировать отдельный LDPC-код с разной длиной кодового слова путем оптимизации производительности кодирования/декодирования, используя информацию о заданной матрице контроля четности, в системе связи, в которой используются модуляция высшего порядка и LDPC-коды.

Краткое описание чертежей

Вышеупомянутые и другие аспекты, отличительные признаки и преимущества определенных примеров осуществления настоящего изобретения будут очевидны из следующего подробного описания с сопутствующими чертежами, на которых:

фиг.1 - иллюстрация примера матрицы контроля четности LDPC-кода длиной 8;

фиг.2 - иллюстрация графа Таннера для матрицы контроля четности LDPC-кода длиной 8;

фиг.3 - иллюстрация DVB-S2 LDPC-кода;

фиг.4 - иллюстрация примера матрицы контроля четности DVB-S2 LDPC-кода;

фиг.5(a) - иллюстрация созвездия сигнала для QPSK-модуляции, используемой в цифровой системе связи;

фиг.5(b) - иллюстрация созвездия сигнала для 16-QAM-модуляции, используемой в цифровой системе связи;

фиг.5(c) - иллюстрация созвездия сигнала для 64-QAM-модуляции, используемой в цифровой системе связи;

фиг.6 - иллюстрация структурной схемы приемопередатчика в системе связи, в которой используется LDPC-код;

фиг.7 - схема, иллюстрирующая пример, где к LDPC-коду с фиг.4 применяется случайное выкалывание;

фиг.8 - схема, иллюстрирующая еще один пример, где к LDPC-коду с фиг.4 применяется неслучайное выкалывание;

фиг.9 - схема, иллюстрирующая еще один пример, где к LDPC-коду с фиг.4 применяется неслучайное выкалывание;

фиг.10 - иллюстрация еще одного примера матрицы контроля четности DVB-S2 LDPC-кода;

фиг.11 - иллюстрация примера шаблона выкалывания, определяемого с учетом BPSK или QPSK-передачи в LDPC-коде с фиг.10;

фиг.12 - иллюстрация примера шаблона выкалывания, определяемого с учетом 16-QAM-передачи в LDPC-коде с фиг.10;

фиг.13 - иллюстрация примера шаблона выкалывания, определяемого с учетом 64-QAM-передачи в LDPC-коде с фиг.10;

фиг.14 - схема последовательности операций, иллюстрирующая способ генерации LDPC-кода с разной длиной кодового слова из матрицы контроля четности сохраненного LDPC-кода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.15 - схема последовательности операций, иллюстрирующая способ декодирования LDPC в приемном устройстве согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.16 - структурная схема передающего устройства, в котором применяется выколотый/сокращенный LDPC-код, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

фиг.17 - структурная схема приемного устройства, в котором применяется выколотый/сокращенный LDPC-код, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Во всех чертежах одинаковые ссылочные номера обозначают одинаковые элементы, отличительные признаки и структуры.

Вариант осуществления

Нижеприведенное описание в сочетании с прилагаемыми чертежами предназначено для разъяснения вариантов осуществления настоящего изобретения, как определено формулой изобретения и ее эквивалентами. Оно включает в себя различные конкретные детали, которые помогают понять изобретение. Однако эти конкретные детали не должны рассматриваться только как иллюстративные. Соответственно, специалистам в данной области техники будет очевидно, что в рамках объема и сущности настоящего изобретения могут быть выполнены различные изменения и модификации описанных вариантов осуществления. В добавление, описание известных функций и конструкций опущено для краткости и ясности.

Термины и слова, использованные в следующем описании и формуле изобретения, не ограничиваются библиографическими значениями, и они использовались настоящим изобретателем, чтобы обеспечить ясное и последовательное понимание настоящего изобретения. Соответственно, специалистам в данной области техники будет очевидно, что следующее описание вариантов осуществления настоящего изобретения предоставлено только в целях иллюстрации, а не в целях ограничения изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

Следует понимать, что термины в единственном числе включают в себя множественное число, если из контекста явно не следует иное. Так, например, ссылка на "поверхность компонента" включает в себя ссылку на одну или более таких поверхностей.

Сначала описана разность в надежности модуляции высшего порядка. В отличие от систем связи, в которых используется только Двоичная Фазовая Манипуляция (Binary Phase Shift Keying, BPSK) или Квадратурная Фазовая Манипуляция (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK), когда в системе связи, для которой требуются LDPC-Коды с разными длинами кодового слова, используется модуляция высшего порядка, надежности битов, составляющих символы модуляции высшего порядка, имеют разные значения.

Для разъяснения разности надежности в модуляции высшего порядка предоставлено описание созвездий сигнала для Квадратурной Амплитудной Модуляции (Quadrature Amplitude Modulation, QAM), которая представляет собой модуляцию высшего порядка. QAM-модулированный символ состоит из действительной части и мнимой части, и разные символы модуляции могут быть сгенерированы путем дифференциации величины и знаков их действительных и мнимых частей. QAM описана вместе с QPSK-модуляцией, чтобы выделить детали характеристик QAM.

Фиг.5(a) представляет собой иллюстрацию созвездия сигнала для обычной QPSK-модуляции.

Ссылаясь на фиг.5(a), y₀ определяет знак действительной части, тогда как y₁ определяет знак мнимой части. То есть знак действительной части будет плюсом (+) для y₀=0 и минусом (-) для y₀=1. Кроме того, знак мнимой части будет плюсом (+) для y₁=0 и минусом (-) для y₁=1. Поскольку y₀ и y₁ равны в терминах вероятности возникновения ошибки, поскольку они представляют собой биты индикации знака, которые указывают соответствующие знаки действительной части и мнимой части, при QPSK-модуляции надежности битов (y₀, y₁), соответствующих одному сигналу модуляции, важны в равной степени. Для y_0,q и y_1,q второй нижний индекс q указывает q-й вывод битов, образующих сигнал модуляции.

Фиг.5(b) представляет собой иллюстрацию созвездия сигнала для обычной 16-QAM-модуляции.

Ссылаясь на фиг.5(b), значение (y₀, y₁, y₂, y₃), соответствующее битам одного сигнала модуляции, описано ниже. Биты y₀ и y₂ определяют знак и величину действительной части, соответственно, тогда как биты y₁ и y₃ определяют знак и величину мнимой части, соответственно. Иначе говоря, y₀ и y₁ определяют знаки действительной части и мнимой части сигнала модуляции, а y₂ и y₃ определяют величины действительной части и мнимой части сигнала модуляции. Поскольку различить знак модулированного сигнала проще, чем различить величину модулированного сигнала, y₂ и y₃ выше, чем y₀ и y₁ в терминах вероятности возникновения ошибки. Следовательно, в терминах вероятности отсутствия ошибок (то есть надежностей) битов имеет место следующее отношение - y₀=y₁>y₂=y_3. То есть биты (y₀, y₁, y₂, y₃), образующие сигнал QAM-модуляции, в отличие от сигнала QPSK-модуляции имеют разные надежности.

При 16-QAM-модуляции среди 4 битов, образующих сигнал, 2 бита определяют знаки действительной части и мнимой части сигнала, а остальные биты требуются только для определения величины действительной части и мнимой части сигнала. Таким образом, порядки (y₀, y₁, y₂, y₃) и роль каждого бита подвержены изменению.

Фиг.5(c) представляет собой иллюстрацию созвездия сигналов для обычной 64-QAM-модуляции.

Среди (y₀, y₁, y₂, y₃, y₄, y₅), соответствующих битам одного сигнала модуляции, биты y₀, y₂ и y₄ определяют величину и знак действительной части, а биты y₁, y₃ и y₅ определяют величину и знак мнимой части. Так, y₀ и y₁ определяют знаки действительной части и мнимой части, соответственно, а комбинация y₂ и y₄ и комбинация y₃ и y₅ определяют величину действительной части и мнимой части, соответственно. Поскольку различить знаки модулированного сигнала легче, чем различить величины модулированного сигнала, надежности y₀ и y₁ выше, чем надежности y₂, y₃, y₄ и y₅. Биты y₂ и y₃ определяются в зависимости от того, больше или меньше ли величина модулированного символа чем 4, а биты y₄ и y₅ определяются согласно тому, ближе ли величина модулированного символа к значению 4 или значению 0, где значение 2 располагается между ними, или к значению 4 или значению 8, где значение 6 располагается между ними. Таким образом, диапазон, в котором величина определяется посредством y₂ и y₃, составляет 4, тогда как диапазон для y₄ и y₅ составляет 2. В результате y₂ и y₃ выше по надежности, чем y₄ и y₅. В заключение, в терминах вероятности отсутствия ошибок (то есть надежности) битов имеет место следующее отношение - y₀=y₁>y₂=y₃>y₄=y₅.

При 64-QAM-модуляции среди 6 битов, образующих сигнал, 2 бита определяют знаки действительной части и мнимой части сигнала, а остальные 4 бита требуются только для определения величины действительной части и мнимой части сигнала. Таким образом, порядки (y₀, y₁, y₂, y₃, y₄, y₅) и роль каждого бита подвержены изменению. Кроме того, в созвездии сигнала при 256-QAM или выше роли и надежности битов, образующих сигнал модуляции, отличаются, как описано выше. Подробное описание этого случая опущено.

Следовательно, варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ и устройство для поддержки LDPC-кодов с разными длинами кодового слова, подходящими для модуляции высшего порядка, используя матрицу контроля четности структурированного LDPC-кода определенного типа. В добавление, настоящее изобретение предоставляет устройство для поддержки разных длин кодового слова согласно модуляции высшего порядка в системе связи, в которой используется LDPC-код определенного типа, и способ для управления таким устройством. В частности, настоящее изобретение предоставляет способ для генерации LDPC-кода, используя матрицу контроля четности заданного LDPC-кода, где сгенерированный LDPC-код короче по длине, чем заданный LDPC-код, а также соответствующее устройство.

Фиг.6 представляет собой структурную схему приемопередатчика в системе связи, в которой используется LDPC-код.

Ссылаясь на фиг.6, сообщение u вводится в LDPC-кодер 611 в передатчике 610 до выполнения его передачи в приемник 630. LDPC-кодер 611 кодирует введенное сообщение u и выводит кодированный сигнал c в модулятор 613. Модулятор 613 модулирует кодированный сигнал c и передает модулированный сигнал s в приемник 630 через беспроводной канал 620. Демодулятор 631 в приемнике 630 демодулирует принятый сигнал r и выводит демодулированный сигнал x в LDPC-декодер 633. LDPC декодер 633 находит оценку

u

сообщения на основании данных, принятых через беспроводной канал 620 путем декодирования демодулированного сигнала x.

Используя предопределенную схему, LDPC-кодер 611 генерирует матрицу контроля четности согласно длине кодового слова, необходимой для системы связи. В частности, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения LDPC-кодер 611 может поддерживать разные длины кодового слова, используя упомянутый LDPC-код без необходимости дополнительной сохраненной информации.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в способе получения разных длин кодового слова из заданного LDPC-кода используется метод сокращения и/или метод выкалывания. Термин "выкалывание" обозначает способ, согласно которому специфицированная часть кодового слова LDPC не передается после генерации кодового слова LDPC из заданной конкретной матрицы контроля четности путем выполнения LDPC-кодирования. Соответственно, приемник определяет, что непереданные биты были удалены.

Для разъяснения метода выкалывания ниже, со ссылкой на фиг.3, подробно описана матрица контроля четности DVB-S2 LDPC-кода.

Общая длина матрицы контроля четности для DVB-S2 LDPC-кода, проиллюстрированной на фиг.3, равна N ₁, начальная часть соответствует информационным битам (i ₀, i ₁,…, i _K1-1) и имеет длину K ₁, а задняя часть соответствует битам (p ₀, p ₁,…, p _K1-1) четности и имеет длину (N ₁-K ₁).

Обычно выкалывание может быть применено как к информационным битам, так и к битам четности. Хотя выкалывание и сокращение обычно сокращают длины кодового слова, выкалывание в отличие от сокращения не ограничивает величины конкретных битов. Согласно методу выкалывания конкретные информационные биты или конкретная часть сгенерированных битов четности просто не передается, так что приемник может удалить соответствующие биты. Иначе говоря, путем невыполнения передачи битов в N _p предопределенных позициях в сгенерированном кодовом слове LDPC длиной N ₁, выкалывание может обеспечить такой же эффект, что и при передаче кодового слова LDPC длиной (N ₁ -N _p). Поскольку все столбцы, которые соответствуют битам, выколотым в матрице контроля четности, используются в исходном виде в процессе декодирования, выкалывание явно отличается от сокращения.

Дополнительно, поскольку информация позиции для выколотых битов может быть распространена или совместно оценена передатчиком и приемником при настройке системы, приемник может просто удалить соответствующие выколотые биты до выполнения декодирования.

Согласно методу выкалывания, поскольку длина кодового слова, которое передатчик фактически передает, равна N ₁ -N _p и длина информационного слова постоянно равна K ₁, кодовая скорость становится равной K ₁ /(N ₁ -N _p ), что всегда больше, чем первая заданная кодовая скорость K ₁ /N ₁.

Ниже приведено описание метода сокращения и метода выкалывания, которые подходят для DVB-S2 LDPC-кода. DVB-S2 LDPC-код, как описано выше, представляет собой LDPC-код с конкретной структурой. Соответственно, по сравнению с обычным LDPC-кодом DVB-S2 LDPC-код может подвергаться более эффективному сокращению и выкалыванию.

Ниже, со ссылкой на фиг.4, приведено детальное описание характеристик DVB-S2 LDPC-кода, к которому применяется выкалывание. Следует отметить, что для DVB-S2 LDPC-кода с фиг.4, N ₁=30, K ₁=15, M ₁=5 и q=3, и последовательности позиций с весовым коэффициентом 1 для 0-х столбцов в трех группах столбцов выражаются следующим образом:

0 1 2

0 11 13

0 10 14

i-я последовательность позиций с весовым коэффициентом 1 в i-м столбце последовательно представляет информацию о позициях строк с элементом "1" в i-й группе столбцов.

Фиг.7 представляет собой иллюстрацию примера, где к LDPC-коду с фиг.4 применяется случайное выкалывание. Поскольку биты четности, выкалываемые на фиг.7, подвергаются процессу удаления в декодере, выколотые биты четности по сравнению с другими неудаленными битами не обеспечивают больший эффект повышения производительности в процессе LDPC-декодирования, что приводит к снижению их надежности. Следовательно, другие биты, напрямую соединенные с выколотыми битами четности, имеющими низкую надежность, также подвергаются сокращению эффекта повышения производительности в процессе декодирования. Чем больше количество ребер, соединенных с битами, которые выкалываются на графе Таннера, тем сильнее выражается сокращение эффекта повышения производительности.

Например, на фиг.7 0-й информационный бит, соответствующий 0-му столбцу, напрямую соединен с выко