Устройство и способ для передачи и приема данных в системе связи/широковещания

Устройство и способ для передачи и приема данных в системе связи/широковещания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе связи/широковещания.

Уровень техники

В системе связи/широковещания, производительность линии связи может значительно снижаться из-за различных шумов канала и явления замирания и межсимвольной помехи (ISI). Поэтому, для реализации высокоскоростных цифровых систем связи/широковещания, требующих обработки больших объемов данных и высокой надежности, например мобильной связи нового поколения, цифрового вещания и мобильного интернета, требуется развитие технологии для преодоления шума и замирании и ISI. В последнее время, в рамках исследований для преодоления шума и т.д., активно проводятся исследования в отношении кода коррекции ошибок в качестве способа повышения надежности связи и широковещания за счет эффективного восстановления искаженной информации.

Код контроля четности низкой плотности (LDPC), впервые введенный в 1960-х Gallager, был забыт по причине сложности, трудной для реализации на технологическом уровне того времени. Однако, поскольку турбокод, предложенный Berrou и Glavieux, Thitimajshima в 1993 г. продемонстрировал производительность, приближающуюся к канальной емкости по Шеннону, были проведены различные анализы в отношении производительности и характеристики турбокода, и осуществлялись различные исследования в отношении итерационного декодирования и канального кодирования на основании графика. Это стало побудительной причиной возвращения к исследованиям кода LDPC в конце 1990-х, в результате которых было установлено, что когда декодирование осуществляется с применением итерационного декодирования на основании алгоритма суммы произведений на графике Таннера, соответствующем коду LDPC, достигается производительность, приближающаяся к канальной емкости по Шеннону.

Код LDPC, в общем случае, задается как матрица контроля четности м может выражаться с использованием двустороннего графика, обычно именуемого графиком Таннера. LDPC-кодер принимает информационное слово LDPC, состоящее из K l d p c битов, для генерации кодового слова LDPC, состоящего из K l d p c битов. В дальнейшем, для удобства описания, предполагается, что принимается информационное слово, включающее в себя K l d p c битов, благодаря чему, генерируется кодовое слово, состоящее из K l d p c битов. Таким образом, при LDPC-кодировании I = [ i 0 , i 1 , i 2 , ⋯ , i K l d p c − 1 ] , генерируется кодовое слово LDPC c = [ c 0 , c 1 , c 2 , c 3 , ⋯ , c N l d p c − 1 ] . Таким образом, кодовое слово LDPC является строкой битов, состоящей из множества битов, и бит кодового слова LDPC означает соответствующие биты. Кроме того, информационное слово LDPC является строкой битов, состоящей из множества битов, и информационный бит означает каждый бит, образующий информационное слово. При этом, в случае систематического кода, конфигурируется кодовое слово LDPC c = [ c 0 , c 1 , c 2 , c 3 , ⋯ , c N l d p c − 1 ] = [ i 0 , i 1 , ⋯ , i K d d p c − 1 , p 0 , p 1 , ⋯ , p N p a r i t y − 1 ] . Здесь, P = [ p 0 , p 1 , ⋯ , p N p a r i t y − 1 ] - это биты четности, и количество битов четности равно N p a r i t y = N l d p c − K l d p c .

LDPC-кодирование включает в себя процесс для определения кодового слова, удовлетворяющего условию уравнения (1).

H ⋅ c T = 0 г д е c = [ c 0 , c 1 , c 2 , ⋯ , c N l d p c − 1 ] . (1)

В уравнении (1), H это матрица проверки четности, c это кодовое слово, c_i это i-й бит кодового слова, и N_ldpc это длина кодового слова.

Матрица H проверки четности состоит из N_ldpc столбцов, и i-й столбец означает, что он связан с i-м битом кодового слова c_i.

В общем случае, согласно коду LDPC, кодирование осуществляется в случае, когда длина информационного слова и длина кодового слова заранее определены, как K l d p c и N l d p c . Поэтому, в случае ввода информационного слова, длина которого меньше K l d p c , или в случае генерации кодового слова, длина которого меньше N l d p c , требуется надлежащий способ. Например, в случае, когда информационное слово длиной K l поступает на кодер, передающая сторона сокращает K l d p c − K l битов. K l короче длины K l d p c информационного слова, необходимого кодеру. Кроме того, в случае, когда длина N t x p a r i t y необходимой четности меньше, чем длина N p a r i t y четности, передающая сторона прореживает N p a r i t y − N t x p a r i t y битов. N t x p a r i t y это длина фактически передаваемой четности, и определяется на основании K l и скорости кодирования, необходимой для передачи.

В случае, когда участок бита сокращается или прореживается с учетом информационного слова и длины четности, производительность кодового слова может заметно изменяться на основании того, какой бит сокращается или прореживается. Таким образом, существует необходимость в способе выбора сокращенного бита и прореженных битов для поддержания оптимизированной производительности.

Сущность изобретения

Аспект настоящего изобретения призван решить, по меньшей мере, вышеупомянутые проблемы и/или недостатки и обеспечить, по меньшей мере, описанные ниже преимущества. Соответственно, аспект настоящего изобретения призван обеспечить устройство и способ выбора сокращенных и прореженных битов при поддержании оптимизированной производительности в системе связи/широковещания.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения, предусмотрен способ действия передающей стороны в системе связи/широковещания. Способ включает в себя определение количества битов, подлежащих заполнению нулями, определение количества N p a d групп битов, где все биты подлежат заполнению нулями, заполнение всех битов в группах битов с 0-й по ( N p a d -1)-ю, указанных шаблоном сокращения, нулями, отображение информационных битов в позиции незаполненных битов в информационных битах Бозе-Чаудхури-Хоквенгема (BCH), BCH-кодирование информационных битов BCH для генерации информационных битов LDPC, и LDPC-кодирование информационных битов LDPC для генерации кодового слова с заполнением нулями. Здесь, шаблон сокращения задается в последовательности групп битов, заданной как 9, 8, 15, 10, 0, 12, 5, 27, 6, 7, 19, 22, 1, 16, 26, 20, 21, 18, 11, 3, 17, 24, 2, 23, 25, 14, 28, 4, 13, 29.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предусмотрен способ действия передающей стороны в системе связи/широковещания. Способ включает в себя LDPC-кодирование информационных битов контроля четности низкой плотности (LDPC) для генерации кодового слова, определение количества N p u n c битов, подлежащих прореживанию, в битах четности кодового слова, определение количества N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, где все биты подлежат прореживанию, когда количество N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, где все биты подлежат прореживанию, больше или равно количеству N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, включенных во вторую часть четности, прореживание всех битов четности, включенных в группу битов второй четности, и прореживание всех битов в группах битов четности с 0-й по ( N p u n c _ g r o u p s − Q l d p c 2 − 1 )-ю первой части четности, указанных первым шаблоном прореживания. Здесь, первый шаблон прореживания задается в последовательности групп битов четности, заданной как 21, 17, 0, 24, 7, 10, 14, 12, 23, 1, 16, 3, 5, 26, 28, 19, 4, 15, 8, 2, 27, 20, 6, 9, 25, 13, 11, 18, 22, 29.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предусмотрен способ действия принимающей стороны в системе связи/широковещания. Способ включает в себя прием сокращенного кодового слова, определение количества битов заполнения нулями, определение количества N p a d групп битов, где все биты заполнены нулями, задание входных значений, для декодера контроля четности низкой плотности (LDPC), соответствующих всем информационным битам в группах битов с 0-й по ( N p a d − 1 )-ю, указанных шаблоном сокращения, равными значениям, представляющим сокращенные информационные биты LDPC, задание входных значений, для LDPC-декодера, соответствующих информационным битам без заполнения, на основании принятого сокращенного кодового слова, LDPC-декодирование входных значений LDPC-декодера для генерации информационных битов LDPC, и BCH-декодирование информационных битоы LDPC для генерации информационных битов Бозе-Чаудхури-Хоквенгема (BCH). Здесь, шаблон сокращения задается в последовательности групп битов, заданной как 9, 8, 15, 10, 0, 12, 5, 27, 6, 7, 19, 22, 1, 16, 26, 20, 21, 18, 11, 3, 17, 24, 2, 23, 25, 14, 28, 4, 13, 29.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предусмотрен способ действия принимающей стороны в системе связи/широковещания. Способ включает в себя: прием прореженного кодового слова, определение количества прореженных битов среди битов четности контроля четности низкой плотности (LDPC) прореженного кодового слова, определение количества N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, где все биты прорежены, когда количество N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, где все биты подлежат прореживанию, больше или равно количеству N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, включенных во вторую часть четности, задание входных значений, для LDPC-декодера, соответствующих всем битам четности, включенным в группу битов второй четности, равными значениям, представляющим прореженный бит четности, задание входных значений, для LDPC-декодера, соответствующих всем битам четности в группах битов четности с 0-й по ( N p u n c _ g r o u p s − Q l d p c 2 − 1 )-ю первой части четности, указанных первым шаблоном прореживания, равными значениям, представляющим прореженный бит четности, и задание входных значений, для LDPC-декодера, соответствующих непрореженному остатку битов четности кодового слова LDPC, на основании приемного значения принятого прореженного кодового слова. Здесь, первый шаблон прореживания задается в последовательности групп битов четности, заданной как 21, 17, 0, 24, 7, 10, 14, 12, 23, 1, 16, 3, 5, 26, 28, 19, 4, 15, 8, 2, 27, 20, 6, 9, 25, 13, 11, 18, 22, 29.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предусмотрено устройство передающей стороны в системе связи/широковещания. Устройство может включать в себя блок заполнения для определения количества битов, подлежащих заполнению нулями, определения количества N p a d групп битов, где все биты подлежат заполнению нулями, заполнения всех битов в группах битов с 0-й по ( N p a d -1)-ю, указанных шаблоном сокращения, нулями, отображения информационных битов в позиции незаполненных битов в информационных битах Бозе-Чаудхури-Хоквенгема (BCH), и кодер для BCH-кодирования информационных битов BCH для генерации информационных битов LDPC, и LDPC-кодирования информационных битов LDPC для генерации кодового слова с заполнением нулями. Здесь, шаблон сокращения задается в последовательности групп битов, заданной как 9, 8, 15, 10, 0, 12, 5, 27, 6, 7, 19, 22, 1, 16, 26, 20, 21, 18, 11, 3, 17, 24, 2, 23, 25, 14, 28, 4, 13, 29.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предусмотрено устройство передающей стороны в системе связи/широковещания. Устройство может включать в себя кодер для LDPC-кодирования информационных битов контроля четности низкой плотности (LDPC) для генерации кодового слова, и блок прореживания для определения количества N p u n c битов, подлежащих прореживанию, в битах четности кодового слова, определения количества N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, где все биты подлежат прореживанию, когда количество N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, где все биты подлежат прореживанию, больше или равно количеству N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, включенных во вторую часть четности, прореживания всех битов четности, включенных в группу битов второй четности, и прореживания всех битов в группах битов четности с 0-й по ( N p u n c _ g r o u p s − Q l d p c 2 − 1 )-ю первой части четности, указанных первым шаблоном прореживания. Здесь, первый шаблон прореживания задается в последовательности групп битов четности, заданной как 21, 17, 0, 24, 7, 10, 14, 12, 23, 1, 16, 3, 5, 26, 28, 19, 4, 15, 8, 2, 27, 20, 6, 9, 25, 13, 11, 18, 22, 29.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предусмотрено устройство принимающей стороны в системе связи/широковещания. Устройство может включать в себя приемник для приема сокращенного кодового слова, блок восстановления сокращенных битов для определения количества битов заполнения нулями, определения количества N p a d групп битов, где все биты заполнены нулями, задания входных значений, для декодера контроля четности низкой плотности (LDPC), соответствующих всем информационным битам в группах битов с 0-й по ( N p a d − 1 )-ю, указанных шаблоном сокращения, равными значениям, представляющим сокращенные информационные биты LDPC, задания входных значений, для LDPC-декодера, соответствующих информационным битам без заполнения, на основании принятого сокращенного кодового слова, и декодер для LDPC-декодирования входных значений LDPC-декодера для генерации информационных битов LDPC, и BCH-декодирования информационных биты LDPC для генерации информационных битов Бозе-Чаудхури-Хоквенгема (BCH). Здесь, шаблон сокращения задается в последовательности групп битов, заданной как 9, 8, 15, 10, 0, 12, 5, 27, 6, 7, 19, 22, 1, 16, 26, 20, 21, 18, 11, 3, 17, 24, 2, 23, 25, 14, 28, 4, 13, 29.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предусмотрено устройство принимающей стороны в системе связи/широковещания. Устройство может включать в себя приемник для приема прореженного кодового слова, и блок восстановления битов прореживания для определения количества прореженных битов среди битов четности контроля четности низкой плотности (LDPC) прореженного кодового слова, определения количества N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, где все биты прорежены, когда количество N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, где все биты подлежат прореживанию, больше или равно количеству N p u n c _ g r o u p s групп битов четности, включенных во вторую часть четности, задания входных значений, для LDPC-декодера, соответствующих всем битам четности, включенным в группу битов второй четности, равными значениям, представляющим прореженный бит четности, задания входных значений, для LDPC-декодера, соответствующих всем битам четности в группах битов четности с 0-й по ( N p u n c _ g r o u p s − Q l d p c 2 − 1 )-ю первой части четности, указанных первым шаблоном прореживания, равными значениям, представляющим прореженный бит четности, и задания входных значений, для LDPC-декодера, соответствующих непрореженным битам четности кодового слова LDPC, на основании приемного значения принятого прореженного кодового слова. Здесь, первый шаблон прореживания задается в последовательности групп битов четности, заданной как 21, 17, 0, 24, 7, 10, 14, 12, 23, 1, 16, 3, 5, 26, 28, 19, 4, 15, 8, 2, 27, 20, 6, 9, 25, 13, 11, 18, 22, 29.

Система связи/широковещания может кодировать и декодировать информационные биты различных длин и одновременно поддерживать оптимизированную производительность путем группирования столбцов с учетом характеристики матрицы проверки четности, и осуществления сокращения и прореживания на основе групп битов, соответствующих каждой группе столбцов.

Другие аспекты, преимущества и отличительные признаки изобретения станут ясны специалистам в данной области техники из нижеследующего подробного описания, которое, совместно с прилагаемыми чертежами, раскрывает иллюстративные варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и другие аспекты, признаки и преимущества определенных примерных вариантов осуществления настоящего изобретения явствуют из нижеследующего описания, рассматриваемого совместно с прилагаемыми чертежами, в которых:

фиг. 1 - вид, демонстрирующий пример матрицы проверки четности, предусмотренной в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - блок-схема, демонстрирующая передающую сторону в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 3A-3C - виды, демонстрирующие уравнение, связывающее матрицу проверки четности и кодовое слово, в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4A и 4B - виды, демонстрирующие группирование информационных битов в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 5A и 5B - виды, демонстрирующие группирование битов четности в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 6A и 6B - виды, демонстрирующие пример матрицы проверки четности, предусмотренной в системе связи/широковещания согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 7A и 7B - виды, демонстрирующие группирование битов четности в системе связи/широковещания согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 8 - вид, демонстрирующий процедуру заполнения в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 9 - вид, демонстрирующий процедуру прореживания в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10 - вид, демонстрирующий процедуру прореживания в системе связи/широковещания согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 11 - вид, демонстрирующий процедуру для определения формы матрицы проверки четности в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 12A и 12B - виды, демонстрирующие рабочую процедуру передающей стороны в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 13A и 13B - виды, демонстрирующие рабочую процедуру принимающей стороны в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 14 - блок-схема, демонстрирующая передающую сторону в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 15 - блок-схема, демонстрирующая принимающую сторону в системе связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 16 - вид, демонстрирующий производительность системы связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

фиг. 17 - вид, демонстрирующий производительность системы связи/широковещания согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

В чертежах, аналогичные ссылочные позиции обозначают аналогичные части, компоненты и структуры.

Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления

Нижеследующее описание со ссылкой на прилагаемые чертежи призвано способствовать полному пониманию иллюстративных вариантов осуществления изобретения, заданных формулой изобретения и ее эквивалентами. Оно включает в себя различные конкретные детали, способствующие этому пониманию, но их следует рассматривать лишь как иллюстративные. Соответственно, специалисты в данной области техники могут предложить различные изменения и модификации описанных здесь вариантов осуществления, не выходя за рамки объема и сущности изобретения. Кроме того, описания общеизвестных функций и конструкций опущены для ясности и краткости.

Далее, в настоящем изобретении описана технология сокращения или прореживания некоторых битов кодового слова соответствующих коду LDPC, без снижения производительности в системе связи/широковещания.

В дальнейшем, в настоящем изобретении используются термины и названия, определенные согласно Digital Video Broadcasting the 2nd Generation Terrestrial (DVB-T2), который является одним из европейских стандартов цифрового вещания, и системе Digital Video Broadcasting Next Generation Handheld (DVB-NGH), которая в настоящее время проходит стандартизацию. Однако настоящее изобретение не ограничивается терминами и названиями и применимо к другим системам, осуществляющим кодирование и декодирование.

В настоящем изобретении рассматривается матрица проверки четности, структура которой представлена на фиг. 1. Матрица проверки четности, представленная на фиг. 1, имеет систематическую структуру, где кодовое слово включает в себя информационное слово как есть. В дальнейшем, хотя настоящее изобретение описано на основании матрицы проверки четности, показанной на фиг. 1, объем применения настоящего изобретения не ограничивается матрицей проверки четности, показанной на фиг. 1.

На фиг. 1, N l d p c является длиной кодового слова LDPC и также является длиной столбцов матрицы проверки четности, показанной на фиг. 1. K l d p c является длиной информационного слова и также является длиной столбцов частичной матрицы 110 информационного слова, показанной на фиг. 1. Длина кодового слова LDPC или информационного слова это количество битов, включенных в кодовое слово LDPC или информационное слово. Поэтому “информационное слово” можно именовать “информационными битами”. M это интервал, с которым шаблон столбца повторяется в частичной матрице 110, соответствующей информационному слову, и Q l d p c это величина сдвига каждого столбца в частичной матрице 110, соответствующей информационному слову. Значения M и Q l d p c определяются таким образом, чтобы выполнялось соотношение Q l d p c = N l d p c − K l d p c M . При этом K l d p c M является целым числом. Значения M и Q l d p c могут изменяться на основании длины кодового слова и скорости кодирования.

Согласно фиг. 1, матрица проверки четности делится на частичную матрицу 110, соответствующую информационному слову, и частичную матрицу 120, соответствующую четности. Частичная матрица 110, соответствующая информационному слову, включает в себя K l d p c столбцов, и частичная матрица 120, соответствующая четности, включает в себя K l d p c столбцов. Количество строк матрицы проверки четности равно количеству N l d p c − K l d p c столбцов частичной матрицы 120, соответствующей четности.

В частичной матрице 120, соответствующей четности, включающей в себя столбцы с K l d p c -го по ( N l d p c − 1 )-й матрицы проверки четности, позиции элементов, имеющих вес-1, то есть значение 1, имеют двухдиагональную структуру. Поэтому степени всех остальных столбцов, кроме ( N l d p c − 1 )-го столбца, равны 2, и степень последнего, ( N l d p c − 1 )-го столбца равна 1.

Согласно фиг. 1, матрица проверки четности, то есть структура частичной матрицы 110 информационного слова, включающая в себя столбцы с 0-го по ( K l d p c − 1 )-й подчиняется следующему правилу. Во-первых, всего K l d p c столбцов, соответствующих информационному слову в матрице проверки четности, делятся на K l d p c M групп столбцов. Столбцы, принадлежащие одной и той же группе столбцов, сдвинуты относительно друг друга на Q l d p c . Во-вторых, исходя из того, что степень 0-го столбца i-й ( i = 0,1, ⋯ , K l d p c M ) группы столбцов равна D i , и позиции соответствующих строк, где присутствует 1, равны R i ,0 ( 0 ) , R i ,0 ( 1 ) , ⋯ , R i ,0 ( D 1 − 1 ) , индекс R i , j ( k ) строки, где (вес-1) располагается в j-м столбце в i-й группе столбцов, определяется согласно уравнению (2).

R i , j ( k ) = ( R i , ( j − 1 ) ( k ) + Q l d p c ) mod ( N l d p c − K l d p c ) ( k = 0,1,2,..., D i − 1 ) ( i = 0,1,..., K l d p c M ) ( j = 1,2,..., M ) , (2)

где R i , j ( k ) - индекс строки, где k-й (вес-1) присутствует в j-м столбце в i-й группе столбцов, R i , ( j − 1 ) ( k ) - индекс строки, где k-й (вес-1) присутствует в (j-1)-м столбце в i-й группе столбцов, Q l d p c - величина сдвига каждого столбца в частичной матрице, соответствующей информационному слову,