CN106165301A

CN106165301A - 通信方法及通信装置

Info

Publication number: CN106165301A
Application number: CN201580015534.4A
Authority: CN
Inventors: P·克伦纳尔; F·赫尔曼; 木村知弘
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2035-05-19
Also published as: KR102257962B1; EP3148089A4; EP2947836A1; JP2019009826A; JP6820994B2; JP2015222942A; KR20160102264A; EP3751810B1; JP2021073759A; US10355816B2; KR102197545B1; CA2943174A1; EP3751810A1; EP3148089B1; JP2020031433A; US20190288790A1; KR20210000332A; CA2943174C; MX2016012888A; EP3148089A1

Abstract

有关本发明的一形态的通信方法，对基于包括重复累积准循环低密度奇偶校验码的准循环奇偶校验码生成的代码字，执行将该代码字内的循环块的排列改变的循环块置换，将被执行循环块置换后的代码字的各比特向非均匀星座的星座点映射。由此，实现接收性能的提高。

Description

通信方法及通信装置

本申请基于2014年5月22日提出的欧洲专利申请14169535.3并援用其包含的说明书、权利要求书、附图及说明书摘要的全部公开内容。

技术领域

本发明涉及数字通信领域。更详细地讲，涉及使用准循环低密度奇偶校验码(quasi－cyclic low－density parity－check code：QC LDPC码)和正交振幅调制(quadrature amplitude modulation：QAM)的比特交织编码调制(bit－interleavedcoding and modulation：BICM)系统中的比特交织器和比特解交织器。

背景技术

近年来，提出了许多在将信息比特编码而输出代码字比特的编码器与将代码字比特映射到星座中而输出调制码元的星座映射器之间配置有比特交织器的发送机(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：欧洲专利申请公开第2552043号说明书

非专利文献

非专利文献1：DVB－S2标准：ETSI EN 302 307，V1.2.1(2009年8月)

发明内容

有关本发明的一技术方案的通信方法，是在使用包括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数字通信系统中进行数据通信的数据通信方法，具有：交织步骤，对基于上述准循环奇偶校验码生成的代码字执行循环块置换，上述代码字由N个循环块的列构成，上述N个循环块分别由Q个比特构成，N和Q分别是的整数，上述循环块置换是上述代码字内的循环块的重新排列；星座映射步骤，将被执行上述循环块置换后的代码字的各比特向非均匀星座的星座点映射；上述循环块置换及上述非均匀星座基于在代码字的生成中使用的上述准循环低密度奇偶校验码的编码率来选择。

附图说明

图1是表示包含通常的比特交织编码调制(bit－interleaved coding andmodulation：BICM)的发送机的一结构例的框图。

图2是表示图1的BICM编码器的一结构例的框图。

图3是表示M＝6、N＝18、Q＝8的准循环低密度奇偶校验码的奇偶校验矩阵的一例的图。

图4是表示定义重复累积准循环低密度奇偶校验码的表的一例的图。

图5是表示对于图4的重复累积准循环低密度奇偶校验码的、与信息部分的各循环块中的最初的比特对应的奇偶校验矩阵的信息部分的图。

图6是表示对于图5的奇偶校验矩阵的、包括对于全信息比特的输入和层级状的奇偶部分的完全的奇偶校验矩阵的图。

图7是表示呈现图6的奇偶校验矩阵的准循环构造的矩阵的图。

图8A是表示4－QAM星座的图。

图8B是表示16－QAM星座的图。

图8C是表示64－QAM星座的图。

图9A是表示4－QAM映射器的结构的框图。

图9B是表示16－QAM映射器的结构的框图。

图9C是表示64－QAM映射器的结构的框图。

图10是用来说明使用格雷编码的8－PAM码元中的不同的鲁棒水平的概略图。

图11是表示对于特定的SNR设计的基于1D－64NU－PAM的4096－QAM星座的一例的图。

图12A是用来说明基于DVB－NGH的图2的BICM编码器的一例的图。

图12B是用来说明基于DVB－NGH的图2的BICM编码器的一例的图。

图12C是用来说明基于DVB－NGH的图2的BICM编码器的一例的图。

图13A是用来说明基于ATSC3.0的图2的BICM编码器的一例的图。

图13B是用来说明基于ATSC3.0的图2的BICM编码器的一例的图。

图13C是用来说明基于ATSC3.0的图2的BICM编码器的一例的图。

图14是表示有关本发明的实施方式的比特交织器的一结构例的框图。

具体实施方式

＜＜发明者们达到本发明为止的确认事项＞＞

图1是表示包括通常的比特交织编码调制(bit－interleaved coding andmodulation：BICM)的发送机的一结构例的框图。

图1所示的发送机100具备输入处理单元110、BICM编码器120、OFDM调制器130、向上变换器140、RF(radio frequency：射频)放大器150及天线160。

输入处理单元110将输入比特流形式改变为称作基带帧的规定长的块。BICM编码器120将基带帧变换为由多个复数值构成的数据流。OFDM调制器 130例如使用正交频分复用(orthogonal frequency－division multiplexing：OFDM)调制，典型地进行用来使分集性提高的时间交织和频率交织。向上变换器140将数字基带信号变换为模拟RF(radiofrequency)信号。RF放大器150进行模拟RF信号的功率放大，向天线160输出。

图2是表示图1的BICM编码器120的一结构例的块。

图2所示的BICM编码器120具备低密度奇偶校验(low－density parity－check：LDPC)编码器121、比特交织器122及QAM映射器124。

LDPC编码器121将输入块、即将基带帧编码，将LDPC代码字向比特交织器122输出。比特交织器122将各LDPC代码字的比特在用QAM映射器124向复数数据单元(cell)映射之前重新排列。QAM映射器124将比特被重新排列后的各LDPC代码字的比特使用正交振幅调制(quadrature amplitude modulation：QAM)向复数数据单元映射。

以下，对图2的BICM编码器120的各构成要素详细地说明。

首先，对LDPC编码器121进行说明。

LDPC编码器121将基带帧使用特定的LDPC码编码。本发明特别对于在DVB－S2、DVB－T2、DVB－C2标准中采用那样的具有层级状的奇偶构造的LDPC块码、和Raptor－likeLDPC码的变形设计。以下进一步记载详细情况。

LDPC块码是由奇偶校验矩阵(parity－check matrix：PCM)完全定义的线性纠错码。该PCM是表示向代码字比特(也称作比特节点或变量节点)的奇偶校验(也称作校验节点)的连接的2值的疏矩阵。PCM的列和行分别对应于变量节点和校验节点。变量节点向校验节点的连接在PCM矩阵中用“1”条目(entry)来表示。

准循环低密度奇偶校验(quasi－cyclic low－density parity－check：QCLDPC)码为特别适合于硬件安装的构造。事实上，目前虽然不能说全部，但在许多标准中使用QC LDPC码。该QC LDPC码的PCM为具有循环矩阵(或者也称作循环)的特别的构造。循环矩阵是各行将前一个行循环移位1个矩阵要素的正方矩阵，有时具有1个以上的折叠的对角线(folded diagonals)。

各循环矩阵的尺寸是Q×Q(Q行Q列)，Q被称作QC LDPC码的循环系数(cyclicfactor)。通过该准循环构造，能够将Q个校验节点并行地处理。因此，准循环构造对于有效率的硬件安装而言显然是有利的。

QC LDPC码的PCM是Q×M行Q×N列的矩阵，代码字由分别由Q比特构成的N个块构成。此外，M是奇偶部分中的块的数量。另外，在本说明书中，将Q比特的块称作准循环块，或只称作循环块，简略化为QB。

图3是表示M＝6、N＝18、Q＝8的QC LDPC码的PCM的一例的图。PCM包括具有1或2个折叠的对角线的循环矩阵。该QC LDPC码将8×12＝96比特的块编码为8×18＝144比特的代码字，因而编码率是2/3。另外，在图3、图5至图7中，黑方块是值为“1”的矩阵要素，白方块是值为“0”的矩阵要素。

PCM在图3中表示的QC LDPC码属于被称作重复累积准循环低密度奇偶校验(repeat－accumulate quasi－cyclic low－density parity－check：RAQC LDPC)码的、QC LDPC码的特别的族。已知RA QC LDPC码编码较容易，在第2代DVB标准(DVB－S2、DVB－T2、DVB－C2)等非常多的标准中被采用。

接着，对在DVB－S2标准的非专利文献1(DVB－S2标准：ETSI EN302 307：V1.2.1(2009年8月))的节5.3.2和附录B、C中记载的DVB－S2、DVB－T2、DVB－C2的标准族中使用的R AQC LDPC码的定义进行说明。在该标准族中，循环系数Q是360。

各LDPC码通过对于信息部分中的各循环块的最初的比特包含该最初的比特被连接的各校验节点的索引的表而完全地定义。另外，校验节点的索引从0开始。这些索引在DVB－S2标准中被称作“addresses of the parity bit accumulators”。在图4中表示与在图3中表示一例的LDPC码对应的表。

图5是表示对于图4的RA QC LDPC码的、对于信息部分的各循环块中的最初的比特的PCM的信息部分的图。

完全的PCM包括对于全信息比特的输入、和层级状的奇偶部分，在图6中表示。

对于信息部分中的各循环块的最初的比特以外的各个比特，分别使用以下的数式1计算连接该比特的各校验节点的索引。

[数式1]

i_q＝(i₀+q×M)％(Q×M)

其中，q是一个循环块内的比特索引(0，…，Q－1)。I_q是对于比特q的校验节点的索引。i₀是图4的表中的连接循环块的最初的比特的各校验节点之一。M是奇偶部分中的循环块的数量，在图6的例子中是6，Q是1个循环块的比特的数量，在图6的例子中是8。Q×M是奇偶比特的数量，在图6的例子中是8×6＝48。％是模运算符(modulo operator)。另外，例如，对于“1”的循环块QB使用上述数式1的计算，在图4的情况下，对i₀＝13，24，27，31，47分别进行。

为了表示图6的PCM的准循环构造，对图6的PCM的行应用用以下的数式2表示的置换(permutation)，通过该置换的应用，矩阵成为图7所示那样。

[数式2]

j＝(i％M)×Q+floor(i/M)

其中，i和j是从零开始的索引。i是重新排列前的校验节点的索引，j是重新排列后的校验节点的索引。M是奇偶部分中的循环块的数量，在图6的例子中是6，Q是1个循环块的比特的数量，在图6的例子中是8。％是模运算符(modulo operator)，floor(x)是输出x以下的最大的整数的函数。

由于没有对比特应用使用该数式2的置换，所以码的定义没有变化。但是，使用该数式2的置换的结果得到的PCM的奇偶部分不为准循环。为了使奇偶部分成为准循环，必须仅对奇偶比特应用由以下的数式3表示的特别的置换。

[数式3]

j＝(i％Q)×M+floor(i/Q)

其中，i和j是从零开始的索引，i是重新排列前的奇偶比特的索引，j是重新排列后的奇偶比特的索引。M是奇偶部分中的循环块的数量，在图7的例子中是6，Q是1个循环块的比特的数量，在图7的例子中是8。％是模运算符(modulo operator)，floor(x)是输出x以下的最大的整数的函数。

使用仅对该奇偶比特应用的数式3的置换将改变码的定义。

另外，本说明书中，将仅对奇偶比特应用的数式3的置换称作奇偶置换或奇偶交织。但是，奇偶置换或奇偶交织在以后看作LDPC编码处理的一部分。

作为面向数字视频服务的地面波接收的下一代标准的ATSC3.0标准目前是开发中，计划作为编码率而定义1/15，2/15，…，13/15，作为代码字长而定义16200编码比特、64800编码比特。

接着，对QAM映射器124进行说明。

QAM映射器124通过将实数成分及虚数成分分别使用脉冲振幅调制(pulse－amplitude modulation：PAM)独立地调制，将代码字的比特向QAM星座的多个点中的一个点映射。QAM星座的各点分别与比特的一个组合对应。图8A至图8C是表示与本发明关联的QAM星座的3个类型、4－QAM星座、16－QAM星座及64－QAM星座的图。

这里，对于实数成分和虚数成分使用相同类型的PAM。在4－QAM星座、16－QAM星座及64－QAM星座中，分别对实数成分和虚数成分使用2－PAM、4－PAM、8－PAM。

本发明还如图8A至图8C所示，假定在PAM映射中使用格雷编码。

图9A、图9B、图9C是分别表示与图8A、图8B、图8C的星座对应的QAM映射器的结构的块。图9A的4－QAM映射器124A分别由将1比特编码的两个独立的2－PAM映射器124A－1、124A－2构成。图9B的16－QAM映射器124B由分别将2比特编码的两个独立的4－PAM映射器124B－1、124B－2构成。图9C的64－QAM映射器124C由分别将3比特编码的两个独立的8－PAM映射器124C－1、124C－2构成。

在PAM码元中编码的比特，当在接收机中将接收到的PAM码元解映射时，鲁棒水平换言之可靠性不同。这是周知的事实，在图10中表示用来说明使用格雷编码的8－PAM码元中的不同的鲁棒水平的概略图。

鲁棒水平不同是因为，比特的值为0的部分与比特为1的部分的距离在3个比特b₁、b₂、b₃之间相互不同。比特的可靠性与该比特的值为0的部分与比特为1的部分之间的平均距离成比例。在图10所示的例子中，比特b1的可靠性最低，比特b₂的可靠性第2低，比特b₃的可靠性最高。

为了增大比特的传送速率、即BICM的容量，在DVB－NGH标准中首次引入了非均匀星座。该增大通过改变PAM星座的点间的间隔而达成，可得到所谓的1D－NU－PAMs。并且，接着从1D－NU－PAMs得到正方形的非均匀星座。

在ATSC3.0中，该想法通过引入二维的非均匀星座、所谓的2D－NUCs而被进一步改善。2D－NUCs由于接收到的复数数据单元的I(In－phase)成分和Q(quadrature)成分相互依存，所以伴随着接收机中的解映射的复杂度的增大。更高的解映射的复杂度可以考虑在ATSC3.0中星座的次数被容许到1024。而且，决定了仅许可基于4096－QAM星座用的PAM的星座。在图11中表示基于1D－64NU－PAM的4096－QAM星座的一例。

将QAM码元的比特数用B表示。由于QAM星座是正方形，所以b是偶数。进而，由于正方形QAM码元由两个相同类型的PAM码元构成，所以被编码到QAM码元中的比特可以分组为具有相同鲁棒水平的对。将编码到QAM码元中的比特的集合称作星座字。

接着，对比特交织器122进行说明。

通常，LDPC代码字的比特具有不同的重要度，星座的比特具有不同的鲁棒水平。在直接、即不交织而将LDPC代码字的比特向QAM星座的比特映射的情况下，不能得到最优的性能。为了防止该性能的下降，需要在将代码字的比特向星座映射之前进行交织。

为此，比特交织器122如图2所示，设在LDPC编码器121与QAM映射器124之间。通过精心地设计比特交织器122，能够在LDPC代码字的比特与由星座编码的比特之间得到最优的关系，带来性能的提高。通常，性能的评价基准是作为信噪比(signal－to－noiseratio：SNR)的函数的比特错误率(bit error rate：BER)或帧错误率(frame error rate：FER)。

LDPC代码字的比特的重要度不同，第1是因为在全部的比特中奇偶校验(校验节点)的数量相同。与代码字比特(变量节点)连接的奇偶校验(校验节点)的数量越多，该比特在反复LDPC解码处理中变得更重要。

进而，LDPC代码字的比特的重要度不同，第2是因为变量节点在LDPC码的泰纳图(Tanner graph)表现中对于循环具有不同的连接性。因而，即使与LDPC码的代码字比特连接的奇偶校验(校验节点)的数量是相同数量，有时比特的重要度也不同。

这些见解在该技术领域中是周知的。作为原则，与变量节点连接的校验节点的数量越多，该变量节点的重要度越大。

特别在QC LDPC码的情况下，Q比特的循环块中包含的全部比特由于与比特连接的奇偶校验(校验节点)的数量是相同数量，泰纳图表现中的对于循环的连接性相同，所以是相同的重要度。

接着，记载将QC LDPC代码字的比特向星座字映射的方法。该映射由图2的比特交织器122进行。另外，该映射的方法在专利文献1(EP11006087.8)中公开，在这里完全引用。专利文献1(EP11006087.8)是关于发送天线数为任意的数量T的，但以下，对与本发明关联的情况、即发送天线数T为1的情况进行说明。

根据专利文献1(EP11006087.8)，QC LDPC代码字的比特以以下的方式向星座字映射：

(i)各星座字从QC LDPC代码字的B/2个循环块的比特而被制作；

(ii)被编码到相同的QAM码元中、鲁棒水平相同的星座字的比特的各对，从相同的循环块的比特而被制作。

特别是，B/2个循环块的Q×B/2个比特被向Q/2个空间复用块映射。在此情况下，将B/2个循环块称作节(section)。

图12A至图12C是用来说明图2的BICM编码器120的一例的图。

图12A表示关于4个节、24个循环块的配置。在图12A的例子中，每1节的循环块的数量是B/2＝12/2＝6。

图12B是表示从基于DVB－NGH的图2的BICM编码器120的比特交织器122到QAM映射器124(包括一对PAM映射器124－1、124－2)的路径的构造的一例的图。

由图2的LDPC编码器121生成的LDPC代码字被向图12B的比特交织器122供给。比特交织器122每1节是6循环块。另外，对于图12A的各节，由图12B的比特交织器122及QAM映射器124(包括一对PAM映射器124－1、124－2)进行处理。比特交织器122改变被供给的比特的排列顺序，然后将重新排列后的比特向对应的星座字的实数部和虚数部配置。一对PAM映射器124－1、124－2使用64－PAM星座，将比特(b₁，Re，b₂，Re，…，b₆，Re)向复数码元s1的实数成分(Re)映射，将比特(b₁，Im，b₂，Im，…，b₆，Im)向复数码元s1的虚数成分(Im)映射。

图12C是用来说明由图12B的比特交织器122执行的比特的重新排列的图。如图12C所示，比特交织器122执行与将代码字的1节的全部比特向矩阵的行方向(row－by－row)写入、将写入的比特从该矩阵的列方向(column－by－column)读出等价的处理。另外，该矩阵是B/2行Q列。

图13A至图13C是用来说明图2的BICM编码器120的另一例的图。图13A至图13C分别除了表示基于ATSC3.0的配置以外，与图12A至图12C类似。

图13A表示关于两个节、24个循环块的配置。在图13A的例子中，与图12A的情况不同，每1节的循环块的数量是QAM码元的比特数B，在图13A的例子中是12。

图13B是表示基于ATSC3.0的图2的BICM编码器120的从比特交织器122到QAM映射器124的路径的构造的一例的图。

由图2的LDPC编码器121生成的LDPC代码字被向图13B的比特交织器122供给。比特交织器122每1节是12循环块。另外，对于图13A的各节，由图13B的比特交织器122及QAM映射器124进行处理。比特交织器122改变被供给的比特的排列顺序。QAM映射器124使用4096－QAM星座，将比特(b₀，b₁，…，b₁₁)向复数码元s₁映射。

图13C是用来说明由图13B的比特交织器122执行的比特的重新排列的图。如图13C所示，比特交织器122执行与将代码字的1节的全部比特向矩阵的行方向(row－by－row)写入、将写入的比特从该矩阵的列方向(column－by－column)读出等价的处理。另外，该矩阵是B行Q列。

＜＜实施方式＞＞

如上述那样，规定的LDPC码的不同的循环块由于比特的重要度依存于连接该比特的校验节点的数量，所以重要度有可能不同。因而，通过将循环块的重要度与该循环块被映射的星座字的比特的鲁棒性匹配，有可能能实现发送性能的提高。特别是，将重要度最高的循环块的比特向鲁棒性最强的星座字的比特映射。相反，将重要度最低的循环块的比特向鲁棒性最弱的星座字的比特映射。

图14是表示有关本发明的实施方式的比特交织器的一结构例的框图。在图14的例子中，LDPC代码字由分别由Q＝8比特构成的N＝12个循环块QB1，QB2，…，QB12构成。

在比特交织器中，在第1阶段中，为了不给循环块内的比特的排列顺序带来影响而改变代码字内的循环块的排列顺序，对代码字执行循环块置换(QB permutation：QB置换)。该第1阶段的处理由循环块置换单元210进行。

在第2阶段中，为了改变循环块内的比特的排列顺序，对循环块执行循环块内置换(Intra－QB permutation：Intra－QB置换)。该第2阶段的处理由循环块内置换单元220－1～220－12执行。另外，第2阶段也可以不存在。

在第3阶段中，在执行了第1阶段及第2阶段后，将代码字的各循环块的比特向星座字映射。该第3阶段将代码字划分为多个节，通过按照每个节向星座字映射(节置换)而能够实现及安装。例如，通过在循环块内置换单元的后段配置具有与使用图13A至图13C说明的比特交织器122同样的功能的交织器(节交织器)来实现。

发明者领悟到，通过将循环块置换最优化，即通过选择使不同可靠性的星座比特与不同重要度的循环块匹配的循环块置换，对于规定的LDPC码的通信性能提高。

但是，循环块向星座字比特的映射并不简单。由于解析性的解法目前还不知道，所以找到最优化的循环块置换是非常需要时间的作业。为了找到在本发明中公开的最优的循环块置换而使用的方法由以下的步骤构成，对不同的星座及不同的编码率分别应用。

在预备步骤中，没有制约而随机地生成非常多的数量(1e4…1e5)的循环块置换。对于这些循环块置换，为了求出块错误率(block error rate：BLER)的规定的目标值中的阈值信噪比(signal－to－noise ratio：SNR)，使用盲解映射(blind demapping)及反复解映射执行Monte－Carlo模拟。保持阈值SNR最低即性能最好的循环块置换。

发明者领悟到，与盲解映射对应的循环块置换的最优化在反复解映射中不为最优的性能，反之亦然。找到对于盲解映射和反复解映射的两者都能够得到好的性能的循环块置换，仍然残留的困难课题。

因而，提示对于盲解映射和反复解映射的两者能得到好的性能的循环块置换。

从预备步骤起，求出对于各种各样的循环块置换的SNR的范围。然后，为了仅选择对于盲解映射能得到好的性能的循环块置换而设定阈值SNR。所谓好的性能意味着低SNR。阈值SNR不应设定得过低。这是因为，如果将阈值SNR设定得过低，则将对于反复解映射能得到非常好的性能的许多循环块置换排除了。另一方面，在将对于盲解映射严格地最优化的循环块置换用于反复解映射的情况下，性能变差。适当地选择初始的阈值SNR是经验性的问题。

在第1选择步骤中，没有制约而随机地生成较多数量的循环块置换。对于各循环块置换，例如使用Monte－Carlo模拟求出关于盲解映射的BLER曲线。BLER的目标值中的SNR仅保持比预先设定的阈值SNR低的循环块置换。对于该被保持的循环块置换求出关于反复解映射的BLER曲线，保持最好的循环块置换。

在第2选择步骤中，不受制约而随机地生成根据由第1选择步骤选择的循环块置换求出的中等数量的循环块置换。并且，应用第1选择步骤的选择基准。通过对一个随机地选择的节的循环块应用随机置换，来求出受到制约的循环块置换。通过应用该制约，保证性能的变化较小、集中于在第1选择步骤中已经选择的性能较好的循环块置换的周围。通过该方法，能够找到与使用不受盲制约的检索相比更有效的性能的循环块置换。

在第3选择步骤中，受到制约而随机地生成根据由第2选择步骤选择的循环块置换求出的中等数量的循环块置换。并且，应用第1选择步骤的选择基准。受到制约的循环块置换通过对具有相同鲁棒水平的比特应用随机置换来求出。因而，性能的变化相当小，相比盲解映射，对反复解映射更带来影响。由此，不牺牲关于盲解映射的性能而将关于反复解映射的性能最优化。

发明者对编码率6/15、7/15、8/15分别实施了循环块置换的最优化。此外，发明者在循环块置换的最优化的同时，进行了与编码率6/15、7/15、8/15一起使用的最优的非均匀星座的决定。以下，表示与编码率6/15、7/15、8/15的各自对应的最优化的QB置换及非均匀星座。

表1及表2是分别表示有关本发明的编码率是6/15的情况下的循环块置换及构成非均匀4096－QAM星座的非均匀64－PAM星座的表。

其中，在表1及后述的表3及表5中，循环块的索引从0开始到179为止。“j－thblock of Group－wise Interleaver Output”(群的第j块交织器输出)表示循环块被重新排列后的代码字内的循环块的索引。此外，“π(j)－thblock of Group－wise InterleaverInput”(群的第π(j)块交织器输入)表示循环块被重新排列前的代码字内的循环块的索引。此外，在表2及后述的表3及表5中，地址标签x从0开始到63为止。“Address Label x(integer，MSB first)”(地址标签x(整数，MSB最先))，其比特的最上位比特(mostsignificant bit：MSB)的地址标签是“0”，最上位比特的下一比特的地址标签是“1”。“PAMspots p(x)”(PAM点p(x))表示与地址标签对应的PAM码元的实数值。

[表1]

[表2]

表3及表4是分别表示有关本发明的编码率是7/15的情况下的循环块置换及构成非均匀4096－QAM星座的非均匀64－PAM星座的表。

[表3]

[表4]

表5及表6是分别表示有关本发明的编码率是8/15的情况下的循环块置换及构成非均匀4096－QAM星座的非均匀64－PAM星座的表。

[表5]

[表6]

另外，图14的循环块置换单元210根据使用LDPC编码器121的码的编码率，根据编码率6/15、7/15及8/15，基于表1、表3及表5的循环块置换进行代码字内的循环块的重新排列。

接着，对本实施方式的QAM映射器的动作进行说明。

由QAM映射器124进行的向复数数据单元s(Re，Im)的映射通过计算以下的数式4来进行。其中，非均匀PAM坐标p(x)在编码率6/15的情况下从表2得到，在编码率7/15的情况下从表4得到，在编码率8/15的情况下从表6得到。

[数式4]

s＝p(x′)+j×p(x″)

其中，实数部p(x’)的地址标签x’使用从配置在图14的后段的、具有与用图13A至图13C说明的比特交织器122同样的功能的交织器(节交织器)(每节的循环块数是B)输出的偶数号码的比特b₀，b₂，b₄，b₆，b₈，b₁₀根据数式5计算。

[数式5]

x^{'} = Σ_{i = 0}^{5} 2^{5 - i} b_{2 i}

此外，虚数部p(x”)的地址标签x”使用从上述节交织器输出的奇数号码的比特b₁，b₃，b₅，b₇，b₉，b₁₁根据数式6计算。

[数式6]

x^{''} = Σ_{i = 0}^{5} 2^{5 - i} b_{2 i + 1}

上述循环块置换(例如表1、表3、表5)和非均匀QAM星座(例如表2、表4、表6)与数字通信系统中的发送机侧和接收机的两者关联。上述循环块置换分别唯一地定义逆的循环块置换，上述循环块置换的一个被用于发送机侧的比特交织，其相反的循环块置换被用于接收机侧的比特解交织。进而，基于上述非均匀QAM星座(二维非均匀星座)的上述定义，在发送机中进行将星座字即代码字的比特向用于发送的复数数据单元映射，在通信信道的另一方的接收机中进行接收到的复数数据单元的解映射。

上述循环块置换和上述非均匀4096－QAM星座分别被对编码率是6/15、7/15、8/15的特别的LDPC码最优化。

在表7－1、表7－2中表示该编码率6/15、码长64800编码比特的LDPC码的定义。另外，实际上通过表7－2的最初的行接着表7－1的最后的行而完成LDPC码的定义。

[表7－1]

[表7－2]

在表8－1及表8－2中表示该编码率7/15、码长64800编码比特的LDPC码的定义。另外，实际上通过表8－2的最初的行接着表8－1的最后的行而完成LDPC码的定义。

[表8－1]

[表8－2]

在表9－1及表9－2中表示该编码率8/15、码长64800编码比特的LDPC码的定义。另外，实际上通过表9－2的最初的行接着表9－1的最后的行而完成LDPC码的定义。

[表9－1]

[表9－2]

以下，说明LDPC编码器121进行的奇偶比特的运算处理。

编码率是6/15、7/15的LDPC码基于以下的算法定义。

LDPC码将信息块s＝(s₀，s₁，…，s_K－1)编码，由此，为了生成码长N＝K+M₁+M₂的代码字Λ＝(λ₀，λ₁，…，λ_N－1)＝(λ₀，λ1，…，λ_k－1，p₀，p₁，…，p_M1+M2－1)而使用。

其中，在编码率6/15的情况下，M₁＝1080，M₂＝37800，Q₁＝3，Q₂＝105。此外，在编码率7/15的情况下，M₁＝1080，M₂＝33480，Q₁＝3，Q₂＝93。

LDPC编码器121如以下这样计算奇偶比特。

(1)进行数式7的初始化。

[数式7]

λ_i＝s_i i＝0，1，...，K-1

p_j＝0 j＝0，1，...，M₁+M₂-1

(2)对于λ_m(其中，m＝0，1，…，359)，使用数式8在奇偶比特地址将λ_m累积。

[数式8]

(x+m×Q₁)mod M₁ if x＜M₁

M₁+{(x-M₁+m×Q₂)mod M₂}if x≥M₁

其中，x表示与最初的比特λ₀对应的奇偶比特累积器的地址。另外，mod表示模运算符(modulo operator)(以下同样)。

(3)对于第360个信息比特λ_L，奇偶比特累积器的地址在编码率6/15的情况下由基于表7-1及表7-2的定义的第2行给出，在编码率7/15的情况下由基于表8-1及表8-2的定义的第2行给出。用同样的方法，使用数式9得到与接着的λ_m(其中，m＝L+1，L+2，…，L+359)对应的奇偶比特累积器的地址。

[数式9]

(x+m×Q₁)mod M₁ if x＜M₁

M₁+{(x-M₁+m×Q₂)mod M₂}if x≥M₁

其中，x表示λ_L的地址，在编码率6/15的情况下是基于表7-1及表7-2的定义的第2行的值，在编码率7/15的情况下是基于表8-1及表8-2的定义的第2行的值。

(4)用同样的方法，按照360个新的信息比特的每个组，为了找到奇偶比特累积器的地址，在编码率6/15的情况下使用基于表7-1及表7-2的定义的新的行，在编码率7/15的情况下使用基于表8-1及表8-2的定义的新的行。

(5)在将λ₀到λ_K-1的代码字比特处理后，将数式10所示的运算从i＝1开始依次进行。

[数式10]

\begin{matrix} p_{i} = p_{i} &CirclePlus; p_{i - 1} & f o r i = 1, 2, ..., M_{1} - 1 \end{matrix}

(6)从λ_K到λ_K+M1-1的奇偶比特可使用数11所示的L＝360的交织运算得到。

[数式11]

\begin{matrix} λ_{K + L \times t + s} = p_{Q_{1} \times s + t} & f o r 0 \leq s < L, 0 \leq t < Q_{1} \end{matrix}

(7)按照从λ_K到λ_K+M1-1的新的L＝360的代码字比特的组，在编码率6/15的情况下使用基于表7-1及表7-2的定义的新的行、在编码率7/15的情况下使用基于表8-1及表8-2的定义的新的行，根据数式12计算奇偶比特累积器的地址。

[数式12]

(x+m×Q₁)mod M₁ if x＜M₁

M₁+{(x-M₁+m×Q₂)mod M₂}if x≥M₁

其中，x表示与代码字比特的各组的开头的码比特对应的地址，在编码率6/15的情况下是与基于表7-1及表7-2的定义的各组对应的行的值，在编码率7/15的情况下是与基于表8-1及表8-2的定义的各组对应的行的值。

(8)在将从λ_K到λ_K+M1-1的代码字比特处理后，使用数式13所示的L＝360的交织运算，得到从λ_K+M1到λ_K+M1+M2-1的奇偶比特。

[数式13]

\begin{matrix} λ_{K + M_{1} + L \times t + s} = p_{M_{1} + Q_{2} \times s + t} & f o r 0 \leq s < L, 0 \leq t < Q_{2} \end{matrix}

(9)将代码字的比特λ_i(i＝0，1，…，N-1)接着向比特交织器的循环块置换单元210发送。

编码率是8/15的LDPC码由以下的算法定义。

(1)将LDPC代码字的比特表述为c₀，c₁，…，c_N-1，最初的K比特等于信息比特，用数式14表示。

[数式14]

c_k＝i_k for 0≤k＜K

并且，奇偶比特p_k＝c_k+K由LDPC编码器121如以下这样计算。

(2)进行数式15的初始化。

[数式15]

p_k＝0 for 0≤k＜N-K

其中，N＝64800，K＝N×编码率。

(3)对于k为0以上不到K，设不比将k用360除的值大的最大的整数为i，l＝k mod360。对于全部的j，将i_k如数式16所示那样累积为pq_(i，j，k)。

[数式16]

\begin{matrix} p_{q (i, 0, l)} = p_{q (i, 0, l)} + i_{k} \\ p_{q (i, 1, l)} = p_{q (i, 1, l)} + i_{k} \\ p_{q (i, 2, l)} = p_{q (i, 2, l)} + i_{k} \\ . \\ . \\ . \\ p_{q (i, w (i) - 1, l)} = p_{q (i, w (i) - 1, l)} + i_{k} \end{matrix}

其中，w(i)是根据基于表9-1和表9-2的定义的索引列表中的第i行的要素的数量。

(4)对于0＜k＜N-K的全部的k，进行数式17的处理。

[数式17]

p_k＝(p_k+p_k-1)mod2

(5)到上述步骤为止，可得到全部代码字比特c₀，c₁，…，c_N-1。将数式18所示的奇偶交织器对最后的N-K个代码字比特应用。

[数式18]

u_i＝c_i 0≤i＜k

u_K+360×t+s＝c_K+R×s+t for 0≤s＜360，0≤t＜R

奇偶交织器的作用是，将LDPC奇偶校验矩阵的奇偶部分的层级状的构造变换为与该矩阵的信息部分类似的准循环构造。将奇偶交织后的代码字比特c₀，c₁，…，c_N-1向比特交织器的循环块置换单元210发送。

参数q(i，j，0)表示根据基于表9-1和表9-2的定义的索引列表中的第i行的第j个条目，满足数式19的关系。

[数式19]

q(i，j，l)＝q(i，j，0)+R×I(mod(N-k))

for 0＜l＜360

全累积通过关于GF(2)的加法实现。在编码率8/15的情况下，R是84。

＜＜补充(其1)＞＞

本发明并不限定于在上述实施方式中说明的内容，在用来达到本发明的目的和与其关联或附带的目的的任何形态下都能够实施，例如也可以是以下这样。

(1)本发明通过参照在附图中说明的特别的实施方式，特别通过作为关键参数N、M、Q的值而提示一例进行了记述。但是，本发明并不受该参数的特定的组合限定。事实上，本发明对于在DVB－T2标准中记载那样的、或由类似的标准定义那样的、与对于这些参数的值(正整数)的在实际应用上有关联的任何组合都能够应用。

(2)本发明在软件及硬件双方，并不为了实现及安装公开的方法及设备而限定于特定的形态。

特别是，本发明也可以以将适当地使计算机、微处理器、微控制器等能够执行遵循本发明的实施方式的方法的全部步骤的计算机可执行命令具体化的计算机可读取介质的形态来实现及安装。

此外，本发明也可以以ASIC(Application－Specific Integrated Circuit：专用集成电路)的形态或FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)的形态安装。

(3)本发明关于基于QC LDPC码和高次的星座的数字通信系统。本发明提供一种将LDPC码的比特重新排列的特别的置换、和将交织的代码字传送的特别的非均匀星座。将置换和非均匀星座在6/15、7/15或8/15的编码率下协同进行了最优化。

＜＜补充(其2)＞＞

对有关本发明的通信方法等进行总结。

(1)第1通信方法，是在使用包括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数字通信系统中进行数据通信的数据通信方法，具有：交织步骤，对基于上述准循环奇偶校验码生成的代码字执行循环块置换，上述代码字由N个循环块的列构成，上述N个循环块分别由Q个比特构成，N和Q分别是正整数，上述循环块置换是上述代码字内的循环块的重新排列；星座映射步骤，将被执行上述循环块置换后的代码字的各比特向非均匀星座的星座点映射；上述循环块置换及上述非均匀星座基于在代码字的生成中使用的上述准循环低密度奇偶校验码的编码率来选择。

(2)第2通信方法是在第1通信方法中，上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是6/15，上述非均匀星座是作为实数坐标及虚数坐标分别按照上述表2而给出的非均匀64－PAM星座的非均匀4096－QAM星座。

(3)第3通信方法是在第1或第2通信方法中，上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是6/15，上述循环块置换按照上述表1定义。

(4)第4通信方法是在第1通信方法中，上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是7/15，上述非均匀星座是作为实数坐标及虚数坐标分别按照上述表4而给出的非均匀64－PAM星座的非均匀4096－QAM星座。

(5)第5通信方法是在第1或第4通信方法中，上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是7/15，上述循环块置换被按照上述表3定义。

(6)第6通信方法是在第1通信方法中，上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是8/15，上述非均匀星座是作为实数坐标及虚数坐标分别按照上述表6而给出的非均匀64－PAM星座的非均匀4096－QAM星座。

(7)第7通信方法是在第1或第6的通信方法中，上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是8/15，上述循环块置换被按照上述表5定义。

(8)第8通信方法是在第1至第7的任一项的通信方法中，上述N是180，上述Q是360。

(9)第9的通信方法是在第1至第8的任一项的通信方法中，在上述代码字的生成中使用的上述准循环奇偶校验码，从编码率相互不同的多个规定的准循环奇偶校验码中选择。

(10)第1通信装置是进行第1至第9的任一项的通信方法的数字通信系统中的通信装置。

(11)第10通信方法，是在使用包括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的数字通信系统中进行数据通信的数据通信方法，对基于上述准循环低密度奇偶校验码生成的代码字执行循环块置换，对通过将被执行循环块置换后的代码字的比特进行非均匀星座的星座映射而得到的每个复数数据单元，分别进行基于该非均匀星座的解映射；对解映射的结果进行与上述循环块置换相反的处理。

(12)第2通信装置是进行第10通信方法的数字通信系统中的通信装置。

本发明能够用在使用QC LDPC码和QAM的BICM系统中。

附图标记说明

100 发送机

110 输入处理单元

120 BICM编码器

130 OFDM调制器

140 向上变换器

150 RF放大器

121 LDPC编码器

122 比特交织器

124 QAM映射器

210 循环块置换单元

220－1～220－12 循环块内置换单元

Claims

1.一种通信方法，是在使用包括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数字通信系统中进行数据通信的数据通信方法，其特征在于，

具有：

交织步骤，对基于上述准循环奇偶校验码生成的代码字执行循环块置换，上述代码字由N个循环块的列构成，上述N个循环块分别由Q个比特构成，N和Q分别是正整数，上述循环块置换是上述代码字内的循环块的重新排列；以及

星座映射步骤，将被执行上述循环块置换后的代码字的各比特向非均匀星座的星座点映射；

上述循环块置换及上述非均匀星座基于在代码字的生成中使用的上述准循环低密度奇偶校验码的编码率来选择。

2.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，

上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是6/15，上述非均匀星座是作为实数坐标及虚数坐标分别按照表1给出的非均匀64－PAM星座的非均匀4096－QAM星座。

[表1]

3.如权利要求1或2所述的通信方法，其特征在于，

上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是6/15，上述循环块置换按照表2定义。

[表2]

4.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，

上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是7/15，上述非均匀星座是作为实数坐标及虚数坐标分别按照表3给出的非均匀64－PAM星座的非均匀4096－QAM星座。

[表3]

5.如权利要求1或4所述的通信方法，其特征在于，

上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是7/15，上述循环块置换按照表4定义。

[表4]

6.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，

上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是8/15，上述非均匀星座是作为实数坐标及虚数坐标分别按照表5给出的非均匀64－PAM星座的非均匀4096－QAM星座。

[表5]

7.如权利要求1或6所述的通信方法，其特征在于，

上述准循环低密度奇偶校验码的编码率是8/15，上述循环块置换按照表6定义。

[表6]

8.如权利要求1～7中任一项所述的通信方法，其特征在于，

上述N是180，上述Q是360。

9.如权利要求1～8中任一项所述的通信方法，其特征在于，

在上述代码字的生成中使用的上述准循环奇偶校验码从编码率相互不同的多个规定的准循环奇偶校验码中选择。

10.一种通信装置，其特征在于，

是进行权利要求1～9中任一项所述的通信方法的数字通信系统中的通信装置。

11.一种通信方法，是在使用包括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的数字通信系统中进行数据通信的数据通信方法，其特征在于，

对基于上述准循环低密度奇偶校验码生成的代码字执行循环块置换，对通过将被执行循环块置换后的代码字的比特进行非均匀星座的星座映射而得到的每个复数数据单元，分别进行基于该非均匀星座的解映射；

对解映射的结果进行与上述循环块置换相反的处理。

12.一种通信装置，其特征在于，

是进行权利要求11所述的通信方法的数字通信系统中的通信装置。