用于ldpc編碼的調制和qam星座的位置換模式的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于數字信號處理的方法以及利用所述方法的傳送/接收系統(tǒng)；本發(fā)明基于LDPC碼（尤其是具有3/5碼率的LDPC碼）與QAM調制（尤其是16QAM或64QAM或256QAM調制）的結合使用；在傳送端，在QAM星座映射功能之前執(zhí)行位置換（解復用）；在接收端，在QAM星座解映射功能之后執(zhí)行位置換。
【專利說明】用于LDPC編碼的調制和QAM星座的位置換模式
[0001]本申請是 申請人:RAI意大利無線電視股份有限公司于2010年8月31日提交的同名中國專利申請200980107396.7的分案申請。

【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及用于數字信號處理的方法和利用所述方法的傳送/接收系統(tǒng)。
[0003]本發(fā)明主要旨在(但非排他地)用于接收和傳送數字音頻和視頻信號，尤其是第二代數字地面電視信號的廣播中涉及的那些。

【背景技術】
[0004]為了保護信號不受傳輸信道的失真的影響，用于寬帶衛(wèi)星廣播(DVB-S2)的第二代系統(tǒng)利用與QPSK、8PSK、16APSK和32APSK調制(圖1)相關聯(lián)的LDPC (低密度奇偶校驗)編碼，這些調制適合于通過諸如衛(wèi)星信道之類的非線性信道的傳送。DVB-S2標準和LDPC碼的描述能夠在例如 A.Morello, V.Mignone,“DVB_S2: The Second Generat1n Standardfor Satellite Broad-band Services”，Proceedings of the IEEE,第 94 卷，第 I 期，2006年I月，第210 - 227頁找到。
[0005]為了更好開發(fā)這些碼的潛力，DVB-S2標準規(guī)定在LDPC編碼器和8PSK、16APSK和32APSK星座映射器之間插入交織器以便實現編碼字的位與星座點所承載的位之間的更好的關聯(lián)。
[0006]在DVB-S2標準中定義的交織器中，LDPC編碼器輸出的編碼分組(由等于16，200或64，800的多個位形成，該數目通常是用符號“Nfeame”表示)以具有N列(其中N是星座所承載的位數目，對于8PSK, N是3，對于16APSK, N是4，對于32APSK, N是5)和NFEAME/N行(圖2)的矩陣中按列寫入，并且按行讀取；對于該標準所提供的所有碼率，讀取從左到右進行，除了對于3/5碼率而言讀取是從右到左進行。與星座點或坐標的關聯(lián)如圖1中所示的那樣發(fā)生。
[0007]為了接收和傳送在第二代數字地面電視信號的廣播中所涉及的數字音頻和視頻信號，最近已經考慮使用與在DVB-S2標準中所采用的相同編碼方案，即相同的LDPC碼，但是與QAM[正交幅度調制]調制相關聯(lián)，特別是與QPSK、16QAM、64QAM和256QAM調制(圖3A-3D)相關聯(lián)。
[0008] 申請人:已經認識到，對于QAM調制，LDPC碼所提供的性能很好，但是就達到QEF[準無誤碼]條件所需的信噪比[SNR]而言并不完全令人滿意；如已知的，這種條件對應于以下情況:其中所接收節(jié)目的每小時接收到的錯誤少于一個。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的主要目的是解決上述問題，并且尤其是改進LDPC編碼器所輸出的位和QAM調制的星座坐標之間的關聯(lián)；更特別地，本發(fā)明處理具有3/5碼率的并且利用16QAM或64QAM或256QAM調制的LDPC編碼。
[0010]所述目的通過具有在所附權利要求中闡述的特征的用于處理數字信號的方法以及傳送和接收系統(tǒng)來實現，所附權利要求旨在作為本說明書的組成部分。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]現在將在本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例中詳細描述本發(fā)明，所述優(yōu)選實施例在此通過非限制性示例、通過參考附圖來描述，其中:
圖1是在DVB-S2標準中尤其包括的QPSK、8PSK、16APSK和32APSK星座的示意性表示； 圖2是DVB-S2標準所提供的交織器(針對8PSK調制)的說明圖；
圖3A-3D是適用于接收和傳送在第二代數字地面電視信號的廣播中所包含的音頻和視頻信號的QPSK、16QAM、64QAM和256QAM星座的示意性表示；
圖4是根據本發(fā)明的用于處理調制數字信號的系統(tǒng)的非常簡化的框圖；
圖5是圖4的交織器的總體說明圖；
圖6是根據本發(fā)明的第一實施例的與256QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖7是根據本發(fā)明的第二實施例的與256QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖8是根據本發(fā)明的第三實施例的與256QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖9是根據本發(fā)明的第四實施例的與256QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖10是根據本發(fā)明的第五實施例的與256QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖11是根據本發(fā)明的第六實施例的與64QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖12是根據本發(fā)明的第七實施例的與64QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖13是根據本發(fā)明的第八實施例的與16QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖14是根據本發(fā)明的第九實施例的與16QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖15是根據本發(fā)明的第十實施例的與16QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示；
圖16是根據本發(fā)明的第十一實施例的與16QAM調制有關的、由圖5的“解復用”塊執(zhí)行的功能的示意性表示。

【具體實施方式】
[0012]現在進入該描述的更多細節(jié)，圖4示意性地示出用于將調制信息流的位與QAM調制星座的點或坐標相關聯(lián)的過程。
[0013]“編碼器”塊接收調制信息流并且輸出以分組組織的編碼信息流，所述分組包括Nfeame個位，Nfkame可以是64，800或者16，200 ;所采用的碼是LDPC碼，特別是DVB-S2標準的LDPC碼，具有3/5碼率。
[0014]在“交織器”塊中，所述分組被寫入交織矩陣，該交織矩陣具有Nfeame的總大??；所述矩陣由mX N列和Nfkame/ (mX N)行構成。
[0015]“解復用”塊執(zhí)行對接收自“交織器”塊的位的置換；這樣的位由交織矩陣以每次mXN位的組來接收，其中N是星座所承載的位數目(對于QPSK，N=2，對于16QAM，N=4，對于64QAM，N=6，對于256QAM，N=8)，并且“m”是大于或等于I的整數?！敖鈴陀谩眽K在m個N位的組中對它們進行關聯(lián)并且根據預定方案通過考慮調制類型(即QAM級別)、碼和傳輸信道類型來對它們進行置換，并然后輸出它們。
[0016]“映射器”塊將“解復用”塊所輸出的N重(N-ples of)位與星座的點或坐標相關聯(lián)，例如圖3B-3D中針對QAM調制所示出的。
[0017]值得指出的是，圖4中示出的塊只是理解本發(fā)明所必需的那些塊；因此不應該排除例如在“解復用”塊和“映射器”塊之間的適于執(zhí)行特定信號處理功能的中間塊的存在。
[0018]本發(fā)明提出了特別的置換方案，其可以被采納用于具有例如由DVB-S2標準結合不同類型的交織所提供的不同碼率的QAM調制和LDPC碼。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)選實施例涉及16QAM、64QAM和256QAM調制以及具有3/5碼率的LDPC碼。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)選實施例采用與DVB-S2標準的交織器(圖2)等同或類似的交織器，其中位/列的數目取決于QAM調制級別類型。
[0021]優(yōu)選地，然后，該優(yōu)選實施例提供了:根據在DVB-T標準中使用的標簽通過“映射器”塊將由“解復用”所輸出的N重位關聯(lián)到星座QAM的點(圖3B-3D)。
[0022]根據與256QAM調制有關的第一實施例，在所使用的“解復用”塊中，“m”等于1(即，對于256QAM，8位)，因此“交織器”塊的矩陣的行被一次一個讀取。
[0023]對于以3/5碼率編碼的256QAM調制,如圖6 (第一實施例)中所說明的那樣對輸入到“解復用”塊的N個位進行置換。這意味著，給定(輸入到該塊的)N個位bO到b7，(由該塊輸出的)256QAM星座所承載的N個位如下確定:
y0=b0, yl=b6, y2=b2, y3=b3, y4=b4, y5=b7, y6=bl, y7=b5,
其中bO和yO是最高有效位[MSB]，并且b7和y7是最低有效位[LSB]。
[0024]作為替換(第二實施例)，本發(fā)明提供了使用以下形式的矩陣交織器:具有2XN列和Nfeame/(2XN)行的矩陣，從上到下按列寫入并且從左到右按行讀取。
[0025]在這種情況下，“解復用”塊以m=2進行操作。對于以3/5碼率編碼的256QAM調制，輸入到“解復用”塊的2XN個位如圖7中所說明的那樣置換，并且與256QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0026]這意味著，給定2XN個位bO到bl5，由256QAM星座承載的2XN個位 yO到y(tǒng)l5如下確定:
y0=b0, yl=bl0, y2=b7, y3=b6, y4=bl3, y5=bl5, y6=b3, y7=b9,
y8=bll, y9=bl, yl0=b8, yll=b5, yl2=b2, yl3=bl4, yl4=b4, yl5=bl2,
其中bO和yO是最高有效位[MSB]，并且bl5和yl5是最低有效位[LSB]。
[0027]更確切地說，“映射器”塊首先接收位yO到y(tǒng)7，后面是位y8到y(tǒng)l5。
[0028]仍參考其中“解復用”塊以m等于2進行操作的情況，另一置換已經被證明是有利的(第三實施例)；對于以3/5碼率編碼的256QAM調制，輸入到“解復用”塊的2XN個位如圖8中所說明的那樣置換，并且與256QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0029]這意味著，給定2XN個位bO到bl5，由256QAM星座承載的2XN個位 yO到y(tǒng)l5如下確定:
y0=b4, yl=b6, y2=b0, y3=b2, y4=b3, y5=bl0, y6=bl2, y7=bl4,
y8=b7, y9=b5, yl0=b8, yll=bl, yl2=bll, yl3=b9, yl4=bl5, yl5=bl3。
[0030]仍參考其中“解復用”塊以m等于2進行操作的情況，另一種置換也已經被證明是有利的(第四實施例)；對于以3/5碼率編碼的256QAM調制，輸入到“解復用”塊的2XN個位如圖9中所說明的那樣置換，并且與256QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0031]這意味著，給定2XN個位bO到bl5，由256QAM星座承載的2XN個位 yO到y(tǒng)l5如下確定:
y0=b0, yl=bl2, y2=b4, y3=b6, y4=b8, y5=bl4, y6=b2, y7=bl0,
y8=bl, y9=bl3, yl0=b5, yll=b7, yl2=b9, yl3=bl5, yl4=b3, yl5=bll。
[0032]最后，仍參考其中“解復用”塊以m等于2進行操作的情況，又一種置換已經被證明是有利的(第五實施例);對于以3/5碼率編碼的256QAM調制，輸入到“解復用”塊的2XN個位如圖10中所說明的那樣置換，并且與256QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0033]這意味著，給定2XN個位bO到bl5，由256QAM星座承載的2XN個位 yO到y(tǒng)l5如下確定:
y0=b4, yl=b6, y2=b0, y3=b2, y4=b3, y5=bl4, y6=bl2, y7=bl0,
y8=b7, y9=b5, yl0=b8, yll=bl, yl2=bl5, yl3=b9, yl4=bll, yl5=bl3。
[0034]對于16QAM或64QAM調制，本發(fā)明提供了使用以下形式的矩陣交織器:具有2XN列和Nfkame/(2XN)行的矩陣，從上到下按列寫入并且從左到右按行讀取。在這種情況下，圖4的“解復用”塊可以例如以m=2進行操作。
[0035]對于64QAM調制，輸入到“解復用”塊的2XN個位例如如圖11 (第六實施例)中所說明的那樣置換，并且與64QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0036]這意味著，給定2 X N個位bO到bl I，由64QAM星座承載的2 X N個位yO到y(tǒng)l I如下確定:
y0=b4, yl=b6, y2=b0, y3=b5, y4=b8, y5=bl0
y6=b3, y7=bl, y8=b7, y9=b2, yl0=bll, yll=b9
其中bO和yO是最高有效位[MSB]，并且bll和yll是最低有效位[LSB]。
[0037]更確切地說，“映射器”塊首先接收位yO到y(tǒng)5，后面是位y6到y(tǒng)ll。
[0038]仍參考其中“解復用”塊以m等于2進行操作的64QAM調制的情況，另一置換已經被證明是有利的(第七實施例);輸入到“解復用”塊的2XN個位如圖12中所說明的那樣置換，并且與64QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0039]這意味著，給定2 X N個位bO到bl I，由64QAM星座承載的2 X N個位yO到y(tǒng)l I如下確定:
y0=b4, yl=b6, y2=b0, y3=b5, y4=b8, y5=bl0
y6=b2, y7=bl, y8=b7, y9=b3, yl0=bll, yll=b9 在16QAM調制的情況下，輸入到“解復用”塊的2XN位例如如圖13 (第八實施例)中所說明的那樣置換，并且與16QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0040]這意味著，給定2 X N個位bO到b7，由16QAM星座承載的2 X N個位yO到y(tǒng)7如下確定:
y0=b0, yl=b2, y2=b3, y3=b6, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b5。
[0041]仍參考其中“解復用”塊以m等于2進行操作的16QAM調制的情況，第二置換也已經被證明是有利的(第九實施例);輸入到“解復用”塊的2XN個位如圖14中所說明的那樣置換，并且與16QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0042]這意味著，給定2 X N個位bO到b7，由16QAM星座承載的2 X N個位yO到y(tǒng)7如下確定:
y0=b0, yl=b3, y2=b2, y3=b6, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b5。
[0043]仍參考其中“解復用”塊以m等于2進行操作的16QAM調制的情況，第三置換也已經被證明是有利的(第十實施例);輸入到“解復用”塊的2XN個位如圖15中所說明的那樣置換，并且與16QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0044]這意味著，給定2 X N個位bO到b7，由16QAM星座承載的2 X N個位yO到y(tǒng)7如下確定:
y0=b0, yl=b2, y2=b3, y3=b5, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b6。
[0045]仍參考其中“解復用”塊以m等于2進行操作的16QAM調制的情況，第四置換也已經被證明是有利的(第十一實施例);輸入到“解復用”塊的2XN位如圖16中所說明的那樣置換，并且與16QAM調制的2個連續(xù)符號相關聯(lián)。
[0046]這意味著，給定2 X N個位bO到b7，由16QAM星座承載的2 X N個位yO到y(tǒng)7如下確定:
y0=b0, yl=b3, y2=b2, y3=b5, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b6。
[0047]以上描述的方法可以被有利地用在用于基于16QAM或64QAM或QAM256調制器傳送數字信號的系統(tǒng)中，并且特別地用在用于廣播數字地面電視信號的音頻/視頻數字信號發(fā)射機中。
[0048]對于本領域技術人員顯而易見的是，如果上述方法應用于傳送，則反向方法將應用于接收。
[0049]如已知的，電視信號的傳送通過射頻發(fā)射機來執(zhí)行，而電視信號的接收通過通常安裝在電視服務用戶家中的電視接收機來進行。
【權利要求】
1.用于處理要被發(fā)送到16QAM類型的QAM調制器的數字信號的方法，所述信號是根據具有3/5碼率的LDPC碼在分組中編碼的音頻和視頻信號，其中所述分組被交織器塊寫入交織矩陣，并且解復用塊在星座映射功能之前執(zhí)行對接收自所述交織器塊的位的位置換，其特征在于，所述置換是對8位字執(zhí)行的并且在于生成包括位yO yl y2 y3 y4 y5 y6 y7的字Y，按次序，從包括位bO bl b2 b3 b4 b5 b6 b7的字B開始，按次序，位yO和bO分別是字Y和B的最高有效位，并且位y7和b7分別是字Y和B的最低有效位，并且其中:
yO=bO，yl=b2，y2=b3，y3=b6，y4=b4，y5=bl，y6=b7，y7=b50
2.用于處理要被發(fā)送到16QAM類型的QAM調制器的數字信號的設備，包括:用于根據具有3/5碼率的LDPC碼來編碼分組中的所述信號的裝置，用于將所述分組寫入交織矩陣的交織器塊，用于在星座映射功能之前執(zhí)行對接收自所述交織器塊的位的位置換的解復用塊，其特征在于，所述置換是對8位字執(zhí)行的并且在于生成包括位yO yl y2 y3 y4 y5 y6y7的字Y，按次序，從包括位bO bl b2 b3 b4 b5 b6 b7的字B開始，按次序，位yO和bO分別是字Y和B的最高有效位，并且位y7和b7分別是字Y和B的最低有效位，并且其中:
yO=bO, yl=b2, y2=b3, y3=b6, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b5。
3.用于處理16QAM類型的QAM解調器所接收的數字信號的方法，所述信號是根據具有3/5碼率的LDPC碼在分組中編碼的音頻和視頻信號，其中所述分組被交織器塊寫入交織矩陣，并且解復用塊在星座映射功能之后執(zhí)行對接收自所述交織器塊的位的位置換，其特征在于，所述置換是對8位字執(zhí)行的并且在于生成包括位bO bl b2 b3 b4 b5 b6 b7的字B，按次序，從包括位yO yl y2 y3 y4 y5 y6 y7的字Y開始,按次序,位yO和bO分別是字Y和B的最高有效位，并且位y7和b7分別是字Y和B的最低有效位，并且其中:
yO=bO，yl=b2，y2=b3，y3=b6，y4=b4，y5=bl，y6=b7，y7=b50
4.用于處理16QAM類型的QAM解調器所接收的數字信號的設備，包括:用于接收根據具有3/5碼率的LDPC碼在分組中編碼的音頻和視頻信號的裝置，用于將所述分組寫入交織矩陣的交織器塊，用于在星座映射功能之后執(zhí)行對接收自所述交織器塊的位的位置換的解復用塊，其特征在于，所述置換是對8位字執(zhí)行的并且在于生成包括位bO bl b2 b3 b4 b5b6 b7的字B,按次序,從包括位yO yl y2 y3 y4 y5 y6 y7的字Y開始,按次序,位yO和bO分別是字Y和B的最高有效位，并且位y7和b7分別是字Y和B的最低有效位，并且其中:
yO=bO，yl=b2，y2=b3，y3=b6，y4=b4，y5=bl，y6=b7，y7=b50
【文檔編號】H03M13/25GK104135335SQ201410219944
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2009年3月2日 優(yōu)先權日:2008年3月3日
【發(fā)明者】G.維塔萊, V.米尼奧內 申請人:Rai意大利無線電視股份有限公司