以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。添付の図面を参照して以下で説明する詳細な説明は、本発明によって具現可能な実施例のみを示すよりは、本発明の例示的な実施例を説明するためのものである。次の詳細な説明は、本発明の完璧な理解を提供するために特定の細部事項を含む。しかし、本発明が、このような特定の細部事項なしでも実行可能であることは当業者にとって自明である。
本発明で使用されるほとんどの用語は、本技術で広く使用されるものから選択されたが、一部の用語は、出願人によって任意に選択されたものであって、その意味は、必要に応じて次の説明で詳細に説明する。よって、本発明は、単純な名称又は意味よりは、用語の意図された意味に基づいて理解しなければならない。
本発明は、未来の放送サービスのための放送信号を送受信する装置及び方法を提供する。本発明の実施例に係る未来の放送サービスは、地上波放送サービス、モバイル放送サービス、UHDTVサービスなどを含む。本発明は、一実施例により、非−MIMO(multiple input multiple output)又はMIMOを通じて未来の放送サービスのための放送信号を処理することができる。本発明の実施例に係る非−MIMO方式は、MISO(multiple input single output)方式、SISO(single input single output)方式などを含むことができる。
MISO又はMIMOは、説明の便宜上、以下で2個のアンテナを使用するが、本発明は、2個以上のアンテナを用いるシステムに適用することができる。
本発明は、特定の使用ケースのために要求される性能を取得しながら、受信機の複雑度を最小化するのにそれぞれ最適化された3個の物理層(PL)プロファイル(ベース、ハンドヘルド及びアドバンスドプロファイル)を定義することができる。物理層(PHY)プロファイルは、該当受信機が具現しなければならない全ての構成のサブセットである。
3個のPHYプロファイルは、機能ブロックのほとんどを共有するが、特定のブロック及び/又はパラメータにおいて少し異なる。追加のPHYプロファイルを未来に定義することができる。また、システム進化のために、未来のプロファイルは、FEF(future extension frame)を通じて単一RFチャネル内の既存のプロファイルとマルチプレクスされ得る。以下では、それぞれのPHYプロファイルの細部事項について説明する。
1.ベースプロファイル
ベースプロファイルは、通常、ルーフトップ(roof−top)アンテナに接続する固定受信装置に対する主要な使用ケースを示す。また、ベースプロファイルは、いずれかの場所に搬送可能であるが、比較的停止した受信カテゴリーに属するポータブル装置を含む。ベースプロファイルの使用は、任意の改善された具現例によってハンドヘルド装置又は車両装置に拡張可能であるが、これら使用ケースは、ベースプロファイル受信機の動作に対しては期待されない。
受信のターゲットSNR範囲は約10dB〜20dBであって、これは、既存の放送システム(例えば、ATSC A/53)の15dB SNR受信能力を含む。受信機の複雑度及び消費電力は、ハンドヘルドプロファイルを使用するバッテリ動作ハンドヘルド装置の場合のように重要ではない。以下では、ベースプロファイルに対する重要なシステムパラメータを表1に列挙する。
2.ハンドヘルドプロファイル
ハンドヘルドプロファイルは、バッテリ電力で動作するハンドヘルド及び車両装置に使用されるように設計された。装置は、歩行者又は車両速度で移動することができる。受信機の複雑度のみならず、消費電力はハンドヘルドプロファイルの装置の具現において非常に重要である。ハンドヘルドプロファイルのターゲットSNR範囲は約0dB〜10dBであるが、より深い室内受信を対象にすると、0dB未満に到逹するように構成することができる。
低いSNR能力に加えて、受信機の移動度によって誘発されたドップラー効果に対する弾力性は、ハンドヘルドプロファイルの最も重要な性能属性である。以下では、ハンドヘルドプロファイルに対する重要なパラメータを表2に列挙する。
3.アドバンスドプロファイル
アドバンスドプロファイルは、より多くの具現複雑度を犠牲し、最も高いチャネル容量を提供する。このプロファイルは、MIMO送信及び受信の利用を要求し、UHDTVサービスは、このプロファイルが特別に設計されたターゲット使用ケースである。また、増加した容量は、与えられた帯域幅内で増加した数のサービス、例えば、SDTV又はHDTVサービスを許容するように使用することができる。
アドバンスドプロファイルのターゲットSNR範囲は、約20dB〜30dBである。MIMO送信は、初期に既存の楕円偏波(elliptically−polarized)送信装置を利用できるが、未来にフル電力交差偏波送信(full−power cross−polarized transmission)に拡張される。以下では、アドバンスドプロファイルに対する重要なシステムパラメータを表3に列挙する。
この場合、ベースプロファイルは、地上波放送サービス及びモバイル放送サービスの全てのためのプロファイルとして使用することができる。すなわち、ベースプロファイルは、モバイルプロファイルを含むプロファイルの概念を定義するのに使用することができる。また、アドバンスドプロファイルは、MIMOを有するベースプロファイルのためのアドバンスドプロファイル、及びMIMOを有するハンドヘルドプロファイルのためのアドバンスドプロファイルに分離することができる。また、3個のプロファイルは、設計者の意図によって変更可能である。
次の用語及び定義を本発明に適用することができる。次の用語及び定義は、設計によって変更可能である。
補助ストリーム:未だに定義されていない変調及びコーディングのデータを伝達するセルのシーケンスであって、未来拡張のために、又は、ブロードキャスタ又はネットワークオペレータによる要求通りに使用することができる。
ベースデータパイプ:サービスシグナリングデータを伝達するデータパイプ
ベースバンドフレーム(又はBBFRAME):一つのFECエンコーディングプロセス(BCH及びLDPCエンコーディング)への入力を形成するKbchビットのセット
セル:OFDM送信の一つのキャリアによって伝達される変調値
コーディングブロック:PLS1データのLDPCエンコーディングブロック及びPLS2データのLDPCエンコーディングブロックのうち一つ
データパイプ:サービスデータ又は関連メタデータを伝達する物理層内の論理チャネルであって、一つ又は多数のサービス又はサービスコンポーネントを伝達することができる。
データパイプ単位:フレーム内のDPにデータセルを割り当てる基本単位
データシンボル:プリアンブルシンボルでないフレーム内のOFDMシンボル(フレームシグナリングシンボル及びフレームエッジシンボルはデータシンボルに含まれる。)
DP_ID:この8ビットフィールドは、SYSTEM_IDによって識別されたシステム内のDPを固有に識別する。
ダミーセル:PLSシグナリング、DP又は補助ストリームに使用されない残りの容量を充填するのに使用される擬似ランダム値を伝達するセル
非常警戒チャネル(emergency alert channel;EAS):EAS情報データを伝達するフレームの一部
フレーム:プリアンブルから開始し、フレームエッジシンボルで終了する物理層時間スロット
フレーム受信単位:FETを含む同一又は異なる物理層プロファイルに属するフレームセットであって、スーパーフレーム内で8回繰り返される。
高速情報チャネル:サービスと対応ベースDPとの間のマッピング情報を伝達するフレーム内の論理チャネル
FECBLOCK:DPデータのLDPCエンコーディングビットのセット
FFTサイズ:特定のモードに使用される公称FFTサイズであって、基本期間(elementary period)Tの周期で表現されるアクティブシンボル期間Tsと同一である。
フレームシグナリングシンボル:FFTサイズ、保護区間(guard interval)及び分散型パイロットパターンの所定の組み合わせでフレームの開始時に使用されるより高いパイロット密度を有するOFDMシンボルであって、PLSデータの一部を伝達する。
フレームエッジシンボル:FFTサイズ、保護区間及び分散型パイロットパターンの所定の組み合わせでフレームの終了時に使用されるより高いパイロット密度を有するOFDMシンボル
フレームグループ:スーパーフレーム内の同一のPHYプロファイルタイプを有する全てのフレームのセット
未来拡張フレーム:未来拡張のために使用可能なスーパーフレーム内の物理層時間スロットであって、プリアンブルから開始する。
フューチャーキャスト(futurecast)UTBシステム:入力が一つ以上のMPEG2−TS又はIP又は一般ストリームであって、出力がRF信号である提案された物理層放送システム
入力ストリーム:システムによってエンドユーザに伝達されるサービスのアンサンブルのためのデータのストリーム
正常データシンボル:フレームシグナリングシンボル及びフレームエッジシンボルを除いたデータシンボル
PHYプロファイル:該当受信機が具現しなければならない全ての構成のサブセット
PLS:PLS1及びPLS2で構成された物理層シグナリングデータ
PLS1:固定サイズ、コーディング及び変調を有するFSSシンボルで伝達されるPLSデータの第1セットであって、PLS2をデコードするのに必要なパラメータのみならず、システムに関する基本情報を伝達する。
注(note):フレームグループのデュレーションのために、PLS1データは一定に維持される。
PLS2:FSSシンボルで送信されるPLSデータの第2セットであって、システム及びDPに対するより細部的なPLSデータを伝達する。
PLS2動的データ:フレーム別に動的に変化可能なPLS2データ
PLS2静的データ:フレームグループのデュレーションの間に静的に維持されるPLS2データ
プリアンブルシグナリングデータ:プリアンブルシンボルによって伝達され、システムの基本モードを識別するのに使用されるシグナリングデータ
プリアンブルシンボル:基本PLSデータを伝達し、フレームの初期に位置する固定長さパイロットシンボル
注:プリアンブルシンボルは、主に高速初期帯域スキャンのために使用され、システム信号、そのタイミング、周波数オフセット及びFFTサイズを検出する。
未来の使用のために予約:現在の文書では定義されないが、未来に定義可能である。
スーパーフレーム:8個のフレーム反復単位のセット
時間インタリービングブロック(TIブロック):時間インタリーバメモリの一つの用途に対応する時間インタリービングが行われるセルのセット
TIグループ:特定のDPのための動的容量割り当てが行われる単位であって、整数、すなわち、動的に変わる数のXFECBLOCKで構成される。
注:TIグループは、一つのフレームに直接マップされたり、多数のフレームにマップされ得る。これは、一つ以上のTIブロックを含むことができる。
タイプ1 DP:全てのDPがTDM方式でマップされるフレームのDP
タイプ2 DP:全てのDPがFDM方式でマップされるフレームのDP
XFECBLOCK:一つのLDPC FECBLOCKの全てのビットを伝達するNcellsセルのセット
図1は、本発明の実施例によって未来の放送サービスのための放送信号を送信する装置の構造を示す図である。
本発明の実施例によって未来の放送サービスのための放送信号を送信する装置は、入力フォーマッティングブロック1000、BICM(bit interleaved coding & modulation)ブロック1010、フレーム構造ブロック1020、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)生成ブロック1030、及びシグナリング生成ブロック1040を含むことができる。以下では、放送信号を送信する装置の各モジュールの動作を説明する。
IPストリーム/パケット及びMPEG2−TSはメイン入力フォーマットで、他のストリームタイプは一般ストリームとして処理される。これらのデータ入力に加えて、管理情報が入力され、各入力ストリームに対する該当帯域幅のスケジューリング及び割り当てを制御する。一つ又は多数のTSストリーム、IPストリーム及び/又は一般ストリームの入力が同時に許容される。
入力フォーマッティングブロック1000は、各入力ストリームを一つ又は多数のデータパイプにデマルチプレクスし、独立コーディング及び変調がデータパイプに適用される。データパイプ(DP)は、ロバスト性制御のための基本単位であって、QoSに影響を与える。一つ又は多数のサービス又はサービスコンポーネントは単一のDPによって伝達され得る。入力フォーマッティングブロック1000の動作の細部事項については後で説明する。
データパイプは、サービスデータ又は関連メタデータを伝達する物理層内の論理チャネルであって、一つ又は多数のサービス又はサービスコンポーネントを伝達することができる。
また、データパイプ単位は、フレーム内のDPにデータセルを割り当てる基本ユニットである。
BICMブロック1010において、パリティデータが誤り訂正のために追加され、エンコードされたビットストリームは複素数値のコンスタレーションシンボルにマップされる。シンボルは、該当DPに使用される特定のインタリービング深さを横切ってインタリーブされる。アドバンスドプロファイルに対して、MIMOエンコーディングがBICMブロック1010で行われ、追加のデータ経路はMIMO送信のための出力で追加される。BICMブロック1010の細部事項については後で説明する。
フレームビルディングブロック1020は、入力DPのデータセルをフレーム内のOFDMシンボルにマップすることができる。マップした後、周波数インタリービングは、周波数領域多様性に使用され、特に、周波数選択フェーディングチャネルを防止する。フレームビルディングブロック1020の動作の細部事項については後で説明する。
各フレームの初期にプリアンブルを挿入した後、OFDM生成ブロック1030は、保護区間として循環前置(cyclic prefix)を有する従来のOFDM変調を適用することができる。アンテナ空間ダイバーシティのために、分散型MISO方式が送信機に適用される。また、PAPR(peak−to−average power reduction)方式が時間領域で行われる。柔軟なネットワーク計画のために、この提案は、多様なFFTサイズ、保護区間の長さ及び該当パイロットパターンのセットを提供する。OFDM生成ブロック1030の動作に対する詳細な内容は後で説明する。
シグナリング生成ブロック1040は、各機能ブロックの動作に使用される物理層シグナリング情報を生成することができる。また、このシグナリング情報は、関心のあるサービスが受信側で適切に回復されるように送信される。シグナリング生成ブロック1040の動作の細部事項については後で説明する。
図2、図3及び図4は、本発明の実施例に係る入力フォーマッティングブロック1000を示す。以下では、各図面に対して説明する。
図2は、本発明の一実施例に係る入力フォーマッティングブロックを示す図である。図2は、入力信号が単一入力ストリームであるときの入力フォーマッティングブロックを示す。
図2に示した入力フォーマッティングブロックは、図1を参照して説明した入力フォーマッティングブロック1000の実施例に該当する。
物理層への入力は、一つ又は多数のデータストリームで構成することができる。各データストリームは一つのDPによって伝達される。モード適応モジュールは、入り込むデータストリームをベースバンドフレーム(BBF)のデータフィールドにスライスする。システムは、3つのタイプの入力データストリーム、すなわち、MPEG2−TS、インターネットプロトコル(IP)及びGS(generic stream)をサポートする。MPEG2−TSは、固定長さ(188バイト)パケットで特性化され、第1バイトはシンク(sync)バイト(0x47)である。IPストリームは、IPパケットヘッダ内でシグナルされる可変長さIPデータグラムパケットで構成される。システムは、IPストリームのためのIPv4及びIPv6をサポートする。GSは、カプセル化パケットヘッダ内でシグナルされる可変長さパケット又は固定長さパケットで構成することができる。
(a)は、信号DPのためのモード適応ブロック2000及びストリーム適応ブロック2010を示し、(b)は、PLS信号を生成して処理するPLS生成ブロック2020及びPLSスクランブラ2030を示す。以下では、各ブロックの動作を説明する。
入力ストリームスプリッタは、入力TS、IP、GSストリームを多数のサービス又はサービスコンポーネント(オーディオ、ビデオなど)ストリームに分離する。モード適応モジュール2010は、CRCエンコーダ、BB(baseband)フレームスライサ及びBBフレームヘッダ挿入ブロックで構成される。
CRCエンコーダは、ユーザパケット(UP)レベル、すなわち、CRC−8、CRC−16及びCRC−32で誤り訂正のための3つのタイプのCRCエンコーディングを提供する。計算されたCRCバイトはUPの後に添付される。CRC−8はTSストリームに使用され、CRC−32はIPストリームに使用される。GSストリームがCRCエンコーディングを提供しない場合、提案されたCRCエンコーディングが適用されなければならない。
BBフレームスライサは、入力を内部論理ビットフォーマットにマップする。最初に受信されたビットはMBSであると定義される。BBフレームスライサは、利用可能なデータフィールド容量と同一の多数の入力ビットを割り当てる。BBFペイロードと同一の多数の入力ビットを割り当てるために、UPパケットストリームはBBFのデータフィールドに合わせてスライスされる。
BBフレームヘッダ挿入ブロックは、2バイトの固定長さBBFヘッダをBBフレームの前に挿入することができる。BBFヘッダは、STUFFI(1ビット)、SYNCD(13ビット)及びRFU(2ビット)で構成される。固定2バイトBBFヘッダに加えて、BBFは、2バイトBBFヘッダの端に拡張フィールド(1バイト又は3バイト)を有することができる。
ストリーム適応ブロック2010は、スタッフィング(stuffing)挿入ブロック及びBBスクランブラで構成される。
スタッフィング挿入ブロックは、スタッフィングフィールドをBBフレームのペイロードに挿入することができる。ストリーム適応への入力データがBBフレームを充填するのに十分である場合、STUFFIは「0」に設定され、BBFはスタッフィングフィールドを有さない。そうでない場合、STUFFIが「1」に設定され、スタッフィングフィールドがBBFヘッダの直後に挿入される。スタッフィングフィールドは、2バイトのスタッフィングフィールドヘッダ及び可変サイズのスタッフィングデータを含む。
BBスクランブラは、エネルギー分散(energy dispersal)のために完全なBBFをスクランブルする。スクランブリングシーケンスはBBFと同時に発生する。スクランブリングシーケンスは、フィードバックされたシフトレジスタによって生成される。
PLS生成ブロック2020は、物理層シグナリング(PLS)データを生成することができる。PLSは、受信機に物理層DPにアクセスする手段を提供する。PLSデータは、PLS1データ及びPLS2データで構成される。
PLS1データは、固定サイズ、コーディング及び変調を有するフレーム内のFSSシンボルで伝達されるPLSデータの第1セットであって、PLS2データをデコードするのに必要なパラメータのみならず、システムに関する基本情報を伝達する。PLS1データは、PLS2データの受信及びデコーディングを可能にするのに要求されるパラメータを含む基本送信パラメータを提供する。また、PLS1データは、フレームグループのデュレーションの間に一定に維持される。
PLS2データは、FSSシンボルで伝送されるPLSデータの第2セットであって、システム及びDPに対するより詳細なPLSデータを伝達する。PLS2は、受信機に十分なデータを提供し、所望のDPをデコードするパラメータを含む。また、PLS2シグナリングは、2つのタイプのパラメータ、すなわち、PLS2静的データ(PLS2−STATデータ)及びPLS2動的データ(PLS2−DYNデータ)で構成される。PLS2静的データは、フレームグループのデュレーションの間に静的に残っているPLS2データであり、PLS2動的データは、フレーム別に動的に変わり得るPLS2データである。
PLSデータの細部事項については後で説明する。
PLSスクランブラ2030は、エネルギー分散のために生成されたPLSデータをスクランブルすることができる。
上述したブロックは、省略したり、類似又は同一の機能を有するブロックに取り替えることができる。
図3は、本発明の他の実施例に係る入力フォーマッティングブロックを示す図である。
図3に示した入力フォーマッティングブロックは、図1を参照して説明した入力フォーマッティングブロック1000の実施例に該当する。
図3は、入力信号が多数の入力ストリームに対応するときの入力フォーマッティングブロックのモード適応ブロックを示す。
多数の入力ストリームを処理する入力フォーマッティングブロックのモード適応ブロックは、独立的に多数の入力ストリームを処理することができる。
図3を参照すると、多数の入力ストリームをそれぞれ処理するモード適応ブロックは、入力ストリームスプリッタ3000、入力ストリーム同期化器3010、補償遅延ブロック3020、ヌル(null)パケット削除ブロック3030、ヘッド圧縮ブロック3040、CRCエンコーダ3050、BBフレームスライサ3060及びBBヘッダ挿入ブロック3070を含むことができる。以下では、モード適応ブロックの各ブロックを説明する。
CRCエンコーダ3050、BBフレームスライサ3060及びBBヘッダ挿入ブロック3070の動作は、図2を参照して説明したCRCエンコーダ、BBフレームスライサ及びBBヘッダ挿入ブロックに対応するので、それに対する説明は省略する。
入力ストリームスプリッタ3000は、入力TS、IP GSストリームを多数のサービス又はサービスコンポーネント(オーディオ、ビデオなど)ストリームに分離することができる。
入力ストリーム同期化器3010はISSYと称することができる。ISSYは、任意の入力データフォーマットに対する一定のエンド−ツー−エンド送信遅延及びCBR(constant bit rate)を保証する適切な手段を提供することができる。ISSYは、常にTSを伝達する多数のDPの場合に使用され、選択的に、GSストリームを伝達するDPに使用される。
補償遅延ブロック3020は、ISSY情報の挿入後に分離されたTSパケットストリームを遅延させ、受信機内の追加のメモリを要求せずにTSパケット再結合メカニズムを許容することができる。
ヌルパケット削除ブロック3030は、TS入力ストリームケースにのみ使用される。任意のTS入力ストリーム又は分離されたTSストリームは、CBR TSストリームにVBR(variable bit−rate)サービスを収容するために存在する多数のヌルパケットを有することができる。この場合、不要な送信オーバーヘッドを避けるために、ヌルパケットが識別され、送信されない。受信機において、除去されたヌルパケットは、送信時に挿入されたDNP(deleted null−packet)カウンタを参照し、本来にあった正確な場所に再挿入され、一定のビットレートを保証し、タイムスタンプ(PCR)アップデートに対する必要性を避けることができる。
ヘッド圧縮ブロック3040は、パケットヘッダ圧縮を提供し、TS又はIP入力ストリームに対する送信効率を増加させることができる。受信機がヘッダの所定部分に対する先験的情報(a priori information)を有し得るので、この既知の情報は送信機で削除され得る。
伝送ストリームに対して、受信機は、シンク−バイト構成(0x47)及びパケット長さ(188バイト)に関する先験的情報を有する。入力TSストリームが一つのPIDを有するコンテンツを伝達すると、すなわち、一つのサービスコンポーネント(ビデオ、オーディオなど)又はサービスサブコンポーネント(SVCベース層、SVCインヘンスメント層、MVCベースビュー又はMVC従属ビュー)に対してのみ、TSパケットヘッダ圧縮を(選択的に)伝送ストリームに適用することができる。入力ストリームがIPストリームであると、IPパケットヘッダ圧縮が選択的に使用される。
上述したブロックは、省略したり、類似又は同一の機能を有するブロックに取り替えることができる。
図4は、本発明の他の実施例に係る入力フォーマッティングブロックを示す図である。
図4に示した入力フォーマッティングブロックは、図1を参照して説明した入力フォーマッティングブロック1000の実施例に該当する。
図4は、入力信号が多数の入力ストリームに対応するときの入力フォーマッティングモジュールのストリーム適応ブロックを示す。
図4を参照すると、多数の入力ストリームをそれぞれ処理するモード適応ブロックは、スケジューラ4000、1フレーム遅延ブロック4010、スタッフィング挿入ブロック4020、帯域内(in−band)シグナリング4030、BBフレームスクランブラ4040、PLS生成ブロック4050及びPLSスクランブラ4060を含むことができる。以下では、ストリーム適応ブロックのそれぞれのブロックを説明する。
スタッフィング挿入ブロック4020、BBフレームスクランブラ4040、PLS生成ブロック4050及びPLSスクランブラ4060の動作は、図2を参照して説明したスタッフィング挿入ブロック、BBスクランブラ、PLS生成ブロック及びPLSスクランブラに対応するので、それに対する説明は省略する。
スケジューラ4000は、それぞれのDPのFECBLOCKの量から全体のフレームにわたった全体のセル割り当てを決定することができる。PLS、EAC及びFICに対する割り当てを含めて、スケジューラはPLS2−DYNデータの値を生成し、これは、フレームのFSS内の帯域内シグナリング又はPLSセルとして送信される。FECBLOCK、EAC及びFICの細部事項については後で説明する。
1フレーム遅延ブロック4010は、入力データを1送信フレームだけ遅延させ、次のフレームに関するスケジューリング情報を、DPに挿入される帯域内シグナリング情報に対する現在のフレームを通じて送信させることができる。
帯域内シグナリング4030は、PLS2データの遅延されていない部分をフレームのDPに挿入することができる。
上述したブロックは、省略したり、類似又は同一の機能を有するブロックに取り替えることができる。
図5は、本発明の実施例に係るBICMブロックを示す図である。
図5に示したBICMブロックは、図1を参照して説明したBICMブロック1010の実施例に該当する。
上述したように、本発明の実施例によって未来の放送サービスのための放送信号を送信する装置は、地上波放送サービス、モバイル放送サービス、UHDTVサービスなどを提供することができる。
QoSは、本発明の実施例によって未来の放送サービスのための放送信号を送信する装置によって提供されるサービスの特性に依存するので、各サービスに対応するデータは、異なる方式を通じて処理される必要がある。よって、本発明の実施例に係るBICMブロックは、SISO、MISO及びMIMO方式をデータ経路にそれぞれ対応するデータパイプに独立的に適用することによって、それに入力されたDPを独立的に処理することができる。結果的に、本発明の実施例によって未来の放送サービスのための放送信号を送信する装置は、それぞれのDPを介して送信されるそれぞれのサービス又はサービスコンポーネントに対するQoSを制御することができる。
(a)は、ベースプロファイル及びハンドヘルドプロファイルによって共有されたBICMブロックを示し、(b)は、アドバンスドプロファイルのBICMブロックを示す。
ベースプロファイル及びハンドヘルドプロファイルによって共有されたBICMブロック及びアドバンスドプロファイルによって共有されたBICMブロックは、各DPを処理する複数の処理ブロックを含むことができる。
以下では、ベースプロファイル及びハンドヘルドプロファイルのためのBICMブロック、及びアドバンスドプロファイルのためのBICMブロックのそれぞれの処理ブロックを説明する。
ベースプロファイル及びハンドヘルドプロファイルのためのBICMブロックの処理ブロック5000は、データFECエンコーダ5010、ビットインタリーバ5020、コンスタレーションマッパ5030、SSD(signal space diversity)エンコーディングブロック5040及び時間インタリーバ5050を含むことができる。
データFECエンコーダ5010は、入力BBFに対してFECエンコーディングを行い、アウターコーディング(BCH)及びインナーコーディング(LDPC)を用いてFECBLOCK手続を生成することができる。アウターコーディング(BCH)は選択的なコーディング方法である。データFECエンコーダ5010の動作の細部事項については後で説明する。
ビットインタリーバ5020は、データFECエンコーダ5010の出力をインタリーブし、効率的に具現可能な構造を提供しながらLDPCコード及び変調方式の組み合わせで最適化された性能を達成することができる。ビットインタリーバ5020の動作の細部事項については後で説明する。
コンスタレーションマッパ5030は、QPSK、QAM−16、不均一QAM(NUQ−64、NUQ−256、NUQ−1024)又は不均一コンスタレーション(NUC−16、NUC−64、NUC−256、NUC−1024)を用いてベース及びハンドヘルドプロファイル内のビットインタリーバ5020からの各セルワード及びアドバンスドプロファイル内のセル−ワードデマルチプレクサ5010−1からのセルワードを変調し、電力正規化コンスタレーションポイントを提供することができる。このコンスタレーションマッピングはDPに対してのみ適用される。QAM−16及びNUQが方形(square shaped)であるが、NUCは任意の形状を有する。それぞれのコンスタレーションが90度の任意の倍数で回転すると、回転したコンスタレーションは正確に本来のコンスタレーションと重畳する。この「回転−感覚(rotation−sense)対称特性は、実数成分及び虚数成分の平均電力及び容量を互いに同一にする。NUQ及びNUCは、各コードレートに対して特別に定義され、使用される特定の一つがPLS2データで提出されたパラメータ(DP_MOD)によってシグナルされる。
SSDエンコーディングブロック5040は、2(2D)、3(3D)及び4(4D)次元でセルをプリコードし、異なるフェーディング条件下で受信ロバスト性を増加させることができる。
時間インタリーバ5050はDPレベルで動作し得る。時間インタリービング(TI)のパラメータは、各DPに対して異なる形に設定することができる。時間インタリーバ5050の動作の細部事項については後で説明する。
アドバンスドプロファイルのためのBICMブロックの処理ブロック5000−1は、データFECエンコーダ、ビットインタリーバ、コンスタレーションマッパ及び時間インタリーバを含むことができる。しかし、処理ブロック5000−1は処理ブロック5000と区別され、セル−ワードデマルチプレクサ5010−1及びMIMOエンコーディングブロック5020−1をさらに含む。
また、処理ブロック5000−1のデータFECエンコーダ、ビットインタリーバ、コンスタレーションマッパ及び時間インタリーバの動作は、上述したデータFECエンコーダ5010、ビットインタリーバ5020、コンスタレーションマッパ5030及び時間インタリーバ5050に対応するので、それに対する説明は省略する。
セル−ワードデマルチプレクサ5010−1は、アドバンスドプロファイルのDPに使用され、単一セル−ワードストリームをMIMO処理のためのデュアルセル−ワードストリームに分離する。セル−ワードデマルチプレクサ5010−1の動作の細部事項については後で説明する。
MIMOエンコーディングブロック5020−1は、MIMOエンコーディング方式を用いてセル−ワードデマルチプレクサ5010−1の出力を処理することができる。MIMOエンコーディング方式は、放送信号の送信のために最適化された。MIMO技術は、容量を増加させる優れた方式であるが、チャネル特性に依存する。特に、ブロードキャスティングに対して、異なる信号伝播特性によって誘発された2個のアンテナ間の受信された信号電力の差又はチャネルの強いLOS成分は、MIMOから容量利得を得ることを困難にし得る。提案されたMIMOエンコーディング方式は、MIMO出力信号のうち一つの回転ベースのプリコーディング及び位相ランダム化を用いてこの問題を克服する。
MIMOエンコーディングは、送信機及び受信機で少なくとも2個のアンテナを必要とする2x2 MIMOシステムを目的とすることができる。この提案において、2個のMIMOエンコーディングモード、すなわち、FR−SM(full−rate spatial multiplexing)及びFRFD−SM(full−rate full−diversity spatial multiplexing)が定義される。FR−SMエンコーディングは、受信機側で比較的小さい複雑度の増加と共に容量の増加を提供するが、FRFD−SMエンコーディングは、受信機側で大きい複雑度の増加と共に、容量の増加及び追加の多様性利得を提供する。提案されたMIMOエンコーディング方式は、アンテナ極性構成に対する制限を有さない。
MIMO処理は、アドバンスドプロファイルフレームのために要求することができ、これは、アドバンスドプロファイルフレーム内の全てのDPがMIMOエンコーダによって処理されることを意味する。MIMO処理はDPレベルで適用することができる。コンスタレーションマッパ出力(constellation mapper output)(NUQ)のペア(e1,i及びe2,i)は、MIMOエンコーダの入力に供給することができる。MIMOエンコーダ出力のペア(g1,i及びg2,i)は、それぞれのTXアンテナのOFDMシンボル(l)及び同一のキャリア(k)によって送信され得る。
上述したブロックは、省略したり、類似又は同一の機能を有するブロックに取り替えることができる。
図6は、本発明の他の実施例に係るBICMブロックを示す図である。
図6に示したBICMブロックは、図1を参照して説明したBICMブロック1010の実施例に該当する。
図6は、物理層シグナリング(PLS)、非常警戒チャネル(EAC)及び高速情報チャネル(FIC)の保護のためのBICMブロックを示す。EACは、EAS情報を伝達するフレームの一部であって、FICは、サービスと該当ベースDPとの間のマッピング情報を伝達するフレーム内の論理チャネルである。EAC及びFICの細部事項については後で説明する。
図6を参照すると、PLS、EAC及びFICの保護のためのBICMブロックは、PLS FECエンコーダ6000、ビットインタリーバ6010、コンスタレーションマッパ6020及び時間インタリーバ6030を含むことができる。
また、PLS FECエンコーダ6000は、スクランブラ、BCHエンコーディング/ゼロ挿入ブロック、LDPCエンコーディングブロック及びLDPCパリティパンクチャリングブロックを含むことができる。以下では、BICMブロックの各ブロックを説明する。
PLS FECエンコーダ6000は、スクランブルされたPLS 1/2データ、EAC及びFICセクションをエンコードすることができる。
スクランブラは、BCHエンコーディング及び短縮及びパンクチャされたLDPCエンコーディング前にPLS1データ及びPLS2データをスクランブルすることができる。
BCHエンコーディング/ゼロ挿入ブロックは、PLS保護のために短縮されたBCHコードを用いてスクランブルされたPLS 1/2データに対してアウターエンコーディングを行い、BCHエンコーディング後にゼロビットを挿入することができる。PLS1データに対してのみ、LDPCエンコーディング前にゼロ挿入の出力ビットがパーミュート(permute)され得る。
LDPCエンコーディングブロックは、LDPCコードを用いてBCHエンコーディング/ゼロ挿入ブロックの出力をエンコードすることができる。完全なコーディングブロック(Cldpc)を生成するために、パリティビット(Pldpc)がそれぞれのゼロ挿入PLS情報ブロック(Ildpc)から組織的にエンコードされ、その後に添付される。
PLS1及びPLS2に対するLDPCコードパラメータは、次の表4の通りである。
LDPCパリティパンクチャリングブロックは、PLS1データ及びPLS2データに対してパンクチャリングを行うことができる。
PLS1データの保護に短縮が適用されると、任意のLDPCパリティビットは、LDPCエンコーディング後にパンクチャされる。また、PLS2データの保護のために、PLS2のLDPCパリティビットはLDPCエンコーディング後にパンクチャされる。これらのパンクチャされたビットは送信されない。
ビットインタリーバ6010は、それぞれ短縮及びパンクチャされたPLS1データ及びPLS2データをインタリーブする。
コンスタレーションマッパ6020は、ビットインタリーブされたPLS1データ及びPLS2データをコンスタレーションにマップすることができる。
時間インタリーバ6030は、マップされたPLS1データ及びPLS2データをインタリーブすることができる。
上述したブロックは、省略したり、類似又は同一の機能を有するブロックに取り替えることができる。
図7は、本発明の一実施例に係るフレームビルディングブロックを示す図である。
図7に示したフレームビルディングブロックは、図1を参照して説明したフレームビルディングブロック1020の実施例に該当する。
図7を参照すると、フレームビルディングブロックは、遅延補償ブロック7000、セルマッパ7010及び周波数インタリーバ7020を含むことができる。以下では、フレームビルディングブロックのそれぞれのブロックを説明する。
遅延補償ブロック7000は、データパイプと対応PLSデータとの間のタイミングを調節し、送信端で時間が共に合わせられるように保証することができる。PLSデータは、入力フォーマッティングブロック及びBICMブロックによって誘発されたデータパイプの遅延を処理することによって、データパイプと同一の量だけ遅延される。BICMブロックの遅延は、主に時間インタリーバ5050による。帯域内シグナリングデータは、次のTIグループの情報を伝達し、シグナルされるDPより一つのフレームだけ速く伝達される。よって、遅延補償ブロックは、帯域内シグナリングデータを遅延させる。
セルマッパ7010は、PLS、EAC、FIC、DP、補助ストリーム及びダミーセルをフレーム内のOFDMシンボルのアクティブキャリアにマップすることができる。セルマッパ7010の基本機能は、もしあれば、DP、PLSセル及びEAC/FICセルのそれぞれに対してTIによって生成されたデータセルをフレーム内のOFDMシンボルのそれぞれに対応するアクティブOFDMセルのアレイにマップすることである。サービスシグナリングデータ(PSI(program specific information)/SI))は、データパイプによって個別的に集めて伝送することができる。セルマッパは、スケジューラによって生成された動的情報及びフレーム構造の構成によって動作する。フレームの細部事項については後で説明する。
周波数インタリーバ7020は、セルマッパ7010から受信されたデータセルをランダムにインタリーブし、周波数多様性を提供することができる。また、周波数インタリーバ7020は、異なるインタリービングシード(interleaving−seed)順序を用いて2個の順次的なOFDMシンボルで構成されるOFDMシンボルペアに対して動作し、単一フレーム内の最大のインタリービング利得を得ることができる。周波数インタリーバ7020の動作の細部事項については後で説明する。
上述したブロックは、省略したり、類似又は同一の機能を有するブロックに取り替えることができる。
図8は、本発明の実施例に係るOFDM生成ブロックを示す図である。
図8に示したOFDM生成ブロックは、図1を参照して説明したOFDM生成ブロック1030の実施例に該当する。
OFDM生成ブロックは、フレームビルディングブロックによって生成されたセルによってOFDMキャリアを変調し、パイロットを挿入し、送信される時間領域信号を生成する。また、このブロックは、保護区間を順次挿入し、PAPR(peak−to−average power ratio)減少処理を適用して最終RF信号を生成する。
図8を参照すると、フレームビルディングブロックは、パイロット及び予約トーン挿入ブロック8000、2D−eSFNエンコーディングブロック8010、IFFT(inverse fast Fourier transform)ブロック8020、PAPR減少ブロック8030、保護区間挿入ブロック8040、プリアンブル挿入ブロック8050、他のシステム挿入ブロック8060及びDACブロック8070を含むことができる。以下では、フレームビルディングブロックのそれぞれのブロックを説明する。
パイロット及び予約トーン挿入ブロック8000は、パイロット及び予約トーンを挿入することができる。
OFDMシンボル内の多様なセルは、パイロットとして知られた基準情報で変調され、パイロットは、受信機で先験的に知られた送信値を有する。パイロットセルの情報は、分散されたパイロット、反復パイロット(continual pilot)、エッジパイロット、FSS(frame signaling symbol)パイロット及びFES(frame edge symbol)パイロットで構成される。それぞれのパイロットは、パイロットタイプ及びパイロットパターンによって特定のブースティング電力レベルで送信される。パイロット情報の値は、任意の与えられたシンボル上のそれぞれの送信されたキャリアに対して一連の値である基準シーケンスから導出される。パイロットは、フレーム同期化、周波数同期化、時間同期化、チャネル推定及び送信モードの識別に使用することができ、また、位相雑音をフォローする(following)のに使用することができる。
基準シーケンスから取得された基準情報は、フレームのプリアンブル、FSS及びFESを除いた全てのシンボルで分散されたパイロットセルで送信される。反復パイロットは、フレームの全てのシンボルに挿入される。反復パイロットの数と位置は、FFTサイズ及び分散されたパイロットパターンに依存する。エッジキャリアは、プリアンブルシンボルを除いた全てのシンボル内のエッジパイロットである。これらは、スペクトルのエッジまで周波数補間を許容するために挿入される。FSSパイロットはFSSに挿入され、FESパイロットはFESに挿入される。これらは、フレームのエッジまで時間補間を許容するために挿入される。
本発明の実施例に係るシステムは、SFNネットワークをサポートし、分散型MISO方式は、選択的に非常にロバストな送信モードをサポートするのに使用される。2D−eSFNは、多数のTXアンテナを用いる分散型MISO方式であって、それぞれのTXアンテナはSFNネットワーク内の異なる送信側に配置される。
2D−eSFNエンコーディングブロック8010は、SFN構成で時間及び周波数多様性を生成するために2D−eSFN処理を行い、多数の送信機から送信された信号の位相を歪曲することができる。そのため、長い時間の間の低いフラットフェーディング又は深いフェーディングによるバーストエラーを緩和することができる。
IFFTブロック8020は、OFDM変調方式を用いて2D−eSFNエンコーディングブロック8010からの出力を変調することができる。パイロットとして(又は予約トーンとして)指定されていないデータシンボル内の任意のセルは、周波数インタリーバからのデータセルのうち一つを伝達する。セルはOFDMキャリアにマップされる。
PAPR減少ブロック8030は、時間領域内の多様なPAPR減少アルゴリズムを用いて入力信号に対するPAPR減少を行うことができる。
保護区間挿入ブロック8040は保護区間を挿入することができ、プリアンブル挿入ブロック8050は信号の前にプリアンブルを挿入することができる。プリアンブルの構造の細部事項については後で説明する。他のシステム挿入ブロック8060は、時間領域で複数の放送送受信システムの信号をマルチプレクスし、放送サービスを提供する2個以上の異なる放送送信/受信システムのデータが同一のRF信号帯域幅で同時に送信され得る。この場合、2個以上の異なる放送送受信システムは、異なる放送サービスを提供するシステムを称する。異なる放送サービスは、地上波放送サービス、モバイル放送サービスなどを称する。それぞれの放送サービスと関連するデータは、異なるフレームを通じて送信され得る。
DACブロック8070は、入力デジタル信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号を出力することができる。DACブロック8070から出力された信号は、物理層プロファイルによって多数の出力アンテナを介して送信され得る。本発明の実施例に係るTXアンテナは、垂直又は水平極性(polarity)を有することができる。
上述したブロックは、省略したり、類似又は同一の機能を有するブロックに取り替えることができる。
図9は、本発明の実施例によって未来の放送サービスのための放送信号を受信する装置の構造を示す図である。
本発明の実施例によって未来の放送サービスのための放送信号を受信する装置は、図1を参照して説明した未来の放送サービスのために放送信号を送信する装置に対応し得る。
本発明の実施例によって未来の放送サービスのための放送信号を受信する装置は、同期化及び復調モジュール9000、フレームパーシングモジュール9010、デマッピング及びデコーディングモジュール9020、出力プロセッサ9030及びシグナリングデコーディングモジュール9040を含むことができる。以下では、放送信号を受信する装置の各モジュールの動作を説明する。
同期化及び復調モジュール9000は、m個のRxアンテナを介して入力信号を受信し、放送信号を受信する装置に対応するシステムに対して信号検出及び同期化を行い、放送信号を送信する装置によって行われる手続の逆の手続に対応する復調を行うことができる。
フレームパーシングモジュール9100は、入力信号フレームをパースし、ユーザによって選択されたサービスが送信されるデータを抽出することができる。放送信号を送信する装置がインタリービングを行うと、フレームパーシングモジュール9100は、インタリービングの逆の手続に対応するデインタリービングを行うことができる。この場合、抽出される必要がある信号及びデータの位置は、シグナリングデコーディングモジュール9400から出力されたデータをデコードし、放送信号を送信する装置によって生成されたシグナリング情報を回復することによって得ることができる。
デマッピング及びデコーディングモジュール9200は、入力信号をビット領域データに変換した後、必要に応じてデインタリービングを行うことができる。デマッピング及びデコーディングモジュール9200は、送信効率のために適用されたマッピングに対してデマッピングを行い、デコーディングを通じて送信チャネルに対して生成された誤りを訂正することができる。この場合、デマッピング及びデコーディングモジュール9200は、シグナリングデコーディングモジュール9400から出力されたデータをデコードすることによって、デマッピング及びデコーディングに必要な送信パラメータを得ることができる。
出力プロセッサ9300は、放送信号を送信し、送信効率を改善する装置によって適用される多様な圧縮/信号処理手続の逆の手続を行うことができる。この場合、出力プロセッサ9300は、シグナリングデコーディングモジュール9400から出力されたデータから必要な制御情報を得ることができる。出力プロセッサ8300の出力は、放送信号を送信する装置に入力される信号に対応し、MPEG−TS、IPストリーム(v4又はv6)及び一般ストリームであり得る。
シグナリングデコーディングモジュール9400は、同期化及び復調モジュール9000によって復調された信号からPLS情報を得ることができる。上述したように、フレームパーシングモジュール9100、デマッピング及びデコーディングモジュール9200及び出力プロセッサ9300は、シグナリングデコーディングモジュール9400から出力されたデータを用いてその機能を実行することができる。
図10は、本発明の実施例に係るフレーム構造を示す図である。
図10は、スーパーフレーム内のフレームタイプ及びFRUの例示的な構成を示す。(a)は、本発明の実施例に係るスーパーフレームを示し、(b)は、本発明の実施例に係るFRU(frame repetition unit)を示し、(c)は、FRU内の可変PHYプロファイルのフレームを示し、(d)はフレームの構造を示す。
スーパーフレームは8個のFRUで構成することができる。FRUは、フレームのTDMのための基本マルチプレキシング単位であって、スーパーフレーム内で8回繰り返される。
FRU内の各フレームは、PHYプロファイル(ベース、ハンドヘルド、アドバンスド)及びFETのうち一つに属する。FRU内のフレームの最大許容数は4であり、与えられたPHYプロファイルは、FRU(例えば、ベース、ベース、ハンドヘルド、アドバンスド)で0倍から4倍までの任意の回数だけ表れ得る。PHYプロファイルの定義は、必要であれば、プリアンブル内のPHY_PROFILEの予約値を用いて拡張することができる。
FET部分は、含まれるならば、FRUの端に挿入される。FETがFRUに含まれると、スーパーフレームでFETの最小数は8である。FET部分が互いに隣接することは推薦されない。
また、一つのフレームは、多数のOFDMシンボル及びプリアンブルに分離される。(d)に示したように、フレームは、プリアンブル、一つ以上のフレームシグナリングシンボル(FSS)、正常データシンボル及びフレームエッジシンボル(FES)を含む。
プリアンブルは、高速フューチャーキャストUTBシステム信号の検出が可能であり、信号の効率的な送受信のための基本送信パラメータのセットを提供する特殊シンボルである。プリアンブルの細部説明については後で説明する。
FSSの主要目的はPLSデータを伝達することにある。高速同期化及びチャネル推定、及びPLSデータの高速デコーディングのために、FSSは、正常データシンボルより密集したパイロットパターンを有する。FESは、正確にFSSと同一のパイロットを有し、これは、FESの直前のシンボルに対して外挿せず、FES内の周波数専用補間及び時間補間を可能にする。
図11は、本発明の実施例に係るフレームのシグナリング層構造を示す図である。
図11は、3個の主要部分、すなわち、プリアンブルシグナリングデータ11000、PLS1データ11010及びPLS2データ11020に分離されたシグナリング層構造を示す。全てのフレームでプリアンブルシンボルによって伝達されるプリアンブルの目的は、そのフレームの送信タイプ及び基本送信パラメータを指示することにある。PLS1は、受信機がPLS2データにアクセスし、PLS2データをデコードするようにし、これは、関心のあるDPにアクセスするパラメータを含む。PLS2は、全てのフレームで伝達され、2個の主要部分、すなわち、PLS2−STATデータ及びPLS2−DYNデータに分離される。PLS2データの静的及び動的部分には、必要であればパディングが後に来る。
図12は、本発明の実施例に係るプリアンブルシグナリングデータを示す図である。
プリアンブルシグナリングデータは、フレーム構造内で受信機がPLSデータにアクセスし、DPをトレースさせるのに必要な情報の21ビットを伝達する。プリアンブルシグナリングの細部事項は次の通りである。
PHY_PROFILE:この3ビットフィールドは、現在のフレームのPHYプロファイルタイプを示す。異なるPHYプロファイルタイプのマッピングは、以下の表5に与えられる。
FFT_SIZE:この2ビットフィールドは、以下の表6に記載したように、フレームグループ内の現在のフレームのFFTサイズを示す。
GI_FRACTION:この3ビットフィールドは、以下の表7に記載したように、現在のスーパーフレーム内の保護区間の分数(fraction)値を示す。
EAC_FLAG:この1ビットフィールドは、EACが現在のフレームに提供されるか否かを示す。このフィールドが「1」に設定されると、EAS(emergency alert service)が現在のフレームで提供される。このフィールドが「0」に設定されると、EASが現在のフレームで伝達されない。このフィールドは、スーパーフレーム内で動的にスイッチされ得る。
PILOT_MODE:この1ビットフィールドは、プロファイルモードが現在のフレームグループ内の現在のフレームに対してモバイルモードであるのか、それとも固定モードであるのかを指示する。このフィールドが「0」に設定されると、モバイルパイロットモードが使用される。このフィールドが「1」に設定されると、固定パイロットモードが使用される。
PAPR_FLAG:この1ビットフィールドは、PAPR減少が現在のフレームグループ内の現在のフレームに使用されるか否かを指示する。このフィールドが「1」に設定されると、PAPR減少にトーン予約(tone reservation)が使用される。このフィールドが「0」に設定されると、PAPR減少が使用されない。
FRU_CONFIGURE:この3ビットフィールドは、現在のスーパーフレーム内に存在するFRU(frame repetition unit)のPHYプロファイルタイプ構成を示す。現在のスーパーフレームで伝達される全てのプロファイルタイプは、現在のスーパーフレーム内の全てのフレーム内のこのフィールドで識別される。3ビットフィールドは、以下の表8に示したように、各プロファイルに対する異なる定義を有する。
RESERVED:この7ビットフィールドが未来の使用のために予約される。
図13は、本発明の実施例に係るPLS1データを示す図である。
PLS1データは、PLS2の受信及びデコーディングを可能にするのに必要なパラメータを含む基本送信パラメータを提供する。上述したように、PLS1データは、一つのフレームグループの全体のデュレーションの間に変更されない。PLS1データのシグナリングフィールドの詳細な定義は次の通りである。
PREAMBLE_DATA:この20ビットフィールドは、EAC_FLAGを除いたプリアンブルシグナリングデータの写本である。
NUM_FRAME_FRU:この2ビットフィールドは、FRU当たりのフレームの数を示す。
PAYLOAD_TYPE:この3ビットフィールドは、フレームグループで伝達されるペイロードデータのフォーマットを指示する。PAYLOAD_TYPEは、表9に示したようにシグナルされる。
NUM_FSS:この2ビットフィールドは、現在のフレーム内のFSSシンボルの数を示す。
SYSTEM_VERSION:この8ビットフィールドは、送信された信号フォーマットのバージョンを示す。SYSTEM_VERSIONは、2個の4ビットフィールド、すなわち、メジャーバージョン及びマイナーバージョンに分離される。
メジャーバージョン:SYSTEM_VERSIONフィールドのMSB 4ビットは、メジャーバージョン情報を示す。メジャーバージョンフィールドの変化は、非−下位−互換(non−backward−compatible)変化を示す。デフォルト値は「0000」である。この標準に記載したバージョンにおいて、値は「0000」に設定される。
マイナーバージョン:SYSTEM_VERSIONのLSB4ビットは、マイナーバージョン情報を示す。マイナーバージョンフィールドの変化は下位互換性である。
CELL_ID:これは、ATSCネットワークで地理的なセルを固有に識別する16ビットフィールドである。ATSCセルカバレッジ領域は、フューチャーキャストUTBシステムに使用される周波数の数に依存し、一つ以上の周波数で構成することができる。CELL_IDの値が知られていないか、特定されていない場合、このフィールドは「0」に設定される。
NETWORK_ID:これは、現在のATSCネットワークを固有に識別する16ビットフィールドである。
SYSTEM_ID:この16ビットフィールドは、ATSCネットワーク内のフューチャーキャストUTBシステムを固有に識別する。フューチャーキャストUTBシステムは、入力が一つ以上の入力ストリーム(TS、IP、GS)であって、出力がRF信号である地上波放送システムである。フューチャーキャストUTBシステムは、もしあれば、一つ以上のPHYプロファイル及びFETを伝達する。同一のフューチャーキャストUTBシステムは、異なる入力ストリームを伝達することができ、異なる地理的領域で異なるRF周波数を使用してローカルサービス挿入を許容する。フレーム構造及びスケジューリングは、一つの場所で制御され、フューチャーキャストUTBシステム内で全ての送信に対して同一である。一つ以上のフューチャーキャストUTBシステムは、全て同一の物理層構造及び構成を有することを意味する同一のSYSTEM_IDを有することができる。
次のループは、各フレームタイプのFRU構成及び長さを指示するのに使用されるFRU_PHY_PROFILE、FRU_FRAME_LENGTH、FRU_GI_FRACTION及びRESERVEDで構成される。ループサイズは固定され、4個のPHYプロファイル(FETを含む)がFRU内でシグナルされる。NUM_FRAME_FRUが4より小さいと、使用されないフィールドはゼロで充填される。
FRU_PHY_PROFILE:この3ビットフィールドは、連関したFRUの(i+1)番目(iは、ループインデックスである)フレームのPHYプロファイルタイプを示す。このフィールドは、表8に示したように、同一のシグナリングフォーマットを使用する。
FRU_FRAME_LENGTH:この2ビットフィールドは、連関したFRUの(i+1)番目のフレームの長さを示す。FRU_GI_FRACTIONと共にFRU_FRAME_LENGTHを用いて、フレームデュレーションの正確な値を得ることができる。
FRU_GI_FRACTION:この3ビットフィールドは、連関したFRUの(i+1)番目のフレームの保護区間の分数値を示す。FRU_GI_FRACTIONは、表7によってシグナルされる。
RESERVED:この4ビットフィールドが未来の使用のために予約される。
次のフィールドは、PLS2データをデコードするパラメータを提供する。
PLS2_FEC_TYPE:この2ビットフィールドは、PLS2保護によって使用されるFECタイプを示す。FECタイプは、表10によってシグナルされる。LDPCコードの細部事項については後で説明する。
PLS2_MOD:この3ビットフィールドは、PLS2によって使用される変調タイプを示す。変調タイプは、表11によってシグナルされる。
PLS2_SIZE_CELL:この15ビットフィールドは、現在のフレームグループで伝達されるPLS2に対するフルコーディングブロック(full coded blocks)の集合(collection)のサイズ(QAMセルの数として特定される)(Ctotal_partial_block)を示す。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
PLS2_STAT_SIZE_BIT:この14ビットフィールドは、現在のフレームグループに対するPLS2−STATのビットサイズを示す。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
PLS2_DYN_SIZE_BIT:この14ビットフィールドは、現在のフレームグループに対するPLS2−DYNのビットサイズを示す。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
PLS2_REP_FLAG:この1ビットフラグは、現在のフレームグループでPLS2反復モードが使用されるか否かを示す。このフィールドが値「1」に設定されると、PLS2反復モードが活性化される。このフィールドが値「0」に設定されると、PLS2反復モードが非活性化される。
PLS2_REP_SIZE_CELL:この15ビットフィールドは、PLS2反復が使用されるとき、現在のフレームグループの全てのフレームで伝達されるPLS2に対する部分コーディングブロック(partial coded blocks)の集合のサイズ(QAMセルの数として特定される)(Ctotal_partial_block)を示す。反復が使用されない場合、このフィールドの値は0と同一である。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
PLS2_NEXT_FEC_TYPE:この2ビットフィールドは、次のフレームグループの全てのフレームで伝達されるPLS2に使用されるFECタイプを示す。FECタイプは、表10によってシグナルされる。
PLS2_NEXT_MOD:この3ビットフィールドは、次のフレームグループの全てのフレームで伝達されるPLS2に使用される変調タイプを示す。変調タイプは、表11によってシグナルされる。
PLS2_NEXT_REP_FLAG:この1ビットフィールドは、次のフレームグループでPLS2反復モードが使用されるか否かを示す。このフィールドが値「1」に設定されると、PLS2反復モードが活性化される。このフィールドが値「0」に設定されると、PLS2反復モードが非活性化される。
PLS2_NEXT_REP_SIZE_CELL:この15ビットフィールドは、PLS2反復が使用されるとき、次のフレームグループの全てのフレームで伝達されるPLS2に対するフルコーディングブロック(full coded blocks)の集合のサイズ(QAMセルの数として特定される)(Ctotal_partial_block)を示す。次のフレームグループで反復が使用されない場合、このフィールドの値は0と同一である。この値は、現在のフレームグループで一定である。
PLS2_NEXT_REP_STAT_SIZE_BIT:この14ビットフィールドは、次のフレームグループに対するPLS2−STATのビットサイズを示す。この値は、現在のフレームグループで一定である。
PLS2_NEXT_REP_DYN_SIZE_BIT:この14ビットフィールドは、次のフレームグループに対するPLS2−DYNのビットサイズを示す。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
PLS2_AP_MODE:この2ビットフィールドは、現在のフレームグループ内のPLS2に追加のパリティが提供されるか否かを示す。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。下記の表12は、このフィールドの値を示す。このフィールドが「00」に設定されると、現在のフレームでPLS2に対して追加のパリティが使用されない。
PLS2_AP_SIZE_CELL:この15ビットフィールドは、PLS2の追加のパリティビットのサイズ(QAMセルの数として特定される)を示す。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
PLS2_NEXT_AP_MODE:この2ビットフィールドは、次のフレームグループでPLS2に追加のパリティが提供されるか否かを示す。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。表12は、このフィールドの値を定義する。
PLS2_NEXT_AP_SIZE_CELL:この15ビットフィールドは、次のフレームグループの全てのフレームにおけるPLS2の追加のパリティビットのサイズ(QAMセルの数として特定される)を示す。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
RESERVED:この32ビットフィールドが未来の使用のために予約される。
CRC_32:全体のPLS1シグナリングに適用される32ビットエラー検出コード
図14は、本発明の実施例に係るPLS2データを示す図である。
図14は、PLS2データのPLS2−STATデータを示す。PLS2−STATデータは、フレームグループ内で同一であるが、PLS2−DYNデータは現在のフレームに特定された情報を提供する。
PLS2−STATデータのフィールドの細部事項は次の通りである。
FIC_FLAG:この1ビットフィールドは、FICが現在のフレームグループに使用されるか否かを示す。このフィールドが「1」に設定されると、FICが現在のフレームで提供される。このフィールドが「0」に設定されると、FICが現在のフレームで伝達されない。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
AUX_FLAG:この1ビットフィールドは、現在のフレームグループで補助ストリームが使用されるか否かを示す。このフィールドが「1」に設定されると、補助ストリームが現在のフレームで提供される。このフィールドが「0」に設定されると、補助ストリームが現在のフレームで伝達されない。この値は、現在のフレームグループの全体のデュレーションにおいて一定である。
NUM_DP:この6ビットフィールドは、現在のフレームで伝達されるDPの数を示す。このフィールドの値は、1〜64の範囲内にあり、DPの数はNUM_DP+1である。
DP_ID:この6ビットフィールドは、PHYプロファイル内でDPを固有に識別する。
DP_TYPE:この3ビットフィールドはDPのタイプを示す。これは、以下の表13によってシグナルされる。
DP_GROUP_ID:この8ビットフィールドは、現在のDPが連関したDPグループを識別する。これは、受信機が特定のサービスと連関したサービスコンポーネントのDPにアクセスするのに使用することができ、これらのDPは同一のDP_GROUP_IDを有する。
BASE_DP_ID:この6ビットフィールドは、管理層で使用されるサービスシグナリングデータ(PSI/SI)を伝達するDPを示す。BASE_DP_IDで指示されたDPは、サービスシグナリングデータのみを伝達する専用DP又はサービスデータと共にサービスシグナリングデータを伝達する正常DPであり得る。
DP_FEC_TYPE:この2ビットフィールドは、連関したDPによって使用されるFECタイプを示す。FECタイプは、以下の表14によってシグナルされる。
DP_COD:この4ビットフィールドは、連関したDPによって使用されるコードレートを示す。コードレートは、以下の表15によってシグナルされる。
DP_MOD:この4ビットフィールドは、連関したDPによって使用される変調を示す。変調は、以下の表16によってシグナルされる。
DP_SSD_FLAG:この1ビットフィールドは、SSDモードが連関したDPで使用されるか否かを示す。このフィールドが値「1」に設定されると、SSDが使用される。このフィールドが値「0」に設定されると、SSDが使用されない。
PHY_PROFILEがアドバンスドプロファイルを示す「010」と同一である場合のみに次のフィールドが表れる。
DP_MIMO:この3ビットフィールドは、連関したDPにいずれのタイプのMIMOエンコーディングプロセスが適用されるのかを示す。MIMOエンコーディングプロセスのタイプは、表17によってシグナルされる。
DP_TI_TYPE:この1ビットフィールドは、時間インタリービングのタイプを示す。「0」の値は、一つのTIグループが一つのフレームに対応し、一つ以上のTIブロックを含むことを示す。「1」の値は、一つのTIグループが1より多いフレームで伝達され、一つのTIブロックのみを含むことを示す。
DP_TI_LENGTH:2ビットフィールドの使用(許容される値が1、2、4、8のみである)は、次のようにDP_TI_TYPEフィールド内に設定された値によって決定される。
DP_TI_TYPEが値「1」に設定されると、このフィールドは、PI、すなわち、各TIグループがマップされるフレームの数を示し、TIグループ当たりに一つのTIブロックがある(NTI=1)。2ビットフィールドを有する許容されたPI値は、以下の表18で定義される。
DP_TI_TYPEが「0」に設定されると、このフィールドは、TIグループ当たりのTIブロックの数(NTI)を示し、フレーム当たりに一つのTIグループがある(PI=1)。2ビットフィールドを有する許容されたPI値は、以下の表18で定義される。
DP_FRAME_INTERVAL:この2ビットフィールドは、連関したDPに対するフレームグループ内のフレーム区間(IJUMP)を示し、許容される値は1、2、4、8である(対応する2ビットフィールドは、それぞれ「00」、「01」、「10」、「11」である)。フレームグループの全てのフレームで表れないDPに対して、このフィールドの値は連続的なフレーム間の間隔と同一である。例えば、DPがフレーム1、5、9、13などで表れると、このフィールドは「4」に設定される。全てのフレームで表れるDPに対して、このフィールドは「1」に設定される。
DP_TI_BYPASS:この1ビットフィールドは、時間インタリーバ5050の利用可能性を決定する。DPに対して時間インタリービングが使用されない場合、これは「1」に設定される。時間インタリービングが使用される場合、これは「0」に設定される。
DP_FIRST_FRAME_IDX:この5ビットフィールドは、現在DPが発生するスーパーフレームの第1フレームのインデックスを示す。DP_FIRST_FRAME_IDXの値は0〜31の範囲内にある。
DP_NUM_BLOCK_MAX:この10ビットフィールドは、このDPに対するDP_NUM_BLOCKSの最大値を示す。このフィールドの値は、DP_NUM_BLOCKSと同一の範囲を有する。
DP_PAYLOAD_TYPE:この2ビットフィールドは、与えられたDPによって伝達されるペイロードデータのタイプを示す。DP_PAYLOAD_TYPEは、以下の表19によってシグナルされる。
DP_INBAND_MODE:この2ビットフィールドは、現在のDPが帯域内シグナリング情報を伝達するか否かを示す。帯域内シグナリングタイプは、以下の表20によってシグナルされる。
DP_PROTOCOL_TYPE:この2ビットフィールドは、与えられたDPによって伝達されるペイロードのプロトコルタイプを示す。入力ペイロードタイプが選択されると、以下の表21によってシグナルされる。
DP_CRC_MODE:この2ビットフィールドは、入力フォーマッティングブロックでCRCエンコーディングが使用されるか否かを示す。CRCモードは、以下の表22によってシグナルされる。
DNP_MODE:この2ビットフィールドは、DP_PAYLOAD_TYPEがTS(「00」)に設定されるとき、連関したDPによって使用されるヌル−パケット削除モードを示す。DNP_MODEは、以下の表23によってシグナルされる。DP_PAYLOAD_TYPEがTS(「00」)でない場合、DNP_MODEは値「00」に設定される。
ISSY_MODE:この2ビットフィールドは、DP_PAYLOAD_TYPEがTS(「00」)に設定されるとき、連関したDPによって使用されるISSYモードを示す。ISSY_MODEは、以下の表24によってシグナルされる。DP_PAYLOAD_TYPEがTS(「00」)でない場合、ISSY_MODEは値「00」に設定される。
HC_MODE_TS:この2ビットフィールドは、DP_PAYLOAD_TYPEがTS(「00」)に設定されるとき、連関したDPによって使用されるTSヘッダ圧縮モードを示す。HC_MOD_TSは、以下の表25によってシグナルされる。
HC_MODE_IP:この2ビットフィールドは、DP_PAYLOAD_TYPEがIP(「01」)に設定されるときのIPヘッダ圧縮モードを示す。HC_MOD_IPは、以下の表26によってシグナルされる。
PID:この13ビットフィールドは、DP_PAYLOAD_TYPEがTS(「00」)に設定され、HC_MODE_TSが「01」又は「10」に設定されるときのTSヘッダ圧縮のためのPID番号を示す。
RESERVED:この8ビットフィールドは、未来の使用のために予約される。
FIC_FLAGが「1」と同一である場合のみに次のフィールドが表れる。
FIC_VERSION:この8ビットフィールドは、FICのバージョン番号を示す。
FIC_LENGTH_BYTE:この13ビットフィールドは、FICのバイト長さを示す。
RESERVED:この8ビットフィールドは、未来の使用のために予約される。
AUX_FLAGが「1」と同一である場合のみに次のフィールドが表れる。
NUM_AUX:この4ビットフィールドは、補助ストリームの数を示す。ゼロは、補助ストリームが使用されないことを意味する。
AUX_CONFIG_RFU:この8ビットフィールドは、未来の使用のために予約される。
AUX_STREAM_TYPE:この4ビットフィールドは、現在の補助ストリームのタイプを示すための未来の使用のために予約される。
UX_PRIVATE_CONFIG:この28ビットフィールドは、補助ストリームをシグナルするための未来の使用のために予約される。
図15は、本発明の他の実施例に係るPLS2データを示す図である。
図15は、PLS2データのPLS2−DYNデータを示す。PLS2−DYNデータの値は、一つのフレームグループのデュレーションの間に変化可能であり、フィールドのサイズは一定に維持される。
PLS2−DYNデータのフィールドの細部事項は次の通りである。
FRAME_INDEX:この5ビットフィールドは、スーパーフレーム内の現在のフレームのフレームインデックスを示す。スーパーフレームの第1フレームのインデックスは「0」に設定される。
PLS_CHANGE_COUNTER:この4ビットフィールドは、構成が変更される前のスーパーフレームの数を示す。構成において、変更された後のスーパーフレームは、このフィールド内でシグナルされる値によって指示される。このフィールドが値「0000」に設定されると、スケジュールされた変化が予想されないことを意味し、値「1」は、次のスーパーフレームで変化があることを意味する。
FIC_CHANGE_COUNTER:この4ビットフィールドは、構成(すなわち、FICの内容)が変更される前のスーパーフレームの数を示す。構成において、変更された次のスーパーフレームは、このフィールド内でシグナルされる値によって指示される。このフィールドが値「0000」に設定されると、スケジュールされた変化が予想されないことを意味し、値「0001」は、次のスーパーフレームで変化があることを意味する。
RESERVED:この16ビットフィールドは、未来の使用のために予約される。
NUM_DPを通じてループで次のフィールドが表れ、これは、現在のフレームで伝達されるDPと連関したパラメータを示す。
DP_ID:この6ビットフィールドは、PHYプロファイル内のDPを固有に指示する。
DP_START:この15ビット(又は13ビット)フィールドは、DPUアドレッシング方式を用いて第1DPの開始位置を示す。DP_STARTフィールドは、以下の表27に示したように、PHYプロファイル及びFFTサイズによって異なる長さを有する。
DP_NUM_BLOCK:この10ビットフィールドは、現在のDPに対する現在のTIグループ内のFECブロックの数を示す。DP_NUM_BLOCKの値は0〜1023の範囲内にある。
RESERVED:この8ビットフィールドは、未来の使用のために予約される。
次のフィールドは、EACと連関したFICパラメータを示す。
EAC_FLAG:この1ビットフィールドは、現在のフレーム内のEACの存在を示す。このビットは、プリアンブル内のEAC_FLAGと同一の値である。
EAS_WAKE_UP_VERSION_NUM:この8ビットフィールドは、ウェイクアップ指示のバージョン番号を示す。
EAC_FLAGフィールドが「1」と同一である場合、次の12ビットは、EAC_LENGTH_BYTEフィールドに対して割り当てられる。EAC_FLAGフィールドが「0」と同一である場合、次の12ビットは、EAC_COUNTERに割り当てられる。
EAC_LENGTH_BYTE:この12ビットフィールドは、EACのバイト長さを示す。
EAC_COUNTER:この12ビットフィールドは、EACが到逹するフレームの前のフレームの数を示す。
AUX_FLAGフィールドが「1」と同一である場合にのみ次のフィールドが表れる。
AUX_PRIVATE_DYN:この48ビットフィールドは、補助ストリームをシグナルするための未来使用のために予約される。このフィールドの意味は、構成可能なPLS2−STAT内のAUX_STREAM_TYPEの値に依存する。
CRC_32:全体のPLS2に適用される32ビットエラー検出コード。
図16は、本発明の実施例に係るフレームの論理構造を示す図である。
上述したように、PLS、EAC、FIC、DP、補助ストリーム及びダミーセルは、フレーム内のOFDMシンボルのアクティブキャリアにマップされる。PLS1及びPLS2は、まず、一つ以上のFSSにマップされる。その後、もしあれば、EACセルがPLSフィールドの直後にマップされ、その後、もしあれば、FICセルがマップされる。もしあれば、DPは、PLS又はEAC、FICの後にマップされる。まず、タイプ1 DPが後に来た後、タイプ2 DPが後に来る。DPのタイプの細部事項については後で説明する。任意の場合、DPは、EASのための任意の特殊データ又はサービスシグナリングデータを伝達することができる。もしあれば、補助ストリーム又は各ストリームがDPの後に来た後、ダミーセルが後に来る。これらの全てを上述した順序、すなわち、PLS、EAC、FIC、DP、補助ストリーム及びダミーデータセルの順にマップすることは、フレーム内のセル容量を正確に充填する。
図17は、本発明の実施例に係るPLSマッピングを示す図である。
PLSセルは、FSSのアクティブキャリアにマップされる。PLSによって占有されたセルの数に依存して、一つ以上のシンボルがFSSとして指定され、FSSの数(NFSS)は、PLS1内のNUM_FSSによってシグナルされる。FSSは、PLSセルを伝達する特殊シンボルである。ロバスト性及びレイテンシ(latency)はPLSの重要な問題であるので、FSSは、FSS内の周波数専用補間及び高速同期化を許容するより高い密度のパイロットを有する。
PLSセルは、図17の例に示したように、トップ−ダウン(top−down)方式でNFSS個のFSSのアクティブキャリアにマップされる。PLS1セルは、セルインデックスの増加順に第1FSSの第1セルから先にマップされる。PLS2セルは、PLS1の最後のセルの直後にマップされ、第1FSSの最後のセルインデックスまでマッピングが下向きに継続される。要求されるPLSセルの総数が一つのFSSのアクティブキャリアの数を超えると、マッピングは、次のFSSに進行し、第1FSSと正確に同一の方式で継続される。
PLSマッピングの完了後、DPが次に伝達される。EAC、FIC又はEAC及びFICが現在のフレームに存在すると、これらはPLSと「正常」DPとの間に配置される。
図18は、本発明の実施例に係るEACマッピングを示す図である。
EACは、EASメッセージを伝達する専用チャネルであって、EASに対するDPにリンクされる。EASサポートは提供されるが、EAC自体は、全てのフレームに存在する場合もあり、全てのフレームに存在しない場合もある。もしあれば、EACはPLS2セルの直後にマップされる。EACは、PLSセル以外に、FIC、DP、補助ストリーム及びダミーセルのうちいずれかの後に来ない。EACセルをマップする手続はPLSと正確に同一である。
EACセルは、図18に示したように、セルインデックスの増加順にPLS2の次のセルからマップされる。EASメッセージサイズによって、EACセルは、図18に示したようにいくつかのシンボルを占有する。
EACセルは、PLS2の最後のセルの直後にマップされ、マッピングは、最後のFSSの最後のセルインデックスまで下向きに継続される。要求されるEACの総数が最後のFSSの残りのアクティブキャリアの数を超えると、マッピングは次のシンボルに進行し、FSSと正確に同一の方式で継続される。この場合のマッピングのための次のシンボルは正常データシンボルであって、これは、FSSより多くのアクティブキャリアを有する。
EACマッピングの完了後、もし存在すれば、FICが次に伝達される。(PLS2フィールドでシグナルされることによって)FICが送信されないと、DPはEACの最後のセルの直後にマップされる。
図19は、本発明の実施例に係るFICマッピングを示す図である。
(a)は、EACがないFICの例示的なマッピングを示し、(b)は、EACがあるFICの例示的なマッピングを示す。
FICは、高速サービス取得及びチャネルスキャニングを可能にする層間(cross−layer)情報に対する専用チャネルである。この情報は、主に各ブロードキャスタのDPとサービスとの間の情報を結合するチャネルを含む。高速スキャンのために、受信機は、FICをデコードし、ブロードキャスタID、サービスの数及びBASE_DP_IDなどの情報を得ることができる。高速サービスの取得のために、FICに加えて、ベースDPがBASE_DP_IDを用いてデコードされ得る。伝達される内容以外に、ベースDPは、正常DPと正確に同一の方式でエンコードされ、フレームにマップされる。そのため、ベースDPに対して追加の説明が要求されない。FICデータが生成されて管理層で消費される。FICデータの内容は、管理層の説明書に記載した通りである。
FICデータは選択的であり、FICの使用は、PLS2の静的部分内のFIC_FLAGパラメータによってシグナルされる。FICが使用されると、FIC_FLAGが「1」に設定され、FICのためのシグナリングフィールドはPLS2の静的部分に定義される。このフィールドでは、FIC_VERSION及びFIC_LENGTH_BYTEがシグナルされる。FICは、PLS2と同一の変調、コーディング及び時間インタリービングパラメータを用いる。FICは、PLS2_MODE及びPLS2_FECなどの同一のシグナリングパラメータを共有する。もしあれば、FICデータは、PLS2又は、もしあれば、EACの直後にマップされる。FICは、任意の正常DP、補助ストリーム又はダミーセルの後にマップされない。FICセルをマップする方法はEACと正確に同一であり、これはPLSと同一である。
PLSの後にEACがない場合、FICセルは、(a)の例に示したように、セルインデックスの増加順にPLS2の次のセルからマップされる。FICデータサイズによって、FICセルは、(b)に示したように、いくつかのシンボルにわたってマップされ得る。
FICセルは、PLS2の最後のセルの直後にマップされ、マッピングは、最後のFSSの最後のセルインデックスまで下向きに継続される。要求されるFICセルの総数が最後のFSSの残りのアクティブキャリアの数を超えると、マッピングは次のシンボルに進行し、FSSと正確に同一の方式で継続される。この場合のマッピングのための次のシンボルは、FSSより多くのアクティブキャリアを有する正常データシンボルである。
EASメッセージが現在のフレームで送信されると、EACはFICに先行し、FICセルは、(b)に示したように、セルインデックスの増加順にEACの次のセルからマップされる。
FICマッピングの完了後、一つ以上のDPがマップされ、その後、もしあれば、補助ストリーム及びダミーセルがマップされる。
図20は、本発明の実施例に係るDPのタイプを示す図である。
図20の(a)はタイプ1 DPを示し、(b)はタイプ2 DPを示す。
先行チャネル、すなわち、PLS、EAC及びFICがマップされた後、DPのセルがマップされる。DPは、マッピング方法によって2個のタイプのうち一つに分類される。
タイプ1 DP:DPは、TDMによってマップされる。
タイプ2 DP:DPは、FDMによってマップされる。
DPのタイプは、PLS2の静的部分でDP_TYPEフィールドによって指示される。図20は、タイプ1 DP及びタイプ2 DPのマッピング順序を示す。タイプ1 DPは、まず、セルインデックスの増加順にマップされ、最後のセルインデックスに到逹した後、シンボルインデックスが1ずつ増加する。次のシルボル内で、DPは、p=0からセルインデックスの増加順に継続してマップされる。一つのフレームで共にマップされた多数のDPで、タイプ1 DPのそれぞれは、DPのTDMマルチプレキシングと類似する形に時間でグループ化される。
タイプ2 DPは、まず、シンボルインデックスの増加順にマップされ、フレームの最後のOFDMシンボルに到逹した後、セルインデックスは1ずつ増加し、シンボルインデックスは第1利用可能なシンボルに後退し、そのシンボルインデックスから増加する。一つのフレームで多数のDPを共にマップした後、タイプ2 DPのそれぞれは、DPのFDMマルチプレキシングと類似する形に周波数でグループ化される。
一つの制限が必要であれば、すなわち、タイプ1 DPが常にタイプ2 DPに先行すると、タイプ1 DP及びタイプ2 DPはフレーム内で共存し得る。タイプ1及びタイプ2 DPを伝達するOFDMセルの総数は、DPの送信のために利用可能なOFDMセルの総数を超えることができない。
ここで、DDP1は、タイプ1 DPによって占有されるOFDMセルの数であり、DDP2は、タイプ2 DPによって占有されるOFDMセルの数である。PLS、EAC、FICは、いずれもタイプ1 DPと同一の方式でマップされるので、これらは全て「タイプ1のマッピング規則」に従う。そのため、タイプ1のマッピングは、常にタイプ2のマッピングより先行する。
図21は、本発明の実施例に係るDPマッピングを示す図である。
(a)は、タイプ1 DPをマップするためのOFDMセルのアドレッシングを示し、(b)は、タイプ2 DPをマップするためのOFDMセルのアドレッシングを示す。
タイプ1 DP(0,DDP1−1)をマップするためのOFDMセルのアドレッシングは、タイプ1 DPのアクティブデータセルのために定義される。アドレッシング方式は、タイプ1 DPのそれぞれに対するTIからのセルがアクティブデータセルに割り当てられる順序を定義する。また、これは、PLS2の動的部分内のDPの位置をシグナルするのに使用される。
EAC及びFICなしで、アドレス0は、最後のFSS内のPLSを伝達する最後のセルの直後のセルを称する。EACが送信され、FICがその該当フレームでない場合、アドレス0は、EACを伝達する最後のセルの直後のセルを称する。FICが該当フレームで送信されると、アドレス0は、FICを伝達する最後のセルの直後のセルを称する。タイプ1 DPに対するアドレス0は、(a)に示したように、2個の異なるケースを考慮して算出することができる。(a)に示した例において、PLS、EAC及びFICは全て送信されると仮定する。EAC及びFICのうち一つ又は二つとも省略される場合への拡張は容易である。(a)の左側に示したように、FICまでの全てのセルをマップした後、FSS内に残りのセルが残っている。
タイプ2 DP(0,…,DDP2−1)をマップするOFDMセルのアドレッシングは、タイプ2 DPのアクティブデータセルのために定義される。アドレッシング方式は、タイプ2 DPのそれぞれに対するTIからのセルがアクティブデータセルに割り当てられる順序を定義する。また、これは、PLS2の動的部分内のDPの位置をシグナルするのに使用される。
(b)に示したように、3個の少し異なるケースが可能である。(b)の左側上に示した第1ケースでは、最後のFSS内のセルはタイプ2 DPマッピングに用いられる。中間に示した第2ケースでは、FICが正常シンボルのセルを占めるが、そのシンボル上のFICセルの数はCFSSより小さい。(b)の右側に示した第3ケースは、そのシンボル上にマップされたFICセルの数がCFSSを超えることを除いては第2ケースと同一である。
PLS、EAC及びFICは、タイプ1 DPと同一の「タイプ1のマッピング規則」に従うので、タイプ1 DPがタイプ2 DPに先行する場合への拡張は簡単である。
データパイプ単位(DPU)は、データセルをフレーム内のDPに割り当てる基本単位である。
DPUは、フレーム内にDPを位置させるシグナリング単位として定義される。セルマッパ7010は、DPのそれぞれに対するTIによって生成されたセルをマップすることができる。時間インタリーバ5050は、一連のTIブロックを出力し、それぞれのTIブロックは、セルのセットで構成される可変数(variable number)のXFECBLOCKを含む。XFECBLOCK内のセルの数(Ncells)は、FECBLOCKサイズ(Nldpc)及びコンスタレーションシンボル当たりの送信ビット数に依存する。DPUは、与えられたPHYプロファイルでサポートされるXFECBLOCK内のセルの数の全ての可能な値の最も大きい共通除数(divisor)(Ncells)として定義される。セル内のDPUの長さはLDPUとして定義される。各PHYプロファイルがFECBLOCKサイズ及びコンスタレーションシンボル当たりに異なる数の異なる組み合わせをサポートするので、LDPUはPHYプロファイルに基づいて定義される。
図22は、本発明の実施例に係るFEC構造を示す図である。
図22は、ビットインタリービング前の本発明の実施例に係るFEC構造を示す。上述したように、データFECエンコーダは、入力BBFに対してFECエンコーディングを行い、アウターコーディング(BCH)及びインナーコーディング(LDPC)を用いてFECBLOCK手続を生成することができる。図示したFEC構造はFECBLOCKに対応する。また、FECBLOCK及びFEC構造は、LDPCコードワードの長さに対応する同一の値を有する。
図22に示したように、BCHエンコーディングはそれぞれのBBF(Kbchビット)に適用され、LDPCエンコーディングはBCHエンコーディングBBF(Kldpcビット=Nbchビット)に適用される。
Nldpcの値は、64800ビット(長いFECBLOCK)又は16200ビット(短いFECBLOCK)である。
以下の表28及び表29は、それぞれ長いFECBLOCK及び短いFECBLOCKに対するFECエンコーディングパラメータを示す。
BCHエンコーディング及びLDPCエンコーディングの動作の細部事項は次の通りである。
12誤り訂正BCHコードは、BBFのアウターエンコーディングに使用される。短いFECBLOCK及び長いFECBLOCKに対するBCH生成器多項式は、全ての多項式を共に乗じることによって得られる。
LDPCコードは、アウターBCHエンコーディングの出力をエンコードするのに使用される。完成したBldpc(FECBLOCK)を生成するために、Pldpc(パリティビット)は各Ildpc(BCHエンコーディングBBF)から体系的にエンコードされ、Ildpcに添付される。完成したBldpc(FECBLOCK)は次の数式として表現される。
長いFECBLOCK及び短いFECBLOCKに対するパラメータは、それぞれ前記表28及び表29に与えられる。
長いFECBLOCKに対するNldpc−Kldpcを算出する細部手続は次の通りである。
1)パリティビット初期化
2)パリティチェックマトリックスのアドレスの第1行に特定されたパリティビットアドレスで第1情報ビット(i0)を累算する。パリティチェックマトリックスのアドレスの細部事項については後で説明する。
例えば、レート13/15に対して、
3)次の359個の情報ビット(is)(s=1、2、…、359)が次の数式を用いてパリティビットで累算される。
ここで、xは、第1ビット(i0)に対応するパリティビット累算器のアドレスを示し、Qldpcは、パリティチェックマトリックスのアドレスで特定されたコードレート従属定数である。継続して、例えば、レート13/15に対してQldpc=24であって、よって、情報ビット(i1)に対して次の動作が行われる。
4)361番目の情報ビット(i360)に対して、パリティビット累算器のアドレスは、パリティチェックマトリックスのアドレスの第2行に与えられる。類似する方式で、次の358個の情報ビット(is)(s=361、362、…、719)に対するパリティビット累算器のアドレスは数式6を用いて得られ、ここで、xは、情報ビット(i360)に対応するパリティビット累算器のアドレス、パリティチェックマトリックスのアドレスの第2行内のエントリを示す。
5)類似する方式で、360個の新たな情報ビットの全てのグループに対して、パリティチェックマトリックスのアドレスからの新たな行がパリティビット累算器のアドレスを探すのに使用される。
情報ビットが全部消尽した後、最終パリティが次のように得られる。
6)i=1から開始する次の動作を順次行う。
ここで、pi(i=0、1、…、Ndpc−Kldpc−1)の最終内容は、パリティビット(pi)と同一である。
短いFECBLOCKに対するこのLDPCエンコーディング手続は表30及び表31に取り替え、長いFECBLOCKに対するパリティチェックマトリックスのアドレスを短いFECBLOCKに対するパリティチェックマトリックスのアドレスに取り替えることを除いては、長いFECBLOCKに対するt LDPCエンコーディング手続に従う。
図23は、本発明の実施例に係るビットインタリービングを示す図である。
LDPCエンコーダの出力はビットインタリーブされ、これは、パリティインタリービング、その後のQCB(quasi−cyclic block)インタリービング及び内部グループインタリービングで構成される。
(a)は、QCBインタリービングを示し、(b)は、内部グループインタリービングを示す。
FECBLOCKはパリティインタリーブされ得る。パリティインタリービングの出力において、LDPCコードワードは、長いFECBLOCK内の180個の隣接したQCブロック及び短いFECBLOCK内の180個の隣接したQCブロックで構成される。長い又は短いFECBLOCK内のそれぞれのQCブロックは360ビットで構成される。パリティインタリーブされたLDPCコードワードは、QCBインタリービングによってインタリーブされる。QCBインタリービングの単位はQCブロックである。パリティインタリービングの出力におけるQCブロックは、図23に示したように、QCBインタリービングによってパーミュートされ、ここで、FECBLOCKの長さによってNcells=6480/ηmod又は16200/ηmodである。QCBインタリービングパターンは、変調タイプ及びLDPCコードレートの各組み合わせに固有である。
QCBインタリービング後、内部グループインタリービングは、以下の表32に定義された変調タイプ及び順序(ηmod)に従って行われる。また、一つの内部グループに対するQCブロックの数(NQCB_IG)が定義される。
内部グループインタリービングプロセスは、QCBインタリービング出力のNQCB-IG個のQCブロックで行われる。内部グループインタリービングは、360個の列とNQCB_IG個の行を用いて内部グループのビットを記入及び判読するプロセスを有する。記入動作において、QCBインタリービング出力からのビットが行方向に記入される。判読動作は列方向に行われ、各行からm個のビットを判読し、ここで、mは、NUCに対して1と同一であり、NCQに対して2と同一である。
図24は、本発明の実施例に係るセル−ワードデマルチプレキシングを示す図である。
(a)は、8及び12 bpcu MIMOに対するセル−ワードデマルチプレキシングを示し、(b)は、10 bpcu MIMOに対するセル−ワードデマルチプレキシングを示す。
(a)に示したように、ビットインタリービング出力の各セルワード
にデマルチプレクスされ、これは、一つのXFECBLOCKに対するセル−ワードデマルチプレキシングプロセスを示す。
MIMOエンコーディングのための異なるタイプのNUQを用いた10 bpcu MIMOケースに対して、NUQ−1024に対するビットインタリーバが再使用される。(b)に示したように、ビットインタリーバ出力の各セルワード
にデマルチプレクスされる。
図25は、本発明の実施例に係る時間インタリービングを示す図である。
(a)〜(c)は、TIモードの例を示す。
時間インタリーバはDPレベルで動作する。時間インタリービング(TI)のパラメータは、各DPに対して異なる形に設定することができる。
PLS2−STATデータの一部で表れる次のパラメータはTIを構成する。
DP_TI_TYPE(許容値:0又は1):TIモードを示す、「0」は、TIグループ当たりに多数のTIブロック(1より多いTIブロック)を有するモードを示す。この場合、一つのTIグループは一つのフレームに直接マップされる(インターフレームインタリービングではない)。「1」は、TIグループ当たり一つのみのTIブロックを有するモードを示す。この場合、TIブロックは、1より多いフレームに拡散され得る(インターフレームインタリービング)。
DP_TI_LENGTH:DI_TI_TYPE=「0」である場合、このパラメータは、TIグループ当たりのTIブロックの数(NTI)である。DP_TI_TYPE=「1」に対して、このパラメータは、一つのTIグループから拡散されたフレームの数(PI)である。
DP_NUM_BLOCK_MAX(許容値:0〜1023):TIグループ当たりのXFECBLOCKの最大数を示す。
DP_FRAME_INTERVAL(許容値:1、2、4、8):与えられたPHYプロファイルの同一のDPを伝達する2個の連続的なフレーム間のフレームの数(IJUMP)を示す。
DP_TI_BYPASS(許容値:0又は1):時間インタリービングがDPに使用されない場合、このパラメータは「1」に設定される。時間インタリービングが使用される場合、このパラメータは「0」に設定される。
さらに、PLS2−DYNデータからのパラメータ(DP_NUM_BLOCK)は、DPの一つのTIグループによって伝達されたXFECBLOCKの数を示すのに使用される。
時間インタリービングがDPに使用されない場合、次のTIグループ、時間インタリービング動作及びTIモードは考慮されない。しかし、スケジューラからの動的構成情報に対する補償ブロックは依然として必要である。各DPにおいて、SSD/MIMOエンコーディングから受信されたXFECBLOCKはTIグループにグループ化される。すなわち、それぞれのTIグループは、整数のXFECBLOCKのセットであり、動的に可変する数のXFECBLOCKを含む。インデックスのTIグループ内のXFECBLOCKの数(n)はNxBLOCK_Group_(n)で表示され、PLS2−DYNデータのDP_NUM_BLOCKとしてシグナルされる。NxBLOCK_Group_(n)は、0の最小値から最も大きい値が1023である最大値(NxBLOCK_Group_MAX)(DP_NUM_BLOCK_MAXに対応)まで変わり得る。
各TIグループは、一つのフレームに直接マップされたり、PIフレームにわたって拡散される。また、それぞれのTIグループは、1より多いTIブロック(NTI)に分離され、それぞれのTIブロックは、時間インタリーバメモリの一つの用途に対応する。TIグループ内のTIブロックは、少し異なる数のXFECBLOCKを含むことができる。TIグループが多数のTIブロックに分離されると、一つのフレームのみに直接マップされる。以下の表33に示したように(時間インタリービングをスキップする追加のオプションを除いて)、時間インタリービングのための3個のオプションが存在する。
各DPにおいて、TIメモリは、入力XFECBLOCK(SSD/MIMOエンコーディングブロックからの出力XFECBLOCK)を格納する。入力XFECBLOCKは、次のように定義される。
ここで、dn,s,r,qは、n番目のTIグループのs番目のTIブロック内のr番目のXFECBLOCKのq番目のセルであって、次のようにSSD及びMIMOエンコーディングの出力を示す。
また、時間インタリーバからの出力XFECBLOCKは、次のように定義されると仮定する。
ここで、hn,s,iは、n番目のTIグループのs番目のTIブロック内のi番目の出力セル
である。
一般に、時間インタリーバは、フレームビルディングプロセス前にDPデータのためのバッファとして動作する。これは、それぞれのDPに対する2個のメモリバンクによって達成される。第1TIブロックは第1バンクに記入される。第1バンクが判読される間、第2TIブロックが第2バンクに記入される。
TIは、ツイスト行−列ブロックインタリーバである。n番目のTIグループのs番目のTIブロックに対して、TIメモリの行(Nr)の数はセルの数(Ncell)と同一である。すなわち、Nr=Ncellであるが、列の数(Nc)は数(NxBLOCK_TI(n,s))と同一である。
図26は、本発明の一実施例に係るツイスト行−列ブロックインタリーバの基本動作を示す図である。
(a)は、時間インタリーバの書き込み動作を示し、(b)は、時間インタリーバの読み取り動作を示す。第1XFECBLOCKは、TIメモリの第1列に列方向に書き込まれ、第2XFECBLOCKは次の列に書き込まれ、その他は(a)に示した通りである。そして、インタリービングアレイ内に、各セルは対角線方向に読み取られる。第1行(一番左側の列から始める列に沿って右側にある)から最後の行に対角線方向に読み取る間、Nrセルは、(b)に示したように読み取られる。
その結果、読み取られるセルの位置は、
のような座標によって計算される。
図27は、本発明の一実施例に係るツイスト行−列ブロックインタリーバの動作を示す図である。
より具体的に、図27は、
である場合、仮想XFECBLOCKを含む各TIグループのためのTIメモリ内のインタリービングアレイを示す。
TIグループの数が3に設定される。時間インタリーバのオプションは、DP_TI_TYPE=「0」、DP_FRAME_INTERVAL=「1」、DP_TI_LENGTH=「1」、すなわち、NTI=1、IJUMP=1、及びPI=1によってPLS2−STATデータでシグナルされる。各Ncells=30セルを有する、TIグループ当たりのXFECBLOCKの数は、それぞれNxBLOCK_TI(0,0)=3、NxBLOCK_TI(1,0)=6、及びNxBLOCK_TI(2,0)=5によってPLS2−DYNデータでシグナルされる。XFECBLOCKの最大数は、
につながるNxBLOCK_Group_MAXによってPLS2−STATデータでシグナルされる。
図28は、本発明の実施例に係るツイスト行−列ブロックインタリーバの対角線方向読み取りパターンを示す図である。
図29は、本発明の実施例に係るそれぞれのインタリービングアレイからインタリーブされたXFECBLOCKを示す図である。
図29は、
及びSshift=3のパラメータを有するそれぞれのインタリービングアレイからインタリーブされたXFECBLOCKを示す図である。
図30は、QC−IRA(quasi−cyclic irregular repeat accumulate)LDPCコードのパリティチェックマトリックスを示した図である。
上述したLDPCエンコーダは、パリティチェックマトリックスを使用してLDPCエンコーディングブロックのパリティをエンコーディングすることができる。
本発明のパリティチェックマトリックスは、QC−IRA(quasi−cyclic irregular repeat accumulate)LDPCコードのパリティチェックマトリックスであって、Hマトリックスと呼ばれる擬似巡回マトリックス(quasi−cyclic matrix)の構造を有することができ、Hqcと表示することができる。
(a)は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスを示す。(a)に示したように、本発明のパリティチェックマトリックスは、横Qx(K+M)、縦QxMサイズのマトリックスであって、情報部分(information part)及びパリティ部分(parity part)を含むことができる。情報部分は、横QxK、縦QxMサイズのマトリックスを含み、パリティ部分は、横QxM、縦QxMサイズのマトリックスを含むことができる。この場合、LDPCコードレートはK/(K+M)値に該当する。
本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスは、ランダムに分布された1と0を含むことができ、1をエッジ(edge)と称することができる。また、パリティチェックマトリックスの1の位置、すなわち、各エッジの位置は、横Q、縦Qサイズのサブマトリックス単位ごとに、循環移動(circulant shift)したアイデンティティマトリックス(identity matrix)の形態で表現することができる。すなわち、サブマトリックスは、1と0のみを含むQxQサイズの循環移動したアイデンティティマトリックスとして表現することができる。具体的に、本発明のサブマトリックスは、循環移動回数によって1の位置が異なるアイデンティティマトリックス
などのIxとして表現されることを一実施例とすることができる。また、本発明の一実施例に係るサブマトリックスの個数は(K+M)*M個になり得る。
(b)は、サブマトリックスを表現する循環移動したアイデンティティマトリックスIxの実施例を示す。
Ixの下付き文字xに該当する数字は、循環移動したアイデンティティマトリックスの各列が左側に循環移動した回数を示す。したがって、I1は左側に1回、I2は左側に2回循環移動したアイデンティティマトリックスであることを意味する。また、列の総個数であるQだけ循環移動したアイデンティティマトリックスであるIQは、巡回(circulant)特性によってI0と同一のマトリックスになり得る。
I0+2は、該当サブマトリックスが、2個の循環移動したアイデンティティマトリックスが重畳したマトリックスであることを意味する。この場合、該当サブマトリックスは、0回循環移動したアイデンティティマトリックスと2回循環移動したアイデンティティマトリックスとが重畳したサブマトリックスである。
は、I1と同一であるが、サブマトリックスの最後の列にあるエッジ、すなわち、1が除去された循環移動したアイデンティティマトリックスを意味する。
また、QC−IRA LDPCコードのパリティチェックマトリックスのパリティ部分は、
の各サブマトリックスのみを含むことができ、I0の各サブマトリックスの位置は固定され得る。(a)に示したように、I0サブマトリックスは、パリティ部分の対角線方向に階段状に分布され得る。
パリティチェックマトリックスのエッジは、該当の行(チェックサムノード)と列(可変ノード)とが物理的に連結されたことを意味する。この場合、各列(可変ノード)に含まれた1の個数を次数(degree)と表現することができ、列ごとに同一又は異なる次数を有することができる。したがって、このような各エッジをサブマトリックス単位で束ねて表記するIxの数量、位置及びx値は、QC−IRA LDPCエンコーディング性能を決定する重要な要因であり、各コードレートごとに固有の値を決定することができる。
また、(c)は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスのベースマトリックスを示す。ベースマトリックスは、各サブマトリックスを表現するIxのx値を無視し、Ixの数量と位置のみを特定数字として表示したマトリックスである。(c)に示したように、ベースマトリックスは、横(K+M)、縦Mサイズを有し、Hbaseとして表示することができる。また、該当サブマトリックスを表現するIxが重畳したマトリックスでない場合、該当サブマトリックスの位置は1として表示することができる。サブマトリックスがI0+2として表現された場合、該当サブマトリックスは2個の循環移動したアイデンティティマトリックスが重畳したマトリックスであるので、1個の循環移動したアイデンティティマトリックスとして表現されるサブマトリックスと区別する必要がある。この場合、該当サブマトリックスの位置は、循環移動したアイデンティティマトリックスが重畳した個数である2として表示することができる。同一の方法でN個の循環移動したアイデンティティマトリックスが重畳したサブマトリックスの場合、該当サブマトリックスの位置はNとして表示することができる。
図31は、本発明の一実施例に係るQC−IRA(quasi−cyclic irregular repeat accumulate)LDPCコードのエンコーディング過程を示した図である。
QC−IRA(quasi−cyclic irregular repeat accumulate)LDPCコードのエンコーディングは、既存のシーケンシャルエンコーディングとは異なり、サブマトリックス単位でエンコーディングを行えるので、演算の複雑性が減少するという効果をもたらし得る。
(a)は、本発明の一実施例に係るQC−IRAパリティチェックマトリックスをQC形式(form)で整列した結果を示す。上述したQC−IRAパリティチェックマトリックスは、QC形式で整列すると、6個の領域(A、B、C、D、E及びT)に分けることができる。QxK長さの情報ベクトル(information vector)s、Q長さのパリティベクトル(parity vector)p1及びQx(M−1)長さのパリティベクトルp2を用いると、コードワード(codeword)xは、x={s,p1,p2}として表現することができる。
リチャードソン(Richardson)の効率的なエンコーディング数式(efficient encoding math figure)を用いると、QC形式で整列されたパリティチェックマトリックスから直ぐp1、p2を求め、コードワードxを得ることができる。リチャードソンの効率的なエンコーディング数式は次の通りである。
(b)は、上述した数式によって導出したφ及びφ-1マトリックスを示す。
(b)に示したように、φ-1は、前記のように、左下三角(サブ)マトリックス(left low triangular (sub)matrix)として表すことができる。その後、 φ-1と情報ベクトルsを上述した数式によって演算すると、パリティベクトルp1を導出することができる。その後、sとp1を上述した数式によって演算すると、パリティベクトルp2を得ることができる。QC−IRAパリティチェックマトリックスをリチャードソンの効率的なエンコーディング数式に従ってエンコードすると、QxQサブマトリックスの特性上、最小Q個のパリティノードに対して同時にパラレル(parallel)に演算することができる。
図32〜図35は、本発明の一実施例に係るQC−IRA LDPCコードのシーケンシャルエンコーディング(sequential encoding)過程を示した図である。これは、上述したLDPCエンコーディング過程に対応し得る。
図32は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスのパーミュテーション過程を示した図である。
(a)は、QC形式で整列されたQC−IRA LDPCのパリティチェックマトリックスH1を示す。この場合、図面に示したように、H1マトリックスのパリティ部分は、階段状に分布された各サブマトリックスを含むことができる。これは、上述したQC−IRA LDPCのパリティチェックマトリックスと同一である。本発明では、シーケンシャルエンコーディングを容易に行うために、H1マトリックスの行及び列を移動させ、H2マトリックスに変形することを一実施例とすることができる。
(b)は、変形したH2マトリックスを示す。図面に示したように、H2マトリックスのパリティ部分は、デュアルダイアゴナル(dual diagonal)マトリックスを含むことができる。この場合、適用される行及び列パーミュテーション数式は次の通りである。
上述したパーミュテーション数式によると、H1マトリックスのrx番目の行は、H2マトリックスのry番目の行に移動することができ、H1マトリックスのcx番目の列はH2マトリックスのcy番目の列に移動することができる。この場合、列置換(column permutation)は、パリティ演算区間(QK≦cx≦Q(K+M)−1)に対してのみ適用することができ、パーミュテーションが適用されるとしてもLDPCコードの特性を維持することができる。
図33、図34及び図35は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの各住所を示した表である。図33、図34及び図35の3個の図面は、パリティチェックマトリックスの各住所を示す一つの表の各部分であるが、明細書の空間の不足により、3個の図面に分けられて作成された。
3個の図面に示した表は、コードワード長さが64800で、コードレートが10/15であるパリティチェックマトリックス(又はHマトリックス)を表現する表である。図面に示した表は、パリティチェックマトリックス内の1の住所を示すことができる。これをパリティチェックマトリックスの住所と称することができる。
表の(a)は、Hマトリックス又はコードワードの長さをサブマトリックスの長さで割った場合に発生するブロックを指示するiを示す。本発明の一実施例に係るサブマトリックスは、360x360のサイズを有するマトリックスであり、コードワードの長さは64800であるので、ブロックの個数は64800を360で割った180になり得る。また、各ブロックは、0から順次増加する数字として表現することができる。したがって、iは、0から180までの値を有することができる。また、iは、該当ブロックに含まれた1番目の列に対応する情報ビット(information bit)を指示することができる。
表の(b)は、各ブロック内の1番目の列に含まれた1(又はエッジ)の位置(又は住所)を示す。
Hマトリックスは、Hマトリックスの全体の行と列値を用いたH(r,c)として表現することができる。次の数式14は、H(r,c)を導出するための数式である。
数式のx(i,j)は、図面に示した表のi番目のラインのj番目の値を意味する。具体的に、x(0,0)=6454、x(0,1)=3981、x(1,0)=399になり得る。これは、Hマトリックス内のi番目のライン内の1が位置する行の位置と同一である。この場合、rとcの最大値はそれぞれ21599、64799になり得る。
LDPCコードの性能は、パリティチェックマトリックスの各ノードの次数分布、パリティチェックマトリックスの各「1」或いはエッジの位置によるガース(girth)、サイクル特性、チェックノードと可変ノード(variable node)との連結関係などによって変わり得る。図面に示したHマトリックスは、コードワード=64800、Q=360、コードレート=10/15である場合のノードの次数分布を最適化し、最適化された次数分布、Q、コードレートなどの条件下で「1」或いはエッジの位置を最適化したものである。
図面に示した表によって構成されたHマトリックスは、上述したQC−IRA LDPC構造を有する。また、数式を通じて導出されたH(r,c)を用いてHqcを得ることができ、HqcからベースマトリックスHbaseを導出することができる。
また、本発明の一実施例に係るHマトリックスは、図面に示した表の各x(i)の長さ(或いは該当する可変ノードの次数)などの次数分布を有する他の形態のHマトリックスを含むことができる。また、該当のHマトリックスを用いて送信機でエンコーディングを行う場合、上述したQC−IRA LDPC方法のための効率的なエンコーディングを使用することができる。
したがって、提案されたHマトリックスを用いると、送信側では、エンコーディング性能が良いと共に複雑度が低く、収率(Throughput)が高いエンコーダの具現が可能であり、受信側では、Qを用いてパラレルデコーディング(parallel decoding)が360レベルまで可能であり、収率の高い受信機を効果的に設計することができる。
次の表34は、次数分布を示す。
すなわち、図面に示したように、iが0〜23である場合、すなわち、0番目のブロック〜23番目のブロック内の1の個数は14として同一である。したがって、可変ノード次数(Variable node degree)が14である場合、同一の次数を有するブロックの個数は24として表示される。同一の方法でiが120〜179である場合、すなわち、120番目のブロック〜179番目のブロック内の1の個数は2として同一である。したがって、可変ノード次数が2である場合、同一の次数を有するブロックの個数は60として表示される。上述したように、Hマトリックスのパリティ部分は対角線方向の階段式で分布されたI0として表現されるサブマトリックスのみを含むので、可変ノード次数は常に2になる。したがって、可変ノード次数値が2であるブロックは、パリティ部分に該当するブロックであることが分かる。また、各可変ノード次数に該当する実際の可変ノードの個数は、表に示したブロックの個数にサブマトリックスのQ値を掛けて取得することができる。
図36及び図37は、本発明の他の実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。図36及び図37の2個の図面は、パリティチェックマトリックスの各住所を示す一つの表の各部分であるが、明細書の空間の不足により、2個の図面に分けられて作成された。
図面に示した表は、上述したH1マトリックスが変換されたH2マトリックスを示した表である。
シーケンシャルエンコーディングでは、パリティ演算区間で使用される各エッジは一般に数式で表現されるので、表では省略可能である。すなわち、パリティ部分に該当する次数2値を有する60個のブロックは表で表現されない。
上述したように、マトリックスが変換されるとしても性質はそのまま維持されるので、ノード次数特性、サイクル、ガース、チェックノードと可変ノードとの間の連結関係などは全て同一に維持される。したがって、同一のエンコーディング性能を取得することができ、本表によるH2マトリックスを用いてシーケンシャルエンコーディングを行うことができる。
図38は、本発明の一実施例に係るQC−IRA LDPCコードをシーケンシャルエンコードする方法を示した図である。
上述したパーミュテーション過程を通じてパリティチェックマトリックスがH2マトリックスの形態に変形すると、シーケンシャルエンコーディングは、コードワードの情報ビットを用いた各パリティチェックサム(parity checksum)のアップデート過程と各パリティチェックサム間のチェックサムアップデート(checksum update)過程を通じて行うことができる。
図面に示したように、コードワードは、QK個の情報ビットとQM個のパリティチェックサムで表現することができる。情報ビットは、該当位置によってizとして表現することができ、パリティチェックサムはpsとして表現することができる。
情報ビットを通じた各パリティチェックサムのアップデート過程は、次の数式15で表現することができる。
ここで、izは、z番目の情報ビットを意味し、pwは、izを用いてアップデートされなければならないパリティチェックサムを意味する。数式において、(1)は、w番目の行に該当するパリティチェックサムPwがz番目の情報izとXOR演算を通じてアップデートされることを意味する。数式において、(2)は、上述したH2マトリックスを示した表を用いてwの位置を計算する数式である。このとき、vは、H2マトリックスを示した表上で表示された各行に該当する数字を意味する。上述したように、H2マトリックスを示した表上の行は、Hマトリックス又はコードワードの長さをサブマトリックスの長さで割った場合に発生するブロックの位置に該当する。よって、図面に示した情報処理区間(Information processing period)をサブマトリックスの長さであるQで割った後、Q番目に該当するizに対応する行別の数字を読む。情報処理区間の各情報ビットを用いてチェックサムアップデート過程が完了すると、パリティ処理区間のチェックサムアップデート過程を進行することができる。パリティ処理区間のチェックサムアップデート過程は、次の数式16で表現することができる。
Sが0である場合、パリティチェックサムはそのままパリティp0値になり、p1からpQM-1までの各パリティ値は、順次的に直前のパリティ値とのXOR演算を通じて導出することができる。
図39は、本発明の一実施例に係るLDPCデコーダを示した図である。
本発明の一実施例に係るLDPCデコーダ700は、可変ノードアップデートブロック710、チェックノードアップデートブロック720、バレルシフト(barrel shift)ブロック730及びチェックサムブロック740を含むことができる。以下、各ブロックを説明する。
可変ノードブロック710は、LDPCデコーダの入力とチェックノードブロックからのエッジを通じて伝達されるメッセージを用いてHマトリックスの各可変ノードをアップデートすることができる。
チェックノードアップデートブロック720は、可変ノードからエッジを通じて伝達されるメッセージを用いてHマトリックスのチェックノードをアップデートすることができる。本発明の一実施例に係るノードアップデートアルゴリズムは、サムプロダクト(sum product)アルゴリズム、確率伝播(belief−propagation)アルゴリズム、ミンサム(min−sum)アルゴリズム、変更されたミンサム(modified min−sum)アルゴリズムなどを含むことができ、これは、設計者の意図によって変更可能である。また、QC−IRA LDPCの特性上、可変ノードとチェックノードとの間のエッジ連結関係がQxQ巡回アイデンティティマトリックス(circulant identity matrix)の形態で表れるので、可変ノードとチェックノードアップデートブロックとの間のメッセージをパラレルにQ個ずつ同時に処理することができる。バレルシフト(Barrel shift)ブロック730は、巡回連結(circulant connection)を調節することができる。
チェックサムブロック740は、選択的なブロックであって、可変ノードのアップデート時ごとにデコーディングメッセージ(decoding message)をハードデシジョン(hard decision)し、パリティチェックサム演算を行うことによってエラー訂正(error correction)のために必要なデコーディング反復(decoding iteration)回数を減少させることができる。この場合、本発明の一実施例に係るLDPCデコーダ700は、チェックサムブロック740がデコーディングメッセージをハードデシジョンするとしても、最終LDPCデコーディング出力をソフトデシジョン(soft decision)で出力することができる。
図40、図41、図42及び図43は、本発明の実施例に係るコードレート7/15のH1マトリックスを示した図である。
前記の4個の図面は、H1マトリックスを示す一つの表の部分であり、空間不足の理由で4個の図面に分けられて作成された。
図44及び図45は、本発明の実施例に係るコードレート7/15のH2マトリックスを示した図である。
前記の2個の図面は、H2マトリックスを示す一つの表の部分であり、空間不足の理由で2個の図面に分けられて作成された。
図46は、本発明の実施例に係るコードレート7/15の次数分散表を示した図である。
以下では、コードレート8/15の一つの実施例を説明する。
図47、図48及び図49は、本発明の実施例に係るコードレート8/15のH1マトリックスを示した図である。
前記の3個の図面は、H1マトリックスを示す一つの表の部分であり、空間不足の理由で3個の図面に分けられて作成された。
図50及び図51は、本発明の実施例に係るコードレート8/15のH2マトリックスを示した図である。
前記の2個の図面は、H2マトリックスを示す一つの表の部分であり、空間不足の理由で2個の図面に分けられて作成された。
図52は、本発明の実施例に係るコードレート8/15の次数分散表を示した図である。
以下では、コードレート11/15の一つの実施例を説明する。
図53、図54及び図55は、本発明の実施例に係るコードレート11/15のH1マトリックスを示した図である。
前記の3個の図面は、H1マトリックスを示す一つの表の部分であり、空間不足の理由で3個の図面に分けられて作成された。
図56及び図57は、本発明の実施例に係るコードレート11/15のH2マトリックスを示した図である。
前記の2個の図面は、H2マトリックスを示す一つの表の部分であり、空間不足の理由で2個の図面に分けられて作成された。
図58は、本発明の実施例に係るコードレート11/15の次数分散表を示した図である。
以下では、コードレート12/15の一つの実施例を説明する。
図59、図60、図61及び図62は、本発明の実施例に係るコードレート12/15のH1マトリックスを示した図である。
前記の4個の図面は、H1マトリックスを示す一つの表の部分であり、空間不足の理由で4個の図面に分けられて作成された。
図63、図64及び図65は、本発明の実施例に係るコードレート12/15のH2マトリックスを示した図面だ。
前記の3個の図面は、H2マトリックスを示す一つの表の部分であり、空間不足の理由で3個の図面に分けられて作成された。
図66は、本発明の実施例に係るコードレート12/15の次数分散表を示した図である。
図67及び図68は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図67及び図68に示した表は、コードワード長さが16200で、コードレートは7/15であるパリティチェックマトリックス(又はHマトリックス)を表現する表である。
前記の2個の図面は、パリティチェックマトリックスを示す一つの表で、空間の不足によって2個の図面に分けられて作成された。
図面に示した表は、パリティチェックマトリックス内の1の住所を示すことができる。これをパリティチェックマトリックスの住所と称することができる。
表の(a)は、Hマトリックス又はコードワードの長さをサブマトリックスの長さで割った場合に発生するブロックを指示するiを示す。具体的な事項は上述した通りである。
表の(b)は、各ブロック内の1番目の列に含まれた1(又はエッジ)の位置(又は住所)を示す。
Hマトリックスは、Hマトリックスの全体の行と列値を用いたH(r,c)と表現することができる。
図面に示したHマトリックスは、コードワードが16200で、Q=360、コードレート=7/15である場合のノード次数分布を最適化し、最適化された次数分布、Q、コードレートなどの条件下で「1」或いはエッジの位置を最適化したものである。
図面に示した表によって構成されたHマトリックスは、上述したQC−IRA LDPC構造を有する。具体的な事項は上述した通りである。本発明の一実施例に係るHマトリックスは、図67及び図68に示した表の各x(i)の長さ(或いは該当する可変ノードの次数)などの次数分布を有する他の形態のHマトリックスを含むことができる。具体的な事項は上述した通りである。
次の表35は、次数分布を示す。
すなわち、図面に示したように、iが0〜3である場合、すなわち、0番目のブロック〜3番目のブロック内の1の個数は24として同一である。したがって、可変ノード次数(Variable node degree)が24である場合、同一の次数を有するブロックの個数は4として表示される。同一の方法でiが21〜44である場合、すなわち、21番目のブロック〜44番目のブロック内の1の個数は2として同一である。したがって、可変ノード次数が2である場合、同一の次数を有するブロックの個数は24として表示される。具体的な事項は上述した通りである。
図69は、本発明の他の実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図69に示した表は、上述したコードワード長さ16200及びコードレート7/15を有するH1マトリックスが変換されたH2マトリックスを示した表である。
具体的な事項は上述した通りである。
図70及び図71は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図70及び図71に示した表は、コードワード長さが16200で、コードレートは9/15であるパリティチェックマトリックス(又はHマトリックス)を表現する表である。
前記の2個の図面は、パリティチェックマトリックスを示す一つの表で、空間の不足によって2個の図面に分けられて作成された。
図面に示した表は、パリティチェックマトリックス内の1の住所を示すことができる。これをパリティチェックマトリックスの住所と称することができる。
表の(a)は、Hマトリックス又はコードワードの長さをサブマトリックスの長さで割った場合に発生するブロックを指示するiを示す。
具体的な事項は上述した通りである。
表の(b)は、各ブロック内の1番目の列に含まれた1(又はエッジ)の位置(又は住所)を示す。
Hマトリックスは、Hマトリックスの全体の行と列値を用いたH(r,c)と表現することができる。
LDPCコードの性能は、パリティチェックマトリックスの各ノードの次数分布、パリティチェックマトリックスの各「1」或いはエッジの位置によるガース(girth)、サイクル特性、チェックノードと可変ノード(variable node)との連結関係などによって変わり得る。図面に示したHマトリックスは、コードワード=16200、Q=360、コードレート=9/15である場合のノードの次数分布を最適化し、最適化された次数分布、Q、コードレートなどの条件下で「1」或いはエッジの位置を最適化したものである。
図70及び図71に示した表によって構成されたHマトリックスは、上述したQC−IRA LDPC構造を有する。具体的な事項は上述した通りである。また、本発明の一実施例に係るHマトリックスは、図面に示した表の各x(i)の長さ(或いは該当する可変ノードの次数)などの次数分布を有する他の形態のHマトリックスを含むことができる。具体的な事項は上述した通りである。次の表36は、次数分布を示す。
すなわち、図面に示したように、iが0〜2である場合、すなわち、0番目のブロック〜2番目のブロック内の1の個数は16として同一である。したがって、可変ノード次数(Variable node degree)が16である場合、同一の次数を有するブロックの個数は3として表示される。同一の方法でiが27〜44である場合、すなわち、27番目のブロック〜44番目のブロック内の1の個数は2として同一である。したがって、可変ノード次数が2である場合、同一の次数を有するブロックの個数は18として表示される。具体的な事項は上述した通りである。
図72は、本発明の他の実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図面に示した表は、上述したコードワード長さ16200及びコードレート9/15を有するH1マトリックスが変換されたH2マトリックスを示した表である。
具体的な事項は上述した通りである。
図73及び図74は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図73及び図74に示した表は、上述したコードワード長さ16200及びコードレート11/15であるパリティチェックマトリックス(又はHマトリックス)を表現する表である。
前記の2個の図面は、パリティチェックマトリックスを示す一つの表で、空間の不足によって2個の図面に分けられて作成された。
図面に示した表は、パリティチェックマトリックス内の1の住所を示すことができる。これをパリティチェックマトリックスの住所と称することができる。
表の(a)は、Hマトリックス又はコードワードの長さをサブマトリックスの長さで割った場合に発生するブロックを指示するiを示す。
具体的な事項は上述した通りである。
表の(b)は、各ブロック内の1番目の列に含まれた1(又はエッジ)の位置(又は住所)を示す。
Hマトリックスは、Hマトリックスの全体の行と列値を用いたH(r,c)と表現することができる。
LDPCコードの性能は、パリティチェックマトリックスの各ノードの次数分布、パリティチェックマトリックスの各「1」或いはエッジの位置によるガース(girth)、サイクル特性、チェックノードと可変ノード(variable node)との連結関係などによって変わり得る。図面に示したHマトリックスは、コードワード=16200、Q=360、コードレート=11/15である場合のノードの次数分布を最適化し、最適化された次数分布、Q、コードレートなどの条件下で「1」或いはエッジの位置を最適化したものである。
図面に示した表によって構成されたHマトリックスは、上述したQC−IRA LDPC構造を有する。具体的な事項は上述した通りである。
また、本発明の一実施例に係るHマトリックスは、図73及び図74に示した表の各x(i)の長さ(或いは該当する可変ノードの次数)などの次数分布を有する他の形態のHマトリックスを含むことができる。具体的な事項は上述した通りである。次の表37は、次数分布を示す。
すなわち、図面に示したように、iが0〜6である場合、すなわち、0番目のブロック〜6番目のブロック内の1の個数は12として同一である。したがって、可変ノード次数(Variable node degree)が12である場合、同一の次数を有するブロックの個数は7として表示される。同一の方法でiが33〜44である場合、すなわち、33番目のブロック〜44番目のブロック内の1の個数は2として同一である。したがって、可変ノード次数が2である場合、同一の次数を有するブロックの個数は12として表示される。具体的な事項は上述した通りである。
図75は、本発明の他の実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図75に示した表は、上述したコードワード長さ16200及びコードレート11/15を有するH1マトリックスが変換されたH2マトリックスを示した表である。
具体的な事項は上述した通りである。
図76及び図77は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図76及び図77に示した表は、上述したコードワード長さ16200及びコードレート5/15であるパリティチェックマトリックス(又はHマトリックス)を表現する表である。
前記の2個の図面は、パリティチェックマトリックスを示す一つの表で、空間の不足によって2個の図面に分けられて作成された。
図面に示した表は、パリティチェックマトリックス内の1の住所を示すことができる。これをパリティチェックマトリックスの住所と称することができる。
表の(a)は、Hマトリックス又はコードワードの長さをサブマトリックスの長さで割った場合に発生するブロックを指示するiを示す。具体的な事項は上述した通りである。
表の(b)は、各ブロック内の1番目の列に含まれた1(又はエッジ)の位置(又は住所)を示す。
Hマトリックスは、Hマトリックスの全体の行と列値を用いたH(r,c)と表現することができる。
図面に示したHマトリックスは、コードワード=16200、Q=360、コードレート=5/15である場合のノードの次数分布を最適化し、最適化された次数分布、Q、コードレートなどの条件下で「1」或いはエッジの位置を最適化したものである。
図面に示した表によって構成されたHマトリックスは、上述したQC−IRA LDPC構造を有する。具体的な事項は上述した通りである。また、本発明の一実施例に係るHマトリックスは、図76及び図77に示した表の各x(i)の長さ(或いは該当する可変ノードの次数)などの次数分布を有する他の形態のHマトリックスを含むことができる。具体的な事項は上述した通りである。
次の表38は、次数分布を示す。
すなわち、図面に示したように、iが0〜3である場合、すなわち、0番目のブロック〜2番目のブロック内の1の個数は30として同一である。したがって、可変ノード次数(Variable node degree)が30である場合、同一の次数を有するブロックの個数は3として表示される。同一の方法でiが15〜44である場合、すなわち、21番目のブロック〜44番目のブロック内の1の個数は2として同一である。したがって、可変ノード次数が2である場合、同一の次数を有するブロックの個数は30として表示される。具体的な事項は上述した通りである。
図78は、本発明の他の実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図78に示した表は、上述したコードワード長さ16200及びコードレート5/15を有するH1マトリックスが変換されたH2マトリックスを示した表である。
具体的な事項は上述した通りである。
図79は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図79に示した表は、上述したコードワード長さ16200及びコードレート10/15であるパリティチェックマトリックス(又はHマトリックス)を表現する表である。図面に示した表は、パリティチェックマトリックス内の1の住所を示すことができる。これをパリティチェックマトリックスの住所と称することができる。
表の(a)は、Hマトリックス又はコードワードの長さをサブマトリックスの長さで割った場合に発生するブロックを指示するiを示す。具体的な事項は上述した通りである。
表の(b)は、各ブロック内の1番目の列に含まれた1(又はエッジ)の位置(又は住所)を示す。
Hマトリックスは、Hマトリックスの全体の行と列値を用いたH(r,c)と表現することができる。
図面に示したHマトリックスは、コードワード=16200、Q=360、コードレート=10/15である場合のノードの次数分布を最適化し、最適化された次数分布、Q、コードレートなどの条件下で「1」或いはエッジの位置を最適化したものである。
図面に示した表によって構成されたHマトリックスは、上述したQC−IRA LDPC構造を有する。具体的な事項は上述した通りである。また、本発明の一実施例に係るHマトリックスは、図79に示した表の各x(i)の長さ(或いは該当する可変ノードの次数)などの次数分布を有する他の形態のHマトリックスを含むことができる。具体的な事項は上述した通りである。
次の表39は、次数分布を示す。
すなわち、図面に示したように、iが0〜5である場合、すなわち、0番目のブロック〜4番目のブロック内の1の個数は18として同一である。したがって、可変ノード次数(Variable node degree)が18である場合、同一の次数を有するブロックの個数は5として表示される。同一の方法でiが30〜44である場合、すなわち、21番目のブロック〜44番目のブロック内の1の個数は2として同一である。したがって、可変ノード次数が2である場合、同一の次数を有するブロックの個数は15として表示される。具体的な事項は上述した通りである。
図80は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図80に示した表は、コードワード長さ16200及びコードレート10/15を有するマトリックスH1を変更することによって取得したマトリックスH2を示す。
具体的な事項は上述した通りである。
図81は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図81に示した表は、コードワード長さ16200及びコードレートは12/15であるパリティチェックマトリックス(又はHマトリックス)を表現する表である。図面に示した表は、パリティチェックマトリックス内の1の住所を示すことができる。これをパリティチェックマトリックスの住所と称することができる。
表の(a)は、Hマトリックス又はコードワードの長さをサブマトリックスの長さで割った場合に発生するブロックを指示するiを示す。具体的な事項は上述した通りである。
表の(b)は、各ブロック内の1番目の列に含まれた1(又はエッジ)の位置(又は住所)を示す。
Hマトリックスは、Hマトリックスの全体の行と列値を用いたH(r,c)と表現することができる。
図面に示したHマトリックスは、コードワード=16200、Q=360、コードレート=12/15である場合のノードの次数分布を最適化し、最適化された次数分布、Q、コードレートなどの条件下で「1」或いはエッジの位置を最適化したものである。
図面に示した表によって構成されたHマトリックスは、上述したQC−IRA LDPC構造を有する。具体的な事項は上述した通りである。また、本発明の一実施例に係るHマトリックスは、図81に示した表の各x(i)の長さ(或いは該当する可変ノードの次数)などの次数分布を有する他の形態のHマトリックスを含むことができる。具体的な事項は上述した通りである。
次の表40は、次数分布を示す。
すなわち、図面に示したように、iが0〜5である場合、すなわち、0番目のブロック〜5番目のブロック内の1の個数は15として同一である。したがって、可変ノード次数(Variable node degree)が15である場合、同一の次数を有するブロックの個数は6として表示される。同一の方法でiが36〜44である場合、すなわち、21番目のブロック〜44番目のブロック内の1の個数は2として同一である。したがって、可変ノード次数が2である場合、同一の次数を有するブロックの個数は9として表示される。具体的な事項は上述した通りである。
図82は、本発明の一実施例に係るパリティチェックマトリックスの住所を示した表である。
図82に示した表は、コードワード長さ16200及びコードレート12/15を有するマトリックスH1を変更することによって取得したマトリックスH2を示す。
具体的な事項は上述した通りである。
図83は、本発明の一実施例に係るコンスタレーションマッパ(constellation mapper)を示した図である。
本発明の一実施例に係るコンスタレーションマッパの動作は、上述したBICMブロックのコンスタレーションマッパの動作と同一である。
上述した入力フォーマッティングブロックから受け取ったデータは、FECエンコーディングを経てビットストリームに変換することができる。このビットストリームの多くのビットが集まってセルをなし、これらのセルは、コンスタレーションマッパによって複素平面上のコンスタレーション(constellation)のうち一つにマップすることができる。ここで、N個のビットが一つのセルを通じて伝送されるためには2^個のコンスタレーションポイントが必要であり得る。
ここで、コンスタレーションポイントは、一つのコンスタレーションを意味し得る。コンスタレーションポイントはコンスタレーションと呼ぶことができる。コンスタレーションの集合であるQAM−64などは、コンスタレーション集合、コンスタレーションセット、コンスタレーションなどと呼ぶことができる。
コンスタレーションを作る方法は多様である。いずれの方式でコンスタレーション内のコンスタレーションポイントを配列するのかによって、受信機がコンスタレーションをビットストリームに復号したときのエラー発生確率が変わり得る。
コンスタレーションマッパが使用するコンスタレーションとしては、図83(a)、図83(b)、図83(c)などの種類がある。提示されたコンスタレーションは、各種類のコンスタレーションに対する例示である。(a)、(b)は、いずれもスクエアQAM(square QAM)であるが、(a)の場合は、コンスタレーションポイント間の間隔が一定でないこと(Non−uniform)が特徴であり、(b)の場合は、コンスタレーションポイント間の間隔が一定であること(Uniform)が特徴である。(a)は不均一QAMに該当し、(b)は一般的なQAMに該当し得る。(b)は、(a)の特別な場合であると言える。
本発明は、(c)のような種類のコンスタレーション及びそのコンスタレーションを探す方法を提案する。本発明が提案する方法によれば、与えられたSNR(Signal−to−Noise Ratio)で、既存の方法より低いエラー確率及びより大きいチャネル容量を具現することができる。
図84は、本発明の一実施例に係るIQ−バランスド/IQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピングの過程を示した図である。
本発明は、最適のBICMキャパシティを得るための更に他のコンスタレーション生成方法として、IQ−バランスド/IQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピング(IQ−balanced/IQ−symmetric Non Uniform Constellation Mapping)方法を提案する。
まず、BICMキャパシティを最大化させるコンスタレーションポイントを探すためには、いくつかの仮定と制限条件が必要である。以下、いくつかの制限に対して説明する。
制限#1は、全てのコンスタレーションポイントが同一の確率で発生することである。それぞれのコンスタレーションポイントの確率(probabilities)は互いに同一であり得る。
制限#2は、コンスタレーションポイントにはバイアス(bias)がないことである。すなわち、全てのコンスタレーションポイントの平均値を求めれば0であり得る。また、制限#1を適用すれば、全てのコンスタレーションポイントの和は0であり得る。
制限#3は、コンスタレーションの平均パワーは定数であることである。すなわち、平均パワーは、定数Pに固定された値を有することができる。
制限#4−1は、IQ−バランスドマッピングのためには、I軸のBICMキャパシティとQ軸のBICMキャパシティが同一でなければならないという点である。例えば、90の倍数である、90、180、270度だけコンスタレーションを回転させても元のコンスタレーションと一致すれば、そのコンスタレーションはIQ−バランスド状態になったと言える。すなわち、一つのコンスタレーションポイントを90の倍数だけ回転させたとき、その回転したコンスタレーションポイントが元のコンスタレーション集合のコンスタレーションポイントのうち一つとオーバーラップすれば、そのコンスタレーションはIQ−バランスド状態になったと言える。以下、本発明において、上述したように、90の倍数だけ回転したとき、元のコンスタレーションと一致する場合をIQ−バランスドマッピング方式として考慮する。
制限#4−2は、IQ−シンメトリック(symmetric)マッピングのためには、I軸のBICMキャパシティとQ軸のBICMキャパシティとが同一でなければならないという点である。IQ−シンメトリックマッピングのためには、コンスタレーションがI軸とQ軸に対して対称でなければならない。例えば、siがコンスタレーションの一つのコンスタレーションポイントであれば、conj(si)、−conj(si)、及び−siもそのコンスタレーションのコンスタレーションポイントでなければならない。
制限#4−1と制限#4−2は、同時に満足されない場合もある。IQ−バランスドマッピングのためには制限#4−1が満足されなければならなく、IQ−シンメトリックマッピングのためには制限#4−2が満足されなければならない。IQ−バランスドマッピングであると共に、IQ−シンメトリックマッピングになるためには、二つの制限を同時に満足させなければならない。
以下では、IQ−バランスド/IQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピング方法によって、非均等に分布されたコンスタレーションポイントを有するコンスタレーションを作る方法を説明する。
本発明において、最適のキャパシティを提供するコンスタレーションを探すために、2次元複素平面のコンスタレーションポイントが移動し得る。コンスタレーションポイントを移動させながら、BICMキャパシティが最適化されるコンスタレーションを探すことができる。
しかし、一つのコンスタレーションポイントのみが移動すると、上述した制限#1及び/又は制限#2が満足されない場合がある。したがって、一つのコンスタレーションポイントが移動しながら各制限が満足されるためには、他のコンスタレーションポイントも同時に移動しなければならない。ここでは、iとj番目のコンスタレーションポイントを動かすようにする。
コンスタレーションポイントを移動させる前のコンスタレーションがIQ−バランスドマッピング状態であると仮定する。IQ−バランシングを維持するために、i番目とj番目のペアに対応する3個の他のコンスタレーションポイントペアも移動しなければならない。対応する3個の他のコンスタレーションポイントペアとは、i番目とj番目のコンスタレーションポイントの90、180、270度回転したコンスタレーションポイントを意味し得る。すなわち、8個のコンスタレーションポイントが共に移動しなければならない。
移動するi番目とj番目のコンスタレーションポイントをs0,i、s0,jと言い、これに対応して移動するコンスタレーションポイントをsk,i、sk,j…と言える。ここで、k=1、2、3の値を有し、それぞれ90、180、270度だけ回転した場合を意味し得る。
コンスタレーションポイントs0,i、s0,jに対して、図示した数式(1)、(2)のようにa、bを定義することができる。ここで、数式(1)、(2)は、それぞれ上述した制限#1、制限#2が、コンスタレーションが移動する間にも満足されることを意味し得る。すなわち、a、bは、固定された定数値であり得る。また、図示した数式(3)のようにs0,iとaを再び表現すると、数式(4)を得ることができる。これらの上述した数式を通じて数式(5)を誘導することができる。数式(5)から、二つのコンスタレーションポイントの移動は、θという一つの変数で制御可能であることが分かる。数式(6)のように、他のコンスタレーションポイントペアも、s0,i、s0,jによって記述できるので、移動する全てのコンスタレーションポイントが一つの変数で制御されることが分かる。
IQ−バランシングを維持しながら移動を行うので、移動後にもコンスタレーションのIQ−バランシング特性を維持することができる。このような方法でIQ−バランシングを維持し、最適のキャパシティを有するコンスタレーションを探すことができる。コンスタレーションを探すために移動するとき、θをいくつかの部分に割ってそれぞれのθに対してBICMキャパシティを計算した後、BICMキャパシティを最大にするθを探す方法を使用することができる。このような過程を通じて、合計4個のセットのsiとsjをアップデートすることができる。
以下では、非均等に分布されたコンスタレーションポイントを有するコンスタレーションを作る具体的なステップを説明する。各ステップは省略可能であり、他のステップに取り替えたり、各ステップの順序を変えてもよい。このステップは、本発明の思想を説明するためのものであり、本発明が各ステップによって構成されるものに限定されない。
まず、初期コンスタレーションを設定することができる。この初期コンスタレーションは、IQ−バランスド又はIQ−シンメトリックコンスタレーションであり得る。例えば、初期コンスタレーションは、均一QAM、不均一QAM、不均一コンスタレーション(NUC)であり得る。ここで、NUCは、上述した本発明に係るNUCであり得る。
初期コンスタレーションのうち、二つのコンスタレーションポイントをランダムに且つ均一に選定することができる(s0,i、s0,j)。ここで、二つのコンスタレーションポイントは異なるコンスタレーションポイントでなければならない。これらの二つのコンスタレーションポイントは、1四分面で選定することができる。
二つのコンスタレーションポイントが選定されれば、残りの2、3、4分面のコンスタレーションポイントも自然に選択することができる。したがって、合計8個のコンスタレーションポイントを選択することができる。初期コンスタレーションがIQ−バランスド状態である場合は、各選択されたコンスタレーションは
と表現することができる。ここで、k=0、1、2、3の値を有し、iはjに置換することができる。初期コンスタレーションがIQ−シンメトリック状態である場合、各選択されたコンスタレーションはconj(s0,i)、−conj(s0,i)、−s0,iと表現することができる。同様に、iはjに置換することができる。上述したように、初期コンスタレーションがIQ−バランスド又はIQ−シンメトリック状態である場合、各コンスタレーションの平均は0であり得る。
その後、
とBICMキャパシティを計算することができる。このBICMキャパシティが最大になるように各コンスタレーションポイントを移動させることができる。最適のコンスタレーション位置を探す方法には二つの方法があり得る。
この方法は、IQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピングに使用することができる。
第二の方法は、θを活用することである。上述したように、θによってコンスタレーションの移動を制御することができる。よって、適切に小さいサイズの角度だけθを変更させながら、最適のキャパシティを有するコンスタレーションの位置を探すことができる。ここで、適切に小さいサイズの角度は、実施例によって1度であり得る。また、角度の範囲は0度〜360度であり得る。また、角度の範囲には、s0,i−a/2とs0,j−a/2を含ませることができる。これは、最適のキャパシティをサーチング範囲内に置くためである。すなわち、サーチングプロセスの中間にキャパシティが減少し得る余地を遮断させるためである。この方法は、IQ−バランスド不均一コンスタレーションマッピングに使用することができる。
上述した二つの方法によってコンスタレーションを移動させながら、各コンスタレーションの位置に対してBICMキャパシティを計算することができる。移動させたコンスタレーションによるBICMキャパシティが、最初に計算したBICMキャパシティより大きい場合、そのコンスタレーションでs0,iとs0,jをアップデートすることができる。
その後、
とθを減少させながら、継続してコンスタレーションを探すことができる。二つのパラメータが十分に小さくなれば、再び初期コンスタレーションのうち他の二つのコンスタレーションポイントを選定することができる。そして、上述した過程を経て新たに選定したコンスタレーションポイントに対する最適の位置を探すことができる。
全体のBICMキャパシティが収斂されるとアルゴリズムを停止し、最終コンスタレーションセットを得ることができる。ここで、キャパシティが収斂されることは、大きなBICMキャパシティの増加が前記のアルゴリズムで発生しない場合を意味し得る。BICMキャパシティの収斂をチェックすることは、毎度siとsjが変わるときごとに行うこともでき、全てのM個のコンスタレーションポイントを全て1回つずつチェックした後で行うこともできる。
実施例により、上述した全てのシード(seed)コンスタレーションに対して前記のアルゴリズムを行った後、最も良い性能を有するコンスタレーションを選択することができる。シードコンスタレーション、すなわち、初期コンスタレーションは、均一QAM、不均一QAM、不均一コンスタレーション(NUC)であり得る。例えば、SNR 10dBにおけるNUC−64を、QAM、NUQ、NUCからアルゴリズムを行うことによって得ることができる。実施例により、9.5dBや10.5dBで上述したアルゴリズムを通じて得たコンスタレーションをシードコンスタレーションとしてアルゴリズムを行うこともできる。
図85は、本発明の一実施例に係るIQ−バランスド不均一コンスタレーションマッピング方法によるSNR 18dBにおける64 NUCのコンスタレーションを示した図である。
本実施例は、平均パワーが1である均一−64QAMをシードコンスタレーションとし、θを通じてコンスタレーションを探す方法を使用した。角度の増加分は1度とし、全てのM個のコンスタレーションポイントをsiとsjが1回ずつアップデートした後、キャパシティ収斂チェックを行った。収斂チェックは、BICMキャパシティが1.0e−5以上増加するか否かを確認することによって行った。本コンスタレーションは、IQ−バランスド状態であり、n*pi/2−シンメトリックを満足することができる。
決定されたコンスタレーションの性能を測定するためには、その決定されたコンスタレーションのBICMキャパシティを計算して比較しなければならない。BICMキャパシティは、AWGN(Additive White Gaussian Noise)とIID(Individually Identical Distributed)入力を仮定することができる。AWGNは、基本的に使用される基本ノイズモデルを意味し得る。IIDは、入力が独立的であり、同一/均等に分布されていることを意味し得る。
BICMキャパシティは、前記の数式を用いて計算することができる。この式を用いてBICMキャパシティを最大にするrとθを探すことができる。AWGNとIID入力を仮定したので、y=x+nと見なすことができる。ここで、nはAWGNノイズを意味し得る。p(bi=0)=p(bi=1)=1/2であると仮定することができる。すなわち、xがコンスタレーションで、Mは、コンスタレーションサイズであるとするとき、p(x=Mj)=1/Mであり得る。ここで、Mjは、bi=jであるときのコンスタレーションであり得る。図34に示したように、BICMキャパシティ関数は、ガウス関数の積分形態で表現可能である。
受信側では、コンスタレーションから各ビットをデマップすることができる。これは、上述したコンスタレーションに各ビットをマップする過程の逆過程であり得る。このようなデマッピングを通じてLLRを求めることができ、このLLRは、ソフトインプットの形態でFECデコーディングに使用することができる。デマッピングにおいて、LLRを求める過程は次のような数式で表現することができる。
ここで、biがビット別に(bit−by−bit)同等−確率(equi−probable)を満足すると仮定することができる。反復的(iterative)デコーディングが使用される場合、biが同等−確率であるという仮定は有効でなく、アプリオリ確率はFECからの外部情報で変形しなければならない。また、マックス−ログ(max−log)LLRが仮定され、t=r/Hであり得る。s1は、i番目のビットが1であるtから最も近いコンスタレーションであり、s0は、i番目のビットが0であるtから最も近いコンスタレーションであり得る。
図86は、本発明の一実施例に係るIQ−バランスド不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの64NUCのコンスタレーションを示した図である。
本コンスタレーションの右側には、コンスタレーションポイントの座標値が表示されている。各座標は、各ビット値が割り当てられるコンスタレーションポイントの座標を表示したものである。各ビット値に対して、その座標がx、y値で表現されたものであり得る。
図87は、本発明の一実施例に係るIQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの64NUCのコンスタレーションを示した図である。
本コンスタレーションの右側には、コンスタレーションポイントの座標値が表示されている。各座標は、各ビット値が割り当てられるコンスタレーションポイントの座標を表示したものである。これらの座標は、各ビット値に対して、その座標がx、y値で表現されたものであり得る。
図88は、本発明の一実施例に係るIQ−バランスド不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの256NUCのコンスタレーションを示した図である。
図89は、本発明の一実施例に係るIQ−バランスド不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの256NUCのコンスタレーションの各座標値の一部を示した図である。
図90は、本発明の一実施例に係るIQ−バランスド不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの256NUCのコンスタレーションの各座標値の他の一部を示した図である。
図91は、本発明の一実施例に係るIQ−バランスド不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの256NUCのコンスタレーションの各座標値の更に他の一部を示した図である。
本座標は、各ビット値が割り当てられるコンスタレーションポイントの座標を表示したものである。これらの座標は、各ビット値に対して、その座標がx、y値で表現されたものであり得る。
前記の三つの座標表は、本来は一つの表であるが、空間の制約によって三つの表に分けられて示された。
図92は、本発明の一実施例に係るIQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの256NUCのコンスタレーションを示した図である。
図93は、本発明の一実施例に係るIQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの256NUCのコンスタレーションの各座標値の一部を示した図である。
図94は、本発明の一実施例に係るIQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの256NUCのコンスタレーションの各座標値の他の一部を示した図である。
図95は、本発明の一実施例に係るIQ−シンメトリック不均一コンスタレーションマッピング方法による、10/15コードレートの256NUCのコンスタレーションの各座標値の更に他の一部を示した図である。
本座標は、各ビット値が割り当てられるコンスタレーションポイントの座標を表示したものである。これらの座標は、各ビット値に対して、その座標がx、y値で表現されたものであり得る。
前記の三つの座標表は、本来は一つの表であるが、空間の制約によって三つの表に分けられて示された。
以下では、本発明の一実施例に係るビットインタリーバ5020に対して説明する。
本発明の実施例に係るビットインタリーバは、効率的に行える構造を提供し、各LDPCコード及び変調方法の組み合わせを有して最適化された性能を達成するために設計された。
本発明の一実施例に係るビットインタリーバ5020は、上述したように、データFECエンコーダ5010とコンスタレーションマッパ5030との間に位置し、LDPCエンコードされた出力ビットを、LDPCデコーディングを考慮してコンスタレーションマッパ5030の互いに異なる信頼性を有するビット位置(bit position)と連結させる役割をすることができる。
本発明の一実施例に係るビットインタリーバ5020は、図23を参照して説明したように、パリティインタリービング、QCBインタリービング(Quasi−Cyclic Block interleaving)(又はブロックインタリービング)及び内部グループインタリービング(inner−group interleaving)を用いて入力ビットをインタリーブすることができる。
また、本発明の一実施例に係るビットインタリーバ5020は、密度エボリューション(density evolution)を用いて求めたSNRスレッショルド(threshold)の観点で最適の分布を取得するためのビットインタリービング方法を独立的に又は上述したビットインタリービング方式に追加して適用することができる。
上述したように、本発明の一実施例に係るビットインタリーバ5020は、各LDPCコード及び変調方法に最適化されるように設計されている。したがって、本発明では、LDPCコードワード長さが64K及び16Kである場合と、変調方法(modulation scheme)、QPSK、NUC−16、NUC−64、NUC−256、NUC1Kの組み合わせのためのビットインタリービングパラメータを提案する。
以下では、図23を参照して説明したビットインタリーバ5020のパリティインタリービング、QCBインタリービング及び内部グループインタリービングに対して説明する。
図96は、本発明の一実施例に係るビットインタリーバを示したブロック図である。
図96に示したビットインタリーバは、上述したビットインタリーバ5020の一実施例であって、本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、パリティインタリービングブロック89000、QCBインタリービングブロック89100及び内部グループインタリービングブロック89200を含むことができる。以下、各ブロックに対して説明する。
パリティインタリービングブロック89000は、LDPCエンコードされた各ビットのうちパリティ部分に該当する各ビット(FECブロックの各パリティビット)がQC形態(Quasi cyclic form)を形成できるようにインタリービングを行うことができる。すなわち、パリティインタリービングブロック89000は、パリティインタリービング後、QC形態で各パリティビットをインタリーブし、LDPC QCサイズに該当する各ビットを束ねて各QCブロックを構成して出力することができる。パリティインタリービングブロック89000の出力は、図23を参照して説明した通りである。また、LDPCエンコードされた各ビットは、図30〜図82を参照して説明したLDCPエンコード方式によってエンコードすることができる。
パリティインタリービングブロック89000において、FECBLOCKのパリティビットは次の数式によってインタリーブされる。
Klpcは、図22に示したように、BCH−エンコードされたBBFの長さ又はサイズである。そして、Qldpcは、表30、31に規定されたディペンデントコンスタント(dependent constant)なコードレートである。QPSKの場合、パリティインタリーブされた各ビットは、追加的なインタリービング無しで直ぐコンスタレーションにマップすることができる。このような特徴は、設計者の意図によって変更可能である。
QCBインタリービングブロック89100は、図23で説明した方式によってQCBインタリービングを行うことができる。すなわち、図23で説明したように、パリティインタリービングブロック89000から出力した複数のQCブロックが入力されれば、QCBインタリービングブロック89100はQCブロックをインタリーブすることができる。これをQCBインタリービングパターン(又はインタリービングパターン)と称し、QCBインタリービングパターンによって後ほどで行われる内部グループインタリービングの内部グループに該当するQCブロックの個数が定められる。QCBインタリービングパターンは、変調タイプ及びLDPCコードレートの組み合わせによって固有(unique)であり得る。
本発明では、64800長さのLDPCブロックの場合は180個(=64800/360)のQCブロックで構成され、16200長さのLDPCブロックの場合は45個のQCブロックで構成されることを一実施例とすることができる。これは、設計者の意図によって変更可能な事項である。
内部グループインタリービングブロック89200は、図23で説明した方式によって内部グループインタリービングを行うことができる。
本発明の一実施例に係る内部グループインタリービングブロック89200は、表32に定義された変調タイプ及びオーダー(ηmod)によってインタリービングを行うことができる。
内部グループインタリービングを行うためには、まず、内部グループインタリービングが行われる一つの内部グループに該当するQCブロックの個数を定めなければならない。本発明の一実施例に係るビットインタリーバ5020は、NUQ(Non−uniform QAM)とNUC(Non uniform constellation)が有する信頼性の対称性を用いて内部グループを構成するためのQCブロックの個数を決定することができる。具体的な値は、表32で説明した通りである。
本発明では、NUQやQAMモードでは変調オーダー(Modulation order)の1/2を内部グループが行われるQCブロックの個数に決定し、NUCでは、変調オーダーと同一のQCブロックの個数に決定することを一実施例とすることができる。これは、NUQの場合、I軸、Q軸に該当する各ビットが同一のビットレベルキャパシティ(bit level capacity)を有するので、変調オーダーの半分に該当するシンボルビットのみが互いに異なるビットレベルキャパシティを有するためである。
本発明の一実施例に係る内部グループインタリービングブロック89200は、コンスタレーションモードによって内部グループを形成するためのQCブロックの個数が決定されると、その後、内部グループインタリービングを行うことができる。この場合、コードレート値によって内部グループを形成できずに残るQCブロックが生じ得る。この場合、本発明の一実施例に係る内部グループインタリービングブロック89200は、残りの4個の内部グループに該当しないQCブロックの各ビットはビットオーダー(bit order)通りに順次読み取ってコンスタレーションマッパ5030に伝送することができる。具体的な内容は後で説明する。
上述した各ブロックは、同一又は類似する機能を有する各ブロックによって省略又は交替することができる。
以下では、内部グループインタリービングブロック89200のインタリービング過程に対して説明する。
上述したように、内部グループインタリービング手続は、QCBインタリービング出力のNQCB_IGQCブロックを有して行われる。内部グループインタリービング手続は、360列又はNQCB_IG行を有する内部グループの各ビットの書き込み及び読み取り動作(又は書き込み及び読み取り動作)を有する。書き込み動作(write operation)において、QCBインタリービング出力からの各ビットは行方向に書き込まれる。読み取り動作(read operation)は、各行からmビットを列方向に読み取ることによって行われる。ここで、mは、NUCでは1で、NUQでは2である。よって、受信機の複雑度又は受信機のバッファサイズは減少し得る。
図97は、本発明の一実施例に係るNUQ−256である場合の内部グループインタリービング過程を示した図である。
図97の上端は、NUQ−256である場合の内部グループインタリービングの書き込み動作を示し、下端は、NUQ−256である場合の内部グループインタリービングの読み取り動作を示す。
図面に示したように、本発明の一実施例に係る内部グループインタリービングブロック89200は、QCブロックに該当する各ビットをビットオーダー順にQCブロックの0から359番のビットに順次記載することができる。また、内部グループインタリービングブロック89200は、QCブロックに該当するビットをサイクリックシフト(cyclic shift)させて書き込むこともできる。これは、設計者の意図によって変更可能な事項である。
また、上述したように、NUQの場合、内部グループインタリービングブロック89200は、各QCブロックの2ビット単位で読み取り動作を行うことができる。図面に示したように、内部グループインタリービングブロック89200は、2ビットずつ4回読み取り動作を行い、8ビット単位の各ビットを出力し、出力された8ビット単位の各ビットは、ビットインタリーバ5020の後段のコンスタレーションマッパ5030によって一つのシンボルにマップすることができる。具体的な動作は、上述した通りであるので省略する。
図98は、本発明の一実施例に係るNUC−256である場合の内部グループインタリービングの書き込み過程を示した図である。
NUCの場合にも、上述したように、内部グループインタリービングブロック89200は、各QCブロックに該当する各ビットをブロックの行方向に書き込み、列方向に読み取る過程を行うことができる。また、内部グループインタリービングブロック89200は、QCブロックに該当するビットをサイクリックシフトさせて書き込むこともできる。これは、設計者の意図によって変更可能な事項である。
具体的な動作は、上述した通りであるので省略する。
図99は、本発明の一実施例に係るNUC−256である場合の内部グループインタリービングの読み取り過程を示した図である。
上述したように、NUCの場合、内部グループインタリービングブロック89200は、各QCブロックの1ビット単位で読み取り動作を行うことができる。図面に示したように、内部グループインタリービングブロック89200は、1ビットずつ8回読み取り動作を行い、8ビット単位の各ビットを出力し、出力された8ビット単位の各ビットは、ビットインタリーバ5020の後段のコンスタレーションマッパ5030によって一つのシンボルにマップすることができる。具体的な動作は、上述した通りであるので省略する。
図100は、本発明の一実施例に係るリマインドQCブロック動作(remained QC block operation)を示した図である。
図100は、LDPCコードワードの長さが64800で、QCブロックのサイズが360である場合のリマインドQCブロック動作を示す。
上述したように、各変調で内部グループに該当する各QCブロック同士を束ねると、いずれの内部グループにも属しないQCブロックが存在し得る。本発明では、このようなQCブロックをリマインドQCブロックと称する。以下、図面に示した表及びブロックを説明する。
図面の上端に示した表は、各コードレート及び変調によるリマインドQCブロックの個数を示す。図面の中間に示したブロックは、NUC−256である場合、インナーインタリービング時のリマインドQCブロックを示すブロック図である。図面の下端に示したブロック図は、NUC−256である場合、リマインドQCブロックに対する書き込み及び読み取り動作を示した図である。
図面の中間に示したように、NUC−256である場合、表32によって8個のQCブロックが束ねられて一つの内部グループを形成するようになる。LDPCコードワードの長さが64800である場合、合計180個(=64800/360)のQCブロックが生成されるので、これを8個に分けると22個の内部グループが生成される。この場合、176個のQCブロックは22個の内部グループを構成できるが、残りの4個のQCブロックは、内部グループに属しないリマインドQCブロック又はリマイニングQCブロック(remained QC block or remaining QC block)になる。
この場合、図面の下端に示したように、本発明の一実施例に係る内部グループインタリービングブロック89200は、4個のQCブロックの各ビットをビットオーダー通りに順次読み取ってコンスタレーションマッパ5030に伝送することができる。
すなわち、リマイニング4−QCブロックビットは、内部グループインタリービングを行うことなく連続的に各シンボルにマップされる。
図101は、本発明の一実施例に係るデマッピング及びデコーディングモジュール9020を示したブロック図である。
上述したように、デマッピング及びデコーディングモジュール9020は、図1で説明したBICMブロック1010の逆過程を行うことができる。
図面に示したように、本発明の一実施例に係るデマッピング及びデコーディングモジュール9020は、セル/時間デインタリーバブロック94000、デモジュレータ94100、ビットデインタリーバ94200及びLDPC/BCHデコーダ94300を含むことができる。
まず、チャネルを通過したシンボルは、セル/時間デインタリーバブロック94000に入力される。セル/時間デインタリーバブロック94000は、各入力シンボルをインタリービング前のシンボルの順にリオーダー(reordering)することができる。その後、デモジュレータ94100は、シンボルを構成する各ビットに対するLLR(log likelihood ratio)を導出することができる。
その後、ビットデインタリーバ94200は、入力されたLLR値を元のインタリービング前のビットに該当する順序に再構成するためのデインタリービングを行うことができる。この場合、ビットデインタリーバ94200は、上述したビットインタリーバ5020の逆過程であって、内部グループデインタリービング及びQCBデインタリービング過程を行うことができる。図面に示したように、ビットデインタリーバ94200は、上述したデインタリービングを行うための内部グループデインタリービングブロック及びQCBデインタリービングブロックを含むことができる。
但し、パリティインタリービングの逆過程であるパリティデインタリービングは、受信機でQC形態に変更したLDPCビットをベースにしてデコードする場合に省略可能である。また、内部グループデインタリービング及びQCBデインタリービング過程は、図96〜図99で説明した内部グループデインタリービング及びQCBデインタリービングの読み取り・書き込み過程の逆過程に該当する。
上述したブロックは、省略したり、同一又は類似するブロックに取り替えることができる。
図102は、本発明の他の実施例に係るビットデインタリービングを説明するブロック図である。
図102は、QCブロックインタリービングパターンが受信機のROMに格納された場合、ROMを用い、LDPCメモリとインタリービングメモリを共有する場合の実施例を示す。この場合、ビットデインタリービングのための別途のメモリが必要でないという長所がある。
図面の上端は、図101で説明したビットデインタリーバ94200及びLDPC/BCHデコーダ94300を示し、図面の下端は、上述したビットデインタリービングのためのQCブロックインタリービングパターンをLDPCメモリに格納する過程を示す。
具体的に、本発明の一実施例に係る受信機は、デモジュレータ94100を通じて入ってきたLLR値をLDPCデコーディング過程のアプリオリ(a−priori)LLRとして使用するためにレジスタに格納することができる。この場合、必要なレジスタの個数は、QCブロックインタリービングパターンによってNUC及びNUQの場合に異なる個数に決定することができる。具体的に、NUC−256のコンスタレーションの場合、8個のQCブロックが集まってNUC−256シンボルを構成するので、360ビットx8個に該当するレジスタが必要である。しかし、NUQ256の場合、変調オーダーの半分に該当するQCで内部グループインタリービングを行うので、360x4個に該当するレジスタが必要である。
その後、受信機は、ROMに格納されたインタリービングパターンを通じて該当のビットがLDPCのいずれのQCブロックに該当するのかに対する情報を取得することができる。その後、本発明の一実施例に係る受信機は、この情報を用いてCNアップデートを通じてLLR値をアップデートすることができる。その後、アップデートされたLLR値は、次のイテレーション(iteration)のアプリオリLLRとして使用するために再びAPP LLRメモリに格納することができる。図面に示したコントローラは、上述した情報格納過程を総括することができる。上述した過程を繰り返すとLDPCのデコーディングを行うことができ、デインタリービングのための新しいメモリを使用することなく、LDPCメモリのみを使用してデインタリービングを行うことができる。
上述したブロックは、省略したり、同一又は類似するブロックに取り替えることができる。
以下では、LDPCコードワード長さが64800で、変調値がNUQ−1024である場合のビットインタリーバの動作に対して説明する。
図103は、本発明の他の実施例に係る内部グループインタリービングパラメータを示した表である。
本発明の実施例に係る内部グループインタリービングは、変調タイプ又はオーダーによって行われる。
上述したように、内部グループインタリービングを行うためには、まず、内部グループインタリービングが行われる一つの内部グループに該当するQCブロックの個数を定めなければならない。本発明の一実施例に係るビットインタリーバ5020は、NUQ(Non−uniform QAM)とNUC(Non uniform constellation)が有する信頼性の対称性を用いて内部グループを構成するためのQCブロックの個数を決定することができ、これに対する情報は表32で説明した通りである。
この場合、本発明では、NUQやQAMモードでは、変調オーダーの1/2を変調が行われるQCブロックの個数に決定し、NUCでは変調オーダーと同一のQCブロックのの個数に決定することを一実施例とすることができる。さらに、本発明では、NUQやQAMモードでも、変調オーダーと同一の数を内部グループインタリービングが行われるQCブロックの個数に決定することができる。これは、設計者の意図によって変更可能な事項である。
図103は、表32の他の実施例であって、NUQやQAMモードに対しては、変調オーダーの1/2を内部グループが行われるQCブロックの個数に決定した場合のみならず、変調オーダーと同一の数を内部グループインタリービングが行われるQCブロックの個数に決定した場合の表を示す。
図103に示したように、QAM−16の場合、一つの内部グループは、NUC−16と同一の一つの内部グループに対するQCブロックの数を有することができる。NUC−64とNUQ−64、NUC−256とNUQ−256及びNUC−1024とNUQ−1024も、同一の一つの内部グループに対するQCブロックの数を有することができる。
以下では、NUQ−1024である場合、一つの内部グループに属するQCブロックの個数が変調オーダーと同一である場合のビットインタリービング過程を説明する。
図104は、本発明の一実施例に係るNUC−1024である場合の内部グループインタリービングの書き込み過程を示した図である。
図面に示したように、本発明の一実施例に係る内部グループインタリービングブロック89200は、QCBに該当する各ビットをビットオーダーの順にQCブロックの0から359番のビットに順次記載することができる。また、内部グループインタリービングブロック89200は、QCブロックに該当するビットをサイクリックシフトさせて書き込むこともできる。これは、設計者の意図によって変更可能な事項である。
具体的な動作は、上述した通りであるので省略する。
図105は、本発明の一実施例に係るNUC−1024である場合の内部グループインタリービングの読み取り過程を示した図である。
上述したように、NUCの場合、内部グループインタリービングブロック89200は、各QCブロックの1ビット単位で読み取り動作を行うことができる。図面に示したように、内部グループインタリービングブロック89200は、1ビットずつ10回読み取り動作を行い、10ビット単位の各ビットを出力し、出力された10ビット単位の各ビットは、ビットインタリーバ5020の後段のコンスタレーションマッパ5030によって一つのシンボルにマップすることができる。具体的な動作は、上述した通りであるので省略する。
以下では、LDPCコードワードの長さが16200で、変調値がQPSKである場合のビットインタリーバの動作に対して説明する。
図106は、本発明の更に他の実施例に係る内部グループインタリービングパラメータを示した表である。
図106は、上述した図103の他の実施例であって、図106に示した表は、図103で説明した表と同一であるが、変調タイプがQPSKである場合の内部グループインタリービングが行われるQCブロックの個数がさらに追加された表である。具体的な説明は、上述した通りであるので省略する。
図107は、本発明の他の実施例に係るリマインドQCブロック動作を示した図である。
図107は、図100の中間に示したリマインドQCブロックの他の実施例であって、LDPCコードワードの長さが16200で、QCブロックのサイズが360である場合のリマインドQCブロックを示す。
上述したように、各変調で内部グループに該当するQCブロック同士を束ねると、いずれの内部グループにも属しないQCブロックが存在し得る。
図面に示したように、NUC−256である場合、図106の表によって8個のQCブロックが束ねられて一つの内部グループを形成するようになる。LDPCコードワードの長さが16200である場合、合計45(=16200/360)個のQCブロックが生成されるので、これを8個で分けると5個の内部グループが生成される。この場合、合計40個のQCブロックは5個の内部グループを構成できるが、残りの5個のQCブロックは内部グループに属しないリマインドQCブロックになる。
この場合、図100の下端に示したように、本発明の一実施例に係る内部グループインタリービングブロック89200は、5個のQCブロックのビットをビットオーダーの順に読み取ってコンスタレーションマッパ5030に伝送することができる。具体的な内容は、上述した通りであるので省略する。
以下では、密度エボリューション(Density evolution)(DE)を適用したビットインタリービングに対して説明する。
上述したように、本発明の一実施例に係るビットインタリーバ5020は、データFECエンコーダ5010とコンスタレーションマッパ5030との間に位置し、データFECエンコーダ5010の各出力ビットをスプレッドさせる役割と、ビットツイスティング(インタリービング)を通じてマルチエッジシンボル(multi−edged symbol)が生成されることを防止する役割をすることができる。マルチエッジシンボル(multi edge symbol)とは、一つのチェックノードに連結された各ビットのうち二つ以上が集まって一つのシンボルをなす場合を意味する。このようなマルチエッジシンボルが存在する場合、消去チャネル(erasure channel)でのLDPCデコーディング性能を低下させる要因として作用し得る。従来の地上波放送システムでは、このようなマルチエッジシンボルを伝送端で防止するために列ツイスティング方法を適用してインタリービングを行い、ビットインタリービング後、デマルチプレキシングを適用することによってインタリーブされた各ビットがQAMシンボルにマップされるとき、いずれの信頼性を有する変調ビット(QAMのMSB或いはLSB)と連結されるのかを決定した。
したがって、従来の地上波放送システムでは、デマルチプレキシングパターン(demuxing pattern)によって変調のビットと連結されるLDPCのビット間の連結関係が変更され、このような変更によってLDPCデコーディング性能が影響を受けるという問題が発生した。また、従来の地上波放送システムでは、デマックスパターンが変調オーダー値又はその2倍の値に固定されていたので、変調オーダーの制限によってそのケースが限定されるという問題があった。
したがって、本発明では、従来の地上波放送システムの限界を克服するために、密度エボリューションを用いて最適な分布(distribution)(ビットとバッファ内の各ブロックとの間の連結)を求め、より性能が高いビットインタリービングを提案する。
図108は、本発明の他の実施例に係るビットインタリーバを示したブロック図である。
図108に示したビットインタリーバは、上述したビットインタリーバ5020の他の実施例に該当し、バッファ書き込みブロック101100及びサイクリックシフト動作及びバッファ読み取りブロック101200を含むことができる。上述したように、本発明では、密度エボリューションを用いて求めたSNRスレッショルドの観点で最適な分布を有して具現したビットインタリービング方法を用いて、マルチエッジシンボルの生成を回避できるビットインタリーバを提案する。
本発明の送信機又は送信装置は、LDPCコードの情報(可変ノード次数分布(Variable node degree distribution)及びチェックノード次数分布(check node degree distribution))及び変調の各ビットが有する相互情報(Mutual information)(或いはビットワイズキャパシティ(bitwise capacity))値を用いて、密度エボリューションを通じてビットインタリービングを行った後、各変調ビットが有しなければならないLDPC可変ノードの分布を求めることができる。すなわち、本発明の一実施例に係る分布は、同じ次数を有する可変ノード(variable node)の集合と定義することができ、本発明では、これを次数プロファイル(degree profile)と称することを一実施例とする。これは、設計者意図によって変更可能な事項である。
図面に示したビットインタリーバは、次数プロファイルに合う連結を維持するように設計できるので、受信端でLDPCデコーディングの高い性能を確保することができる。
図108に示したビットインタリーバは、上述したビットインタリーバ5020の他の実施例に該当し、バッファ書き込みブロック101100と、サイクリックシフト動作及びバッファ読み取りブロック101200とを含むことができる。以下、各ブロックを説明する。
バッファ書き込みブロック101100は、密度エボリューションの結果によってインタリービングのための各ビットをバッファに書き込むことができる。この場合、バッファ書き込みブロック101100は、各分布別に書き込みを行うことができる。その後、サイクリックシフト動作及びバッファ読み取りブロック101200は、マルチエッジシンボルが生じないように書き込まれた各ビットをサイクリックシフトした後、各分布別に読み取ることができる。
本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、インタリービング遂行前のLDPCの情報とコンスタレーションの相互情報を用いるので、各変調とコードによって独立的に設計することができる。
図109は、本発明の一実施例に係る密度エボリューションを通じて次数プロファイルを得る手続を示した数式である。
図107の第1ブロックに示したように、本発明の一実施例に係る送信機は、各変調ビットに対してビットレベルキャパシティ(相互情報)を計算することができる。
図107の第2ブロックに示したように、その後、本発明の実施例に係る送信機は、ビットレベルキャパシティをノイズ分散(noise variance)に切り替えることができる。
その後、図107に示したように、本発明の実施例に係る送信機は、密度エボリューションを使用することによって各変調ビットに対して分布を最適化することができる。
図110は、本発明の一実施例に係る次数プロファイルを示す。
図面に示したマトリックスLは、本発明の一実施例に係る密度エボリューションの結果である次数プロファイルを意味する。インデックスjは、変調のビットインデックスを意味し、iは、LDPCの可変ノード次数の種類に対するインデックスであって、Lijの全体の合計は、全体のノードの部分を意味する1にならなければならない。また、列方向の和は、全体のノードで該当するノードが有する比率を意味し、行方向の和は、変調でシンボルの各ビットが有する比率を意味する。16QAMの場合、MSB、LSBがI、Q方向にそれぞれ一つずつ存在するので、行方向の和は1/4である0.25になり得る。その後、Lマトリックスに全体のLDPCの長さを掛ければ、それぞれ実際に有するノードの個数を求めることができる。
図111は、本発明の他の実施例に係るビットインタリービング及びビットデインタリービングを示す。
図111は、コードワード長さが24Kで、変調タイプがQAM−16である場合のビットインタリービング及びビットデインタリービングを示す。
具体的に、図面の左側は、ブロックとして表現されたバッファにビットインタリービングが行われる過程を示し、図面の右側は、ブロックとして表現されたバッファにビットデインタリービングが行われる過程を示す。
また、図面の左側に示したビットインタリービングは、上述したマルチエッジシンボルを回避するためのサイクリックシフト及びインタリーバ/デインタリーバを書き込んで読み取るときの構成を除いて、書き込み及び読み取り動作のみが行われた場合を示し、図面の右側は、これに対応するビットデインタリービングを示す。
以下では、図面の左側に示したビットインタリービングを中心に説明する。
本発明において、ビットインタリービングのためのメモリバッファの行の個数は変調オーダーと同一で、列の数は全体のコードワード長さで変調オーダーを割ったものと同じである。また、図面に示したバッファの各行は、変調シンボルの各ビットに該当し、各行はMSB又はLSBに該当し得る。各変調ビットが有しなければならない最適の可変ノード次数は、図108及び図109で説明した密度エボリューションを通じて求めることができ、該当の次数値によって各ビットを分布内に書き込むことができる。したがって、図面に示したバッファ内の互いに異なる色処理された各ブロックは、それぞれ異なる次数を有する各可変ノードの集合、すなわち、分布を意味する。また、1番目のMSBが有しなければならない可変ノード次数の各ビットの数はそれぞれ2、2、2であることが分かる。
上述したビットインタリーバ又はバッファ書き込みブロック101100は、各分布ごとに各入力ビットをバッファに書き込むことができる。その後、上述したビットインタリーバ又はサイクリックシフト動作及びバッファ読み取りブロック101200は、該当のバッファの各ビットを列方向に4個のビットを読み取ることができる。この場合、4個のビットは、コンスタレーションマッパ5030で一つのシンボルにマップすることができる。
図面の右側に示したビットデインタリービングは、上述したビットインタリービングの逆過程であって、入力された各ビットを列方向にデインタリービングメモリに連続的に書き込んで読み取る過程を含む。この場合、各分布別に読み取りが行われるので、ビットインタリービング前のシーケンスを復元することができる。
図面の下端は、ビットインタリービングの入力シーケンスとビットインタリービングの出力シーケンス、及びビットデインタリービングの入力シーケンスとビットデインタリービングの出力シーケンスを示す。
図面に示したように、ビットインタリービングの入力シーケンスは、順次的な数字に対応するビットであって、1番、2番、3番に対応する各ビットは、各分布に順次書き込むことができる。その後、ビットインタリービングが行われれば、列方向に1番、3番、5番、6番に対応する各ビットが順次出力される。ビットデインタリービングの入力は、ビットインタリービングの出力シーケンスと同一で、ビットデインタリービングの出力シーケンスはビットインタリービングの入力シーケンスと同一である。
図112は、本発明の一実施例に係るビットインタリービングパターンを示す。
一つのシンボルを構成する場合、LDPC FECブロックのパリティ部分に該当する各ビットが混じると、消去チャネルでの性能が向上し得る。したがって、本発明では、DPM密度エボリューションを通じてビットインタリービングパターンを生成するとき、パリティ部分が混じったシンボルを作ることができるビットインタリービング(又はビットインタリービングパターン)を提案する。
具体的に、本発明では、上述した密度エボリューションでシンボルの各ビットが有しなければならない最適のパリティ部分の量を決定し、各パリティ部分が重ならないようにインタリービングが行われ得るインタリービングパターンを提案する。
図112は、図111と同様に、コードワードの長さが24Kで、変調タイプがQAM−16である場合のビットインタリービングであって、密度エボリューションを通じてMSBが2個のパリティ部分(行次数ノード(low degree node))を含み、LSBが1個のパリティ部分を含む場合を示す。
図面の左側ブロックは、バッファ内で各可変ノードが分布によってセットされた位置を示す。上述したように、異なる形に色処理された各ブロックは、それぞれ異なる次数を有する各可変ノードの集合、すなわち、分布を意味する。左側ブロックに表示された円は、バッファ内のパリティ部分を意味する。
図面の右側ブロックは、インタリービングを通じてパリティ部分が均等に分布された場合を示す。右側ブロックに表示された円は、バッファ内に均等に分布されたパリティ部分を意味する。
特に、本発明では、サイクリックシフトを通じてパリティ部分が均等に分布されるようにビットインタリービングパターンを調節することができる。また、サイクリックシフト方式の他に、設計者の意図によって他の方法を使用してパリティ部分をシンボルに均等に分散させることができる。その後、本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、書き込み構成サーチ(writing configuration search)及び/又はマルチエッジシンボル(multi−edged symbol)を除去するためのサイクリックシフトを行うことができる。具体的な内容は後で説明する。
以下では、本発明の一実施例に係る書き込み構成に対して説明する。
上述したように、本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、各入力ビットに対して各分布別に書き込み動作を行うことができる。この場合、ビットインタリーバは、QAMのシンボル内のMSB或いはLSBによって入力された各ビットを書き込むことができる。これを書き込み構成と称することができる。本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、複数の書き込み構成のうち一つの書き込み構成を選択し、選択した書き込み構成によって該当の各ビットを書き込むことができる。
図113は、本発明の一実施例に係る書き込み構成を示す。
上述したように、本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、MSB及びLSBに該当する行に対してそれぞれ有しなければならない特定次数が同一のノードの個数が定められると、それによってバッファに各ビットを書き込むことができる。したがって、本発明の一実施例に係る書き込み構成は、各MSB及びLSBが有する具体的なビットの個数によって決定することができる。
図113の上端に示したグラフは、Dv(Distribution of variable node)と可変ノードとの関係を示す。図面の上端の右側に示したボックスは、16−QAMの書き込み構成及び64−QAMの書き込み構成を示す。
図113の下端に示したブロックは、複数の16−QAMの書き込み構成のうち高次数可変ノード構成(High degree variable node’s configuration)がLMMLとして選択された場合の書き込みオーダーを示した実施例である。
結果的に、書き込み構成は、MSB及びLSBと各ビットの連結を意味する。このような特定連結は、受信機のLDPCデコーディングの性能に影響を及ぼすので、本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、各変調とコードレートの組み合わせによって適切な構成を選択することによってインタリービングの書き込み動作を行うことができる。
具体的に、図面に示した16−QAMの書き込み構成のうちMMLLを選択した場合、該当分布内でビット1〜10はMSB1に連結し、ビット11〜20はMSB2に連結し、ビット21〜25及びビット26〜30はそれぞれLSB1、LSB2に連結することができる。
また、図面に示した16−QAMの書き込み構成のうちMLMLを選択した場合、該当分布内でビット1〜10はMSB1に連結し、ビット11〜15はLSB1に連結し、ビット16〜25及びビット25〜30はそれぞれMSB2及びLSB4に連結することができる。
本発明の一実施例に係る書き込み構成は、各可変ノードが属する領域ごとに異なる形に設定することができ、該当領域をM1M2L1L2の4個の領域より細分化されたM1−1、M1−2、M2−1、M2−2、L1−1、L1−2、L2−1、L2−2などに決定して設定することもできる。或いは、一つのビットごとに具体的な位置を決定することもできる。これは、設計者の意図によって変更可能な事項である。
図114は、本発明の一実施例に係るサイクリックシフト動作を示した図である。
上述したように、マルチエッジシンボルは、消去チャネルでLDPCデコーディング性能を低下させる主な要因であるので、マルチエッジシンボルが生成されないようにビットインタリービングが行われなければならない。
図面の左側ブロックは、サイクリックシフトが行われる前の書き込み動作を示し、図面の右側ブロックは、サイクリックシフトが行われた後の読み取り動作を示す。
以下では、図面の左側ブロックに表示された円に対応する4番及び11番のビットは、同一のチェックノードにあるビットであって、マルチエッジシンボルを生成できるビットと仮定する。
本発明の一実施例に係るビットインタリーバ又はサイクリックシフト動作及びバッファ読み取りブロック101200は、与えられたHマトリックスとビットインタリービングパターンを用いてマルチエッジシンボルの生成有無を感知することができる。
この場合、本発明の一実施例に係るビットインタリーバ又はサイクリックシフト動作及びバッファ読み取りブロック101200は、該当の各ビットをシフトさせるためのサイクリックシフトファクタを探すことができる。その後、本発明の一実施例に係るビットインタリーバ又はサイクリックシフト動作及びバッファ読み取りブロック101200は、選択されたサイクリックシフトファクタを用いて該当の各ビットが含まれた行方向サイクリックシフト(row−wise cyclic shift)を行い、バッファメモリ値を再構成した後で読み取り動作を行うことができる。この過程を通じて、マルチエッジシンボルが生成されることを防止することができる。
本実施例では、サイクリックシフトファクタは[0010]であって、全体のシンボル6個(=24/4)のマルチエッジシンボルの生成を避けるために使用された。図面に示したように、選択されたサイクリックシフトファクタによって1番目、2番目及び4番目の行はシフトされず、3番目の行のみが右側方向にシフトされたことが分かる。サイクリックシフトは、設計者の意図によって時計方向或いは反時計方向のいずれの方向にも行うことができる。
ビットインタリービングでサイクリックシフト動作が行われた場合、ビットデインタリービングでも、書き込み動作後、ビットインタリービングのサイクリックシフトの逆方向に対応するサイクリックシフト動作を行うことができる。
以下では、図106〜図113で説明したビットインタリービングがQCブロック単位として適用される場合を説明する。
図115は、本発明の一実施例に係るQCレベルのビットインタリービングを示した図である。
上述したように、本発明では、受信機でのパラレルデコーディング(parallel decoding)を可能にするためにQC形態のLDPCエンコーディングを使用することができる。
QC LDPCエンコーディングの場合、一つのQC形態(又はQCブロック)に属する各ビットは、それぞれチェックノードに連結された回数(可変ノード次数)及び連結性が同一である。したがって、ビットインタリーバは、ビット単位の代わりにQCブロック単位(或いはQCレベル)で書き込み動作を行うことができる。これは、同一のQC内の全てのビットが同一のレベル(例えば、MSB又はLSB)に連結できることを意味する。
図面に示したブロックは、QCブロック単位でビットインタリービングが行われたバッファを示す。図面に示した各QCブロックの番号は、各QCに該当する各ビットの集合を示す。具体的に、3QCは、3番目のQCブロックに属する各ビットの集合を意味し、QCブロックのサイズが360である場合、360個のビットが該当ブロックに属することができる。
本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、書き込まれた各QCブロックを列方向に読み取ると、これをコンスタレーションマッパ5030に出力することができる。出力されたQCブロックに含まれた各ビットは最終的なシンボルを生成することができる。
また、全てのQCブロックの個数と変調オーダーとの間の関係により、1/2QC単位でビットインタリーバを設計することもできる。これは、設計者の意図によって変更可能な事項である。
図116は、本発明の一実施例に係るQCレベル及びビットレベルを有するサイクリックシフト動作を示した図である。
図116は、図114で説明したサイクリックシフト動作の他の実施例に該当する。
本発明の実施例に係るサイクリックシフト動作は、QCレベルビットインタリービングに適用することができる。この場合、QCレベルのサイクリックシフトファクタは、全てのマルチエッジシンボルを避けることができない。よって、ビットレベルのサイクリックシフトは各QCブロックに適用することができる。
図面の上端に示したブロックは、上述したQCブロック単位でビットインタリービングが行われたバッファを示すブロックである。ブロックに表示された円は、マルチエッジシンボルが発生し得る各QCブロックを意味する。この場合、図面に示したように、3番目の行に対してQCブロック単位(又はQCレベル)でサイクリックシフトを行うことができる。
図面の中間に示したブロックは、QCブロック単位で行われるサイクリックシフトが行われたバッファを示すブロックである。ブロックに表示された円は、QCブロック単位でサイクリックシフトが行われてもマルチエッジシンボルが発生する場合を示す。この場合、12QCブロック内でビット単位(又はビットレベル)でサイクリックシフトが行われる。
図面の下端に示したブロックは、ビット単位でサイクリックシフトが行われたバッファを示すブロックである。図面に示した12QC’ブロックは、ビット単位のサイクリックシフトが行われた12QCブロックを意味する。
QCブロック単位のサイクリックシフト及びビット単位のサイクリックシフトは、設計者の意図によって時計方向或いは反時計方向のいずれの方向にも行うことができる。
図117は、本発明の一実施例に係る均一に分散されたパリティに対するサイクリックシフト動作(cyclic shift operation for evenly dispersed parity)を示した図である。
上述したように、消去チャネルに対して、本発明の実施例に係る送信機又はビットイントリーバは、パリティ部分を均一に分散させることができ、本発明の実施例に係る送信機又はビットインタリーバは、最適化された可変ノード位置を決定するために書き込み構成サーチを動作することができる。しかし、これは、マルチエッジシンボルを発生させ得る。
この場合、本発明の実施例に係る送信機又はビットインタリーバは、パリティ部分無しでシンプルなサイクリックシフト動作を行うことができる。このような動作を行うことによって、送信機又はビットインタリーバはマルチエッジシンボルを避けることができる。
本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、図112で説明したパリティ部分を均一に分布させた後、図113で説明した書き込み構成サーチを通じて最適の可変ノードの位置を定めた後、マルチエッジシンボル(multi−edged symbol)の生成有無を確認することができる。この場合、マルチエッジシンボルが発生するとき、図114で説明した方式でサイクリックシフトを適用すれば、均一に分布された各パリティ部分が均一に分布されない場合もある。したがって、本発明では、パリティ部分を除いた残りの可変ノードに対してのみサイクリックシフトを適用する方法を提案する。これを通じて、均一に分布されたパリティ部分の分布を維持することができ、ビットインタリービング後、マルチエッジシンボルの生成を防止することができる。
図面の左側ブロックは、パリティ部分を除いてサイクリックシフトを行う場合のバッファを示すブロックであり、図面の右側ブロックは、サイクリックシフトが行われた後のバッファを示すブロックである。
図面の左側ブロックに表示された円は、マルチエッジシンボルが発生する各ビットを意味する。この場合、本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、適切なサイクリックシフトファクタを選択してサイクリックシフトを行うことができる。図面の左側ブロックでは、3番目の行と4番目の行に反時計方向にサイクリックシフト動作が適用されることが分かる。
この場合、3番目の行と4番目の行に含まれた21番、22番のビットはパリティ部分に該当する。
したがって、図面の右側ブロックに示したように、本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、21番、22番のビットに対してはサイクリックシフト動作を行わなく、残りのビットに対してのみサイクリックシフト動作を行うことができる。この場合、21番、22番のビットと同一に色処理された各ビットはパリティ部分に該当するので、均等に分布されたパリティ部分の分布が維持されながらマルチエッジシンボルが発生しないことが分かる。
図118は、本発明の他の実施例に係るデマッピング及びデコーディングモジュール9020を示したブロック図である。
図118は、図101で説明したデマッピング及びデコーディングモジュール9020の他の実施例であって、上述したように、デマッピング及びデコーディングモジュール9020は、図1で説明したBICMブロック1010の逆過程を行うことができる。
図面に示したように、本発明の他の実施例に係るデマッピング及びデコーディングモジュールは、セル/時間デインタリーバ(cell/time deinterleaver)ブロック、デモジュレータ、ビットデインタリーバ111000及びLDPC/BCHデコーダを含むことができる。ビットデインタリーバ111000を除いた残りのブロックは、図101で説明したような動作を行えるので、それについての具体的な説明は省略する。
ビットデインタリーバ111000は、図101で説明したビットデインタリーバ92200の他の実施例であって、バッファ書き込み及びサイクリックリバースシフト動作(Buffer Write and cyclic reverse Shift Operation)ブロック111100及びDE結果を用いたバッファ読み取り(buffer read using DE results)ブロック111200を含むことができる。また、ビットデインタリーバ111000は、図108〜図117で説明したビットインタリービングの逆過程を行うことができる。具体的な説明は省略する。
図119は、本発明の一実施例に係るDE結果及びこれと関連するバッファを示した図である。
具体的に、図面の上端の表は、変調タイプがQAM−256で、コードレートが3/4である場合のDE結果を示し、図面の下端は、これと関連するバッファを示すブロックである。
図面の上端に示した表は、次数プロファイルと称することができる。変調タイプがQAM−256で、コードレートが3/4である場合、次数が8である可変ノード、次数が3である可変ノード、次数が2又は1であるノード(1であるノードは、次数2である次数ノードとして含む)、すなわち、3種類の可変ノードが存在し得る。図面の上端の表は、256QAMシンボルの各ビット(MSB、LSB)と各可変ノードとの連結を示す。
図面の上端の右側に示したように、次数が3である可変ノード及び次数が2である可変ノードに対する書き込み構成が決定されると、本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、書き込み構成とDE結果に基づいて各ビットをバッファに書き込むことができる。
図面の下端に示したブロックは、各ビットがバッファに書き込まれた結果を示す。本発明の一実施例に係るビットインタリーバは、バッファに書き込まれた各ビットを列方向に読み取って最終的に出力することができる。この場合、出力される各ビットは、順次M1 M2 A1 A2 A3 A4 L1 L2のQAMビットにそれぞれ該当する位置に連結することができる。
図120は、本発明の一実施例に係るシンボルのBER(Bit Error Rate)、BLER(Block Error Rate)結果を示したグラフである。
具体的に、図120は、上述したビットインタリービングが適用されたシンボルがAWGN(Additive White Gaussian Noise)チャネルを通過してデモジュレートされた後、デインタリービングを経てLDPCデコードされた場合のBER及びBLERを示したグラフである。
図121は、本発明の一実施例に係る放送信号送信方法のフローチャートである。
本発明の一実施例に係る放送信号送信装置は、サービスデータをエンコードすることができる(S114000)。上述したように、サービスデータは、一つ又は複数のサービス又はサービスコンポーネント又は関連するメタデータを伝送する物理層内の論理チャネルであるデータパイプを介して伝送される。データパイプ上で伝送されるデータは、DPデータ又はサービスデータと称することができる。具体的なエンコーディング方法は、図1、図5〜図6、図22、図30〜図82で説明した通りである。
本発明の実施例に係る送信機は、エンコードされたサービスデータをビットインタリーブすることができる(S114010)。ビットインタリービングは、効率的に行える構造を提供し、LDPCコード及び変調方法の組み合わせで最適化された性能を達成するために設計された。LDPCエンコーダの出力に対しては、パリティインタリービング、疑似サイクリックブロック(QCB)インタリービング、及び内部グループインタリービングで構成されたビットインタリービングが行われる。具体的な内容は、図96〜図120で説明した通りである。
本発明の実施例に係る送信機は、少なくとも一つの信号フレームをビルドするために複数のOFDMシンボルでビットインタリーブされたサービスデータをマップすることができる(S114010)。具体的な内容は、図7及び図10〜図21で説明した通りである。
本発明の実施例に係る送信機は、ビルドされた少なくとも一つの信号フレーム内のデータをOFDM方法を用いて変調することができる(S114020)。具体的な内容は、図1又は図8で説明した通りである。
本発明の実施例に係る送信機は、変調されたデータを含む放送信号を伝送することができる(S114030)。具体的な内容は、図1又は図8で説明した通りである。
図122は、本発明の一実施例に係る放送信号受信方法のフローチャートである。
図122は、図121で説明した放送信号送信方法の逆過程に該当する。
本発明の一実施例に係る放送信号受信装置は、各放送信号を受信することができる(S115000)。
その後、本発明の一実施例に係る放送信号受信装置は、受信した各放送信号をOFDM(Othogonal Frequency Division Multiplexing)方法で復調することができる(S115010)。具体的な過程は、図9で説明した通りである。
本発明の実施例に係る受信機は、復調された放送信号から信号フレームをパースすることができる(S115020)。具体的な過程は、図9で説明した通りである。この場合、本発明の一実施例に係る放送信号受信装置は、上述したビットインタリービングの逆過程に該当するビットデインタリービングを行うことができる。具体的な内容は、図96〜図121で説明した通りである。
本発明の実施例に係る受信機は、パースされた信号フレーム内のデータをデコードすることができる(S115030)。具体的な内容は、図1、図5〜図6、図9、図22、図30〜図82で説明した通りである。
上述したように、サービスデータは、一つ又は複数のサービス又はサービスコンポーネント又は関連するメタデータを伝送する物理層内の論理チャネルであるデータパイプを介して伝送される。データパイプ上で伝送されるデータは、DPデータ又はサービスデータと称することができる。
以下では、コードワードの長さと変調値による各コードレート別ビットインタリービング表を説明する。上述したように、QCBインタリービングパターンは、各変調タイプ及びLDPCコードレートの組み合わせによって固有である。ビットインタリービングパターンは、QCBインタリービングパターンと称することができる。
各QCBインタリービングパターン表は、QCBインタリービングの出力とQCBインタリービングの入力との関係を示す。LDCP出力は、180個のQCブロックに分けられ、各QCブロックは0から179の数字で表現することができる。したがって、LDPCコードワードの長さが64800ビットである場合、0から359ビットは0番目のQCブロックに該当し、360〜719ビットは1番目のQCブロックに該当し得る。
表の左側は、QCBインタリービング(group wise interleaving)の出力順序を示し、表の右側はQCBインタリービングの入力順序を示す。
本発明において、QCBインタリービングパターン表は、空間の不足により、いくつかの表として表現された。
表41及び表42は、コードワード長さが16Kで、変調タイプがNUC16である場合のQCBインタリービングパターン表を示す。
表43及び表44は、変調タイプがNUC64で、コードワード長さが16KであるときのQCBインタリービングパターン表を示す。
表45及び表46は、変調タイプがNUC256で、コードワード長さが16KであるときのQCBインタリービングパターン表を示す。
表47及び表48は、変調タイプがQPSKで、コードワード長さが16KであるときのQCBインタリービングパターン表を示す。
表49〜表54は、変調タイプがNUC16で、コードワード長さが64KであるときのQCBインタリービングパターン表を示す。
表55〜表60は、変調タイプがNUC64で、コードワード長さが64KであるときのQCBインタリービングパターン表を示す。
表61〜表67は、変調タイプがNUC256で、コードワード長さが64KであるときのQCBインタリービングパターン表を示す。
表62〜表72は、変調タイプがNUC 1Kで、コードワードの長さが64KであるときのQCBインタリービングパターン表を示す。
装置及び方法の発明を本明細書に言及しており、これらの装置及び方法の発明に対する説明は相互補完的に適用することができる。
当業者は、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく、本発明の多様な変形及び変更が可能であることを認識できるだろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその同等物の範囲内で提供される本発明の変形及び変更をカバーする。
多様な実施例は、発明を実施するための最善の形態で記載された。