JP2019012989A - Encoder, decoder, transmitter, and receiver - Google Patents

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Abstract

To provide a transmitter and a receiver of digital data excellent in noise resistance by applying an LDPC code as an error correcting code for terrestrial broadcasting and improving its performance for each of LDPC coding rates 2/16, 4/16, 5/16, 6/16, for a code length 69120 bits, and for each of the LDPC coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, 6/16 for a code length of 17280 bits.SOLUTION: An encoder (LDPC encoding unit 114) of the present invention includes means for performing LDPC encoding by using a check matrix including a partial matrix formed using a predetermined check matrix initial value table as an initial value for each coding rate with a code length of 69120 bits or 17280, and is provided in a transmitter 1 of the present invention. A decoder (LDPC decoding unit 212) of the present invention includes means for decoding digital data encoded by the encoder and is provided in a receiver 2 of the present invention.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、衛星放送及び地上放送並びに固定通信及び移動通信の技術分野に関するものであり、特に、デジタルデータの符号化器、復号器、送信装置及び受信装置に関する。   The present invention relates to the technical fields of satellite broadcasting and terrestrial broadcasting, fixed communication, and mobile communication, and more particularly to a digital data encoder, decoder, transmitter, and receiver.

デジタル伝送方式では、各サービスで利用可能な周波数帯域幅において、より多くの情報が伝送可能なよう、多値変調方式がよく用いられる。周波数利用効率を高めるには、変調信号1シンボル当たりに割り当てるビット数(変調次数)を高めるのが有効であるが、周波数1Hzあたりに伝送可能な情報速度の上限値と信号対雑音比の関係は、変調信号が達成可能な通信容量で制限される。   In the digital transmission system, a multi-level modulation system is often used so that more information can be transmitted in the frequency bandwidth available for each service. In order to increase the frequency utilization efficiency, it is effective to increase the number of bits (modulation order) allocated per symbol of the modulation signal, but the relationship between the upper limit of the information rate that can be transmitted per 1 Hz of frequency and the signal-to-noise ratio is The modulation signal is limited by the achievable communication capacity.

現在利用されている地上デジタル放送では、誤り訂正符号を用いた受信装置における情報訂正が行われている。パリティビットと呼ばれる冗長信号を送るべき情報に付加することで信号の冗長度(符号化率)を制御し、雑音に対する耐性を上げることが可能である。誤り訂正符号と変調方式は密接に関わっており、信号対雑音比に対する周波数利用効率の理論的な上限値はシャノン限界と呼ばれる。本稿では、変調信号が達成可能な通信容量を便宜的にシャノン限界とする。シャノン限界に迫る性能を有する強力な誤り訂正符号の一つとしてLDPC(Low Density Parity Check)符号が1962年にギャラガーによって提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   In terrestrial digital broadcasting currently used, information correction is performed in a receiving apparatus using an error correction code. By adding a redundant signal called a parity bit to information to be sent, it is possible to control the redundancy (coding rate) of the signal and increase the resistance to noise. The error correction code and the modulation scheme are closely related, and the theoretical upper limit of the frequency utilization efficiency with respect to the signal-to-noise ratio is called the Shannon limit. In this paper, the communication capacity that can be achieved by the modulation signal is defined as the Shannon limit for convenience. As a powerful error correction code having a performance approaching the Shannon limit, an LDPC (Low Density Parity Check) code was proposed by Gallagher in 1962 (see, for example, Non-Patent Document 1).

LDPC符号は、非常に疎な検査行列H(検査行列の要素が0と1からなり、且つ1の数が非常に少ない)により定義される線形符号である。   The LDPC code is a linear code defined by a very sparse check matrix H (the elements of the check matrix are 0 and 1 and the number of 1 is very small).

LDPC符号は符号長を大きくし、適切な検査行列を用いることによりシャノン限界に迫る伝送特性が得られる強力な誤り訂正符号であり、次世代の放送サービスである4K・8Kスーパーハイビジョン衛星放送の伝送方式を規定するARIB STD−B44(以下、高度衛星放送方式と呼ぶ。例えば、非特許文献2参照)においてもLDPC符号が採用されている。多値変調とLDPC符号をはじめとする強力な誤り訂正符号を組み合わせることで、より高い周波数利用効率の伝送が可能となってきている。   The LDPC code is a powerful error correction code that can obtain transmission characteristics approaching the Shannon limit by increasing the code length and using an appropriate check matrix. Transmission of 4K / 8K super high-definition satellite broadcasting, the next-generation broadcasting service. The LDPC code is also adopted in ARIB STD-B44 (hereinafter referred to as an advanced satellite broadcasting system, for example, see Non-Patent Document 2) that defines the system. By combining multi-level modulation and a powerful error correction code such as an LDPC code, transmission with higher frequency utilization efficiency has become possible.

高度衛星放送方式を例にした場合、本方式におけるLDPC符号の符号長は、前方向誤り訂正方式(FEC:Forward Error Correction)フレームで構成され、44880ビットであり、BPSK限界(信号点配置をBPSKとした場合の信号対雑音比に対する周波数利用効率の理論的な上限値)から約1dB以内の性能を有することが示されている(例えば、非特許文献3参照)。   In the case of the advanced satellite broadcasting system as an example, the code length of the LDPC code in this system is composed of a forward error correction (FEC) frame, which is 44880 bits, and has a BPSK limit (the signal point arrangement is BPSK). (Theoretical upper limit value of the frequency utilization efficiency with respect to the signal-to-noise ratio) is shown to have a performance within about 1 dB (for example, see Non-Patent Document 3).

また、高度衛星放送方式においては、LDPC符号化率として、41/120(≒1/3)、49/120(≒2/5)、61/120(≒1/2)、73/120(≒3/5)、81/120(≒2/3)、89/120(≒3/4)、93/120(≒7/9)、97/120(≒4/5)、101/120(≒5/6)、105/120(≒7/8)、及び、109/120(≒9/10)の11種類が定められている。   In the advanced satellite broadcasting system, the LDPC coding rates are 41/120 (≈1 / 3), 49/120 (≈2 / 5), 61/120 (≈1 / 2), 73/120 (≈ 3/5), 81/120 (≈2 / 3), 89/120 (≈3 / 4), 93/120 (≈7 / 9), 97/120 (≈4 / 5), 101/120 (≈ 11 types of 5/6), 105/120 (≈7 / 8), and 109/120 (≈9 / 10) are defined.

R. G Gallager, “Low Density Parity Check Codes,” in Research Monograph series Cambridge, MIT Press, 1963R. G Gallager, “Low Density Parity Check Codes,” in Research Monograph series Cambridge, MIT Press, 1963 “高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式 標準規格 ARIB STD-B44 2.1版、平成28年3月25日改定、一般社団法人 電波産業会(ARIB)"Transmission system of advanced broadband satellite digital broadcasting standard ARIB STD-B44 2.1 version, revised on March 25, 2016, Japan Radio Industry Association (ARIB) 鈴木他、“高度BSデジタル放送用LDPC符号の設計”、映像情報メディア学会誌、一般社団法人映像情報メディア学会、映像情報メディア vol.62、No.12、2008年12月1日、pp.1997-2004Suzuki et al., “Design of LDPC codes for advanced BS digital broadcasting”, Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, The Institute of Image Information and Television Engineers, Image Information Media vol.62, No.12, December 1, 2008, pp.1997 -2004

昨今、現行の衛星・地上放送による2Kサービスや、衛星放送による4K・8Kスーパーハイビジョンに加え、新たに地上放送による4K・8Kスーパーハイビジョン(以下、次世代地上放送)の提供が期待されている。しかしながら、4K・8Kスーパーハイビジョン(以下、4K・8K)は情報量が膨大であり、十分に高いサービス時間率を維持して次世代地上放送網を構築するには、劣悪な伝搬環境による雑音に埋もれない、十分高い送信電力が求められる。また、衛星放送の場合、衛星中継器における非線形歪や、降雨減衰による電力低下が主な信号劣化要因であるが、地上放送においては、マルチパスフェージングや都市雑音など、地上伝搬特有の信号劣化が発生する。よって、次世代地上放送における誤り訂正符号の基本性能としては、符号長が長いLDPC符号を適用することで、なるべくシャノン限界に迫る非常に誤り訂正能力が高いことが求められる。さらに、放送事業者によって、放送品質とサービス時間率のバランスのとり方は異なることから、複数の符号化率を適時切り替えることで、情報ビットレートの選択が柔軟に変更でき、少なくとも、上述の高度衛星方式と同等以上の選択肢を用意することが望ましい。   Recently, in addition to the current 2K service by satellite / terrestrial broadcasting and 4K / 8K super high-definition by satellite broadcasting, 4K / 8K super high-definition (hereinafter referred to as next-generation terrestrial broadcasting) by terrestrial broadcasting is expected. However, 4K / 8K Super Hi-Vision (hereinafter referred to as 4K / 8K) has an enormous amount of information. To build a next-generation terrestrial broadcasting network while maintaining a sufficiently high service time rate, noise caused by a poor propagation environment A sufficiently high transmission power that is not buried is required. In satellite broadcasting, non-linear distortion in satellite repeaters and power reduction due to rain attenuation are the main signal degradation factors. In terrestrial broadcasting, signal degradation peculiar to terrestrial propagation such as multipath fading and urban noise occurs. Occur. Therefore, the basic performance of the error correction code in next-generation terrestrial broadcasting is required to have a very high error correction capability that approaches the Shannon limit as much as possible by applying an LDPC code having a long code length. Furthermore, since the method of balancing broadcast quality and service time rate differs depending on the broadcaster, the selection of information bit rate can be changed flexibly by switching multiple coding rates in a timely manner, and at least the above-mentioned advanced satellite It is desirable to prepare options that are equal to or better than the method.

次世代地上放送における符号化率の選択肢としては、符号長を69120、或いは17280ビットとし、符号化率は2/16、3/16、4/16、5/16、6/16、7/16、8/16、9/16、10/16、11/16、12/16、13/16、14/16の合計13種類が検討されている。この符号化率数は、高度衛星放送方式で採用された11種類よりも十分に広範囲な選択肢である一方、符号化率毎に、シャノン限界に近い性能を有するLDPC符号検査行列を設計する必要がある。従って、地上放送における地上伝搬特有の信号劣化が発生することを加味し、尚且つ当該符号化率にとって最適化された検査行列とするための技法が求められる。   As coding rate options in next-generation terrestrial broadcasting, the code length is 69120 or 17280 bits, and the coding rates are 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, 6/16, and 7/16. , 8/16, 9/16, 10/16, 11/16, 12/16, 13/16, 14/16 in total, 13 types are being studied. While this coding rate number is a sufficiently broader choice than the 11 types adopted in the advanced satellite broadcasting system, it is necessary to design an LDPC code check matrix having performance close to the Shannon limit for each coding rate. is there. Therefore, there is a need for a technique for taking into account the occurrence of signal degradation peculiar to terrestrial propagation in terrestrial broadcasting, and for making a check matrix optimized for the coding rate.

本発明は、符号長69120ビットのLDPC符号についてはLDPC符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々に関して、符号長17280ビットのLDPC符号についてはLDPC符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々に関して、地上放送用の誤り訂正符号としてLDPC符号の適用及びその性能改善を図り、耐雑音性に優れたデジタルデータの符号化器、復号器、送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。   The present invention relates to an LDPC code rate of 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 for an LDPC code with a code length of 69120 bits, and an LDPC code rate of 2 for an LDPC code with a code length of 17280 bits. / 16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16, the application of LDPC code as an error correction code for terrestrial broadcasting and the improvement of its performance, An object is to provide an encoder, a decoder, a transmission device, and a reception device.

本発明による第1態様の送信装置及び受信装置において、本発明による第1態様の符号化器及び復号器は符号長69120ビットのLDPC符号についてはLDPC符号率2/16、4/16、5/16、6/16の各々のLDPC符号に関する処理を備え、さらに当該LDPC符号率2/16、4/16、5/16、6/16の各々の特性を効果的に改善させる検査行列初期値テーブルを用いてLDPC符号に関する処理を実行する。また、本発明による第1態様の送信装置及び受信装置は、当該LDPC符号率2/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルを用いたLDPC符号の検査行列が、ビットインターリーブ機能を生じさせるためにパリティインターリーブを施した部分行列を含むよう構成する。   In the transmitting apparatus and the receiving apparatus according to the first aspect of the present invention, the encoder and decoder according to the first aspect of the present invention use an LDPC code rate of 2/16, 4/16, 5 / A check matrix initial value table that includes processing related to each of 16 and 6/16 LDPC codes, and further effectively improves the characteristics of each of the LDPC code rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 Is used to execute processing related to the LDPC code. Also, the transmitting apparatus and the receiving apparatus according to the first aspect of the present invention perform LDPC code inspection using the parity check matrix initial value tables of the LDPC code rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16, respectively. The matrix is configured to include a submatrix that has been parity interleaved to produce a bit interleaving function.

即ち、本発明による第1態様の符号化器は、符号化率毎に固有の検査行列を用いてデジタルデータをLDPC符号化する符号化器であって、69120ビットからなる符号長で符号化率毎に予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々に応じた情報長に対応する部分行列の1の要素を、列方向に複数種類のサイクル数で周期的に配置して構成した部分行列を含む検査行列を用いてLDPC符号化を行う手段を備えることを特徴とする。   That is, the encoder according to the first aspect of the present invention is an encoder that performs LDPC encoding of digital data using a check matrix unique to each encoding rate, and has an encoding rate of 69120 bits. Each element of the sub-matrix corresponding to the information length corresponding to each of the coding rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is set as an initial value in a parity check matrix initial value table that is predetermined every time. And means for performing LDPC coding using a parity check matrix including a partial matrix configured by periodically arranging a plurality of types of cycles in the column direction.

また、本発明による第1態様の符号化器において、前記符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルに基づく検査行列は、前記部分行列として、第1のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置する第1の部分行列と、前記第1のサイクル数とは異なる第2のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置する第2の部分行列とを含むことを特徴とする。   In the encoder according to the first aspect of the present invention, the parity check matrix based on the parity check matrix initial value table of each of the coding rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is the partial matrix. A first sub-matrix in which one element is periodically arranged in the column direction at the first cycle number, and one element is periodically arranged at a second cycle number different from the first cycle number. And a second submatrix arranged in the direction.

また、本発明による第1態様の符号化器において、前記符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルに基づく検査行列は、前記第1のサイクル数毎に行方向へシフトし前記第2のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置することでパリティインターリーブを施した第3の部分行列を更に含むことを特徴とする。   In the encoder according to the first aspect of the present invention, the parity check matrix based on the parity check matrix initial value table of each of the coding rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is the first matrix. And a third sub-matrix that is parity interleaved by shifting in the row direction every cycle number and periodically arranging one element in the column direction at the second cycle number.

また、本発明による第1態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率2/16の検査行列初期値テーブル(表1)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder of the first aspect according to the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 1) of the coding rate 2/16 indicating the initial value of is composed of the following table.

また、本発明による第1態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率4/16の検査行列初期値テーブル(表2)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder of the first aspect according to the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 2) having the coding rate of 4/16 indicating the initial value of is composed of the following table.

また、本発明による第1態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率5/16の検査行列初期値テーブル(表3)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder of the first aspect according to the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 3) of the coding rate 5/16 indicating the initial value of is composed of the following table.

また、本発明による第1態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率6/16の検査行列初期値テーブル(表4)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder of the first aspect according to the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 4) of the coding rate 6/16 indicating the initial value of is composed of the following table.

また、本発明による第1態様の復号器は、本発明による第1態様の符号化器で符号化したデータを、前記検査行列に基づいてLDPC復号することを特徴とする。   The decoder according to the first aspect of the present invention is characterized by LDPC decoding the data encoded by the encoder according to the first aspect of the present invention based on the check matrix.

また、本発明による第1態様の送信装置は、本発明による第1態様の符号化器を備えることを特徴とする。   Moreover, the transmitter of the 1st aspect by this invention is provided with the encoder of the 1st aspect by this invention, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明による第1態様の受信装置は、本発明による第1態様の復号器を備えることを特徴とする。   The receiving device according to the first aspect of the present invention includes the decoder according to the first aspect of the present invention.

更に、本発明による第2態様の送信装置及び受信装置において、本発明による第2態様の符号化器及び復号器は符号長17280ビットのLDPC符号についてはLDPC符号率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々のLDPC符号に関する処理を備え、さらに当該LDPC符号率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々の特性を効果的に改善させる検査行列初期値テーブルを用いてLDPC符号に関する処理を実行する。また、本発明による第2態様の送信装置及び受信装置は、当該LDPC符号率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルを用いたLDPC符号の検査行列が、ビットインターリーブ機能を生じさせるためにパリティインターリーブを施した部分行列を含むよう構成する。   Furthermore, in the transmitting apparatus and the receiving apparatus according to the second aspect of the present invention, the encoder and decoder according to the second aspect of the present invention are LDPC code rates 2/16, 3/16 for LDPC codes having a code length of 17280 bits. 4/16, 5/16, and 6/16 processing for each LDPC code, and the characteristics of each LDPC code rate 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 The processing related to the LDPC code is executed using the parity check matrix initial value table that is effectively improved. Also, the transmitting apparatus and the receiving apparatus according to the second aspect of the present invention use the parity check matrix initial value tables of the LDPC code rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16, respectively. The parity check matrix of the LDPC code is configured to include a partial matrix subjected to parity interleaving in order to generate a bit interleaving function.

即ち、本発明による第2態様の符号化器は、符号化率毎に固有の検査行列を用いてデジタルデータをLDPC符号化する符号化器であって、17280ビットからなる符号長で符号化率毎に予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々に応じた情報長に対応する部分行列の1の要素を、列方向に複数種類のサイクル数で周期的に配置して構成した部分行列を含む検査行列を用いてLDPC符号化を行う手段を備えることを特徴とする。   That is, the encoder according to the second aspect of the present invention is an encoder that performs LDPC encoding of digital data using a check matrix unique to each encoding rate, and has an encoding rate with a code length of 17280 bits. The initial value of the parity check matrix initial value table defined for each is used as the initial value, and the partial matrix corresponding to the information length corresponding to each of the coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, 6/16 It is characterized by comprising means for performing LDPC encoding using a parity check matrix including a partial matrix configured by arranging one element periodically in the column direction with a plurality of types of cycles.

また、本発明による第2態様の符号化器において、前記符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルに基づく検査行列は、前記部分行列として、第1のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置する第1の部分行列と、前記第1のサイクル数とは異なる第2のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置する第2の部分行列とを含むことを特徴とする。   In the encoder according to the second aspect of the present invention, a parity check matrix based on a parity check matrix initial value table of each of the coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is: As the partial matrix, a first partial matrix in which elements of 1 are periodically arranged in the column direction at a first cycle number, and a periodicity of 1 at a second cycle number different from the first cycle number. And a second sub-matrix arranged in the column direction.

また、本発明による第2態様の符号化器において、前記符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルに基づく検査行列は、前記第1のサイクル数毎に行方向へシフトし前記第2のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置することでパリティインターリーブを施した第3の部分行列を更に含むことを特徴とする。   In the encoder according to the second aspect of the present invention, a parity check matrix based on a parity check matrix initial value table of each of the coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is: , Further including a third submatrix that is parity-interleaved by shifting in the row direction every first cycle number and periodically arranging one element in the column direction in the second cycle number. Features.

また、本発明による第2態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率2/16の検査行列初期値テーブル(表5)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder according to the second aspect of the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 5) of the coding rate 2/16 indicating the initial value of is composed of the following table.

また、本発明による第2態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率3/16の検査行列初期値テーブル(表6)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder according to the second aspect of the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 6) having the coding rate of 3/16 indicating the initial value is composed of the following table.

また、本発明による第2態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率4/16の検査行列初期値テーブル(表7)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder according to the second aspect of the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 7) of the coding rate 4/16 indicating the initial value of the following is composed of the following tables.

また、本発明による第2態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率5/16の検査行列初期値テーブル(表8)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder according to the second aspect of the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 8) of the coding rate 5/16 indicating the initial value of is composed of the following table.

また、本発明による第2態様の符号化器において、前記第1の部分行列を部分行列A、前記第2の部分行列を部分行列C、及び前記第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す前記符号化率6/16の検査行列初期値テーブル(表9)は、以下の表からなることを特徴とする。   In the encoder according to the second aspect of the present invention, when the first partial matrix is a partial matrix A, the second partial matrix is a partial matrix C, and the third partial matrix is a partial matrix D. The parity check matrix initial value table (Table 9) of the coding rate 6/16 indicating the initial value of is composed of the following table.

また、本発明による第2態様の復号器は、本発明による第2態様の符号化器で符号化したデータを、前記検査行列に基づいてLDPC復号することを特徴とする。   The decoder according to the second aspect of the present invention is characterized in that the data encoded by the encoder according to the second aspect of the present invention is subjected to LDPC decoding based on the parity check matrix.

また、本発明による第2態様の送信装置は、本発明による第2態様の符号化器を備えることを特徴とする。   Moreover, the transmission apparatus according to the second aspect of the present invention includes the encoder according to the second aspect of the present invention.

また、本発明による第2態様の受信装置は、本発明による第2態様の復号器を備えることを特徴とする。   A receiving apparatus according to the second aspect of the present invention includes the decoder according to the second aspect of the present invention.

本発明によれば、地上放送における非常に劣悪な雑音環境においても、LDPC符号の性能を高め周波数利用効率の向上を実現することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to improve the performance of the LDPC code and improve the frequency utilization efficiency even in a very poor noise environment in terrestrial broadcasting.

本発明による一実施例の伝送システムにおける送信装置の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly only the main components of the transmitter in the transmission system of one Example by this invention. 本発明による一実施例の伝送システムにおける受信装置の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly only the main components of the receiver in the transmission system of one Example by this invention. (a),(b)は、それぞれ本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率2/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the structure of the transmission frame in the transmission system of the LDPC code rate 2/16 of one Example which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention, respectively. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の検査行列Hを示す図である。It is a figure which shows the check matrix H of LDPC code rate 2/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Bを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix B of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Iを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix I of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Aを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix A of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Cを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix C of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Dを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix D of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of applying QPSK modulation of LDPC code rate 2/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16のQPSK変調適用時のシャノン限界を達成するC/Nとの差を示す図である。It is a figure which shows the difference with C / N which achieves the Shannon limit at the time of QPSK modulation application of the LDPC code rate 2/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. (a),(b)は、それぞれ本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率4/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the structure of the transmission frame in the transmission system of the LDPC code rate 4/16 of one Example concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention, respectively. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16の検査行列Hを示す図である。It is a figure which shows the check matrix H of the LDPC code rate 4/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16の部分行列Bを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix B of LDPC code rate 4/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16の部分行列Iを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix I of the LDPC code rate 4/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16の部分行列Aを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix A of the LDPC code rate 4/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16の部分行列Cを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix C of the LDPC code rate 4/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16の部分行列Dを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix D of the LDPC code rate 4/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of QPSK modulation of LDPC code rate 4/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16のQPSK変調適用時のシャノン限界を達成するC/Nとの差を示す図である。It is a figure which shows the difference with C / N which achieves the Shannon limit at the time of QPSK modulation application of the LDPC code rate 4/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. (a),(b)は、それぞれ本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率5/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the structure of the transmission frame in the transmission system of LDPC code rate 5/16 of one Example which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention, respectively. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16の検査行列Hを示す図である。It is a figure which shows the check matrix H of LDPC code rate 5/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16の部分行列Bを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix B of LDPC code rate 5/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16の部分行列Iを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix I of the LDPC code rate 5/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16の部分行列Aを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix A of LDPC code rate 5/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16の部分行列Cを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix C of LDPC code rate 5/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16の部分行列Dを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix D of the LDPC code rate 5/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of the QPSK modulation of LDPC code rate 5/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16のQPSK変調適用時のシャノン限界との差を示す図である。It is a figure which shows the difference with the Shannon limit at the time of applying QPSK modulation of LDPC code rate 5/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. (a),(b)は、それぞれ本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率6/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the structure of the transmission frame in the transmission system of the LDPC code rate 6/16 of one Example which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention, respectively. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16の検査行列Hを示す図である。It is a figure which shows the check matrix H of the LDPC code rate 6/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16の部分行列Bを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix B of the LDPC code rate 6/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16の部分行列Iを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix I of the LDPC code rate 6/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16の部分行列Aを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix A of the LDPC code rate 6/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16の部分行列Cを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix C of the LDPC code rate 6/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16の部分行列Dを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix D of the LDPC code rate 6/16 which concerns on the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of the QPSK modulation of LDPC code rate 6/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. 本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16のQPSK変調適用時のシャノン限界を達成するC/Nとの差を示す図である。It is a figure which shows the difference with C / N which achieves the Shannon limit at the time of QPSK modulation application of the LDPC code rate 6/16 concerning the LDPC code of code length 69120 bits by this invention. (a),(b)は、それぞれ本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率2/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the structure of the transmission frame in the transmission system of the LDPC code rate 2/16 of one Example which concerns on the LDPC code of code length 17280 bits by this invention, respectively. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の検査行列Hを示す図である。It is a figure which shows the check matrix H of LDPC code rate 2/16 concerning the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Bを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix B of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Iを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix I of LDPC code rate 2/16 concerning the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Aを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix A of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Cを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix C of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の部分行列Dを示す図である。It is a figure which shows the partial matrix D of the LDPC code rate 2/16 which concerns on the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々に係るパラメータを対比して示す図である。It is a figure which compares and shows the parameter which concerns on each of LDPC code rate 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, 6/16 concerning the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of applying QPSK modulation of LDPC code rate 2/16 concerning the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率3/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of applying QPSK modulation of LDPC code rate 3/16 concerning the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率4/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of the QPSK modulation of LDPC code rate 4/16 concerning the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率5/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of QPSK modulation of LDPC code rate 5/16 concerning the LDPC code of the code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率6/16のQPSK変調適用時のC/N対BER特性を示す図である。It is a figure which shows the C / N vs. BER characteristic at the time of the QPSK modulation of LDPC code rate 6/16 concerning the LDPC code of code length 17280 bits by this invention. 本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々のQPSK変調適用時のシャノン限界を達成するC/Nとの差を示す図である。The C / C achieves the Shannon limit when the QPSK modulation is applied to each of the LDPC code rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 according to the LDPC code having a code length of 17280 bits according to the present invention. It is a figure which shows the difference with N.

以下、図面を参照して、本発明による一実施例の伝送システムにおける送信装置1及び受信装置2を説明する。本発明による一実施例の伝送システムは、次世代地上放送伝送方式を想定した図1に示す送信装置1、及び図2に示す受信装置2から構成され、次世代地上放送伝送方式で用いるLDPC符号を、前方誤り訂正符号として最適化したものとなっている。   Hereinafter, a transmission apparatus 1 and a reception apparatus 2 in a transmission system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A transmission system according to an embodiment of the present invention includes a transmitter 1 shown in FIG. 1 assuming a next-generation terrestrial broadcast transmission system and a receiver 2 shown in FIG. 2, and an LDPC code used in the next-generation terrestrial broadcast transmission system. Is optimized as a forward error correction code.

まず、図1を参照して、本発明による一実施例の送信装置1について説明する。   First, with reference to FIG. 1, the transmission apparatus 1 of one Example by this invention is demonstrated.

〔送信装置〕
図1は、本発明による一実施例の送信装置1の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。この送信装置1は、フレーム生成部111、エネルギー拡散部112、BCH符号化部113、LDPC符号化部114、変調部115を備え、主信号の入力ビット列を送信する場合に、後述する図3に示した伝送フレームの信号を生成してから変調信号を生成するまでの一連の処理を行う。以下、LDPC符号化部114は、単に符号化器とも称する。また、送信装置1は、変調方式及び符号化率といった伝送に関するパラメータを含むTMCC信号を生成し主信号より前に伝送する手段として、TMCC生成部12を有する。TMCC生成部12は、主信号の信号処理を行う主信号処理部11とは別構成により接続し、伝送フレーム生成部111から発生される主信号に対して、TMCC信号を時分割多重により伝送することで、主信号とは独立して、受信装置2に対し伝送に関するパラメータを伝送することが可能である。また、TMCC生成部12は、後述するLDPC符号化部114や、変調部115に対して、TMCC信号が指定するLDPC符号化率(以下、単に「符号化率」とも称する)、及び変調方式を指定する機能を有する。以後、図1に示す送信装置1の各構成要素について説明する。
[Transmitter]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing only main components of a transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The transmission apparatus 1 includes a frame generation unit 111, an energy spreading unit 112, a BCH encoding unit 113, an LDPC encoding unit 114, and a modulation unit 115. When transmitting an input bit string of a main signal, the transmission apparatus 1 is shown in FIG. A series of processing from generation of the signal of the transmission frame shown to generation of the modulation signal is performed. Hereinafter, the LDPC encoding unit 114 is also simply referred to as an encoder. The transmission apparatus 1 also includes a TMCC generation unit 12 as means for generating a TMCC signal including parameters related to transmission such as a modulation scheme and a coding rate and transmitting the TMCC signal before the main signal. The TMCC generation unit 12 is connected by a configuration different from the main signal processing unit 11 that performs signal processing of the main signal, and transmits the TMCC signal to the main signal generated from the transmission frame generation unit 111 by time division multiplexing. Thus, it is possible to transmit parameters related to transmission to the receiving device 2 independently of the main signal. In addition, the TMCC generation unit 12 sets an LDPC coding rate (hereinafter also simply referred to as “coding rate”) and a modulation scheme specified by the TMCC signal to the LDPC coding unit 114 and the modulation unit 115 described later. Has the function to specify. Hereinafter, each component of the transmission apparatus 1 illustrated in FIG. 1 will be described.

伝送フレーム生成部111は、LDPC符号化率に応じた伝送フレーム構成に基づき、主信号の入力ビット列を、所定の長さに区切り、LDPC符号化を可能とする伝送フレームを生成する。例えば、LDPC符号化率2/16については、図3に示すように、主信号の入力ビット列は、情報ビット長として8640ビット毎に区切られ、都度、後続する機能ブロックに出力される。   Based on the transmission frame configuration corresponding to the LDPC coding rate, the transmission frame generation unit 111 divides the input bit string of the main signal into a predetermined length and generates a transmission frame that enables LDPC coding. For example, for the LDPC coding rate 2/16, as shown in FIG. 3, the input bit string of the main signal is divided every 8640 bits as the information bit length, and is output to the subsequent functional block each time.

〔符号長69120ビットのLDPC符号〕
まず、図3乃至図38を参照して、符号長69120ビットのLDPC符号におけるLDPC符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々に関する符号化器及び復号器について説明する。
[LDPC code with a code length of 69120 bits]
First, with reference to FIGS. 3 to 38, encoders and decoders for LDPC code rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 in an LDPC code having a code length of 69120 bits will be described. To do.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率2/16伝送フレーム構成)
図3(a),(b)は、それぞれ本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率2/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示している。特に、図3(a)は、誤り訂正符号として、LDPC符号化率2/16のLDPC符号のみを用いる場合の伝送フレームの構成を示しており、図3(b)は、誤り訂正符号として、外符号としてのBCH符号、及び内符号としてのLDPC符号化率2/16のLDPC符号よりなる連接符号を用いる場合の伝送フレームの構成を示している。そして、図3(a),(b)にそれぞれ示す伝送フレームは、次世代地上放送伝送方式で用いるLDPC符号を基本とする伝送フレームを想定している。
(Code length 69120 bits, LDPC coding rate 2/16 transmission frame configuration)
FIGS. 3A and 3B show the structure of a transmission frame in an LDPC code rate 2/16 transmission system according to an embodiment of an LDPC code having a code length of 69120 bits according to the present invention. In particular, FIG. 3A shows the structure of a transmission frame when only an LDPC code having an LDPC coding rate of 2/16 is used as an error correction code, and FIG. 3B shows an error correction code as an error correction code. The structure of a transmission frame in the case of using a concatenated code including a BCH code as an outer code and an LDPC code having an LDPC code rate of 2/16 as an inner code is shown. The transmission frames shown in FIGS. 3A and 3B are assumed to be transmission frames based on LDPC codes used in the next-generation terrestrial broadcasting transmission system.

まず、図3(a)に示す伝送フレームは、LDPC符号化率2/16を満たす情報ビット及びLDPCパリティから構成される。本発明による一実施例の送信装置1は、図3(a)に示す伝送フレーム構成を用いることにより、符号化及び変調を行う。そして、本発明による一実施例の受信装置2(図2を参照。詳細については後述する。)は、この伝送フレーム構成に基づいて、復調及び誤り訂正符号の復号を行う。   First, the transmission frame shown in FIG. 3A is composed of information bits and LDPC parity satisfying the LDPC coding rate 2/16. The transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention performs encoding and modulation by using the transmission frame configuration shown in FIG. Then, the receiving device 2 (see FIG. 2; details will be described later) of the embodiment according to the present invention performs demodulation and decoding of the error correction code based on this transmission frame configuration.

また、図3(b)に示す伝送フレームは、図3(a)の変形として、情報ビット、BCHパリティ、及びLDPCパリティから構成され、図3(a)に示す伝送フレームと同様に、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2に適用可能である。図3(b)において、K_bchはBCH符号のパリティビット長に相当する。外符号の一例として、高度衛星放送方式で利用可能なBCH符号を適用する場合を示しており、K_bchは192ビットである。BCHパリティは基本的に情報ビットの一部として扱われ、LDPC符号で訂正しきれない軽微なビット誤りを保護する役割を有する。LDPCパリティ長が等しい場合、図3(a)及び図3(b)は、LDPC符号の訂正能力は同等である。しかしながら、誤り訂正の大部分の能力はLDPC符号に依存するため、主として、図3(a)に示す伝送フレームを前提に説明する。   The transmission frame shown in FIG. 3 (b) is composed of information bits, BCH parity, and LDPC parity as a modification of FIG. 3 (a), and is similar to the transmission frame shown in FIG. 3 (a). The present invention is applicable to the transmission device 1 and the reception device 2 according to the embodiment. In FIG. 3B, K_bch corresponds to the parity bit length of the BCH code. As an example of the outer code, a case where a BCH code that can be used in the advanced satellite broadcasting system is applied is shown, and K_bch is 192 bits. BCH parity is basically handled as a part of information bits and has a role of protecting minor bit errors that cannot be corrected by an LDPC code. When the LDPC parity length is equal, FIGS. 3A and 3B have the same LDPC code correction capability. However, since most of the error correction capability depends on the LDPC code, the description will mainly be made on the assumption of the transmission frame shown in FIG.

図3(a)に示すように、LDPC符号化率2/16の場合、次世代地上放送伝送方式を想定した伝送フレーム長は、LDPC符号長である69120ビットに相当する。69120ビットは360の整数倍で構成され、360×192で分割することが可能である。また、情報ビット長は8640ビットであり、8640/69120=2/16であることから、本伝送フレームはLDPC符号化率2/16を満たしている。また、符号長69120ビットは、高度衛星放送方式におけるLDPC符号長44880ビットよりも十分長いことから、よりシャノン限界に近い誤り訂正能力が期待できる。   As shown in FIG. 3A, in the case of LDPC coding rate 2/16, the transmission frame length assuming the next-generation terrestrial broadcasting transmission system corresponds to 69120 bits which is the LDPC code length. The 69120 bits are composed of an integral multiple of 360 and can be divided by 360 × 192. Further, since the information bit length is 8640 bits and 8640/69120 = 2/16, this transmission frame satisfies the LDPC coding rate 2/16. Moreover, since the code length 69120 bits is sufficiently longer than the LDPC code length 44880 bits in the advanced satellite broadcasting system, an error correction capability closer to the Shannon limit can be expected.

図1に示すように、エネルギー拡散部112は、伝送フレーム生成部111の出力ビット列に対し、エネルギー拡散(ビットランダム化)を行う。これは、擬似ランダムな「1」及び「0」のパターンを、M系列を使って発生させ、これとスロット内のデータとでMOD2により加算することにより実現する。これにより、「1」又は「0」が連続することがなくなることから、後述する受信装置2において、同期再生の安定化を図ることができる。   As shown in FIG. 1, the energy spreading unit 112 performs energy spreading (bit randomization) on the output bit string of the transmission frame generating unit 111. This is realized by generating pseudo-random “1” and “0” patterns using M-sequences and adding this with data in the slot by MOD2. As a result, “1” or “0” does not continue, so that the synchronous reproduction can be stabilized in the receiving apparatus 2 described later.

BCH符号化部113は、外符号として、必要に応じて設けられる誤り訂正符号化処理であり、所定のデータに対してBCH符号化を施す。BCH符号化の符号化処理は、非特許文献2に規定されているものと同様とすることができ、その詳細は省略する。尚、図3(a)に示す伝送フレームの構成を用いる場合、図1に示す送信装置1において、BCH符号化部113の処理は不要である。   The BCH encoding unit 113 is an error correction encoding process provided as necessary as an outer code, and performs BCH encoding on predetermined data. The encoding process of BCH encoding can be the same as that specified in Non-Patent Document 2, and the details thereof are omitted. When the transmission frame configuration shown in FIG. 3A is used, the processing of the BCH encoding unit 113 is unnecessary in the transmission apparatus 1 shown in FIG.

LDPC符号化部114は、TMCC生成部12で生成するTMCC信号が指定する所定の符号化率に基づき、エネルギー拡散部112を経て入力される所定のデータ(又はBCH符号化部113を経て入力されるBCH符号化データ)に対して、LDPC符号化を施す。尚、本発明に係る符号化器(LDPC符号化部114)のLDPC符号化率2/16におけるLDPC符号検査行列を用いたLDPC符号化についての詳細は、後述する。   The LDPC encoding unit 114 is input through predetermined data (or BCH encoding unit 113) input via the energy spreading unit 112 based on a predetermined encoding rate specified by the TMCC signal generated by the TMCC generation unit 12. (BCH encoded data) is subjected to LDPC encoding. Details of LDPC encoding using an LDPC code check matrix at the LDPC encoding rate 2/16 of the encoder (LDPC encoding unit 114) according to the present invention will be described later.

変調部115は、TMCC生成部12で生成するTMCC信号が指定する所定の変調方式に基づき直交変調を施して、変調信号を生成する。変調方式には、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK(Binary Phase Shift Keying))、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、8PSK、16APSK(Amplitude and Phase-Shift Keying)(或いは16QAM(Quadrature Amplitude Modulation))、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等が含まれる。   The modulation unit 115 performs quadrature modulation based on a predetermined modulation method specified by the TMCC signal generated by the TMCC generation unit 12, and generates a modulation signal. Examples of the modulation method include BPSK (π / 2 shift BPSK (Binary Phase Shift Keying)), QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK, 16APSK (Amplitude and Phase-Shift Keying) (or 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation)). , 32APSK (32QAM), 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM, and the like.

次に、図2を参照して、本発明による一実施例の受信装置2について説明する。   Next, with reference to FIG. 2, the receiver 2 of one Example by this invention is demonstrated.

〔受信装置〕
図2は、本発明による一実施例の受信装置2の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。この受信装置2は、復調部211、LDPC復号部212、BCH復号部213、及びエネルギー逆拡散部214を含む主信号の信号処理を行う主信号処理部21と、TMCC復調・復号部22とを備えている。
[Receiver]
FIG. 2 is a block diagram schematically showing only main components of the receiving apparatus 2 according to an embodiment of the present invention. The receiving apparatus 2 includes a main signal processing unit 21 that performs signal processing of a main signal including a demodulation unit 211, an LDPC decoding unit 212, a BCH decoding unit 213, and an energy despreading unit 214, and a TMCC demodulation / decoding unit 22. I have.

復調部211は、入力された変調信号を直交復調し、LDPC復号部212に対し復調したIQ信号(同相成分Iと直交位相成分Qの直交信号)を出力する。尚、TMCC復調・復号部22は、復調部211に先立ちTMCC信号の復調・復号を行い、復調部211に対して、主信号の変調に適用した変調方式を指定する。また、後述するLDPC復号部212に対しては、主信号のLDPC符号化に適用した符号化率を指定する。本発明に係る符号化器(LDPC符号化部114)にてLDPC符号化処理を行う際の符号化率は2/16、4/16、5/16、6/16の各々に相当する。   The demodulator 211 performs quadrature demodulation on the input modulation signal, and outputs the demodulated IQ signal (the quadrature signal of the in-phase component I and the quadrature component Q) to the LDPC decoding unit 212. The TMCC demodulator / decoder 22 demodulates and decodes the TMCC signal prior to the demodulator 211 and designates the modulation scheme applied to the modulation of the main signal to the demodulator 211. For the LDPC decoding unit 212 described later, a coding rate applied to LDPC coding of the main signal is designated. The encoding rate when the LDPC encoding process is performed by the encoder (LDPC encoding unit 114) according to the present invention corresponds to 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16.

LDPC復号部212は、LDPC符号用の復号器として構成され、復調部211からIQ信号が入力されると共に、TMCC復調・復号部22により検出された変調方式及びLDPC符号化率の情報が入力され、所定の変調方式及びLDPC符号化率に合わせた復号を行う。尚、本発明に係る符号化器(LDPC符号化部114)のLDPC符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々における検査行列を用いたLDPC復号についての詳細は後述する。   The LDPC decoding unit 212 is configured as a decoder for LDPC codes. The IQ signal is input from the demodulation unit 211 and the modulation scheme and LDPC coding rate information detected by the TMCC demodulation / decoding unit 22 are input. Then, decoding according to a predetermined modulation scheme and LDPC coding rate is performed. The details of LDPC decoding using a parity check matrix at each of the LDPC coding rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 of the encoder (LDPC encoder 114) according to the present invention are as follows. It will be described later.

BCH復号部213は、送信装置1のBCH符号化部113によりBCH符号化した信号に対し、復号を行う。尚、図3(a)に示す伝送フレームの構成を用いる場合、図2に示す受信装置2において、BCH復号部213の処理は不要である。   The BCH decoding unit 213 performs decoding on the signal BCH encoded by the BCH encoding unit 113 of the transmission apparatus 1. Note that when the configuration of the transmission frame shown in FIG. 3A is used, the processing of the BCH decoding unit 213 is unnecessary in the receiving apparatus 2 shown in FIG.

エネルギー逆拡散部214は、送信装置1のエネルギー拡散部112において擬似ランダム符号がMOD2により加算された処理を元に戻すため、再度同じ擬似ランダム符号をMOD2により加算し、エネルギー逆拡散処理を行う。これにより、受信装置2における信号処理部21は、送信装置1から送信された主信号の入力ビット列に対応する出力ビット列を復元して外部に出力する。   The energy despreading unit 214 performs the energy despreading process by adding the same pseudorandom code again with MOD2 in order to restore the process in which the pseudorandom code is added by MOD2 in the energy spreading unit 112 of the transmission apparatus 1. As a result, the signal processing unit 21 in the receiving device 2 restores the output bit string corresponding to the input bit string of the main signal transmitted from the transmitting device 1 and outputs it to the outside.

以上のように、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2は、長い符号長を持つLDPC符号による誤り訂正符号に対応した伝送フレームを用いて、変調方式と符号化率とを自由に組み合わせることができる。従って、主信号として伝送するMPEG−2 TS又はその他のデジタルデータストリームを効率良く伝送することが可能である。   As described above, the transmission apparatus 1 and the reception apparatus 2 according to an embodiment of the present invention can freely change the modulation scheme and the coding rate using the transmission frame corresponding to the error correction code based on the LDPC code having a long code length. Can be combined. Therefore, it is possible to efficiently transmit MPEG-2 TS or other digital data stream transmitted as a main signal.

次に、LDPC符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々に関して、本発明に係る符号化器(LDPC符号化部114)及び復号器(LDPC復号部212)の各処理過程を順に説明する。   Next, for each of the LDPC coding rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16, the encoder (LDPC encoder 114) and decoder (LDPC decoder 212) according to the present invention. Each process will be described in turn.

まず、符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率2/16における符号化器(LDPC符号化部114)の処理過程について説明する。   First, the process of the encoder (LDPC encoder 114) at an LDPC code rate of 2/16 according to an embodiment relating to an LDPC code having a code length of 69120 bits will be described.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率2/16における符号化器の処理過程)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成し、この検査行列Hを用いてLDPC符号パリティの生成を行う。LDPC符号化率2/16における検査行列Hの基本構成を図4に示す。検査行列Hの行方向の長さがLDPC符号長に相当し、LDPC符号長N=69120と設定する。本検査行列の符号化率は2/16であることから、検査行列Hの列方向の長さがLDPCパリティ長に相当し、LDPCパリティ長P=60480ビットである。
(Processing of encoder at code length 69120 bits and LDPC code rate 2/16)
The encoder according to the present embodiment (LDPC encoding unit 114) generates a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. To generate LDPC code parity. FIG. 4 shows a basic configuration of parity check matrix H at LDPC coding rate 2/16. The length in the row direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC code length, and LDPC code length N = 69120 is set. Since the coding rate of the parity check matrix is 2/16, the length in the column direction of the parity check matrix H corresponds to the LDPC parity length, and the LDPC parity length P = 60480 bits.

図4において、部分行列A,C,及びDは、上述の表1に示す検査行列初期値テーブルを用いて構成される部分行列であり、部分行列BにはLDGM構造(図5)を適用する。LDGM構造の行重み(検査行列の行方向の1の数)は1行目が1で残りの行重みは全て2、列重みは全ての列で2(ただし、最後列のみ1)である階段行列である。部分行列Bのサイズは、行方向、列方向ともに1800ビットである。また、部分行列Iは、対角行列(図6)を適用する。対角行列の行重みは全て1である。部分行列Iのサイズは、行方向、列方向ともに58680ビットである。部分行列Oは、零行列に相当する。   In FIG. 4, partial matrices A, C, and D are partial matrices configured using the parity check matrix initial value table shown in Table 1 above, and the LDGM structure (FIG. 5) is applied to the partial matrix B. . The row weight of the LDGM structure (number of 1 in the row direction of the check matrix) is 1 for the first row, the remaining row weights are all 2, and the column weights are 2 for all columns (however, only the last column is 1). It is a matrix. The size of the submatrix B is 1800 bits in both the row direction and the column direction. Further, a diagonal matrix (FIG. 6) is applied to the submatrix I. The row weights of the diagonal matrix are all 1. The size of the submatrix I is 58680 bits in both the row direction and the column direction. The submatrix O corresponds to a zero matrix.

部分行列Aのサイズは、図7に示すように、1800ビット(行)×8640ビット(列)で構成される。   As shown in FIG. 7, the size of the submatrix A is 1800 bits (rows) × 8640 bits (columns).

また、部分行列Cのサイズは、図8に示すように、58680ビット(行)×8640ビット(列)で構成される。   The size of the submatrix C is 58680 bits (rows) × 8640 bits (columns) as shown in FIG.

また、部分行列Dのサイズは、図9に示すように、58680ビット(行)×1800ビット(列)で構成される。   Further, the size of the submatrix D is 58680 bits (rows) × 1800 bits (columns) as shown in FIG.

部分行列A,C,Dのいずれにおいても、これら部分行列のサイズは有限であることから、以下の式(1)に基づき、検査行列の1の位置は算出される。
q−j= mod{(hi−j+ mod((q−1),360)) × Q),P} (1)
ここで、hi−jのiは検査行列初期値テーブルの行番号であり、hi−jのjは検査行列初期値テーブルの列番号である。Hq−jは検査行列Hのq列目の1の行番号を示す。Hq−jのjは列重みの要素数の順番を示す。従って、列重み9の場合、j=1〜9である。q=1は検査行列初期値テーブルの1行目を用いることになる。また、mod(x,y)はxをyで割った余りを意味する。式(1)のQは、符号化率毎に定まる値を持つサイクル数であり、Qは式(2)で求められる。
In any of the partial matrices A, C, and D, since the sizes of these partial matrices are finite, the position of 1 in the parity check matrix is calculated based on the following equation (1).
H q−j = mod {(h i−j + mod ((q−1), 360)) × Q), P} (1)
Here, i in h i−j is a row number in the parity check matrix initial value table, and j in h i− j is a column number in the parity check matrix initial value table. H q−j indicates the row number of 1 in the q column of the check matrix H. J of H q-j indicates the order of the number of elements of the column weight. Therefore, for a column weight of 9, j = 1-9. q = 1 uses the first row of the parity check matrix initial value table. Mod (x, y) means a remainder obtained by dividing x by y. Q in equation (1) is the number of cycles having a value determined for each coding rate, and Q is obtained by equation (2).

Q=各部分行列の行サイズ/360 (2)   Q = row size of each submatrix / 360 (2)

よって、本実施例のLDPC符号化率2/16において、部分行列Aの場合、Q=5(第1のサイクル数Q1)、部分行列C、及び部分行列Dの場合、Q=163(第2のサイクル数Q2)となる。   Therefore, in the LDPC coding rate 2/16 of the present embodiment, in the case of the submatrix A, Q = 5 (first cycle number Q1), the submatrix C, and the submatrix D, Q = 163 (second Cycle number Q2).

以下、より具体的に、LDPC符号化率2/16における部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成する方法について説明する。   Hereinafter, a method for generating a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O at LDPC coding rate 2/16 will be described in more detail.

まず、部分行列A(図7)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Aを形成するために、上述の表1に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Aの領域内の1の位置を周期的に配置する。表1に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に29、行方向に最大21の数値が記載されている。この数値は、部分行列A,C及びDで利用する検査行列の1の最初の位置(初期値)に相当する。即ち、表1中のi行目・j列目の数値座標hi-j(数値)により、図4に示す検査行列H内の部分行列A,C,Dにおける1の最初の位置を指定する。一例として、図7において、h1-1(743)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける743行目に配置することに相当し、h1-2(1242)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける1242行目に配置することに相当する。また、h2-1(247)は、部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける247行目に配置し、h2-2(723)は部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける723行目に配置することに相当する。   First, the submatrix A (FIG. 7) will be described. In order to form the partial matrix A, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads a numerical value from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 1 above, and The position of 1 in the region of the matrix A is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 1, numerical values of 29 in the column direction and 21 at the maximum in the row direction are described. This numerical value corresponds to the first position (initial value) of 1 of the parity check matrix used in the partial matrices A, C, and D. That is, the first position of 1 in the partial matrices A, C, and D in the check matrix H shown in FIG. 4 is designated by the numerical coordinates hi-j (numerical value) of the i-th row and j-th column in Table 1. As an example, in FIG. 7, h1-1 (743) corresponds to placing 1 in the first column of the submatrix A in the 743th row in the check matrix H, and h1-2 (1242) is the submatrix. This corresponds to arranging 1 in the first column of A in the 1242th row in the check matrix H. H2-1 (247) arranges 1 of the 361th column of the submatrix A in the 247th row of the check matrix H, and h2-2 (723) sets 1 of the 361th column of the submatrix A to the check matrix. This corresponds to the arrangement in line 723 in H.

以上の関係に基づき、図7に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表1における検査行列初期値テーブルから、部分行列Aの360列毎の1を配置する行位置を指定するための24行・j列(3列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列A内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第1のサイクル数Q1=5(5ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Aを構成する。   Based on the above relationship, as shown in FIG. 7, the encoder (LDPC encoding unit 114) of this embodiment arranges 1 for every 360 columns of the submatrix A from the parity check matrix initial value table in Table 1. All of the 24 rows and j columns (3 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) for designating the row position to be performed are read out, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix A. 1 bit assigned to 1 is used as a reference and 1 bit is shifted rightward in the row direction, and 1 is repeatedly assigned to the position shifted downward in the column direction at the first cycle number Q1 = 5 (5 bits). Thus, the partial matrix A in the check matrix H is configured.

〈表1における検査行列初期値テーブルの部分行列A用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-1(743)からh1-3(1354)
2行目:h2-1(247)からh2-3(965)
3行目:h3-1(97)からh3-3(1430)
・・・・
24行目:h24-1(789)からh24-3(1730)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix A of parity check matrix initial value table in Table 1>
First line: h1-1 (743) to h1-3 (1354)
2nd line: h2-1 (247) to h2-3 (965)
3rd line: h3-1 (97) to h3-3 (1430)
...
24th line: h24-1 (789) to h24-3 (1730)

このように、表1における部分行列A用の数値座標hi-j(数値)における24行(この24行の各行が部分行列Aの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Aの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図7に示すように、第1のサイクル数Q1=5シフトを繰り返すことで、360×24=8640ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Aの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Aの行数は360×Q1=1800であり、部分行列Aのサイズは、行方向が8640ビット、列方向が1800ビットとなる。   In this way, the numerical values of 24 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix A in Table 1 (each row of 24 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix A) is 1 column. By reading out each time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix A) and repeating the first cycle number Q1 = 5 shift as shown in FIG. It is possible to designate the position of 1 of the submatrix A in the check matrix H corresponding to 24 = 8640 bits (columns). The number of rows of the submatrix A is 360 × Q1 = 1800, and the size of the submatrix A is 8640 bits in the row direction and 1800 bits in the column direction.

続いて、部分行列C(図8)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Cを形成するために、上述の表1に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Cの領域内の1の位置を周期的に配置する。表1に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に29、行方向に最大21の数値が記載されている。部分行列Cが部分行列Aと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し位置と、サイクル数である。   Next, the partial matrix C (FIG. 8) will be described. In order to form the partial matrix C, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads a numerical value from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 1 above, and The position of 1 in the region of the matrix C is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 1, numerical values of 29 in the column direction and 21 at the maximum in the row direction are described. The difference between the submatrix C and the submatrix A is the read position in the parity check matrix initial value table and the number of cycles.

図8に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表1における検査行列初期値テーブルから、部分行列Cの360列毎の1を配置する行位置を指定するための24行・j列(最大18列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列C内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=163(163ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図4における検査行列H内の部分行列Cを構成する。   As shown in FIG. 8, the encoder (LDPC encoder 114) of the present embodiment designates the row position where 1 for every 360 columns of the submatrix C is arranged from the parity check matrix initial value table in Table 1. All of the 24 rows and j columns (maximum 18 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) are read out, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix C, and the first assigned 1 4 by shifting 1 bit rightward in the row direction with respect to the position and assigning 1 to the position shifted downward in the column direction at the second cycle number Q2 = 163 (163 bits). A submatrix C in the check matrix H is constructed.

〈表1における検査行列初期値テーブルの部分行列C用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-4(5424)からh1-21(56501)
2行目:h2-4(2900)からh2-21(60274)
3行目:h3-4(8209)からh3-21(57501)
・・・・
7行目:h7-4(3142)からh3-21(57058)
8行目:h8-4(2072)からh8-20(60322)
・・・・
24行目:h24-4(7596)からh24-20(60025)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix C of parity check matrix initial value table in Table 1>
First line: h1-4 (5424) to h1-21 (56501)
2nd line: h2-4 (2900) to h2-21 (60274)
3rd line: h3-4 (8209) to h3-21 (57501)
...
7th line: h7-4 (3142) to h3-21 (57058)
8th line: h8-4 (2072) to h8-20 (60322)
...
24th line: h24-4 (7596) to h24-20 (60025)

このように、表1における部分行列C用の数値座標hi-j(数値)における24行(この24行の各行が部分行列Cの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Cの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図8に示すように、第2のサイクル数Q2=163シフトを繰り返すことで、360×24=8640ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Cの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Cの行数は360×Q2=58680であり、部分行列Cのサイズは、行方向が8640ビット、列方向が58680ビットとなる。   In this way, the numerical values of 24 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix C in Table 1 (each row of the 24 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix C) is 1 column. 360 × is read out every time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix C), and the second cycle number Q2 = 163 shift is repeated as shown in FIG. It is possible to designate the position of 1 in the submatrix C in the check matrix H corresponding to 24 = 8640 bits (columns). The number of rows of the submatrix C is 360 × Q2 = 58680, and the size of the submatrix C is 8640 bits in the row direction and 58680 bits in the column direction.

続いて、部分行列D(図9)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Dを形成するために、上述の表1に示す検査行列初期値テーブルの一部(表1のうち、25行目から29行目)から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Dの領域内の1の位置を周期的に配置する。ただし、部分行列Dは、部分行列Cと同じ第2のサイクル数Q2=163を適用するが、部分行列Cと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し周期に、第1のサイクル数Q1=5に相当する行方向のビットシフトを用いることで、パリティインターリーブを適用する点である。   Next, the partial matrix D (FIG. 9) will be described. In order to form the partial matrix D, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment forms part of the parity check matrix initial value table shown in Table 1 above (from Table 25, line 25 to 29). A numerical value is read from (line), and the position of 1 in the region of the partial matrix D in the check matrix H is periodically arranged. However, the sub-matrix D applies the same second cycle number Q2 = 163 as that of the sub-matrix C. However, the sub-matrix C differs from the sub-matrix C in the read cycle in the parity check matrix initial value table in the first cycle number Q1 = By using a bit shift in the row direction corresponding to 5, parity interleaving is applied.

図9に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表1における検査行列初期値テーブルから、部分行列Dの360列毎の1を配置する行位置を指定するための5行・j列(17列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列D内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして第1のサイクル数Q1=5ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=163(163ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図4における検査行列H内の部分行列Dを構成する。   As shown in FIG. 9, the encoder (LDPC encoder 114) of the present embodiment designates the row position where 1 is assigned for every 360 columns of the submatrix D from the parity check matrix initial value table in Table 1. All of the 5 rows and j columns (17 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) are read out, and 1 is first assigned to the position in the specified submatrix D, and this first assigned position of 1 The first cycle number Q1 = 5 bits is shifted to the right in the row direction with reference to, and 1 is repeatedly assigned to the position shifted downward in the column direction with the second cycle number Q2 = 163 (163 bits). Thus, the partial matrix D in the check matrix H in FIG. 4 is configured.

〈表1における検査行列初期値テーブルの部分行列D用の数値座標hi-j(数値)〉
25行目:h25-1(15518)からh25-17(56990)
26行目:h26-1(4450)からh26-17(57923)
27行目:h27-1(4716)からh27-17(59748)
28行目:h28-1(2114)からh28-17(59654)
29行目:h29-1(5752)からh29-17(57376)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix D of parity check matrix initial value table in Table 1>
25th line: h25-1 (15518) to h25-17 (56990)
26th line: h26-1 (4450) to h26-17 (57923)
27th line: h27-1 (4716) to h27-17 (59748)
28th line: h28-1 (2114) to h28-17 (59654)
29th line: h29-1 (5752) to h29-17 (57376)

このように、パリティインターリーブを適用した検査行列初期値テーブルの読み出し方法は、部分行列A,Cとは異なる読み出し方法であり、表1における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)における5行(この5行の各行が部分行列Dの最初の5列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Dの最初の5列毎の行位置に相当)に読み出し、表1における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)の1行分の読み出しを1セットとする。そして、図9に示すように、第1のサイクル数に相当するQ1=5ビット分の右シフトと、第2のサイクル数に相当するQ2=163分の下方シフトを360回繰り返すことで、360×5=1800ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Dの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Dの行数は360×Q2=58680であり、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が58680ビットとなる。   As described above, the parity check matrix initial value table reading method to which parity interleaving is applied is a different reading method from the partial matrices A and C, and is 5 in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the partial matrix D in Table 1. Read the numerical values of the rows (each row of these 5 rows corresponds to the first 5 columns of the submatrix D) for each column (the numerical value for each column corresponds to the row position of the first 5 columns of the submatrix D). The readout of one row of the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix D in Table 1 is taken as one set. Then, as shown in FIG. 9, 360 right shifts Q1 = 5 bits corresponding to the first cycle number and Q2 = 163 minutes downward shift corresponding to the second cycle number are repeated 360 times. It becomes possible to designate the position of 1 of the submatrix D in the check matrix H corresponding to x5 = 1800 bits (columns). The number of rows of the submatrix D is 360 × Q2 = 58680, and the size of the submatrix D is 1800 bits in the row direction and 58680 bits in the column direction.

つまり、表1に示す部分行列Dにおける検査行列初期値テーブルと、検査行列Hにおける列番号の関係を以下に示す。
検査行列初期値テーブル25行目の数値は、検査行列Hにおける8641列目(即ち、部分行列Dの1列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル26行目の数値は、検査行列Hにおける8642列目(即ち、部分行列Dの2列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル27行目の数値は、検査行列Hにおける8643列目(即ち、部分行列Dの3列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル28行目の数値は、検査行列Hにおける8644列目(即ち、部分行列Dの4列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル29行目の数値は、検査行列Hにおける8645列目(即ち、部分行列Dの5列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
That is, the relationship between the parity check matrix initial value table in the partial matrix D shown in Table 1 and the column numbers in the parity check matrix H is shown below.
The numerical value in the 25th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 8641st column (that is, the first column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 26th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 8642th column (that is, the second column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The value in the 27th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 8643th column (that is, the third column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value of the 28th row in the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 8644th column (that is, the fourth column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 29th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 8645th column (that is, the fifth column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.

そして、図9において、検査行列初期値テーブル25行目から読み出された数値は、Q1=5ビット毎に、Q2=163シフトされる。この操作を360回繰り返すことで、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。同様に、検査行列初期値テーブル26行目から読み出された数値も、同じく、Q1=5ビット毎に、Q2=163シフトされ、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。以後、27,28,29行目においても同じ処理を繰り返すことで、360列×5セット=1800ビット相当の部分行列Dにおける1の位置が確定される。よって、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が58680ビットとなる。このように、Q1毎にQ2シフトするパリティインターリーブを適用した部分行列Dを検査行列Hに含めることで、この部分行列Dに対し上位に連接する部分行列Bとの間で発生するサイクル4の発生を回避し、LDPC符号の復号性能を向上することが可能となる。つまり、LDPC符号における伝送特性劣化の要因の1つとしてエラーフロアの発生があり、このエラーフロアの発生要因としては検査行列Hに含まれる1の配置が例えばサイクル4の形状配置を多数持つとエラーフロアが発生する可能性が高くなることが分かっている。そこで、この問題を解決する手段として、部分行列Dを含む検査行列Hとしている。   In FIG. 9, the numerical value read from the 25th row of the parity check matrix initial value table is shifted by Q2 = 163 every Q1 = 5 bits. By repeating this operation 360 times, the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. Similarly, the numerical value read from the 26th row of the parity check matrix initial value table is also shifted by Q2 = 163 every Q1 = 5 bits, and the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. . Thereafter, the same process is repeated in the 27th, 28th, and 29th rows, thereby determining the position of 1 in the submatrix D corresponding to 360 columns × 5 sets = 1800 bits. Therefore, the size of the submatrix D is 1800 bits in the row direction and 58680 bits in the column direction. In this way, by including in the check matrix H the partial matrix D to which the parity interleaving that shifts Q2 for each Q1 is applied, the generation of the cycle 4 that occurs between the partial matrix B and the partial matrix B that is connected to the higher rank with respect to the partial matrix D Thus, it is possible to improve the decoding performance of the LDPC code. That is, one of the causes of transmission characteristic deterioration in the LDPC code is the generation of an error floor. As the generation factor of this error floor, if one arrangement included in the check matrix H has many shape arrangements of cycle 4, for example, an error occurs. It has been found that floors are more likely to occur. Therefore, a check matrix H including a partial matrix D is used as a means for solving this problem.

以上の処理により求められたLDPC符号化率2/16における部分行列A、B、C、D、I、Oの集合行列である検査行列Hを用いて、パリティ検査方程式(3)により、LDPCパリティを算出する。尚、符号化率2/16の場合、情報ビット長は8640ビットであることから、パリティ検査方程式においては、検査行列Hの1行目から1800行目までは、LDGM構造に基づくパリティ計算が適用され、1801行目から60480行目までは、対角構造に基づくパリティ計算が適用される。   The parity check equation (3) is used to check the LDPC parity using the parity check equation (3) using the parity check matrix H that is a set matrix of the partial matrices A, B, C, D, I, and O at the LDPC coding rate 2/16 obtained by the above processing. Is calculated. In the case of coding rate 2/16, since the information bit length is 8640 bits, the parity check based on the LDGM structure is applied from the first row to the 1800th row of the parity check matrix H in the parity check equation. The parity calculation based on the diagonal structure is applied from the 1801st line to the 60480th line.

H・C=0 (3) H · C T = 0 (3)

本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は69120ビットを基本単位としており、また、69120は1,2,3,4,5,6,8,10,12の値で割り切れる値である。よって本実施例の符号化器は、図1に示す送信装置1の機能ブロックとして適用した場合、非常に多様な変調多値数を用いることが可能であり、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK)、QPSK、8PSK、16APSK(16QAM)、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等、非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本実施例の送信装置1により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、LDPC符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置1から受信装置2に送信することができ、或いはまた、受信装置2により予め保持させてもよい。或いは、送信装置1から受信装置2に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置2により予め保持させてもよい。   The encoder (LDPC encoder 114) of this embodiment has 69120 bits as a basic unit, and 69120 is a value divisible by the values 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12. is there. Therefore, when applied as a functional block of the transmission apparatus 1 shown in FIG. 1, the encoder of the present embodiment can use a very wide variety of modulation multilevel numbers. For example, BPSK (π / 2 shift BPSK) ), QPSK, 8PSK, 16APSK (16QAM), 32APSK (32QAM), 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM, and the like. Therefore, the transmission apparatus 1 according to the present embodiment can perform signal transmission combining a very flexible modulation scheme and coding rate. Note that the parity check matrix initial value table for the parity check matrix used for LDPC encoding can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2 as auxiliary information, or may be held in advance by the reception apparatus 2. . Alternatively, the check matrix itself can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2, or the check matrix itself may be held in advance by the reception apparatus 2.

続いて、本実施例のLDPC符号化率2/16における復号器(LDPC復号部212)の処理過程について説明する。   Next, the process of the decoder (LDPC decoding unit 212) at the LDPC coding rate 2/16 of this embodiment will be described.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率2/16における復号器の処理過程)
本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号処理を行う。以下の説明では簡単のため、変調方式はBPSKとする。
(Processing of decoder at code length 69120 bits and LDPC coding rate 2/16)
The decoder (LDPC decoding unit 212) of this embodiment performs decoding processing of an LDPC code using a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. . In the following description, for the sake of simplicity, the modulation method is assumed to be BPSK.

本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、まず、送信シンボルx及び受信シンボルyに基づいて対数尤度比λ(n=1〜69120)を算出する。対数尤度比λとは送るビット0と1の確からしさの比の自然対数であり、送信シンボルx及び受信シンボルyを用いて式(4)で表される。 Decoder of the present embodiment (LDPC decoder 212) first calculates the log likelihood ratio lambda n to (n = from 1 to 69120) on the basis of the transmitted symbols x n and the received symbol y n. It is a natural logarithm of the ratio of the probability of the bit 0 Send the log likelihood ratio lambda n 1, represented by formula (4) using the transmission symbols x n and the received symbol y n.

λ= ln{P(y|x=0)/P(y|x=1)} (4) λ n = ln {P (y n | x n = 0) / P (y n | x n = 1)} (4)

式(4)により取得した対数尤度比、及び上述の符号化率2/16に相当する検査行列H(図4に相当)を用いて、sum−product復号法等によるLDPC復号法を行う。反復復号回数は任意の値とする。また、LDPC復号においてはsum−product復号法以外にもmin−sum復号法等、多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する様々な手法を本発明に係るLDPC復号に適用可能である。   An LDPC decoding method such as a sum-product decoding method is performed using the log likelihood ratio obtained by Expression (4) and a check matrix H (corresponding to FIG. 4) corresponding to the coding rate 2/16 described above. The number of iteration decoding is an arbitrary value. In LDPC decoding, various means such as a min-sum decoding method have been proposed in addition to the sum-product decoding method. Various methods for maximizing the likelihood ratio using a parity check matrix are used in the present invention. This is applicable to such LDPC decoding.

図10は、検査行列初期値テーブル(表1)によるLDPC符号化率2/16についてQPSK変調におけるC/N対BER特性(計算機シミュレーション)を示している。尚、図10は、非特許文献2(ARIB STD−B44)に基づくBCH符号(訂正能力12ビット)による誤り訂正後の結果であり、復号アルゴリズムは、sum−product復号法(例えば、非特許文献1参照)を利用した。sum−product復号法の復号反復回数は50回である。図11に、符号化率2/16におけるQPSKのシャノン限界を達成するC/Nと、図10から取得したBER=1×10−7点におけるC/Nの比較結果を示す。図11より、本検査行列に基づく符号化器、復号器、送信装置1及び受信装置2を適用することで、シャノン限界に迫る復号性能が得られることがわかる。従って、表1に基づく検査行列Hの採用により、現行の地上デジタル放送では困難であったシャノン限界に対し1dB未満となる好ましい伝送性能が得られるようになる。 FIG. 10 shows C / N versus BER characteristics (computer simulation) in QPSK modulation for LDPC coding rate 2/16 according to the parity check matrix initial value table (Table 1). FIG. 10 shows the result after error correction using a BCH code (correction capability 12 bits) based on Non-Patent Document 2 (ARIB STD-B44). The decoding algorithm is a sum-product decoding method (for example, non-patent document). 1). The number of decoding iterations of the sum-product decoding method is 50 times. FIG. 11 shows a comparison result between C / N that achieves the Shannon limit of QPSK at a coding rate of 2/16 and C / N at BER = 1 × 10 −7 obtained from FIG. From FIG. 11, it can be seen that decoding performance approaching the Shannon limit can be obtained by applying the encoder, decoder, transmitter 1 and receiver 2 based on this parity check matrix. Therefore, by adopting the check matrix H based on Table 1, it is possible to obtain a preferable transmission performance that is less than 1 dB with respect to the Shannon limit that is difficult in the current digital terrestrial broadcasting.

上述した例では、主として、LDPC符号率2/16に係る伝送フレーム構成と、LDPC符号率2/16に係る検査行列初期値テーブル(表1)に基づく検査行列H、並びにその伝送性能の改善効果について説明したが、図1に示す送信装置1におけるLDPC符号化部114、及び図2に示す受信装置2におけるLDPC復号部212は、LDPC符号率4/16、5/16、6/16の各々についても同様に構成することができる。   In the above-described example, mainly, a transmission frame configuration related to LDPC code rate 2/16, a check matrix H based on a parity check matrix initial value table (Table 1) related to LDPC code rate 2/16, and an effect of improving the transmission performance thereof However, the LDPC encoding unit 114 in the transmission device 1 shown in FIG. 1 and the LDPC decoding unit 212 in the reception device 2 shown in FIG. 2 are each of LDPC code rates 4/16, 5/16, and 6/16. The same can be configured.

以下、LDPC符号率4/16、5/16、6/16の各々に係る伝送フレーム構成と、各LDPC符号率に係る検査行列初期値テーブルに基づく検査行列H、並びにその伝送性能の改善効果について、順に説明する。   Hereinafter, a transmission frame configuration according to each of LDPC code rates 4/16, 5/16, and 6/16, a parity check matrix H based on a parity check matrix initial value table according to each LDPC code rate, and an effect of improving the transmission performance thereof Will be described in order.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率4/16の伝送フレーム構成)
図12(a),(b)は、それぞれ本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率4/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示している。特に、図12(a)は、誤り訂正符号として、LDPC符号化率4/16のLDPC符号のみを用いる場合の伝送フレームの構成を示しており、図12(b)は、誤り訂正符号として、外符号としてのBCH符号、及び内符号としてのLDPC符号化率4/16のLDPC符号よりなる連接符号を用いる場合の伝送フレームの構成を示している。そして、図12(a),(b)にそれぞれ示す伝送フレームは、次世代地上放送伝送方式で用いるLDPC符号を基本とする伝送フレームを想定している。
(Transmission frame configuration of code length 69120 bits, LDPC coding rate 4/16)
FIGS. 12 (a) and 12 (b) show the structure of a transmission frame in an LDPC code rate 4/16 transmission system according to an embodiment of an LDPC code having a code length of 69120 bits according to the present invention. In particular, FIG. 12A shows the configuration of a transmission frame when using only an LDPC code having an LDPC coding rate of 4/16 as an error correction code, and FIG. 12B shows an error correction code as an error correction code. The structure of a transmission frame in the case of using a concatenated code composed of a BCH code as an outer code and an LDPC code having an LDPC code rate of 4/16 as an inner code is shown. The transmission frames shown in FIGS. 12A and 12B are assumed to be transmission frames based on LDPC codes used in the next-generation terrestrial broadcasting transmission system.

まず、図12(a)に示す伝送フレームは、LDPC符号化率4/16を満たす情報ビット及びLDPCパリティから構成される。本発明による一実施例の送信装置1は、図12(a)に示す伝送フレーム構成を用いることにより、符号化及び変調を行う。そして、本発明による一実施例の受信装置2は、この伝送フレーム構成に基づいて、復調及び誤り訂正符号の復号を行う。   First, the transmission frame shown in FIG. 12A is composed of information bits and LDPC parity that satisfy the LDPC coding rate 4/16. The transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention performs encoding and modulation by using the transmission frame configuration shown in FIG. The receiving device 2 according to an embodiment of the present invention performs demodulation and decoding of an error correction code based on this transmission frame configuration.

また、図12(b)に示す伝送フレームは、図12(a)の変形として、情報ビット、BCHパリティ、及びLDPCパリティから構成され、図12(a)に示す伝送フレームと同様に、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2に適用可能である。図12(b)において、K_bchはBCH符号のパリティビット長に相当する。外符号の一例として、高度衛星放送方式で利用可能なBCH符号を適用する場合を示しており、K_bchは192ビットである。BCHパリティは基本的に情報ビットの一部として扱われ、LDPC符号で訂正しきれない軽微なビット誤りを保護する役割を有する。LDPCパリティ長が等しい場合、図12(a)及び図12(b)は、LDPC符号の訂正能力は同等である。しかしながら、誤り訂正の大部分の能力はLDPC符号に依存するため、主として、図12(a)に示す伝送フレームを前提に説明する。   The transmission frame shown in FIG. 12 (b) is composed of information bits, BCH parity, and LDPC parity as a modification of FIG. 12 (a), and is similar to the transmission frame shown in FIG. 12 (a). The present invention is applicable to the transmission device 1 and the reception device 2 according to the embodiment. In FIG. 12B, K_bch corresponds to the parity bit length of the BCH code. As an example of the outer code, a case where a BCH code that can be used in the advanced satellite broadcasting system is applied is shown, and K_bch is 192 bits. BCH parity is basically handled as a part of information bits and has a role of protecting minor bit errors that cannot be corrected by an LDPC code. When the LDPC parity lengths are equal, FIGS. 12A and 12B have the same LDPC code correction capability. However, since most of the error correction capability depends on the LDPC code, the description will mainly be made on the assumption of the transmission frame shown in FIG.

図12(a)に示すように、次世代地上放送伝送方式を想定した伝送フレーム長は、LDPC符号長である69120ビットに相当する。69120ビットは360の整数倍で構成され、360×192で分割することが可能である。また、情報ビット長は17280ビットであり、17280/69120=4/16であることから、本伝送フレームはLDPC符号化率4/16を満たしている。また、符号長69120ビットは、高度衛星放送方式におけるLDPC符号長44880ビットよりも十分長いことから、よりシャノン限界に近い誤り訂正能力が期待できる。   As shown in FIG. 12 (a), the transmission frame length assuming the next generation terrestrial broadcasting transmission system corresponds to 69120 bits which is the LDPC code length. The 69120 bits are composed of an integral multiple of 360 and can be divided by 360 × 192. Further, since the information bit length is 17280 bits and 17280/69120 = 4/16, this transmission frame satisfies the LDPC coding rate 4/16. Moreover, since the code length 69120 bits is sufficiently longer than the LDPC code length 44880 bits in the advanced satellite broadcasting system, an error correction capability closer to the Shannon limit can be expected.

次に、本発明に係る符号化器(LDPC符号化部114)及び復号器(LDPC復号部212)の各処理過程を順に説明する。   Next, the processing steps of the encoder (LDPC encoder 114) and decoder (LDPC decoder 212) according to the present invention will be described in order.

まず、一実施例のLDPC符号化率4/16における符号化器(LDPC符号化部114)の処理過程について説明する。   First, the process of the encoder (LDPC encoder 114) at an LDPC encoding rate of 4/16 according to an embodiment will be described.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率4/16における符号化器の処理過程)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成し、この検査行列Hを用いてLDPC符号パリティの生成を行う。LDPC符号化率4/16における検査行列Hの基本構成を図13に示す。検査行列Hの行方向の長さがLDPC符号長に相当し、LDPC符号長N=69120と設定する。本検査行列の符号化率は4/16であることから、検査行列Hの列方向の長さがLDPCパリティ長に相当し、LDPCパリティ長P=51840ビットである。
(Processing of encoder at code length 69120 bits and LDPC code rate 4/16)
The encoder according to the present embodiment (LDPC encoding unit 114) generates a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. To generate LDPC code parity. FIG. 13 shows a basic configuration of parity check matrix H at LDPC coding rate 4/16. The length in the row direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC code length, and LDPC code length N = 69120 is set. Since the coding rate of this parity check matrix is 4/16, the length in the column direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC parity length, and LDPC parity length P = 51840 bits.

図13において、部分行列A,C,及びDは、上述の表2に示す検査行列初期値テーブルを用いて構成される部分行列であり、部分行列BにはLDGM構造(図14)を適用する。LDGM構造の行重み(検査行列の行方向の1の数)は1行目が1で残りの行重みは全て2、列重みは全ての列で2(ただし、最後列のみ1)である階段行列である。部分行列Bのサイズは、行方向、列方向ともに1800ビットである。また、部分行列Iは、対角行列(図15)を適用する。対角行列の行重みは全て1である。部分行列Iのサイズは、行方向、列方向ともに50040ビットである。部分行列Oは、零行列に相当する。   In FIG. 13, partial matrices A, C, and D are partial matrices configured using the parity check matrix initial value table shown in Table 2 above, and the LDGM structure (FIG. 14) is applied to the partial matrix B. . The row weight of the LDGM structure (number of 1 in the row direction of the check matrix) is 1 for the first row, the remaining row weights are all 2, and the column weights are 2 for all columns (however, only the last column is 1). It is a matrix. The size of the submatrix B is 1800 bits in both the row direction and the column direction. Further, a diagonal matrix (FIG. 15) is applied to the submatrix I. The row weights of the diagonal matrix are all 1. The size of the submatrix I is 50040 bits in both the row direction and the column direction. The submatrix O corresponds to a zero matrix.

部分行列Aのサイズは、図16に示すように、1800ビット(行)×17280ビット(列)で構成される。   As shown in FIG. 16, the size of the submatrix A is 1800 bits (rows) × 17280 bits (columns).

また、部分行列Cのサイズは、図17に示すように、50040ビット(行)×17280ビット(列)で構成される。   The size of the submatrix C is 50040 bits (rows) × 17280 bits (columns) as shown in FIG.

また、部分行列Dのサイズは、図18に示すように、50040ビット(行)×1800ビット(列)で構成される。   The size of the submatrix D is 50040 bits (rows) × 1800 bits (columns) as shown in FIG.

部分行列A,C,Dのいずれにおいても、これら部分行列のサイズは有限であることから、上述した式(1)に基づき、検査行列の1の位置は算出され、式(1)のQは、符号化率毎に定まる値を持つサイクル数であり、Qは上述した式(2)で求められる。   In any of the partial matrices A, C, and D, since the size of these partial matrices is finite, the position of 1 of the parity check matrix is calculated based on the above-described equation (1), and Q in equation (1) is , The number of cycles having a value determined for each coding rate, and Q is obtained by the above-described equation (2).

よって、本実施例のLDPC符号化率4/16において、部分行列Aの場合、Q=5(第1のサイクル数Q1)、部分行列C、及び部分行列Dの場合、Q=139(第2のサイクル数Q2)となる。   Therefore, in the LDPC coding rate 4/16 of the present embodiment, in the case of the submatrix A, Q = 5 (first cycle number Q1), the submatrix C, and the submatrix D, Q = 139 (second Cycle number Q2).

以下、より具体的に、LDPC符号化率4/16における部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成する方法について説明する。   Hereinafter, a method for generating a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O at an LDPC coding rate of 4/16 will be described in more detail.

まず、部分行列A(図16)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Aを形成するために、上述の表2に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Aの領域内の1の位置を周期的に配置する。表2に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に53、行方向に最大13の数値が記載されている。この数値は、部分行列A,C及びDで利用する検査行列の1の最初の位置(初期値)に相当する。即ち、表2中のi行目・j列目の数値座標hi-j(数値)により、図13に示す検査行列H内の部分行列A,C,Dにおける1の最初の位置を指定する。一例として、図16において、h1-1(88)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける88行目に配置することに相当し、h1-2(324)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける324行目に配置することに相当する。また、h2-1(1136)は、部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける1136行目に配置し、h2-2(1229)は部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける1229行目に配置することに相当する。   First, the submatrix A (FIG. 16) will be described. In order to form the partial matrix A, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads a numerical value from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 2 above, and The position of 1 in the region of the matrix A is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 2, numerical values of 53 in the column direction and up to 13 in the row direction are described. This numerical value corresponds to the first position (initial value) of 1 of the parity check matrix used in the partial matrices A, C, and D. That is, the first position of 1 in the partial matrices A, C, and D in the check matrix H shown in FIG. 13 is designated by the numerical coordinates hi-j (numerical value) of the i-th row and j-th column in Table 2. As an example, in FIG. 16, h1-1 (88) corresponds to arranging 1 in the first column of the submatrix A in the 88th row in the check matrix H, and h1-2 (324) is the submatrix. This corresponds to arranging 1 in the first column of A in the 324th row in the check matrix H. H2-1 (1136) places 1 in the 361th column of the submatrix A in the 1136th row of the check matrix H, and h2-2 (1229) sets 1 in the 361th column of the submatrix A to the check matrix. This corresponds to the arrangement on the 1229th line in H.

以上の関係に基づき、図16に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表2における検査行列初期値テーブルから、部分行列Aの360列毎の1を配置する行位置を指定するための48行・j列(3列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列A内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第1のサイクル数Q1=5(5ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Aを構成する。   Based on the above relationship, as shown in FIG. 16, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment arranges 1 for every 360 columns of the submatrix A from the parity check matrix initial value table in Table 2. All the 48 rows and j columns (3 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) for designating the row position to be designated are read out, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix A. 1 bit assigned to 1 is used as a reference and 1 bit is shifted rightward in the row direction, and 1 is repeatedly assigned to the position shifted downward in the column direction at the first cycle number Q1 = 5 (5 bits). Thus, the partial matrix A in the check matrix H is configured.

〈表2における検査行列初期値テーブルの部分行列A用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-1(88)からh1-3(940)
2行目:h2-1(1136)からh2-3(1707)
3行目:h3-1(965)からh3-3(1794)
・・・・
48行目:h48-1(67)からh48-3(1246)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix A of parity check matrix initial value table in Table 2>
First line: h1-1 (88) to h1-3 (940)
2nd line: h2-1 (1136) to h2-3 (1707)
3rd line: h3-1 (965) to h3-3 (1794)
...
48th line: h48-1 (67) to h48-3 (1246)

このように、表2における部分行列A用の数値座標hi-j(数値)における48行(この48行の各行が部分行列Aの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Aの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図16に示すように、第1のサイクル数Q1=5シフトを繰り返すことで、360×48=17280ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Aの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Aの行数は360×Q1=1800であり、部分行列Aのサイズは、行方向が17280ビット、列方向が1800ビットとなる。   As described above, the numerical values of 48 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical values) for the submatrix A in Table 2 (each row of the 48 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix A) is 1 column. By reading out each time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix A) and repeating the first cycle number Q1 = 5 shift as shown in FIG. 16, 360 × It is possible to designate the position of 1 of the submatrix A in the check matrix H corresponding to 48 = 17280 bits (columns). The number of rows of the submatrix A is 360 × Q1 = 1800, and the size of the submatrix A is 17280 bits in the row direction and 1800 bits in the column direction.

続いて、部分行列C(図17)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Cを形成するために、上述の表2に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Cの領域内の1の位置を周期的に配置する。表2に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に53、行方向に最大13の数値が記載されている。部分行列Cが部分行列Aと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し位置と、サイクル数である。   Subsequently, the submatrix C (FIG. 17) will be described. In order to form the partial matrix C, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads numerical values from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 2 above, and The position of 1 in the region of the matrix C is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 2, numerical values of 53 in the column direction and up to 13 in the row direction are described. The difference between the submatrix C and the submatrix A is the read position in the parity check matrix initial value table and the number of cycles.

図17に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表2における検査行列初期値テーブルから、部分行列Cの360列毎の1を配置する行位置を指定するための48行・j列(10列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列C内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=139(139ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図13における検査行列H内の部分行列Cを構成する。   As illustrated in FIG. 17, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment designates the row position where 1 for every 360 columns of the submatrix C is arranged from the parity check matrix initial value table in Table 2. All of the 48 rows and j columns (10 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) are read out, and 1 is first assigned to the position in the specified submatrix C, and this first assigned position of 1 13 is repeated by shifting 1 bit to the right in the row direction with reference to, and assigning 1 to the position shifted downward in the column direction at the second cycle number Q2 = 139 (139 bits). A submatrix C in the matrix H is constructed.

〈表2における検査行列初期値テーブルの部分行列C用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-4(5671)からh1-13(47570)
2行目:h2-4(6181)からh2-13(51347)
3行目:h3-4(3988)からh3-13(51728)
・・・・
48行目:h48-4(13092)からh48-13(48057)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix C of parity check matrix initial value table in Table 2>
First line: h1-4 (5671) to h1-13 (47570)
2nd line: h2-4 (6181) to h2-13 (51347)
3rd line: h3-4 (3988) to h3-13 (51728)
...
48th line: h48-4 (13092) to h48-13 (48057)

このように、表2における部分行列C用の数値座標hi-j(数値)における48行(この48行の各行が部分行列Cの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Cの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図17に示すように、第2のサイクル数Q2=139シフトを繰り返すことで、360×48=17280ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Cの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Cの行数は360×Q2=50040であり、部分行列Cのサイズは、行方向が17280ビット、列方向が50040ビットとなる。   In this way, the numerical values of 48 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix C in Table 2 (each row of the 48 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix C) is 1 column. Each time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix C), and the second cycle number Q2 = 139 shift is repeated as shown in FIG. It is possible to designate the position of 1 of the submatrix C in the check matrix H corresponding to 48 = 17280 bits (columns). The number of rows of the submatrix C is 360 × Q2 = 50040, and the size of the submatrix C is 17280 bits in the row direction and 50040 bits in the column direction.

続いて、部分行列D(図18)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Dを形成するために、上述の表2に示す検査行列初期値テーブルの一部(表2のうち、49行目から53行目)から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Dの領域内の1の位置を周期的に配置する。ただし、部分行列Dは、部分行列Cと同じ第2のサイクル数Q2=139を適用するが、部分行列Cと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し周期に、第1のサイクル数Q1=5に相当する行方向のビットシフトを用いることで、パリティインターリーブを適用する点である。   Next, the partial matrix D (FIG. 18) will be described. In order to form the partial matrix D, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment forms a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 2 above (in Table 2, from the 49th line to the 53rd line). A numerical value is read from (line), and the position of 1 in the region of the partial matrix D in the check matrix H is periodically arranged. However, the same number of cycles Q2 = 139 as that of the submatrix C is applied to the submatrix D. However, the difference from the submatrix C is that the first cycle number Q1 = By using a bit shift in the row direction corresponding to 5, parity interleaving is applied.

図18に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表2における検査行列初期値テーブルから、部分行列Dの360列毎の1を配置する行位置を指定するための5行・j列(11列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列D内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして第1のサイクル数Q1=5ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=139(139ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図13における検査行列H内の部分行列Dを構成する。   As shown in FIG. 18, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment designates the row position where 1 for every 360 columns of the submatrix D is arranged from the parity check matrix initial value table in Table 2. All of the 5 rows and j columns (11 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) are read out, and 1 is first assigned to the position in the specified submatrix D, and this first assigned position of 1 The first cycle number Q1 = 5 bits is shifted to the right in the row direction with reference to, and 1 is repeatedly assigned to the position shifted downward in the column direction with the second cycle number Q2 = 139 (139 bits). Thus, the partial matrix D in the check matrix H in FIG. 13 is configured.

〈表2における検査行列初期値テーブルの部分行列D用の数値座標hi-j(数値)〉
49行目:h49-1(3009)からh49-11(45590)
50行目:h50-1(2479)からh50-11(48243)
51行目:h51-1(6072)からh51-11(44472)
52行目:h52-1(2164)からh52-11(40143)
53行目:h53-1(4094)からh53-11(49258)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix D of parity check matrix initial value table in Table 2>
49th line: h49-1 (3009) to h49-11 (45590)
50th line: h50-1 (2479) to h50-11 (48243)
Line 51: h51-1 (6072) to h51-11 (44472)
52nd line: h52-1 (2164) to h52-11 (40143)
Line 53: h53-1 (4094) to h53-11 (49258)

このように、パリティインターリーブを適用した検査行列初期値テーブルの読み出し方法は、部分行列A,Cとは異なる読み出し方法であり、表2における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)における5行(この5行の各行が部分行列Dの最初の5列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Dの最初の5列毎の行位置に相当)に読み出し、表2における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)の1行分の読み出しを1セットとする。そして、図18に示すように、第1のサイクル数に相当するQ1=5ビット分の右シフトと、第2のサイクル数に相当するQ2=139分の下方シフトを360回繰り返すことで、360×5=1800ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Dの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Dの行数は360×Q2=50040であり、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が50040ビットとなる。   As described above, the parity check matrix initial value table reading method to which parity interleaving is applied is a different reading method from the partial matrices A and C, and is 5 in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the partial matrix D in Table 2. Read the numerical values of the rows (each row of these 5 rows corresponds to the first 5 columns of the submatrix D) for each column (the numerical value for each column corresponds to the row position of the first 5 columns of the submatrix D). The reading of one row of the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix D in Table 2 is taken as one set. Then, as shown in FIG. 18, 360 right shifts by Q1 = 5 bits corresponding to the first cycle number and Q2 = 139 minutes downward shift corresponding to the second cycle number are repeated 360 times. It becomes possible to designate the position of 1 of the submatrix D in the check matrix H corresponding to x5 = 1800 bits (columns). The number of rows of the submatrix D is 360 × Q2 = 50040, and the size of the submatrix D is 1800 bits in the row direction and 50040 bits in the column direction.

つまり、表2に示す部分行列Dにおける検査行列初期値テーブルと、検査行列Hにおける列番号の関係を以下に示す。
検査行列初期値テーブル49行目の数値は、検査行列Hにおける17281列目(即ち、部分行列Dの1列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル50行目の数値は、検査行列Hにおける17282列目(即ち、部分行列Dの2列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル51行目の数値は、検査行列Hにおける17283列目(即ち、部分行列Dの3列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル52行目の数値は、検査行列Hにおける17284列目(即ち、部分行列Dの4列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル53行目の数値は、検査行列Hにおける17285列目(即ち、部分行列Dの5列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
That is, the relationship between the parity check matrix initial value table in the submatrix D shown in Table 2 and the column numbers in the parity check matrix H is shown below.
The numerical value in the 49th row of the parity check matrix initial value table is a value in the first parity check matrix H that repeats at the cycle number Q1 and Q2 of the 17281th column (that is, the first column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 50th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats with the number of cycles Q1 and Q2 in the 17282th column (that is, the second column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 51st row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats with the number of cycles Q1 and Q2 in the 17283th column (that is, the third column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 52nd row of the parity check matrix initial value table is the first position of 1 in the 17284th column (that is, the fourth column of the submatrix D) in the parity check matrix H (in the first parity check matrix H that repeats with the cycle numbers Q1 and Q2). Line position) is described.
The numerical value in the 53rd row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats with the number of cycles Q1 and Q2 in the 17285th column (that is, the fifth column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.

そして、図18において、検査行列初期値テーブル49行目から読み出された数値は、Q1=5ビット毎に、Q2=139シフトされる。この操作を360回繰り返すことで、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。同様に、検査行列初期値テーブル50行目から読み出された数値も、同じく、Q1=5ビット毎に、Q2=139シフトされ、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。以後、51,52,53行目においても同じ処理を繰り返すことで、360列×5セット=1800ビット相当の部分行列Dにおける1の位置が確定される。よって、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が50040ビットとなる。このように、Q1毎にQ2シフトするパリティインターリーブを適用した部分行列Dを検査行列Hに含めることで、この部分行列Dに対し上位に連接する部分行列Bとの間で発生するサイクル4の発生を回避し、LDPC符号の復号性能を向上することが可能となる。つまり、LDPC符号における伝送特性劣化の要因の1つとしてエラーフロアの発生があり、このエラーフロアの発生要因としては検査行列Hに含まれる1の配置が例えばサイクル4の形状配置を多数持つとエラーフロアが発生する可能性が高くなることが分かっている。そこで、この問題を解決する手段として、部分行列Dを含む検査行列Hとしている。   In FIG. 18, the numerical value read from the 49th row of the parity check matrix initial value table is shifted by Q2 = 139 for every Q1 = 5 bits. By repeating this operation 360 times, the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. Similarly, the numerical value read from the 50th row of the parity check matrix initial value table is also shifted by Q2 = 139 every Q1 = 5 bits, and the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. . Thereafter, the same processing is repeated in the 51st, 52nd, and 53rd rows to determine the position of 1 in the submatrix D corresponding to 360 columns × 5 sets = 1800 bits. Therefore, the size of the submatrix D is 1800 bits in the row direction and 50040 bits in the column direction. In this way, by including in the check matrix H the partial matrix D to which the parity interleaving that shifts Q2 for each Q1 is applied, the generation of the cycle 4 that occurs between the partial matrix B and the partial matrix B that is connected to the higher rank with respect to the partial matrix D Thus, it is possible to improve the decoding performance of the LDPC code. That is, one of the causes of transmission characteristic deterioration in the LDPC code is the generation of an error floor. As the generation factor of this error floor, if one arrangement included in the check matrix H has many shape arrangements of cycle 4, for example, an error occurs. It has been found that floors are more likely to occur. Therefore, a check matrix H including a partial matrix D is used as a means for solving this problem.

以上の処理により求められたLDPC符号化率4/16における部分行列A、B、C、D、I、Oの集合行列である検査行列Hを用いて、上述したパリティ検査方程式(3)により、LDPCパリティを算出する。尚、符号化率4/16の場合、情報ビット長は17280ビットであることから、パリティ検査方程式においては、検査行列Hの1行目から1800行目までは、LDGM構造に基づくパリティ計算が適用され、1801行目から51840行目までは、対角構造に基づくパリティ計算が適用される。   Using the parity check equation (3) described above using the parity check matrix H that is a set matrix of the partial matrices A, B, C, D, I, and O at the LDPC coding rate 4/16 obtained by the above processing, LDPC parity is calculated. In the case of a coding rate of 4/16, the information bit length is 17280 bits. Therefore, in the parity check equation, the parity calculation based on the LDGM structure is applied from the first row to the 1800th row of the parity check matrix H. The parity calculation based on the diagonal structure is applied from the 1801st line to the 51840th line.

本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は69120ビットを基本単位としており、また、69120は1,2,3,4,5,6,8,10,12の値で割り切れる値である。よって本実施例の符号化器は、図1に示す送信装置1の機能ブロックとして適用した場合、非常に多様な変調多値数を用いることが可能であり、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK)、QPSK、8PSK、16APSK(16QAM)、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等、非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本実施例の送信装置1により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、LDPC符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置1から受信装置2に送信することができ、或いはまた、受信装置2により予め保持させてもよい。或いは、送信装置1から受信装置2に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置2により予め保持させてもよい。   The encoder (LDPC encoder 114) of this embodiment has 69120 bits as a basic unit, and 69120 is a value divisible by the values 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12. is there. Therefore, when applied as a functional block of the transmission apparatus 1 shown in FIG. 1, the encoder of the present embodiment can use a very wide variety of modulation multilevel numbers. For example, BPSK (π / 2 shift BPSK) ), QPSK, 8PSK, 16APSK (16QAM), 32APSK (32QAM), 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM, and the like. Therefore, the transmission apparatus 1 according to the present embodiment can perform signal transmission combining a very flexible modulation scheme and coding rate. Note that the parity check matrix initial value table for the parity check matrix used for LDPC encoding can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2 as auxiliary information, or may be held in advance by the reception apparatus 2. . Alternatively, the check matrix itself can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2, or the check matrix itself may be held in advance by the reception apparatus 2.

続いて、本実施例のLDPC符号化率4/16における復号器(LDPC復号部212)の処理過程について説明する。   Next, the process of the decoder (LDPC decoding unit 212) at the LDPC coding rate 4/16 of the present embodiment will be described.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率4/16における復号器の処理過程)
本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号処理を行う。以下の説明では簡単のため、変調方式はBPSKとする。
(Processing of decoder at code length 69120 bits and LDPC code rate 4/16)
The decoder (LDPC decoding unit 212) of this embodiment performs decoding processing of an LDPC code using a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. . In the following description, for the sake of simplicity, the modulation method is assumed to be BPSK.

本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、まず、送信シンボルx及び受信シンボルyに基づいて対数尤度比λ(n=1〜69120)を算出する。対数尤度比λとは送るビット0と1の確からしさの比の自然対数であり、送信シンボルx及び受信シンボルyを用いて上述した式(4)で表される。 Decoder of the present embodiment (LDPC decoder 212) first calculates the log likelihood ratio lambda n to (n = from 1 to 69120) on the basis of the transmitted symbols x n and the received symbol y n. It is a natural logarithm of the ratio of bits 0 and 1 of the probability that sends the log likelihood ratio lambda n, represented by the formula (4) described above by using the transmission symbols x n and the received symbol y n.

式(4)により取得した対数尤度比、及び上述の符号化率4/16に相当する検査行列H(図13に相当)を用いて、sum−product復号法等によるLDPC復号法を行う。反復復号回数は任意の値とする。また、LDPC復号においてはsum−product復号法以外にもmin−sum復号法等、多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する様々な手法を本発明に係るLDPC復号に適用可能である。   An LDPC decoding method such as a sum-product decoding method is performed using the log likelihood ratio obtained by Equation (4) and a parity check matrix H (corresponding to FIG. 13) corresponding to the coding rate of 4/16. The number of iteration decoding is an arbitrary value. In LDPC decoding, various means such as a min-sum decoding method have been proposed in addition to the sum-product decoding method. Various methods for maximizing the likelihood ratio using a parity check matrix are used in the present invention. This is applicable to such LDPC decoding.

図19は、検査行列初期値テーブル(表2)によるLDPC符号化率4/16についてQPSK変調におけるC/N対BER特性(計算機シミュレーション)を示している。尚、図19は、非特許文献2(ARIB STD−B44)に基づくBCH符号(訂正能力12ビット)による誤り訂正後の結果であり、復号アルゴリズムは、sum−product復号法(例えば、非特許文献1参照)を利用した。sum−product復号法の復号反復回数は50回である。図20に、符号化率4/16におけるQPSKのシャノン限界を達成するC/Nと、図19から取得したBER=1×10−7点におけるC/Nの比較結果を示す。図20より、本検査行列に基づく符号化器、復号器、送信装置1及び受信装置2を適用することで、シャノン限界に迫る復号性能が得られることがわかる。従って、表2に基づく検査行列Hの採用により、現行の地上デジタル放送では困難であったシャノン限界に対し1dB未満となる好ましい伝送性能が得られるようになる。 FIG. 19 shows C / N versus BER characteristics (computer simulation) in QPSK modulation for an LDPC code rate of 4/16 according to the parity check matrix initial value table (Table 2). FIG. 19 shows the result after error correction by a BCH code (correction capability 12 bits) based on Non-Patent Document 2 (ARIB STD-B44). The decoding algorithm is a sum-product decoding method (for example, non-patent document 1). The number of decoding iterations of the sum-product decoding method is 50 times. FIG. 20 shows a comparison result of C / N that achieves the QPSK Shannon limit at a coding rate of 4/16 and C / N at BER = 1 × 10 −7 points obtained from FIG. FIG. 20 shows that decoding performance approaching the Shannon limit can be obtained by applying an encoder, a decoder, a transmission apparatus 1 and a reception apparatus 2 based on this parity check matrix. Therefore, by using the check matrix H based on Table 2, it is possible to obtain a preferable transmission performance that is less than 1 dB with respect to the Shannon limit, which is difficult in the current digital terrestrial broadcasting.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率5/16の伝送フレーム構成)
図21(a),(b)は、それぞれ本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率5/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示している。特に、図21(a)は、誤り訂正符号として、LDPC符号化率5/16のLDPC符号のみを用いる場合の伝送フレームの構成を示しており、図3(b)は、誤り訂正符号として、外符号としてのBCH符号、及び内符号としてのLDPC符号化率5/16のLDPC符号よりなる連接符号を用いる場合の伝送フレームの構成を示している。そして、図21(a),(b)にそれぞれ示す伝送フレームは、次世代地上放送伝送方式で用いるLDPC符号を基本とする伝送フレームを想定している。
(Transmission frame configuration with code length 69120 bits and LDPC coding rate 5/16)
FIGS. 21 (a) and 21 (b) show the structure of a transmission frame in an LDPC code rate 5/16 transmission system according to an embodiment of an LDPC code having a code length of 69120 bits according to the present invention. In particular, FIG. 21 (a) shows the configuration of a transmission frame when only an LDPC code with an LDPC code rate of 5/16 is used as an error correction code, and FIG. 3 (b) shows an error correction code as The structure of a transmission frame in the case of using a concatenated code composed of a BCH code as an outer code and an LDPC code with an LDPC code rate of 5/16 as an inner code is shown. The transmission frames shown in FIGS. 21A and 21B are assumed to be transmission frames based on LDPC codes used in the next-generation terrestrial broadcasting transmission system.

まず、図21(a)に示す伝送フレームは、LDPC符号化率5/16を満たす情報ビット及びLDPCパリティから構成される。本発明による一実施例の送信装置1は、図21(a)に示す伝送フレーム構成を用いることにより、符号化及び変調を行う。そして、本発明による一実施例の受信装置2は、この伝送フレーム構成に基づいて、復調及び誤り訂正符号の復号を行う。   First, the transmission frame shown in FIG. 21A is composed of information bits and LDPC parity satisfying the LDPC coding rate 5/16. The transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention performs encoding and modulation by using the transmission frame configuration shown in FIG. The receiving device 2 according to an embodiment of the present invention performs demodulation and decoding of an error correction code based on this transmission frame configuration.

また、図21(b)に示す伝送フレームは、図21(a)の変形として、情報ビット、BCHパリティ、及びLDPCパリティから構成され、図21(a)に示す伝送フレームと同様に、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2に適用可能である。図21(b)において、K_bchはBCH符号のパリティビット長に相当する。外符号の一例として、高度衛星放送方式で利用可能なBCH符号を適用する場合を示しており、K_bchは192ビットである。BCHパリティは基本的に情報ビットの一部として扱われ、LDPC符号で訂正しきれない軽微なビット誤りを保護する役割を有する。LDPCパリティ長が等しい場合、図21(a)及び図21(b)は、LDPC符号の訂正能力は同等である。しかしながら、誤り訂正の大部分の能力はLDPC符号に依存するため、主として、図21(a)に示す伝送フレームを前提に説明する。   The transmission frame shown in FIG. 21 (b) is composed of information bits, BCH parity, and LDPC parity as a modification of FIG. 21 (a), and is similar to the transmission frame shown in FIG. 21 (a). The present invention is applicable to the transmission device 1 and the reception device 2 according to the embodiment. In FIG. 21B, K_bch corresponds to the parity bit length of the BCH code. As an example of the outer code, a case where a BCH code that can be used in the advanced satellite broadcasting system is applied is shown, and K_bch is 192 bits. BCH parity is basically handled as a part of information bits and has a role of protecting minor bit errors that cannot be corrected by an LDPC code. When the LDPC parity length is equal, FIGS. 21A and 21B have the same LDPC code correction capability. However, since most of the error correction capability depends on the LDPC code, the description will mainly be made on the premise of the transmission frame shown in FIG.

図21(a)に示すように、次世代地上放送伝送方式を想定した伝送フレーム長は、LDPC符号長である69120ビットに相当する。69120ビットは360の整数倍で構成され、360×192で分割することが可能である。また、情報ビット長は21600ビットであり、21600/69120=5/16であることから、本伝送フレームはLDPC符号化率5/16を満たしている。また、符号長69120ビットは、高度衛星放送方式におけるLDPC符号長44880ビットよりも十分長いことから、よりシャノン限界に近い誤り訂正能力が期待できる。   As shown in FIG. 21A, the transmission frame length assuming the next-generation terrestrial broadcast transmission system corresponds to 69120 bits which is the LDPC code length. The 69120 bits are composed of an integral multiple of 360 and can be divided by 360 × 192. Also, since the information bit length is 21600 bits and 21600/69120 = 5/16, this transmission frame satisfies the LDPC coding rate 5/16. Moreover, since the code length 69120 bits is sufficiently longer than the LDPC code length 44880 bits in the advanced satellite broadcasting system, an error correction capability closer to the Shannon limit can be expected.

まず、一実施例のLDPC符号化率5/16における符号化器(LDPC符号化部114)の処理過程について説明する。   First, the process of the encoder (LDPC encoder 114) at an LDPC encoding rate of 5/16 according to an embodiment will be described.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率5/16における符号化器の処理過程)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成し、この検査行列Hを用いてLDPC符号パリティの生成を行う。LDPC符号化率5/16における検査行列Hの基本構成を図22に示す。検査行列Hの行方向の長さがLDPC符号長に相当し、LDPC符号長N=69120と設定する。本検査行列の符号化率は5/16であることから、検査行列Hの列方向の長さがLDPCパリティ長に相当し、LDPCパリティ長P=47520ビットである。
(Processing of encoder at code length 69120 bits and LDPC code rate 5/16)
The encoder according to the present embodiment (LDPC encoding unit 114) generates a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. To generate LDPC code parity. FIG. 22 shows a basic configuration of parity check matrix H at LDPC coding rate 5/16. The length in the row direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC code length, and LDPC code length N = 69120 is set. Since the coding rate of this parity check matrix is 5/16, the length in the column direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC parity length, and the LDPC parity length P = 47520 bits.

図22において、部分行列A,C,及びDは、上述の表3に示す検査行列初期値テーブルを用いて構成される部分行列であり、部分行列BにはLDGM構造(図23)を適用する。LDGM構造の行重み(検査行列の行方向の1の数)は1行目が1で残りの行重みは全て2、列重みは全ての列で2(ただし、最後列のみ1)である階段行列である。部分行列Bのサイズは、行方向、列方向ともに1800ビットである。また、部分行列Iは、対角行列(図24)を適用する。対角行列の行重みは全て1である。部分行列Iのサイズは、行方向、列方向ともに45720ビットである。部分行列Oは、零行列に相当する。   In FIG. 22, partial matrices A, C, and D are partial matrices configured using the parity check matrix initial value table shown in Table 3 above, and the LDGM structure (FIG. 23) is applied to partial matrix B. . The row weight of the LDGM structure (number of 1 in the row direction of the check matrix) is 1 for the first row, the remaining row weights are all 2, and the column weights are 2 for all columns (however, only the last column is 1). It is a matrix. The size of the submatrix B is 1800 bits in both the row direction and the column direction. In addition, a diagonal matrix (FIG. 24) is applied to the submatrix I. The row weights of the diagonal matrix are all 1. The size of the submatrix I is 45720 bits in both the row direction and the column direction. The submatrix O corresponds to a zero matrix.

部分行列Aのサイズは、図25に示すように、1800ビット(行)×21600ビット(列)で構成される。   As shown in FIG. 25, the size of the submatrix A is 1800 bits (rows) × 21600 bits (columns).

また、部分行列Cのサイズは、図26に示すように、45720ビット(行)×21600ビット(列)で構成される。   The size of the submatrix C is 45720 bits (rows) × 21600 bits (columns) as shown in FIG.

また、部分行列Dのサイズは、図27に示すように、45720ビット(行)×1800ビット(列)で構成される。   Further, as shown in FIG. 27, the size of the submatrix D is 45720 bits (rows) × 1800 bits (columns).

部分行列A,C,Dのいずれにおいても、これら部分行列のサイズは有限であることから、上述した式(1)に基づき、検査行列の1の位置は算出され、式(1)のQは、符号化率毎に定まる値を持つサイクル数であり、Qは上述した式(2)で求められる。   In any of the partial matrices A, C, and D, since the size of these partial matrices is finite, the position of 1 of the parity check matrix is calculated based on the above-described equation (1), and Q in equation (1) is , The number of cycles having a value determined for each coding rate, and Q is obtained by the above-described equation (2).

よって、本実施例のLDPC符号化率5/16において、部分行列Aの場合、Q=5(第1のサイクル数Q1)、部分行列C、及び部分行列Dの場合、Q=127(第2のサイクル数Q2)となる。   Therefore, at the LDPC coding rate of 5/16 in the present embodiment, Q = 5 (first cycle number Q1) in the case of the submatrix A, Q = 127 (the second cycle number in the case of the submatrix C and the submatrix D). Cycle number Q2).

以下、より具体的に、LDPC符号化率5/16における部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成する方法について説明する。   Hereinafter, a method for generating a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O at an LDPC coding rate of 5/16 will be described in more detail.

まず、部分行列A(図25)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Aを形成するために、上述の表3に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Aの領域内の1の位置を周期的に配置する。表3に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に65、行方向に最大12の数値が記載されている。この数値は、部分行列A,C及びDで利用する検査行列の1の最初の位置(初期値)に相当する。即ち、表3中のi行目・j列目の数値座標hi-j(数値)により、図22に示す検査行列H内の部分行列A,C,Dにおける1の最初の位置を指定する。一例として、図25において、h1-1(754)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける754行目に配置することに相当し、h1-2(1583)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける1583行目に配置することに相当する。また、h2-1(187)は、部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける187行目に配置し、h2-2(488)は部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける488行目に配置することに相当する。   First, the submatrix A (FIG. 25) will be described. In order to form the partial matrix A, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads numerical values from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 3 above, and The position of 1 in the region of the matrix A is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 3, numerical values of 65 in the column direction and 12 at the maximum in the row direction are described. This numerical value corresponds to the first position (initial value) of 1 of the parity check matrix used in the partial matrices A, C, and D. That is, the first position of 1 in the partial matrices A, C, and D in the check matrix H shown in FIG. 22 is designated by the numerical coordinates hi-j (numerical value) of the i-th row and j-th column in Table 3. As an example, in FIG. 25, h1-1 (754) corresponds to arranging 1 in the first column of the submatrix A in the 754th row in the check matrix H, and h1-2 (1583) is submatrix. This corresponds to arranging 1 in the first column of A in the 1583th row in the parity check matrix H. H2-1 (187) places 1 in the 361th column of the submatrix A in the 187th row of the check matrix H, and h2-2 (488) sets 1 in the 361th column of the submatrix A to the check matrix. This corresponds to the arrangement on the 488th line in H.

以上の関係に基づき、図25に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表3における検査行列初期値テーブルから、部分行列Aの360列毎の1を配置する行位置を指定するための60行・j列(最大3列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列A内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第1のサイクル数Q1=5(5ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Aを構成する。   Based on the above relationship, as shown in FIG. 25, the encoder (LDPC encoding unit 114) of this embodiment arranges 1 for every 360 columns of the submatrix A from the parity check matrix initial value table in Table 3. All of 60 rows and j columns (maximum 3 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) for designating the row position to be read are read, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix A. 1 bit is shifted rightward in the row direction with reference to the position of 1 assigned first, and 1 is assigned to the position shifted downward in the column direction by the first cycle number Q1 = 5 (5 bits). By repeating, the submatrix A in the check matrix H is configured.

〈表3における検査行列初期値テーブルの部分行列A用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-1(774)からh1-2(1583)
2行目:h2-1(187)からh2-2(488)
3行目:h3-1(886)からh3-2(1010)
4行目:h4-1(1101)からh4-2(1183)
5行目:h5-1(283)からh5-2(460)
6行目:h6-1(111)からh6-3(1265)
・・・・
60行目:h60-1(761)からh60-3(1242)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix A of parity check matrix initial value table in Table 3>
First line: h1-1 (774) to h1-2 (1583)
2nd line: h2-1 (187) to h2-2 (488)
3rd line: h3-1 (886) to h3-2 (1010)
Fourth line: h4-1 (1101) to h4-2 (1183)
5th line: h5-1 (283) to h5-2 (460)
6th line: h6-1 (111) to h6-3 (1265)
...
60th line: h60-1 (761) to h60-3 (1242)

このように、表3における部分行列A用の数値座標hi-j(数値)における60行(この60行の各行が部分行列Aの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Aの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図25に示すように、第1のサイクル数Q1=5シフトを繰り返すことで、360×60=21600ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Aの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Aの行数は360×Q1=1800であり、部分行列Aのサイズは、行方向が21600ビット、列方向が1800ビットとなる。   In this way, the numerical values of 60 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix A in Table 3 (each row of the 60 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix A) is 1 column. By reading out each time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix A) and repeating the first cycle number Q1 = 5 shift as shown in FIG. 25, 360 × It is possible to designate the position of 1 of the submatrix A in the check matrix H corresponding to 60 = 21600 bits (columns). The number of rows of the submatrix A is 360 × Q1 = 1800, and the size of the submatrix A is 21600 bits in the row direction and 1800 bits in the column direction.

続いて、部分行列C(図26)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Cを形成するために、上述の表3に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Cの領域内の1の位置を周期的に配置する。表3に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に65、行方向に最大12の数値が記載されている。部分行列Cが部分行列Aと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し位置と、サイクル数である。   Next, the partial matrix C (FIG. 26) will be described. In order to form the partial matrix C, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads a numerical value from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 3 above, and The position of 1 in the region of the matrix C is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 3, numerical values of 65 in the column direction and 12 at the maximum in the row direction are described. The difference between the submatrix C and the submatrix A is the read position in the parity check matrix initial value table and the number of cycles.

図26に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表3における検査行列初期値テーブルから、部分行列Cの360列毎の1を配置する行位置を指定するための60行・j列(最大10列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列C内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=127(127ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図22における検査行列H内の部分行列Cを構成する。   As shown in FIG. 26, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment designates the row position where 1 for every 360 columns of the submatrix C is arranged from the parity check matrix initial value table in Table 3. All of the numerical coordinates hi-j (numerical value) of 60 rows and j columns (maximum 10 columns) are read out, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix C, and the first assigned 1 22 by shifting 1 bit to the right in the row direction with respect to the position and assigning 1 to the position shifted downward in the column direction at the second cycle number Q2 = 127 (127 bits). A submatrix C in the check matrix H is constructed.

〈表3における検査行列初期値テーブルの部分行列C用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-3(7200)からh1-12(44894)
2行目:h2-3(2727)からh2-12(46671)
3行目:h3-3(13409)からh3-10(47450)
4行目:h4-3(2141)からh4-10(37652)
5行目:h5-3(4362)からh5-10(46201)
6行目:h6-4(8144)からh6-11(43231)
・・・・
60行目:h60-4(2808)からh60-11(40215)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix C of parity check matrix initial value table in Table 3>
First line: h1-3 (7200) to h1-12 (44894)
2nd line: h2-3 (2727) to h2-12 (46671)
3rd line: h3-3 (13409) to h3-10 (47450)
Fourth line: h4-3 (2141) to h4-10 (37652)
5th line: h5-3 (4362) to h5-10 (46201)
6th line: h6-4 (8144) to h6-11 (43231)
...
60th line: h60-4 (2808) to h60-11 (40215)

このように、表3における部分行列C用の数値座標hi-j(数値)における60行(この60行の各行が部分行列Cの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Cの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図26に示すように、第2のサイクル数Q2=127シフトを繰り返すことで、360×60=21600ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Cの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Cの行数は360×Q2=45720であり、部分行列Cのサイズは、行方向が21600ビット、列方向が45720ビットとなる。   In this way, 60 columns in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix C in Table 3 (each row of the 60 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix C) is 1 column. By reading out every time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix C), and repeating the second cycle number Q2 = 127 shift as shown in FIG. 26, 360 × It is possible to designate the position of 1 of the submatrix C in the check matrix H corresponding to 60 = 21600 bits (columns). The number of rows of the submatrix C is 360 × Q2 = 45720, and the size of the submatrix C is 21600 bits in the row direction and 45720 bits in the column direction.

続いて、部分行列D(図27)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Dを形成するために、上述の表3に示す検査行列初期値テーブルの一部(表3のうち、61行目から65行目)から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Dの領域内の1の位置を周期的に配置する。ただし、部分行列Dは、部分行列Cと同じ第2のサイクル数Q2=127を適用するが、部分行列Cと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し周期に、第1のサイクル数Q1=5に相当する行方向のビットシフトを用いることで、パリティインターリーブを適用する点である。   Next, the partial matrix D (FIG. 27) will be described. In order to form the partial matrix D, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment uses a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 3 (from the 61st row to the 65th row in Table 3). A numerical value is read from (line), and the position of 1 in the region of the partial matrix D in the check matrix H is periodically arranged. However, the same number of cycles Q2 = 127 as that of the submatrix C is applied to the submatrix D. However, the difference from the submatrix C is that the first cycle number Q1 = By using a bit shift in the row direction corresponding to 5, parity interleaving is applied.

図27に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表3における検査行列初期値テーブルから、部分行列Dの360列毎の1を配置する行位置を指定するための5行・j列(9列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列D内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして第1のサイクル数Q1=5ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=127(127ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図22における検査行列H内の部分行列Dを構成する。   As shown in FIG. 27, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment designates the row position where 1 for every 360 columns of the submatrix D is arranged from the parity check matrix initial value table in Table 3. All of the 5 rows and j columns (9 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) are read out, and 1 is first assigned to the position in the specified submatrix D, and this first assigned position of 1 The first cycle number Q1 = 5 bits is shifted to the right in the row direction with reference to, and 1 is assigned to the position shifted downward in the column direction with the second cycle number Q2 = 127 (127 bits). Thus, the partial matrix D in the check matrix H in FIG. 22 is configured.

〈表3における検査行列初期値テーブルの部分行列D用の数値座標hi-j(数値)〉
61行目:h61-1(7173)からh61-9(40288)
62行目:h62-1(4656)からh62-9(45395)
63行目:h63-1(8410)からh63-9(46251)
64行目:h64-1(8401)からh64-9(45997)
65行目:h65-1(6188)からh65-9(30935)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix D of parity check matrix initial value table in Table 3>
61st line: h61-1 (7173) to h61-9 (40288)
62nd line: h62-1 (4656) to h62-9 (45395)
63rd line: h63-1 (8410) to h63-9 (46251)
64th line: h64-1 (8401) to h64-9 (45997)
65th line: h65-1 (6188) to h65-9 (30935)

このように、パリティインターリーブを適用した検査行列初期値テーブルの読み出し方法は、部分行列A,Cとは異なる読み出し方法であり、表3における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)における5行(この5行の各行が部分行列Dの最初の5列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Dの最初の5列毎の行位置に相当)に読み出し、表3における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)の1行分の読み出しを1セットとする。そして、図27に示すように、第1のサイクル数に相当するQ1=5ビット分の右シフトと、第2のサイクル数に相当するQ2=127分の下方シフトを360回繰り返すことで、360×5=1800ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Dの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Dの行数は360×Q2=45720であり、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が45720ビットとなる。   As described above, the parity check matrix initial value table reading method to which parity interleaving is applied is a different reading method from the partial matrices A and C, and is 5 in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the partial matrix D in Table 3. Read the numerical values of the rows (each row of these 5 rows corresponds to the first 5 columns of the submatrix D) for each column (the numerical value for each column corresponds to the row position of the first 5 columns of the submatrix D). In Table 3, one row of numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix D is read as one set. Then, as shown in FIG. 27, 3601 is repeated 360 times by shifting a right shift of Q1 = 5 bits corresponding to the first cycle number and a downward shift of Q2 = 127 corresponding to the second cycle number. It becomes possible to designate the position of 1 of the submatrix D in the check matrix H corresponding to x5 = 1800 bits (columns). The number of rows of the submatrix D is 360 × Q2 = 45720, and the size of the submatrix D is 1800 bits in the row direction and 45720 bits in the column direction.

つまり、表3に示す部分行列Dにおける検査行列初期値テーブルと、検査行列Hにおける列番号の関係を以下に示す。
検査行列初期値テーブル61行目の数値は、検査行列Hにおける21601列目(即ち、部分行列Dの1列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル62行目の数値は、検査行列Hにおける21602列目(即ち、部分行列Dの2列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル63行目の数値は、検査行列Hにおける21603列目(即ち、部分行列Dの3列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル64行目の数値は、検査行列Hにおける21604列目(即ち、部分行列Dの4列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル65行目の数値は、検査行列Hにおける21605列目(即ち、部分行列Dの5列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
That is, the relationship between the parity check matrix initial value table in the partial matrix D shown in Table 3 and the column numbers in the parity check matrix H is shown below.
The numerical value in the 61st row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 21601st column (that is, the first column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 62nd row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 21602th column (that is, the second column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value of the 63rd row of the parity check matrix initial value table is the first position of the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 21603rd column (that is, the third column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 64th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats with the number of cycles Q1 and Q2 in the 21604th column (that is, the fourth column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 65th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 in the 21605th column (that is, the fifth column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.

そして、図27において、検査行列初期値テーブル61行目から読み出された数値は、Q1=5ビット毎に、Q2=127シフトされる。この操作を360回繰り返すことで、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。同様に、検査行列初期値テーブル62行目から読み出された数値も、同じく、Q1=5ビット毎に、Q2=127シフトされ、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。以後、63,64,65行目においても同じ処理を繰り返すことで、360列×5セット=1800ビット相当の部分行列Dにおける1の位置が確定される。よって、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が45720ビットとなる。このように、Q1毎にQ2シフトするパリティインターリーブを適用した部分行列Dを検査行列Hに含めることで、この部分行列Dに対し上位に連接する部分行列Bとの間で発生するサイクル4の発生を回避し、LDPC符号の復号性能を向上することが可能となる。つまり、LDPC符号における伝送特性劣化の要因の1つとしてエラーフロアの発生があり、このエラーフロアの発生要因としては検査行列Hに含まれる1の配置が例えばサイクル4の形状配置を多数持つとエラーフロアが発生する可能性が高くなることが分かっている。そこで、この問題を解決する手段として、部分行列Dを含む検査行列Hとしている。   In FIG. 27, the numerical value read from the 61st row of the parity check matrix initial value table is shifted by Q2 = 127 every Q1 = 5 bits. By repeating this operation 360 times, the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. Similarly, the numerical value read from the 62nd row of the parity check matrix initial value table is also shifted by Q2 = 127 every Q1 = 5 bits, and the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. . Thereafter, the same process is repeated in the 63rd, 64th, and 65th rows, thereby determining the position of 1 in the submatrix D corresponding to 360 columns × 5 sets = 1800 bits. Therefore, the size of the submatrix D is 1800 bits in the row direction and 45720 bits in the column direction. In this way, by including in the check matrix H the partial matrix D to which the parity interleaving that shifts Q2 for each Q1 is applied, the generation of the cycle 4 that occurs between the partial matrix B and the partial matrix B that is connected to the higher rank with respect to the partial matrix D Thus, it is possible to improve the decoding performance of the LDPC code. That is, one of the causes of transmission characteristic deterioration in the LDPC code is the generation of an error floor. As the generation factor of this error floor, if one arrangement included in the check matrix H has many shape arrangements of cycle 4, for example, an error occurs. It has been found that floors are more likely to occur. Therefore, a check matrix H including a partial matrix D is used as a means for solving this problem.

以上の処理により求められたLDPC符号化率5/16における部分行列A、B、C、D、I、Oの集合行列である検査行列Hを用いて、上述したパリティ検査方程式(3)により、LDPCパリティを算出する。尚、符号化率5/16の場合、情報ビット長は21600ビットであることから、パリティ検査方程式においては、検査行列Hの1行目から1800行目までは、LDGM構造に基づくパリティ計算が適用され、1801行目から47520行目までは、対角構造に基づくパリティ計算が適用される。   Using the parity check equation (3) described above using the parity check matrix H, which is a set matrix of the partial matrices A, B, C, D, I, and O at the LDPC coding rate 5/16 obtained by the above processing, LDPC parity is calculated. In the case of a coding rate of 5/16, since the information bit length is 21600 bits, in the parity check equation, parity calculation based on the LDGM structure is applied from the first row to the 1800th row of the check matrix H. The parity calculation based on the diagonal structure is applied from the 1801st line to the 47520th line.

本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は69120ビットを基本単位としており、また、69120は1,2,3,4,5,6,8,10,12の値で割り切れる値である。よって本実施例の符号化器は、図1に示す送信装置1の機能ブロックとして適用した場合、非常に多様な変調多値数を用いることが可能であり、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK)、QPSK、8PSK、16APSK(16QAM)、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等、非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本実施例の送信装置1により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、LDPC符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置1から受信装置2に送信することができ、或いはまた、受信装置2により予め保持させてもよい。或いは、送信装置1から受信装置2に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置2により予め保持させてもよい。   The encoder (LDPC encoder 114) of this embodiment has 69120 bits as a basic unit, and 69120 is a value divisible by the values 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12. is there. Therefore, when applied as a functional block of the transmission apparatus 1 shown in FIG. 1, the encoder of the present embodiment can use a very wide variety of modulation multilevel numbers. For example, BPSK (π / 2 shift BPSK) ), QPSK, 8PSK, 16APSK (16QAM), 32APSK (32QAM), 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM, and the like. Therefore, the transmission apparatus 1 according to the present embodiment can perform signal transmission combining a very flexible modulation scheme and coding rate. Note that the parity check matrix initial value table for the parity check matrix used for LDPC encoding can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2 as auxiliary information, or may be held in advance by the reception apparatus 2. . Alternatively, the check matrix itself can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2, or the check matrix itself may be held in advance by the reception apparatus 2.

続いて、本実施例のLDPC符号化率5/16における復号器(LDPC復号部212)の処理過程について説明する。   Next, the process of the decoder (LDPC decoding unit 212) at the LDPC coding rate 5/16 of this embodiment will be described.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率5/16における復号器の処理過程)
本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号処理を行う。以下の説明では簡単のため、変調方式はBPSKとする。
(Processing of decoder at code length 69120 bits and LDPC coding rate 5/16)
The decoder (LDPC decoding unit 212) of this embodiment performs decoding processing of an LDPC code using a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. . In the following description, for the sake of simplicity, the modulation method is assumed to be BPSK.

本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、まず、送信シンボルx及び受信シンボルyに基づいて対数尤度比λ(n=1〜69120)を算出する。対数尤度比λとは送るビット0と1の確からしさの比の自然対数であり、送信シンボルx及び受信シンボルyを用いて上述した式(4)で表される。 Decoder of the present embodiment (LDPC decoder 212) first calculates the log likelihood ratio lambda n to (n = from 1 to 69120) on the basis of the transmitted symbols x n and the received symbol y n. It is a natural logarithm of the ratio of bits 0 and 1 of the probability that sends the log likelihood ratio lambda n, represented by the formula (4) described above by using the transmission symbols x n and the received symbol y n.

式(4)により取得した対数尤度比、及び上述の符号化率5/16に相当する検査行列H(図22に相当)を用いて、sum−product復号法等によるLDPC復号法を行う。反復復号回数は任意の値とする。また、LDPC復号においてはsum−product復号法以外にもmin−sum復号法等、多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する様々な手法を本発明に係るLDPC復号に適用可能である。   An LDPC decoding method such as a sum-product decoding method is performed using the log likelihood ratio obtained by Expression (4) and a check matrix H (corresponding to FIG. 22) corresponding to the above-described coding rate of 5/16. The number of iteration decoding is an arbitrary value. In LDPC decoding, various means such as a min-sum decoding method have been proposed in addition to the sum-product decoding method. Various methods for maximizing the likelihood ratio using a parity check matrix are used in the present invention. This is applicable to such LDPC decoding.

図28は、検査行列初期値テーブル(表3)によるLDPC符号化率5/16についてQPSK変調におけるC/N対BER特性(計算機シミュレーション)を示している。尚、図28は、非特許文献2(ARIB STD−B44)に基づくBCH符号(訂正能力12ビット)による誤り訂正後の結果であり、復号アルゴリズムは、sum−product復号法(例えば、非特許文献1参照)を利用した。sum−product復号法の復号反復回数は50回である。図29に、符号化率5/16におけるQPSKのシャノン限界を達成するC/Nと、図28から取得したBER=1×10−7点におけるC/Nの比較結果を示す。図29より、本検査行列に基づく符号化器、復号器、送信装置1及び受信装置2を構成することで、シャノン限界に迫る復号性能が得られることがわかる。従って、表3に基づく検査行列Hの採用により、現行の地上デジタル放送では困難であったシャノン限界に対し1dB未満となる好ましい伝送性能が得られるようになる。 FIG. 28 shows C / N versus BER characteristics (computer simulation) in QPSK modulation for an LDPC coding rate of 5/16 according to the parity check matrix initial value table (Table 3). FIG. 28 shows the result after error correction by the BCH code (correction capability 12 bits) based on Non-Patent Document 2 (ARIB STD-B44), and the decoding algorithm is the sum-product decoding method (for example, Non-Patent Document 1). The number of decoding iterations of the sum-product decoding method is 50 times. FIG. 29 shows a comparison result between C / N that achieves the Shannon limit of QPSK at a coding rate of 5/16 and C / N at BER = 1 × 10 −7 points obtained from FIG. From FIG. 29, it can be seen that decoding performance approaching the Shannon limit can be obtained by configuring the encoder, decoder, transmitter 1 and receiver 2 based on this parity check matrix. Therefore, the adoption of the check matrix H based on Table 3 makes it possible to obtain a preferable transmission performance that is less than 1 dB with respect to the Shannon limit, which was difficult in the current digital terrestrial broadcasting.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率6/16の伝送フレーム構成)
図30(a),(b)は、それぞれ本発明による符号長69120ビットのLDPC符号に係る一実施例のLDPC符号化率6/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示している。特に、図30(a)は、誤り訂正符号として、LDPC符号化率6/16のLDPC符号のみを用いる場合の伝送フレームの構成を示しており、図3(b)は、誤り訂正符号として、外符号としてのBCH符号、及び内符号としてのLDPC符号化率6/16のLDPC符号よりなる連接符号を用いる場合の伝送フレームの構成を示している。そして、図30(a),(b)にそれぞれ示す伝送フレームは、次世代地上放送伝送方式で用いるLDPC符号を基本とする伝送フレームを想定している。
(Transmission frame configuration of code length 69120 bits, LDPC coding rate 6/16)
FIGS. 30 (a) and 30 (b) show the structure of a transmission frame in an LDPC code rate 6/16 transmission system according to an embodiment of an LDPC code having a code length of 69120 bits according to the present invention. In particular, FIG. 30A shows a transmission frame configuration when only an LDPC code having an LDPC code rate of 6/16 is used as an error correction code, and FIG. 3B shows an error correction code as an error correction code. The configuration of a transmission frame in the case of using a concatenated code consisting of a BCH code as an outer code and an LDPC code having an LDPC code rate of 6/16 as an inner code is shown. The transmission frames shown in FIGS. 30A and 30B are assumed to be transmission frames based on LDPC codes used in the next-generation terrestrial broadcasting transmission system.

まず、図30(a)に示す伝送フレームは、LDPC符号化率6/16を満たす情報ビット及びLDPCパリティから構成される。本発明による一実施例の送信装置1は、図30(a)に示す伝送フレーム構成を用いることにより、符号化及び変調を行う。そして、本発明による一実施例の受信装置2は、この伝送フレーム構成に基づいて、復調及び誤り訂正符号の復号を行う。   First, the transmission frame shown in FIG. 30A is composed of information bits and LDPC parity satisfying the LDPC coding rate 6/16. The transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention performs encoding and modulation by using the transmission frame configuration shown in FIG. The receiving device 2 according to an embodiment of the present invention performs demodulation and decoding of an error correction code based on this transmission frame configuration.

また、図30(b)に示す伝送フレームは、図30(a)の変形として、情報ビット、BCHパリティ、及びLDPCパリティから構成され、図30(a)に示す伝送フレームと同様に、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2に適用可能である。図30(b)において、K_bchはBCH符号のパリティビット長に相当する。外符号の一例として、高度衛星放送方式で利用可能なBCH符号を適用する場合を示しており、K_bchは192ビットである。BCHパリティは基本的に情報ビットの一部として扱われ、LDPC符号で訂正しきれない軽微なビット誤りを保護する役割を有する。LDPCパリティ長が等しい場合、図30(a)及び図30(b)は、LDPC符号の訂正能力は同等である。しかしながら、誤り訂正の大部分の能力はLDPC符号に依存するため、主として、図30(a)に示す伝送フレームを前提に説明する。   The transmission frame shown in FIG. 30 (b) is composed of information bits, BCH parity, and LDPC parity as a modification of FIG. 30 (a), and is similar to the transmission frame shown in FIG. 30 (a). The present invention is applicable to the transmission device 1 and the reception device 2 according to the embodiment. In FIG. 30B, K_bch corresponds to the parity bit length of the BCH code. As an example of the outer code, a case where a BCH code that can be used in the advanced satellite broadcasting system is applied is shown, and K_bch is 192 bits. BCH parity is basically handled as a part of information bits and has a role of protecting minor bit errors that cannot be corrected by an LDPC code. When LDPC parity lengths are equal, FIGS. 30A and 30B have the same LDPC code correction capability. However, since most of the error correction capability depends on the LDPC code, the description will mainly be made on the assumption of the transmission frame shown in FIG.

図30(a)に示すように、次世代地上放送伝送方式を想定した伝送フレーム長は、LDPC符号長である69120ビットに相当する。69120ビットは360の整数倍で構成され、360×192で分割することが可能である。また、情報ビット長は25920ビットであり、25920/69120=6/16であることから、本伝送フレームはLDPC符号化率6/16を満たしている。また、符号長69120ビットは、高度衛星放送方式におけるLDPC符号長44880ビットよりも十分長いことから、よりシャノン限界に近い誤り訂正能力が期待できる。   As shown in FIG. 30A, the transmission frame length assuming the next-generation terrestrial broadcast transmission system corresponds to 69120 bits which is the LDPC code length. The 69120 bits are composed of an integral multiple of 360 and can be divided by 360 × 192. Further, since the information bit length is 25920 bits and 25920/69120 = 6/16, this transmission frame satisfies the LDPC coding rate 6/16. Moreover, since the code length 69120 bits is sufficiently longer than the LDPC code length 44880 bits in the advanced satellite broadcasting system, an error correction capability closer to the Shannon limit can be expected.

まず、一実施例のLDPC符号化率6/16における符号化器(LDPC符号化部114)の処理過程について説明する。   First, the process of the encoder (LDPC encoder 114) at an LDPC encoding rate of 6/16 according to an embodiment will be described.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率6/16における符号化器の処理過程)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成し、この検査行列Hを用いてLDPC符号パリティの生成を行う。LDPC符号化率6/16における検査行列Hの基本構成を図31に示す。検査行列Hの行方向の長さがLDPC符号長に相当し、LDPC符号長N=69120と設定する。本検査行列の符号化率は6/16であることから、検査行列Hの列方向の長さがLDPCパリティ長に相当し、LDPCパリティ長P=43200ビットである。
(Processing of encoder at code length 69120 bits and LDPC code rate 6/16)
The encoder according to the present embodiment (LDPC encoding unit 114) generates a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. To generate LDPC code parity. FIG. 31 shows a basic configuration of parity check matrix H at LDPC coding rate 6/16. The length in the row direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC code length, and LDPC code length N = 69120 is set. Since the coding rate of this parity check matrix is 6/16, the length in the column direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC parity length, and LDPC parity length P = 43200 bits.

図31において、部分行列A,C,及びDは、上述の表4に示す検査行列初期値テーブルを用いて構成される部分行列であり、部分行列BにはLDGM構造(図32)を適用する。LDGM構造の行重み(検査行列の行方向の1の数)は1行目が1で残りの行重みは全て2、列重みは全ての列で2(ただし、最後列のみ1)である階段行列である。部分行列Bのサイズは、行方向、列方向ともに1800ビットである。また、部分行列Iは、対角行列(図33)を適用する。対角行列の行重みは全て1である。部分行列Iのサイズは、行方向、列方向ともに41400ビットである。部分行列Oは、零行列に相当する。   In FIG. 31, partial matrices A, C, and D are partial matrices configured using the parity check matrix initial value table shown in Table 4 above, and the LDGM structure (FIG. 32) is applied to the partial matrix B. . The row weight of the LDGM structure (number of 1 in the row direction of the check matrix) is 1 for the first row, the remaining row weights are all 2, and the column weights are 2 for all columns (however, only the last column is 1). It is a matrix. The size of the submatrix B is 1800 bits in both the row direction and the column direction. In addition, a diagonal matrix (FIG. 33) is applied to the submatrix I. The row weights of the diagonal matrix are all 1. The size of the submatrix I is 41400 bits in both the row direction and the column direction. The submatrix O corresponds to a zero matrix.

部分行列Aのサイズは、図34に示すように、1800ビット(行)×25920ビット(列)で構成される。   The size of the submatrix A is 1800 bits (rows) × 25920 bits (columns) as shown in FIG.

また、部分行列Cのサイズは、図35に示すように、41400ビット(行)×25920ビット(列)で構成される。   Further, as shown in FIG. 35, the size of the submatrix C is composed of 41400 bits (rows) × 25920 bits (columns).

また、部分行列Dのサイズは、図36に示すように、41400ビット(行)×1800ビット(列)で構成される。   The size of the submatrix D is 41400 bits (rows) × 1800 bits (columns), as shown in FIG.

部分行列A,C,Dのいずれにおいても、これら部分行列のサイズは有限であることから、上述した式(1)に基づき、検査行列の1の位置は算出され、式(1)のQは、符号化率毎に定まる値を持つサイクル数であり、Qは上述した式(2)で求められる。   In any of the partial matrices A, C, and D, since the size of these partial matrices is finite, the position of 1 of the parity check matrix is calculated based on the above-described equation (1), and Q in equation (1) is , The number of cycles having a value determined for each coding rate, and Q is obtained by the above-described equation (2).

よって、本実施例のLDPC符号化率6/16において、部分行列Aの場合、Q=5(第1のサイクル数Q1)、部分行列C、及び部分行列Dの場合、Q=115(第2のサイクル数Q2)となる。   Therefore, in the LDPC coding rate 6/16 of the present embodiment, in the case of the submatrix A, Q = 5 (first cycle number Q1), the submatrix C, and the submatrix D, Q = 115 (second Cycle number Q2).

以下、より具体的に、LDPC符号化率6/16における部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成について説明する。   Hereinafter, generation of a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O at an LDPC coding rate of 6/16 will be described more specifically.

まず、部分行列A(図34)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Aを形成するために、上述の表4に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Aの領域内の1の位置を周期的に配置する。表4に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に77、行方向に最大12の数値が記載されている。この数値は、部分行列A,C及びDで利用する検査行列の1の最初の位置(初期値)に相当する。即ち、表4中のi行目・j列目の数値座標hi-j(数値)により、図31に示す検査行列H内の部分行列A,C,Dにおける1の最初の位置を指定する。一例として、図34において、h1-1(910)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける910行目に配置することに相当し、h1-2(1224)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける1224行目に配置することに相当する。また、h2-1(602)は、部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける602行目に配置し、h2-2(1599)は部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける1599行目に配置することに相当する。   First, the submatrix A (FIG. 34) will be described. In order to form the partial matrix A, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads a numerical value from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 4 above, and The position of 1 in the region of the matrix A is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 4, numerical values of 77 in the column direction and 12 at the maximum in the row direction are described. This numerical value corresponds to the first position (initial value) of 1 of the parity check matrix used in the partial matrices A, C, and D. That is, the first position of 1 in the partial matrices A, C, and D in the check matrix H shown in FIG. 31 is designated by the numerical coordinates hi-j (numerical value) of the i-th row and j-th column in Table 4. As an example, in FIG. 34, h1-1 (910) corresponds to placing 1 of the first column of the submatrix A in the 910th row of the check matrix H, and h1-2 (1224) is the submatrix. This corresponds to arranging 1 in the first column of A in the 1224th row in the check matrix H. H2-1 (602) places 1 in the 361th column of the submatrix A in the 602nd row of the check matrix H, and h2-2 (1599) sets 1 in the 361th column of the submatrix A to the check matrix. This corresponds to the arrangement in the 1599th line in H.

以上の関係に基づき、図34に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表4における検査行列初期値テーブルから、部分行列Aの360列毎の1を配置する行位置を指定するための72行・j列(最大3列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列A内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第1のサイクル数Q1=5(5ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Aを構成する。   Based on the above relationship, as shown in FIG. 34, the encoder (LDPC encoding unit 114) of this embodiment arranges 1 for every 360 columns of the submatrix A from the parity check matrix initial value table in Table 4. All of the 72 rows and j columns (maximum 3 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) for designating the row position to be read are read, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix A. 1 bit is shifted rightward in the row direction with reference to the position of 1 assigned first, and 1 is assigned to the position shifted downward in the column direction by the first cycle number Q1 = 5 (5 bits). By repeating, the submatrix A in the check matrix H is configured.

〈表4における検査行列初期値テーブルの部分行列A用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-1(910)からh1-2(1224)
・・・・
25行目:h25-1(209)からh25-2(1725)
26行目:h26-1(201)からh26-3(1643)
・・・・
72行目:h72-1(473)からh72-3(1374)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix A of parity check matrix initial value table in Table 4>
First line: h1-1 (910) to h1-2 (1224)
...
25th line: h25-1 (209) to h25-2 (1725)
26th line: h26-1 (201) to h26-3 (1643)
...
72nd line: h72-1 (473) to h72-3 (1374)

このように、表4における部分行列A用の数値座標hi-j(数値)における72行(この72行の各行が部分行列Aの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Aの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図34に示すように、第1のサイクル数Q1=5シフトを繰り返すことで、360×72=25920ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Aの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Aの行数は360×Q1=1800であり、部分行列Aのサイズは、行方向が25920ビット、列方向が1800ビットとなる。   In this way, the numerical values of 72 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical values) for the submatrix A in Table 4 (each row of the 72 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix A) are 1 column. By reading out each time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix A) and repeating the first cycle number Q1 = 5 shift as shown in FIG. 34, 360 × It becomes possible to designate the position of 1 of the submatrix A in the parity check matrix H corresponding to 72 = 25920 bits (columns). The number of rows of the submatrix A is 360 × Q1 = 1800, and the size of the submatrix A is 25920 bits in the row direction and 1800 bits in the column direction.

続いて、部分行列C(図35)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Cを形成するために、上述の表4に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Cの領域内の1の位置を周期的に配置する。表4に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に77、行方向に最大12の数値が記載されている。部分行列Cが部分行列Aと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し位置と、サイクル数である。   Next, the partial matrix C (FIG. 35) will be described. In order to form the partial matrix C, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads a numerical value from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 4 above, and The position of 1 in the region of the matrix C is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 4, numerical values of 77 in the column direction and 12 at the maximum in the row direction are described. The difference between the submatrix C and the submatrix A is the read position in the parity check matrix initial value table and the number of cycles.

図35に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表4における検査行列初期値テーブルから、部分行列Cの360列毎の1を配置する行位置を指定するための72行・j列(最大10列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列C内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=115(115ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図31における検査行列H内の部分行列Cを構成する。   As shown in FIG. 35, the encoder (LDPC encoder 114) of the present embodiment designates the row position where 1 is assigned for every 360 columns of the submatrix C from the parity check matrix initial value table in Table 4. All of the 72 rows and j columns (up to 10 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) are read out, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix C, and the first assigned 1 By repeatedly assigning 1 to the position shifted by 1 bit to the right in the row direction with respect to the position and shifted downward in the column direction by the second cycle number Q2 = 115 (115 bits), FIG. A submatrix C in the check matrix H is constructed.

〈表4における検査行列初期値テーブルの部分行列C用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-3(9915)からh1-12(35296)
・・・・
22行目:h22-3(2244)からh22-12(35420)
23行目:h23-3(10233)からh23-8(41986)
・・・・
25行目:h25-3(2098)からh25-8(35854)
26行目:h26-4(2745)からh26-9(29478)
・・・・
72行目:h26-4(6781)からh72-9(16858)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix C of parity check matrix initial value table in Table 4>
First line: h1-3 (9915) to h1-12 (35296)
...
22nd line: h22-3 (2244) to h22-12 (35420)
23rd line: h23-3 (10233) to h23-8 (41986)
...
25th line: h25-3 (2098) to h25-8 (35854)
26th line: h26-4 (2745) to h26-9 (29478)
...
72nd line: h26-4 (6781) to h72-9 (16858)

このように、表4における部分行列C用の数値座標hi-j(数値)における72行(この72行の各行が部分行列Cの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Cの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図35に示すように、第2のサイクル数Q2=115シフトを繰り返すことで、360×72=25920ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Cの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Cの行数は360×Q2=41400であり、部分行列Cのサイズは、行方向が25920ビット、列方向が41400ビットとなる。   In this way, the numerical values of 72 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical values) for the submatrix C in Table 4 (each row of the 72 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix C) are 1 column. Each time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix C), and the second cycle number Q2 = 115 shift is repeated as shown in FIG. It is possible to designate the position of 1 in the submatrix C in the check matrix H corresponding to 72 = 25920 bits (columns). The number of rows of the submatrix C is 360 × Q2 = 41400, and the size of the submatrix C is 25920 bits in the row direction and 41400 bits in the column direction.

続いて、部分行列D(図36)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Dを形成するために、上述の表4に示す検査行列初期値テーブルの一部(表4のうち、73行目から77行目)から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Dの領域内の1の位置を周期的に配置する。ただし、部分行列Dは、部分行列Cと同じ第2のサイクル数Q2=115を適用するが、部分行列Cと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し周期に、第1のサイクル数Q1=5に相当する行方向のビットシフトを用いることで、パリティインターリーブを適用する点である。   Next, the partial matrix D (FIG. 36) will be described. In order to form the partial matrix D, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment forms part of the parity check matrix initial value table shown in Table 4 above (from Table 73 to 77th line 77). A numerical value is read from (line), and the position of 1 in the region of the partial matrix D in the check matrix H is periodically arranged. However, the same number of cycles Q2 = 115 as that of the submatrix C is applied to the submatrix D. However, the difference from the submatrix C is that the first cycle number Q1 = By using a bit shift in the row direction corresponding to 5, parity interleaving is applied.

図36に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表4における検査行列初期値テーブルから、部分行列Dの360列毎の1を配置する行位置を指定するための5行・j列(7列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列D内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして第1のサイクル数Q1=5ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=115(115ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図31における検査行列H内の部分行列Dを構成する。   As shown in FIG. 36, the encoder (LDPC encoder 114) of the present embodiment designates the row position where 1 is assigned for every 360 columns of the submatrix D from the parity check matrix initial value table in Table 4. All of the 5 rows and j columns (7 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) are read out, and 1 is first assigned to the position in the specified submatrix D, and this first assigned position of 1 The first cycle number Q1 = 5 bits is shifted to the right in the row direction with reference to, and 1 is repeatedly assigned to the position shifted downward in the column direction at the second cycle number Q2 = 115 (115 bits). Thus, the partial matrix D in the check matrix H in FIG. 31 is configured.

〈表4における検査行列初期値テーブルの部分行列D用の数値座標hi-j(数値)〉
73行目:h73-1(12796)からh73-7(25584)
74行目:h74-1(9420)からh74-7(36703)
75行目:h75-1(26267)からh75-7(42550)
76行目:h76-1(5004)からh76-7(39968)
77行目:h77-1(17764)からh77-7(41091)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix D of parity check matrix initial value table in Table 4>
Line 73: h73-1 (12796) to h73-7 (25584)
74th line: h74-1 (9420) to h74-7 (36703)
75th line: h75-1 (26267) to h75-7 (42550)
76th line: h76-1 (5004) to h76-7 (39968)
Line 77: h77-1 (17764) to h77-7 (41091)

このように、パリティインターリーブを適用した検査行列初期値テーブルの読み出し方法は、部分行列A,Cとは異なる読み出し方法であり、表4における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)における5行(この5行の各行が部分行列Dの最初の5列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Dの最初の5列毎の行位置に相当)に読み出し、表4における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)の1行分の読み出しを1セットとする。そして、図36に示すように、第1のサイクル数に相当するQ1=5ビット分の右シフトと、第2のサイクル数に相当するQ2=115分の下方シフトを360回繰り返すことで、360×5=1800ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Dの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Dの行数は360×Q2=41400であり、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が41400ビットとなる。   As described above, the parity check matrix initial value table reading method to which parity interleaving is applied is a different reading method from the partial matrices A and C, and is 5 in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the partial matrix D in Table 4. Read the numerical values of the rows (each row of these 5 rows corresponds to the first 5 columns of the submatrix D) for each column (the numerical value for each column corresponds to the row position of the first 5 columns of the submatrix D). The reading of one row of the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix D in Table 4 is taken as one set. Then, as shown in FIG. 36, 3601 is repeated 360 times by shifting a right shift of Q1 = 5 bits corresponding to the first cycle number and a downward shift of Q2 = 115 minutes corresponding to the second cycle number. It becomes possible to designate the position of 1 of the submatrix D in the check matrix H corresponding to x5 = 1800 bits (columns). The number of rows of the submatrix D is 360 × Q2 = 41400, and the size of the submatrix D is 1800 bits in the row direction and 41400 bits in the column direction.

つまり、表4に示す部分行列Dにおける検査行列初期値テーブルと、検査行列Hにおける列番号の関係を以下に示す。
検査行列初期値テーブル73行目の数値は、検査行列Hにおける25921列目(即ち、部分行列Dの1列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル74行目の数値は、検査行列Hにおける25922列目(即ち、部分行列Dの2列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル75行目の数値は、検査行列Hにおける25923列目(即ち、部分行列Dの3列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル76行目の数値は、検査行列Hにおける25924列目(即ち、部分行列Dの4列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル77行目の数値は、検査行列Hにおける25925列目(即ち、部分行列Dの5列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
That is, the relationship between the parity check matrix initial value table in the submatrix D shown in Table 4 and the column numbers in the parity check matrix H is shown below.
The numerical value in the 73rd row of the parity check matrix initial value table is a value in the first parity check matrix H that repeats at the cycle number Q1, Q2 in the 25921st column (that is, the first column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 74th row of the parity check matrix initial value table is the value in the first parity check matrix H repeated at the first position (number of cycles Q1 and Q2) of 25922 in the parity check matrix H (that is, the second column of the submatrix D). Line position) is described.
The numerical value in the 75th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats with the number of cycles Q1 and Q2 in the 25923th column (that is, the third column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the 76th row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats at the number of cycles Q1 and Q2 of the 25924th column in the parity check matrix H (that is, the fourth column of the submatrix D). Line position) is described.
The numerical value in the 77th row of the parity check matrix initial value table is the first position of 1 in the 25925th column (that is, the fifth column of the submatrix D) in the parity check matrix H (in the first parity check matrix H that repeats with the cycle numbers Q1 and Q2). Line position) is described.

そして、図36において、検査行列初期値テーブル73行目から読み出された数値は、Q1=5ビット毎に、Q2=115シフトされる。この操作を360回繰り返すことで、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。同様に、検査行列初期値テーブル74行目から読み出された数値も、同じく、Q1=5ビット毎に、Q2=115シフトされ、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。以後、75,76,77行目においても同じ処理を繰り返すことで、360列×5セット=1800ビット相当の部分行列Dにおける1の位置が確定される。よって、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が41400ビットとなる。このように、Q1毎にQ2シフトするパリティインターリーブを適用した部分行列Dを検査行列Hに含めることで、この部分行列Dに対し上位に連接する部分行列Bとの間で発生するサイクル4の発生を回避し、LDPC符号の復号性能を向上することが可能となる。つまり、LDPC符号における伝送特性劣化の要因の1つとしてエラーフロアの発生があり、このエラーフロアの発生要因としては検査行列Hに含まれる1の配置が例えばサイクル4の形状配置を多数持つとエラーフロアが発生する可能性が高くなることが分かっている。そこで、この問題を解決する手段として、部分行列Dを含む検査行列Hとしている。   In FIG. 36, the numerical value read from the 73rd row of the parity check matrix initial value table is shifted by Q2 = 115 every Q1 = 5 bits. By repeating this operation 360 times, the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. Similarly, the numerical value read from the 74th row of the parity check matrix initial value table is also shifted by Q2 = 115 every Q1 = 5 bits, and the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. . Thereafter, the same processing is repeated in the 75th, 76th, and 77th rows to determine the position of 1 in the submatrix D corresponding to 360 columns × 5 sets = 1800 bits. Therefore, the size of the submatrix D is 1800 bits in the row direction and 41400 bits in the column direction. In this way, by including in the check matrix H the partial matrix D to which the parity interleaving that shifts Q2 for each Q1 is applied, the generation of the cycle 4 that occurs between the partial matrix B and the partial matrix B that is connected to the higher rank with respect to the partial matrix D Thus, it is possible to improve the decoding performance of the LDPC code. That is, one of the causes of transmission characteristic deterioration in the LDPC code is the generation of an error floor. As the generation factor of this error floor, if one arrangement included in the check matrix H has many shape arrangements of cycle 4, for example, an error occurs. It has been found that floors are more likely to occur. Therefore, a check matrix H including a partial matrix D is used as a means for solving this problem.

以上の処理により求められたLDPC符号化率6/16における部分行列A、B、C、D、I、Oの集合行列である検査行列Hを用いて、上述したパリティ検査方程式(3)により、LDPCパリティを算出する。尚、符号化率6/16の場合、情報ビット長は25920ビットであることから、パリティ検査方程式においては、検査行列Hの1行目から1800行目までは、LDGM構造に基づくパリティ計算が適用され、1801行目から43200行目までは、対角構造に基づくパリティ計算が適用される。   Using the parity check equation (3) described above using the parity check matrix H that is a set matrix of the partial matrices A, B, C, D, I, and O at the LDPC coding rate 6/16 obtained by the above processing, LDPC parity is calculated. In the case of a coding rate of 6/16, the information bit length is 25920 bits. Therefore, in the parity check equation, the parity calculation based on the LDGM structure is applied from the first row to the 1800th row of the check matrix H. The parity calculation based on the diagonal structure is applied from the 1801st line to the 43200th line.

本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は69120ビットを基本単位としており、また、69120は1,2,3,4,5,6,8,10,12の値で割り切れる値である。よって本実施例の符号化器は、図1に示す送信装置1の機能ブロックとして適用した場合、非常に多様な変調多値数を用いることが可能であり、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK)、QPSK、8PSK、16APSK(16QAM)、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等、非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本実施例の送信装置1により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、LDPC符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置1から受信装置2に送信することができ、或いはまた、受信装置2により予め保持させてもよい。或いは、送信装置1から受信装置2に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置2により予め保持させてもよい。   The encoder (LDPC encoder 114) of this embodiment has 69120 bits as a basic unit, and 69120 is a value divisible by the values 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12. is there. Therefore, when applied as a functional block of the transmission apparatus 1 shown in FIG. 1, the encoder of the present embodiment can use a very wide variety of modulation multilevel numbers. For example, BPSK (π / 2 shift BPSK) ), QPSK, 8PSK, 16APSK (16QAM), 32APSK (32QAM), 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM, and the like. Therefore, the transmission apparatus 1 according to the present embodiment can perform signal transmission combining a very flexible modulation scheme and coding rate. Note that the parity check matrix initial value table for the parity check matrix used for LDPC encoding can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2 as auxiliary information, or may be held in advance by the reception apparatus 2. . Alternatively, the check matrix itself can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2, or the check matrix itself may be held in advance by the reception apparatus 2.

続いて、本実施例のLDPC符号化率6/16における復号器(LDPC復号部212)の処理過程について説明する。   Next, the process of the decoder (LDPC decoding unit 212) at the LDPC coding rate 6/16 of this embodiment will be described.

(符号長69120ビット,LDPC符号化率6/16における復号器の処理過程)
本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号処理を行う。以下の説明では簡単のため、変調方式はBPSKとする。
(Processing of decoder at code length 69120 bits and LDPC coding rate 6/16)
The decoder (LDPC decoding unit 212) of this embodiment performs decoding processing of an LDPC code using a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. . In the following description, for the sake of simplicity, the modulation method is assumed to be BPSK.

本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、まず、送信シンボルx及び受信シンボルyに基づいて対数尤度比λ(n=1〜69120)を算出する。対数尤度比λとは送るビット0と1の確からしさの比の自然対数であり、送信シンボルx及び受信シンボルyを用いて上述した式(4)で表される。 Decoder of the present embodiment (LDPC decoder 212) first calculates the log likelihood ratio lambda n to (n = from 1 to 69120) on the basis of the transmitted symbols x n and the received symbol y n. It is a natural logarithm of the ratio of bits 0 and 1 of the probability that sends the log likelihood ratio lambda n, represented by the formula (4) described above by using the transmission symbols x n and the received symbol y n.

式(4)により取得した対数尤度比、及び上述の符号化率6/16に相当する検査行列H(図31に相当)を用いて、sum−product復号法等によるLDPC復号法を行う。反復復号回数は任意の値とする。また、LDPC復号においてはsum−product復号法以外にもmin−sum復号法等、多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する様々な手法を本発明に係るLDPC復号に適用可能である。   An LDPC decoding method such as a sum-product decoding method is performed using the log-likelihood ratio obtained by Expression (4) and a check matrix H (corresponding to FIG. 31) corresponding to the coding rate of 6/16. The number of iteration decoding is an arbitrary value. In LDPC decoding, various means such as a min-sum decoding method have been proposed in addition to the sum-product decoding method. Various methods for maximizing the likelihood ratio using a parity check matrix are used in the present invention. This is applicable to such LDPC decoding.

図37は、検査行列初期値テーブル(表4)によるLDPC符号化率6/16についてQPSK変調におけるC/N対BER特性(計算機シミュレーション)を示している。尚、図37は、非特許文献2(ARIB STD−B44)に基づくBCH符号(訂正能力12ビット)による誤り訂正後の結果であり、復号アルゴリズムは、sum−product復号法(例えば、非特許文献1参照)を利用した。sum−product復号法の復号反復回数は50回である。図38に、符号化率6/16におけるQPSKのシャノン限界を達成するC/Nと、図37から取得したBER=1×10−7点におけるC/Nの比較結果を示す。図38より、本検査行列に基づく符号化器、復号器、送信装置1及び受信装置2を構成することで、シャノン限界に迫る復号性能が得られることがわかる。従って、表4に基づく検査行列Hの採用により、現行の地上デジタル放送では困難であったシャノン限界に対し1dB未満となる好ましい伝送性能が得られるようになる。 FIG. 37 shows C / N versus BER characteristics (computer simulation) in QPSK modulation for an LDPC coding rate of 6/16 according to the parity check matrix initial value table (Table 4). FIG. 37 shows the result after error correction by a BCH code (correction capability 12 bits) based on Non-Patent Document 2 (ARIB STD-B44). The decoding algorithm is a sum-product decoding method (for example, non-patent document 1). The number of decoding iterations of the sum-product decoding method is 50 times. FIG. 38 shows a comparison result between C / N that achieves the Shannon limit of QPSK at a coding rate of 6/16 and C / N at BER = 1 × 10 −7 obtained from FIG. From FIG. 38, it can be seen that decoding performance approaching the Shannon limit can be obtained by configuring the encoder, decoder, transmitter 1 and receiver 2 based on this parity check matrix. Therefore, by adopting the check matrix H based on Table 4, it is possible to obtain a preferable transmission performance that is less than 1 dB with respect to the Shannon limit that is difficult in the current digital terrestrial broadcasting.

〔符号長17280ビットのLDPC符号〕
次に、図39乃至図52を参照して、符号長17280ビットのLDPC符号におけるLDPC符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々に関する符号化器(LDPC符号化部114)及び復号器(LDPC復号部212)について説明する。尚、符号長17280ビットのLDPC符号の符号化器(LDPC符号化部114)を備える送信装置1、並びに符号長17280ビットのLDPC符号の復号器(LDPC復号部212)を備える受信装置2の構成は、上述した図1及び図2に示すものと同様に構成される。
[LDPC code with a code length of 17280 bits]
Next, referring to FIG. 39 to FIG. 52, encoders for LDPC code rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 in an LDPC code having a code length of 17280 bits. The (LDPC encoding unit 114) and the decoder (LDPC decoding unit 212) will be described. The configuration of a transmission apparatus 1 including an LDPC code encoder (LDPC encoding unit 114) having a code length of 17280 bits and a reception apparatus 2 including an LDPC code decoder (LDPC decoding unit 212) having a code length of 17280 bits. Is configured similarly to that shown in FIGS. 1 and 2 described above.

(符号長17280ビット,LDPC符号化率2/16伝送フレーム構成)
図39(a),(b)は、それぞれ本発明によるLDPC符号の符号長N=17280ビットに係る一実施例のLDPC符号化率2/16の伝送システムにおける伝送フレームの構成を示している。特に、図39(a)は、誤り訂正符号として、LDPC符号化率2/16のLDPC符号のみを用いる場合の伝送フレームの構成を示しており、図39(b)は、誤り訂正符号として、外符号としてのBCH符号、及び内符号としてのLDPC符号化率2/16のLDPC符号よりなる連接符号を用いる場合の伝送フレームの構成を示している。そして、図39(a),(b)にそれぞれ示す伝送フレームは、次世代地上放送伝送方式で用いるLDPC符号を基本とする伝送フレームを想定している。
(Code length 17280 bits, LDPC code rate 2/16 transmission frame configuration)
FIGS. 39 (a) and 39 (b) respectively show transmission frame configurations in an LDPC code rate 2/16 transmission system according to an embodiment relating to the code length N = 17280 bits of the LDPC code according to the present invention. In particular, FIG. 39 (a) shows the configuration of a transmission frame when only an LDPC code having an LDPC coding rate of 2/16 is used as an error correction code, and FIG. 39 (b) shows an error correction code as The structure of a transmission frame in the case of using a concatenated code including a BCH code as an outer code and an LDPC code having an LDPC code rate of 2/16 as an inner code is shown. 39A and 39B are assumed to be transmission frames based on LDPC codes used in the next-generation terrestrial broadcast transmission method.

まず、図39(a)に示す伝送フレームは、LDPC符号化率2/16を満たす情報ビット及びLDPCパリティから構成される。本発明による一実施例の送信装置1は、図3(a)に示す伝送フレーム構成を用いることにより、符号化及び変調を行う。そして、本発明による一実施例の受信装置2は、この伝送フレーム構成に基づいて、復調及び誤り訂正符号の復号を行う。   First, the transmission frame shown in FIG. 39A is composed of information bits and LDPC parity that satisfy the LDPC coding rate 2/16. The transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention performs encoding and modulation by using the transmission frame configuration shown in FIG. The receiving device 2 according to an embodiment of the present invention performs demodulation and decoding of an error correction code based on this transmission frame configuration.

また、図39(b)に示す伝送フレームは、図39(a)の変形として、情報ビット、BCHパリティ、及びLDPCパリティから構成され、図39(a)に示す伝送フレームと同様に、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2に適用可能である。図39(b)において、K_bchはBCH符号のパリティビット長に相当する。外符号の一例として、高度衛星放送方式で利用可能なBCH符号を適用することも可能であるが、その他にも、K_bchとして168ビットのBCH符号を適用できる。BCHパリティは基本的に情報ビットの一部として扱われ、LDPC符号で訂正しきれない軽微なビット誤りを保護する役割を有する。LDPCパリティ長が等しい場合、図39(a)及び図39(b)は、LDPC符号の訂正能力は同等である。しかしながら、誤り訂正の大部分の能力はLDPC符号に依存するため、主として、図39(a)に示す伝送フレームを前提に説明する。   The transmission frame shown in FIG. 39 (b) is composed of information bits, BCH parity, and LDPC parity as a modification of FIG. 39 (a), and is similar to the transmission frame shown in FIG. 39 (a). The present invention is applicable to the transmission device 1 and the reception device 2 according to the embodiment. In FIG. 39B, K_bch corresponds to the parity bit length of the BCH code. As an example of the outer code, it is possible to apply a BCH code that can be used in the advanced satellite broadcasting system, but in addition, a 168-bit BCH code can be applied as K_bch. BCH parity is basically handled as a part of information bits and has a role of protecting minor bit errors that cannot be corrected by an LDPC code. When the LDPC parity lengths are equal, FIGS. 39A and 39B have the same LDPC code correction capability. However, since most of the error correction capability depends on the LDPC code, the description will mainly be made on the premise of the transmission frame shown in FIG.

図39(a)に示すように、LDPC符号化率2/16の場合、次世代地上放送伝送方式を想定した伝送フレーム長は、LDPC符号長であるN=17280ビットに相当する。17280ビットはM=360の整数倍で構成され、360×48で分割することが可能である。また、情報ビット長J=2160ビットであり、2160/17280=2/16であることから、本伝送フレームはLDPC符号化率2/16を満たしている。また、符号長17280ビットは、高度衛星放送方式におけるLDPC符号長44880ビットよりも短いことから誤り訂正能力としては不利になるが簡易な伝送方式として、現行の地上デジタル放送よりシャノン限界に近い誤り訂正能力が期待できる。   As shown in FIG. 39 (a), in the case of LDPC coding rate 2/16, the transmission frame length assuming the next-generation terrestrial broadcasting transmission system corresponds to N = 17280 bits which is the LDPC code length. The 17280 bits are composed of an integer multiple of M = 360, and can be divided by 360 × 48. Further, since the information bit length J = 2160 bits and 2160/17280 = 2/16, this transmission frame satisfies the LDPC coding rate 2/16. Also, the code length of 17280 bits is shorter than the LDPC code length of 44880 bits in the advanced satellite broadcasting system, which is disadvantageous as an error correction capability, but as a simple transmission system, error correction closer to the Shannon limit than the current terrestrial digital broadcasting Ability can be expected.

(符号長17280ビット,LDPC符号化率2/16における符号化器の処理過程)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成し、この検査行列Hを用いてLDPC符号パリティの生成を行う。LDPC符号化率2/16における検査行列Hの基本構成を図40に示す。検査行列Hの行方向の長さがLDPC符号長に相当し、LDPC符号長N=17280と設定する。本検査行列の符号化率は2/16であることから、検査行列Hの列方向の長さがLDPCパリティ長に相当し、LDPCパリティ長P=15120ビットである。
(Processing of encoder at code length 17280 bits, LDPC code rate 2/16)
The encoder according to the present embodiment (LDPC encoding unit 114) generates a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. To generate LDPC code parity. FIG. 40 shows the basic configuration of parity check matrix H at the LDPC coding rate 2/16. The length in the row direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC code length, and LDPC code length N = 17280 is set. Since the coding rate of this parity check matrix is 2/16, the length in the column direction of parity check matrix H corresponds to the LDPC parity length, and LDPC parity length P = 15120 bits.

図40において、部分行列A,C,及びDは、上述の表5に示す検査行列初期値テーブルを用いて構成される部分行列であり、部分行列BにはLDGM構造(図41)を適用する。LDGM構造の行重み(検査行列の行方向の1の数)は1行目が1で残りの行重みは全て2、列重みは全ての列で2(ただし、最後列のみ1)である階段行列である。部分行列Bのサイズは、行方向、列方向ともに1440ビットである。また、部分行列Iは、対角行列(図42)を適用する。対角行列の行重みは全て1である。部分行列Iのサイズは、行方向、列方向ともに13680ビットである。部分行列Oは、零行列に相当する。   In FIG. 40, partial matrices A, C, and D are partial matrices configured using the parity check matrix initial value table shown in Table 5 above, and the LDGM structure (FIG. 41) is applied to the partial matrix B. . The row weight of the LDGM structure (number of 1 in the row direction of the check matrix) is 1 for the first row, the remaining row weights are all 2, and the column weights are 2 for all columns (however, only the last column is 1). It is a matrix. The size of the submatrix B is 1440 bits in both the row direction and the column direction. In addition, a diagonal matrix (FIG. 42) is applied to the submatrix I. The row weights of the diagonal matrix are all 1. The size of the submatrix I is 13680 bits in both the row direction and the column direction. The submatrix O corresponds to a zero matrix.

部分行列Aのサイズは、図43に示すように、M1×J=1440ビット(行)×2160ビット(列)で構成される。   As shown in FIG. 43, the size of the submatrix A is composed of M1 × J = 1440 bits (rows) × 2160 bits (columns).

また、部分行列Cのサイズは、図44に示すように、M2×J=13680ビット(行)×2160ビット(列)で構成される。   Further, as shown in FIG. 44, the size of the submatrix C is configured by M2 × J = 13680 bits (rows) × 2160 bits (columns).

また、部分行列Dのサイズは、図45に示すように、M2×M1=13680ビット(行)×1440ビット(列)で構成される。   Further, as shown in FIG. 45, the size of the submatrix D is composed of M2 × M1 = 13680 bits (rows) × 1440 bits (columns).

部分行列A,C,Dのいずれにおいても、これら部分行列のサイズは有限であることから、上述した式(1)に基づき、検査行列の1の位置は算出され、式(1)のQは、符号化率毎に定まる値を持つサイクル数であり、Qは上述した式(2)で求められる。   In any of the partial matrices A, C, and D, since the size of these partial matrices is finite, the position of 1 of the parity check matrix is calculated based on the above-described equation (1), and Q in equation (1) is , The number of cycles having a value determined for each coding rate, and Q is obtained by the above-described equation (2).

よって、本実施例のLDPC符号化率2/16において、部分行列Aの場合、Q=4(第1のサイクル数Q1=M1/M=1440/360)、部分行列C、及び部分行列Dの場合、Q=38(第2のサイクル数Q2=M2/M=13680/360)となる。   Therefore, in the LDPC coding rate 2/16 of the present embodiment, in the case of the partial matrix A, Q = 4 (first cycle number Q1 = M1 / M = 1440/360), the partial matrix C, and the partial matrix D. In this case, Q = 38 (second cycle number Q2 = M2 / M = 13680/360).

以下、より具体的に、LDPC符号化率2/16における部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成する方法について説明する。   Hereinafter, a method for generating a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O at LDPC coding rate 2/16 will be described in more detail.

まず、部分行列A(図43)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Aを形成するために、上述の表5に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Aの領域内の1の位置を周期的に配置する。表5に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に10、行方向に最大11の数値が記載されている。この数値は、部分行列A,C及びDで利用する検査行列の1の最初の位置(初期値)に相当する。即ち、表5中のi行目・j列目の数値座標hi-j(数値)により、図40に示す検査行列H内の部分行列A,C,Dにおける1の最初の位置を指定する。一例として、図43において、h1-1(698)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける698行目に配置することに相当し、h1-2(964)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける964行目に配置することに相当する。また、h2-1(534)は、部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける534行目に配置し、h2-2(595)は部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける595行目に配置することに相当する。   First, the submatrix A (FIG. 43) will be described. In order to form the partial matrix A, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads numerical values from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 5 above, and The position of 1 in the region of the matrix A is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 5, numerical values of 10 in the column direction and 11 at the maximum in the row direction are described. This numerical value corresponds to the first position (initial value) of 1 of the parity check matrix used in the partial matrices A, C, and D. That is, the first position of 1 in the partial matrices A, C, and D in the check matrix H shown in FIG. 40 is designated by the numerical coordinates hi-j (numerical values) in the i-th row and j-th column in Table 5. As an example, in FIG. 43, h1-1 (698) corresponds to placing 1 of the first column of the submatrix A on the 698th row in the check matrix H, and h1-2 (964) is the submatrix. This corresponds to arranging 1 in the first column of A in the 964th row in the parity check matrix H. H2-1 (534) places 1 in the 361th column of the submatrix A in the 534th row of the check matrix H, and h2-2 (595) sets 1 in the 361th column of the submatrix A to the check matrix. This corresponds to the arrangement in the 595th line in H.

以上の関係に基づき、図43に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表5における検査行列初期値テーブルから、部分行列Aの360列毎の1を配置する行位置を指定するための6行・j列(3列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列A内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第1のサイクル数Q1=4(4ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Aを構成する。   Based on the above relationship, as shown in FIG. 43, the encoder (LDPC encoder 114) of this embodiment arranges 1 for every 360 columns of the submatrix A from the parity check matrix initial value table in Table 5. All the 6 rows and j columns (3 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) for specifying the row position to be read are read out, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix A. 1 is assigned to the position shifted rightward in the row direction with respect to the position of 1 assigned to 1 and shifted downward in the column direction at the first cycle number Q1 = 4 (4 bits). Thus, the partial matrix A in the check matrix H is configured.

〈表5における検査行列初期値テーブルの部分行列A用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-1(698)からh1-3(1335)
2行目:h2-1(534)からh2-3(1325)
3行目:h3-1(262)からh3-3(1336)
4行目:h4-1(884)からh4-3(1301)
5行目:h5-1(8)からh5-3(853)
6行目:h6-1(73)からh6-3(816)
<Numerical Coordinates hi-j (Numeric Value) for Submatrix A in Check Matrix Initial Value Table in Table 5>
First line: h1-1 (698) to h1-3 (1335)
2nd line: h2-1 (534) to h2-3 (1325)
3rd line: h3-1 (262) to h3-3 (1336)
Fourth line: h4-1 (884) to h4-3 (1301)
5th line: h5-1 (8) to h5-3 (853)
6th line: h6-1 (73) to h6-3 (816)

このように、表5における部分行列A用の数値座標hi-j(数値)における6行(この6行の各行が部分行列Aの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Aの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図43に示すように、第1のサイクル数Q1=4シフトを繰り返すことで、360×6=2160ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Aの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Aの行数は360×Q1=1440であり、部分行列Aのサイズは、行方向が2160ビット、列方向が1440ビットとなる。   In this way, the numerical values of 6 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical values) for the submatrix A in Table 5 (each row of these 6 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix A) are 1 column. By reading out each time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix A) and repeating the first cycle number Q1 = 4 shifts as shown in FIG. It becomes possible to specify the position of 1 of the submatrix A in the check matrix H corresponding to 6 = 2160 bits (columns). The number of rows of the submatrix A is 360 × Q1 = 1440, and the size of the submatrix A is 2160 bits in the row direction and 1440 bits in the column direction.

続いて、部分行列C(図44)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Cを形成するために、上述の表2に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Cの領域内の1の位置を周期的に配置する。表5に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に10、行方向に最大11の数値が記載されている。部分行列Cが部分行列Aと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し位置と、サイクル数である。   Next, the partial matrix C (FIG. 44) will be described. In order to form the partial matrix C, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment reads numerical values from a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 2 above, and The position of 1 in the region of the matrix C is periodically arranged. In the parity check matrix initial value table shown in Table 5, numerical values of 10 in the column direction and 11 at the maximum in the row direction are described. The difference between the submatrix C and the submatrix A is the read position in the parity check matrix initial value table and the number of cycles.

図44に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表5における検査行列初期値テーブルから、部分行列Cの360列毎の1を配置する行位置を指定するための6行・j列(最大8列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列C内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=38(38ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図40における検査行列H内の部分行列Cを構成する。   As shown in FIG. 44, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment designates the row position where 1 for every 360 columns of the submatrix C is arranged from the parity check matrix initial value table in Table 5. All of the numerical coordinates hi-j (numerical values) of 6 rows and j columns (maximum 8 columns) are read out, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix C, and the first assigned 1 40 by shifting 1 bit rightward in the row direction with respect to the position and assigning 1 to the position shifted downward in the column direction at the second cycle number Q2 = 38 (38 bits). A submatrix C in the check matrix H is constructed.

〈表5における検査行列初期値テーブルの部分行列C用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-4(3209)からh1-10(13592)
2行目:h2-4(1970)からh2-11(15025)
3行目:h3-4(2307)からh3-11(10902)
4行目:h4-4(6441)からh4-11(11622)
5行目:h5-4(3911)からh5-11(10034)
6行目:h6-4(3957)からh6-11(14862)
<Numerical Coordinates hi-j (Numeric Value) for Submatrix C of Check Matrix Initial Value Table in Table 5>
First line: h1-4 (3209) to h1-10 (13592)
2nd line: h2-4 (1970) to h2-11 (15025)
3rd line: h3-4 (2307) to h3-11 (10902)
Fourth line: h4-4 (6441) to h4-11 (11622)
5th line: h5-4 (3911) to h5-11 (10034)
6th line: h6-4 (3957) to h6-11 (14862)

このように、表5における部分行列C用の数値座標hi-j(数値)における6行(この6行の各行が部分行列Cの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Cの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図44に示すように、第2のサイクル数Q2=38シフトを繰り返すことで、360×6=2160ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Cの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Cの行数は360×Q2=13680であり、部分行列Cのサイズは、行方向が2160ビット、列方向が13680ビットとなる。   Thus, the numerical values of 6 rows in the numerical coordinates hi-j (numerical values) for the submatrix C in Table 5 (each row of these 6 rows corresponds to the first column for every 360 columns of the submatrix C) is 1 column. By reading out each time (the numerical value for each column corresponds to the first row position for every 360 columns of the submatrix C) and repeating the second cycle number Q2 = 38 shift as shown in FIG. It is possible to designate the position of 1 in the submatrix C in the parity check matrix H corresponding to 6 = 2160 bits (columns). Further, the number of rows of the submatrix C is 360 × Q2 = 13680, and the size of the submatrix C is 2160 bits in the row direction and 13680 bits in the column direction.

続いて、部分行列D(図45)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、部分行列Dを形成するために、上述の表5に示す検査行列初期値テーブルの一部(表5のうち、7行目から10行目)から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Dの領域内の1の位置を周期的に配置する。ただし、部分行列Dは、部分行列Cと同じ第2のサイクル数Q2=38を適用するが、部分行列Cと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し周期に、第1のサイクル数Q1=4に相当する行方向のビットシフトを用いることで、パリティインターリーブを適用する点である。   Next, the partial matrix D (FIG. 45) will be described. In order to form the partial matrix D, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment forms a part of the parity check matrix initial value table shown in Table 5 (from the seventh row to 10th row in Table 5). A numerical value is read from (line), and the position of 1 in the region of the partial matrix D in the check matrix H is periodically arranged. However, the same number of cycles Q2 = 38 as that of the submatrix C is applied to the submatrix D. However, the submatrix D differs from the submatrix C in the read cycle in the parity check matrix initial value table in the first cycle number Q1 = By using a bit shift in the row direction corresponding to 4, parity interleaving is applied.

図45に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表2における検査行列初期値テーブルから、部分行列Dの360列毎の1を配置する行位置を指定するための4行・j列(10列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列D内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして第1のサイクル数Q1=4ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=38(38ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、図45における検査行列H内の部分行列Dを構成する。   As shown in FIG. 45, the encoder (LDPC encoding unit 114) of the present embodiment designates the row position where 1 for every 360 columns of the submatrix D is arranged from the parity check matrix initial value table in Table 2. All of the four rows and j columns (10 columns) of numerical coordinates hi-j (numerical values) are read out, and 1 is first assigned to the position in the designated submatrix D, and this first assigned position of 1 The first cycle number Q1 = 4 bits is shifted to the right in the row direction with reference to, and 1 is repeatedly assigned to the position shifted downward in the column direction at the second cycle number Q2 = 38 (38 bits). Thus, the partial matrix D in the check matrix H in FIG. 45 is configured.

〈表5における検査行列初期値テーブルの部分行列D用の数値座標hi-j(数値)〉
7行目:h7-1(5621)からh7-10(14217)
8行目:h8-1(2433)からh8-10(12608)
9行目:h9-1(3411)からh9-10(14822)
10行目:h10-1(1525)からh10-10(13529)
<Numerical coordinates hi-j (numerical value) for submatrix D of parity check matrix initial value table in Table 5>
7th line: h7-1 (5621) to h7-10 (14217)
8th line: h8-1 (2433) to h8-10 (12608)
9th line: h9-1 (3411) to h9-10 (14822)
10th line: h10-1 (1525) to h10-10 (13529)

このように、パリティインターリーブを適用した検査行列初期値テーブルの読み出し方法は、部分行列A,Cとは異なる読み出し方法であり、表5における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)における4行(この4行の各行が部分行列Dの最初の4列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Dの最初の4列毎の行位置に相当)に読み出し、表5における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)の1行分の読み出しを1セットとする。そして、図45に示すように、第1のサイクル数に相当するQ1=4ビット分の右シフトと、第2のサイクル数に相当するQ2=38分の下方シフトを360回繰り返すことで、360×4=1440ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Dの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Dの行数は360×Q2=13680であり、部分行列Dのサイズは、行方向が1440ビット、列方向が13680ビットとなる。   As described above, the parity check matrix initial value table reading method to which parity interleaving is applied is a different reading method from the partial matrices A and C, and 4 in the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the partial matrix D in Table 5. Read the numerical value of each row (each row of the four rows corresponds to the first four columns of the submatrix D) for each column (the numerical value for each column corresponds to the row position for each of the first four columns of the submatrix D). In Table 5, one row of the numerical coordinates hi-j (numerical value) for the submatrix D is read as one set. Then, as shown in FIG. 45, 3601 is repeated 360 times by shifting a right shift of Q1 = 4 bits corresponding to the first cycle number and a downward shift of Q2 = 38 minutes corresponding to the second cycle number. It becomes possible to designate the position of 1 of the submatrix D in the check matrix H corresponding to x4 = 1440 bits (columns). Further, the number of rows of the submatrix D is 360 × Q2 = 13680, and the size of the submatrix D is 1440 bits in the row direction and 13680 bits in the column direction.

つまり、表5に示す部分行列Dにおける検査行列初期値テーブルと、検査行列Hにおける列番号の関係を以下に示す。
検査行列初期値テーブル7行目の数値は、検査行列Hにおける2161列目(即ち、部分行列Dの1列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル8行目の数値は、検査行列Hにおける2162列目(即ち、部分行列Dの2列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル9行目の数値は、検査行列Hにおける2163列目(即ち、部分行列Dの3列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル10行目の数値は、検査行列Hにおける2164列目(即ち、部分行列Dの4列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
That is, the relationship between the parity check matrix initial value table in the partial matrix D shown in Table 5 and the column numbers in the parity check matrix H is shown below.
The numerical value in the seventh row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats with the number of cycles Q1 and Q2 in the 2161th column (that is, the first column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value of the 8th row of the parity check matrix initial value table is the first position of 1 in the 2162th column (that is, the second column of the partial matrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value in the ninth row of the parity check matrix initial value table is the first position in the first parity check matrix H that repeats with the number of cycles Q1 and Q2 in the 2163rd column (that is, the third column of the submatrix D) in the parity check matrix H. Line position) is described.
The numerical value of the 10th row of the parity check matrix initial value table is the first position of 1 in the 2164th column (that is, the fourth column of the submatrix D) in the parity check matrix H (the first parity check matrix H that repeats with the cycle numbers Q1 and Q2). Line position) is described.

そして、図45において、検査行列初期値テーブル7行目から読み出された数値は、Q1=4ビット毎に、Q2=38シフトされる。この操作を360回繰り返すことで、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。同様に、検査行列初期値テーブル8行目から読み出された数値も、同じく、Q1=4ビット毎に、Q2=38シフトされ、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。以後、9,10行目においても同じ処理を繰り返すことで、360列×4セット=1440ビット相当の部分行列Dにおける1の位置が確定される。よって、部分行列Dのサイズは、行方向が1440ビット、列方向が13680ビットとなる。このように、Q1毎にQ2シフトするパリティインターリーブを適用した部分行列Dを検査行列Hに含めることで、この部分行列Dに対し上位に連接する部分行列Bとの間で発生するサイクル4の発生を回避し、LDPC符号の復号性能を向上することが可能となる。つまり、LDPC符号における伝送特性劣化の要因の1つとしてエラーフロアの発生があり、このエラーフロアの発生要因としては検査行列Hに含まれる1の配置が例えばサイクル4の形状配置を多数持つとエラーフロアが発生する可能性が高くなることが分かっている。そこで、この問題を解決する手段として、部分行列Dを含む検査行列Hとしている。   In FIG. 45, the numerical value read from the seventh row of the parity check matrix initial value table is shifted by Q2 = 38 every Q1 = 4 bits. By repeating this operation 360 times, the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. Similarly, the numerical value read from the 8th row of the parity check matrix initial value table is also shifted by Q2 = 38 every Q1 = 4 bits, and the position of 1 in the submatrix D is determined for a total of 360 columns. . Thereafter, the same process is repeated in the 9th and 10th rows to determine the position of 1 in the submatrix D corresponding to 360 columns × 4 sets = 1440 bits. Therefore, the size of the submatrix D is 1440 bits in the row direction and 13680 bits in the column direction. In this way, by including in the check matrix H the partial matrix D to which the parity interleaving that shifts Q2 for each Q1 is applied, the generation of the cycle 4 that occurs between the partial matrix B and the partial matrix B that is connected to the higher rank with respect to the partial matrix D Thus, it is possible to improve the decoding performance of the LDPC code. That is, one of the causes of transmission characteristic deterioration in the LDPC code is the generation of an error floor. As the generation factor of this error floor, if one arrangement included in the check matrix H has many shape arrangements of cycle 4, for example, an error occurs. It has been found that floors are more likely to occur. Therefore, a check matrix H including a partial matrix D is used as a means for solving this problem.

以上の処理により求められたLDPC符号化率2/16における部分行列A、B、C、D、I、Oの集合行列である検査行列Hを用いて、上述したパリティ検査方程式(3)により、LDPCパリティを算出する。尚、符号化率2/16の場合、情報ビット長は2160ビットであることから、パリティ検査方程式においては、検査行列Hの1行目から1440行目までは、LDGM構造に基づくパリティ計算が適用され、1441行目から15120行目までは、対角構造に基づくパリティ計算が適用される。   Using the parity check equation (3) described above using the parity check matrix H that is a set matrix of the partial matrices A, B, C, D, I, and O at the LDPC coding rate 2/16 obtained by the above processing, LDPC parity is calculated. In the case of coding rate 2/16, since the information bit length is 2160 bits, the parity check based on the LDGM structure is applied from the first row to the 1440th row of the parity check matrix H in the parity check equation. The parity calculation based on the diagonal structure is applied from the 1441st line to the 15120th line.

本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は17280ビットを基本単位としており、また、17280は1,2,3,4,5,6,8,10,12の値で割り切れる値である。よって本実施例の符号化器は、図1に示す送信装置1の機能ブロックとして適用した場合、非常に多様な変調多値数を用いることが可能であり、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK)、QPSK、8PSK、16APSK(16QAM)、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等、非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本実施例の送信装置1により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、LDPC符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置1から受信装置2に送信することができ、或いはまた、受信装置2により予め保持させてもよい。或いは、送信装置1から受信装置2に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置2により予め保持させてもよい。   The encoder (LDPC encoding unit 114) of this embodiment uses 17280 bits as a basic unit, and 17280 is a value divisible by the values 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12. is there. Therefore, when applied as a functional block of the transmission apparatus 1 shown in FIG. 1, the encoder of the present embodiment can use a very wide variety of modulation multilevel numbers. For example, BPSK (π / 2 shift BPSK) ), QPSK, 8PSK, 16APSK (16QAM), 32APSK (32QAM), 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM, and the like. Therefore, the transmission apparatus 1 according to the present embodiment can perform signal transmission combining a very flexible modulation scheme and coding rate. Note that the parity check matrix initial value table for the parity check matrix used for LDPC encoding can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2 as auxiliary information, or may be held in advance by the reception apparatus 2. . Alternatively, the check matrix itself can be transmitted from the transmission apparatus 1 to the reception apparatus 2, or the check matrix itself may be held in advance by the reception apparatus 2.

続いて、本実施例のLDPC符号化率2/16における復号器(LDPC復号部212)の処理過程について説明する。   Next, the process of the decoder (LDPC decoding unit 212) at the LDPC coding rate 2/16 of this embodiment will be described.

(符号長17280ビット,LDPC符号化率2/16における復号器の処理過程)
本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号処理を行う。以下の説明では簡単のため、変調方式はBPSKとする。
(Processing of decoder at code length 17280 bits and LDPC code rate 2/16)
The decoder (LDPC decoding unit 212) of this embodiment performs decoding processing of an LDPC code using a check matrix H divided into six regions by partial matrices A, B, C, D, I, and O. . In the following description, for the sake of simplicity, the modulation method is assumed to be BPSK.

本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、まず、送信シンボルx及び受信シンボルyに基づいて対数尤度比λ(n=1〜17280)を算出する。対数尤度比λとは送るビット0と1の確からしさの比の自然対数であり、送信シンボルx及び受信シンボルyを用いて上述した式(4)で表される。 Decoder of the present embodiment (LDPC decoder 212) first calculates the log likelihood ratio lambda n to (n = 1 to 17280) on the basis of the transmitted symbols x n and the received symbol y n. It is a natural logarithm of the ratio of bits 0 and 1 of the probability that sends the log likelihood ratio lambda n, represented by the formula (4) described above by using the transmission symbols x n and the received symbol y n.

式(4)により取得した対数尤度比、及び上述の符号化率2/16に相当する検査行列H(図13に相当)を用いて、sum−product復号法等によるLDPC復号法を行う。反復復号回数は任意の値とする。また、LDPC復号においてはsum−product復号法以外にもmin−sum復号法等、多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する様々な手法を本発明に係るLDPC復号に適用可能である。   An LDPC decoding method such as a sum-product decoding method is performed using the log likelihood ratio obtained by Expression (4) and a parity check matrix H (corresponding to FIG. 13) corresponding to the coding rate 2/16 described above. The number of iteration decoding is an arbitrary value. In LDPC decoding, various means such as a min-sum decoding method have been proposed in addition to the sum-product decoding method. Various methods for maximizing the likelihood ratio using a parity check matrix are used in the present invention. This is applicable to such LDPC decoding.

(符号長17280ビット,他のLDPC符号化率3/16、4/16、5/16、6/16における符号化器と復号器)
符号長17280ビットのLDPC符号におけるLDPC符号化率3/16、4/16、5/16、6/16の各々に関する符号化器(LDPC符号化部114)及び復号器(LDPC復号部212)についても、図39乃至図45に示す符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16の場合と同様な手法により、それぞれの検査行列初期値テーブル(表6乃至表9)に基づいて検査行列Hを構成することができる。図46には、本発明による符号長17280ビットのLDPC符号に係るLDPC符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々に係るパラメータN,P,J,M1,M2,Q1,Q2,P/M,J/Mを対比して示している(M=360)。
(Code length 17280 bits, encoder and decoder at other LDPC code rates 3/16, 4/16, 5/16, 6/16)
Encoder (LDPC encoder 114) and decoder (LDPC decoder 212) for LDPC code rates 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 in an LDPC code having a code length of 17280 bits Also, based on the respective parity check matrix initial value tables (Tables 6 to 9), the same method as in the case of the LDPC coding rate 2/16 related to the LDPC code having a code length of 17280 bits shown in FIGS. A check matrix H can be constructed. FIG. 46 shows parameters N, P, J for LDPC coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 according to the LDPC code having a code length of 17280 bits according to the present invention. , M1, M2, Q1, Q2, P / M, and J / M are shown in comparison (M = 360).

図47乃至図51には、検査行列初期値テーブル(表5乃至表9)によるLDPC符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々についてQPSK変調におけるC/N対BER特性(計算機シミュレーション)を示している。尚、図47乃至図51は、BCH符号(訂正能力12ビット)による誤り訂正前の結果であり、復号アルゴリズムは、sum−product復号法(例えば、非特許文献1参照)を利用した。sum−product復号法の復号反復回数は50回である。図52に、符号長17280ビットにおける符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々におけるQPSKのシャノン限界を達成するC/Nと、図47乃至図51から取得したBER=1×10−7点におけるC/Nの比較結果を示す。図52より、本検査行列に基づく符号化器、復号器、送信装置1及び受信装置2を適用することで、シャノン限界に迫る復号性能が得られることがわかる。従って、表5乃至表9に基づく検査行列Hの採用により、現行の地上デジタル放送では困難であったシャノン限界に対し2dB未満となる好ましい伝送性能が得られるようになる。 47 to 51 show QPSK modulation for LDPC coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 according to the parity check matrix initial value tables (Tables 5 to 9). C / N vs. BER characteristics (computer simulation) are shown. 47 to 51 show the results before error correction by the BCH code (correction capability 12 bits), and the decoding algorithm uses the sum-product decoding method (for example, see Non-Patent Document 1). The number of decoding iterations of the sum-product decoding method is 50 times. FIG. 52 shows C / N for achieving the Shannon limit of QPSK at each of coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 at a code length of 17280 bits, and FIGS. The comparison result of C / N in BER = 1 * 10 < -7 > point acquired from 51 is shown. From FIG. 52, it is understood that decoding performance approaching the Shannon limit can be obtained by applying the encoder, the decoder, the transmission apparatus 1 and the reception apparatus 2 based on this parity check matrix. Therefore, the adoption of the check matrix H based on Tables 5 to 9 makes it possible to obtain a preferable transmission performance that is less than 2 dB with respect to the Shannon limit, which was difficult in the current digital terrestrial broadcasting.

上述した実施例に関して、符号化器及び復号器、並びに送信装置1及び受信装置2として機能するコンピュータを構成し、符号化器及び復号器、並びに送信装置1及び受信装置2の各手段を機能させるためのプログラムを好適に用いることができる。具体的には、各手段を制御するための制御部をコンピュータ内の中央演算処理装置(CPU)で構成でき、且つ、各手段を動作させるのに必要となるプログラムを適宜記憶する記憶部を少なくとも1つのメモリで構成させることができる。即ち、そのようなコンピュータに、CPUによって該プログラムを実行させることにより、上述した各手段の有する機能を実現させることができる。更に、各手段の有する機能を実現させるためのプログラムを、前述の記憶部(メモリ)の所定の領域に格納させることができる。そのような記憶部は、装置内部のRAM又はROMなどで構成させることができ、或いは又、外部記憶装置(例えば、ハードディスク)で構成させることもできる。また、そのようなプログラムは、コンピュータで利用されるOS上のソフトウェア(ROM又は外部記憶装置に格納される)の一部で構成させることができる。更に、そのようなコンピュータに、各手段として機能させるためのプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録することができる。また、上述した各手段をハードウェア又はソフトウェアの一部として構成させ、各々を組み合わせて実現させることもできる。   With respect to the above-described embodiment, a computer that functions as an encoder and a decoder, and a transmission device 1 and a reception device 2 is configured, and the respective units of the encoder and the decoder and the transmission device 1 and the reception device 2 are made to function. The program for this can be used suitably. Specifically, the control unit for controlling each means can be constituted by a central processing unit (CPU) in the computer, and at least a storage part for appropriately storing a program necessary for operating each means. A single memory can be used. In other words, the functions of the respective means described above can be realized by causing such a computer to execute the program by the CPU. Furthermore, a program for realizing the function of each unit can be stored in a predetermined area of the storage unit (memory). Such a storage unit can be constituted by a RAM or a ROM inside the apparatus, or can be constituted by an external storage device (for example, a hard disk). Further, such a program can be constituted by a part of software (stored in a ROM or an external storage device) on an OS used in a computer. Furthermore, a program for causing such a computer to function as each means can be recorded on a computer-readable recording medium. Moreover, each means mentioned above can be comprised as a part of hardware or software, and can also be implement | achieved combining each.

上述の実施例については代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換することができることは当業者に明らかである。例えば、LDPC符号化と組み合わされる場合の他の誤り訂正符号化として、BCH符号化以外に、リードソロモン符号化などのブロック符号化のみならず、畳込み符号化であってもよく、又は他のLDPC符号化を組み合わせても良い。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。   Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. For example, as other error correction coding when combined with LDPC coding, besides BCH coding, not only block coding such as Reed-Solomon coding but also convolutional coding, or other LDPC encoding may be combined. Accordingly, the invention should not be construed as limited by the embodiments described above, but only by the claims.

本発明による符号化器及び復号器、並びに送信装置及び受信装置は、各種伝送方式においてLDPC符号の符号長が異なる場合において、複数種類のデジタル変調方式を時分割多重する伝送システムにおいて有用である。   The encoder and decoder, the transmitter, and the receiver according to the present invention are useful in a transmission system that time-division-multiplexes a plurality of types of digital modulation schemes when the code lengths of LDPC codes are different in various transmission schemes.

1 送信装置
11 主信号処理部
111 伝送フレーム生成部
112 エネルギー拡散部
113 BCH符号化部
114 LDPC符号化部
115 変調部
12 TMCC生成部
2 受信装置
21 主信号処理部
211 復調部
212 LDPC復号部
213 BCH復号部
214 エネルギー逆拡散部
22 TMCC復調・復号部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmitter 11 Main signal processor 111 Transmission frame generator 112 Energy spreader 113 BCH encoder 114 LDPC encoder 115 Modulator 12 TMCC generator 2 Receiver 21 Main signal processor 211 Demodulator 212 LDPC decoder 213 BCH decoding unit 214 Energy despreading unit 22 TMCC demodulation / decoding unit

Claims (9)

符号化率毎に固有の検査行列を用いてデジタルデータをLDPC符号化する符号化器であって、
69120ビットからなる符号長で符号化率毎に予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々に応じた情報長に対応する部分行列の1の要素を、列方向に複数種類のサイクル数で周期的に配置して構成した部分行列を含む検査行列を用いてLDPC符号化を行う手段を備えることを特徴とする符号化器。
An encoder that performs LDPC encoding of digital data using a check matrix unique to each coding rate,
An information length corresponding to each of coding rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16, with a parity check matrix initial value table predetermined for each coding rate having a code length of 69120 bits as an initial value. Comprising: means for performing LDPC encoding using a parity check matrix including a partial matrix configured by periodically arranging one element of a partial matrix corresponding to 1 in a column direction with a plurality of types of cycles. Encoder.
前記符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルに基づく検査行列は、前記部分行列として、第1のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置する第1の部分行列と、前記第1のサイクル数とは異なる第2のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置する第2の部分行列とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の符号化器。   The parity check matrix based on the parity check matrix initial value table of each of the coding rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is an element of 1 periodically in the first cycle number as the partial matrix. Including a first submatrix arranged in the column direction, and a second submatrix that periodically arranges one element in the column direction at a second cycle number different from the first cycle number. The encoder of claim 1, characterized in that: 前記符号化率2/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルに基づく検査行列は、前記第1のサイクル数毎に行方向へシフトし前記第2のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置することでパリティインターリーブを施した第3の部分行列を更に含むことを特徴とする、請求項2に記載の符号化器。   The parity check matrix based on the parity check matrix initial value table of each of the coding rates 2/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is shifted in the row direction for each of the first cycle numbers, and the second matrix The encoder according to claim 2, further comprising a third submatrix that is parity-interleaved by arranging elements of 1 periodically in the column direction. 符号化率毎に固有の検査行列を用いてデジタルデータをLDPC符号化する符号化器であって、
17280ビットからなる符号長で符号化率毎に予め定めた検査行列初期値テーブルを初期値として、符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々に応じた情報長に対応する部分行列の1の要素を、列方向に複数種類のサイクル数で周期的に配置して構成した部分行列を含む検査行列を用いてLDPC符号化を行う手段を備えることを特徴とする符号化器。
An encoder that performs LDPC encoding of digital data using a check matrix unique to each coding rate,
A check matrix initial value table predetermined for each coding rate with a code length of 17280 bits is used as an initial value for each of coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16. A means for performing LDPC encoding using a parity check matrix including a partial matrix in which one element of a partial matrix corresponding to a corresponding information length is periodically arranged with a plurality of types of cycles in the column direction; An encoder characterized by.
前記符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルに基づく検査行列は、前記部分行列として、第1のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置する第1の部分行列と、前記第1のサイクル数とは異なる第2のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置する第2の部分行列とを含むことを特徴とする、請求項4に記載の符号化器。   The parity check matrix based on the parity check matrix initial value table of each of the coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is periodically the first cycle number as the partial matrix. A first submatrix in which one element is arranged in the column direction, and a second submatrix in which one element is periodically arranged in the column direction at a second cycle number different from the first cycle number, The encoder according to claim 4, comprising: 前記符号化率2/16、3/16、4/16、5/16、6/16の各々の検査行列初期値テーブルに基づく検査行列は、前記第1のサイクル数毎に行方向へシフトし前記第2のサイクル数で周期的に1の要素を列方向に配置することでパリティインターリーブを施した第3の部分行列を更に含むことを特徴とする、請求項5に記載の符号化器。   The parity check matrix based on the parity check matrix initial value table of each of the coding rates 2/16, 3/16, 4/16, 5/16, and 6/16 is shifted in the row direction for each first cycle number. 6. The encoder according to claim 5, further comprising a third submatrix subjected to parity interleaving by arranging elements of 1 periodically in the column direction in the second cycle number. 請求項1から6のいずれか一項に記載の符号化器で符号化したデータを、前記検査行列に基づいてLDPC復号することを特徴とする復号器。   7. A decoder, wherein the data encoded by the encoder according to claim 1 is subjected to LDPC decoding based on the check matrix. 請求項1から6のいずれか一項に記載の符号化器を備えることを特徴とする送信装置。   A transmission apparatus comprising the encoder according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載の復号器を備えることを特徴とする受信装置。   A receiving apparatus comprising the decoder according to claim 7.
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