JP5273054B2 - データ処理装置、及びデータ処理方法、並びに、符号化装置、及び符号化方法 - Google Patents

データ処理装置、及びデータ処理方法、並びに、符号化装置、及び符号化方法 Download PDF

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Description

本発明は、データ処理装置、及びデータ処理方法、並びに、符号化装置、及び符号化方法に関し、特に、例えば、エラーに対する耐性を向上させることができるようにするデータ処理装置、及び、データ処理方法、並びに、符号化装置、及び符号化方法に関する。
LDPC(Low Density Parity Check)符号は、高い誤り訂正能力を有し、近年では、例えば、欧州で行われているDVB(Digital Video Broadcasting)-S.2等の衛星ディジタル放送を含む伝送方式に広く採用され始めている(例えば、非特許文献1を参照)。また、LDPC符号は、次世代の地上ディジタル放送にも採用が検討されている。
LDPC符号は、近年の研究により、ターボ符号等と同様に、符号長を長くしていくにしたがって、シャノン限界に近い性能が得られることがわかりつつある。また、LDPC符号は、最小距離が符号長に比例するという性質があることから、その特徴として、ブロック誤り確率特性がよく、さらに、ターボ符号等の復号特性において観測される、いわゆるエラーフロア現象が殆ど生じないことも利点として挙げられる。
以下、このようなLDPC符号について具体的に説明する。なお、LDPC符号は、線形符号であり、必ずしも2元である必要はないが、ここでは、2元であるものとして説明する。
LDPC符号は、そのLDPC符号を定義する検査行列(parity check matrix)が疎なものであることを最大の特徴とする。ここで、疎な行列とは、行列の要素の"1"の個数が非常に少ない行列(ほとんどの要素が0の行列)である。
図1は、LDPC符号の検査行列Hの例を示している。
図1の検査行列Hでは、各列の重み(列重み)("1"の数)(weight)が"3"であり、且つ、各行の重み(行重み)が"6"になっている。
LDPC符号による符号化(LDPC符号化)では、例えば、検査行列Hに基づいて生成行列Gを生成し、この生成行列Gを2元の情報ビットに対して乗算することで、符号語(LDPC符号)が生成される。
具体的には、LDPC符号化を行う符号化装置は、まず、検査行列Hの転置行列HTとの間に、式GHT=0が成立する生成行列Gを算出する。ここで、生成行列Gが、K×N行列である場合には、符号化装置は、生成行列Gに対してKビットからなる情報ビットのビット列(ベクトルu)を乗算し、Nビットからなる符号語c(=uG)を生成する。この符号化装置によって生成された符号語(LDPC符号)は、所定の通信路を介して受信側において受信される。
LDPC符号の復号は、Gallagerが確率復号(Probabilistic Decoding)と称して提案したアルゴリズムであって、バリアブルノード(variable node(メッセージノード(message node)とも呼ばれる))と、チェックノード(check node)とからなる、いわゆるタナーグラフ(Tanner graph)上での確率伝播(belief propagation)によるメッセージ・パッシング・アルゴリズムによって行うことが可能である。ここで、以下、適宜、バリアブルノードとチェックノードを、単に、ノードともいう。
図2は、LDPC符号の復号の手順を示している。
なお、以下、適宜、受信側で受信したLDPC符号(1符号語)のi番目の符号ビットの、値の"0"らしさを対数尤度比(log likelihood ratio)で表現した実数値を、受信値u0iという。また、チェックノードから出力されるメッセージをujとし、バリアブルノードから出力されるメッセージをviとする。
まず、LDPC符号の復号においては、図2に示すように、ステップS11において、LDPC符号が受信され、メッセージ(チェックノードメッセージ)ujが"0"に初期化されるとともに、繰り返し処理のカウンタとしての整数をとる変数kが"0"に初期化され、ステップS12に進む。ステップS12において、LDPC符号を受信して得られる受信値u0iに基づいて、式(1)に示す演算(バリアブルノード演算)を行うことによってメッセージ(バリアブルノードメッセージ)viが求められ、さらに、このメッセージviに基づいて、式(2)に示す演算(チェックノード演算)を行うことによってメッセージujが求められる。
Figure 0005273054
・・・(1)
Figure 0005273054
・・・(2)
ここで、式(1)と式(2)におけるdvとdcは、それぞれ、検査行列Hの縦方向(列)と横方向(行)の"1"の個数を示す任意に選択可能とされるパラメータであり、例えば、(3,6)符号の場合には、dv=3,dc=6となる。
なお、式(1)のバリアブルノード演算、及び(2)のチェックノード演算においては、それぞれ、メッセージを出力しようとする枝(edge)(バリアブルノードとチェックノードとを結ぶ線)から入力されたメッセージを、演算の対象としないことから、演算の範囲が、1ないしdv-1又は1ないしdc-1となっている。また、式(2)のチェックノード演算は、実際には、2入力v1,v2に対する1出力で定義される式(3)に示す関数R(v1,v2)のテーブルを予め作成しておき、これを式(4)に示すように連続的(再帰的)に用いることによって行われる。
Figure 0005273054
・・・(3)
Figure 0005273054
・・・(4)
ステップS12では、さらに、変数kが"1"だけインクリメントされ、ステップS13に進む。ステップS13では、変数kが所定の繰り返し復号回数Cよりも大きいか否かが判定される。ステップS13において、変数kがCよりも大きくないと判定された場合、ステップS12に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
また、ステップS13において、変数kがCよりも大きいと判定された場合、ステップS14に進み、式(5)に示す演算を行うことによって最終的に出力する復号結果としてのメッセージviが求められて出力され、LDPC符号の復号処理が終了する。
Figure 0005273054
・・・(5)
ここで、式(5)の演算は、式(1)のバリアブルノード演算とは異なり、バリアブルノードに接続している全ての枝からのメッセージujを用いて行われる。
図3は、(3,6)LDPC符号(符号化率1/2、符号長12)の検査行列Hの例を示している。
図3の検査行列Hでは、図1と同様に、列の重みが3に、行の重みが6に、それぞれなっている。
図4は、図3の検査行列Hのタナーグラフを示している。
ここで、図4において、"+"で表わされるのが、チェックノードであり、"="で表わされるのが、バリアブルノードである。チェックノードとバリアブルノードは、それぞれ、検査行列Hの行と列に対応する。チェックノードとバリアブルノードとの間の結線は、枝(edge)であり、検査行列の要素の"1"に相当する。
すなわち、検査行列の第j行第i列の要素が1である場合には、図4において、上からi番目のバリアブルノード("="のノード)と、上からj番目のチェックノード("+"のノード)とが、枝により接続される。枝は、バリアブルノードに対応する符号ビットが、チェックノードに対応する拘束条件を持つことを表す。
LDPC符号の復号方法であるサムプロダクトアルゴリズム(Sum Product Algorithm)では、バリアブルノード演算とチェックノード演算とが繰り返し行われる。
図5は、バリアブルノードで行われるバリアブルノード演算を示している。
バリアブルノードでは、計算しようとしている枝に対応するメッセージviは、バリアブルノードに繋がっている残りの枝からのメッセージu1およびu2と、受信値u0iを用いた式(1)のバリアブルノード演算により求められる。他の枝に対応するメッセージも同様に求められる。
図6は、チェックノードで行われるチェックノード演算を示している。
ここで、式(2)のチェックノード演算は、式a×b=exp{ln(|a|)+ln(|b|)}×sign(a)×sign(b)の関係を用いて、式(6)に書き直すことができる。但し、sign(x)は、x≧0のとき1であり、x<0のとき-1である。
Figure 0005273054
・・・(6)
さらに、x≧0において、関数φ(x)を、式φ(x)=ln(tanh(x/2))と定義すると、式φ-1(x)=2tanh-1(e-x)が成り立つから、式(6)は、式(7)に変形することができる。
Figure 0005273054
・・・(7)
チェックノードでは、式(2)のチェックノード演算が、式(7)に従って行われる。
すなわち、チェックノードでは、図6のように、計算しようとしている枝に対応するメッセージujは、チェックノードに繋がっている残りの枝からのメッセージv1,v2,v3,v4,v5を用いた式(7)のチェックノード演算によって求められる。他の枝に対応するメッセージも同様に求められる。
なお、式(7)の関数φ(x)は、φ(x)=ln((ex+1)/(ex-1))とも表すことができ、x>0において、φ(x)=φ-1(x)である。関数φ(x)およびφ-1(x)をハードウェアに実装する際には、LUT(Look Up Table)を用いて実装される場合があるが、両者共に同一のLUTとなる。
DVB-S.2 : ETSI EN 302 307 V1.1.2 (2006-06)
LDPC符号は、衛星ディジタル放送の規格であるDVB-S.2や、次世代の地上ディジタル放送の規格であるDVB-T.2で採用されている。また、LDPC符号は、次世代のCATV(Cable Television)ディジタル放送の規格であるDVB-C.2での採用が予定されている。
DVB-S.2等のDVBの規格に準拠したディジタル放送では、LDPC符号が、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)等の直交変調(ディジタル変調)のシンボルとされ(シンボル化され)、そのシンボルが信号点にマッピングされて送信される。
LDPC符号のシンボル化では、LDPC符号の符号ビットの入れ替えが、2ビット以上の符号ビット単位で行われ、その入れ替え後の符号ビットが、シンボルのビットとされる。
LDPC符号のシンボル化のための、符号ビットの入れ替えの方式としては、種々の方式で提案されているが、既に提案されている方式よりも、エラーに対する耐性がより向上する方式の提案が要請されている。
また、LDPC符号自体についても、DVB-S.2等のDVBの規格に規定されているLDPC符号よりも、エラーに対する耐性を向上させるLDPC符号の提案が要請されている。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、エラーに対する耐性を向上させることができるようにするものである。
本発明の第1の側面のデータ処理装置、又は、データ処理方法は、符号長がNビットのLDPC(Low Density Parity Check)符号の符号ビットを、ロウ方向とカラム方向に記憶する記憶手段の前記カラム方向に書き込まれ、前記ロウ方向に読み出される前記LDPC符号の符号ビットのmビットが1個のシンボルとされ、かつ、所定の正の整数をbとして、前記記憶手段は、前記ロウ方向にmbビットを記憶するとともに、前記カラム方向にN/(mb)ビットを記憶し、前記LDPC符号の符号ビットは、前記記憶手段の前記カラム方向に書き込まれ、その後、前記ロウ方向に読み出され、前記記憶手段の前記ロウ方向に読み出されるmbビットの符号ビットが、b個の前記シンボルにされる場合に、前記mbビットの符号ビットを入れ替えて、入れ替え後の符号ビットを、前記シンボルを表すシンボルビットとする入れ替え手段、又は入れ替えステップを備え、前記LDPC符号は、DVB-S.2又はDVB-T.2の規格に規定された、符号長Nが64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号であり、前記mビットが8ビットであり、かつ、前記整数bが2であり、前記符号ビットの8ビットが、1個の前記シンボルとして、256QAMで定める256個の信号点のうちのいずれかにマッピングされ、前記記憶手段が、ロウ方向に8×2ビットを記憶する16個のカラムを有し、カラム方向に64800/(8×2)ビットを記憶し、前記記憶手段のロウ方向に読み出される8×2ビットの符号ビットの最上位ビットからi+1ビット目を、ビットbiとするとともに、連続する2個の前記シンボルの8×2ビットのシンボルビットの最上位ビットからi+1ビット目を、ビットyiとして、ビットb0を、ビットy15に、ビットb1を、ビットy7に、ビットb2を、ビットy1に、ビットb3を、ビットy5に、ビットb4を、ビットy6に、ビットb5を、ビットy13に、ビットb6を、ビットy11に、ビットb7を、ビットy9に、ビットb8を、ビットy8に、ビットb9を、ビットy14に、ビットb10を、ビットy12に、ビットb11を、ビットy3に、ビットb12を、ビットy0に、ビットb13を、ビットy10に、ビットb14を、ビットy4に、ビットb15を、ビットy2に、それぞれ割り当てる入れ替えを行うデータ処理装置、又は、データ処理方法である。
以上のような第1の側面においては、前記LDPC符号が、DVB-S.2又はDVB-T.2の規格に規定された、符号長Nが64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号であり、前記mビットが8ビットであり、かつ、前記整数bが2であり、前記符号ビットの8ビットが、1個の前記シンボルとして、256QAMで定める256個の信号点のうちのいずれかにマッピングされ、前記記憶手段が、ロウ方向に8×2ビットを記憶する16個のカラムを有し、カラム方向に64800/(8×2)ビットを記憶する場合において、前記記憶手段のロウ方向に読み出される8×2ビットの符号ビットの最上位ビットからi+1ビット目を、ビットbiとするとともに、連続する2個の前記シンボルの8×2ビットのシンボルビットの最上位ビットからi+1ビット目を、ビットyiとして、ビットb0を、ビットy15に、ビットb1を、ビットy7に、ビットb2を、ビットy1に、ビットb3を、ビットy5に、ビットb4を、ビットy6に、ビットb5を、ビットy13に、ビットb6を、ビットy11に、ビットb7を、ビットy9に、ビットb8を、ビットy8に、ビットb9を、ビットy14に、ビットb10を、ビットy12に、ビットb11を、ビットy3に、ビットb12を、ビットy0に、ビットb13を、ビットy10に、ビットb14を、ビットy4に、ビットb15を、ビットy2に、それぞれ割り当てる入れ替えが行われる。
本発明の第2の側面の符号化装置、又は、符号化方法は、符号長が64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号による符号化を行う符号化手段、又はステップを備え、前記LDPC符号の検査行列は、その検査行列の、前記符号長、及び前記符号化率に応じた情報長に対応する情報行列の1の要素の位置を360列ごとに表す検査行列初期値テーブルによって定まる前記情報行列の1の要素を、列方向に360列ごとの周期で配置して構成され、前記検査行列初期値テーブルは、
317 2255 2324 2723 3538 3576 6194 6700 9101 10057 12739 17407 21039
1958 2007 3294 4394 12762 14505 14593 14692 16522 17737 19245 21272 21379
127 860 5001 5633 8644 9282 12690 14644 17553 19511 19681 20954 21002
2514 2822 5781 6297 8063 9469 9551 11407 11837 12985 15710 20236 20393
1565 3106 4659 4926 6495 6872 7343 8720 15785 16434 16727 19884 21325
706 3220 8568 10896 12486 13663 16398 16599 19475 19781 20625 20961 21335
4257 10449 12406 14561 16049 16522 17214 18029 18033 18802 19062 19526 20748
412 433 558 2614 2978 4157 6584 9320 11683 11819 13024 14486 16860
777 5906 7403 8550 8717 8770 11436 12846 13629 14755 15688 16392 16419
4093 5045 6037 7248 8633 9771 10260 10809 11326 12072 17516 19344 19938
2120 2648 3155 3852 6888 12258 14821 15359 16378 16437 17791 20614 21025
1085 2434 5816 7151 8050 9422 10884 12728 15353 17733 18140 18729 20920
856 1690 12787
6532 7357 9151
4210 16615 18152
11494 14036 17470
2474 10291 10323
1778 6973 10739
4347 9570 18748
2189 11942 20666
3868 7526 17706
8780 14796 18268
160 16232 17399
1285 2003 18922
4658 17331 20361
2765 4862 5875
4565 5521 8759
3484 7305 15829
5024 17730 17879
7031 12346 15024
179 6365 11352
2490 3143 5098
2643 3101 21259
4315 4724 13130
594 17365 18322
5983 8597 9627
10837 15102 20876
10448 20418 21478
3848 12029 15228
708 5652 13146
5998 7534 16117
2098 13201 18317
9186 14548 17776
5246 10398 18597
3083 4944 21021
13726 18495 19921
6736 10811 17545
10084 12411 14432
1064 13555 17033
679 9878 13547
3422 9910 20194
3640 3701 10046
5862 10134 11498
5923 9580 15060
1073 3012 16427
5527 20113 20883
7058 12924 15151
9764 12230 17375
772 7711 12723
555 13816 15376
10574 11268 17932
15442 17266 20482
390 3371 8781
10512 12216 17180
4309 14068 15783
3971 11673 20009
9259 14270 17199
2947 5852 20101
3965 9722 15363
1429 5689 16771
6101 6849 12781
3676 9347 18761
350 11659 18342
5961 14803 16123
2113 9163 13443
2155 9808 12885
2861 7988 11031
7309 9220 20745
6834 8742 11977
2133 12908 14704
10170 13809 18153
13464 14787 14975
799 1107 3789
3571 8176 10165
5433 13446 15481
3351 6767 12840
8950 8974 11650
1430 4250 21332
6283 10628 15050
8632 14404 16916
6509 10702 16278
15900 16395 17995
8031 18420 19733
3747 4634 17087
4453 6297 16262
2792 3513 17031
14846 20893 21563
17220 20436 21337
275 4107 10497
3536 7520 10027
14089 14943 19455
1965 3931 21104
2439 11565 17932
154 15279 21414
10017 11269 16546
7169 10161 16928
10284 16791 20655
36 3175 8475
2605 16269 19290
8947 9178 15420
5687 9156 12408
8096 9738 14711
4935 8093 19266
2667 10062 15972
6389 11318 14417
8800 18137 18434
5824 5927 15314
6056 13168 15179
3284 13138 18919
13115 17259 17332
からなる
符号化装置、又は、符号化方法である。
以上のような第2の側面においては、符号長が64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号による符号化が行われる。前記LDPC符号の検査行列は、その検査行列の、前記符号長、及前記符号化率に応じた情報長に対応する情報行列の1の要素の位置を360列ごとに表す検査行列初期値テーブルによって定まる前記情報行列の1の要素を、列方向に360列ごとの周期で配置して構成され、前記検査行列初期値テーブルは、
317 2255 2324 2723 3538 3576 6194 6700 9101 10057 12739 17407 21039
1958 2007 3294 4394 12762 14505 14593 14692 16522 17737 19245 21272 21379
127 860 5001 5633 8644 9282 12690 14644 17553 19511 19681 20954 21002
2514 2822 5781 6297 8063 9469 9551 11407 11837 12985 15710 20236 20393
1565 3106 4659 4926 6495 6872 7343 8720 15785 16434 16727 19884 21325
706 3220 8568 10896 12486 13663 16398 16599 19475 19781 20625 20961 21335
4257 10449 12406 14561 16049 16522 17214 18029 18033 18802 19062 19526 20748
412 433 558 2614 2978 4157 6584 9320 11683 11819 13024 14486 16860
777 5906 7403 8550 8717 8770 11436 12846 13629 14755 15688 16392 16419
4093 5045 6037 7248 8633 9771 10260 10809 11326 12072 17516 19344 19938
2120 2648 3155 3852 6888 12258 14821 15359 16378 16437 17791 20614 21025
1085 2434 5816 7151 8050 9422 10884 12728 15353 17733 18140 18729 20920
856 1690 12787
6532 7357 9151
4210 16615 18152
11494 14036 17470
2474 10291 10323
1778 6973 10739
4347 9570 18748
2189 11942 20666
3868 7526 17706
8780 14796 18268
160 16232 17399
1285 2003 18922
4658 17331 20361
2765 4862 5875
4565 5521 8759
3484 7305 15829
5024 17730 17879
7031 12346 15024
179 6365 11352
2490 3143 5098
2643 3101 21259
4315 4724 13130
594 17365 18322
5983 8597 9627
10837 15102 20876
10448 20418 21478
3848 12029 15228
708 5652 13146
5998 7534 16117
2098 13201 18317
9186 14548 17776
5246 10398 18597
3083 4944 21021
13726 18495 19921
6736 10811 17545
10084 12411 14432
1064 13555 17033
679 9878 13547
3422 9910 20194
3640 3701 10046
5862 10134 11498
5923 9580 15060
1073 3012 16427
5527 20113 20883
7058 12924 15151
9764 12230 17375
772 7711 12723
555 13816 15376
10574 11268 17932
15442 17266 20482
390 3371 8781
10512 12216 17180
4309 14068 15783
3971 11673 20009
9259 14270 17199
2947 5852 20101
3965 9722 15363
1429 5689 16771
6101 6849 12781
3676 9347 18761
350 11659 18342
5961 14803 16123
2113 9163 13443
2155 9808 12885
2861 7988 11031
7309 9220 20745
6834 8742 11977
2133 12908 14704
10170 13809 18153
13464 14787 14975
799 1107 3789
3571 8176 10165
5433 13446 15481
3351 6767 12840
8950 8974 11650
1430 4250 21332
6283 10628 15050
8632 14404 16916
6509 10702 16278
15900 16395 17995
8031 18420 19733
3747 4634 17087
4453 6297 16262
2792 3513 17031
14846 20893 21563
17220 20436 21337
275 4107 10497
3536 7520 10027
14089 14943 19455
1965 3931 21104
2439 11565 17932
154 15279 21414
10017 11269 16546
7169 10161 16928
10284 16791 20655
36 3175 8475
2605 16269 19290
8947 9178 15420
5687 9156 12408
8096 9738 14711
4935 8093 19266
2667 10062 15972
6389 11318 14417
8800 18137 18434
5824 5927 15314
6056 13168 15179
3284 13138 18919
13115 17259 17332
からなる。
なお、データ処理装置は、独立した装置であっても良いし、1個の装置を構成している内部ブロックであっても良い。
本発明によれば、エラーに対する耐性を向上させることができる。
LDPC符号の検査行列Hを説明する図である。 LDPC符号の復号手順を説明するフローチャートである。 LDPC符号の検査行列の例を示す図である。 検査行列のタナーグラフを示す図である。 バリアブルノードを示す図である。 チェックノードを示す図である。 本発明を適用した伝送システムの一実施の形態の構成例を示す図である。 送信装置11の構成例を示すブロック図である。 検査行列を示す図である。 パリティ行列を示す図である。 DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号の検査行列と列重みとを示す図である。 16QAMの信号点配置を示す図である。 64QAMの信号点配置を示す図である。 64QAMの信号点配置を示す図である。 64QAMの信号点配置を示す図である。 デマルチプレクサ25の処理を説明する図である。 デマルチプレクサ25の処理を説明する図である。 LDPC符号の復号についてのタナーグラフを示す図である。 階段構造になっているパリティ行列HTと、そのパリティ行列HTに対応するタナーグラフを示す図である。 パリティインターリーブ後のLDPC符号に対応する検査行列Hのパリティ行列HTを示す図である。 変換検査行列を示す図である。 カラムツイストインターリーバ24の処理を説明する図である。 カラムツイストインターリーブに必要なメモリ31のカラム数と、書き始めの位置のアドレスを示す図である。 カラムツイストインターリーブに必要なメモリ31のカラム数と、書き始めの位置のアドレスを示す図である。 送信処理を説明するフローチャートである。 シミュレーションで採用した通信路のモデルを示す図である。 シミュレーションで得られたエラーレートと、フラッタのドップラ周波数fdとの関係を示す図である。 シミュレーションで得られたエラーレートと、フラッタのドップラ周波数fdとの関係を示す図である。 LDPC符号化部21の構成例を示すブロック図である。 LDPC符号化部21の処理を説明するフローチャートである。 符号化率2/3、符号長16200の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率2/3、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率2/3、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率2/3、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率3/4、符号長16200の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率3/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率3/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率3/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率3/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率4/5、符号長16200の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率4/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率4/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率4/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率4/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率5/6、符号長16200の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率5/6、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率5/6、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率5/6、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率5/6、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率8/9、符号長16200の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率8/9、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率8/9、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率8/9、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率8/9、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率9/10、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率9/10、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率9/10、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 符号化率9/10、符号長64800の検査行列初期値テーブルを示す図である。 検査行列初期値テーブルから検査行列Hを求める方法を説明する図である。 現行方式の入れ替え処理を説明する図である。 現行方式の入れ替え処理を説明する図である。 符号長64800、符号化率2/3のLDPC符号を256QAMで変調し、倍数bが2である場合の、符号ビットグループとシンボルビットグループとを示す図である。 符号長64800、符号化率2/3のLDPC符号を256QAMで変調し、倍数bが2である場合の、割り当てルールを示す図である。 符号長64800、符号化率2/3のLDPC符号を256QAMで変調し、倍数bが2である場合の、割り当てルールに従った符号ビットの入れ替えを示す図である。 新入れ替え方式の入れ替え処理を行った場合と、現行方式の入れ替え処理を行った場合のBERを示す図である。 性能閾値としてのEb/N0が、規格符号よりも良いLDPC符号の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 性能閾値としてのEb/N0が、規格符号よりも良いLDPC符号の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 性能閾値としてのEb/N0が、規格符号よりも良いLDPC符号の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 規格符号、及び提案符号についての、Es/N0とBERとの関係を示す図である。 受信装置12の構成例を示すブロック図である。 受信処理を説明するフローチャートである。 LDPC符号の検査行列の例を示す図である。 検査行列に行置換と列置換を施した行列(変換検査行列)を示す図である。 5×5単位に分割した変換検査行列を示す図である。 ノード演算をP個まとめて行う復号装置の構成例を示すブロック図である。 LDPC復号部56の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 符号化率2/3、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率2/3、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率2/3、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率2/3、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/4、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率4/5、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率4/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率4/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率4/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率4/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率5/6、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率5/6、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率5/6、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率5/6、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率5/6、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率8/9、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率8/9、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率8/9、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率8/9、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率8/9、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率9/10、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率9/10、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率9/10、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率9/10、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/4、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/3、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/3、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率2/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率2/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/2、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/2、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/2、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/5、符号長64800の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/4、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/3、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率2/5、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率1/2、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/5、符号長16200の検査行列初期値テーブルの例を示す図である。 符号化率3/5、符号長16200の検査行列初期値テーブルの他の例を示す図である。 検査行列初期値テーブルから検査行列Hを求める方法を説明する図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 BERのシミュレーション結果を示す図である。 BERのシミュレーション結果を示す図である。 BERのシミュレーション結果を示す図である。 BERのシミュレーション結果を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 符号ビットの入れ替えの例を示す図である。 デインターリーバ53を構成するマルチプレクサ54の処理を説明する図である。 カラムツイストデインターリーバ55の処理を説明する図である。 受信装置12の他の構成例を示すブロック図である。 受信装置12に適用可能な受信システムの第1の構成例を示すブロック図である。 受信装置12に適用可能な受信システムの第2の構成例を示すブロック図である。 受信装置12に適用可能な受信システムの第3の構成例を示すブロック図である。
符号の説明
11 送信装置, 12 受信装置, 21 LDPC符号化部, 22 ビットインターリーバ, 23 パリティインターリーバ, 24 カラムツイストインターリーバ, 25 デマルチプレクサ, 26 マッピング部, 27 直交変調部, 31 メモリ, 32 入れ替え部, 51 直交復調部, 52 デマッピング部, 53 デインターリーバ, 54 マルチプレクサ, 55 カラムツイストデインターリーバ, 56 LDPC復号部, 300 枝データ格納用メモリ, 301 セレクタ, 302 チェックノード計算部, 303 サイクリックシフト回路, 304 枝データ格納用メモリ, 305 セレクタ, 306 受信データ用メモリ, 307 バリアブルノード計算部, 308 サイクリックシフト回路, 309 復号語計算部, 310 受信データ並べ替え部, 311 復号データ並べ替え部, 601 符号化処理部, 602 記憶部, 611 符号化率設定部, 612 初期値テーブル読み出し部, 613 検査行列生成部, 614 情報ビット読み出し部, 615 符号化パリティ演算部, 616 制御部, 701 バス, 702 CPU, 703 ROM, 704
RAM, 705 ハードディスク, 706 出力部, 707 入力部, 708 通信部, 709 ドライブ, 710 入出力インタフェース, 711 リムーバブル記録媒体, 1001 逆入れ替え部, 1002 メモリ, 1011 パリティデインターリーバ, 1021 LDPC復号部, 1101 取得部, 1101 伝送路復号処理部, 1103 情報源復号処理部, 1111 出力部, 1121 記録部
図7は、本発明を適用した伝送システム(システムとは、複数の装置が論理的に集合した物をいい、各構成の装置が同一筐体中にあるか否かは、問わない)の一実施の形態の構成例を示している。
図7において、伝送システムは、送信装置11と受信装置12とから構成される。
送信装置11は、例えば、テレビジョン放送番組の送信(放送)(伝送)を行う。すなわち、送信装置11は、例えば、テレビジョン放送番組としての画像データや音声データ等の、送信の対象である対象データをLDPC符号に符号化し、例えば、衛星回線や、地上波、CATV網、インターネット等のネットワーク等の通信路13を介して送信する。
受信装置12は、例えば、テレビジョン放送番組を受信するチューナや、テレビジョン受像機、STB(Set Top Box)、IPTV(Internet Protocol Television)を受信するPC(Personal Computer)等であり、送信装置11から通信路13を介して送信されてくるLDPC符号を受信し、対象データに復号して出力する。
ここで、図7の伝送システムで使用されるLDPC符号は、AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信路で極めて高い能力を発揮することが知られている。
しかしながら、地上波等の通信路13では、バースト(burst)誤りやイレージャ(erasure)を発生することがある。例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)システムでは、D/U(Desired to Undesired Ratio)が0dB(Undesired=echoのパワーがDesired=メインパスのパワーと等しい)のマルチパス環境において、エコー(echo)(メインパス以外のパス)の遅延(delay)に応じて、特定のシンボルのパワーが0になってしまう(erasure)場合がある。
また、フラッタ(flutter)(遅延が0でドップラ(dopper)周波数の掛かったechoが加算される通信路)でも、D/Uが0dBである場合には、ドップラ周波数によって、特定の時刻のOFDMのシンボル全体のパワーが0になる(erasure)場合が生じる。
さらに、受信装置12側の、送信装置11からの信号を受信するアンテナ等の受信部(図示せず)から受信装置12までの配線の状況や、受信装置12の電源の不安定性により、バースト誤りが発生することがある。
一方、LDPC符号の復号においては、検査行列Hの列、ひいては、LDPC符号の符号ビットに対応するバリアブルノードにおいて、前述の図5に示したように、LDPC符号の符号ビット(の受信値u0i)の加算を伴う式(1)のバリアブルノード演算が行われるため、そのバリアブルノード演算に用いられる符号ビットにエラーが生じると、求められるメッセージの精度が低下する。
そして、LDPC符号の復号では、チェックノードにおいて、そのチェックノードに繋がっているバリアブルノードで求められるメッセージを用いて、式(7)のチェックノード演算が行われるため、繋がっている複数のバリアブルノード(に対応するLDPC符号の符号ビット)が同時にエラー(イレージャを含む)となるチェックノードの数が多くなると、復号の性能が劣化する。
すなわち、例えば、チェックノードは、そのチェックノードに繋がっているバリアブルノードの2個以上が同時にイレージャになると、全バリアブルノードに、値が0である確率と1である確率とが等確率のメッセージを戻す。この場合、等確率のメッセージを戻すチェックノードは、1回の復号処理(1セットのバリアブルノード演算及びチェックノード演算)に寄与しないこととなり、その結果、復号処理の繰り返し回数を多く必要とすることになって、復号の性能が劣化し、さらに、LDPC符号の復号を行う受信装置12の消費電力が増大する。
そこで、図7の伝送システムでは、AWGN通信路での性能を維持しつつ、バースト誤りやイレージャへの耐性を向上させるようになっている。
図8は、図7の送信装置11の構成例を示している。
図8において、送信装置11は、LDPC符号化部21、ビットインターリーバ22、マッピング部26、及び直交変調部27から構成される。
LDPC符号化部21には、対象データが供給される。
LDPC符号化部21は、そこに供給される対象データについて、LDPC符号のパリティビットに対応する部分であるパリティ行列が階段構造になっている検査行列に従ったLDPC符号化を行い、対象データを情報ビットとするLDPC符号を出力する。
すなわち、LDPC符号化部21は、対象データを、例えば、DVB-S.2、又はDVB-T.2の規格に規定されているLDPC符号に符号化するLDPC符号化を行い、その結果得られるLDPC符号を出力する。
ここで、DVB-T.2の規格では、DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号が採用される予定である。DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号は、IRA(Irregular Repeat Accumulate)符号であり、そのLDPC符号の検査行列におけるパリティ行列は、階段構造になっている。パリティ行列、及び、階段構造については、後述する。また、IRA符号については、例えば、"Irregular Repeat-Accumulate Codes," H. Jin, A. Khandekar, and R. J. McEliece, in Proceedings of 2nd International Symposium on Turbo codes and Related Topics, pp. 1-8, Sept. 2000に記載されている。
LDPC符号化部21が出力するLDPC符号は、ビットインターリーバ22に供給される。
ビットインターリーバ22は、データをインターリーブするデータ処理装置であり、パリティインターリーバ(parity interleaver)23、カラムツイストインターリーバ(column twist interleaver)24、及びデマルチプレクサ(DEMUX)25から構成される。
パリティインターリーバ23は、LDPC符号化部21からのLDPC符号のパリティビットを、他のパリティビットの位置にインターリーブするパリティインターリーブを行い、そのパリティインターリーブ後のLDPC符号を、カラムツイストインターリーバ24に供給する。
カラムツイストインターリーバ24は、パリティインターリーバ23からのLDPC符号について、カラムツイストインターリーブを行い、そのカラムツイストインターリーブ後のLDPC符号を、デマルチプレクサ25に供給する。
すなわち、LDPC符号は、後述するマッピング部26において、そのLDPC符号の2ビット以上の符号ビットを、直交変調の1つのシンボルを表す信号点にマッピングして送信される。
カラムツイストインターリーバ24では、LDPC符号化部21で用いられる検査行列の任意の1行にある1に対応するLDPC符号の複数の符号ビットが、1つのシンボルに含まれないように、パリティインターリーバ23からのLDPC符号の符号ビットを並び替える並び替え処理として、例えば、後述するようなカラムツイストインターリーブが行われる。
デマルチプレクサ25は、カラムツイストインターリーバ24からのLDPC符号について、シンボルとなるLDPC符号の2以上の符号ビットの位置を入れ替える入れ替え処理を行うことで、AWGNに対する耐性を強化したLDPC符号を得る。そして、デマルチプレクサ25は、入れ替え処理によって得られる、LDPC符号の2以上の符号ビットを、シンボルとして、マッピング部26に供給する。
マッピング部26は、デマルチプレクサ25からのシンボルを、直交変調部27で行われる直交変調(多値変調)の変調方式で定める各信号点にマッピングする。
すなわち、マッピング部26は、デマルチプレクサ25からのLDPC符号を、搬送波と同相のI成分を表すI軸と、搬送波と直交するQ成分を表すQ軸とで規定されるIQ平面(IQコンスタレーション)上の、変調方式で定める信号点にマッピングする。
ここで、直交変調部27で行われる直交変調の変調方式としては、例えば、DVB-Tの規格に規定されている変調方式を含む変調方式、すなわち、例えば、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)や、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation),64QAM,256QAM,1024QAM,4096QAM等がある。直交変調部27において、いずれの変調方式による直交変調が行われるかは、例えば、送信装置11のオペレータの操作に従って、あらかじめ設定される。なお、直交変調部27では、その他、例えば、4PAM(Pulse Amplitude Modulation)その他の直交変調を行うことが可能である。
マッピング部26で信号点にマッピングされたシンボルは、直交変調部27に供給される。
直交変調部27は、マッピング部26からの信号点(にマッピングされたシンボル)に従い、搬送波の直交変調を行い、その結果得られる変調信号を、通信路13(図7)を介して送信する。
次に、図9は、図8のLDPC符号化部21でLDPC符号化に用いられる検査行列Hを示している。
検査行列Hは、LDGM(Low-Density Generation Matrix )構造になっており、LDPC符号の符号ビットのうちの、情報ビットに対応する部分の情報行列HAと、パリティビットに対応するパリティ行列HTとによって、式H=[HA|HT](情報行列HAの要素を左側の要素とし、パリティ行列HTの要素を右側の要素とする行列)で表すことができる。
ここで、1個のLDPC符号(1符号語)の符号ビットのうちの情報ビットのビット数と、パリティビットのビット数を、それぞれ、情報長Kと、パリティ長Mというとともに、1個のLDPC符号の符号ビットのビット数を、符号長N(=K+M)という。
ある符号長NのLDPC符号についての情報長Kとパリティ長Mは、符号化率によって決まる。また、検査行列Hは、行×列がM×Nの行列となる。そして、情報行列HAは、M×Kの行列となり、パリティ行列HTは、M×Mの行列となる。
図10は、DVB-S.2(及びDVB-T.2)の規格に規定されているLDPC符号の検査行列Hのパリティ行列HTを示している。
DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号の検査行列Hのパリティ行列HTは、図10に示すように、1の要素が、いわば階段状に並ぶ階段構造になっている。パリティ行列HTの行重みは、1行目については1で、残りの全ての行については2になっている。また、列重みは、最後の1列については1で、残りの全ての列で2になっている。
以上のように、パリティ行列HTが階段構造になっている検査行列HのLDPC符号は、その検査行列Hを用いて、容易に生成することができる。
すなわち、LDPC符号(1符号語)を、行ベクトルcで表すとともに、その行ベクトルを転置して得られる列ベクトルを、cTと表す。また、LDPC符号である行ベクトルcのうちの、情報ビットの部分を、行ベクトルAで表すとともに、パリティビットの部分を、行ベクトルTで表すこととする。
ここで、この場合、行ベクトルcは、情報ビットとしての行ベクトルAと、パリティビットとしての行ベクトルTとによって、式c =[A|T](行ベクトルAの要素を左側の要素とし、行ベクトルTの要素を右側の要素とする行ベクトル)で表すことができる。
検査行列Hと、LDPC符号としての行ベクトルc=[A|T]とは、式HcT=0を満たす必要があり、かかる式HcT=0を満たす行ベクトルc=[A|T]を構成するパリティビットとしての行ベクトルTは、検査行列H=[HA|HT]のパリティ行列HTが、図10に示した階段構造になっている場合には、式HcT=0における列ベクトルHcTの1行目の要素から順に、各行の要素を0にしていくようにすることで、逐次的に求めることができる。
図11は、DVB-S.2(及びDVB-T.2)の規格に規定されているLDPC符号の検査行列Hと、列重みとを示している。
すなわち、図11Aは、DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号の検査行列Hを示している。
検査行列Hの1列目からのKX列については、列重みがXに、その後のK3列については、列重みが3に、その後のM-1列については、列重みが2に、最後の1列については、列重みが1に、それぞれなっている。
ここで、KX+K3+M-1+1は、符号長Nに等しい。
DVB-S.2の規格において、列数KX,K3、及びM(パリティ長)、並びに、列重みXは、図11Bに示すように規定されている。
すなわち、図11Bは、DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号の各符号化率についての、列数KX,K3、及びM、並びに、列重みXを示している。
DVB-S.2の規格では、64800ビットと16200ビットの符号長NのLDPC符号が規定されている。
そして、図11Bに示すように、符号長Nが64800ビットのLDPC符号については、11個の符号化率(nominal rate)1/4,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6,8/9、及び9/10が規定されており、符号長Nが16200ビットのLDPC符号については、10個の符号化率1/4,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6、及び8/9が規定されている。
LDPC符号については、検査行列Hの列重みが大の列に対応する符号ビットほど、エラーレートが低いことが知られている。
図11に示した、DVB-S.2の規格に規定されている検査行列Hでは、先頭側(左側)の列ほど、列重みが大の傾向にあり、したがって、その検査行列Hに対応するLDPC符号については、先頭の符号ビットほど、エラーに強く(エラーに対する耐性があり)、終わりの符号ビットほど、エラーに弱い傾向がある。
次に、図12は、図8の直交変調部27で16QAMが行われる場合の、16個のシンボル(に対応する信号点)のIQ平面上の配置を示している。
すなわち、図12Aは、16QAMのシンボルを示している。
16QAMでは、1シンボルは、4ビットで表され、16(=24)個のシンボルが存在する。そして、16個のシンボルは、IQ平面の原点を中心として、I方向×Q方向が4×4の正方形状となるように配置されている。
いま、1シンボルが表すビット列の、最上位ビットからi+1ビット目のビットを、ビットyiと表すこととすると、16QAMの1シンボルが表す4ビットは、最上位ビットから順に、ビットy0,y1,y2,y3と表すことができる。変調方式が16QAMの場合には、LDPC符号の符号ビットの4ビットが、4ビットy0ないしy3のシンボル(シンボル値)に(シンボル化)される。
図12Bは、16QAMのシンボルが表す4ビット(以下、シンボルビットともいう)y0ないしy3それぞれについてのビット境界を示している。
ここで、シンボルビットyi(図12では、i=0,1,2,3)についてのビット境界とは、そのシンボルビットyiが0になっているシンボルと、1になっているシンボルとの境界を意味する。
図12Bに示すように、16QAMのシンボルが表す4シンボルビットy0ないしy3のうちの最上位のシンボルビットy0については、IQ平面のQ軸の1箇所だけがビット境界となり、2番目(最上位ビットから2番目)のシンボルビットy1については、IQ平面のI軸の1箇所だけがビット境界となる。
また、3番目のシンボルビットy2については、4×4個のシンボルのうちの、左から1列目と2列目との間、及び3列目と4列目との間の2箇所が、ビット境界となる。
さらに、4番目のシンボルビットy3については、4×4個のシンボルのうちの、上から1行目と2行目との間、及び3行目と4行目との間の2箇所が、ビット境界となる。
シンボルが表すシンボルビットyiは、ビット境界から離れているシンボルが多いほど、誤りにくく(エラー確率が低く)、ビット境界に近いシンボルが多いほど、誤りやすい(エラー確率が高い)。
いま、誤りにくい(エラーに強い)ビットを、「強いビット」というとともに、誤りやすい(エラーに弱い)ビットを、「弱いビット」ということとすると、16QAMのシンボルの4シンボルビットy0ないしy3については、最上位のシンボルビットy0、及び2番目のシンボルビットy1が強いビットになっており、3番目のシンボルビットy2、及び4番目のシンボルビットy3が弱いビットになっている。
図13ないし図15は、図8の直交変調部27で64QAMが行われる場合の、64個のシンボル(に対応する信号点)のIQ平面上の配置を示している。
64QAMでは、1シンボルは、6ビットを表し、64(=26)個のシンボルが存在する。そして、64個のシンボルは、IQ平面の原点を中心として、I方向×Q方向が8×8の正方形状となるように配置されている。
64QAMの1シンボルのシンボルビットは、最上位ビットから順に、ビットy0,y1,y2,y3,y4,y5と表すことができる。変調方式が64QAMの場合には、LDPC符号の符号ビットの6ビットは、6ビットのシンボルビットy0ないしy5のシンボルにされる。
ここで、図13は、64QAMのシンボルのシンボルビットy0ないしy5のうちの、最上位のシンボルビットy0と、2番目のシンボルビットy1それぞれについてのビット境界を、図14は、3番目のシンボルビットy2と、4番目のシンボルビットy3それぞれについてのビット境界を、図15は、5番目のシンボルビットy4と、6番目のシンボルビットy5それぞれについてのビット境界を、それぞれ示している。
図13に示すように、最上位のシンボルビットy0と、2番目のシンボルビットy1それぞれについてのビット境界は、1箇所になっている。また、図14に示すように、3番目のシンボルビットy2と、4番目のシンボルビットy3それぞれについてのビット境界は、2箇所になっており、図15に示すように、5番目のシンボルビットy4と、6番目のシンボルビットy5それぞれについてのビット境界は、4箇所になっている。
したがって、64QAMのシンボルのシンボルビットy0ないしy5については、最上位シンボルビットy0、及び2番目のシンボルビットy1が、強いビットになっており、3番目のシンボルビットy2、及び4番目のシンボルビットy3が、その次に強いビットになっている。そして、5番目のシンボルビットy4と、6番目のシンボルビットy5は、弱いビットになっている。
図12、さらには、図13ないし図15から、直交変調のシンボルのシンボルビットについては、上位ビットが強いビットとなり、下位ビットが弱いビットになる傾向があることが分かる。
ここで、図11で説明したように、LDPC符号化部21(図8)が出力するLDPC符号については、エラーに強い符号ビットと、エラーに弱い符号ビットがある。
また、図12ないし図15で説明したように、直交変調部27で行われる直交変調のシンボルのシンボルビットについては、強いビットと弱いビットがある。
したがって、LDPC符号の、エラーに弱い符号ビットを、直交変調のシンボルの、弱いシンボルビットに割り当てると、全体として、エラーに対する耐性が低下する。
そこで、LDPC符号の、エラーに弱い符号ビットを、直交変調のシンボルの、強いビット(シンボルビット)に割り当てる傾向で、LDPC符号の符号ビットをインターリーブするインターリーバが提案されている。
図8のデマルチプレクサ25は、そのインターリーバの処理を行うことができる。
図16は、図8のデマルチプレクサ25の処理を説明する図である。
すなわち、図16Aは、デマルチプレクサ25の機能的な構成例を示している。
デマルチプレクサ25は、メモリ31及び入れ替え部32から構成される。
メモリ31には、LDPC符号化部21からのLDPC符号が供給される。
メモリ31は、ロウ(row)(横)方向にmbビットを記憶するとともに、カラム(column)(縦)方向にN/(mb)ビットを記憶する記憶容量を有し、そこに供給されるLDPC符号の符号ビットを、カラム方向に書き込み、ロウ方向に読み出して、入れ替え部32に供給する。
ここで、N(=情報長K+パリティ長M)は、上述したように、LDPC符号の符号長を表す。
また、mは、1シンボルとなるLDPC符号の符号ビットのビット数を表し、bは所定の正の整数で、mを整数倍するのに用いられる倍数である。デマルチプレクサ25は、上述したように、LDPC符号の符号ビットをシンボルとする(シンボル化する)が、倍数bは、デマルチプレクサ25が、いわば一度のシンボル化によって得るシンボルの個数を表す。
図16Aは、変調方式が64QAMである場合のデマルチプレクサ25の構成例を示しており、したがって、1シンボルとなるLDPC符号の符号ビットのビット数mは、6ビットである。
また、図16Aでは、倍数bは1になっており、したがって、メモリ31は、カラム方向×ロウ方向がN/(6×1)×(6×1)ビットの記憶容量を有する。
ここで、メモリ31の、ロウ方向が1ビットの、カラム方向に延びる記憶領域を、以下、適宜、カラムという。図16Aでは、メモリ31は、6(=6×1)個のカラムから構成される。
デマルチプレクサ25では、LDPC符号の符号ビットを、メモリ31を構成するカラムの上から下方向(カラム方向)に書き込むことが、左から右方向のカラムに向かって行われる。
そして、符号ビットの書き込みが、最も右のカラムの一番下まで終了すると、メモリ31を構成するすべてのカラムの1行目から、ロウ方向に、6ビット(mbビット)単位で、符号ビットが読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31からの6ビットの符号ビットの位置を入れ替える入れ替え処理を行い、その結果得られる6ビットを、64QAMの1シンボルを表す6シンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5として出力する。
すなわち、メモリ31からは、ロウ方向に、mbビット(ここでは、6ビット)の符号ビットが読み出されるが、その、メモリ31から読み出されるmbビットの符号ビットの、最上位ビットからiビット目を(i=0,1,・・・,mb-1)、ビットbiと表すこととすると、メモリ31からロウ方向に読み出される6ビットの符号ビットは、最上位ビットから順に、ビットb0,b1,b2,b3,b4,b5と表すことができる。
図11で説明した列重みの関係で、ビットb0の方向にある符号ビットは、エラーに強い符号ビットになっており、ビットb5の方向にある符号ビットは、エラーに弱い符号ビットになっている。
入れ替え部32では、メモリ31からの6ビットの符号ビットb0ないしb5のうちの、エラーに弱い符号ビットが、64QAMの1シンボルのシンボルビットy0ないしy5のうちの、強いビットに割り当てられるように、メモリ31からの6ビットの符号ビットb0ないしb5の位置を入れ替える入れ替え処理を行うことができる。
ここで、メモリ31からの6ビットの符号ビットb0ないしb5をどのように入れ替えて、64QAMの1シンボルを表す6シンボルビットy0ないしy5のそれぞれに割り当てるかの入れ替え方式としては、各社から、様々な方式が提案されている。
図16Bは、第1の入れ替え方式を、図16Cは、第2の入れ替え方式を、図16Dは、第3の入れ替え方式を、それぞれ示している。
図16Bないし図16Dにおいて(後述する図17においても同様)、ビットbiとyjとを結ぶ線分は、符号ビットbiを、シンボルのシンボルビットyjに割り当てる(シンボルビットyjの位置に入れ替える)ことを意味する。
第1の入れ替え方式としては、図16Bの3種類の入れ替え方のうちのいずれか1つを採用することが提案されており、第2の入れ替え方式としては、図16Cの2種類の入れ替え方のうちのいずれか1つを採用することが提案されている。
第3の入れ替え方式としては、図16Dの6種類の入れ替え方を順番に選択して用いることが提案されている。
図17は、変調方式が64QAMであり(したがって、1シンボルにマッピングされるLDPC符号の符号ビットのビット数mは、図16と同様に6ビットである)、かつ、倍数bが2の場合のデマルチプレクサ25の構成例と、第4の入れ替え方式を示している。
倍数bが2である場合、メモリ31は、カラム方向×ロウ方向がN/(6×2)×(6×2)ビットの記憶容量を有し、12(=6×2)個のカラムから構成される。
図17Aは、メモリ31へのLDPC符号の書き込み順を示している。
デマルチプレクサ25では、図16で説明したように、LDPC符号の符号ビットを、メモリ31を構成するカラムの上から下方向(カラム方向)に書き込むことが、左から右方向のカラムに向かって行われる。
そして、符号ビットの書き込みが、最も右のカラムの一番下まで終了すると、メモリ31を構成するすべてのカラムの1行目から、ロウ方向に、12ビット(mbビット)単位で、符号ビットが読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31からの12ビットの符号ビットの位置を、第4の入れ替え方式で入れ替える入れ替え処理を行い、その結果得られる12ビットを、64QAMの2シンボル(b個のシンボル)を表す12ビット、つまり、64QAMの1シンボルを表す6シンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5と、次の1シンボルを表す6シンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5として出力する。
ここで、図17Bは、図17Aの入れ替え部32による入れ替え処理の第4の入れ替え方式を示している。
なお、倍数bが2である場合(3以上である場合も同様)、入れ替え処理では、mbビットの符号ビットが、連続するb個のシンボルのmbビットのシンボルビットに割り当てられる。図17を含め、以下では、説明の便宜上、連続するb個のシンボルのmbビットのシンボルビットの最上位ビットからi+1ビット目を、ビット(シンボルビット)yiと表す。
また、どのような入れ替え方が適切であるか、つまり、AWGN通信路でのエラーレートをより向上させるかは、LDPC符号の符号化率や符号長、変調方式等によって異なる。
次に、図18ないし図20を参照して、図8のパリティインターリーバ23によるパリティインターリーブについて説明する。
図18は、LDPC符号の検査行列のタナーグラフ(の一部)を示している。
チェックノードは、図18に示すように、そのチェックノードに繋がっているバリアブルノード(に対応する符号ビット)の2個等の複数が同時にイレージャ等のエラーになると、そのチェックノードに繋がっている全バリアブルノードに、値が0である確率と1である確率とが等確率のメッセージを戻す。このため、同一のチェックノードに繋がっている複数のバリアブルノードが同時にイレージャ等になると、復号の性能が劣化する。
ところで、図8のLDPC符号化部21が出力する、DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号は、IRA符号であり、検査行列Hのパリティ行列HTは、図10に示したように、階段構造になっている。
図19は、階段構造になっているパリティ行列HTと、そのパリティ行列HTに対応するタナーグラフを示している。
すなわち、図19Aは、階段構造になっているパリティ行列HTを示しており、図19Bは、図19Aのパリティ行列HTに対応するタナーグラフを示している。
パリティ行列HTが階段構造になっている場合、そのパリティ行列HTのタナーグラフにおいて、LDPC符号の、パリティ行列HTの値が1になっている要素の列に対応する、隣接する符号ビット(パリティビット)を用いてメッセージが求められるバリアブルノードは、同一のチェックノードに繋がっている。
したがって、バースト誤りやイレージャ等によって、上述の隣接するパリティビットが同時にエラーとなると、そのエラーとなった複数のパリティビットそれぞれに対応する複数のバリアブルノード(パリティビットを用いてメッセージを求めるバリアブルノード)に繋がっているチェックノードは、値が0である確率と1である確率とが等確率のメッセージを、そのチェックノードに繋がっているバリアブルノードに戻すため、復号の性能が劣化する。そして、バースト長(バーストによってエラーとなるビット数)が大である場合には、復号の性能は、さらに劣化する。
そこで、パリティインターリーバ23(図8)は、上述した復号の性能の劣化を防止するため、LDPC符号化部21からの、LDPC符号のパリティビットを、他のパリティビットの位置にインターリーブするパリティインターリーブを行う。
図20は、図8のパリティインターリーバ23が行うパリティインターリーブ後のLDPC符号に対応する検査行列Hのパリティ行列HTを示している。
ここで、LDPC符号化部21が出力する、DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号に対応する検査行列Hの情報行列HAは、巡回構造になっている。
巡回構造とは、ある列が、他の列をサイクリックシフト(ローテーション)したものと一致している構造をいい、例えば、P列ごとに、そのP列の各行の1の位置が、そのP列の最初の列を、パリティ長Mを除算して得られる値qに比例する値だけ、列方向にサイクリックシフトした位置になっている構造も含まれる。以下、適宜、巡回構造におけるP列を、巡回構造の単位の列数という。
LDPC符号化部21が出力する、DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号としては、図11で説明したように、符号長Nが64800ビットと16200ビットとの、2種類のLDPC符号がある。
いま、符号長Nが64800ビットと16200ビットの2種類のLDPC符号のうちの、符号長Nが64800ビットのLDPC符号に注目すると、その符号長Nが64800ビットのLDPC符号の符号化率は、図11で説明したように、11個ある。
この11個の符号化率それぞれの、符号長Nが64800ビットのLDPC符号については、いずれについても、DVB-S.2の規格では、巡回構造の単位の列数Pが、パリティ長Mの約数のうちの、1とMを除く約数の1つである360に規定されている。
また、11個の符号化率それぞれの、符号長Nが64800ビットのLDPC符号については、パリティ長Mは、符号化率によって異なる値qを用いて、式M=q×P=q×360で表される素数以外の値になっている。したがって、値qも、巡回構造の単位の列数Pと同様に、パリティ長Mの約数のうちの、1とMを除く約数の他の1つであり、パリティ長Mを、巡回構造の単位の列数Pで除算することにより得られる(パリティ長Mの約数であるP及びqの積は、パリティ長Mとなる)。
パリティインターリーバ23は、上述したように、情報長をKとし、また、0以上P未満の整数をxとするとともに、0以上q未満の整数をyとすると、パリティインターリーブとして、LDPC符号化部21からのLDPC符号のK+1ないしK+M(=N)番目の符号ビットであるパリティビットのうちの、K+qx+y+1番目の符号ビットを、K+Py+x+1番目の符号ビットの位置にインターリーブする。
このようなパリティインターリーブによれば、同一のチェックノードに繋がれるバリアブルノード(に対応するパリティビット)が、巡回構造の単位の列数P、すなわち、ここでは、360ビットだけ離れるので、バースト長が360ビット未満である場合には、同一のチェックノードに繋がっているバリアブルノードの複数が同時にエラーになる事態を避けることができ、その結果、バースト誤りに対する耐性を改善することができる。
なお、K+qx+y+1番目の符号ビットを、K+Py+x+1番目の符号ビットの位置にインターリーブするパリティインターリーブ後のLDPC符号は、元の検査行列Hの、K+qx+y+1番目の列を、K+Py+x+1番目の列に置換する列置換を行って得られる検査行列(以下、変換検査行列ともいう)のLDPC符号に一致する。
また、変換検査行列のパリティ行列には、図20に示すように、P列(図20では、360列)を単位とする擬似巡回構造が現れる。
ここで、擬似巡回構造とは、一部を除く部分が巡回構造になっている構造を意味する。DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号の検査行列に対して、パリティインターリーブに相当する列置換を施して得られる変換検査行列は、その右隅部分の360行×360列の部分(後述するシフト行列)に、1の要素が1つだけ足らず(0の要素になっており)、そのために、(完全な)巡回構造ではなく、擬似巡回構造になっている。
なお、図20の変換検査行列は、元の検査行列Hに対して、パリティインターリーブに相当する列置換の他、変換検査行列が、後述する構成行列で構成されるようにするための行の置換(行置換)も施された行列になっている。
次に、図21ないし図24を参照して、図8のカラムツイストインターリーバ24による並び替え処理としてのカラムツイストインターリーブについて説明する。
図8の送信装置11では、周波数の利用効率の向上のために、上述したように、LDPC符号の符号ビットの2ビット以上を、1個のシンボルとして送信する。すなわち、例えば、符号ビットの2ビットを1個のシンボルとする場合には、変調方式として、例えば、QPSKが用いられ、符号ビットの4ビットを1個のシンボルとする場合には、変調方式として、例えば、16QAMが用いられる。
このように、符号ビットの2ビット以上を、1個のシンボルとして送信する場合、あるシンボルに、イレージャ等が発生すると、そのシンボルの(シンボルビットに割り当てられた)符号ビットは、すべてエラー(イレージャ)になる。
したがって、復号の性能を向上させるために、同一のチェックノードに繋がっているバリアブルノード(に対応する符号ビット)の複数が同時にイレージャになる確率を低下させるには、1個のシンボルの符号ビットに対応するバリアブルノードが、同一のチェックノードに繋がることを避ける必要がある。
一方、上述したように、LDPC符号化部21が出力する、DVB-S.2の規格に規定されているLDPC符号の検査行列Hでは、情報行列HAが巡回構造を有し、パリティ行列HTが階段構造を有している。そして、図20で説明したように、パリティインターリーブ後のLDPC符号の検査行列である変換検査行列では、パリティ行列にも巡回構造(正確には、上述したように、擬似巡回構造)が現れる。
図21は、変換検査行列を示している。
すなわち、図21Aは、符号長Nが64800ビットで、符号化率(r)が3/4のLDPC符号の検査行列Hの変換検査行列を示している。
図21Aでは、変換検査行列において、値が1になっている要素の位置が、点(・)で示されている。
図21Bは、図21Aの変換検査行列のLDPC符号、つまり、パリティインターリーブ後のLDPC符号を対象として、デマルチプレクサ25(図8)が行う処理を示している。
図21Bでは、変調方式を16QAMとして、デマルチプレクサ25のメモリ31を構成する4カラムに、パリティインターリーブ後のLDPC符号の符号ビットが、カラム方向に書き込まれている。
メモリ31を構成する4カラムに、カラム方向に書き込まれた符号ビットは、ロウ方向に、4ビット単位で読み出され、1シンボルとなる。
この場合、1シンボルとなる4ビットの符号ビットB0,B1,B2,B3は、図21Aの変換検査行列の、任意の1行にある1に対応する符号ビットとなっていることがあり、この場合、その符号ビットB0,B1,B2,B3それぞれに対応するバリアブルノードは、同一のチェックノードに繋がっている。
したがって、1シンボルの4ビットの符号ビットB0,B1,B2,B3が、変換検査行列の任意の1行にある1に対応する符号ビットとなっている場合には、そのシンボルに、イレージャが発生すると、符号ビットB0,B1,B2,B3それぞれに対応するバリアブルノードが繋がっている同一のチェックノードにおいて、適切なメッセージを求めることができず、その結果、復号の性能が劣化する。
符号化率が3/4以外の符号化率についても、同様に、同一のチェックノードに繋がっている複数のバリアブルノードに対応する複数の符号ビットが、16QAMの1個のシンボルとされることがある。
そこで、カラムツイストインターリーバ24は、変換検査行列の任意の1行にある1に対応する複数の符号ビットが、1個のシンボルに含まれないように、パリティインターリーバ23からのパリティインターリーブ後のLDPC符号の符号ビットをインターリーブするカラムツイストインターリーブを行う。
図22は、カラムツイストインターリーブを説明する図である。
すなわち、図22は、デマルチプレクサ25のメモリ31(図16、図17)を示している。
メモリ31は、図16で説明したように、カラム(縦)方向にmbビットを記憶するとともに、ロウ(横)方向にN/(mb)ビットを記憶する記憶容量を有し、mb個のカラムから構成される。そして、カラムツイストインターリーバ24は、メモリ31に対して、LDPC符号の符号ビットを、カラム方向に書き込み、ロウ方向に読み出すときの書き始めの位置を制御することで、カラムツイストインターリーブを行う。
すなわち、カラムツイストインターリーバ24では、複数のカラムそれぞれについて、符号ビットの書き込みを開始する書き始めの位置を、適宜変更することで、ロウ方向に読み出される、1シンボルとされる複数の符号ビットが、変換検査行列の任意の1行にある1に対応する符号ビットにならないようにする(検査行列の任意の1行にある1に対応する複数の符号ビットが、同一のシンボルに含まれないように、LDPC符号の符号ビットを並び替える)。
ここで、図22は、変調方式が16QAMであり、かつ、図16で説明した倍数bが1である場合の、メモリ31の構成例を示している。したがって、1シンボルにされるLDPC符号の符号ビットのビット数mは、4ビットであり、また、メモリ31は、4(=mb)個のカラムで構成されている。
カラムツイストインターリーバ24は、(図16のデマルチプレクサ25に代わり)LDPC符号の符号ビットを、メモリ31を構成する4個のカラムの上から下方向(カラム方向)に書き込むことを、左から右方向のカラムに向かって行う。
そして、符号ビットの書き込みが、最も右のカラムまで終了すると、カラムツイストインターリーバ24は、メモリ31を構成するすべてのカラムの1行目から、ロウ方向に、4ビット(mbビット)単位で、符号ビットを読み出し、カラムツイストインターリーブ後のLDPC符号として、デマルチプレクサ25の入れ替え部32(図16、図17)に出力する。
但し、カラムツイストインターリーバ24では、各カラムの先頭(一番上)の位置のアドレスを0として、カラム方向の各位置のアドレスを、昇順の整数で表すこととすると、最も左のカラムについては、書き始めの位置を、アドレスが0の位置とし、(左から)2番目のカラムについては、書き始めの位置を、アドレスが2の位置とし、3番目のカラムについては、書き始めの位置を、アドレスが4の位置とし、4番目のカラムについては、書き始めの位置を、アドレスが7の位置とする。
なお、書き始めの位置が、アドレスが0の位置以外の位置のカラムについては、符号ビットを、最も下の位置まで書き込んだ後は、先頭(アドレスが0の位置)に戻り、書き始めの位置の直前の位置までの書き込みが行われる。そして、その後、次(右)のカラムへの書き込みが行われる。
以上のようなカラムツイストインターリーブを行うことにより、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800の全ての符号化率のLDPC符号について、同一のチェックノードに繋がっている複数のバリアブルノードに対応する複数の符号ビットが、16QAMの1個のシンボルとされること(同一のシンボルに含まれること)を回避することができ、その結果、イレージャのある通信路での復号の性能を向上させることができる。
図23は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800の、11個の符号化率それぞれのLDPC符号について、カラムツイストインターリーブに必要なメモリ31のカラム数と、書き始めの位置のアドレスを、変調方式ごとに示している。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、QPSKが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、2ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に2×1(=mb)ビットを記憶する2個のカラムを有し、カラム方向に64800/(2×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の2個のカラムのうちの1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、それぞれされる。
なお、例えば、デマルチプレクサ25(図8)の入れ替え処理の入れ替え方式として、図16の第1ないし第3の入れ替え方式のうちのいずれかが採用される場合等に、倍数bは1となる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、QPSKが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、2ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に2×2ビットを記憶する4個のカラムを有し、カラム方向に64800/(2×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の4個のカラムのうちの1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、それぞれされる。
なお、例えば、デマルチプレクサ25(図8)の入れ替え処理の入れ替え方式として、図17の第4の入れ替え方式が採用される場合等に、倍数bは2となる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、16QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、4ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に4×1ビットを記憶する4個のカラムを有し、カラム方向に64800/(4×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の4個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、16QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、4ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に4×2ビットを記憶する8個のカラムを有し、カラム方向に64800/(4×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の8個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、64QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、6ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に6×1ビットを記憶する6個のカラムを有し、カラム方向に64800/(6×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の6個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが9の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが13の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、64QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、6ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に6×2ビットを記憶する12個のカラムを有し、カラム方向に64800/(6×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の12個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが9の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、256QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、8ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に8×1ビットを記憶する8個のカラムを有し、カラム方向に64800/(8×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の8個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、256QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、8ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に8×2ビットを記憶する16個のカラムを有し、カラム方向に64800/(8×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の16個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが15の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが16の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが20の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが22の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが22の位置と、13番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが27の位置と、14番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが27の位置と、15番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが28の位置と、16番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが32の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、1024QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、10ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に10×1ビットを記憶する10個のカラムを有し、カラム方向に64800/(10×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の10個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが6の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが11の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが13の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが15の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが17の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが18の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが20の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、1024QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、10ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に10×2ビットを記憶する20個のカラムを有し、カラム方向に64800/(10×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の20個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが1の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが6の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが6の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが9の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが13の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが14の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが14の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが16の位置と、13番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが21の位置と、14番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが21の位置と、15番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが23の位置と、16番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが25の位置と、17番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが25の位置と、18番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが26の位置と、19番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが28の位置と、20番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが30の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、4096QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、12ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に12×1ビットを記憶する12個のカラムを有し、カラム方向に64800/(12×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の12個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが9の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、4096QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、12ビットである場合、図23によれば、メモリ31は、ロウ方向に12×2ビットを記憶する24個のカラムを有し、カラム方向に64800/(12×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の24個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが12の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが13の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが16の位置と、13番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが17の位置と、14番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが19の位置と、15番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが21の位置と、16番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが22の位置と、17番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが23の位置と、18番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが26の位置と、19番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが37の位置と、20番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが39の位置と、21番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが40の位置と、22番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが41の位置と、23番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが41の位置と、24番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが41の位置と、それぞれされる。
図24は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200の、10個の符号化率それぞれのLDPC符号について、カラムツイストインターリーブに必要なメモリ31のカラム数と、書き始めの位置のアドレスを、変調方式ごとに示している。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、QPSKが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、2ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に2×1ビットを記憶する2個のカラムを有し、カラム方向に16200/(2×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の2個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、QPSKが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、2ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に2×2ビットを記憶する4個のカラムを有し、カラム方向に16200/(2×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の4個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、16QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、4ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に4×1ビットを記憶する4個のカラムを有し、カラム方向に16200/(4×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の4個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、16QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、4ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に4×2ビットを記憶する8個のカラムを有し、カラム方向に16200/(4×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の8個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが1の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが20の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが20の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが21の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、64QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、6ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に6×1ビットを記憶する6個のカラムを有し、カラム方向に16200/(6×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の6個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、64QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、6ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に6×2ビットを記憶する12個のカラムを有し、カラム方向に16200/(6×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の12個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが6の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、256QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、8ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に8×1ビットを記憶する8個のカラムを有し、カラム方向に16200/(8×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の8個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが1の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが20の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが20の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが21の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、1024QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、10ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に10×1ビットを記憶する10個のカラムを有し、カラム方向に16200/(10×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の10個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが1の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが4の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、1024QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、10ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に10×2ビットを記憶する20個のカラムを有し、カラム方向に16200/(10×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の20個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、13番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが5の位置と、14番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、15番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、16番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、17番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、18番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、19番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが8の位置と、20番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、それぞれされる。
倍数bが1であり、かつ、変調方式として、例えば、4096QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、12ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に12×1ビットを記憶する12個のカラムを有し、カラム方向に16200/(12×1)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の12個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが6の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、それぞれされる。
倍数bが2であり、かつ、変調方式として、例えば、4096QAMが採用されることによって、1シンボルのビット数mが、12ビットである場合、図24によれば、メモリ31は、ロウ方向に12×2ビットを記憶する24個のカラムを有し、カラム方向に16200/(12×2)ビットを記憶する。
そして、メモリ31の24個のカラムのうちの、1番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、2番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、3番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、4番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、5番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、6番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、7番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが0の位置と、8番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが1の位置と、9番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが1の位置と、10番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが1の位置と、11番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、12番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、13番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが2の位置と、14番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが3の位置と、15番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが7の位置と、16番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが9の位置と、17番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが9の位置と、18番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが9の位置と、19番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、20番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、21番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、22番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、23番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが10の位置と、24番目のカラムの書き始めの位置は、アドレスが11の位置と、それぞれされる。
次に、図25のフローチャートを参照して、図8の送信装置11で行われる送信処理について説明する。
LDPC符号化部21は、そこに、対象データが供給されるのを待って、ステップS101において、対象データを、LDPC符号に符号化し、そのLDPC符号を、ビットインターリーバ22に供給して、処理は、ステップS102に進む。
ビットインターリーバ22は、ステップS102において、LDPC符号化部21からのLDPC符号を対象として、ビットインターリーブを行い、そのビットインターリーブ後のLDPC符号をシンボル化したシンボルを、マッピング部26に供給して、処理は、ステップS103に進む。
すなわち、ステップS102では、ビットインターリーバ22において、パリティインターリーバ23が、LDPC符号化部21からのLDPC符号を対象として、パリティインターリーブを行い、そのパリティインターリーブ後のLDPC符号を、カラムツイストインターリーバ24に供給する。
カラムツイストインターリーバ24は、パリティインターリーバ23からのLDPC符号を対象として、カラムツイストインターリーブを行い、デマルチプレクサ25に供給する。
デマルチプレクサ25は、カラムツイストインターリーバ24によるカラムツイストインターリーブ後のLDPC符号の符号ビットを入れ替えて、入れ替え後の符号ビットを、シンボルのシンボルビット(シンボルを表すビット)とする入れ替え処理を行う。
ここで、デマルチプレクサ25による入れ替え処理は、図16及び図17に示した第1ないし第4の入れ替え方式に従って行うことができる他、割り当てルールに従って行うことができる。割り当てルールは、LDPC符号の符号ビットを、シンボルを表すシンボルビットに割り当てるためのルールであり、その詳細については、後述する。
デマルチプレクサ25による入れ替え処理によって得られたシンボルは、デマルチプレクサ25から、マッピング部26に供給される。
マッピング部26は、ステップS103において、デマルチプレクサ25からのシンボルを、直交変調部27で行われる直交変調の変調方式で定める信号点にマッピングし、直交変調部27に供給して、処理は、ステップS104に進む。
直交変調部27は、ステップS104において、マッピング部26からの信号点に従い、搬送波の直交変調を行って、処理は、ステップS105に進み、直交変調の結果得られる変調信号を送信して、処理を終了する。
なお、図25の送信処理は繰り返しパイプラインで行われる。
以上のように、パリティインターリーブや、カラムツイストインターリーブを行うことで、LDPC符号の複数の符号ビットを1個のシンボルとして送信する場合の、イレージャやバースト誤りに対する耐性を向上させることができる。
ここで、図8では、説明の便宜のため、パリティインターリーブを行うブロックであるパリティインターリーバ23と、カラムツイストインターリーブを行うブロックであるカラムツイストインターリーバ24とを、別個に構成するようにしたが、パリティインターリーバ23とカラムツイストインターリーバ24とは、一体的に構成することができる。
すなわち、パリティインターリーブと、カラムツイストインターリーブとは、いずれも、メモリに対する符号ビットの書き込み、及び読み出しによって行うことができ、符号ビットの書き込みを行うアドレス(書き込みアドレス)を、符号ビットの読み出しを行うアドレス(読み出しアドレス)に変換する行列によって表すことができる。
したがって、パリティインターリーブを表す行列と、カラムツイストインターリーブを表す行列とを乗算して得られる行列を求めておけば、その行列によって、符号ビットを変換することで、パリティインターリーブを行い、さらに、そのパリティインターリーブ後のLDPC符号をカラムツイストインターリーブした結果を得ることができる。
また、パリティインターリーバ23とカラムツイストインターリーバ24に加えて、デマルチプレクサ25も、一体的に構成することが可能である。
すなわち、デマルチプレクサ25で行われる入れ替え処理も、LDPC符号を記憶するメモリ31の書き込みアドレスを、読み出しアドレスに変換する行列によって表すことができる。
したがって、パリティインターリーブを表す行列、カラムツイストインターリーブを表す行列、及び、入れ替え処理を表す行列を乗算して得られる行列を求めておけば、その行列によって、パリティインターリーブ、カラムツイストインターリーブ、及び、入れ替え処理を、一括して行うことができる。
なお、パリティインターリーブと、カラムツイストインターリーブとについては、そのうちのいずれか一方だけを行うようにすること、又は、いずれも行わないようにすることが可能である。
次に、図26ないし図28を参照して、図8の送信装置11について行った、エラーレート(bit error rate)を計測するシミュレーションについて説明する。
シミュレーションは、D/Uが0dBのフラッタ(flutter)がある通信路を採用して行った。
図26は、シミュレーションで採用した通信路のモデルを示している。
すなわち、図26Aは、シミュレーションで採用したフラッタのモデルを示している。
また、図26Bは、図26Aのモデルで表されるフラッタがある通信路のモデルを示している。
なお、図26Bにおいて、Hは、図26Aのフラッタのモデルを表す。また、図26Bにおいて、Nは、ICI(Inter Carrier Interference)を表し、シミュレーションでは、そのパワーの期待値E[N2]を、AWGNで近似した。
図27及び図28は、シミュレーションで得られたエラーレートと、フラッタのドップラ周波数fdとの関係を示している。
なお、図27は、変調方式が16QAMで、符号化率(r)が3/4で、入れ替え方式が第1の入れ替え方式である場合の、エラーレートとドップラ周波数fdとの関係を示している。また、図28は、変調方式が64QAMで、符号化率(r)が5/6で、入れ替え方式が第1の入れ替え方式である場合の、エラーレートとドップラ周波数fdとの関係を示している。
さらに、図27及び図28において、太線は、パリティインターリーブ、カラムツイストインターリーブ、及び、入れ替え処理のすべてを行った場合の、エラーレートとドップラ周波数fdとの関係を示しており、細線は、パリティインターリーブ、カラムツイストインターリーブ、及び、入れ替え処理のうちの、入れ替え処理だけを行った場合の、エラーレートとドップラ周波数fdとの関係を示している。
図27及び図28のいずれにおいても、パリティインターリーブ、カラムツイストインターリーブ、及び、入れ替え処理のすべてを行った場合の方が、入れ替え処理だけを行った場合よりも、エラーレートが向上する(小さくなる)ことが分かる。
次に、図8のLDPC符号化部21について、さらに説明する。
図11で説明したように、DVB-S.2の規格では、64800ビットと16200ビットとの2通りの符号長NのLDPC符号が規定されている。
そして、符号長Nが64800ビットのLDPC符号については、11個の符号化率1/4,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6,8/9、及び9/10が規定されており、符号長Nが16200ビットのLDPC符号については、10個の符号化率1/4,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6、及び8/9が規定されている(図11B)。
LDPC符号化部21は、このような、符号長Nが64800ビットや16200ビットの各符号化率のLDPC符号による符号化(誤り訂正符号化)を、符号長Nごと、及び符号化率ごとに用意された検査行列Hに従って行う。
図29は、図8のLDPC符号化部21の構成例を示している。
LDPC符号化部21は、符号化処理部601と記憶部602とから構成される。
符号化処理部601は、符号化率設定部611、初期値テーブル読み出し部612、検査行列生成部613、情報ビット読み出し部614、符号化パリティ演算部615、及び制御部616から構成され、LDPC符号化部21に供給される対象データのLDPC符号化を行い、その結果得られるLDPC符号を、ビットインターリーバ22(図8)に供給する。
すなわち、符号化率設定部611は、例えば、オペレータの操作等に応じて、LDPC符号の符号長Nと符号化率とを設定する。
初期値テーブル読み出し部612は、符号化率設定部611が設定した符号長N及び符号化率に対応する、後述する検査行列初期値テーブルを、記憶部602から読み出す。
検査行列生成部613は、初期値テーブル読み出し部612が読み出した検査行列初期値テーブルに基づいて、符号化率設定部611が設定した符号長N及び符号化率に応じた情報長K(=符号長N-パリティ長M)に対応する情報行列HAの1の要素を列方向に360列(巡回構造の単位の列数P)ごとの周期で配置して検査行列Hを生成し、記憶部602に格納する。
情報ビット読み出し部614は、LDPC符号化部21に供給される対象データから、情報長K分の情報ビットを読み出す(抽出する)。
符号化パリティ演算部615は、検査行列生成部613が生成した検査行列Hを記憶部602から読み出し、情報ビット読み出し部614が読み出した情報ビットに対するパリティビットを所定の式に基づいて算出し、符号語(LDPC符号)を生成する。
制御部616は、符号化処理部601を構成する各ブロックを制御する。
記憶部602には、64800ビットと16200ビットとの2通りの符号長Nそれぞれについての、図11に示した複数の符号化率それぞれに対応する複数の検査行列初期値テーブル等が格納されている。また、記憶部602は、符号化処理部601の処理上必要なデータを一時記憶する。
図30は、図29のLDPC符号化部21の処理を説明するフローチャートである。
ステップS201において、符号化率設定部611は、LDPC符号化を行う符号長N及び符号化率rを決定(設定)する。
ステップS202において、初期値テーブル読み出し部612は、符号化率設定部611により決定された符号長N及び符号化率rに対応する、予め定められた検査行列初期値テーブルを、記憶部602から読み出す。
ステップS203において、検査行列生成部613は、初期値テーブル読み出し部612が記憶部602から読み出した検査行列初期値テーブルを用いて、符号化率設定部611により決定された符号長N及び符号化率rのLDPC符号の検査行列Hを求め(生成し)、記憶部602に供給して格納する。
ステップS204において、情報ビット読み出し部614は、LDPC符号化部21に供給される対象データから、符号化率設定部611により決定された符号長N及び符号化率rに対応する情報長K(=N×r)の情報ビットを読み出すとともに、検査行列生成部613が求めた検査行列Hを、記憶部602から読み出し、符号化パリティ演算部615に供給する。
ステップS205において、符号化パリティ演算部615は、式(8)を満たす符号語cのパリティビットを順次演算する。
HcT=0
・・・(8)
式(8)において、cは、符号語(LDPC符号)としての行ベクトルを表し、cTは、行ベクトルcの転置を表す。
ここで、上述したように、LDPC符号(1符号語)としての行ベクトルcのうちの、情報ビットの部分を、行ベクトルAで表すとともに、パリティビットの部分を、行ベクトルTで表す場合には、行ベクトルcは、情報ビットとしての行ベクトルAと、パリティビットとしての行ベクトルTとによって、式c =[A|T]で表すことができる。
検査行列Hと、LDPC符号としての行ベクトルc=[A|T]とは、式HcT=0を満たす必要があり、かかる式HcT=0を満たす行ベクトルc=[A|T]を構成するパリティビットとしての行ベクトルTは、検査行列H=[HA|HT]のパリティ行列HTが、図10に示した階段構造になっている場合には、式HcT=0における列ベクトルHcTの1行目の要素から順に、各行の要素を0にしていくようにすることで、逐次的に求めることができる。
符号化パリティ演算部615は、情報ビットAに対して、パリティビットTを求めると、その情報ビットAとパリティビットTとによって表される符号語c =[A|T]を、情報ビットAのLDPC符号化結果として出力する。
なお、符号語cは、64800ビット又は16200ビットである。
その後、ステップS206において、制御部616は、LDPC符号化を終了するかどうかを判定する。ステップS206において、LDPC符号化を終了しないと判定された場合、すなわち、例えば、LDPC符号化すべき対象データが、まだある場合、処理は、ステップS201に戻り、以下、ステップS201ないしS206の処理が繰り返される。
また、ステップS206において、LDPC符号化を終了すると判定された場合、すなわち、例えば、LDPC符号化すべき対象データがない場合、LDPC符号化部21は、処理を終了する。
以上のように、各符号長N、及び、各符号化率rに対応する検査行列初期値テーブルが用意されており、LDPC符号化部21は、所定の符号長Nの、所定の符号化率rのLDPC符号化を、その所定の符号長N、及び、所定の符号化率rに対応する検査行列初期値テーブルから生成される検査行列Hを用いて行う。
検査行列初期値テーブルは、検査行列Hの、LDPC符号(検査行列Hによって定義されるLDPC符号)の符号長N及び符号化率rに応じた情報長Kに対応する情報行列HA(図9)の1の要素の位置を360列(巡回構造の単位の列数P)ごとに表すテーブルであり、各符号長N及び各符号化率rの検査行列Hごとに、あらかじめ作成される。
図31ないし図58は、DVB-S.2の規格に規定されている検査行列初期値テーブルの幾つかを示している。
すなわち、図31は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが2/3の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図32ないし図34は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが2/3の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図33は、図32に続く図であり、図34は、図33に続く図である。
図35は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが3/4の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図36ないし図39は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが3/4の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図37は、図36に続く図であり、図38は、図37に続く図である。また、図39は、図38に続く図である。
図40は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが4/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図41ないし図44は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが4/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図42は、図41に続く図であり、図43は、図42に続く図である。また、図44は、図43に続く図である。
図45は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが5/6の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図46ないし図49は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが5/6の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図47は、図46に続く図であり、図48は、図47に続く図である。また、図49は、図48に続く図である。
図50は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが8/9の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図51ないし図54は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが8/9の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図52は、図51に続く図であり、図53は、図52に続く図である。また、図54は、図53に続く図である。
図55ないし図58は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが9/10の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図56は、図55に続く図であり、図57は、図56に続く図である。また、図58は、図57に続く図である。
検査行列生成部613(図29)は、検査行列初期値テーブルを用いて、以下のように、検査行列Hを求める。
すなわち、図59は、検査行列初期値テーブルから検査行列Hを求める方法を示している。
なお、図59の検査行列初期値テーブルは、図31に示した、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが2/3の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
検査行列初期値テーブルは、上述したように、LDPC符号の符号長N及び符号化率rに応じた情報長Kに対応する情報行列HA(図9)の1の要素の位置を、360列(巡回構造の単位の列数P)ごとに表すテーブルであり、そのi行目には、検査行列Hの1+360×(i-1)列目の1の要素の行番号(検査行列Hの1行目の行番号を0とする行番号)が、その1+360×(i-1)列目の列が持つ列重みの数だけ並んでいる。
ここで、検査行列Hの、パリティ長Mに対応するパリティ行列HT(図9)は、図19に示したように決まっているので、検査行列初期値テーブルによれば、検査行列Hの、情報長Kに対応する情報行列HA(図9)が求められる。
検査行列初期値テーブルの行数k+1は、情報長Kによって異なる。
情報長Kと、検査行列初期値テーブルの行数k+1との間には、式(9)の関係が成り立つ。
K=(k+1)×360
・・・(9)
ここで、式(9)の360は、図20で説明した巡回構造の単位の列数Pである。
図59の検査行列初期値テーブルでは、1行目から3行目までに、13個の数値が並び、4行目からk+1行目(図59では、30行目)までに、3個の数値が並んでいる。
したがって、図59の検査行列初期値テーブルから求められる検査行列Hの列重みは、1列目から、1+360×(3-1)-1列目までは、13であり、1+360×(3-1)列目から、K列目までは、3である。
図59の検査行列初期値テーブルの1行目は、0,2084,1613,1548,1286,1460,3196,4297,2481,3369,3451,4620,2622となっており、これは、検査行列Hの1列目において、行番号が、0,2084,1613,1548,1286,1460,3196,4297,2481,3369,3451,4620,2622の行の要素が1であること(かつ、他の要素が0であること)を示している。
また、図59の検査行列初期値テーブルの2行目は、1,122,1516,3448,2880,1407,1847,3799,3529,373,971,4358,3108となっており、これは、検査行列Hの361(=1+360×(2−1))列目において、行番号が、1,122,1516,3448,2880,1407,1847,3799,3529,373,971,4358,3108の行の要素が1であることを示している。
以上のように、検査行列初期値テーブルは、検査行列Hの情報行列HAの1の要素の位置を360列ごとに表す。
検査行列Hの1+360×(i-1)列目以外の列、つまり、2+360×(i-1)列目から、360×i列目までの各列は、検査行列初期値テーブルによって定まる1+360×(i-1)列目の1の要素を、パリティ長Mに従って下方向(列の下方向)に、周期的にサイクリックシフトして配置したものになっている。
すなわち、例えば、2+360×(i-1)列目は、1+360×(i-1)列目を、M/360(=q)だけ下方向にサイクリックシフトしたものとなっており、次の3+360×(i-1)列目は、1+360×(i-1)列目を、2×M/360(=2×q)だけ下方向にサイクリックシフトしたもの(2+360×(i-1)列目を、M/360(=q)だけ下方向にサイクリックシフトしたもの)となっている。
いま、検査行列初期値テーブルのi行目(上からi番目)のj列目(左からj番目)の数値を、hi,jと表すとともに、検査行列Hのw列目の、j個目の1の要素の行番号を、Hw-jと表すこととすると、検査行列Hの1+360×(i-1)列目以外の列であるw列目の、1の要素の行番号Hw-jは、式(10)で求めることができる。
Hw-j=mod{hi,j+mod((w-1),P)×q,M)
・・・(10)
ここで、mod(x,y)はxをyで割った余りを意味する。
また、Pは、上述した巡回構造の単位の列数であり、例えば、DVB-S.2の規格では、上述のように、360である。さらに、qは、パリティ長Mを、巡回構造の単位の列数P(=360)で除算することにより得られる値M/360である。
検査行列生成部613(図29)は、検査行列初期値テーブルによって、検査行列Hの1+360×(i-1)列目の1の要素の行番号を特定する。
さらに、検査行列生成部613(図29)は、検査行列Hの1+360×(i-1)列目以外の列であるw列目の、1の要素の行番号Hw-jを、式(10)に従って求め、以上により得られた行番号の要素を1とする検査行列Hを生成する。
ところで、DVB-S.2の規格に規定されている符号化率が2/3のLDPC符号は、エラーフロアが、他の符号化率のLDPC符号に比較して劣っている(高い)ことが知られている。
ここで、S/N(Es/N0)が高くなるにつれ、誤り率(BER)の低下が鈍り、誤り率が低下しなくなる現象(エラーフロア現象)が生じるが、その、低下しなくなったときの誤り率が、エラーフロアである。
エラーフロアが高いと、一般に、通信路13(図7)におけるエラーに対する耐性が低下するため、エラーに対する耐性を向上させるための対策を施すことが望ましい。
エラーに対する耐性を向上させるための対策としては、例えば、デマルチプレクサ25(図8)で行われる入れ替え処理がある。
入れ替え処理において、LDPC符号の符号ビットを入れ替える入れ替え方式としては、例えば、上述した第1ないし第4の入れ替え方式があるが、これらの第1ないし第4の入れ替え方式を含む既に提案されている方式よりも、エラーに対する耐性がより向上する方式の提案が要請されている。
そこで、デマルチプレクサ25(図8)では、図25で説明したように、割り当てルールに従って、入れ替え処理を行うことができるようになっている。
以下、割り当てルールに従った入れ替え処理について説明するが、その前に、既に提案されている入れ替え方式(以下、現行方式ともいう)による入れ替え処理について説明する。
図60及び図61を参照して、デマルチプレクサ25で、仮に、現行方式で入れ替え処理が行われるとした場合の、その入れ替え処理について説明する。
図60は、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号である場合の、現行方式の入れ替え処理の一例を示している。
すなわち、図60Aは、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が16QAMで、倍数bが2である場合の、現行方式の入れ替え処理の一例を示している。
変調方式が16QAMである場合、符号ビットの4(=m)ビットが、1個のシンボルとして、16QAMで定める16個の信号点のうちのいずれかにマッピングされる。
さらに、符号長Nが64800ビットで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25のメモリ31(図16、図17)は、ロウ方向に4×2(=mb)ビットを記憶する8個のカラムを有し、カラム方向に64800/(4×2)ビットを記憶する。
デマルチプレクサ25では、LDPC符号の符号ビットが、メモリ31のカラム方向に書き込まれ、64800ビットの符号ビット(1符号語)の書き込みが終了すると、メモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、4×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32(図16、図17)に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される4×2(=mb)ビットの符号ビットb0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7を、例えば、図60Aに示すように、連続する2(=b)個のシンボルの4×2(=mb)ビットのシンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7に割り当てるように、4×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を入れ替える。
すなわち、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy7に、
符号ビットb1を、シンボルビットy1に、
符号ビットb2を、シンボルビットy4に、
符号ビットb3を、シンボルビットy2に、
符号ビットb4を、シンボルビットy5に、
符号ビットb5を、シンボルビットy3に、
符号ビットb6を、シンボルビットy6に、
符号ビットb7を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図60Bは、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が64QAMで、倍数bが2である場合の、現行方式の入れ替え処理の一例を示している。
変調方式が64QAMである場合、符号ビットの6(=m)ビットが、1個のシンボルとして、64QAMで定める64個の信号点のうちのいずれかにマッピングされる。
さらに、符号長Nが64800ビットで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25のメモリ31(図16、図17)は、ロウ方向に6×2(=mb)ビットを記憶する12個のカラムを有し、カラム方向に64800/(6×2)ビットを記憶する。
デマルチプレクサ25では、LDPC符号の符号ビットが、メモリ31のカラム方向に書き込まれ、64800ビットの符号ビット(1符号語)の書き込みが終了すると、メモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、6×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32(図16、図17)に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される6×2(=mb)ビットの符号ビットb0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9,b10,b11を、例えば、図60Bに示すように、連続する2(=b)個のシンボルの6×2(=mb)ビットのシンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7,y8,y9,y10,y11に割り当てるように、6×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を入れ替える。
すなわち、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy11に、
符号ビットb1を、シンボルビットy7に、
符号ビットb2を、シンボルビットy3に、
符号ビットb3を、シンボルビットy10に、
符号ビットb4を、シンボルビットy6に、
符号ビットb5を、シンボルビットy2に、
符号ビットb6を、シンボルビットy9に、
符号ビットb7を、シンボルビットy5に、
符号ビットb8を、シンボルビットy1に、
符号ビットb9を、シンボルビットy8に、
符号ビットb10を、シンボルビットy4に、
符号ビットb11を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図60Cは、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合の、現行方式の入れ替え処理の一例を示している。
変調方式が256QAMである場合、符号ビットの8(=m)ビットが、1個のシンボルとして、256QAMで定める256個の信号点のうちのいずれかにマッピングされる。
さらに、符号長Nが64800ビットで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25のメモリ31(図16、図17)は、ロウ方向に8×2(=mb)ビットを記憶する16個のカラムを有し、カラム方向に64800/(8×2)ビットを記憶する。
デマルチプレクサ25では、LDPC符号の符号ビットが、メモリ31のカラム方向に書き込まれ、64800ビットの符号ビット(1符号語)の書き込みが終了すると、メモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、8×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32(図16、図17)に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される8×2(=mb)ビットの符号ビットb0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9,b10,b11,b12,b13,b14,b15を、例えば、図60Cに示すように、連続する2(=b)個のシンボルの8×2(=mb)ビットのシンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7,y8,y9,y10,y11,y12,y13,y14,y15に割り当てるように、8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15を入れ替える。
すなわち、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy15に、
符号ビットb1を、シンボルビットy1に、
符号ビットb2を、シンボルビットy13に、
符号ビットb3を、シンボルビットy3に、
符号ビットb4を、シンボルビットy8に、
符号ビットb5を、シンボルビットy11に、
符号ビットb6を、シンボルビットy9に、
符号ビットb7を、シンボルビットy5に、
符号ビットb8を、シンボルビットy10に、
符号ビットb9を、シンボルビットy6に、
符号ビットb10を、シンボルビットy4に、
符号ビットb11を、シンボルビットy7に、
符号ビットb12を、シンボルビットy12に、
符号ビットb13を、シンボルビットy2に、
符号ビットb14を、シンボルビットy14に、
符号ビットb15を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図61は、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号である場合の、現行方式の入れ替え処理の一例を示している。
すなわち、図61Aは、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が16QAMで、倍数bが2である場合の、現行方式の入れ替え処理の一例を示している。
変調方式が16QAMである場合、符号ビットの4(=m)ビットが、1個のシンボルとして、16QAMで定める16個の信号点のうちのいずれかにマッピングされる。
さらに、符号長Nが16200ビットで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25のメモリ31(図16、図17)は、ロウ方向に4×2(=mb)ビットを記憶する8個のカラムを有し、カラム方向に16200/(4×2)ビットを記憶する。
デマルチプレクサ25では、LDPC符号の符号ビットが、メモリ31のカラム方向に書き込まれ、16200ビットの符号ビット(1符号語)の書き込みが終了すると、メモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、4×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32(図16、図17)に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される4×2(=mb)ビットの符号ビットb0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7を、例えば、図61Aに示すように、連続する2(=b)個のシンボルの4×2(=mb)ビットのシンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7に割り当てるように、4×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を入れ替える。
すなわち、入れ替え部32は、上述した図60Aの場合と同様に、符号ビットb0ないしb7を、シンボルビットy0ないしy7に割り当てる入れ替えを行う。
図61Bは、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が64QAMで、倍数bが2である場合の、現行方式の入れ替え処理の一例を示している。
変調方式が64QAMである場合、符号ビットの6(=m)ビットが、1個のシンボルとして、64QAMで定める64個の信号点のうちのいずれかにマッピングされる。
さらに、符号長Nが16200ビットで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25のメモリ31(図16、図17)は、ロウ方向に6×2(=mb)ビットを記憶する12個のカラムを有し、カラム方向に16200/(6×2)ビットを記憶する。
デマルチプレクサ25では、LDPC符号の符号ビットが、メモリ31のカラム方向に書き込まれ、16200ビットの符号ビット(1符号語)の書き込みが終了すると、メモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、6×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32(図16、図17)に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される6×2(=mb)ビットの符号ビットb0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9,b10,b11を、例えば、図61Bに示すように、連続する2(=b)個のシンボルの6×2(=mb)ビットのシンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7,y8,y9,y10,y11に割り当てるように、6×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を入れ替える。
すなわち、入れ替え部32は、上述した図60Bの場合と同様に、符号ビットb0ないしb11を、シンボルビットy0ないしy11に割り当てる入れ替えを行う。
図61Cは、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが1ある場合の、現行方式の入れ替え処理の一例を示している。
変調方式が256QAMである場合、符号ビットの8(=m)ビットが、1個のシンボルとして、256QAMで定める256個の信号点のうちのいずれかにマッピングされる。
さらに、符号長Nが16200ビットで、倍数bが1である場合、デマルチプレクサ25のメモリ31(図16、図17)は、ロウ方向に8×1(=mb)ビットを記憶する8個のカラムを有し、カラム方向に16200/(8×1)ビットを記憶する。
デマルチプレクサ25では、LDPC符号の符号ビットが、メモリ31のカラム方向に書き込まれ、16200ビットの符号ビット(1符号語)の書き込みが終了すると、メモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、8×1(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32(図16、図17)に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される8×1(=mb)ビットの符号ビットb0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7を、例えば、図61Cに示すように、1(=b)個のシンボルの8×1(=mb)ビットのシンボルビットy0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7に割り当てるように、8×1(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を入れ替える。
すなわち、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy7に、
符号ビットb1を、シンボルビットy3に、
符号ビットb2を、シンボルビットy1に、
符号ビットb3を、シンボルビットy5に、
符号ビットb4を、シンボルビットy2に、
符号ビットb5を、シンボルビットy6に、
符号ビットb6を、シンボルビットy4に、
符号ビットb7を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
次に、割り当てルールに従った入れ替え処理(以下、新入れ替え方式での入れ替え処理ともいう)について説明する。
図62ないし図64は、新入れ替え方式を説明する図である。
新入れ替え方式では、デマルチプレクサ25の入れ替え部32は、mbビットの符号ビットの入れ替えを、あらかじめ定めた割り当てルールに従って行う。
割り当てルールとは、LDPC符号の符号ビットをシンボルビットに割り当てるためのルールである。割り当てルールでは、符号ビットの符号ビットグループと、その符号ビットグループの符号ビットを割り当てるシンボルビットのシンボルビットグループとの組み合わせであるグループセットと、そのグループセットの符号ビットグループ、及びシンボルビットグループそれぞれの符号ビット、及びシンボルビットのビット数(以下、グループビット数ともいう)とが規定されている。
ここで、符号ビットには、上述したように、エラー確率に違いがあり、シンボルビットにも、エラー確率に違いがある。符号ビットグループとは、符号ビットをエラー確率に応じてグループ分けするグループであり、シンボルビットグループとは、シンボルビットをエラー確率に応じてグループ分けするグループである。
図62は、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合の、符号ビットグループとシンボルビットグループとを示している。
この場合、メモリ31から読み出される8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15は、エラー確率の違いに応じて、図62Aに示すように、5個の符号ビットグループGb1,Gb2,Gb3,Gb4,Gb5にグループ分けすることができる。
ここで、符号ビットグループGbiは、そのサフィックスiが小さいほど、その符号ビットグループGbiに属する符号ビットのエラー確率が良い(小さい)グループである。
図62Aでは、符号ビットグループGb1には、符号ビットb0が、符号ビットグループGb2には、符号ビットb1が、符号ビットグループGb3には、符号ビットb2ないしb9が、符号ビットグループGb4には、符号ビットb10が、符号ビットグループGb5には、符号ビットb11ないしb15が、それぞれ属する。
変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合、8×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy15は、エラー確率の違いに応じて、図62Bに示すように、4個のシンボルビットグループGy1,Gy2,Gy3,Gy4にグループ分けすることができる。
ここで、シンボルビットグループGyiは、符号ビットグループと同様に、そのサフィックスiが小さいほど、そのシンボルビットグループGyiに属するシンボルビットのエラー確率が良いグループである。
図62Bでは、シンボルビットグループGy1には、シンボルビットy0,y1,y8,y9が、シンボルビットグループGy2には、シンボルビットy2,y3,y10,y11が、シンボルビットグループGy3には、シンボルビットy4,y5,y12,y13が、シンボルビットグループGy4には、シンボルビットy6,y7,y14,y15が、それぞれ属する。
図63は、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合の、割り当てルールを示している。
図63の割り当てルールでは、符号ビットグループGb1と、シンボルビットグループGy4との組み合わせが、1個のグループセットとして、図中、左から1番目に規定されている。そして、そのグループセットのグループビット数が1ビットに規定されている。
ここで、以下では、グループセットと、そのグループビット数とを、まとめて、グループセット情報という。そして、例えば、符号ビットグループGb1とシンボルビットグループGy4とのグループセットと、そのグループセットのグループビット数である1ビットを、グループセット情報(Gb1,Gy4,1)と記載する。
図63の割り当てルールでは、グループセット情報(Gb1,Gy4,1)の他、グループセット情報(Gb2,Gy4,1),(Gb3,Gy1,3),(Gb3,Gy2,1),(Gb3,Gy3,2),(Gb3,Gy4,2),(Gb4,Gy3,1),(Gb5,Gy1,1),(Gb5,Gy2,3),(Gb5,Gy3,1)が規定されている。
例えば、グループセット情報(Gb1,Gy4,1)は、符号ビットグループGb1に属する符号ビットの1ビットを、シンボルビットグループGy4に属するシンボルビットの1ビットに割り当てることを意味する。
したがって、図63の割り当てルールでは、
グループセット情報(Gb1,Gy4,1)により、エラー確率が1番目に良い符号ビットグループGb1の符号ビットの1ビットを、エラー確率が4番目に良いシンボルビットグループGy4のシンボルビットの1ビットに割り当てること、
グループセット情報(Gb2,Gy4,1)により、エラー確率が2番目に良い符号ビットグループGb2の符号ビットの1ビットを、エラー確率が4番目に良いシンボルビットグループGy4のシンボルビットの1ビットに割り当てること、
グループセット情報(Gb3,Gy1,3)により、エラー確率が3番目に良い符号ビットグループGb3の符号ビットの3ビットを、エラー確率が1番目に良いシンボルビットグループGy1のシンボルビットの3ビットに割り当てること、
グループセット情報(Gb3,Gy2,1)により、エラー確率が3番目に良い符号ビットグループGb3の符号ビットの1ビットを、エラー確率が2番目に良いシンボルビットグループGy2のシンボルビットの1ビットに割り当てること、
グループセット情報(Gb3,Gy3,2)により、エラー確率が3番目に良い符号ビットグループGb3の符号ビットの2ビットを、エラー確率が3番目に良いシンボルビットグループGy3のシンボルビットの2ビットに割り当てること、
グループセット情報(Gb3,Gy4,2)により、エラー確率が3番目により符号ビットグループGb3の符号ビットの2ビットを、エラー確率が4番目に良いシンボルビットグループGy4のシンボルビットの2ビットに割り当てること、
グループセット情報(Gb4,Gy3,1)により、エラー確率が4番目により符号ビットグループGb4の符号ビットの1ビットを、エラー確率が3番目に良いシンボルビットグループGy3のシンボルビットの1ビットに割り当てること、
グループセット情報(Gb5,Gy1,1)により、エラー確率が5番目により符号ビットグループGb5の符号ビットの1ビットを、エラー確率が1番目に良いシンボルビットグループGy1のシンボルビットの1ビットに割り当てること、
グループセット情報(Gb5,Gy2,3)により、エラー確率が5番目により符号ビットグループGb5の符号ビットの3ビットを、エラー確率が2番目に良いシンボルビットグループGy2のシンボルビットの3ビットに割り当てること、
及び、グループセット情報(Gb5,Gy3,1)により、エラー確率が5番目により符号ビットグループGb5の符号ビットの1ビットを、エラー確率が3番目に良いシンボルビットグループGy3のシンボルビットの1ビットに割り当てること、
が規定されている。
上述したように、符号ビットグループは、符号ビットをエラー確率に応じてグループ分けするグループであり、シンボルビットグループは、シンボルビットをエラー確率に応じてグループ分けするグループである。したがって、割り当てルールは、符号ビットのエラー確率と、その符号ビットを割り当てるシンボルビットのエラー確率との組み合わせを規定している、ということもできる。
このように、符号ビットのエラー確率と、その符号ビットを割り当てるシンボルビットのエラー確率との組み合わせを規定する割り当てルールは、例えば、BERを計測するシミュレーション等によって、エラーに対する耐性(ノイズに対する耐性)を、より良くするように決定される。
なお、ある符号ビットグループの符号ビットの割り当て先を、同一のシンボルビットグループのビットの中で変更しても、エラーに対する耐性には(ほとんど)影響しない。
したがって、エラーに対する耐性を向上させるには、エラーフロアを含むBER(Bit Error Rate)をより小さくするグループセット情報、つまり、符号ビットの符号ビットグループと、その符号ビットグループの符号ビットを割り当てるシンボルビットのシンボルビットグループとの組み合わせ(グループセット)と、そのグループセットの符号ビットグループ、及びシンボルビットグループそれぞれの符号ビット、及びシンボルビットのビット数(グループビット数)とを、割り当てルールとして規定し、その割り当てルールに従って、符号ビットを、シンボルビットに割り当てるように、符号ビットの入れ替えを行えばよい。
但し、割り当てルールに従って、どの符号ビットを、どのシンボルに割り当てるかの具体的な割り当て方は、送信装置11及び受信装置12(図7)の間で、あらかじめ決めておく必要がある。
図64は、図63の割り当てルールに従った符号ビットの入れ替えの例を示している。
すなわち、図64Aは、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合の、図63の割り当てルールに従った符号ビットの入れ替えの第1の例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(8×2))×(8×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、8×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32(図16、図17)に供給される。
入れ替え部32は、図63の割り当てルールに従い、メモリ31から読み出される8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15を、例えば、図64Aに示すように、連続する2(=b)個のシンボルの8×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy15に割り当てるように、8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15を入れ替える。
すなわち、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy15に、
符号ビットb1を、シンボルビットy7に、
符号ビットb2を、シンボルビットy1に、
符号ビットb3を、シンボルビットy5に、
符号ビットb4を、シンボルビットy6に、
符号ビットb5を、シンボルビットy13に、
符号ビットb6を、シンボルビットy11に、
符号ビットb7を、シンボルビットy9に、
符号ビットb8を、シンボルビットy8に、
符号ビットb9を、シンボルビットy14に、
符号ビットb10を、シンボルビットy12に、
符号ビットb11を、シンボルビットy3に、
符号ビットb12を、シンボルビットy0に、
符号ビットb13を、シンボルビットy10に、
符号ビットb14を、シンボルビットy4に、
符号ビットb15を、シンボルビットy2に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図64Bは、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合の、図63の割り当てルールに従った符号ビットの入れ替えの第2の例を示している。
図64Bによれば、入れ替え部32は、図63の割り当てルールに従い、メモリ31から読み出される8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15について、
符号ビットb0を、シンボルビットy15に、
符号ビットb1を、シンボルビットy14に、
符号ビットb2を、シンボルビットy8に、
符号ビットb3を、シンボルビットy5に、
符号ビットb4を、シンボルビットy6に、
符号ビットb5を、シンボルビットy4に、
符号ビットb6を、シンボルビットy2に、
符号ビットb7を、シンボルビットy1に、
符号ビットb8を、シンボルビットy9に、
符号ビットb9を、シンボルビットy7に、
符号ビットb10を、シンボルビットy12に、
符号ビットb11を、シンボルビットy3に、
符号ビットb12を、シンボルビットy13に、
符号ビットb13を、シンボルビットy10に、
符号ビットb14を、シンボルビットy0に、
符号ビットb15を、シンボルビットy11に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
ここで、図64A及び図64Bに示した、符号ビットbiの、シンボルビットyiへの割り当て方は、いずれも、図63の割り当てルールに従っている(割り当てルールを遵守している)。
図65は、図62ないし図64で説明した新入れ替え方式の入れ替え処理を行った場合と、現行方式のうちの、図60Cで説明した入れ替え処理を行った場合の、BER(Bit Error Rate)のシミュレーションの結果を示している。
すなわち、図65は、符号長Nが64800で、符号化率が2/3の、DVB-S.2の規格に規定されたLDPC符号を対象とし、変調方式として、256QAMを採用するとともに、倍数bとして、2を採用した場合のBERを示している。
なお、図65において、横軸は、Es/N0を表し、縦軸は、BERを表す。また、丸印が、新入れ替え方式の入れ替え処理を行った場合のBERを表し、アスタリスク(星印)が、現行方式の入れ替え処理を行った場合のBERを表す。
図65から、新入れ替え方式の入れ替え処理では、現行方式の入れ替え処理に比較して、エラーフロアが飛躍的に低下しており、エラーに対する耐性が向上していることが分かる。
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、デマルチプレクサ25において、入れ替え部32が、メモリ31から読み出された符号ビットを対象として、入れ替え処理を行うようにしたが、入れ替え処理は、メモリ31に対する符号ビットの書き込みや読み出しを制御することによって行うことができる。
すなわち、入れ替え処理は、例えば、メモリ31からの符号ビットの読み出しを、入れ替え後の符号ビットの順番で行うように、符号ビットを読み出すアドレス(読み出しアドレス)を制御することにより行うことができる。
次に、エラーに対する耐性を向上させるための対策としては、エラーフロアを低くする入れ替え方式の入れ替え処理を採用する他、エラーフロアを低くするLDPC符号を採用する方法がある。
そこで、LDPC符号化部21(図8)では、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが2/3のLDPC符号については、DVB-S.2の規格に規定されている検査行列初期値テーブルとは異なる、適切な検査行列Hが求められる検査行列初期値テーブルを採用し、その検査行列初期値テーブルから求められる検査行列Hを用いて、性能の良いLDPC符号への符号化を行うことができる。
ここで、適切な検査行列Hとは、検査行列Hから得られるLDPC符号の変調信号を、低いEs/N0(1シンボルあたりの信号電力対雑音電力比)、又はEb/No(1ビットあたりの信号電力対雑音電力比)で送信したときに、BER(Bit Error Rate)をより小にする、所定の条件を満たす検査行列である。また、性能の良いLDPC符号とは、適切な検査行列Hから得られるLDPC符号である。
適切な検査行列Hは、例えば、所定の条件を満たす様々な検査行列から得られるLDPC符号の変調信号を、低いEs/Noで送信したときのBERを計測するシミュレーションを行うことにより求めることができる。
適切な検査行列Hが満たすべき所定の条件としては、例えば、デンシティエボリューション(Density Evolution)と呼ばれる符号の性能の解析法で得られる解析結果が良好であること、検査行列Hにおいて、サイクル4と呼ばれる、1の要素のループが存在しないこと、サイクル6が存在しないこと、等がある。
ここで、デンシティエボリューションと、その実装については、例えば、"On the Design of Low-Density Parity-Check Codes within 0.0045 dB of the Shannon Limit", S.Y.Chung, G.D.Forney, T.J.Richardson,R.Urbanke, IEEE Communications Leggers, VOL.5, NO.2, Feb 2001に記載されている。
例えば、AWGNチャネル上で、ノイズの分散値を0からどんどん大きくしていくと、LDPC符号のエラー確率の期待値は、最初は0であるが、ノイズの分散値が、ある閾値(threshold)以上となると、0ではなくなる。
デンシティエボリューションによれば、そのエラー確率の期待値が0ではなくなる、ノイズの分散値の閾値(以下、性能閾値ともいう)を比較することで、LDPC符号の性能(検査行列の適切さ)の良し悪しを決めることができる。ここで、性能閾値としては、BERが落ち始める(小さくなる)ときのEb/N0を採用することとする。
DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800で、符号化率rが2/3のLDPC符号(以下、規格符号ともいう)を、デンシティエボリューションで解析して得られる、規格符号についての性能閾値をVと表すとすると、シミュレーションでは、性能閾値が、Vに所定のマージン△を加えたV+△以下の値となる、符号長Nが64800で、符号化率rが2/3のLDPC符号(検査行列)を、性能の良いLDPC符号として選択した。
図66ないし図68は、性能閾値としてのEb/N0がV+△以下のLDPC符号(符号長Nが64800で、符号化率rが2/3のLDPC符号)のうちの1つの検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図67は、図66に続く図であり、図68は、図67に続く図である。
図66ないし図68の検査行列初期値テーブルから求められる検査行列Hでは、サイクル4及びサイクル6は存在しない。
図69は、図66ないし図68の検査行列初期値テーブルから求められる検査行列HのLDPC符号(以下、提案符号ともいう)についてのBERのシミュレーションの結果を示している。
すなわち、図69は、変調方式が256QAMである場合の、規格符号のEs/N0に対するBER(図中、丸印で示す)と、提案符号のEs/N0に対するBER(図中、矩形で示す)とを示している。
図69から、提案符号は、規格符号よりも性能が良いこと、すなわち、特に、エラーフロアが大きく改善されていることが分かる。
なお、適切な検査行列Hが満たすべき所定の条件は、LDPC符号の復号性能の向上や、LDPC符号の復号処理の容易化(単純化)等の観点から適宜決定することができる。
次に、図70は、図7の受信装置12の構成例を示すブロック図である。
図70において、受信装置12は、送信装置11(図7)からの変調信号を受信するデータ処理装置であり、直交復調部51、デマッピング部52、デインターリーバ53、及びLDPC復号部56から構成される。
直交復調部51は、送信装置11からの変調信号を受信し、直交復調を行って、その結果得られる信号点(I及びQ軸方向それぞれの値)を、デマッピング部52に供給する。
デマッピング部52は、直交復調部51からの信号点を、LDPC符号の符号ビットをシンボル化したシンボルにするデマッピングを行い、デインターリーバ53に供給する。
デインターリーバ53は、マルチプレクサ(MUX)54、及びカラムツイストデインターリーバ55から構成され、デマッピング部52からのシンボルのシンボルビットのデインターリーブを行う。
すなわち、マルチプレクサ54は、デマッピング部52からのシンボルのシンボルビットを対象として、図8のデマルチプレクサ25が行う入れ替え処理に対応する逆入れ替え処理(入れ替え処理の逆の処理)、すなわち、入れ替え処理によって入れ替えられたLDPC符号の符号ビット(シンボルビット)の位置を元の位置に戻す逆入れ替え処理を行い、その結果得られるLDPC符号を、カラムツイストデインターリーバ55に供給する。
カラムツイストデインターリーバ55は、マルチプレクサ54からのLDPC符号を対象として、図8のカラムツイストインターリーバ24が行う並び替え処理としてのカラムツイストインターリーブに対応するカラムツイストデインターリーブ(カラムツイストインターリーブの逆の処理)、すなわち、並び替え処理としてのカラムツイストインターリーブによって並びが変更されたLDPC符号の符号ビットを、元の並びに戻す逆並び替え処理としての、例えば、カラムツイストデインターリーブを行う。
具体的には、カラムツイストデインターリーバ55は、図22等に示したメモリ31と同様に構成される、デインターリーブ用のメモリに対して、LDPC符号の符号ビットを書き込み、さらに読み出すことで、カラムツイストデインターリーブを行う。
但し、カラムツイストデインターリーバ55では、符号ビットの書き込みは、メモリ31からの符号ビットの読み出し時の読み出しアドレスを、書き込みアドレスとして用いて、デインターリーブ用のメモリのロウ方向に行われる。また、符号ビットの読み出しは、メモリ31への符号ビットの書き込み時の書き込みアドレスを、読み出しアドレスとして用いて、デインターリーブ用のメモリのカラム方向に行われる。
カラムツイストデインターリーブの結果得られるLDPC符号は、カラムツイストデインターリーバ55からLDPC復号部56に供給される。
ここで、デマッピング部52から、デインターリーバ53に供給されるLDPC符号には、パリティインターリーブ、カラムツイストインターリーブ、及び入れ替え処理が、その順番で施されているが、デインターリーバ53では、入れ替え処理に対応する逆入れ替え処理、及び、カラムツイストインターリーブに対応するカラムツイストデインターリーブしか行われず、したがって、パリティインターリーブに対応するパリティデインターリーブ(パリティインターリーブの逆の処理)、すなわち、パリティインターリーブによって並びが変更されたLDPC符号の符号ビットを、元の並びに戻すパリティデインターリーブは、行われない。
したがって、デインターリーバ53(のカラムツイストデインターリーバ55)から、LDPC復号部56には、逆入れ替え処理、及び、カラムツイストデインターリーブが行われ、かつ、パリティデインターリーブが行われていないLDPC符号が供給される。
LDPC復号部56は、デインターリーバ53からのLDPC符号のLDPC復号を、図8のLDPC符号化部21がLDPC符号化に用いた検査行列Hに対して、パリティインターリーブに相当する列置換を少なくとも行って得られる変換検査行列を用いて行い、その結果得られるデータを、対象データの復号結果として出力する。
図71は、図70の受信装置12が行う受信処理を説明するフローチャートである。
直交復調部51は、ステップS111において、送信装置11からの変調信号を受信して、処理は、ステップS112に進み、その変調信号の直交復調を行う。直交復調部51は、直交復調の結果得られる信号点を、デマッピング部52に供給して、処理は、ステップS112からステップS113に進む。
ステップS113では、デマッピング部52は、直交復調部51からの信号点をシンボルにするデマッピングを行い、デインターリーバ53に供給して、処理は、ステップS114に進む。
ステップS114では、デインターリーバ53は、デマッピング部52からのシンボルのシンボルビットのデインターリーブを行って、処理は、ステップS115に進む。
すなわち、ステップS114では、デインターリーバ53において、マルチプレクサ54が、デマッピング部52からのシンボルのシンボルビットを対象として、逆入れ替え処理を行い、その結果得られるLDPC符号の符号ビットを、カラムツイストデインターリーバ55に供給する。
カラムツイストデインターリーバ55は、マルチプレクサ54からのLDPC符号を対象として、カラムツイストデインターリーブを行い、その結果得られるLDPC符号を、LDPC復号部56に供給する。
ステップS115では、LDPC復号部56が、カラムツイストデインターリーバ55からのLDPC符号のLDPC復号を、図8のLDPC符号化部21がLDPC符号化に用いた検査行列Hに対して、パリティインターリーブに相当する列置換を少なくとも行って得られる変換検査行列を用いて行い、その結果得られるデータを、対象データの復号結果として出力して、処理は終了する。
なお、図71の受信処理は、繰り返し行われる。
また、図70でも、図8の場合と同様に、説明の便宜のため、逆入れ替え処理を行うマルチプレクサ54と、カラムツイストデインターリーブを行うカラムツイストデインターリーバ55とを、別個に構成するようにしたが、マルチプレクサ54とカラムツイストデインターリーバ55とは、一体的に構成することができる。
さらに、図8の送信装置11において、カラムツイストインターリーブを行わない場合には、図70の受信装置12において、カラムツイストデインターリーバ55は、設ける必要がない。
次に、図70のLDPC復号部56で行われるLDPC復号について、さらに説明する。
図70のLDPC復号部56では、上述したように、カラムツイストデインターリーバ55からの、逆入れ替え処理、及び、カラムツイストデインターリーブが行われ、かつ、パリティデインターリーブが行われていないLDPC符号のLDPC復号が、図8のLDPC符号化部21がLDPC符号化に用いた検査行列Hに対して、パリティインターリーブに相当する列置換を少なくとも行って得られる変換検査行列を用いて行われる。
ここで、LDPC復号を、変換検査行列を用いて行うことで、回路規模を抑制しつつ、動作周波数を十分実現可能な範囲に抑えることが可能となるLDPC復号が先に提案されている(例えば、特開2004-343170号公報を参照)。
そこで、まず、図72ないし図75を参照して、先に提案されている、変換検査行列を用いたLDPC復号について説明する。
図72は、符号長Nが90で、符号化率が2/3のLDPC符号の検査行列Hの例を示している。
なお、図72では(後述する図73及び図74においても同様)、0を、ピリオド(.)で表現している。
図72の検査行列Hでは、パリティ行列が階段構造になっている。
図73は、図72の検査行列Hに、式(11)の行置換と、式(12)の列置換を施して得られる検査行列H'を示している。
行置換:6s+t+1行目→5t+s+1行目
・・・(11)
列置換:6x+y+61列目→5y+x+61列目
・・・(12)
但し、式(11)及び(12)において、s,t,x,yは、それぞれ、0≦s<5,0≦t<6,0≦x<5,0≦t<6の範囲の整数である。
式(11)の行置換によれば、6で割って余りが1になる1,7,13,19,25行目を、それぞれ、1,2,3,4,5行目に、6で割って余りが2になる2,8,14,20,26行目を、それぞれ、6,7,8,9,10行目に、という具合に置換が行われる。
また、式(12)の列置換によれば、61列目以降(パリティ行列)に対して、6で割って余りが1になる61,67,73,79,85列目を、それぞれ、61,62,63,64,65列目に、6で割って余りが2になる62,68,74,80,86列目を、それぞれ、66,67,68,69,70列目に、という具合に置換が行われる。
このようにして、図72の検査行列Hに対して、行と列の置換を行って得られた行列(matrix)が、図73の検査行列H'である。
ここで、検査行列Hの行置換を行っても、LDPC符号の符号ビットの並びには影響しない。
また、式(12)の列置換は、上述の、K+qx+y+1番目の符号ビットを、K+Py+x+1番目の符号ビットの位置にインターリーブするパリティインターリーブの、情報長Kを60と、巡回構造の単位の列数Pを5と、パリティ長M(ここでは、30)の約数q(=M/P)を6と、それぞれしたときのパリティインターリーブに相当する。
図73の検査行列(以下、適宜、置換検査行列という)H'に対して、図72の検査行列(以下、適宜、元の検査行列という)HのLDPC符号に、式(12)と同一の置換を行ったものを乗じると、0ベクトルが出力される。すなわち、元の検査行列HのLDPC符号(1符号語)としての行ベクトルcに、式(12)の列置換を施して得られる行ベクトルをc'と表すこととすると、検査行列の性質から、HcTは、0ベクトルとなるから、H'c'Tも、当然、0ベクトルとなる。
以上から、図73の変換検査行列H'は、元の検査行列HのLDPC符号cに、式(12)の列置換を行って得られるLDPC符号c'の検査行列になっている。
したがって、元の検査行列HのLDPC符号cに、式(12)の列置換を行い、その列置換後のLDPC符号c'を、図73の変換検査行列H'を用いて復号(LDPC復号)し、その復号結果に、式(12)の列置換の逆置換を施すことで、元の検査行列HのLDPC符号を、その検査行列Hを用いて復号する場合と同様の復号結果を得ることができる。
図74は、5×5の行列の単位に間隔を空けた、図73の変換検査行列H'を示している。
図74においては、変換検査行列H'は、5×5の単位行列、その単位行列の1のうち1個以上が0になった行列(以下、適宜、準単位行列という)、単位行列または準単位行列をサイクリックシフト(cyclic shift)した行列(以下、適宜、シフト行列という)、単位行列、準単位行列、またはシフト行列のうちの2以上の和(以下、適宜、和行列という)、5×5の0行列の組合わせで表されている。
図74の変換検査行列H'は、5×5の単位行列、準単位行列、シフト行列、和行列、0行列で構成されているということができる。そこで、変換検査行列H'を構成する、これらの5×5の行列を、以下、適宜、構成行列という。
P×Pの構成行列で表される検査行列で表されるLDPC符号の復号には、チェックノード演算、及びバリアブルノード演算を、P個同時に行うアーキテクチャ(architecture)を用いることができる。
図75は、そのような復号を行う復号装置の構成例を示すブロック図である。
すなわち、図75は、図72の元の検査行列Hに対して、少なくとも、式(12)の列置換を行って得られる図74の変換検査行列H'を用いて、LDPC符号の復号を行う復号装置の構成例を示している。
図75の復号装置は、6つのFIFO3001ないし3006からなる枝データ格納用メモリ300、FIFO3001ないし3006を選択するセレクタ301、チェックノード計算部302、2つのサイクリックシフト回路303及び308、18個のFIFO3041ないし30418からなる枝データ格納用メモリ304、FIFO3041ないし30418を選択するセレクタ305、受信情報を格納する受信データ用メモリ306、バリアブルノード計算部307、復号語計算部309、受信データ並べ替え部310、復号データ並べ替え部311からなる。
まず、枝データ格納用メモリ300と304へのデータの格納方法について説明する。
枝データ格納用メモリ300は、図74の変換検査行列H'の行数30を構成行列の行数5で除算した数である6つのFIFO3001ないし3006から構成されている。FIFO300y(y=1,2,・・・,6)は、複数の段数の記憶領域からなり、各段数の記憶領域には、構成行列の行数及び列数である5つの枝に対応するメッセージを同時に読み出しもしくは書き込むことができるようになっている。また、FIFO300yの記憶領域の段数は、図74の変換検査行列の行方向の1の数(ハミング重み)の最大数である9になっている。
FIFO3001には、図74の変換検査行列H'の第1行目から第5行目までの1の位置に対応するデータ(バリアブルノードからのメッセージvi)が、各行共に横方向に詰めた形に(0を無視した形で)格納される。すなわち、第j行第i列を、(j,i)と表すこととすると、FIFO3001の第1段の記憶領域には、変換検査行列H'の(1,1)から(5,5)の5×5の単位行列の1の位置に対応するデータが格納される。第2段の記憶領域には、変換検査行列H'の(1,21)から(5,25)のシフト行列(5×5の単位行列を右方向に3つだけサイクリックシフトしたシフト行列)の1の位置に対応するデータが格納される。第3から第8段の記憶領域も同様に、変換検査行列H'と対応付けてデータが格納される。そして、第9段の記憶領域には、変換検査行列H'の(1,86)から(5,90)のシフト行列(5×5の単位行列のうちの1行目の1を0に置き換えて1つだけ左にサイクリックシフトしたシフト行列)の1の位置に対応するデータが格納される。
FIFO3002には、図74の変換検査行列H'の第6行目から第10行目までの1の位置に対応するデータが格納される。すなわち、FIFO3002の第1段の記憶領域には、変換検査行列H'の(6,1)から(10,5)の和行列(5×5の単位行列を右に1つだけサイクリックシフトした第1のシフト行列と、右に2つだけサイクリックシフトした第2のシフト行列の和である和行列)を構成する第1のシフト行列の1の位置に対応するデータが格納される。また、第2段の記憶領域には、変換検査行列H'の(6,1)から(10,5)の和行列を構成する第2のシフト行列の1の位置に対応するデータが格納される。
すなわち、重みが2以上の構成行列については、その構成行列を、重みが1であるP×Pの単位行列、その要素である1のうち1個以上が0になった準単位行列、又は単位行列もしくは準単位行列をサイクリックシフトしたシフト行列のうちの複数の和の形で表現したときの、その重みが1の単位行列、準単位行列、又はシフト行列の1の位置に対応するデータ(単位行列、準単位行列、又はシフト行列に属する枝に対応するメッセージ)は、同一アドレス(FIFO3001ないし3006のうちの同一のFIFO)に格納される。
以下、第3から第9段の記憶領域についても、変換検査行列H'に対応付けてデータが格納される。
FIFO3003ないし3006も同様に変換検査行列H'に対応付けてデータを格納する。
枝データ格納用メモリ304は、変換検査行列H'の列数90を、構成行列の列数である5で割った18個のFIFO3041ないし30418から構成されている。FIFO304x(x=1,2,・・・,18)は、複数の段数の記憶領域からなり、各段の記憶領域には、変換構成行列H'の行数及び列数である5つの枝に対応するメッセージを同時に読み出しもしくは書き込むことができるようになっている。
FIFO3041には、図74の変換検査行列H'の第1列目から第5列目までの1の位置に対応するデータ(チェックノードからのメッセージuj)が、各列共に縦方向に詰めた形に(0を無視した形で)格納される。すなわち、FIFO3041の第1段の記憶領域には、変換検査行列H'の(1,1)から(5,5)の5×5の単位行列の1の位置に対応するデータが格納される。第2段の記憶領域には、変換検査行列H'の(6,1)から(10,5)の和行列(5×5の単位行列を右に1つだけサイクリックシフトした第1のシフト行列と、右に2つだけサイクリックシフトした第2のシフト行列との和である和行列)を構成する第1のシフト行列の1の位置に対応するデータが格納される。また、第3段の記憶領域には、変換検査行列H'の(6,1)から(10,5)の和行列を構成する第2のシフト行列の1の位置に対応するデータが格納される。
すなわち、重みが2以上の構成行列については、その構成行列を、重みが1であるP×Pの単位行列、その要素である1のうち1個以上が0になった準単位行列、又は単位行列もしくは準単位行列をサイクリックシフトしたシフト行列のうちの複数の和の形で表現したときの、その重みが1の単位行列、準単位行列、又はシフト行列の1の位置に対応するデータ(単位行列、準単位行列、又はシフト行列に属する枝に対応するメッセージ)は、同一アドレス(FIFO3041ないし30418のうちの同一のFIFO)に格納される。
以下、第4及び第5段の記憶領域についても、変換検査行列H'に対応付けて、データが格納される。このFIFO3041の記憶領域の段数は、変換検査行列H'の第1列から第5列における行方向の1の数(ハミング重み)の最大数である5になっている。
FIFO3042と3043も同様に変換検査行列H'に対応付けてデータを格納し、それぞれの長さ(段数)は、5である。FIFO3044ないし30412も同様に、変換検査行列H'に対応付けてデータを格納し、それぞれの長さは3である。FIFO30413ないし30418も同様に、変換検査行列H'に対応付けてデータを格納し、それぞれの長さは2である。
次に、図75の復号装置の動作について説明する。
枝データ格納用メモリ300は、6つのFIFO3001ないし3006からなり、前段のサイクリックシフト回路308から供給される5つのメッセージD311が、変換検査行列H'どの行に属するかの情報(Matrixデータ)D312に従って、データを格納するFIFOを、FIFO3001ないし3006の中から選び、選んだFIFOに5つのメッセージD311をまとめて順番に格納していく。また、枝データ格納用メモリ300は、データを読み出す際には、FIFO3001から5つのメッセージD3001を順番に読み出し、次段のセレクタ301に供給する。枝データ格納用メモリ300は、FIFO3001からのメッセージの読み出しの終了後、FIFO3002ないし3006からも、順番に、メッセージを読み出し、セレクタ301に供給する。
セレクタ301は、セレクト信号D301に従って、FIFO3001ないし3006のうちの、現在データが読み出されているFIFOからの5つのメッセージを選択し、メッセージD302として、チェックノード計算部302に供給する。
チェックノード計算部302は、5つのチェックノード計算器3021ないし3025からなり、セレクタ301を通して供給されるメッセージD302(D3021ないしD3025)(式(7)のメッセージvi)を用いて、式(7)に従ってチェックノード演算を行い、そのチェックノード演算の結果得られる5つのメッセージD303(D3031ないしD3035)(式(7)のメッセージuj)をサイクリックシフト回路303に供給する。
サイクリックシフト回路303は、チェックノード計算部302で求められた5つのメッセージD3031ないしD3035を、対応する枝が変換検査行列H'において元となる単位行列を幾つサイクリックシフトしたものであるかの情報(Matrixデータ)D305を元にサイクリックシフトし、その結果をメッセージD304として、枝データ格納用メモリ304に供給する。
枝データ格納用メモリ304は、18個のFIFO3041ないし30418からなり、前段のサイクリックシフト回路303から供給される5つのメッセージD304が変換検査行列H'のどの行に属するかの情報D305に従って、データを格納するFIFOを、FIFO3041ないし30418の中から選び、選んだFIFOに5つのメッセージD304をまとめて順番に格納していく。また、枝データ格納用メモリ304は、データを読み出す際には、FIFO3041から5つのメッセージD3061を順番に読み出し、次段のセレクタ305に供給する。枝データ格納用メモリ304は、FIFO3041からのデータの読み出しの終了後、FIFO3042ないし30418からも、順番に、メッセージを読み出し、セレクタ305に供給する。
セレクタ305は、セレクト信号D307に従って、FIFO3041ないし30418のうちの、現在データが読み出されているFIFOからの5つのメッセージを選択し、メッセージD308として、バリアブルノード計算部307と復号語計算部309に供給する。
一方、受信データ並べ替え部310は、通信路を通して受信したLDPC符号D313を、式(12)の列置換を行うことにより並べ替え、受信データD314として、受信データ用メモリ306に供給する。受信データ用メモリ306は、受信データ並べ替え部310から供給される受信データD314から、受信LLR(対数尤度比)を計算して記憶し、その受信LLRを5個ずつまとめて受信値D309として、バリアブルノード計算部307と復号語計算部309に供給する。
バリアブルノード計算部307は、5つのバリアブルノード計算器3071ないし3075からなり、セレクタ305を通して供給されるメッセージD308(D3081ないしD3085)(式(1)のメッセージuj)と、受信データ用メモリ306から供給される5つの受信値D309(式(1)の受信値u0i)を用いて、式(1)に従ってバリアブルノード演算を行い、その演算の結果得られるメッセージD310(D3101ないしD3105)(式(1)のメッセージvi)を、サイクリックシフト回路308に供給する。
サイクリックシフト回路308は、バリアブルノード計算部307で計算されたメッセージD3101ないしD3105を、対応する枝が変換検査行列H'において元となる単位行列を幾つサイクリックシフトしたものであるかの情報を元にサイクリックシフトし、その結果をメッセージD311として、枝データ格納用メモリ300に供給する。
以上の動作を1巡することで、LDPC符号の1回の復号を行うことができる。図75の復号装置は、所定の回数だけLDPC符号を復号した後、復号語計算部309及び復号データ並べ替え部311において、最終的な復号結果を求めて出力する。
すなわち、復号語計算部309は、5つの復号語計算器3091ないし3095からなり、セレクタ305が出力する5つのメッセージD308(D3081ないしD3085)(式(5)のメッセージuj)と、受信データ用メモリ306から供給される5つの受信値D309(式(5)の受信値u0i)を用い、複数回の復号の最終段として、式(5)に基づいて、復号結果(復号語)を計算して、その結果得られる復号データD315を、復号データ並べ替え部311に供給する。
復号データ並べ替え部311は、復号語計算部309から供給される復号データD315を対象に、式(12)の列置換の逆置換を行うことにより、その順序を並べ替え、最終的な復号結果D316として出力する。
以上のように、検査行列(元の検査行列)に対して、行置換と列置換のうちの一方又は両方を施し、P×Pの単位行列、その要素の1のうち1個以上が0になった準単位行列、単位行列もしくは準単位行列をサイクリックシフトしたシフト行列、単位行列、準単位行列、もしくはシフト行列の複数の和である和行列、P×Pの0行列の組合せ、つまり、構成行列の組み合わせで表すことができる検査行列(変換検査行列)に変換することで、LDPC符号の復号を、チェックノード演算とバリアブルノード演算をP個同時に行うアーキテクチャ(architecture)を採用することが可能となり、これにより、ノード演算を、P個同時に行うことで動作周波数を実現可能な範囲に抑えて、多数の繰り返し復号を行うことができる。
図70の受信装置12を構成するLDPC復号部56は、図75の復号装置と同様に、チェックノード演算とバリアブルノード演算をP個同時に行うことで、LDPC復号を行うようになっている。
すなわち、いま、説明を簡単にするために、図8の送信装置11を構成するLDPC符号化部21が出力するLDPC符号の検査行列が、例えば、図72に示した、パリティ行列が階段構造になっている検査行列Hであるとすると、送信装置11のパリティインターリーバ23では、K+qx+y+1番目の符号ビットを、K+Py+x+1番目の符号ビットの位置にインターリーブするパリティインターリーブが、情報長Kを60に、巡回構造の単位の列数Pを5に、パリティ長Mの約数q(=M/P)を6に、それぞれして行われる。
このパリティインターリーブは、上述したように、式(12)の列置換に相当するから、LDPC復号部56では、式(12)の列置換を行う必要がない。
このため、図70の受信装置12では、上述したように、カラムツイストデインターリーバ55から、LDPC復号部56に対して、パリティデインターリーブが行われていないLDPC符号、つまり、式(12)の列置換が行われた状態のLDPC符号が供給され、LDPC復号部56では、式(12)の列置換を行わないことを除けば、図75の復号装置と同様の処理が行われる。
すなわち、図76は、図70のLDPC復号部56の構成例を示している。
図76において、LDPC復号部56は、図75の受信データ並べ替え部310が設けられていないことを除けば、図75の復号装置と同様に構成されており、式(12)の列置換が行われないことを除いて、図75の復号装置と同様の処理を行うため、その説明は省略する。
以上のように、LDPC復号部56は、受信データ並べ替え部310を設けずに構成することができるので、図75の復号装置よりも、規模を削減することができる。
なお、図72ないし図76では、説明を簡単にするために、LDPC符号の符号長Nを90と、情報長Kを60と、巡回構造の単位の列数(構成行列の行数及び列数)Pを5と、パリティ長Mの約数q(=M/P)を6と、それぞれしたが、符号長N、情報長K、巡回構造の単位の列数P、及び約数q(=M/P)のそれぞれは、上述した値に限定されるものではない。
すなわち、図8の送信装置11において、LDPC符号化部21が出力するのは、例えば、符号長Nを64800又は16200と、情報長KをN-Pq(=N-M)と、巡回構造の単位の列数Pを360と、約数qをM/Pと、それぞれするLDPC符号であるが、図76のLDPC復号部56は、そのようなLDPC符号を対象として、チェックノード演算とバリアブルノード演算をP個同時に行うことで、LDPC復号を行う場合にも適用可能である。
次に、上述した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされる。
そこで、図77は、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示している。
プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としてのハードディスク705やROM703に予め記録しておくことができる。
あるいはまた、プログラムは、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory),MO(Magneto Optical)ディスク,DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体711に、一時的あるいは永続的に格納(記録)しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体711は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体711からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを、通信部708で受信し、内蔵するハードディスク705にインストールすることができる。
コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)702を内蔵している。CPU702には、バス701を介して、入出力インタフェース710が接続されており、CPU702は、入出力インタフェース710を介して、ユーザによって、キーボードや、マウス、マイク等で構成される入力部707が操作等されることにより指令が入力されると、それに従って、ROM(Read Only Memory)703に格納されているプログラムを実行する。あるいは、また、CPU702は、ハードディスク705に格納されているプログラム、衛星若しくはネットワークから転送され、通信部708で受信されてハードディスク705にインストールされたプログラム、又はドライブ709に装着されたリムーバブル記録媒体711から読み出されてハードディスク705にインストールされたプログラムを、RAM(Random Access Memory)704にロードして実行する。これにより、CPU702は、上述したフローチャートに従った処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、CPU702は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース710を介して、LCD(Liquid Crystal Display)やスピーカ等で構成される出力部706から出力、あるいは、通信部708から送信、さらには、ハードディスク705に記録等させる。
ここで、本明細書において、コンピュータに各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理(例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理)も含むものである。
また、プログラムは、1つのコンピュータにより処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
次に、送信装置11のLDPC符号化部21によるLDPC符号化の処理について、さらに説明する。
例えば、DVB-S.2の規格では、64800ビットと16200ビットとの2通りの符号長NのLDPC符号が規定されている。
そして、符号長Nが64800ビットのLDPC符号については、11個の符号化率1/4,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6,8/9、及び9/10が規定されており、符号長Nが16200ビットのLDPC符号については、10個の符号化率1/4,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6、及び8/9が規定されている。
LDPC符号化部21は、このような、符号長Nが64800ビットや16200ビットの各符号化率のLDPC符号による符号化(誤り訂正符号化)を、符号長Nごと、及び符号化率ごとに用意された検査行列Hに従って行う。
すなわち、LDPC符号化部21は、検査行列Hを生成するための、後述する検査行列初期値テーブルを、符号長Nごと、及び符号化率ごとに記憶している。
ここで、DVB-S.2の規格では、上述のように、64800ビットと16200ビットとの2通りの符号長NのLDPC符号が規定されており、符号長Nが64800ビットのLDPC符号については、11個の符号化率が、符号長Nが16200ビットのLDPC符号については、10個の符号化率が、それぞれ規定されている。
したがって、送信装置11が、DVB-S.2の規格に準拠した処理を行う装置である場合、LDPC符号化部21には、符号長Nが64800ビットのLDPC符号についての、11個の符号化率それぞれに対応する検査行列初期値テーブルと、符号長Nが16200ビットのLDPC符号についての、10個の符号化率それぞれに対応する検査行列初期値テーブルとが記憶される。
LDPC符号化部21は、例えば、オペレータの操作等に応じて、LDPC符号の符号長Nと符号化率rとを設定する。ここで、以下、適宜、LDPC符号化部21で設定された符号長Nと符号化率rを、それぞれ、設定符号長Nと設定符号化率rともいう。
LDPC符号化部21は、設定符号長N及び設定符号化率rに対応する検査行列初期値テーブルに基づいて、設定符号長N及び設定符号化率rに応じた情報長K(=Nr=符号長N-パリティ長M)に対応する情報行列HAの1の要素を列方向に360列(巡回構造の単位の列数P)ごとの周期で配置して検査行列Hを生成する。
そして、LDPC符号化部21は、送信装置11に供給される、画像データや音声データ等の、送信の対象である対象データから、情報長K分の情報ビットを抽出する。さらに、LDPC符号化部21は、検査行列Hに基づいて、情報ビットに対するパリティビットを算出し、1符号長分の符号語(LDPC符号)を生成する。
すなわち、LDPC符号化部21は、次式を満たす符号語cのパリティビットを順次演算する。
HcT=0
ここで、上式において、cは、符号語(LDPC符号)としての行ベクトルを表し、cTは、行ベクトルcの転置を表す。
LDPC符号(1符号語)としての行ベクトルcのうちの、情報ビットの部分を、行ベクトルAで表すとともに、パリティビットの部分を、行ベクトルTで表す場合には、行ベクトルcは、情報ビットとしての行ベクトルAと、パリティビットとしての行ベクトルTとによって、式c =[A|T]で表すことができる。
また、検査行列Hは、LDPC符号の符号ビットのうちの、情報ビットに対応する部分の情報行列HAと、パリティビットに対応するパリティ行列HTとによって、式H=[HA|HT](情報行列HAの要素を左側の要素とし、パリティ行列HTの要素を右側の要素とする行列)で表すことができる。
さらに、例えば、DVB-S.2の規格では、検査行列H=[HA|HT]のパリティ行列HTが階段構造になっている。
検査行列Hと、LDPC符号としての行ベクトルc=[A|T]とは、式HcT=0を満たす必要があり、かかる式HcT=0を満たす行ベクトルc=[A|T]を構成するパリティビットとしての行ベクトルTは、検査行列H=[HA|HT]のパリティ行列HTが階段構造になっている場合には、式HcT=0における列ベクトルHcTの1行目の要素から順に、各行の要素を0にしていくようにすることで、逐次的に求めることができる。
LDPC符号化部21は、情報ビットAに対して、パリティビットTを求めると、その情報ビットAとパリティビットTとによって表される符号語c =[A|T]を、情報ビットAのLDPC符号化結果として出力する。
以上のように、LDPC符号化部21は、各符号長N、及び、各符号化率rに対応する検査行列初期値テーブルを記憶しており、設定符号長Nの、設定符号化率rのLDPC符号化を、その設定符号長N、及び、設定符号化率rに対応する検査行列初期値テーブルから生成される検査行列Hを用いて行う。
検査行列初期値テーブルは、検査行列Hの、LDPC符号(検査行列Hによって定義されるLDPC符号)の符号長N及び符号化率rに応じた情報長Kに対応する情報行列HAの1の要素の位置を360列(巡回構造の単位の列数P)ごとに表すテーブルであり、各符号長N及び各符号化率rの検査行列Hごとに、あらかじめ作成される。
図78ないし図123は、DVB-S.2の規格に規定されている検査行列初期値テーブルを含む、様々な検査行列Hを生成するための検査行列初期値テーブルを示している。
すなわち、図78は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが2/3の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図79ないし図81は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが2/3の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図80は、図79に続く図であり、図81は、図80に続く図である。
図82は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが3/4の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図83ないし図86は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが3/4の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図84は、図83に続く図であり、図85は、図84に続く図である。また、図86は、図85に続く図である。
図87は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが4/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図88ないし図91は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが4/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図89は、図88に続く図であり、図90は、図89に続く図である。また、図91は、図90に続く図である。
図92は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが5/6の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図93ないし図96は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが5/6の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図94は、図93に続く図であり、図95は、図94に続く図である。また、図96は、図95に続く図である。
図97は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが8/9の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図98ないし図101は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが8/9の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図99は、図98に続く図であり、図100は、図99に続く図である。また、図101は、図100に続く図である。
図102ないし図105は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが9/10の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図103は、図102に続く図であり、図104は、図103に続く図である。また、図105は、図104に続く図である。
図106及び図107は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが1/4の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図107は、図106に続く図である。
図108及び図109は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが1/3の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図109は、図108に続く図である。
図110及び図111は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが2/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図111は、図110に続く図である。
図112ないし図114は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが1/2の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図113は、図112に続く図であり、図114は、図113に続く図である。
図115ないし図117は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが64800ビットの、符号化率rが3/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
なお、図116は、図115に続く図であり、図117は、図116に続く図である。
図118は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが1/4の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図119は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが1/3の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図120は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが2/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図121は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが1/2の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図122は、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが3/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
図123は、図122の検査行列初期値テーブルに代えて用いることができる、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが3/5の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
送信装置11のLDPC符号化部21は、検査行列初期値テーブルを用いて、以下のように、検査行列Hを求める。
すなわち、図124は、検査行列初期値テーブルから検査行列Hを求める方法を示している。
なお、図124の検査行列初期値テーブルは、図78に示した、DVB-S.2の規格に規定されている、符号長Nが16200ビットの、符号化率rが2/3の検査行列Hに対する検査行列初期値テーブルを示している。
検査行列初期値テーブルは、上述したように、LDPC符号の符号長N及び符号化率rに応じた情報長Kに対応する情報行列HAの1の要素の位置を、360列(巡回構造の単位の列数P)ごとに表すテーブルであり、そのi行目には、検査行列Hの1+360×(i-1)列目の1の要素の行番号(検査行列Hの1行目の行番号を0とする行番号)が、その1+360×(i-1)列目の列が持つ列重みの数だけ並んでいる。
ここで、検査行列Hの、パリティ長Mに対応するパリティ行列HTは、階段構造になっており、あらかじめ決まっていることとする。検査行列初期値テーブルによれば、検査行列Hのうちの、情報長Kに対応する情報行列HAが求められる。
検査行列初期値テーブルの行数k+1は、情報長Kによって異なる。
情報長Kと、検査行列初期値テーブルの行数k+1との間には、次式の関係が成り立つ。
K=(k+1)×360
ここで、上式の360は、巡回構造の単位の列数Pである。
図124の検査行列初期値テーブルでは、1行目から3行目までに、13個の数値が並び、4行目からk+1行目(図124では、30行目)までに、3個の数値が並んでいる。
したがって、図124の検査行列初期値テーブルから求められる検査行列Hの列重みは、1列目から、1+360×(3-1)-1列目までは、13であり、1+360×(3-1)列目から、K列目までは、3である。
図124の検査行列初期値テーブルの1行目は、0,2084,1613,1548,1286,1460,3196,4297,2481,3369,3451,4620,2622となっており、これは、検査行列Hの1列目において、行番号が、0,2084,1613,1548,1286,1460,3196,4297,2481,3369,3451,4620,2622の行の要素が1であること(かつ、他の要素が0であること)を示している。
また、図124の検査行列初期値テーブルの2行目は、1,122,1516,3448,2880,1407,1847,3799,3529,373,971,4358,3108となっており、これは、検査行列Hの361(=1+360×(2−1))列目において、行番号が、1,122,1516,3448,2880,1407,1847,3799,3529,373,971,4358,3108の行の要素が1であることを示している。
以上のように、検査行列初期値テーブルは、検査行列Hの情報行列HAの1の要素の位置を360列ごとに表す。
検査行列Hの1+360×(i-1)列目以外の列、つまり、2+360×(i-1)列目から、360×i列目までの各列は、検査行列初期値テーブルによって定まる1+360×(i-1)列目の1の要素を、パリティ長Mに従って下方向(列の下方向)に、周期的にサイクリックシフトして配置したものになっている。
すなわち、例えば、2+360×(i-1)列目は、1+360×(i-1)列目を、M/360(=q)だけ下方向にサイクリックシフトしたものとなっており、次の3+360×(i-1)列目は、1+360×(i-1)列目を、2×M/360(=2×q)だけ下方向にサイクリックシフトしたもの(2+360×(i-1)列目を、M/360(=q)だけ下方向にサイクリックシフトしたもの)となっている。
いま、検査行列初期値テーブルのi行目(上からi番目)のj列目(左からj番目)の数値を、hi,jと表すとともに、検査行列Hのw列目の、j個目の1の要素の行番号を、Hw-jと表すこととすると、検査行列Hの1+360×(i-1)列目以外の列であるw列目の、1の要素の行番号Hw-jは、次式で求めることができる。
Hw-j=mod{hi,j+mod((w-1),P)×q,M)
ここで、mod(x,y)はxをyで割った余りを意味する。
また、Pは、上述した巡回構造の単位の列数であり、例えば、DVB-S.2の規格では、360である。さらに、qは、パリティ長Mを、巡回構造の単位の列数P(=360)で除算することにより得られる値M/360である。
LDPC符号化部21は、検査行列初期値テーブルによって、検査行列Hの1+360×(i-1)列目の1の要素の行番号を特定する。
さらに、LDPC符号化部21は、検査行列Hの1+360×(i-1)列目以外の列であるw列目の、1の要素の行番号Hw-jを求め、以上により得られた行番号の要素を1とする検査行列Hを生成する。
次に、送信装置11におけるデマルチプレクサ25の入れ替え部32による入れ替え処理でのLDPC符号の符号ビットの入れ替え方、すなわち、LDPC符号の符号ビットと、シンボルを表すシンボルビットとの割り当てパターン(以下、ビット割り当てパターンともいう)のバリエーションについて説明する。
デマルチプレクサ25では、LDPC符号の符号ビットが、カラム方向×ロウ方向が(N/(mb))×(mb)ビットのメモリ31のカラム方向に書き込まれ、その後、mbビット単位でロウ方向に読み出される。さらに、デマルチプレクサ25では、入れ替え部32において、メモリ31のロウ方向に読み出されるmbビットの符号ビットが入れ替えられ、入れ替え後の符号ビットが、(連続する)b個のシンボルのmbビットのシンボルビットとされる。
すなわち、入れ替え部32は、メモリ31のロウ方向に読み出されるmbビットの符号ビットの最上位ビットからi+1ビット目を、符号ビットbiとするとともに、(連続する)b個のシンボルのmbビットのシンボルビットの最上位ビットからi+1ビット目を、シンボルビットyiとして、所定のビット割り当てパターンに従い、mbビットの符号ビットb0ないしbmb-1を入れ替える。
図125は、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が5/6又は9/10のLDPC符号であり、さらに、変調方式が4096QAMで、倍数bが1である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が5/6又は9/10のLDPC符号であり、さらに、変調方式が4096QAMで、倍数bが1である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(12×1))×(12×1)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、12×1(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される12×1(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を、図125に示すように、1(=b)個のシンボルの12×1(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy11に割り当てるように、12×1(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を入れ替える。
すなわち、図125によれば、入れ替え部32は、符号長Nが64800ビットのLDPC符号のうちの、符号化率が5/6のLDPC符号、及び、符号化率が9/10のLDPC符号については、いずれのLDPC符号についても、
符号ビットb0を、シンボルビットy8に、
符号ビットb1を、シンボルビットy0に、
符号ビットb2を、シンボルビットy6に、
符号ビットb3を、シンボルビットy1に、
符号ビットb4を、シンボルビットy4に、
符号ビットb5を、シンボルビットy5に、
符号ビットb6を、シンボルビットy2に、
符号ビットb7を、シンボルビットy3に、
符号ビットb8を、シンボルビットy7に、
符号ビットb9を、シンボルビットy10に、
符号ビットb10を、シンボルビットy11に、
符号ビットb11を、シンボルビットy9に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図126は、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が5/6又は9/10のLDPC符号であり、さらに、変調方式が4096QAMで、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が5/6又は9/10のLDPC符号であり、さらに、変調方式が4096QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(12×2))×(12×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、12×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される12×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb23を、図126に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの12×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy23に割り当てるように、12×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb23を入れ替える。
すなわち、図126によれば、入れ替え部32は、符号長Nが64800ビットのLDPC符号のうちの、符号化率が5/6のLDPC符号、及び、符号化率が9/10のLDPC符号については、いずれのLDPC符号についても、
符号ビットb0を、シンボルビットy8に、
符号ビットb2を、シンボルビットy0に、
符号ビットb4を、シンボルビットy6に、
符号ビットb6を、シンボルビットy1に、
符号ビットb8を、シンボルビットy4に、
符号ビットb10を、シンボルビットy5に、
符号ビットb12を、シンボルビットy2に、
符号ビットb14を、シンボルビットy3に、
符号ビットb16を、シンボルビットy7に、
符号ビットb18を、シンボルビットy10に、
符号ビットb20を、シンボルビットy11に、
符号ビットb22を、シンボルビットy9に、
符号ビットb1を、シンボルビットy20に、
符号ビットb3を、シンボルビットy12に、
符号ビットb5を、シンボルビットy18に、
符号ビットb7を、シンボルビットy13に、
符号ビットb9を、シンボルビットy16に、
符号ビットb11を、シンボルビットy17に、
符号ビットb13を、シンボルビットy14に、
符号ビットb15を、シンボルビットy15に、
符号ビットb17を、シンボルビットy19に、
符号ビットb19を、シンボルビットy22に、
符号ビットb21を、シンボルビットy23に、
符号ビットb23を、シンボルビットy21に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
ここで、図126のビット割り当てパターンは、倍数bが1である場合の図125のビット割り当てパターンを、そのまま利用している。すなわち、図126において、符号ビットb0,b2,・・・,b22のシンボルビットyiへの割り当て方、及び、符号ビットb1,b3,・・・,b23のシンボルビットyiへの割り当て方は、いずれも、図125の符号ビットb0ないしb11のシンボルビットyiへの割り当て方と同様になっている。
図127は、変調方式が1024QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/4,5/6、又は8/9のLDPC符号であり、倍数bが2である場合と、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号長が3/4,5/6、又は9/10のLDPC符号であり、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/4,5/6、又は8/9のLDPC符号であり、さらに、変調方式が1024QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(16200/(10×2))×(10×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、10×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
また、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/4,5/6、又は9/10のLDPC符号であり、さらに、変調方式が1024QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(10×2))×(10×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、10×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される10×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb19を、図127に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの10×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy19に割り当てるように、10×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb19を入れ替える。
すなわち、図127によれば、入れ替え部32は、符号長Nが16200ビットのLDPC符号のうちの、符号化率が3/4のLDPC符号、符号化率が5/6のLDPC符号、及び、符号化率が8/9のLDPC符号、並びに、符号長Nが64800ビットのLDPC符号のうちの、符号化率が3/4のLDPC符号、符号化率が5/6のLDPC符号、及び、符号化率が9/10のLDPC符号については、いずれのLDPC符号についても、
符号ビットb0を、シンボルビットy8に、
符号ビットb1を、シンボルビットy3に、
符号ビットb2を、シンボルビットy7に、
符号ビットb3を、シンボルビットy10に、
符号ビットb4を、シンボルビットy19に、
符号ビットb5を、シンボルビットy4に、
符号ビットb6を、シンボルビットy9に、
符号ビットb7を、シンボルビットy5に、
符号ビットb8を、シンボルビットy17に、
符号ビットb9を、シンボルビットy6に、
符号ビットb10を、シンボルビットy14に、
符号ビットb11を、シンボルビットy11に、
符号ビットb12を、シンボルビットy2に、
符号ビットb13を、シンボルビットy18に、
符号ビットb14を、シンボルビットy16に、
符号ビットb15を、シンボルビットy15に、
符号ビットb16を、シンボルビットy0に、
符号ビットb17を、シンボルビットy1に、
符号ビットb18を、シンボルビットy13に、
符号ビットb19を、シンボルビットy12に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図128は、変調方式が4096QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が5/6又は8/9のLDPC符号であり、倍数bが2である場合と、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号長が5/6又は9/10のLDPC符号であり、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が5/6又は8/9のLDPC符号であり、さらに、変調方式が4096QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(16200/(12×2))×(12×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、12×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
また、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が5/6又は9/10のLDPC符号であり、さらに、変調方式が4096QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(12×2))×(12×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、12×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される12×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb23を、図128に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの12×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy23に割り当てるように、12×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb23を入れ替える。
すなわち、図128によれば、入れ替え部32は、符号長Nが16200ビットのLDPC符号のうちの、符号化率が5/6のLDPC符号、及び、符号化率が8/9のLDPC符号、並びに、符号長Nが64800ビットのLDPC符号のうちの、符号化率が5/6のLDPC符号、及び、符号化率が9/10のLDPC符号については、いずれのLDPC符号についても、
符号ビットb0を、シンボルビットy10に、
符号ビットb1を、シンボルビットy15に、
符号ビットb2を、シンボルビットy4に、
符号ビットb3を、シンボルビットy19に、
符号ビットb4を、シンボルビットy21に、
符号ビットb5を、シンボルビットy16に、
符号ビットb6を、シンボルビットy23に、
符号ビットb7を、シンボルビットy18に、
符号ビットb8を、シンボルビットy11に、
符号ビットb9を、シンボルビットy14に、
符号ビットb10を、シンボルビットy22に、
符号ビットb11を、シンボルビットy5に、
符号ビットb12を、シンボルビットy6に、
符号ビットb13を、シンボルビットy17に、
符号ビットb14を、シンボルビットy13に、
符号ビットb15を、シンボルビットy20に、
符号ビットb16を、シンボルビットy1に、
符号ビットb17を、シンボルビットy3に、
符号ビットb18を、シンボルビットy9に、
符号ビットb19を、シンボルビットy2に、
符号ビットb20を、シンボルビットy7に、
符号ビットb21を、シンボルビットy8に、
符号ビットb22を、シンボルビットy12に、
符号ビットb23を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図125ないし図128に示したビット割り当てパターンによれば、複数種類のLDPC符号について、同一のビット割り当てパターンを採用することができ、しかも、その複数種類のLDPC符号のいずれについても、エラーに対する耐性を所望の性能とすることができる。
すなわち、図129ないし図132は、図125ないし図128のビット割り当てパターンに従った入れ替え処理を行った場合のBER(Bit Error Rate)のシミュレーションの結果を示している。
なお、図129ないし図132において、横軸は、Es/N0(1シンボルあたりの信号電力対雑音電力比)を表し、縦軸は、BERを表す。
また、実線が、入れ替え処理を行った場合のBERを表し、一点鎖線が、入れ替え処理を行わない場合のBERを表す。
図129は、符号長Nが64800で、符号化率が5/6及び9/10それぞれのLDPC符号について、変調方式として、4096QAMを採用し、倍数bを1として、図125のビット割り当てパターンに従った入れ替え処理を行った場合のBERを示している。
図130は、符号長Nが64800で、符号化率が5/6及び9/10それぞれのLDPC符号について、変調方式として、4096QAMを採用し、倍数bを2として、図126のビット割り当てパターンに従った入れ替え処理を行った場合のBERを示している。
なお、図129及び図130において、三角形の印を付してあるグラフが、符号化率が5/6のLDPC符号についてのBERを表し、アスタリスク(星印)を付してあるグラフが、符号化率が9/10のLDPC符号についてのBERを表す。
図131は、符号長Nが16200で、符号化率が3/4,5/6、及び8/9それぞれのLDPC符号と、符号長Nが64800で、符号化率が3/4,5/6、及び9/10それぞれのLDPC符号とについて、変調方式として、1024QAMを採用し、倍数bを2として、図127のビット割り当てパターンに従った入れ替え処理を行った場合のBERを示している。
なお、図131において、アスタリスクを付してあるグラフが、符号長Nが64800で、符号化率が9/10のLDPC符号についてのBERを表し、上向きの三角形の印を付してあるグラフが、符号長Nが64800で、符号化率が5/6のLDPC符号についてのBERを表す。また、正方形の印を付してあるグラフが、符号長Nが64800で、符号化率が3/4のLDPC符号についてのBERを表す。
さらに、図131において、丸印を付してあるグラフが、符号長Nが16200で、符号化率が8/9のLDPC符号についてのBERを表し、下向きの三角形の印を付してあるグラフが、符号長Nが16200で、符号化率が5/6のLDPC符号についてのBERを表す。また、プラスの印を付してあるグラフが、符号長Nが16200で、符号化率が3/4のLDPC符号についてのBERを表す。
図132は、符号長Nが16200で、符号化率が5/6及び8/9それぞれのLDPC符号と、符号長Nが64800で、符号化率が5/6及び9/10それぞれのLDPC符号とについて、変調方式として、4096QAMを採用し、倍数bを2として、図128のビット割り当てパターンに従った入れ替え処理を行った場合のBERを示している。
なお、図132において、アスタリスクを付してあるグラフが、符号長Nが64800で、符号化率が9/10のLDPC符号についてのBERを表し、上向きの三角形の印を付してあるグラフが、符号長Nが64800で、符号化率が5/6のLDPC符号についてのBERを表す。
また、図132において、丸印を付してあるグラフが、符号長Nが16200で、符号化率が8/9のLDPC符号についてのBERを表し、下向きの三角形の印を付してあるグラフが、符号長Nが16200で、符号化率が5/6のLDPC符号についてのBERを表す。
図129ないし図132によれば、複数種類のLDPC符号について、同一のビット割り当てパターンを採用することができ、しかも、同一のビット割り当てパターンを採用した複数種類のLDPC符号のいずれについても、エラーに対する耐性を所望の性能とすることができることが分かる。
すなわち、符号長や符号化率が異なる複数種類のLDPC符号それぞれについて、そのLDPC符号に専用のビット割り当てパターンを採用する場合には、エラーに対する耐性を極めて高性能にすることができるが、異なる種類のLDPC符号ごとに、ビット割り当てパターンの変更が必要になる。
一方、図125ないし図128のビット割り当てパターンによれば、符号長や符号化率が異なる複数種類のLDPC符号それぞれについて、同一のビット割り当てパターンを採用することができ、複数種類のLDPC符号それぞれについて、そのLDPC符号に専用のビット割り当てパターンを採用する場合のように、異なる種類のLDPC符号ごとに、ビット割り当てパターンの変更をする必要がなくなる。
さらに、図125ないし図128のビット割り当てパターンによれば、複数種類のLDPC符号それぞれについて、そのLDPC符号に専用のビット割り当てパターンを採用する場合には多少及ばないものの、それでも、エラーに対する耐性を高性能にすることができる。
すなわち、例えば、変調方式が4096QAMである場合には、符号長Nが64800で、符号化率が5/6及び9/10それぞれのLDPC符号については、いずれのLDPC符号についても、図125又は図126の、同一のビット割り当てパターンを採用することができる。そして、このように、同一のビット割り当てパターンを採用しても、エラーに対する耐性を高性能にすることができる。
さらに、例えば、変調方式が1024QAMである場合には、符号長Nが16200で、符号化率が3/4,5/6、及び8/9それぞれのLDPC符号と、符号長Nが64800で、符号化率が3/4,5/6、及び9/10それぞれのLDPC符号とについては、いずれのLDPC符号についても、図127の、同一のビット割り当てパターンを採用することができる。そして、このように、同一のビット割り当てパターンを採用しても、エラーに対する耐性を高性能にすることができる。
また、例えば、変調方式が4096QAMである場合には、符号長Nが16200で、符号化率が5/6及び8/9それぞれのLDPC符号と、符号長Nが64800で、符号化率が5/6及び9/10それぞれのLDPC符号とについては、いずれのLDPC符号についても、図128の、同一のビット割り当てパターンを採用することができる。そして、このように、同一のビット割り当てパターンを採用しても、エラーに対する耐性を高性能にすることができる。
ビット割り当てパターンのバリエーションについて、さらに説明する。
図133は、LDPC符号が、符号長Nが16200又は64800ビットで、符号化率が、例えば、図78ないし図123に示した検査行列初期値テーブルから生成される検査行列Hで定義されるLDPC符号の符号化率のうちの3/5以外のLDPC符号であり、さらに、変調方式がQPSKで、倍数bが1である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200又は64800ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、さらに、変調方式がQPSKで、倍数bが1である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(N/(2×1))×(2×1)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、2×1(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される2×1(=mb)ビットの符号ビットb0及びb1を、図133に示すように、1(=b)個のシンボルの2×1(=mb)ビットのシンボルビットy0及びy1に割り当てるように、2×1(=mb)ビットの符号ビットb0及びb1を入れ替える。
すなわち、図133によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy0に、
符号ビットb1を、シンボルビットy1に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
なお、この場合、入れ替えは行われず、符号ビットb0及びb1が、それぞれ、そのまま、シンボルビットy0及びy1とされると考えることもできる。
図134は、LDPC符号が、符号長Nが16200又は64800ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、さらに、変調方式が16QAMで、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200又は64800ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、さらに、変調方式が16QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(N/(4×2))×(4×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、4×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される4×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を、図134に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの4×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy7に割り当てるように、4×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を入れ替える。
すなわち、図134によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy7に、
符号ビットb1を、シンボルビットy1に、
符号ビットb2を、シンボルビットy4に、
符号ビットb3を、シンボルビットy2に、
符号ビットb4を、シンボルビットy5に、
符号ビットb5を、シンボルビットy3に、
符号ビットb6を、シンボルビットy6に、
符号ビットb7を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図135は、変調方式が64QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが16200又は64800ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200又は64800ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、さらに、変調方式が64QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(N/(6×2))×(6×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、6×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される6×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を、図135に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの6×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy11に割り当てるように、6×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を入れ替える。
すなわち、図135によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy11に、
符号ビットb1を、シンボルビットy7に、
符号ビットb2を、シンボルビットy3に、
符号ビットb3を、シンボルビットy10に、
符号ビットb4を、シンボルビットy6に、
符号ビットb5を、シンボルビットy2に、
符号ビットb6を、シンボルビットy9に、
符号ビットb7を、シンボルビットy5に、
符号ビットb8を、シンボルビットy1に、
符号ビットb9を、シンボルビットy8に、
符号ビットb10を、シンボルビットy4に、
符号ビットb11を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図136は、変調方式が256QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(8×2))×(8×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、8×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15を、図136に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの8×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy15に割り当てるように、8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15を入れ替える。
すなわち、図136によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy15に、
符号ビットb1を、シンボルビットy1に、
符号ビットb2を、シンボルビットy13に、
符号ビットb3を、シンボルビットy3に、
符号ビットb4を、シンボルビットy8に、
符号ビットb5を、シンボルビットy11に、
符号ビットb6を、シンボルビットy9に、
符号ビットb7を、シンボルビットy5に、
符号ビットb8を、シンボルビットy10に、
符号ビットb9を、シンボルビットy6に、
符号ビットb10を、シンボルビットy4に、
符号ビットb11を、シンボルビットy7に、
符号ビットb12を、シンボルビットy12に、
符号ビットb13を、シンボルビットy2に、
符号ビットb14を、シンボルビットy14に、
符号ビットb15を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図137は、変調方式が256QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、倍数bが1である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5以外のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが1である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(16200/(8×1))×(8×1)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、8×1(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される8×1(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を、図137に示すように、1(=b)個のシンボルの8×1(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy7に割り当てるように、8×1(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を入れ替える。
すなわち、図137によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy7に、
符号ビットb1を、シンボルビットy3に、
符号ビットb2を、シンボルビットy1に、
符号ビットb3を、シンボルビットy5に、
符号ビットb4を、シンボルビットy2に、
符号ビットb5を、シンボルビットy6に、
符号ビットb6を、シンボルビットy4に、
符号ビットb7を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図138は、LDPC符号が、符号長Nが16200又は64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式がQPSKで、倍数bが1である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200又は64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式がQPSKで、倍数bが1である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(N/(2×1))×(2×1)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、2×1(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される2×1(=mb)ビットの符号ビットb0及びb1を、図138に示すように、1(=b)個のシンボルの2×1(=mb)ビットのシンボルビットy0及びy1に割り当てるように、2×1(=mb)ビットの符号ビットb0及びb1を入れ替える。
すなわち、図138によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy0に、
符号ビットb1を、シンボルビットy1に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
なお、この場合、入れ替えは行われず、符号ビットb0及びb1が、それぞれ、そのまま、シンボルビットy0及びy1とされると考えることもできる。
図139は、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が16QAMで、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が16QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(4×2))×(4×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、4×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される4×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を、図139に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの4×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy7に割り当てるように、4×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を入れ替える。
すなわち、図139によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy0に、
符号ビットb1を、シンボルビットy5に、
符号ビットb2を、シンボルビットy1に、
符号ビットb3を、シンボルビットy2に、
符号ビットb4を、シンボルビットy4に、
符号ビットb5を、シンボルビットy7に、
符号ビットb6を、シンボルビットy3に、
符号ビットb7を、シンボルビットy6に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図140は、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が16QAMで、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が16QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(16200/(4×2))×(4×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、4×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される4×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を、図140に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの4×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy7に割り当てるように、4×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を入れ替える。
すなわち、図140によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy7に、
符号ビットb1を、シンボルビットy1に、
符号ビットb2を、シンボルビットy4に、
符号ビットb3を、シンボルビットy2に、
符号ビットb4を、シンボルビットy5に、
符号ビットb5を、シンボルビットy3に、
符号ビットb6を、シンボルビットy6に、
符号ビットb7を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図141は、変調方式が64QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が64QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(6×2))×(6×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、6×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される6×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を、図141に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの6×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy11に割り当てるように、6×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を入れ替える。
すなわち、図141によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy2に、
符号ビットb1を、シンボルビットy7に、
符号ビットb2を、シンボルビットy6に、
符号ビットb3を、シンボルビットy9に、
符号ビットb4を、シンボルビットy0に、
符号ビットb5を、シンボルビットy3に、
符号ビットb6を、シンボルビットy1に、
符号ビットb7を、シンボルビットy8に、
符号ビットb8を、シンボルビットy4に、
符号ビットb9を、シンボルビットy11に、
符号ビットb10を、シンボルビットy5に、
符号ビットb11を、シンボルビットy10に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図142は、変調方式が64QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が64QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(16200/(6×2))×(6×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、6×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される6×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を、図142に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの6×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy11に割り当てるように、6×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb11を入れ替える。
すなわち、図142によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy11に、
符号ビットb1を、シンボルビットy7に、
符号ビットb2を、シンボルビットy3に、
符号ビットb3を、シンボルビットy10に、
符号ビットb4を、シンボルビットy6に、
符号ビットb5を、シンボルビットy2に、
符号ビットb6を、シンボルビットy9に、
符号ビットb7を、シンボルビットy5に、
符号ビットb8を、シンボルビットy1に、
符号ビットb9を、シンボルビットy8に、
符号ビットb10を、シンボルビットy4に、
符号ビットb11を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図143は、変調方式が256QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、倍数bが2である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが64800ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが2である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(64800/(8×2))×(8×2)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、8×2(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15を、図143に示すように、連続する2(=b)個のシンボルの8×2(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy15に割り当てるように、8×2(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb15を入れ替える。
すなわち、図143によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy2に、
符号ビットb1を、シンボルビットy11に、
符号ビットb2を、シンボルビットy3に、
符号ビットb3を、シンボルビットy4に、
符号ビットb4を、シンボルビットy0に、
符号ビットb5を、シンボルビットy9に、
符号ビットb6を、シンボルビットy1に、
符号ビットb7を、シンボルビットy8に、
符号ビットb8を、シンボルビットy10に、
符号ビットb9を、シンボルビットy13に、
符号ビットb10を、シンボルビットy7に、
符号ビットb11を、シンボルビットy14に、
符号ビットb12を、シンボルビットy6に、
符号ビットb13を、シンボルビットy15に、
符号ビットb14を、シンボルビットy5に、
符号ビットb15を、シンボルビットy12に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
図144は、変調方式が256QAMであり、かつ、LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、倍数bが1である場合に採用することができるビット割り当てパターンの例を示している。
LDPC符号が、符号長Nが16200ビットで、符号化率が3/5のLDPC符号であり、さらに、変調方式が256QAMで、倍数bが1である場合、デマルチプレクサ25では、カラム方向×ロウ方向が(16200/(8×1))×(8×1)ビットのメモリ31に書き込まれた符号ビットが、ロウ方向に、8×1(=mb)ビット単位で読み出され、入れ替え部32に供給される。
入れ替え部32は、メモリ31から読み出される8×1(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を、図144に示すように、1(=b)個のシンボルの8×1(=mb)ビットのシンボルビットy0ないしy7に割り当てるように、8×1(=mb)ビットの符号ビットb0ないしb7を入れ替える。
すなわち、図144によれば、入れ替え部32は、
符号ビットb0を、シンボルビットy7に、
符号ビットb1を、シンボルビットy3に、
符号ビットb2を、シンボルビットy1に、
符号ビットb3を、シンボルビットy5に、
符号ビットb4を、シンボルビットy2に、
符号ビットb5を、シンボルビットy6に、
符号ビットb6を、シンボルビットy4に、
符号ビットb7を、シンボルビットy0に、
それぞれ割り当てる入れ替えを行う。
次に、受信装置12を構成するデインターリーバ53について説明する。
図145は、デインターリーバ53を構成するマルチプレクサ54の処理を説明する図である。
すなわち、図145Aは、マルチプレクサ54の機能的な構成例を示している。
マルチプレクサ54は、逆入れ替え部1001、及びメモリ1002から構成される。
マルチプレクサ54は、前段のデマッピング部52から供給されるシンボルのシンボルビットを対象として、送信装置11のデマルチプレクサ25が行う入れ替え処理に対応する逆入れ替え処理(入れ替え処理の逆の処理)、すなわち、入れ替え処理によって入れ替えられたLDPC符号の符号ビット(シンボルビット)の位置を元の位置に戻す逆入れ替え処理を行い、その結果得られるLDPC符号を、後段のカラムツイストデインターリーバ55に供給する。
すなわち、マルチプレクサ54において、逆入れ替え部1001には、(連続する)b個のシンボルの単位で、そのb個のシンボルのmbビットのシンボルビットy0,y1,・・・,ymb-1が供給される。
逆入れ替え部1001は、mbビットのシンボルビットy0ないしymb-1を、元のmbビットの符号ビットb0,b1,・・・,bmb-1の並び(送信装置11側のデマルチプレクサ25を構成する入れ替え部32での入れ替えが行われる前の符号ビットb0ないしbmb-1の並び)に戻す逆入れ替えを行い、その結果得られるmbビットの符号ビットb0ないしbmb-1を出力する。
メモリ1002は、送信装置11側のデマルチプレクサ25を構成するメモリ31と同様に、ロウ(row)(横)方向にmbビットを記憶するとともに、カラム(column)(縦)方向にN/(mb)ビットを記憶する記憶容量を有する。すなわち、メモリ1002は、N/(mb)ビットを記憶するmb個のカラムから構成される。
但し、メモリ1002では、送信装置11のデマルチプレクサ25のメモリ31からの符号ビットの読み出しが行われる方向に、逆入れ替え部1001が出力するLDPC符号の符号ビットの書き込みが行われ、メモリ31への符号ビットの書き込みが行われる方向に、メモリ1002に書き込まれた符号ビットの読み出しが行われる。
すなわち、受信装置12のマルチプレクサ54では、図145Aに示すように、逆入れ替え部1001が出力するLDPC符号の符号ビットを、mbビット単位で、ロウ方向に書き込むことが、メモリ1002の1行目から下の行に向かって順次行われる。
そして、1符号長分の符号ビットの書き込みが終了すると、マルチプレクサ54では、メモリ1002から、符号ビットを、カラム方向に読み出して、後段のカラムツイストデインターリーバ55に供給する。
ここで、図145Bは、メモリ1002からの符号ビットの読み出しを示す図である。
マルチプレクサ54では、LDPC符号の符号ビットを、メモリ1002を構成するカラムの上から下方向(カラム方向)に読み出すことが、左から右方向のカラムに向かって行われる。
次に、図146を参照して、受信装置12におけるデインターリーバ53を構成するカラムツイストデインターリーバ55の処理を説明する。
図146は、マルチプレクサ54のメモリ1002の構成例を示している。
メモリ1002は、カラム(縦)方向にmbビットを記憶するとともに、ロウ(横)方向にN/(mb)ビットを記憶する記憶容量を有し、mb個のカラムから構成される。
カラムツイストデインターリーバ55は、メモリ1002に対して、LDPC符号の符号ビットを、ロウ方向に書き込み、カラム方向に読み出すときの読み出し始めの位置を制御することで、カラムツイストデインターリーブを行う。
すなわち、カラムツイストデインターリーバ55では、複数のカラムそれぞれについて、符号ビットの読み出しを開始する読み出し始めの位置を、適宜変更することで、カラムツイストインターリーブで並び替えられた符号ビットの並びを、元の並びに戻す逆並び替え処理を行う。
ここで、図146は、変調方式が16QAMであり、かつ、倍数bが1である場合の、メモリ1002の構成例を示している。したがって、1シンボルのビット数mは、4ビットであり、また、メモリ1002は、4(=mb)個のカラムで構成される。
カラムツイストデインターリーバ55は、(マルチプレクサ54に代わり、)入れ替え部1001が出力するLDPC符号の符号ビットのロウ方向への書き込みを、メモリ1002の1行目から下の行に向かって順次行う。
そして、1符号長分の符号ビットの書き込みが終了すると、カラムツイストデインターリーバ55は、符号ビットを、メモリ1002の上から下方向(カラム方向)に読み出すことを、左から右方向のカラムに向かって行う。
但し、カラムツイストデインターリーバ55は、送信装置11側のカラムツイストインターリーバ24が符号ビットを書き込む書き始めの位置を、符号ビットの読み出し始めの位置として、メモリ1002からの符号ビットの読み出しを行う。
すなわち、各カラムの先頭(一番上)の位置のアドレスを0として、カラム方向の各位置のアドレスを、昇順の整数で表すこととすると、変調方式が16QAMであり、かつ、倍数bが1である場合には、カラムツイストデインターリーバ55では、最も左のカラムについては、読み出し始めの位置を、アドレスが0の位置とし、(左から)2番目のカラムについては、読み出し始めの位置を、アドレスが2の位置とし、3番目のカラムについては、読み出し始めの位置を、アドレスが4の位置とし、4番目のカラムについては、読み出し始めの位置を、アドレスが7の位置とする。
なお、読み出し始めの位置が、アドレスが0の位置以外の位置のカラムについては、符号ビットの読み出しを、最も下の位置まで行った後は、先頭(アドレスが0の位置)に戻り、読み出し始めの位置の直前の位置までの読み出しが行われる。そして、その後、次(右)のカラムからの読み出しが行われる。
以上のようなカラムツイストデインターリーブを行うことにより、カラムツイストインターリーブで並び替えられた符号ビットの並びが、元の並びに戻される。
次に、図147は、受信装置12の他の構成例を示すブロック図である。
図147において、受信装置12は、送信装置11からの変調信号を受信するデータ処理装置であり、直交復調部51、デマッピング部52、デインターリーバ53、及びLDPC復号部1021から構成される。
直交復調部51は、送信装置11からの変調信号を受信し、直交復調を行って、その結果得られるシンボル(I及びQ軸方向それぞれの値)を、デマッピング部52に供給する。
デマッピング部52は、直交復調部51からのシンボルを、LDPC符号の符号ビットにするデマッピングを行い、デインターリーバ53に供給する。
デインターリーバ53は、マルチプレクサ(MUX)54、カラムツイストデインターリーバ55、及び、パリティデインターリーバ1011から構成され、デマッピング部52からのLDPC符号の符号ビットのデインターリーブを行う。
すなわち、マルチプレクサ54は、デマッピング部52からのLDPC符号を対象として、送信装置11のデマルチプレクサ25が行う入れ替え処理に対応する逆入れ替え処理(入れ替え処理の逆の処理)、すなわち、入れ替え処理によって入れ替えられた符号ビットの位置を元の位置に戻す逆入れ替え処理を行い、その結果得られるLDPC符号を、カラムツイストデインターリーバ55に供給する。
カラムツイストデインターリーバ55は、マルチプレクサ54からのLDPC符号を対象として、送信装置11のカラムツイストインターリーバ24が行う並び替え処理としてのカラムツイストインターリーブに対応するカラムツイストデインターリーブを行う。
カラムツイストデインターリーブの結果得られるLDPC符号は、カラムツイストデインターリーバ55からパリティデインターリーバ1011に供給される。
パリティデインターリーバ1011は、カラムツイストデインターリーバ55でのカラムツイストデインターリーブ後の符号ビットを対象として、送信装置11のパリティインターリーバ23が行うパリティインターリーブに対応するパリティデインターリーブ(パリティインターリーブの逆の処理)、すなわち、パリティインターリーブによって並びが変更されたLDPC符号の符号ビットを、元の並びに戻すパリティデインターリーブを行う。
パリティデインターリーブの結果得られるLDPC符号は、パリティデインターリーバ1011からLDPC復号部1021に供給される。
したがって、図147の受信装置12では、LDPC復号部1021には、逆入れ替え処理、カラムツイストデインターリーブ、及び、パリティデインターリーブが行われたLDPC符号、すなわち、検査行列Hに従ったLDPC符号化によって得られるLDPC符号が供給される。
LDPC復号部1021は、デインターリーバ53からのLDPC符号のLDPC復号を、送信装置11のLDPC符号化部21がLDPC符号化に用いた検査行列Hそのもの、又は、その検査行列Hに対して、パリティインターリーブに相当する列置換を少なくとも行って得られる変換検査行列を用いて行い、その結果得られるデータを、対象データの復号結果として出力する。
ここで、図147の受信装置12では、デインターリーバ53(のパリティデインターリーバ1011)からLDPC復号部1021に対して、検査行列Hに従ったLDPC符号化によって得られるLDPC符号が供給されるため、そのLDPC符号のLDPC復号を、送信装置11のLDPC符号化部21がLDPC符号化に用いた検査行列Hそのものを用いて行う場合には、LDPC復号部1021は、例えば、メッセージ(チェックノードメッセージ、バリバブルノードメッセージ)の演算を1個のノードずつ順次行うフルシリアルデコーディング(full serial decoding)方式によるLDPC復号を行う復号装置や、メッセージの演算をすべてのノードについて同時(並列)に行うフルパラレルデコーディング(full parallel decoding)方式によるLDPC復号を行う復号装置で構成することができる。
また、LDPC復号部1021において、LDPC符号のLDPC復号を、送信装置11のLDPC符号化部21がLDPC符号化に用いた検査行列Hに対して、パリティインターリーブに相当する列置換を少なくとも行って得られる変換検査行列を用いて行う場合には、チェックノード演算、及びバリアブルノード演算を、P(又はPの1以外の約数)個同時に行うアーキテクチャ(architecture)の復号装置であって、変換検査行列を得るための列置換と同様の列置換を、LDPC符号に施すことにより、そのLDPC符号の符号ビットを並び替える受信データ並べ替え部310を有する復号装置で構成することができる。
なお、図147では、説明の便宜のため、逆入れ替え処理を行うマルチプレクサ54、カラムツイストデインターリーブを行うカラムツイストデインターリーバ55、及び、パリティデインターリーブを行うパリティデインターリーバ1011それぞれを、別個に構成するようにしたが、マルチプレクサ54、カラムツイストデインターリーバ55、及び、パリティデインターリーバ1011の2以上は、送信装置11のパリティインターリーバ23、カラムツイストインターリーバ24、及び、デマルチプレクサ25と同様に、一体的に構成することができる。
次に、図148は、受信装置12に適用可能な受信システムの第1の構成例を示すブロック図である。
図148において、受信システムは、取得部1101、伝送路復号処理部1102、及び、情報源復号処理部1103から構成される。
取得部1101は、番組の画像データや音声データ等の対象データを、少なくともLDPC符号化することで得られるLDPC符号を含む信号を、例えば、地上ディジタル放送、衛星ディジタル放送、CATV網、インターネットその他のネットワーク等の、図示せぬ伝送路を介して取得し、伝送路復号処理部1102に供給する。
ここで、取得部1101が取得する信号が、例えば、放送局から、地上波や、衛星波、CATV(Cable Television)網等を介して放送されてくる場合には、取得部1101は、チューナやSTB(Set Top Box)等で構成される。また、取得部1101が取得する信号が、例えば、webサーバから、IPTV(Internet Protocol Television)のようにマルチキャストで送信されてくる場合には、取得部11は、例えば、NIC(Network Interface Card)等のネットワークI/F(Inter face)で構成される。
伝送路復号処理部1102は、取得部1101が伝送路を介して取得した信号に対して、伝送路で生じる誤りを訂正する処理を少なくとも含む伝送路復号処理を施し、その結果得られる信号を、情報源復号処理部1103に供給する。
すなわち、取得部1101が伝送路を介して取得した信号は、伝送路で生じる誤りを訂正するための誤り訂正符号化を、少なくとも行うことで得られた信号であり、伝送路復号処理部1102は、そのような信号に対して、例えば、誤り訂正処理等の伝送路復号処理を施す。
ここで、誤り訂正符号化としては、例えば、LDPC符号化や、リードソロモン符号化等がある。ここでは、誤り訂正符号化として、少なくとも、LDPC符号化が行われている。
また、伝送路復号処理には、変調信号の復調等が含まれることがある。
情報源復号処理部1103は、伝送路復号処理が施された信号に対して、圧縮された情報を元の情報に伸張する処理を少なくとも含む情報源復号処理を施す。
すなわち、取得部1101が伝送路を介して取得した信号には、情報としての画像や音声等のデータ量を少なくするために、情報を圧縮する圧縮符号化が施されていることがあり、その場合、情報源復号処理部1103は、伝送路復号処理が施された信号に対して、圧縮された情報を元の情報に伸張する処理(伸張処理)等の情報源復号処理を施す。
なお、取得部1101が伝送路を介して取得した信号に、圧縮符号化が施されていない場合には、情報源復号処理部1103では、圧縮された情報を元の情報に伸張する処理は行われない。
ここで、伸張処理としては、例えば、MPEGデコード等がある。また、伝送路復号処理には、伸張処理の他、デスクランブル等が含まれることがある。
以上のように構成される受信システムでは、取得部1101において、例えば、画像や音声等のデータに対して、MPEG符号化等の圧縮符号化が施され、さらに、LDPC符号化等の誤り訂正符号化が施された信号が、伝送路を介して取得され、伝送路復号処理部1102に供給される。
伝送路復号処理部1102では、取得部1101からの信号に対して、例えば、直交復調部51や、デマッピング部52、デインターリーバ53、LDPC復号部56(又はLDPC復号部1021)と同様の処理が、伝送路復号処理として施され、その結果得られる信号が、情報源復号処理部1103に供給される。
情報源復号処理部1103では、伝送路復号処理部1102からの信号に対して、MPEGデコード等の情報源復号処理が施され、その結果得られる画像、又は音声が出力される。
以上のような図148の受信システムは、例えば、ディジタル放送としてのテレビジョン放送を受信するテレビチューナ等に適用することができる。
なお、取得部1101、伝送路復号処理部1102、及び、情報源復号処理部1103は、それぞれ、1つの独立した装置(ハードウェア(IC(Integrated Circuit)等))、又はソフトウエアモジュール)として構成することが可能である。
また、取得部1101、伝送路復号処理部1102、及び、情報源復号処理部1103については、取得部1101と伝送路復号処理部1102とのセットや、伝送路復号処理部1102と情報源復号処理部1103とのセット、取得部1101、伝送路復号処理部1102、及び、情報源復号処理部1103のセットを、1つの独立した装置として構成することが可能である。
図149は、受信装置12に適用可能な受信システムの第2の構成例を示すブロック図である。
なお、図中、図148の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図149の受信システムは、取得部1101、伝送路復号処理部1102、及び、情報源復号処理部1103を有する点で、図148の場合と共通し、出力部1111が新たに設けられている点で、図148の場合と相違する。
出力部1111は、例えば、画像を表示する表示装置や、音声を出力するスピーカであり、情報源復号処理部1103から出力される信号としての画像や音声等を出力する。すなわち、出力部1111は、画像を表示し、あるいは、音声を出力する。
以上のような図149の受信システムは、例えば、ディジタル放送としてのテレビジョン放送を受信するTV(テレビジョン受像機)や、ラジオ放送を受信するラジオ受信機等に適用することができる。
なお、取得部1101において取得された信号に、圧縮符号化が施されていない場合には、伝送路復号処理部1102が出力する信号が、出力部1111に供給される。
図150は、受信装置12に適用可能な受信システムの第3の構成例を示すブロック図である。
なお、図中、図148の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
図150の受信システムは、取得部1101、及び、伝送路復号処理部1102を有する点で、図148の場合と共通する。
但し、図150の受信システムは、情報源復号処理部1103が設けられておらず、記録部1121が新たに設けられている点で、図148の場合と相違する。
記録部1121は、伝送路復号処理部1102が出力する信号(例えば、MPEGのTSのTSパケット)を、光ディスクや、ハードディスク(磁気ディスク)、フラッシュメモリ等の記録(記憶)媒体に記録する(記憶させる)。
以上のような図150の受信システムは、テレビジョン放送を録画するレコーダ等に適用することができる。
なお、図150において、受信システムは、情報源復号処理部1103を設けて構成し、情報源復号処理部1103で、情報源復号処理が施された後の信号、すなわち、デコードによって得られる画像や音声を、記録部1121で記録することができる。
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

Claims (2)

  1. LDPC(Low Density Parity Check)符号による符号化を行う符号化装置において、
    符号長が64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号による符号化を行う符号化手段を備え、
    前記LDPC符号の検査行列は、その検査行列の、前記符号長、及び前記符号化率に応じた情報長に対応する情報行列の1の要素の位置を360列ごとに表す検査行列初期値テーブルによって定まる前記情報行列の1の要素を、列方向に360列ごとの周期で配置して構成され、
    前記検査行列初期値テーブルは、
    317 2255 2324 2723 3538 3576 6194 6700 9101 10057 12739 17407 21039
    1958 2007 3294 4394 12762 14505 14593 14692 16522 17737 19245 21272 21379
    127 860 5001 5633 8644 9282 12690 14644 17553 19511 19681 20954 21002
    2514 2822 5781 6297 8063 9469 9551 11407 11837 12985 15710 20236 20393
    1565 3106 4659 4926 6495 6872 7343 8720 15785 16434 16727 19884 21325
    706 3220 8568 10896 12486 13663 16398 16599 19475 19781 20625 20961 21335
    4257 10449 12406 14561 16049 16522 17214 18029 18033 18802 19062 19526 20748
    412 433 558 2614 2978 4157 6584 9320 11683 11819 13024 14486 16860
    777 5906 7403 8550 8717 8770 11436 12846 13629 14755 15688 16392 16419
    4093 5045 6037 7248 8633 9771 10260 10809 11326 12072 17516 19344 19938
    2120 2648 3155 3852 6888 12258 14821 15359 16378 16437 17791 20614 21025
    1085 2434 5816 7151 8050 9422 10884 12728 15353 17733 18140 18729 20920
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    4210 16615 18152
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    2189 11942 20666
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    8780 14796 18268
    160 16232 17399
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    4658 17331 20361
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    4565 5521 8759
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    5024 17730 17879
    7031 12346 15024
    179 6365 11352
    2490 3143 5098
    2643 3101 21259
    4315 4724 13130
    594 17365 18322
    5983 8597 9627
    10837 15102 20876
    10448 20418 21478
    3848 12029 15228
    708 5652 13146
    5998 7534 16117
    2098 13201 18317
    9186 14548 17776
    5246 10398 18597
    3083 4944 21021
    13726 18495 19921
    6736 10811 17545
    10084 12411 14432
    1064 13555 17033
    679 9878 13547
    3422 9910 20194
    3640 3701 10046
    5862 10134 11498
    5923 9580 15060
    1073 3012 16427
    5527 20113 20883
    7058 12924 15151
    9764 12230 17375
    772 7711 12723
    555 13816 15376
    10574 11268 17932
    15442 17266 20482
    390 3371 8781
    10512 12216 17180
    4309 14068 15783
    3971 11673 20009
    9259 14270 17199
    2947 5852 20101
    3965 9722 15363
    1429 5689 16771
    6101 6849 12781
    3676 9347 18761
    350 11659 18342
    5961 14803 16123
    2113 9163 13443
    2155 9808 12885
    2861 7988 11031
    7309 9220 20745
    6834 8742 11977
    2133 12908 14704
    10170 13809 18153
    13464 14787 14975
    799 1107 3789
    3571 8176 10165
    5433 13446 15481
    3351 6767 12840
    8950 8974 11650
    1430 4250 21332
    6283 10628 15050
    8632 14404 16916
    6509 10702 16278
    15900 16395 17995
    8031 18420 19733
    3747 4634 17087
    4453 6297 16262
    2792 3513 17031
    14846 20893 21563
    17220 20436 21337
    275 4107 10497
    3536 7520 10027
    14089 14943 19455
    1965 3931 21104
    2439 11565 17932
    154 15279 21414
    10017 11269 16546
    7169 10161 16928
    10284 16791 20655
    36 3175 8475
    2605 16269 19290
    8947 9178 15420
    5687 9156 12408
    8096 9738 14711
    4935 8093 19266
    2667 10062 15972
    6389 11318 14417
    8800 18137 18434
    5824 5927 15314
    6056 13168 15179
    3284 13138 18919
    13115 17259 17332
    からなる
    符号化装置。
  2. LDPC(Low Density Parity Check)符号による符号化を行う符号化装置の符号化方法において、
    前記符号化装置が、符号長が64800ビットで、符号化率が2/3のLDPC符号による符号化を行うステップを含み、
    前記LDPC符号の検査行列は、その検査行列の、前記符号長、及前記符号化率に応じた情報長に対応する情報行列の1の要素の位置を360列ごとに表す検査行列初期値テーブルによって定まる前記情報行列の1の要素を、列方向に360列ごとの周期で配置して構成され、 前記検査行列初期値テーブルは、
    317 2255 2324 2723 3538 3576 6194 6700 9101 10057 12739 17407 21039
    1958 2007 3294 4394 12762 14505 14593 14692 16522 17737 19245 21272 21379
    127 860 5001 5633 8644 9282 12690 14644 17553 19511 19681 20954 21002
    2514 2822 5781 6297 8063 9469 9551 11407 11837 12985 15710 20236 20393
    1565 3106 4659 4926 6495 6872 7343 8720 15785 16434 16727 19884 21325
    706 3220 8568 10896 12486 13663 16398 16599 19475 19781 20625 20961 21335
    4257 10449 12406 14561 16049 16522 17214 18029 18033 18802 19062 19526 20748
    412 433 558 2614 2978 4157 6584 9320 11683 11819 13024 14486 16860
    777 5906 7403 8550 8717 8770 11436 12846 13629 14755 15688 16392 16419
    4093 5045 6037 7248 8633 9771 10260 10809 11326 12072 17516 19344 19938
    2120 2648 3155 3852 6888 12258 14821 15359 16378 16437 17791 20614 21025
    1085 2434 5816 7151 8050 9422 10884 12728 15353 17733 18140 18729 20920
    856 1690 12787
    6532 7357 9151
    4210 16615 18152
    11494 14036 17470
    2474 10291 10323
    1778 6973 10739
    4347 9570 18748
    2189 11942 20666
    3868 7526 17706
    8780 14796 18268
    160 16232 17399
    1285 2003 18922
    4658 17331 20361
    2765 4862 5875
    4565 5521 8759
    3484 7305 15829
    5024 17730 17879
    7031 12346 15024
    179 6365 11352
    2490 3143 5098
    2643 3101 21259
    4315 4724 13130
    594 17365 18322
    5983 8597 9627
    10837 15102 20876
    10448 20418 21478
    3848 12029 15228
    708 5652 13146
    5998 7534 16117
    2098 13201 18317
    9186 14548 17776
    5246 10398 18597
    3083 4944 21021
    13726 18495 19921
    6736 10811 17545
    10084 12411 14432
    1064 13555 17033
    679 9878 13547
    3422 9910 20194
    3640 3701 10046
    5862 10134 11498
    5923 9580 15060
    1073 3012 16427
    5527 20113 20883
    7058 12924 15151
    9764 12230 17375
    772 7711 12723
    555 13816 15376
    10574 11268 17932
    15442 17266 20482
    390 3371 8781
    10512 12216 17180
    4309 14068 15783
    3971 11673 20009
    9259 14270 17199
    2947 5852 20101
    3965 9722 15363
    1429 5689 16771
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    3676 9347 18761
    350 11659 18342
    5961 14803 16123
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    2155 9808 12885
    2861 7988 11031
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    10170 13809 18153
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    799 1107 3789
    3571 8176 10165
    5433 13446 15481
    3351 6767 12840
    8950 8974 11650
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    5824 5927 15314
    6056 13168 15179
    3284 13138 18919
    13115 17259 17332
    からなる
    符号化方法。
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