JP7240136B2 - インターリーバ、デインターリーバ、送信装置、受信装置、及びこれらのプログラム - Google Patents

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JP7240136B2 JP2018208515A JP2018208515A JP7240136B2 JP 7240136 B2 JP7240136 B2 JP 7240136B2 JP 2018208515 A JP2018208515 A JP 2018208515A JP 2018208515 A JP2018208515 A JP 2018208515A JP 7240136 B2 JP7240136 B2 JP 7240136B2
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Description

本発明は、地上デジタル放送の技術分野に関するものであり、特に、地上デジタル放送用のインターリーバ、デインターリーバ、送信装置、受信装置、及びこれらのプログラムに関する。
デジタル伝送方式では、各サービスで利用可能な周波数帯域幅において、より多くの情報が伝送可能なよう、多値変調方式がよく用いられる。周波数利用効率を高めるには、変調信号1シンボル当たりに割り当てるビット数(変調次数)を高めるのが有効であるが、周波数1Hzあたりに伝送可能な情報速度の上限値と信号対雑音比の関係はシャノン限界で制限される。
そして、そのシャノン限界に迫る伝送性能を得るために、現在、現行の地上デジタル放送方式に代わる新たな次世代の地上デジタル放送方式の検討が進められている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の技法に係る送信装置及び受信装置では、符号長16200ビットのLDPC符号を採用し、LDPC符号化率5/15,6/15,7/15,8/15,9/15,10/15,11/15,12/15,13/15のうちの検査行列初期値テーブルから求められる検査行列を用いて誤り訂正を行うよう構成される。そして、特許文献1の技法に係る送信装置及び受信装置では、これらの各符号化率と各変調方式の組み合わせをMODCODで定義付け、マッパにおけるコンスタレーションとして信号点の配置が一様になっているUC(Uniform Constellation)、一様になっていないNUC(Non Uniform Constellation)のそれぞれに対応させるだけでなく、インターリーバの一部に用いるグループワイズインターリーバにおける並び替えパターンについても各符号化率と各変調方式の組み合わせに応じて個々に用意する。尚、NUCとして、1D NUC(1-dimensional M2-QAM non-uniform Constellation)や、2D NUC(2-dimensional QAM non-uniform Constellation)などがある。
そこで、特許文献1の技法では、用いる変調方式として、mビットのシンボルを、2個の信号点のうちのいずれかにマッピングする際に、典型的にはQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM、256QAM、1024QAM、又は4096QAMを用いるとしている。そして、変調方式がQPSKである場合にはLDPC符号の各符号化率について同一のコンスタレーション(UCコンスタレーション)を使用し、変調方式が16QAM,64QAM,256QAMのいずれかである場合にはLDPC符号の符号化率ごとに異なる2D NUCのコンスタレーションを使用するものとし、変調方式が1024QAM,4096QAMのいずれかである場合にはLDPC符号の符号化率ごとに異なる1D NUCのコンスタレーションを使用する。
従って、特許文献1の技法では、上述したように、符号長16200ビットのLDPC符号の符号化率rを、r=5/15,6/15,7/15,8/15,9/15,10/15,11/15,12/15,13/15のLDPC符号の9種類に分類し、QPSKについては1種類のコンスタレーションを用意し、16QAM,64QAM、及び256QAMについては、それぞれ9種類の2D NUCのコンスタレーションを用意し、1024QAM、及び4096QAMについては、それぞれ9種類の1D NUCのコンスタレーションを用意するものとなっている。
ところで、LDPC符号は、非常に疎な検査行列H(検査行列の要素が0と1からなり、且つ1の数が非常に少ない)により定義される線形符号であり、符号長を大きくするほど、適切な設計条件の下でシャノン限界に迫る伝送特性が得られる傾向にある。
昨今、現行の衛星・地上放送による2Kサービスや、衛星放送による4K・8Kスーパーハイビジョンに加え、新たに地上放送による4K・8Kスーパーハイビジョン(以下、次世代地上放送)の提供が期待されている。しかしながら、4K・8Kスーパーハイビジョン(以下、4K・8K)は情報量が膨大であり、十分に高いサービス時間率を維持して次世代地上放送網を構築するには、劣悪な伝搬環境による雑音に埋もれない、十分高い送信電力が求められる。また、衛星放送の場合、衛星中継器における非線形歪や、降雨減衰による電力低下が主な信号劣化要因であるが、地上放送においては、マルチパスフェージングや都市雑音など、地上伝搬特有の信号劣化が発生する。よって、次世代地上放送における誤り訂正符号の基本性能としては、符号長が長いLDPC符号を適用することで、なるべくシャノン限界に迫る非常に誤り訂正能力が高いことが求められる。さらに、放送事業者によって、放送品質とサービス時間率のバランスのとり方は異なることから、複数の符号化率を適時切り替えることで、情報ビットレートの選択が柔軟に変更でき、少なくとも、上述の高度衛星方式と同等以上の選択肢を用意することが望ましい。
そこで、次世代の地上デジタル放送方式として、現在では、LDPC符号の符号長を69120ビット、或いは17280ビットとし、そのLDPC符号の符号化率rを、r=2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16のLDPC符号の13種類に分類することが検討されている。
国際公開第2015/178215号明細書
上述したように、次世代の地上デジタル放送方式として、現在では、LDPC符号の符号長を69120ビット、或いは17280ビットとし、そのLDPC符号の符号化率rを、r=2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16のLDPC符号の13種類に分類することが検討されている。
しかしながら、最適化されたLDPC符号の13種類の全てについて、符号長に依存して、利用する変調方式に関するMODCODで定義付けたそれぞれのコンスタレーレーションに応じたそれぞれのインターリーバの処理(特に、グループワイズインターリーバにおける並び替えパターン)の最適化が必要となる。
そこで、本発明の目的は、特にLDPC符号の符号長を69120ビット、或いは17280ビットとし、符号長69120ビットのLDPC符号についてはLDPC符号化率3/16及び7/16に関して、符号長17280ビットのLDPC符号についてはLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16に関して、特定の変調方式における地上デジタル放送用のインターリーバ、デインターリーバ、送信装置、受信装置、及びこれらのプログラムを提供することにある。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
QPSK時に、
34,148,1,81,29,78,8,112,33,12,31,107,24,57,28,92,27,111,30,122,36,173,32,124,6,144,187,145,106,168,67,117,181,60,11,42,99,7,44,89,143,178,40,82,136,76,79,70,0,174,35,131,39,61,98,53,150,86,14,10,180,189,165,190,126,121,157,55,87,52,167,41,9,156,72,68,100,130,43,141,97,123,140,172,108,186,139,160,102,49,134,23,46,185,38,21,135,83,155,153,162,64,103,77,158,166,54,58,47,149,4,50,15,151,62,101,25,75,176,137,56,154,175,65,18,147,142,171,66,118,48,26,177,114,71,110,182,13,169,69,96,127,105,184,93,164,170,73,20,152,84,85,159,59,179,90,161,120,109,138,94,128,88,37,115,22,51,129,3,80,163,74,116,125,19,95,132,16,91,104,188,183,2,113,146,17,63,45,119,5,191,133
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
16QAM、且つ2次元のNUC時に、
34,5,141,142,33,11,111,175,16,166,97,170,30,172,61,181,35,156,139,69,31,41,2,22,27,96,49,165,19,146,65,50,29,132,67,37,28,53,70,119,153,161,6,75,148,45,12,72,62,51,157,86,1,76,136,126,184,189,163,149,79,43,54,24,104,114,177,10,26,154,116,36,20,99,42,180,188,85,158,138,106,169,91,64,56,46,87,83,130,77,103,186,127,144,109,8,55,182,44,147,32,128,135,164,125,95,39,110,90,40,23,160,0,52,4,140,120,134,58,115,123,81,18,183,113,73,145,88,68,122,108,84,94,133,59,14,13,101,82,48,107,112,187,124,93,80,179,178,74,7,60,9,121,167,89,143,168,191,129,176,38,171,117,25,152,118,21,92,78,155,100,71,17,63,98,190,131,151,174,185,15,105,102,3,137,173,162,57,66,150,47,159
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
64QAM、且つUC時に、
29,129,107,59,63,138,30,21,144,109,125,153,34,82,122,157,74,149,35,96,134,184,147,26,28,22,12,78,18,51,31,116,83,70,61,102,32,11,176,180,137,90,33,186,39,50,182,189,5,71,148,101,178,121,119,151,54,99,1,97,132,45,141,126,179,72,16,158,87,105,187,103,118,38,130,0,24,7,75,58,98,106,163,117,152,164,167,113,177,143,93,108,135,190,92,55,139,161,66,145,9,57,162,170,133,154,124,131,36,166,86,3,13,175,185,53,181,136,168,146,42,110,165,56,6,100,114,65,41,183,142,89,115,68,52,172,79,37,62,2,150,127,19,159,77,44,23,48,188,14,27,80,112,8,4,17,76,60,94,104,191,85,95,25,120,64,81,160,15,169,10,91,123,155,67,171,140,128,20,111,174,49,43,40,88,69,73,84,47,46,173,156
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
256QAM、且つ2次元のNUC時に、
28,190,152,86,131,25,58,179,16,29,103,117,15,1,138,21,34,54,85,157,168,76,23,11,31,60,151,164,41,57,102,132,30,129,64,105,94,169,184,107,32,84,0,148,104,83,149,13,27,90,91,175,144,7,150,114,33,162,137,161,136,49,42,61,35,20,128,188,2,40,18,51,37,191,88,70,176,93,167,92,112,108,9,133,187,22,3,109,56,68,14,45,65,173,172,43,38,46,153,122,52,82,155,55,81,185,186,158,178,74,97,26,143,77,106,146,4,189,119,124,96,121,118,139,145,134,62,126,101,63,147,140,170,73,66,130,156,5,72,183,110,127,39,166,75,59,71,19,135,89,24,125,141,174,67,100,12,181,50,115,79,182,53,80,113,44,160,120,17,177,123,171,48,6,10,165,36,47,87,163,8,154,69,159,78,98,99,116,111,180,142,95
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
1024QAM、且つUC時に、
35,112,180,115,94,55,50,61,22,130,34,99,64,101,69,188,169,178,119,49,28,72,14,163,52,158,84,179,106,19,33,66,46,124,85,140,148,176,79,65,31,122,82,42,159,96,182,137,123,60,32,75,166,26,191,128,109,81,185,63,27,30,153,118,145,168,143,4,8,12,29,154,108,80,68,105,92,127,170,83,3,155,131,183,16,20,0,15,167,11,189,144,51,150,24,173,172,87,104,17,77,98,157,152,95,186,147,177,57,36,6,162,102,138,110,165,45,23,156,103,1,175,107,125,93,71,134,129,126,9,141,18,111,113,114,161,160,53,86,142,78,40,70,120,181,37,39,62,38,43,41,56,117,48,88,89,151,47,174,91,5,133,59,187,25,44,136,58,7,171,73,132,164,10,76,139,2,74,190,116,90,121,97,54,146,21,135,100,184,67,13,149
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
4096QAM、且つ1次元のNUC時に、
29,36,132,121,42,167,15,67,14,64,95,136,35,18,96,50,83,93,120,156,111,74,100,178,31,189,87,77,161,125,145,59,45,115,57,7,27,191,58,150,89,65,39,118,97,107,171,46,33,127,79,44,10,175,85,26,94,103,168,123,32,172,81,61,186,146,113,37,52,71,53,179,34,21,153,73,78,147,116,138,51,184,162,114,9,0,75,82,3,56,174,180,40,25,159,76,28,66,177,122,5,190,129,62,20,160,16,151,41,30,12,108,128,176,24,8,149,183,130,110,43,38,157,166,19,99,102,188,134,68,106,84,17,164,6,126,63,143,60,158,98,169,117,163,135,137,70,55,2,139,182,165,23,22,13,69,91,155,90,154,1,119,131,72,101,142,140,112,109,148,187,152,105,48,4,11,80,49,185,133,47,141,54,104,86,92,144,88,181,170,173,124
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率7/16における前記所定のパターンは、
16QAM、且つ2次元のNUC時に、
20,164,100,156,58,137,31,124,32,45,90,15,67,182,167,176,55,136,86,135,70,186,130,106,76,62,26,162,0,80,43,99,60,116,151,179,53,46,103,108,69,74,160,115,16,172,161,163,47,73,39,168,72,48,166,133,40,174,188,95,28,14,145,85,64,114,38,134,37,65,1,183,77,129,178,165,56,9,36,158,41,141,157,120,52,128,91,123,82,127,152,148,61,147,104,117,54,3,88,138,25,122,34,29,81,68,159,139,4,119,89,175,6,191,187,118,84,18,27,144,71,13,185,102,23,87,98,189,50,30,112,126,79,109,113,24,75,35,121,150,49,142,125,19,59,140,33,170,78,107,5,97,51,110,10,173,8,63,171,131,66,93,184,181,57,2,154,11,44,180,149,94,177,143,21,17,169,7,146,101,105,22,111,153,83,190,96,132,155,42,92,12
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率/16における前記所定のパターンは、
64QAM、且つUC時に、
37,58,107,96,139,138,77,21,144,109,125,153,33,50,122,157,93,29,65,67,134,184,147,26,28,22,12,129,18,152,73,56,55,174,118,102,30,11,176,180,137,90,68,31,39,95,182,189,5,48,148,101,178,121,62,53,57,99,1,97,44,64,141,126,179,186,16,158,87,105,187,103,82,38,130,0,24,7,80,46,98,106,163,117,76,164,27,113,177,143,35,108,135,190,92,171,60,161,69,145,9,167,49,170,133,154,124,131,36,166,86,3,13,175,83,63,181,136,168,146,54,110,165,115,6,100,42,74,41,183,142,89,71,61,151,172,132,34,66,2,150,127,19,159,52,79,23,114,188,14,75,81,112,8,4,17,47,51,94,104,191,85,59,25,120,185,119,160,15,169,10,91,123,155,45,32,140,128,20,111,78,72,43,40,88,149,70,84,116,162,173,156
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率/16における前記所定のパターンは、
256QAM、且つ2次元のNUC時に、
48,70,53,97,126,138,141,85,12,50,171,77,173,155,153,92,15,59,7,102,88,150,149,137,62,80,43,16,172,34,107,101,44,17,13,64,24,143,123,118,83,49,91,136,29,151,30,36,82,57,66,181,117,26,165,2,37,71,147,174,31,14,146,10,0,63,98,1,142,160,186,104,46,60,134,182,127,106,133,94,61,3,8,113,84,125,130,129,72,81,54,109,96,184,41,148,65,74,93,176,124,163,23,154,51,75,159,116,161,188,120,156,19,45,122,90,95,189,20,168,56,52,25,119,167,99,115,132,42,55,47,145,103,87,187,33,28,67,191,178,164,185,179,162,18,27,190,114,105,112,139,86,58,69,68,11,21,89,135,35,32,180,140,177,158,100,131,175,79,169,6,144,9,108,38,157,40,5,22,110,183,166,121,39,4,78,73,111,128,152,170,76
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率/16における前記所定のパターンは、
1024QAM、且つUC時に、
55,67,91,160,150,21,157,122,16,4,52,57,81,34,121,94,135,178,128,166,40,35,54,149,75,30,58,151,138,110,24,48,115,102,134,126,116,114,27,104,23,51,69,60,161,42,124,125,87,28,46,66,143,45,18,26,176,181,95,142,50,2,71,76,175,108,172,17,136,89,38,83,14,25,191,146,120,131,171,129,61,63,153,6,159,47,139,163,84,190,37,64,43,72,97,29,123,103,130,119,65,3,177,1,113,148,167,133,182,173,82,59,92,53,13,152,100,118,98,132,20,5,62,105,137,8,164,106,12,156,56,19,7,169,184,111,73,154,109,145,77,74,9,15,155,86,170,0,31,85,44,99,90,49,68,70,165,11,189,187,41,140,188,168,22,185,93,179,180,144,36,147,107,39,112,101,33,162,183,117,80,79,96,186,127,10,174,88,158,32,141,78
とするよう定められていることを特徴とする。
本発明による一態様のインターリーバは、符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記符号化率/16における前記所定のパターンは、
4096QAM、且つ1次元のNUC時に、
62,42,79,96,26,175,118,173,185,162,144,159,75,21,70,184,33,92,150,147,174,11,136,97,71,83,45,1,90,102,117,178,138,171,166,109,5,57,9,37,80,142,146,34,152,19,133,181,35,24,51,69,12,25,121,167,15,99,120,107,74,81,52,169,65,36,148,89,131,141,165,16,77,60,56,91,151,111,100,134,38,105,140,191,67,78,7,160,44,93,8,188,164,94,156,13,63,54,82,47,115,158,163,129,187,153,98,88,3,66,76,124,139,10,108,176,103,2,177,168,84,20,61,154,95,14,145,87,179,130,6,0,59,4,114,73,72,180,30,127,104,149,122,126,28,58,64,170,23,41,113,17,157,132,106,29,46,49,183,40,48,128,119,137,112,86,172,143,50,22,43,68,110,186,27,155,135,85,182,189,53,31,161,123,101,190,32,125,18,39,116,55
とするよう定められていることを特徴とする。
更に、本発明による態様のデインターリーバは、本発明による態様のインターリーバの逆処理を行うことを特徴とする。
更に、本発明による態様の送信装置は、所定の入力ビット列に対し前記符号長に応じてLDPC符号の対応する符号化率検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてLDPC符号化処理を行う符号化器と、本発明による態様のインターリーバと、前記インターリーバの処理後のシンボルを前記変調方式に従ってマッピングし変調信号を生成する変調器と、を備えることを特徴とする。
更に、本発明による態様の受信装置は、本発明の送信装置から受信した変調信号を前記変調方式に従って復調しデマッピングする復調器と、前記復調器の処理後のシンボルについて、前記インターリーバの逆処理を行うデインターリーバと、前記デインターリーバの処理後のビット列について、前記符号長に応じてLDPC符号の対応する符号化率検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてLDPC復号処理を行う復号器と、を備えることを特徴とする。
更に、本発明による態様のプログラムは、コンピューターに、本発明による態様の送信装置における前記インターリーバ機能を実現させるためのプログラムとする。
更に、本発明による態様のプログラムは、コンピューターに、本発明による態様の受信装置における前記デインターリーバ機能を実現させるためのプログラムとする。
本発明によれば、地上放送における非常に劣悪な雑音環境においても、伝送性能の向上を実現することが可能となる。
本発明による第1及び第2実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対し一実施例のLDPC符号化率3/16又は7/16を適用する伝送システムにおける送信装置の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。 本発明による第1及び第2実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対し一実施例のLDPC符号化率3/16又は7/16を適用する伝送システムにおける受信装置の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。 本発明による第1及び第2実施形態に係る一実施例のビットインターリーバの概略構成を示すブロック図である。 本発明による第1及び第2実施形態に係る一実施例のビットデインターリーバの概略構成を示すブロック図である。 本発明による第1及び第2実施形態に係る一実施例のビットデインターリーバの変形例の概略構成を示すブロック図である。 本発明による第1実施形態に係る一実施例のグループワイズインターリーバの処理を説明するための図である。 本発明による第1実施形態に係る一実施例のグループワイズインターリーバの処理を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る一実施例のブロックインターリーバの処理を説明するための図である。 本発明による第1実施形態に係る一実施例のブロックインターリーバの処理を説明するための図である。 本発明による第1実施形態に係る一実施例のブロックインターリーバの処理(例1)を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る一実施例のブロックインターリーバの処理(例2)を示す図である。 (a)本発明による第1実施形態に係る一実施例の伝送システムにおけるLDPC符号化率3/16又は7/16を適用する送信装置のQPSK変調時のシンボルと信号点座標との関係を示す図であり、(b),(c)はそれぞれIQ平面上の4象限の割当例を示す図である。 変調方式がQPSKである場合の任意のLDPC符号化率に対するUCの信号点の座標の例を示す図である。 変調方式が16QAMである場合のLDPC符号化率3/16に対する2D NUCの信号点の座標の例を示す図である。 変調方式が16QAMである場合のLDPC符号化率7/16に対する2D NUCの信号点の座標の例を示す図である。 変調方式が64QAMである場合のLDPC符号化率3/16,7/16に対するUCの信号点の座標の例を示す図である。 変調方式が256QAMである場合のLDPC符号化率3/16に対する2D NUCの信号点の座標の例を示す図である。 変調方式が256QAMである場合のLDPC符号化率7/16に対する2D NUCの信号点の座標の例を示す図である。 変調方式が1024QAMである場合のLDPC符号化率3/16,7/16に対するUCの信号点の座標の例を示す図である。 1024QAMのシンボルと、そのシンボルの実数部分のUCの信号点Zsの座標を表わすu♯kとの関係を示す図である。 1024QAMのシンボルと、そのシンボルの虚数部分のUCの信号点Zsの座標を表わすu♯kとの関係を示す図である。 変調方式が4096QAMである場合のLDPC符号化率3/16,7/16に対する1D NUCの信号点の座標の例を示す図である。 4096QAMのシンボルと、そのシンボルの実数部分の1D NUCの信号点Zsの座標を表わすu♯kとの関係を示す図である。 4096QAMのシンボルと、そのシンボルの虚数部分の1D NUCの信号点Zsの座標を表わすu♯kとの関係を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16又は7/16の検査行列Hを示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16又は7/16の部分行列Bを示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16又は7/16の部分行列Iを示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16の部分行列Aを示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16の部分行列Cを示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16の部分行列Dを示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16のQPSK変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16の16QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16の64QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16の256QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16の1024QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率3/16の4096QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率7/16の16QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率7/16の64QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率7/16の256QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率7/16の1024QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第1実施形態に係る符号長69120ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率7/16の4096QAM変調適用時のインターリーブの有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 (a),(b)は、それぞれ本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対しLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の各々を適用する伝送システムにおける伝送フレームの構成を示す図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16の検査行列Hを示す図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16の各々の部分行列Bを示す図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16の各々の部分行列Iを示す図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率4/16の部分行列Aを例示する図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率4/16の部分行列Cを例示する図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率4/16の部分行列Dを例示する図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16の各々の検査行列Hを構成するパラメータをそれぞれ示す図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の各々の検査行列Hを示す図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の各々の部分行列Bを示す図である。 本発明による第2実施形態に係る符号長17280ビットのLDPC符号に対して適用するLDPC符号化率9/16の部分行列Aを例示する図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の各々の検査行列Hを構成するパラメータをそれぞれ示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率2/16のQPSK変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率4/16のQPSK変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率6/16のQPSK変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率8/16のQPSK変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率10/16のQPSK変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率12/16のQPSK変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率14/16のQPSK変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率2/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率3/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率4/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率5/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率6/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率7/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率8/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率9/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率10/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率11/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率12/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率13/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率14/16の16QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率2/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率3/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率4/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率5/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率6/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率7/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率8/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率9/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率10/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率11/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率12/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率13/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率14/16の64QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率2/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率3/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率4/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率5/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率6/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率7/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率8/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率9/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率10/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率11/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率12/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率13/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。 本発明による第2実施形態に係るLDPC符号化率14/16の256QAM変調適用時のインターリーブ(BIL)の有無を対比するS/N対BER特性を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明による各実施形態の一実施例の伝送システムにおける送信装置1及び受信装置2を説明する。本発明による各実施形態の一実施例の伝送システムは、次世代地上放送伝送方式を想定した図1に示す送信装置1、及び図2に示す受信装置2から構成される。
特に、第1実施形態の伝送システムでは符号長69120ビットのLDPC符号の伝送を対象とし、第2実施形態の伝送システムでは符号長17280ビットのLDPC符号の伝送を対象として説明する。
本発明による各実施形態の一実施例の伝送システムでは、LDPC符号の符号長を69120ビット、或いは17280ビットとし、第1実施形態では符号長69120ビットのLDPC符号に適用するLDPC符号化率3/16及び7/16に関して、第2実施形態では符号長17280ビットのLDPC符号に適用するLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16に関して、特定の変調方式におけるそれぞれのインターリーバの処理(特に、グループワイズインターリーバにおける並び替えパターン)の最適化を施したものとなっている。
まず、符号長69120ビットのLDPC符号の伝送に係る第1実施形態の伝送システムについて説明する。
〈第1実施形態〉
〔送信装置〕
図1は、本発明による一実施例の送信装置1の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。この送信装置1は、制御部11と、制御部11の処理を経て主信号の入力ビット列を送信するよう生成された変調信号を送信する変調信号送信部12とを備える。制御部11は、主信号の信号処理を行う伝送フレーム生成部111、エネルギー拡散部112、BCH符号化部113、LDPC符号化部114、ビットインターリーバ115、及びマッパ・変調部116と、TMCC生成部117とを備える。TMCC生成部117は、変調方式及び符号化率といった伝送に関するパラメータを含むTMCC信号を生成し主信号より前に伝送する手段として構成される。
制御部11は、中央演算処理ユニット(CPU)を備えるコンピューターとして構成することができ、当該コンピューターが備える記憶部(図示せず)には、当該CPUにより読み出し制御部11における各機能を実現するためのプログラムが格納される。
以下、LDPC符号化部114は、単に符号化器とも称する。また、ビットインターリーバ115は、単にインターリーバとも称する。尚、TMCC生成部117は、伝送フレーム生成部111から発生される主信号に対して、TMCC信号を時分割多重により伝送することで、主信号とは独立して、後述する図2に示す受信装置2に対し伝送に関するパラメータを伝送することが可能である。また、TMCC生成部117は、後述するLDPC符号化部114、ビットインターリーバ115、及びマッパ・変調部116に対して、TMCC信号が指定するLDPC符号化率(以下、単に「符号化率」とも称する)、及び変調方式を指定する機能を有する。以後、図1に示す送信装置1の各構成要素について説明する。
伝送フレーム生成部111は、LDPC符号化率に応じた伝送フレーム構成に基づき、主信号の入力ビット列を、所定の長さに区切り、LDPC符号化を可能とする伝送フレームを生成する。本実施例に係るLDPC符号化率3/16では、主信号の入力ビット列は、情報ビット長として12960ビット毎に区切られ、都度、後続する機能ブロックに出力される。また、本実施例に係るLDPC符号化率7/16では、主信号の入力ビット列は、情報ビット長として30240ビット毎に区切られ、都度、後続する機能ブロックに出力される。
(伝送フレーム構成)
伝送フレーム生成部111によって生成する伝送フレームは、LDPC符号化率(本例では3/16又は7/16)を満たす情報ビット及びLDPCパリティから構成され、送信装置1は、この伝送フレーム構成を用いることにより、符号化、インターリーブ及び変調を行う。そして、後述する図2に示す受信装置2は、この伝送フレーム構成に基づいて、復調、デインターリーブ及び誤り訂正符号の復号を行う。
ただし、本例では、外符号の一例として、BCH符号化部113により、高度衛星放送方式で利用可能なBCH符号を適用する場合を示している。BCH符号のパリティビット長は192ビットである。BCHパリティは基本的に情報ビットの一部として扱われ、LDPC符号で訂正しきれない軽微なビット誤りを保護する役割を有する。しかしながら、誤り訂正の大部分の能力はLDPC符号に依存する。即ち、BCH符号化部113は無くともよい場合もあり、LDPC符号の符号長を69120ビットに対しLDPCパリティ長が等しい場合、LDPC符号の訂正能力は同等である。従って、以後、BCH符号化部113を用いるとき、情報ビットには、BCH符号のパリティが含まれるものとして説明する。
そして、LDPC符号化率3/16又は7/16のいずれの場合も、次世代地上放送伝送方式を想定した伝送フレーム長は、LDPC符号長である69120ビットに相当する。69120ビットは360の整数倍で構成され、360×192で分割することが可能である。また、LDPC符号化率3/16における情報ビット長は12960ビットであり、12960/69120=3/16であることから、本伝送フレームはLDPC符号化率3/16を満たしている。そして、LDPC符号化率3/16における情報ビット長は30240ビットであり、30240/69120=7/16であることから、本伝送フレームはLDPC符号化率7/16を満たしている。
この符号長69120ビットは、特許文献1や、高度衛星放送方式におけるLDPC符号長44880ビットよりも十分長いことから、よりシャノン限界に近い誤り訂正能力が期待できる。
図1に示すように、エネルギー拡散部112は、伝送フレーム生成部111の出力ビット列に対し、エネルギー拡散(ビットランダム化)を行う。これは、擬似ランダムな「1」及び「0」のパターンを、M系列を使って発生させ、これとスロット内のデータとでMOD2により加算することにより実現する。これにより、「1」又は「0」が連続することがなくなることから、後述する受信装置2において、同期再生の安定化を図ることができる。
BCH符号化部113は、外符号として、必要に応じて設けられる誤り訂正符号化処理であり、所定のデータに対してBCH符号化を施す。BCH符号化の符号化処理は、高度衛星放送方式に規定されているものと同様とすることができ、その詳細は省略する。尚、BCH復号部113の処理は不要とすることもできる。
LDPC符号化部114は、TMCC生成部117で生成するTMCC信号が指定する所定の符号化率に基づき、エネルギー拡散部112を経て(又はBCH符号化部113を経て)入力される対象データに対して、LDPC符号化を施す。尚、本発明に係る符号化器(LDPC符号化部114)のLDPC符号化率3/16又は7/16におけるLDPC符号検査行列を用いたLDPC符号化についての詳細は、後述する。
ビットインターリーバ115は、TMCC生成部117で生成するTMCC信号が指定するLDPC符号化率(本例では3/16又は7/16)及び所定の変調方式に基づき、LDPC符号化部114から入力されるデータに対しインターリーブ(ビット並び替え)を施し、マッパ・変調部116に出力する。ビットインターリーバ115の詳細は後述する。
マッパ・変調部116は、TMCC生成部117で生成するTMCC信号が指定する所定の変調方式に基づきmビットのシンボルを、2個の信号点のうちのいずれかにマッピングし、IQ信号(同相成分Iと直交位相成分Qの直交信号)とした直交変調を施して変調信号を生成する。変調方式は、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK(Binary Phase Shift Keying))、QPSK、8PSK、16APSK或いは16QAM、32APSK或いは32QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等が含まれるが、典型的にはQPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、又は4096QAMを用いる。
次に、符号長69120ビットのLDPC符号の伝送に係る第1実施形態について、図2を参照して、本発明による一実施例の受信装置2について説明する。
〔受信装置〕
図2は、本発明による一実施例の受信装置2の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。この受信装置2は、送信装置1から伝送された変調信号を受信する変調信号受信部21と、制御部22とを備える。制御部22は、主信号の信号処理を行う復調部・デマッパ221、ビットデインターリーバ223、LDPC復号部224、BCH復号部225、及びエネルギー逆拡散部226と、TMCC復調・復号部222とを備えている。
復調部・デマッパ221は、変調信号受信部21から入力された変調信号を直交復調し、ビットデインターリーバ223に対し復調してデマッピングしたIQ信号(同相成分Iと直交位相成分Qの直交信号)のシンボルをビットデインターリーバ223に出力する。尚、TMCC復調・復号部222は、復調部・デマッパ221に先立ちTMCC信号の復調・復号を行い、復調部・デマッパ221に対して、主信号の変調に適用した変調方式を指定する。また、TMCC復調・復号部222は、ビットデインターリーバ223に対しては主信号のLDPC符号化に適用した符号化率(本例では3/16又は7/16)及び変調方式を指定し、LDPC復号部224に対しては主信号のLDPC符号化に適用した符号化率及び変調方式を指定する。
ビットデインターリーバ223は、TMCC復調・復号部222で復調・復号したTMCC信号が指定するLDPC符号化率(本例では3/16又は7/16)及び所定の変調方式に基づき、復調部・デマッパ221から入力されるシンボルに対し送信装置1側のビットインターリーバ115に対応するデインターリーブ(ビット並び替え)を施し、LDPC復号部224に出力する。ビットデインターリーバ223の詳細は後述する。
LDPC復号部224は、LDPC符号用の復号器として構成され、ビットデインターリーバ223から得られるシンボルに対し対数尤度比を算出し、TMCC復調・復号部222で復調・復号したTMCC信号が指定するLDPC符号化率(本例では3/16又は7/16)に相当する検査行列Hを用いて、sum-product復号法等によるLDPC復号法を用いて誤り訂正の復号処理を行い、BCH復号部225に出力する。尚、本発明に係る符号化器(LDPC符号化部114)の検査行列を用いたLDPC復号についての詳細は後述する。
BCH復号部225は、LDPC復号部224により復号したデータに対し、送信装置1のBCH符号化部113に対応する復号処理を行い、エネルギー逆拡散部226に出力する。尚、送信装置1側でBCH復号部113の処理が不要とされているときは、BCH復号部225の処理も不要である。BCH符号の利用の有無は送受間で予め定めておくことや、TMCC信号に含める構成とすることもできる。
エネルギー逆拡散部226は、BCH復号部225から得られるデータに対し、送信装置1側のエネルギー拡散部112において擬似ランダム符号がMOD2により加算された処理を元に戻すため、再度同じ擬似ランダム符号をMOD2により加算し、エネルギー逆拡散処理を行う。これにより、受信装置2は、送信装置1から送信された主信号の入力ビット列に対応する出力ビット列を復元して外部に出力する。
以上のように、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2は、長い符号長を持つLDPC符号による誤り訂正符号に対応した伝送フレームを用いて、各符号化率と各変調方式の組み合わせをMODCODで定義付けて伝送することができる。従って、主信号として伝送するMPEG-2 TS又はその他のデジタルデータストリームを効率良く伝送することが可能である。
そして、後述するように、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2は、符号長69120ビットのLDPC符号を採用し、LDPC符号化率3/16又は7/16に関して検査行列初期値テーブルから求められる検査行列を用いて誤り訂正を行うよう構成される。そして、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2は、MODCODで定義付けた各符号化率と各変調方式の組み合わせで、ビットインターリーバ115(及びビットデインターリーバ223)におけるグループワイズインターリーバ(及び対応するグループワイズデインターリーバ)における並び替えパターンについて、並びに、マッパ・変調部116(及び復調部・デマッパ221)におけるコンスタレーションとして信号点の配置が一様になっているUC(Uniform Constellation)、一様になっていないNUC(Non Uniform Constellation)のそれぞれについて、最適化した組み合わせと設計値が施されている。
以下、ビットインターリーバ115(及びビットデインターリーバ223)、マッパ・変調部116(及び復調部・デマッパ221)、並びに、LDPC符号化率3/16又は7/16に関するLDPC符号の符号化器及び復号器について、詳細に説明する。
(ビットインターリーバ)
図3は、本発明による一実施例のビットインターリーバ115の概略構成を示すブロック図である。図3に示す例では、ビットインターリーバ115は、対象データに対しLDPC符号化部114によってLDPC符号化処理を施した符号化データをインターリーブする機能を有し、パリティインターリーバ1151、グループワイズインターリーバ1152、及びブロックインターリーバ1153から構成される。
パリティインターリーバ1151は、LDPC符号化部114からの符号化データ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符号化データを、グループワイズインターリーバ1152に出力する。
グループワイズインターリーバ1152は、パリティインターリーバ1151からの符号化データについて、グループワイズインターリーブを行い、そのグループワイズインターリーブ後の符号化データを、ブロックインターリーバ1153に出力する。
ここで、グループワイズインターリーバ1152は、1符号分の符号化データを、その先頭から360ビット単位に区分し、その1区分の360ビットをビットグループとして、パリティインターリーバ1151からの符号化データをビットグループ単位でインターリーブする。
グループワイズインターリーブを行うことで、グループワイズインターリーブを行わない場合に比較して、エラーレートを改善させることができ、その結果、データ伝送において、良好な通信品質を確保することができる。
ブロックインターリーバ1153は、グループワイズインターリーバ1152からの符号化データをブロック単位で並び替えるブロックインターリーブを行うことで、例えば、1符号分の符号化データを、マッピングの単位であるmビットのシンボルにシンボル化し、マッパ・変調部116に出力する。
ここで、ブロックインターリーバ1153は、例えば、カラム(column)方向に所定のビット数を記憶する記憶領域としてのカラムが、ロウ(row)方向に、シンボルのビット数mに等しい数だけ並んだ記憶領域に対して、グループワイズインターリーバ1152からの符号化データをカラム方向に書き込み、ロウ方方向に読み出すことで、例えば、1符号分の符号ビットを、mビットのシンボルにして出力する。
(ビットデインターリーバ)
図4は、本発明による一実施例のビットデインターリーバ223の概略構成を示すブロック図である。図4に示す例では、ビットデインターリーバ223は、送信装置1側のビットインターリーバ115の処理を復元するために、復調部・デマッパ221からのデータである各ビットの尤度のビットデインターリーブを行う機能を有し、ブロックデインターリーバ2231、グループワイズデインターリーバ2232、及びパリティデインターリーバ2233から構成される。
ブロックデインターリーバ2231は、復調部・デマッパ221からのシンボルの各ビットに対応する尤度を対象として、送信装置1側のブロックインターリーバ1153に対応するブロックデインターリーブ(ブロックインターリーブの逆処理)、即ち、ブロックインターリーバ1153によって並び替えられた符号化データの符号ビットの位置を元の位置に戻すブロックデインターリーブを行い、その結果得られる符号化データをグループワイズデインターリーバ2232に出力する。
グループワイズデインターリーバ2232は、ブロックデインターリーバ2231から出力された各ビット尤度を対象として、送信装置1側のグループワイズインターリーバ1152に対応するグループワイズデインターリーブ(グループワイズインターリーブの逆処理)、即ち、グループワイズインターリーバ115によってビットグループ単位で並びが変更された符号化データの符号ビットをビットグループ単位で並び替えることにより、元の並びに戻すグループワイズデインターリーブを行い、その結果得られる符号化データをパリティデインターリーバ2233に出力する。
パリティデインターリーバ2233は、グループワイズデインターリーバ2232から出力された各ビット尤度を対象として、送信装置1側のパリティインターリーバ1151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処理)、即ち、パリティインターリーバ1151によって並び替えられた符号化データの符号ビットの位置を元の位置に戻すパリティデインターリーブを行い、その結果得られる各ビットの尤度を、LDPC復号部224に出力する。
以上のように、ビットデインターリーバ223は、復調部・デマッパ221から供給される符号化データに、送信装置1側でパリティインターリーブ、グループワイズインターリーブ、及びブロックインターリーブが施されている場合、その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、ブロックインターリーブに対応するブロックデインターリーブ、及び、グループワイズインターリーブに対応するグループワイズデインターリーブのすべてを行う。
ただし、送信装置1側でパリティインターリーブの処理がLDPC符号化部114の処理と一体となって処理しているときは、ビットデインターリーバ223は、図5に示すように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を行うブロックは不要であり、ブロックデインターリーバ2231及びグループワイズデインターリーバ2232から構成される。
(グループワイズインターリーブ)
以下、グループワイズインターリーバ1152にて行うグループワイズインターリーブの処理の詳細について説明する。図6は本発明による一実施例のグループワイズインターリーバ1152の処理を説明するための図であり、図7にはグループワイズインターリーバ1152の処理を示している。
グループワイズインターリーバ1152は、図6に示すように、1符号分の符号化データを、その先頭から360ビット単位に区分し、その1区分の360ビットをビットグループとして、所定のパターン(以下、「GWパターン」ともいう)に従ってパリティインターリーバ1151からの符号化データをビットグループ単位でインターリーブする。このGWパターンは、変調方式とLDPC符号化率との組み合わせに応じて定められ、所定の記憶部(図示せず)にGWテーブルとして記憶保持される。従って、グループワイズインターリーバ1152は、図7に示すように、グループワイズインターリーブの処理を行う際に、当該所定の記憶部から変調方式とLDPC符号化率の組み合わせに対応するGWテーブルからGWパターンを読み出して処理を行う。
図6に示すように、LDPC符号によって符号化された符号化データの符号長Nは69120ビットであり、BCH符号を用いているときはBCHパリティを含む情報ビット(Kビット)に対し、LDPC符号化率(本例では3/16又は7/16)に応じたLDPCパリティビット(Mビット)が付与されている。
そして、グループワイズインターリーバ1152によりそのユニットサイズとして360ビットで区分すると、符号長N=69120ビットの符号化データは、ビットグループ0,1, …,191,192(=69120/360)個のビットグループに区分される。
また、以下では、GWパターンを、ビットグループを表す数字の並びで表すこととする。例えば、符号長Nが69120ビットの符号化データについてGWパターン4,2,0,3,1は、ビットグループ0,1,2,3,4の並びを、ビットグループ4,2,0,3,1の並びにインターリーブする(並び替える)ことを表す。
グループワイズインターリーバ1152は、図7に示すように、符号長N=69120ビットの符号化データのビットグループ0乃至191の並びを、GWテーブルに示されるGWパターンの並びにインターリーブする。
ここで、本実施形態では、変調方式としてQPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、又は4096QAMを用いるとして、変調方式がQPSKである場合にはLDPC符号の各符号化率3/16又は7/16について同一のコンスタレーションを使用し、変調方式が16QAM,64QAM,256QAMのいずれかである場合にはLDPC符号の符号化率ごとに異なる2D NUCのコンスタレーションを使用するものとし、変調方式が1024QAM,4096QAMのいずれかである場合にはLDPC符号の符号化率ごとに異なる1D NUCのコンスタレーションを使用する。
ところで、本実施形態に係るGWパターンは、LDPC符号の各符号化率3/16又は7/16について、“QPSK;符号化率3/16”、“16QAM;符号化率3/16,NUC(2D_NUC)”、“64QAM;符号化率3/16, UC”、“256QAM;符号化率3/16, NUC(2D_NUC)”、“1024QAM;符号化率3/16, UC”、“4096QAM;符号化率3/16, NUC(1D_NUC)”、“16QAM;符号化率7/16, NUC(2D_NUC)”、“64QAM;符号化率7/16, UC”、“256QAM;符号化率7/16, NUC(2D_NUC)”、“1024QAM;符号化率7/16, UC”、及び“4096QAM;符号化率7/16, NUC(1D_NUC)”の11種類がGWテーブルとして少なくとも保持される。
以下、符号長Nが69120ビットで、LDPC符号の各符号化率3/16又は7/16について最適化した11種類のGWパターンを示す。
〔QPSK;符号化率3/16のGWパターン〕
34,148,1,81,29,78,8,112,33,12,31,107,24,57,28,92,27,111,30,122,36,173,32,124,6,144,187,145,106,168,67,117,181,60,11,42,99,7,44,89,143,178,40,82,136,76,79,70,0,174,35,131,39,61,98,53,150,86,14,10,180,189,165,190,126,121,157,55,87,52,167,41,9,156,72,68,100,130,43,141,97,123,140,172,108,186,139,160,102,49,134,23,46,185,38,21,135,83,155,153,162,64,103,77,158,166,54,58,47,149,4,50,15,151,62,101,25,75,176,137,56,154,175,65,18,147,142,171,66,118,48,26,177,114,71,110,182,13,169,69,96,127,105,184,93,164,170,73,20,152,84,85,159,59,179,90,161,120,109,138,94,128,88,37,115,22,51,129,3,80,163,74,116,125,19,95,132,16,91,104,188,183,2,113,146,17,63,45,119,5,191,133
〔16QAM;符号化率3/16, NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
34,5,141,142,33,11,111,175,16,166,97,170,30,172,61,181,35,156,139,69,31,41,2,22,27,96,49,165,19,146,65,50,29,132,67,37,28,53,70,119,153,161,6,75,148,45,12,72,62,51,157,86,1,76,136,126,184,189,163,149,79,43,54,24,104,114,177,10,26,154,116,36,20,99,42,180,188,85,158,138,106,169,91,64,56,46,87,83,130,77,103,186,127,144,109,8,55,182,44,147,32,128,135,164,125,95,39,110,90,40,23,160,0,52,4,140,120,134,58,115,123,81,18,183,113,73,145,88,68,122,108,84,94,133,59,14,13,101,82,48,107,112,187,124,93,80,179,178,74,7,60,9,121,167,89,143,168,191,129,176,38,171,117,25,152,118,21,92,78,155,100,71,17,63,98,190,131,151,174,185,15,105,102,3,137,173,162,57,66,150,47,159
〔64QAM;符号化率3/16,UCのGWパターン〕
29,129,107,59,63,138,30,21,144,109,125,153,34,82,122,157,74,149,35,96,134,184,147,26,28,22,12,78,18,51,31,116,83,70,61,102,32,11,176,180,137,90,33,186,39,50,182,189,5,71,148,101,178,121,119,151,54,99,1,97,132,45,141,126,179,72,16,158,87,105,187,103,118,38,130,0,24,7,75,58,98,106,163,117,152,164,167,113,177,143,93,108,135,190,92,55,139,161,66,145,9,57,162,170,133,154,124,131,36,166,86,3,13,175,185,53,181,136,168,146,42,110,165,56,6,100,114,65,41,183,142,89,115,68,52,172,79,37,62,2,150,127,19,159,77,44,23,48,188,14,27,80,112,8,4,17,76,60,94,104,191,85,95,25,120,64,81,160,15,169,10,91,123,155,67,171,140,128,20,111,174,49,43,40,88,69,73,84,47,46,173,156
〔256QAM;符号化率3/16, NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
28,190,152,86,131,25,58,179,16,29,103,117,15,1,138,21,34,54,85,157,168,76,23,11,31,60,151,164,41,57,102,132,30,129,64,105,94,169,184,107,32,84,0,148,104,83,149,13,27,90,91,175,144,7,150,114,33,162,137,161,136,49,42,61,35,20,128,188,2,40,18,51,37,191,88,70,176,93,167,92,112,108,9,133,187,22,3,109,56,68,14,45,65,173,172,43,38,46,153,122,52,82,155,55,81,185,186,158,178,74,97,26,143,77,106,146,4,189,119,124,96,121,118,139,145,134,62,126,101,63,147,140,170,73,66,130,156,5,72,183,110,127,39,166,75,59,71,19,135,89,24,125,141,174,67,100,12,181,50,115,79,182,53,80,113,44,160,120,17,177,123,171,48,6,10,165,36,47,87,163,8,154,69,159,78,98,99,116,111,180,142,95
〔1024QAM;符号化率3/16,UCのGWパターン〕
35,112,180,115,94,55,50,61,22,130,34,99,64,101,69,188,169,178,119,49,28,72,14,163,52,158,84,179,106,19,33,66,46,124,85,140,148,176,79,65,31,122,82,42,159,96,182,137,123,60,32,75,166,26,191,128,109,81,185,63,27,30,153,118,145,168,143,4,8,12,29,154,108,80,68,105,92,127,170,83,3,155,131,183,16,20,0,15,167,11,189,144,51,150,24,173,172,87,104,17,77,98,157,152,95,186,147,177,57,36,6,162,102,138,110,165,45,23,156,103,1,175,107,125,93,71,134,129,126,9,141,18,111,113,114,161,160,53,86,142,78,40,70,120,181,37,39,62,38,43,41,56,117,48,88,89,151,47,174,91,5,133,59,187,25,44,136,58,7,171,73,132,164,10,76,139,2,74,190,116,90,121,97,54,146,21,135,100,184,67,13,149
〔4096QAM;符号化率3/16, NUC(1D_NUC)のGWパターン〕
29,36,132,121,42,167,15,67,14,64,95,136,35,18,96,50,83,93,120,156,111,74,100,178,31,189,87,77,161,125,145,59,45,115,57,7,27,191,58,150,89,65,39,118,97,107,171,46,33,127,79,44,10,175,85,26,94,103,168,123,32,172,81,61,186,146,113,37,52,71,53,179,34,21,153,73,78,147,116,138,51,184,162,114,9,0,75,82,3,56,174,180,40,25,159,76,28,66,177,122,5,190,129,62,20,160,16,151,41,30,12,108,128,176,24,8,149,183,130,110,43,38,157,166,19,99,102,188,134,68,106,84,17,164,6,126,63,143,60,158,98,169,117,163,135,137,70,55,2,139,182,165,23,22,13,69,91,155,90,154,1,119,131,72,101,142,140,112,109,148,187,152,105,48,4,11,80,49,185,133,47,141,54,104,86,92,144,88,181,170,173,124
〔16QAM;符号化率7/16, NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
20,164,100,156,58,137,31,124,32,45,90,15,67,182,167,176,55,136,86,135,70,186,130,106,76,62,26,162,0,80,43,99,60,116,151,179,53,46,103,108,69,74,160,115,16,172,161,163,47,73,39,168,72,48,166,133,40,174,188,95,28,14,145,85,64,114,38,134,37,65,1,183,77,129,178,165,56,9,36,158,41,141,157,120,52,128,91,123,82,127,152,148,61,147,104,117,54,3,88,138,25,122,34,29,81,68,159,139,4,119,89,175,6,191,187,118,84,18,27,144,71,13,185,102,23,87,98,189,50,30,112,126,79,109,113,24,75,35,121,150,49,142,125,19,59,140,33,170,78,107,5,97,51,110,10,173,8,63,171,131,66,93,184,181,57,2,154,11,44,180,149,94,177,143,21,17,169,7,146,101,105,22,111,153,83,190,96,132,155,42,92,12
〔64QAM;符号化率7/16, UCのGWパターン〕
37,58,107,96,139,138,77,21,144,109,125,153,33,50,122,157,93,29,65,67,134,184,147,26,28,22,12,129,18,152,73,56,55,174,118,102,30,11,176,180,137,90,68,31,39,95,182,189,5,48,148,101,178,121,62,53,57,99,1,97,44,64,141,126,179,186,16,158,87,105,187,103,82,38,130,0,24,7,80,46,98,106,163,117,76,164,27,113,177,143,35,108,135,190,92,171,60,161,69,145,9,167,49,170,133,154,124,131,36,166,86,3,13,175,83,63,181,136,168,146,54,110,165,115,6,100,42,74,41,183,142,89,71,61,151,172,132,34,66,2,150,127,19,159,52,79,23,114,188,14,75,81,112,8,4,17,47,51,94,104,191,85,59,25,120,185,119,160,15,169,10,91,123,155,45,32,140,128,20,111,78,72,43,40,88,149,70,84,116,162,173,156
〔256QAM;符号化率7/16, NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
48,70,53,97,126,138,141,85,12,50,171,77,173,155,153,92,15,59,7,102,88,150,149,137,62,80,43,16,172,34,107,101,44,17,13,64,24,143,123,118,83,49,91,136,29,151,30,36,82,57,66,181,117,26,165,2,37,71,147,174,31,14,146,10,0,63,98,1,142,160,186,104,46,60,134,182,127,106,133,94,61,3,8,113,84,125,130,129,72,81,54,109,96,184,41,148,65,74,93,176,124,163,23,154,51,75,159,116,161,188,120,156,19,45,122,90,95,189,20,168,56,52,25,119,167,99,115,132,42,55,47,145,103,87,187,33,28,67,191,178,164,185,179,162,18,27,190,114,105,112,139,86,58,69,68,11,21,89,135,35,32,180,140,177,158,100,131,175,79,169,6,144,9,108,38,157,40,5,22,110,183,166,121,39,4,78,73,111,128,152,170,76
〔1024QAM;符号化率7/16, UCのGWパターン〕
55,67,91,160,150,21,157,122,16,4,52,57,81,34,121,94,135,178,128,166,40,35,54,149,75,30,58,151,138,110,24,48,115,102,134,126,116,114,27,104,23,51,69,60,161,42,124,125,87,28,46,66,143,45,18,26,176,181,95,142,50,2,71,76,175,108,172,17,136,89,38,83,14,25,191,146,120,131,171,129,61,63,153,6,159,47,139,163,84,190,37,64,43,72,97,29,123,103,130,119,65,3,177,1,113,148,167,133,182,173,82,59,92,53,13,152,100,118,98,132,20,5,62,105,137,8,164,106,12,156,56,19,7,169,184,111,73,154,109,145,77,74,9,15,155,86,170,0,31,85,44,99,90,49,68,70,165,11,189,187,41,140,188,168,22,185,93,179,180,144,36,147,107,39,112,101,33,162,183,117,80,79,96,186,127,10,174,88,158,32,141,78
〔4096QAM;符号化率7/16, NUC(1D_NUC)のGWパターン〕
62,42,79,96,26,175,118,173,185,162,144,159,75,21,70,184,33,92,150,147,174,11,136,97,71,83,45,1,90,102,117,178,138,171,166,109,5,57,9,37,80,142,146,34,152,19,133,181,35,24,51,69,12,25,121,167,15,99,120,107,74,81,52,169,65,36,148,89,131,141,165,16,77,60,56,91,151,111,100,134,38,105,140,191,67,78,7,160,44,93,8,188,164,94,156,13,63,54,82,47,115,158,163,129,187,153,98,88,3,66,76,124,139,10,108,176,103,2,177,168,84,20,61,154,95,14,145,87,179,130,6,0,59,4,114,73,72,180,30,127,104,149,122,126,28,58,64,170,23,41,113,17,157,132,106,29,46,49,183,40,48,128,119,137,112,86,172,143,50,22,43,68,110,186,27,155,135,85,182,189,53,31,161,123,101,190,32,125,18,39,116,55
(ブロックインターリーブ)
以下、ブロックインターリーバ1153にて行うブロックインターリーブの処理の詳細について説明する。図8及び図9は、本発明による一実施例のブロックインターリーバ1153の処理を説明するための図であり、図10にはそのブロックインターリーバ1153の処理(例1)を、図11にはブロックインターリーバ1153の処理(例2)を示している。
まず、図8に例示するブロックインターリーバ1153は、パート1(Part 1)と呼ばれる記憶領域と、パート2(Part 2)と呼ばれる記憶領域とを有する。そして、ブロックインターリーバ1153は、パート1に対して、符号化データを書き込んで読み出すことにより、ブロックインターリーブを行う。
パート1及び2は、いずれも、ロウ(Row)方向に1ビットを記憶しカラム(Column)方向に所定のビット数を記憶するよう、記憶領域としてのカラム(column)が、ロウ方向に、シンボルを構成するビット数mに等しい数Cだけ並んで構成される。
パート1の各カラムがカラム方向に記憶する行数(ビット数)をパートカラム長R1とし、パート2の各カラムがカラム方向に記憶する行数(ビット数)をパートカラム長R2とすると、(R1+R2)×Cは、ブロックインターリーブの対象の符号化データの符号長N(本実施形態では、69120ビット)に等しい。
また、パートカラム長R1は、ユニットサイズとした360ビットの倍数に等しく、パートカラム長R2は、パート1のパートカラム長R1とパート2のパートカラム長R2との和(以下、カラム長ともいう)R1+R2を、ユニットサイズとした360ビットで除算したときの剰余に等しい。
ここで、カラム長R1+R2は、ブロックインターリーブの対象の符号化データの符号長Nを、シンボルを構成するビット数mで除算した値に等しい。
例えば、符号長Nが69120ビットの符号化データについて、変調方式として、16QAMを採用する場合には、シンボルのビット数mは4ビットであるから、カラム長R1+R2は、17280(=69120/4)ビットになる。
更に、カラム長R1+R2=17280を、ユニットサイズとした360ビットで除算したときの剰余は0であるから、パート2のパートカラム長R2は0ビットとなる。
そして、パート1のパートカラム長R1は、R1+R2-R2=17280ビットとなる。
ところで、パート2のパートカラム長R2は常に0ビットとすることや、パート1及びパート2のうち一方のみブロックインターリーブを行う構成とすることも可能である。例えば変調方式がQPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM及び、4096QAMのうちいずれの場合も、パート1のみブロックインターリーブを行うとしてもよい。
ただし、本実施形態では、符号長Nと変調方式との組み合わせとして、パート1及び2のカラム数m、並びに、パートカラム長(行数)R1及びR2を、図9に示すように構成している。図9を参照するに、1024QAMのみR2>0として設定し、変調方式が1024QAMの場合のみブロックインターリーブを行わないパート2の領域を設定している。そして、ブロックインターリーバ1153は、パート1に対して、符号化データを書き込んで読み出すことにより、ブロックインターリーブを行う。
例えば、図10に示すように、変調方式がQPSK,16QAM,64QAM,256QAM、及び4096QAMのうちいずれかの場合、ブロックインターリーバ1153は、符号長N及び多値数m(シンボルのビット数mに等しい)で表される符号化データのブロックの全体について、ロウ(row)方向にグループワイズインターリーバ1152からの符号化データをカラム方向に書き込み、ロウ方方向に読み出すことで、例えば、1符号分の符号ビットを、mビットのシンボルにして出力する。変調方式がQPSK,16QAM,64QAM,256QAM、及び4096QAMであるいずれの場合、R2=0であり、符号化データのブロックの全体についてブロックインターリーブを行う。
また、図11に示すように、変調方式が1024QAMである場合、ブロックインターリーバ1153は、符号長N及び多値数m(シンボルのビット数mに等しい)で表される符号化データのブロックから切り取ったパート1の部分について、ロウ(row)方向にグループワイズインターリーバ1152からの符号化データをカラム方向に書き込み、ロウ方方向に読み出すことで、例えば、1符号分の符号ビットを、mビットのシンボルにして出力する。R2=720であり、パート2はブロックインターリーブを行わない。
このように、ブロックインターリーバ1153では、1符号語の符号化データの符号ビットを、パート1の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、パート1のカラムの最も右のカラム(m番目のカラム)の一番下まで終了すると、残りの符号ビットをパート2の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。その後、符号ビットの書き込みが、パート2のカラムの最も右のカラム(m番目のカラム)の一番下まで終了すると、パート1のm個全てのカラムの1行目から、ロウ方向に、mビット単位で、符号ビットが読み出される。パート1のm個すべてのカラムからの符号ビットの読み出しが最後の行であるR1行目まで終了すると、パート2のm個全てのカラムの1行目から、ロウ方向に、mビット単位で、符号ビットが読み出され最後の行であるR2行目まで行われる。
以上のようにして、ブロックインターリーバ1153は、パート1及び2からmビット単位で読み出される符号ビットは、mビットのシンボルにしてマッパ・変調部116に出力する。
(パリティインターリーブ)
パリティインターリーバ1151にて行うパリティインターリーブの処理については、米国地上デジタルテレビ規格であるATSC3.0と同様とすることができ、更なる詳細は省略する(参考: A/322:2017,“Physical Layer Protocol” , 6.2.1,http://www.atsc.org/wp-content/uploads/2016/10/A322-2017-Physical-Layer-Protocol.pdf)。
(コンスタレーション)
上述したように、本実施形態では、変調方式としてQPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、又は4096QAMを用いるとして、変調方式がQPSKである場合にはLDPC符号の各符号化率3/16又は7/16について同一のコンスタレーションを使用し、変調方式が64QAM,1024QAMのいずれかである場合にはLDPC符号の各符号化率3/16又は7/16について同一のUCのコンスタレーションを使用し、変調方式が16QAM,256QAMのいずれかである場合にはLDPC符号の符号化率ごとに異なる2D NUCのコンスタレーションを使用するものとし、変調方式が4096QAMのいずれかである場合にはLDPC符号の符号化率ごとに異なる1D NUCのコンスタレーションを使用する。
変調方式とLDPC符号の符号化率との組み合わせを所定ビット数で表すMODCODとして定義付けることで、そのMODCODの値により、使用するコンスタレーションを設定することができる。
即ち、本実施形態では、例えば、LDPC符号率3/16又は7/16に関して、その2種類のLDPC符号化率と各変調方式との組み合わせを、MODCODとして定義付けることができる。また、1個のMODCODの値に対して、そのMODCODの変調方式で用いる1以上のコンスタレーションを設定することができる。
上述したように、コンスタレーションには、信号点の配置が一様になっているUC、一様になっていないNUCがあり、更に、NUCには、1D NUCと2D NUCのコンスタレーションが含まれる。
一般に、UCよりも1D NUCの方がBERとして改善し、更に、1D NUCよりも2D NUCの方がBERとして改善する。
そこで、本実施形態の送信装置1におけるマッパ・変調部116は、特許文献1の技法と同様に、変調方式がQPSK、64QAM、1024QAMのコンスタレーションはUCとする。また、マッパ・変調部116は、変調方式が16QAM、又は256QAMであれば2D NUCのコンスタレーションとし、変調方式が4096QAMであれば1D NUCのコンスタレーションとして、その種類数を少数化させている。
図12(a)において、QPSKのUCにマッピングする2ビットのシンボルと信号点Zsの座標との関係を示している。尚、信号点Zsのインデクスsは、シンボルの離散時間(或るシンボルと次のシンボルとの間の時間間隔)を表す。そして、図12(a)では、信号点Zsの座標は複素数の形で表されており、iは虚数単位(√(-1))を表す。変調方式がQPSKである場合、LDPC符号率3/16と7/16のいずれについても、図13に示す信号点座標による1つのコンスタレーションで定義される。
16QAM,256QAMの場合では、2D NUCのコンスタレーションとし、64QAMの場合ではUCのコンスタレーションとし、コンスタレーションの第2象限の信号点は、第1象限の信号点を、Q軸に対して対称に移動した位置に配置され、コンスタレーションの第3象限の信号点は、第1象限の信号点を、原点に対して対称に移動した位置に配置される。そして、コンスタレーションの第4象限の信号点は、第1象限の信号点を、I軸に対して対称に移動した位置に配置される。
そして、16QAM,64QAM,256QAMの場合、LDPC符号率3/16と7/16のそれぞれについて、上位2ビット(b,b)を図13に示すQPSKと同等の信号点配置とし、下位ビットをそれぞれ図14乃至図24に示す信号点座標による個別のコンスタレーションで定義される。
尚、例えば16QAMで伝送される4ビット(b,b,b,b)のうち上位2ビット(b,b)などのコンスタレーションの象限は、日本の地上デジタル放送の伝送方式であるISDB-T(ARIB STD-B31「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式」、3.9.3「ビットインターリーブ及びマッピング」)と同様に、図12(b)のように設定されていてもよいし、米国の地上デジタル放送の伝送方式であるATSC3.0と同様に、図12(c)のように設定してもよい。
また、変調方式が1024QAMであれば、LDPC符号化率3/16と7/16のいずれについてもUCのコンスタレーションとし、変調方式が4096QAMであれば、LDPC符号率3/16と7/16のそれぞれについて、1D NUCのコンスタレーションとする。尚、LDPC符号化率3/16,7/16のUCの座標値についてはDVB-C2規格のものを用いてもよい(参考: ETSI EN 302 769, 6.2.2,https://www.dvb.org/standards/dvb-c2)。
例えば変調方式が1024QAMである場合、図19乃至図21に示すテーブルを用いて、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置が決定される。図19は、変調方式が1024QAMである場合のUCの信号点の座標の例を示す図である。また、図20は、1024QAMのシンボルと、そのシンボルの実数部分のUCの信号点Zsの座標を表わすu♯kとの関係を示す図である。更に、図21は、1024QAMのシンボルと、そのシンボルの虚数部分のUCの信号点Zsの座標を表わすu♯kとの関係を示す図である。
図19では、変調方式が1024QAMである場合のUCの信号点の座標の例を示しており、図20では変調方式が1024QAMである場合にマッピングするシンボルの実数部分の配置(I軸上の配置)を示すu♯kの値を規定しており、図21は変調方式が1024QAMである場合にマッピングするシンボルの虚数部分の配置(Q軸上の配置)を示すu♯kの値を規定している。
より具体的に、マッパ・変調部116は、図20及び図21を基に、マッピングするシンボルの実数部分の配置を示すu♯kの値及び虚数部分の配置を示すu♯kの値を算出し、図19を参照して、これらのu♯kの値に対応する入力シンボルのI軸上の配置(実数部分の配置)及びQ軸上の配置(虚数部分の配置)を決定する。
例えば、シンボルを構成するビットy0,s~y9,sが(0010011100)である場合、当該シンボルの実数部分の配置を示すu♯kの値は、図20においてビットy0,s~y9,sの偶数ビット(y0,s、y2,s、y4,s、y6,s、y8,s)=(01010)に対応するuであり、当該シンボルの虚数部分の配置を示すu♯kの値は、図21においてビットy0,s~y9,sの奇数ビット(y1,s、y3,s、y5,s、y7,s、y9,s)=(00110)に対応するu11である。
その結果、例えば符号化率3/16の場合、当該シンボル(0010011100)のI軸上の配置を「0.2680(図19におけるuに対応)」とし、入力シンボル(0010011100)のQ軸上の配置を「0.8807(図19におけるu11に対応)」として定めることができる。
また、変調方式が4096QAMである場合、図22乃至図24に示すテーブルを用いて、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置が決定される。図22は、変調方式が4096QAMである場合のLDPC符号化率3/16,7/16に対する1D NUCの信号点の座標の例を示す図である。また、図23は、4096QAMのシンボルと、そのシンボルの実数部分の1D NUCの信号点Zsの座標を表わすu♯kとの関係を示す図である。更に、図24は、4096QAMのシンボルと、そのシンボルの虚数部分の1D NUCの信号点Zsの座標を表わすu♯kとの関係を示す図である。
図22では、変調方式が4096QAMである場合のLDPC符号化率3/16,7/16に対する1D NUCの信号点の座標の例を示しており、図23では変調方式が4096QAMである場合にマッピングするシンボルの実数部分の配置(I軸上の配置)を示すu♯kの値を規定しており、図24は変調方式が4096QAMである場合にマッピングするシンボルの虚数部分の配置(Q軸上の配置)を示すu♯kの値を規定している。
より具体的に、マッパ・変調部116は、図23及び図24を基に、マッピングするシンボルの実数部分の配置を示すu♯kの値及び虚数部分の配置を示すu♯kの値を算出し、図22を参照して、これらのu♯kの値に対応する入力シンボルのI軸上の配置(実数部分の配置)及びQ軸上の配置(虚数部分の配置)を決定する。
例えば、シンボルを構成するビットy0,s~y11,sが(001010011100)である場合、当該シンボルの実数部分の配置を示すuの値は、図23においてビットy0,s~y11,sの偶数ビット(y0,s、y2,s、y4,s、y6,s、y8,s、y10,s)=(011010)に対応するu12であり、当該シンボルの虚数部分の配置を示すuの値は、図24においてビットy0,s~y11,sの奇数ビット(y1,s、y3,s、y5,s、y7,s、y9,s、y11,s)=(000110)に対応するu27である。
その結果、例えば符号化率3/16の場合、シンボル(001010011100)のI軸上の配置を「0.2537(図22におけるu12に対応)」とし、入力シンボル(001010011100)のQ軸上の配置を「0.8261(図22におけるu27に対応)」として定めることができる。
尚、1D NUCの信号点は、I軸に平行な直線上やQ軸に平行な直線上に、格子状に並ぶ。但し、信号点どうしの間隔は、一定にはならない。また、信号点にマッピングされたデータの送信にあたって、コンスタレーション上の信号点の平均電力は正規化される。正規化は、コンスタレーション上の信号点の座標のすべてについての絶対値の自乗平均値をPaveと表すこととすると、その自乗平均値Paveの平方根√Paveの逆数1/(√Pave)を、コンスタレーション上の各信号点Zsに乗算することによって行われる。
図13乃至図24に示すコンスタレーションは、上述したGWパターンとともに最適化されている。
(LDPC符号の符号化器及び復号器)
次に、一実施例におけるLDPC符号化率3/16又は7/16における符号化器(LDPC符号化部114)及び復号器(LDPC復号部224)の各処理過程を順に説明する。
まず、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)の処理過程について説明する。
(LDPC符号化率3/16又は7/16における符号化器の処理過程)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、符号化率3/16又は7/16のLDPC符号化処理においては、図25に示すように、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成し、この検査行列Hを用いてLDPC符号パリティの生成を行う。検査行列Hの行方向の長さがLDPC符号長に相当し、LDPC符号長N=69120と設定する。また、検査行列Hの列方向の長さがLDPC符号化率3/16又は7/16に応じたパリティ長となる。
そして、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、第1の部分行列を部分行列A、第2の部分行列を部分行列C、及び第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す当該符号化率3/16の検査行列初期値テーブルは、以下の表1からなる。
Figure 0007240136000001
Figure 0007240136000002
また、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、第1の部分行列を部分行列A、第2の部分行列を部分行列C、及び第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す当該符号化率7/16の検査行列初期値テーブルは、以下の表2からなる。
Figure 0007240136000003
Figure 0007240136000004
図25において、部分行列A,C,及びDは、上述の表1又は表2に示す検査行列初期値テーブルを用いて構成される部分行列であり、部分行列BにはLDGM構造(図26)を適用する。部分行列Bは、LDGM構造の行重み(検査行列の行方向の1の数)は1行目が1で残りの行重みは全て2、列重みは全ての列で2(ただし、最後列のみ1)である階段行列である。部分行列Bのサイズは、行方向、列方向ともに符号化率3/16では1800ビット、符号化率7/16では4680ビットである。また、部分行列Iは、対角行列(図27)を適用する。対角行列の行重みは全て1である。部分行列Iのサイズは、行方向、列方向ともに符号化率3/16では54360ビット、符号化率7/16では34200ビットである。部分行列Oは、零行列に相当する。
以上により、部分行列A,C,Dの各サイズは自ずと定まり、例えば符号化率3/16では、部分行列Aのサイズは、図28に示すように、1800ビット(行)×12960ビット(列)で構成される。
また、例えば符号化率3/16では、部分行列Cのサイズは、図29に示すように、54360ビット(行)×12960ビット(列)で構成される。
また、例えば符号化率3/16では、部分行列Dのサイズは、図30に示すように、54360ビット(行)×1800ビット(列)で構成される。
部分行列A,C,Dのいずれにおいても、これら部分行列のサイズは有限であることから、以下の式(1)に基づき、検査行列の1の位置は算出される。
q-j= mod{(hi-j+ mod((q-1),360)) × Q),P} (1)
ここで、hi-jのiは検査行列初期値テーブルの行番号であり、hi-jのjは検査行列初期値テーブルの列番号である。Hq-jは検査行列Hのq列目の1の行番号を示す。Hq-jのjは列重みの要素数の順番を示す。従って、列重み9の場合、j=1~9である。q=1は検査行列初期値テーブルの1行目を用いることになる。また、mod(x,y)はxをyで割った余りを意味する。式(1)のQは、符号化率毎に定まる値を持つサイクル数であり、Qは式(2)で求められる。
Q=各部分行列の行サイズ/360 (2)
よって、本実施例のLDPC符号化率3/16では、部分行列Aの場合、Q=5(第1のサイクル数Q1)、部分行列C、及び部分行列Dの場合、Q=151(第2のサイクル数Q2)となる。
また、本実施例のLDPC符号化率7/16では、部分行列Aの場合、Q=13(第1のサイクル数Q1)、部分行列C、及び部分行列Dの場合、Q=95(第2のサイクル数Q2)となる。
以下、代表して、LDPC符号化率3/16について、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成する方法について説明する。
まず、部分行列A(図28)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、LDPC符号化率3/16における部分行列Aを形成するために、上述の表1に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Aの領域内の1の位置を周期的に配置する。表1に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に41、行方向に最大16の数値が記載されている。この数値は、部分行列A,C及びDで利用する検査行列の1の最初の位置(初期値)に相当する。即ち、表1中のi行目・j列目の数値座標hi-j(数値)により、図25に示す検査行列H内の部分行列A,C,Dにおける1の最初の位置を指定する。一例として、図28に示すように、表1におけるh1-1(952)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける952行目に配置することに相当し、h1-2(1540)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける1540行目に配置することに相当する。また、表1におけるh2-1(560)は、部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける560行目に配置し、h2-2(888)は部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける888行目に配置することに相当する。
以上の関係に基づき、図28に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表1における検査行列初期値テーブルから、部分行列Aの360列毎の1を配置する行位置を指定するための36行・j列(3列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列A内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第1のサイクル数Q1=5(5ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Aを構成する。
〈表1における検査行列初期値テーブルの部分行列A用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-1(952)からh1-3(1714)
2行目:h2-1(560)からh2-3(1582)
3行目:h3-1(358)からh3-3(1339)
・・・・
36行目:h36-1(475)からh36-3(794)
このように、表1における部分行列A用の数値座標hi-j(数値)における36行(この36行の各行が部分行列Aの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Aの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図28に示すように、第1のサイクル数Q1=5シフトを繰り返すことで、360×36=12960ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Aの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Aの行数は360×Q1=1800であり、部分行列Aのサイズは、行方向が12960ビット、列方向が1800ビットとなる。
続いて、部分行列C(図29)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、LDPC符号化率3/16における部分行列Cを形成するために、上述の表1に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Cの領域内の1の位置を周期的に配置する。表1に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に41、行方向に最大16の数値が記載されている。部分行列Cが部分行列Aと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し位置と、サイクル数である。
図29に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表1における検査行列初期値テーブルから、部分行列Cの360列毎の1を配置する行位置を指定するための36行・j列(最大13列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列C内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=151(151ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Cを構成する。
〈表1における検査行列初期値テーブルの部分行列C用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-4(4127)からh1-16(49218)
2行目:h2-4(5282)からh2-16(54495)
3行目:h3-4(2085)からh3-16(55260)
・・・・
26行目:h26-4(2108)からh26-16(55025)
27行目:h27-4(4353)からh27-15(55305)
・・・・
36行目:h36-4(16878)からh36-15(52390)
このように、表1における部分行列C用の数値座標hi-j(数値)における36行(この36行の各行が部分行列Cの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Cの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図29に示すように、第2のサイクル数Q2=151シフトを繰り返すことで、360×36=12960ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Cの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Cの行数は360×Q2=54360であり、部分行列Cのサイズは、行方向が12960ビット、列方向が54360ビットとなる。
続いて、部分行列D(図30)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、LDPC符号化率3/16における部分行列Dを形成するために、上述の表1に示す検査行列初期値テーブルの一部(表1のうち、37行目から41行目)から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Dの領域内の1の位置を周期的に配置する。ただし、部分行列Dは、部分行列Cと同じ第2のサイクル数Q2=151を適用するが、部分行列Cと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し周期に、第1のサイクル数Q1=5に相当する行方向のビットシフトを用いることで、パリティインターリーブを適用する点である。
図30に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表1における検査行列初期値テーブルから、部分行列Dの360列毎の1を配置する行位置を指定するための5行・j列(13列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列D内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして第1のサイクル数Q1=5ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=151(151ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Dを構成する。
〈表1における検査行列初期値テーブルの部分行列D用の数値座標hi-j(数値)〉
37行目:h37-1(3582)からh37-13(48479)
38行目:h38-1(3092)からh38-13(53758)
39行目:h39-1(14340)からh39-13(53000)
40行目:h40-1(4600)からh40-13(53988)
41行目:h41-1(9551)からh41-13(50746)
このように、パリティインターリーブを適用した検査行列初期値テーブルの読み出し方法は、部分行列A,Cとは異なる読み出し方法であり、表1における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)における5行(この5行の各行が部分行列Dの最初の5列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Dの最初の5列毎の行位置に相当)に読み出し、表1における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)の1行分の読み出しを1セットとする。そして、図30に示すように、第1のサイクル数に相当するQ1=5ビット分の右シフトと、第2のサイクル数に相当するQ2=151分の下方シフトを360回繰り返すことで、360×5=1800ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Dの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Dの行数は360×Q2=54360であり、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が54360ビットとなる。
つまり、表1に示す部分行列Dにおける検査行列初期値テーブルと、検査行列Hにおける列番号の関係を以下に示す。
検査行列初期値テーブル37行目の数値は、検査行列Hにおける12961列目(即ち、部分行列Dの1列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル38行目の数値は、検査行列Hにおける12962列目(即ち、部分行列Dの2列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル39行目の数値は、検査行列Hにおける12963列目(即ち、部分行列Dの3列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル40行目の数値は、検査行列Hにおける12964列目(即ち、部分行列Dの4列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル41行目の数値は、検査行列Hにおける12965列目(即ち、部分行列Dの5列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
そして、図30において、検査行列初期値テーブル37行目から読み出された数値は、Q1=5ビット毎に、Q2=151シフトされる。この操作を360回繰り返すことで、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。同様に、検査行列初期値テーブル38行目から読み出された数値も、同じく、Q1=5ビット毎に、Q2=151シフトされ、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。以後、39,40,41行目においても同じ処理を繰り返すことで、360列×5セット=1800ビット相当の部分行列Dにおける1の位置が確定される。よって、部分行列Dのサイズは、行方向が1800ビット、列方向が54360ビットとなる。このように、Q1毎にQ2シフトするパリティインターリーブを適用した部分行列Dを検査行列Hに含めることで、この部分行列Dに対し上位に連接する部分行列Bとの間で発生するサイクル4の発生を回避し、LDPC符号の復号性能を向上することが可能となる。つまり、LDPC符号における伝送特性劣化の要因の1つとしてエラーフロアの発生があり、このエラーフロアの発生要因としては検査行列Hに含まれる1の配置が例えばサイクル4の形状配置を多数持つとエラーフロアが発生する可能性が高くなることが分かっている。そこで、この問題を解決する手段として、部分行列Dを含む検査行列Hとしている。
以上の処理により求められたLDPC符号化率3/16における部分行列A、B、C、D、I、Oの集合行列である検査行列Hを用いて、パリティ検査方程式(3)により、LDPCパリティを算出する。尚、符号化率3/16の場合、情報ビット長は12960ビットであることから、パリティ検査方程式においては、検査行列Hの1行目から1800行目までは、LDGM構造に基づくパリティ計算が適用され、1801行目から56160行目までは、対角構造に基づくパリティ計算が適用される。
H・C=0 (3)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は69120ビットを基本単位としており、また、69120は1,2,3,4,5,6,8,10,12等の値で割り切れる値である。よって本実施例の符号化器は、図1に示す送信装置1の機能ブロックとして適用した場合、非常に多様な変調多値数を用いることが可能であり、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK)、QPSK、8PSK、16APSK(16QAM)、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等、非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本実施例の送信装置1により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、LDPC符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置1から受信装置2に送信することができ、或いはまた、受信装置2により予め保持させてもよい。或いは、送信装置1から受信装置2に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置2により予め保持させてもよい。
LDPC符号化率7/16の場合も上記のLDPC符号化率3/16と同様にして、表2に示す検査行列初期値テーブルを基に、検査行列H内の部分行列A,C,Dを構成することができる。
続いて、本実施例のLDPC符号化率3/16又は7/16における復号器(LDPC復号部224)の処理過程について説明する。
(LDPC符号化率3/16又は7/16における復号器の処理過程)
本実施例の復号器(LDPC復号部224)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号処理を行う。以下の説明では簡単のため、変調方式はBPSKとする。
本実施例の復号器(LDPC復号部224)は、まず、送信シンボルx及び受信シンボルyに基づいて対数尤度比λ(n=1~69120)を算出する。対数尤度比λとは送るビット0と1の確からしさの比の自然対数であり、送信シンボルx及び受信シンボルyを用いて式(4)で表される。
λ= ln{P(y|x=0)/P(y|x=1)} (4)
式(4)により取得した対数尤度比、及び上述の符号化率3/16に相当する検査行列H(図25に相当)を用いて、sum-product復号法等によるLDPC復号法を行う。反復復号回数は任意の値とする。また、LDPC復号においてはsum-product復号法以外にもmin-sum復号法等、多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する様々な手法を本発明に係るLDPC復号に適用可能である。
表1及び表2に示す各検査行列初期値テーブルは、上述したGWパターン及び図13乃至図24に示すコンスタレーションとともに最適化されている。
(第1実施形態に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理のエラーレート性能)
上述した本発明に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理のエラーレート性能について、その有無を比較して評価した。ここで、インターリーブ処理の有無の違いによるエラーレート性能を明らかとするために、LDPC符号には表1及び表2に示す各検査行列初期値テーブルに基づく検査行列を用い、各変調方式について図13乃至図24に示すコンスタレーションによるものとしている。また、エラーレート性能の評価は、BCH復号前のデータ(即ち、BCH符号なしと同等)により行っている。
上述したように、本発明による一実施例のビットデインターリーバ223は、グループワイズインターリーバ1152を備え、グループワイズインターリーバ1152は、“QPSK;符号化率3/16”、“16QAM;符号化率3/16,NUC(2D_NUC)”、“64QAM;符号化率3/16, UC”、“256QAM;符号化率3/16, NUC(2D_NUC)”、“1024QAM;符号化率3/16, UC”、“4096QAM;符号化率3/16, NUC(1D_NUC)”、“QPSK;符号化率7/16”、“16QAM;符号化率7/16, NUC(2D_NUC)”、“64QAM;符号化率7/16, UC”、“256QAM;符号化率7/16, NUC(2D_NUC)”、“1024QAM;符号化率7/16, UC”、及び“4096QAM;符号化率7/16, NUC(1D_NUC)”の12種類をGWテーブルとして少なくとも保持している。
ここで、上記のうち、“QPSK;符号化率7/16”を除く11種類について、図31乃至図41に評価結果を示している。
図31に示す“QPSK;符号化率3/16”では、本発明に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理が有る場合に、僅かではあるが性能改善していることが分かる。“QPSK;符号化率7/16”については図示していないが、ほぼ同様の傾向にあり、僅かではあるが性能改善することが確認されている。
一方、他の変調方式では符号化率3/16と7/16のいずれにおいても、本発明に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理が有る場合に、大幅に性能改善していることが分かる。
従って、mビットのシンボルを、2個の信号点のうちのいずれかにマッピングする変調方式であれば、本発明に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理の採用により、符号化率3/16及び7/16のいずれにおいても、現行の地上デジタル放送では困難であった好ましい伝送性能が得られるようになる。
次に、符号長17280ビットのLDPC符号の伝送に係る第2実施形態の伝送システムについて説明する。
〈第2実施形態〉
第2実施形態の伝送システムにおいても、上述した図1に示す送信装置1、及び図2に示す受信装置2と同様に構成される。即ち、第2実施形態の伝送システムにおける送信装置1は、図1に示したように、制御部11と、変調信号送信部12とを備え、制御部11は、主信号の信号処理を行う伝送フレーム生成部111、エネルギー拡散部112、BCH符号化部113、LDPC符号化部114、ビットインターリーバ115、及びマッパ・変調部116と、TMCC生成部117とを備える。また、第2実施形態の伝送システムにおける受信装置2は、図2に示したように、送信装置1から伝送された変調信号を受信する変調信号受信部21と、制御部22とを備え、制御部22は、主信号の信号処理を行う復調部・デマッパ221、ビットデインターリーバ223、LDPC復号部224、BCH復号部225、及びエネルギー逆拡散部226と、TMCC復調・復号部222とを備える。
ただし、第2実施形態の伝送システムでは、LDPC符号化率r=2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の各々を適用する符号長N=17280ビットのLDPC符号の伝送を対象としている。
従って、第2実施形態に係る送信装置1における伝送フレーム生成部111によって生成する伝送フレームは、例えば図42(a)に示すように、符号長N=17280ビットに対し、LDPC符号化率rを満たす情報ビット(Jビット)及びLDPCパリティ(Pビット)から構成され、送信装置1は、この伝送フレーム構成を用いることにより、符号化、インターリーブ及び変調を行う。そして、第2実施形態に係る受信装置2は、この伝送フレーム構成に基づいて、復調、デインターリーブ及び誤り訂正符号の復号を行う。
また、外符号の一例として、BCH符号化部113によりBCH符号を適用する場合では、図42(b)に示すように、BCH符号のパリティ(K_bchビット)に対し情報ビットはJ-K_bchビットとなるが、LDPC符号の符号長N=17280ビットに対しLDPCパリティ長Pビットが等しい場合、LDPC符号の訂正能力は同等である。従って、以後、BCH符号化部113を用いるとき、情報ビットには、BCH符号のパリティが含まれるものとして説明する。
そして、LDPC符号化率r=2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16のいずれの場合も、次世代地上放送伝送方式を想定した伝送フレーム長は、LDPC符号長である17280ビットに相当する。17280ビットは360の整数倍で構成され、360×48で分割することが可能である。
第2実施形態に係る変調方式は、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK(Binary Phase Shift Keying))、QPSK、8PSK、16APSK或いは16QAM、32APSK或いは32QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等が含まれるが、典型的にはQPSK、16QAM、64QAM、256QAMを用いる。
また、本実施形態において、符号長17280ビットのLDPC符号の各LDPC符号化率に関して検査行列初期値テーブルから求められる検査行列を用いて誤り訂正を行うよう構成される。そして、本発明による一実施例の送信装置1及び受信装置2は、MODCODで定義付けた各符号化率と各変調方式の組み合わせで、ビットインターリーバ115(及びビットデインターリーバ223)におけるグループワイズインターリーバ(及び対応するグループワイズデインターリーバ)における並び替えパターンについて、並びに、マッパ・変調部116(及び復調部・デマッパ221)におけるコンスタレーションとして信号点の配置が一様になっているUC(Uniform Constellation)、一様になっていないNUC(Non Uniform Constellation)のそれぞれについて、最適化した組み合わせと設計値が施されている。
ここで、本実施形態では、変調方式としてQPSK、16QAM、64QAM、又は256QAMを用いるとして、変調方式がQPSKである場合にはLDPC符号の各符号化率について同一のコンスタレーションを使用し、変調方式が16QAM,64QAM,256QAMのいずれかである場合にはLDPC符号の符号化率ごとに異なるUC又はNUC(2D NUC)のコンスタレーションを使用する。尚、本実施形態に係るコンスタレーションは、LDPC符号の検査行列とともに最適化されている。
そして、符号長17280ビットのLDPC符号の伝送を行う本実施形態に係るGWパターンは、MODCODで定義付けた各符号化率と各変調方式の組み合わせで定まる以下の46種類のうち1以上を少なくとも含む。
〔QPSK;符号化率2/16のGWパターン〕
9,29,38,13,5,11,0,28,40,37,25,7,22,8,46,2,30,41,45,20,31,21,36,1,43,44,42,19,14,12,6,10,24,23,35,18,39,33,15,34,3,16,17,27,4,32,26,47
〔QPSK;符号化率4/16のGWパターン〕
6,10,0,5,11,4,20,43,12,21,26,9,28,15,7,13,41,3,27,35,29,33,8,2,32,38,42,30,40,39,36,34,44,25,46,17,18,45,16,22,37,1,14,23,24,19,31,47
〔QPSK;符号化率6/16のGWパターン〕
17,9,15,8,10,14,28,27,29,22,3,12,38,20,4,24,2,1,13,33,31,47,36,35,7,16,25,39,42,6,11,34,18,23,21,44,5,0,32,40,41,19,26,45,46,30,37,43
〔QPSK;符号化率8/16のGWパターン〕
2,21,18,8,22,26,12,7,37,30,23,45,47,40,0,14,27,5,4,9,36,6,29,31,39,17,19,15,41,35,11,10,46,44,38,28,42,43,32,33,24,20,3,13,16,25,34,1
〔QPSK;符号化率10/16のGWパターン〕
4,26,11,25,7,37,27,18,32,1,16,17,2,15,0,9,24,19,13,8,34,44,6,5,23,21,31,22,42,43,38,46,14,35,10,12,30,28,39,20,45,47,40,41,3,33,36,29
〔QPSK;符号化率12/16のGWパターン〕
29,30,11,4,12,13,45,35,40,28,3,9,14,20,23,16,32,19,37,21,27,36,22,26,43,6,34,8,33,31,2,39,42,38,24,25,18,17,0,5,41,7,15,1,47,46,44,10
〔QPSK;符号化率14/16のGWパターン〕
1,16,36,2,3,45,44,39,12,22,8,13,32,17,0,24,19,33,21,40,43,9,47,4,26,34,6,10,37,42,35,41,18,27,7,30,15,20,31,14,25,28,23,38,46,29,5,11
〔16QAM;符号化率2/16,UCのGWパターン〕
19,12,37,24,18,1,29,39,17,11,9,40,8,4,44,20,21,38,23,33,0,13,5,32,6,25,27,45,34,22,14,46,7,43,31,30,16,28,2,15,3,36,41,35,42,26,47,10
〔16QAM;符号化率3/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
3,7,8,35,6,12,13,1,36,38,22,23,46,11,30,34,45,16,39,10,27,4,24,37,33,29,14,41,43,28,32,21,40,19,26,9,20,18,44,25,42,47,5,31,0,2,17,15
〔16QAM;符号化率4/16,UCのGWパターン〕
11,8,0,6,9,33,35,7,45,28,42,22,39,41,5,26,44,40,12,16,14,43,29,23,21,30,37,1,46,24,19,3,18,20,31,13,47,34,25,15,2,32,27,38,17,36,4,10
〔16QAM;符号化率5/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
33,9,29,8,12,4,15,13,47,6,23,16,27,3,46,43,42,14,11,10,28,41,21,44,5,45,18,26,31,25,35,38,2,7,20,37,34,32,24,40,39,1,0,22,19,17,30,36
〔16QAM;符号化率6/16,UCのGWパターン〕
15,16,8,17,5,30,21,6,2,44,4,9,14,28,29,35,25,20,31,7,38,12,23,10,32,13,40,18,26,42,45,43,11,1,36,34,3,0,27,19,47,37,24,41,46,33,22,39
〔16QAM;符号化率7/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
15,13,9,7,17,18,37,6,16,33,41,0,36,5,12,27,1,10,39,46,40,42,28,32,8,38,29,20,4,35,24,45,2,11,47,14,19,22,31,43,21,30,23,26,3,44,34,25
〔16QAM;符号化率8/16,UCのGWパターン〕
4,24,10,6,12,25,23,22,35,3,1,39,7,18,40,11,19,33,47,42,44,27,38,2,8,28,41,32,30,14,5,43,16,13,20,36,17,21,45,37,15,34,46,29,0,31,9,26
〔16QAM;符号化率9/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
2,8,12,21,11,6,4,47,10,16,19,39,7,5,29,17,25,14,15,45,43,23,46,41,20,28,38,24,3,13,32,26,33,36,44,0,37,22,40,1,9,31,42,18,35,34,27,30
〔16QAM;符号化率10/16,UCのGWパターン〕
27,24,17,16,5,14,30,41,36,26,6,22,34,8,43,13,18,28,19,20,7,44,38,23,0,33,46,37,11,40,9,45,12,35,47,10,31,29,15,42,25,39,32,2,21,4,1,3
〔16QAM;符号化率11/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
5,30,28,23,9,14,46,21,20,12,22,34,19,40,15,16,37,25,27,17,36,29,39,35,41,6,10,33,13,18,32,11,4,24,8,3,42,38,2,43,47,0,45,44,7,31,26,1
〔16QAM;符号化率12/16,UCのGWパターン〕
32,24,35,21,7,31,39,47,0,46,5,41,6,45,36,12,2,22,14,34,27,33,4,26,19,43,18,20,25,38,28,30,17,37,8,29,44,15,9,3,11,16,42,13,1,10,40,23
〔16QAM;符号化率13/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
34,9,13,28,15,39,19,7,17,35,26,6,24,38,25,2,37,3,47,27,31,33,4,1,32,21,23,22,36,30,42,20,46,8,11,40,10,41,44,14,0,16,12,18,29,43,45,5
〔16QAM;符号化率14/16,UCのGWパターン〕
6,9,11,13,8,28,2,25,30,43,27,5,23,16,29,42,12,24,32,38,33,22,46,17,3,15,0,47,37,31,44,34,40,45,10,19,39,26,1,21,7,4,35,18,41,20,36,14
〔64QAM;符号化率2/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
2,21,34,25,8,26,18,22,37,30,12,45,47,40,0,7,27,5,4,23,36,14,29,31,39,9,6,17,41,35,19,15,46,44,38,28,42,43,32,33,24,11,3,10,20,13,16,1
〔64QAM;符号化率3/16,UCのGWパターン〕
1,7,6,39,8,41,21,24,37,38,34,15,36,47,5,4,16,13,25,19,35,14,23,18,12,27,31,42,45,10,0,3,20,44,29,26,30,11,28,40,17,46,33,2,43,22,32,9
〔64QAM;符号化率4/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
11,6,8,9,10,7,43,36,46,31,45,19,28,5,2,25,1,4,13,22,27,35,38,20,40,26,16,15,21,14,18,12,41,3,44,39,34,23,47,42,0,37,32,30,24,33,17,29
〔64QAM;符号化率5/16,UCのGWパターン〕
14,7,13,10,9,12,32,30,3,26,22,40,31,4,17,39,21,44,2,20,19,41,16,42,11,27,25,36,46,28,1,29,8,47,33,34,35,6,45,43,18,37,0,38,23,15,24,5
〔64QAM;符号化率6/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
18,9,6,7,14,4,3,34,27,37,17,11,26,15,20,24,40,25,12,0,45,16,13,8,41,35,33,10,39,21,36,1,31,47,23,2,46,44,19,30,42,22,38,29,28,5,32,43
〔64QAM;符号化率7/16,UCのGWパターン〕
17,15,11,10,14,27,37,29,20,7,47,44,16,3,8,12,6,21,13,43,31,19,36,32,18,5,9,0,42,39,35,38,34,2,1,33,30,28,25,41,24,22,4,26,40,46,23,45
〔64QAM;符号化率8/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
12,3,16,11,15,0,25,5,27,29,37,39,20,41,36,31,22,42,24,23,44,40,38,32,33,17,35,34,2,46,45,13,8,19,47,4,7,26,10,30,28,18,6,21,1,43,14,9
〔64QAM;符号化率9/16,UCのGWパターン〕
26,14,11,10,17,23,18,44,3,5,0,22,29,9,1,34,19,42,20,33,37,47,12,35,24,8,13,30,40,6,4,21,43,36,25,46,16,2,28,15,31,41,27,38,7,39,32,45
〔64QAM;符号化率10/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
5,11,16,1,0,22,42,4,26,25,45,32,23,46,31,10,44,15,13,12,36,2,41,20,19,9,43,28,30,7,39,35,34,27,29,24,14,47,18,21,37,8,6,3,38,33,40,17
〔64QAM;符号化率11/16,UCのGWパターン〕
24,25,31,39,15,13,6,10,5,14,3,47,32,11,19,18,7,33,20,17,0,28,2,34,12,36,1,29,22,21,30,16,23,8,45,42,35,26,9,38,41,43,40,27,37,4,44,46
〔64QAM;符号化率12/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
7,31,32,24,15,40,4,23,26,37,1,36,14,44,42,10,6,22,29,20,11,8,17,30,43,0,5,39,35,47,45,12,27,19,25,3,38,13,46,33,34,41,28,16,2,9,21,18
〔64QAM;符号化率13/16,UCのGWパターン〕
4,0,6,29,19,9,38,15,23,27,25,45,36,32,18,10,46,35,34,11,33,42,41,5,31,44,14,17,3,2,12,24,7,8,39,20,43,21,47,13,28,37,26,16,22,1,30,40
〔64QAM;符号化率14/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
26,14,9,10,22,13,40,0,29,24,38,12,17,20,35,41,5,46,8,34,30,21,18,3,27,25,33,19,37,23,36,31,1,2,32,4,11,7,39,42,15,43,47,16,28,44,45,6
〔256QAM;符号化率2/16,UCのGWパターン〕
31,22,6,33,18,41,23,46,34,3,11,42,13,15,12,24,21,2,10,20,39,37,8,38,26,0,36,17,40,44,43,19,1,7,30,9,14,25,4,28,5,45,27,32,35,47,16,29
〔256QAM;符号化率3/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
6,7,31,35,8,46,37,21,11,14,13,22,23,30,20,32,34,39,36,17,29,16,18,45,2,19,33,43,5,10,41,12,0,3,25,40,4,42,1,15,24,44,38,26,47,28,9,27
〔256QAM;符号化率4/16,UCのGWパターン〕
6,12,8,11,7,38,3,41,9,24,47,17,42,15,28,19,14,43,13,1,29,5,45,37,27,34,0,46,35,4,44,31,39,25,32,36,18,33,23,22,21,40,30,16,26,2,20,10
〔256QAM;符号化率5/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
10,6,8,12,11,24,43,29,3,40,31,7,17,15,19,27,18,5,36,41,25,42,13,23,16,35,39,2,46,9,37,32,20,28,0,26,4,44,21,33,34,45,1,30,22,47,38,14
〔256QAM;符号化率6/16,UCのGWパターン〕
9,13,14,37,11,17,30,47,4,6,12,21,27,29,31,28,5,43,1,35,23,24,18,15,40,0,16,39,10,2,34,36,22,32,26,25,44,20,19,33,42,7,3,46,8,41,45,38
〔256QAM;符号化率7/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
19,7,13,4,29,22,44,15,17,14,46,33,12,8,41,35,18,1,26,38,31,34,47,24,11,3,2,16,21,20,30,43,6,25,27,36,42,32,39,40,5,10,9,45,23,37,28,0
〔256QAM;符号化率8/16,UCのGWパターン〕
7,9,11,15,32,39,12,2,18,45,27,33,6,8,37,24,4,23,47,14,34,25,35,26,5,29,28,19,43,13,30,20,3,17,41,16,22,31,42,10,0,38,44,21,46,40,36,1
〔256QAM;符号化率9/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
7,21,16,23,24,39,42,0,12,4,22,8,13,30,47,37,5,19,20,26,41,27,29,38,6,45,40,18,15,43,28,33,10,11,35,2,1,14,32,25,9,3,17,34,36,44,46,31
〔256QAM;符号化率10/16,UCのGWパターン〕
3,7,10,8,23,42,38,11,0,40,4,28,24,20,32,29,17,25,30,47,19,37,14,43,5,6,39,13,44,22,36,35,16,41,12,15,46,26,2,34,33,31,21,9,45,27,18,1
〔256QAM;符号化率11/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
18,13,16,11,12,26,7,40,24,22,31,17,14,32,35,37,20,9,25,29,47,30,23,39,45,4,8,44,5,15,38,46,1,10,21,0,2,43,6,27,19,36,28,42,34,33,41,3
〔256QAM;符号化率12/16,UCのGWパターン〕
14,34,22,23,25,21,24,6,20,35,26,11,32,19,31,43,13,10,30,12,41,0,40,17,27,29,7,9,37,5,46,42,16,38,15,18,45,2,36,3,33,4,44,28,1,47,39,8
〔256QAM;符号化率13/16,NUC(2D_NUC)のGWパターン〕
25,21,15,12,27,28,11,42,0,37,16,19,18,23,43,45,22,13,32,30,1,6,5,10,8,36,34,24,7,2,39,4,9,14,3,35,20,17,41,44,31,38,33,29,26,40,47,46
〔256QAM;符号化率14/16,UCのGWパターン〕
25,15,35,32,28,11,0,41,26,34,3,31,1,39,47,18,36,44,33,21,23,37,45,20,14,13,17,40,6,38,9,24,7,27,8,42,5,10,46,2,12,4,19,16,29,30,43,22
(LDPC符号の符号化器及び復号器)
次に、第2実施形態に係る各LDPC符号化率における一実施例の符号化器(LDPC符号化部114)及び復号器(LDPC復号部224)の各処理過程を順に説明する。
まず、第2実施形態に係るLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16における本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)の処理過程について説明する。
(LDPC符号化率2/16乃至6/16における符号化器の処理過程)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16の各々のLDPC符号化処理においては、図43に示すように、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成し、この検査行列Hを用いてLDPC符号パリティの生成を行う。検査行列Hの行方向の長さがLDPC符号長に相当し、LDPC符号長N=17280と設定する。また、検査行列Hの列方向の長さがLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16の各々に応じたパリティ長(Pビット)となる。
そして、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、第1の部分行列を部分行列A、第2の部分行列を部分行列C、及び第3の部分行列を部分行列Dとしたときの初期値を示す検査行列初期値テーブルを構成することができ、例えば符号化率4/16の検査行列初期値テーブルは以下の表3からなる。
Figure 0007240136000005
図43において、部分行列A,C,及びDは、例えば符号化率4/16であれば上述の表3に示す検査行列初期値テーブルを用いて構成される部分行列であり、部分行列BにはLDGM構造(図44)を適用する。部分行列Bは、LDGM構造の行重み(検査行列の行方向の1の数)は1行目が1で残りの行重みは全て2、列重みは全ての列で2(ただし、最後列のみ1)である階段行列である。部分行列Bのサイズは、図49に示すように、行方向、列方向ともに符号化率に応じたものとなる。また、部分行列Iは、対角行列(図45)を適用する。対角行列の行重みは全て1である。部分行列Iのサイズも、図49に示すように、行方向、列方向ともに符号化率に応じたものとなる。部分行列Oは、零行列に相当する。
以上により、部分行列A,C,Dの各サイズは自ずと定まり、例えば符号化率4/16では、部分行列Aのサイズは、図46に示すように、1080ビット(行)×4320ビット(列)で構成される。
また、例えば符号化率4/16では、部分行列Cのサイズは、図47に示すように、11880ビット(行)×4320ビット(列)で構成される。
また、例えば符号化率4/16では、部分行列Dのサイズは、図48に示すように、11880ビット(行)×1080ビット(列)で構成される。
部分行列A,C,Dのいずれにおいても、これら部分行列のサイズは有限であることから、上述した式(1)に基づき、検査行列の1の位置は算出される。また、上述した式(1)のQは、符号化率毎に定まる値を持つサイクル数であり、Qは上述した式(2)で求められる。
よって、例えばLDPC符号化率4/16では、部分行列Aの場合、Q=3(第1のサイクル数Q1)、部分行列C、及び部分行列Dの場合、Q=33(第2のサイクル数Q2)となる。
以下、代表して、LDPC符号化率4/16について、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを生成する方法について説明する。
まず、部分行列A(図46)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、LDPC符号化率4/16における部分行列Aを形成するために、上述の表3に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Aの領域内の1の位置を周期的に配置する。表3に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に15、行方向に最大13の数値が記載されている。この数値は、部分行列A,C及びDで利用する検査行列の1の最初の位置(初期値)に相当する。即ち、表3中のi行目・j列目の数値座標hi-j(数値)により、図43に示す検査行列H内の部分行列A,C,Dにおける1の最初の位置を指定する。一例として、図46に示すように、表3におけるh1-1(159)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける159行目に配置することに相当し、h1-2(211)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける211行目に配置することに相当する。また、表3におけるh2-1(163)は、部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける163行目に配置し、h2-2(385)は部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける385行目に配置することに相当する。
以上の関係に基づき、図46に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表3における検査行列初期値テーブルから、部分行列Aの360列毎の1を配置する行位置を指定するための12行・j列(最大4列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列A内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第1のサイクル数Q1=3(3ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Aを構成する。
〈表3における検査行列初期値テーブルの部分行列A用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-1(159)からh1-4(1078)
2行目:h2-1(163)からh2-4(669)
3行目:h3-1(413)からh3-4(974)
4行目:h4-1(450)からh3-3(767)
・・・・
12行目:h12-1(144)からh12-3(1013)
このように、表3における部分行列A用の数値座標hi-j(数値)における12行(この12行の各行が部分行列Aの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Aの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図46に示すように、第1のサイクル数Q1=3シフトを繰り返すことで、360×12=4320ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Aの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Aの行数は360×Q1=1080であり、部分行列Aのサイズは、行方向が4320ビット、列方向が1080ビットとなる。
続いて、部分行列C(図47)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、LDPC符号化率4/16における部分行列Cを形成するために、上述の表3に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Cの領域内の1の位置を周期的に配置する。表3に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に15、行方向に最大13の数値が記載されている。部分行列Cが部分行列Aと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し位置と、サイクル数である。
図47に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表3における検査行列初期値テーブルから、部分行列Cの360列毎の1を配置する行位置を指定するための12行・j列(最大9列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列C内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=33(33ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Cを構成する。
〈表3における検査行列初期値テーブルの部分行列C用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-5(1219)からh1-13(12663)
2行目:h2-5(2137)からh2-13(12959)
3行目:h3-5(1995)からh3-13(11451)
4行目:h4-4(1245)からh4-12(11844)
・・・・
10行目:h10-4(2393)からh10-12(12767)
11行目:h11-4(1105)からh11-7(3788)
12行目:h12-4(7424)からh12-7(10402)
このように、表3における部分行列C用の数値座標hi-j(数値)における12行(この12行の各行が部分行列Cの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Cの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図47に示すように、第2のサイクル数Q2=33シフトを繰り返すことで、360×12=4320ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Cの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Cの行数は360×Q2=11880であり、部分行列Cのサイズは、行方向が4320ビット、列方向が11880ビットとなる。
続いて、部分行列D(図48)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、LDPC符号化率4/16における部分行列Dを形成するために、上述の表3に示す検査行列初期値テーブルの一部(表3のうち、13行目から15行目)から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Dの領域内の1の位置を周期的に配置する。ただし、部分行列Dは、部分行列Cと同じ第2のサイクル数Q2=33を適用するが、部分行列Cと異なるのは、検査行列初期値テーブルにおける読み出し周期に、第1のサイクル数Q1=3に相当する行方向のビットシフトを用いることで、パリティインターリーブを適用する点である。
図48に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表3における検査行列初期値テーブルから、部分行列Dの360列毎の1を配置する行位置を指定するための3行・j列(4列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列D内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして第1のサイクル数Q1=3ビット分を行方向に右方シフトし、且つ第2サイクル数Q2=33(33ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Dを構成する。
〈表3における検査行列初期値テーブルの部分行列D用の数値座標hi-j(数値)〉
13行目:h13-1(1899)からh13-4(12241)
14行目:h14-1(1400)からh14-4(10848)
15行目:h15-1(8098)からh15-4(12570)
このように、パリティインターリーブを適用した検査行列初期値テーブルの読み出し方法は、部分行列A,Cとは異なる読み出し方法であり、表3における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)における3行(この3行の各行が部分行列Dの最初の3列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Dの最初の3列毎の行位置に相当)に読み出し、表3における部分行列D用の数値座標hi-j(数値)の1行分の読み出しを1セットとする。そして、図48に示すように、第1のサイクル数に相当するQ1=3ビット分の右シフトと、第2のサイクル数に相当するQ2=33分の下方シフトを360回繰り返すことで、360×3=1080ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Dの1の位置を指定することが可能となる。また、部分行列Dの行数は360×Q2=11880であり、部分行列Dのサイズは、行方向が1080ビット、列方向が11880ビットとなる。
つまり、表3に示す部分行列Dにおける検査行列初期値テーブルと、検査行列Hにおける列番号の関係を以下に示す。
検査行列初期値テーブル13行目の数値は、検査行列Hにおける4321列目(即ち、部分行列Dの1列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル14行目の数値は、検査行列Hにおける4322列目(即ち、部分行列Dの2列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
検査行列初期値テーブル15行目の数値は、検査行列Hにおける4323列目(即ち、部分行列Dの3列目)の1の最初の位置(サイクル数Q1,Q2で繰り返す最初の検査行列Hにおける行位置)が記載されている。
そして、図48において、検査行列初期値テーブル13行目から読み出された数値は、Q1=3ビット毎に、Q2=33シフトされる。この操作を360回繰り返すことで、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。同様に、検査行列初期値テーブル14行目から読み出された数値も、同じく、Q1=3ビット毎に、Q2=33シフトされ、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。同様に、検査行列初期値テーブル15行目から読み出された数値も、同じく、Q1=3ビット毎に、Q2=33シフトされ、合計360列分、部分行列Dにおける1の位置が確定される。よって、部分行列Dのサイズは、行方向が1080ビット、列方向が11880ビットとなる。このように、Q1毎にQ2シフトするパリティインターリーブを適用した部分行列Dを検査行列Hに含めることで、この部分行列Dに対し上位に連接する部分行列Bとの間で発生するサイクル4の発生を回避し、LDPC符号の復号性能を向上することが可能となる。つまり、LDPC符号における伝送特性劣化の要因の1つとしてエラーフロアの発生があり、このエラーフロアの発生要因としては検査行列Hに含まれる1の配置が例えばサイクル4の形状配置を多数持つとエラーフロアが発生する可能性が高くなることが分かっている。そこで、この問題を解決する手段として、部分行列Dを含む検査行列Hとしている。
以上の処理により求められたLDPC符号化率4/16における部分行列A、B、C、D、I、Oの集合行列である検査行列Hを用いて、上述したパリティ検査方程式(3)により、LDPCパリティを算出する。尚、符号化率4/16の場合、情報ビット長は4320ビットであることから、パリティ検査方程式においては、検査行列Hの1行目から1080行目までは、LDGM構造に基づくパリティ計算が適用され、1081行目から12960行目までは、対角構造に基づくパリティ計算が適用される。
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は17280ビットを基本単位としており、また、17280は1,2,3,4,5,6,8,10,12等の値で割り切れる値である。よって本実施例の符号化器は、図1に示す送信装置1の機能ブロックとして適用した場合、非常に多様な変調多値数を用いることが可能であり、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK)、QPSK、8PSK、16APSK(16QAM)、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等、非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本実施例の送信装置1により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、LDPC符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置1から受信装置2に送信することができ、或いはまた、受信装置2により予め保持させてもよい。或いは、送信装置1から受信装置2に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置2により予め保持させてもよい。
LDPC符号化率2/16,3/16,5/16,6/16の場合も上記のLDPC符号化率4/16と同様にして、各符号化率に応じた検査行列初期値テーブルを基に、検査行列H内の部分行列A,C,Dを構成することができる。
続いて、本実施例のLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16における復号器(LDPC復号部224)の処理過程について説明する。
(LDPC符号化率2/16乃至6/16における復号器の処理過程)
本実施例の復号器(LDPC復号部224)は、部分行列A,B,C,D,I,Oにより6個の領域に分割された検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号処理を行う。以下の説明では簡単のため、変調方式はBPSKとする。
本実施例の復号器(LDPC復号部224)は、まず、上述した式(4)を用いて、送信シンボルx及び受信シンボルyに基づいて対数尤度比λ(n=1~17280)を算出する。
式(4)により取得した対数尤度比、及び各符号化率に相当する検査行列Hを用いて、sum-product復号法等によるLDPC復号法を行う。反復復号回数は任意の値とする。また、LDPC復号においてはsum-product復号法以外にもmin-sum復号法等、多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する様々な手法を本発明に係るLDPC復号に適用可能である。
次に、第2実施形態に係るLDPC符号化率7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16における本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)の処理過程について説明する。
(LDPC符号化率7/16乃至14/16における符号化器の処理過程)
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、符号化率7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の各々のLDPC符号化処理においては、図50に示すように、部分行列A,Bにより2個の領域に分割された検査行列Hを生成し、この検査行列Hを用いてLDPC符号パリティの生成を行う。検査行列Hの行方向の長さがLDPC符号長に相当し、LDPC符号長N=17280と設定する。また、検査行列Hの列方向の長さがLDPC符号化率7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の各々に応じたパリティ長(Pビット)となる。
そして、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、第1の部分行列を部分行列A、第2の部分行列を部分行列Bとしたときの初期値を示す検査行列初期値テーブルを構成することができ、例えば符号化率9/16の検査行列初期値テーブルは以下の表4からなる。
Figure 0007240136000006
図50において、部分行列Aは、例えば符号化率9/16であれば上述の表4に示す検査行列初期値テーブルを用いて構成される部分行列であり、部分行列BにはLDGM構造(図51)を適用する。部分行列Bは、LDGM構造の行重み(検査行列の行方向の1の数)は1行目が1で残りの行重みは全て2、列重みは全ての列で2(ただし、最後列のみ1)である階段行列である。部分行列Bのサイズは、図53に示すように、行方向、列方向ともに符号化率に応じたものとなる。
例えば符号化率9/16では、部分行列Aのサイズは、図52に示すように、7560ビット(行)×9720ビット(列)で構成される。
部分行列Aにおいて、部分行列のサイズは有限であることから、上述した式(1)に基づき、検査行列の1の位置は算出される。また、上述した式(1)のQは、符号化率毎に定まる値を持つサイクル数であり、Qは上述した式(2)で求められる。
よって、例えばLDPC符号化率9/16では、部分行列Aの場合、Q=21となる。
以下、代表して、LDPC符号化率9/16における部分行列A,Bにより2個の領域に分割された検査行列Hを生成する方法について説明する。
まず、部分行列A(図52)について説明する。本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、LDPC符号化率9/16における部分行列Aを形成するために、上述の表4に示す検査行列初期値テーブルの一部から数値を読み出して、検査行列Hにおける部分行列Aの領域内の1の位置を周期的に配置する。表4に示す検査行列初期値テーブルは、列方向に27、行方向に最大24の数値が記載されている。この数値は、部分行列Aで利用する検査行列の1の最初の位置(初期値)に相当する。即ち、表4中のi行目・j列目の数値座標hi-j(数値)により、図50に示す検査行列H内の部分行列Aにおける1の最初の位置を指定する。一例として、図52において、h1-1(42)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける42行目に配置することに相当し、h1-2(549)は、部分行列Aの1列目の1を検査行列Hにおける549行目に配置することに相当する。また、h2-1(13)は、部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける13行目に配置し、h2-2(192)は部分行列Aの361列目の1を検査行列Hにおける192行目に配置することに相当する。
以上の関係に基づき、図52に示すように、本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は、表4における検査行列初期値テーブルから、部分行列Aの360列毎の1を配置する行位置を指定するための27行・j列(最大24列)の数値座標hi-j(数値)のすべてを読み出して当該指定される部分行列A内の位置に1を最初に割り当て、この最初に割り当てた1の位置を基準にして1ビット分を行方向に右方シフトし、且つ所定のサイクル数Q=21(21ビット)で列方向に下方シフトした位置に1を割り当てることを繰り返すことで、検査行列H内の部分行列Aを構成する。
〈表4における検査行列初期値テーブルの部分行列A用の数値座標hi-j(数値)〉
1行目:h1-1(42)からh1-24(7513)
2行目:h2-1(13)からh2-24(7202)
3行目:h3-1(1319)からh3-11(7397)
・・・・
7行目:h7-1(615)からh7-11(6538)
8行目:h8-1(4564)からh8-3(6784)
・・・・
27行目:h27-1(2695)からh27-3(6743)
このように、表4における部分行列A用の数値座標hi-j(数値)における27行(この27行の各行が部分行列Aの360列毎の最初の1列に相当)の数値を1列毎(この1列毎の数値が部分行列Aの360列毎の最初の行位置に相当)に読み出し、図52に示すように、所定のサイクル数Q=21シフトを繰り返すことで、360×21=7560ビット(列)相当の検査行列Hにおける部分行列Aの1の位置を指定することが可能となる。
以上の処理により求められたLDPC符号化率9/16における部分行列A、Bの集合行列である検査行列Hを用いて、上述したパリティ検査方程式(3)により、LDPCパリティを算出する。尚、符号化率9/16の場合、情報ビット長は9720ビットであることから、パリティ検査方程式においては、LDGM構造に基づくパリティ計算が適用される。
本実施例の符号化器(LDPC符号化部114)は17280ビットを基本単位としており、また、17280は1,2,3,4,5,6,8,10,12等の値で割り切れる値である。よって本実施例の符号化器は、図1に示す送信装置1の機能ブロックとして適用した場合、非常に多様な変調多値数を用いることが可能であり、例えば、BPSK(π/2シフトBPSK)、QPSK、8PSK、16APSK(16QAM)、32APSK(32QAM)、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM等、非常に多様な多値変調方式に対応可能である。よって、本実施例の送信装置1により非常に柔軟な変調方式及び符号化率を組み合わせた信号送信が可能となる。尚、LDPC符号化に用いた検査行列のための検査行列初期値テーブルは、補助情報として送信装置1から受信装置2に送信することができ、或いはまた、受信装置2により予め保持させてもよい。或いは、送信装置1から受信装置2に検査行列自体を送信することができ、又は、検査行列自体を受信装置2により予め保持させてもよい。
LDPC符号化率7/16,8/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の場合も上記のLDPC符号化率9/16と同様にして、各符号化率に応じた検査行列初期値テーブルを基に、検査行列H内の部分行列Aを構成することができる。
続いて、本実施例のLDPC符号化率7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16における復号器(LDPC復号部212)の処理過程について説明する。
(LDPC符号化率7/16乃至14/16における復号器の処理過程)
本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、部分行列A,Bにより2個の領域に分割された検査行列Hを用いて、LDPC符号の復号処理を行う。以下の説明では簡単のため、変調方式はBPSKとする。
本実施例の復号器(LDPC復号部212)は、まず、上述した式(4)を用いて、送信シンボルx及び受信シンボルyに基づいて対数尤度比λ(n=1~17280)を算出する。
式(4)により取得した対数尤度比、及び各符号化率に相当する検査行列Hを用いて、sum-product復号法等によるLDPC復号法を行う。反復復号回数は任意の値とする。また、LDPC復号においてはsum-product復号法以外にもmin-sum復号法等、多様な手段が提案されているが、検査行列を用いた尤度比を最大化する様々な手法を本発明に係るLDPC復号に適用可能である。
(第2実施形態に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理のエラーレート性能)
上述した本発明に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理のエラーレート性能について、その有無を比較して評価した。ここで、インターリーブ処理の有無の違いによるエラーレート性能を明らかとするために、LDPC符号には各符号化率に対応して最適化された検査行列初期値テーブルに基づく検査行列を用い、各変調方式についても第1実施形態と同様の技法で最適化したコンスタレーションによるものとしている。また、エラーレート性能の評価は、BCH復号前のデータ(即ち、BCH符号なしと同等)により行っている。
上述したように、符号長17280ビットのLDPC符号の伝送を行う本実施形態に係るGWパターンは、MODCODで定義付けた各符号化率と各変調方式の組み合わせで定まる上述した46種類のうち1以上を少なくとも含む。
図54乃至図99には、本発明に係る当該46種類のGWパターンに基づくインターリーブ処理(BIL)が有る場合と、インターリーブ処理(BIL)が無い場合の評価結果を示している。尚、図54乃至図60は、それぞれQPSK時のLDPC符号化率2/16,4/16,6/16,8/16,10/16,12/16,14/16の評価結果である。また、図61乃至図73は、それぞれ16QAM時のLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の評価結果である。また、図74乃至図86は、それぞれ64QAM時のLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の評価結果である。そして、図87乃至図99は、それぞれ256QAM時のLDPC符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16の評価結果である。
図54乃至図99から分かるように、全体的に、本発明に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理が有る場合に性能改善していることが分かる。
従って、mビットのシンボルを、2個の信号点のうちのいずれかにマッピングする変調方式であれば、本発明に係るGWパターンに基づくインターリーブ処理の採用により、符号化率2/16,3/16,4/16,5/16,6/16,7/16,8/16,9/16,10/16,11/16,12/16,13/16,14/16のいずれにおいても、現行の地上デジタル放送では困難であった好ましい伝送性能が得られるようになる。
上述した各実施形態の実施例に関して、送信装置1及び受信装置2の各制御部11,22として機能するコンピューターを構成し、インターリーバ及びデインターリーバ、並びに送信装置1及び受信装置2の各手段を機能させるためのプログラムを好適に用いることができる。具体的には、各手段を制御するための制御部11,22をコンピューター内の中央演算処理装置(CPU)で構成でき、且つ、各手段を動作させるのに必要となるプログラムを適宜記憶する記憶部を少なくとも1つのメモリで構成させることができる。即ち、そのようなコンピューターに、CPUによって該プログラムを実行させることにより、上述した各手段の有する機能を実現させることができる。更に、各手段の有する機能を実現させるためのプログラムを、前述の記憶部(メモリ)の所定の領域に格納させることができる。そのような記憶部は、装置内部のRAM又はROMなどで構成させることができ、或いは又、外部記憶装置(例えば、ハードディスク)で構成させることもできる。また、そのようなプログラムは、コンピューターで利用されるOS上のソフトウェア(ROM又は外部記憶装置に格納される)の一部で構成させることができる。更に、そのようなコンピューターに、各手段として機能させるためのプログラムは、コンピューター読取り可能な記録媒体に記録することができる。また、上述した各手段をハードウェア又はソフトウェアの一部として構成させ、各々を組み合わせて実現させることもできる。
上述の実施例については代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換することができることは当業者に明らかである。例えば、LDPC符号化と組み合わされる場合の他の誤り訂正符号化として、BCH符号化以外に、リードソロモン符号化などのブロック符号化のみならず、畳込み符号化であってもよく、又は他のLDPC符号化を組み合わせても良い。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。
本発明によるインターリーバ及びデインターリーバ、並びに送信装置及び受信装置は、各種伝送方式においてLDPC符号の符号長が異なる場合において、複数種類のデジタル変調方式を時分割多重する伝送システムにおいて有用である。
1 送信装置
11 制御部
12 変調信号送信部
111 伝送フレーム生成部
112 エネルギー拡散部
113 BCH符号化部
114 LDPC符号化部
115 ビットインターリーバ
116 マッパ・変調部
117 TMCC生成部
2 受信装置
21 変調信号受信部
22 制御部
221 復調部・デマッパ
222 TMCC復調・復号部
223 ビットデインターリーバ
224 LDPC復号部
225 BCH復号部
226 エネルギー逆拡散部
1151 パリティインターリーバ
1152 グループワイズインターリーバ
1153 ブロックインターリーバ
2231 ブロックデインターリーバ
2232 グループワイズデインターリーバ
2233 パリティデインターリーバ

Claims (16)

  1. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
    QPSK時に、
    34,148,1,81,29,78,8,112,33,12,31,107,24,57,28,92,27,111,30,122,36,173,32,124,6,144,187,145,106,168,67,117,181,60,11,42,99,7,44,89,143,178,40,82,136,76,79,70,0,174,35,131,39,61,98,53,150,86,14,10,180,189,165,190,126,121,157,55,87,52,167,41,9,156,72,68,100,130,43,141,97,123,140,172,108,186,139,160,102,49,134,23,46,185,38,21,135,83,155,153,162,64,103,77,158,166,54,58,47,149,4,50,15,151,62,101,25,75,176,137,56,154,175,65,18,147,142,171,66,118,48,26,177,114,71,110,182,13,169,69,96,127,105,184,93,164,170,73,20,152,84,85,159,59,179,90,161,120,109,138,94,128,88,37,115,22,51,129,3,80,163,74,116,125,19,95,132,16,91,104,188,183,2,113,146,17,63,45,119,5,191,133
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  2. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
    16QAM、且つ2次元のNUC時に、
    34,5,141,142,33,11,111,175,16,166,97,170,30,172,61,181,35,156,139,69,31,41,2,22,27,96,49,165,19,146,65,50,29,132,67,37,28,53,70,119,153,161,6,75,148,45,12,72,62,51,157,86,1,76,136,126,184,189,163,149,79,43,54,24,104,114,177,10,26,154,116,36,20,99,42,180,188,85,158,138,106,169,91,64,56,46,87,83,130,77,103,186,127,144,109,8,55,182,44,147,32,128,135,164,125,95,39,110,90,40,23,160,0,52,4,140,120,134,58,115,123,81,18,183,113,73,145,88,68,122,108,84,94,133,59,14,13,101,82,48,107,112,187,124,93,80,179,178,74,7,60,9,121,167,89,143,168,191,129,176,38,171,117,25,152,118,21,92,78,155,100,71,17,63,98,190,131,151,174,185,15,105,102,3,137,173,162,57,66,150,47,159
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  3. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
    64QAM、且つUC時に、
    29,129,107,59,63,138,30,21,144,109,125,153,34,82,122,157,74,149,35,96,134,184,147,26,28,22,12,78,18,51,31,116,83,70,61,102,32,11,176,180,137,90,33,186,39,50,182,189,5,71,148,101,178,121,119,151,54,99,1,97,132,45,141,126,179,72,16,158,87,105,187,103,118,38,130,0,24,7,75,58,98,106,163,117,152,164,167,113,177,143,93,108,135,190,92,55,139,161,66,145,9,57,162,170,133,154,124,131,36,166,86,3,13,175,185,53,181,136,168,146,42,110,165,56,6,100,114,65,41,183,142,89,115,68,52,172,79,37,62,2,150,127,19,159,77,44,23,48,188,14,27,80,112,8,4,17,76,60,94,104,191,85,95,25,120,64,81,160,15,169,10,91,123,155,67,171,140,128,20,111,174,49,43,40,88,69,73,84,47,46,173,156
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  4. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
    256QAM、且つ2次元のNUC時に、
    28,190,152,86,131,25,58,179,16,29,103,117,15,1,138,21,34,54,85,157,168,76,23,11,31,60,151,164,41,57,102,132,30,129,64,105,94,169,184,107,32,84,0,148,104,83,149,13,27,90,91,175,144,7,150,114,33,162,137,161,136,49,42,61,35,20,128,188,2,40,18,51,37,191,88,70,176,93,167,92,112,108,9,133,187,22,3,109,56,68,14,45,65,173,172,43,38,46,153,122,52,82,155,55,81,185,186,158,178,74,97,26,143,77,106,146,4,189,119,124,96,121,118,139,145,134,62,126,101,63,147,140,170,73,66,130,156,5,72,183,110,127,39,166,75,59,71,19,135,89,24,125,141,174,67,100,12,181,50,115,79,182,53,80,113,44,160,120,17,177,123,171,48,6,10,165,36,47,87,163,8,154,69,159,78,98,99,116,111,180,142,95
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  5. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
    1024QAM、且つUC時に、
    35,112,180,115,94,55,50,61,22,130,34,99,64,101,69,188,169,178,119,49,28,72,14,163,52,158,84,179,106,19,33,66,46,124,85,140,148,176,79,65,31,122,82,42,159,96,182,137,123,60,32,75,166,26,191,128,109,81,185,63,27,30,153,118,145,168,143,4,8,12,29,154,108,80,68,105,92,127,170,83,3,155,131,183,16,20,0,15,167,11,189,144,51,150,24,173,172,87,104,17,77,98,157,152,95,186,147,177,57,36,6,162,102,138,110,165,45,23,156,103,1,175,107,125,93,71,134,129,126,9,141,18,111,113,114,161,160,53,86,142,78,40,70,120,181,37,39,62,38,43,41,56,117,48,88,89,151,47,174,91,5,133,59,187,25,44,136,58,7,171,73,132,164,10,76,139,2,74,190,116,90,121,97,54,146,21,135,100,184,67,13,149
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  6. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率3/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率3/16における前記所定のパターンは、
    4096QAM、且つ1次元のNUC時に、
    29,36,132,121,42,167,15,67,14,64,95,136,35,18,96,50,83,93,120,156,111,74,100,178,31,189,87,77,161,125,145,59,45,115,57,7,27,191,58,150,89,65,39,118,97,107,171,46,33,127,79,44,10,175,85,26,94,103,168,123,32,172,81,61,186,146,113,37,52,71,53,179,34,21,153,73,78,147,116,138,51,184,162,114,9,0,75,82,3,56,174,180,40,25,159,76,28,66,177,122,5,190,129,62,20,160,16,151,41,30,12,108,128,176,24,8,149,183,130,110,43,38,157,166,19,99,102,188,134,68,106,84,17,164,6,126,63,143,60,158,98,169,117,163,135,137,70,55,2,139,182,165,23,22,13,69,91,155,90,154,1,119,131,72,101,142,140,112,109,148,187,152,105,48,4,11,80,49,185,133,47,141,54,104,86,92,144,88,181,170,173,124
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  7. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率7/16における前記所定のパターンは、
    16QAM、且つ2次元のNUC時に、
    20,164,100,156,58,137,31,124,32,45,90,15,67,182,167,176,55,136,86,135,70,186,130,106,76,62,26,162,0,80,43,99,60,116,151,179,53,46,103,108,69,74,160,115,16,172,161,163,47,73,39,168,72,48,166,133,40,174,188,95,28,14,145,85,64,114,38,134,37,65,1,183,77,129,178,165,56,9,36,158,41,141,157,120,52,128,91,123,82,127,152,148,61,147,104,117,54,3,88,138,25,122,34,29,81,68,159,139,4,119,89,175,6,191,187,118,84,18,27,144,71,13,185,102,23,87,98,189,50,30,112,126,79,109,113,24,75,35,121,150,49,142,125,19,59,140,33,170,78,107,5,97,51,110,10,173,8,63,171,131,66,93,184,181,57,2,154,11,44,180,149,94,177,143,21,17,169,7,146,101,105,22,111,153,83,190,96,132,155,42,92,12
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  8. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率7/16における前記所定のパターンは、
    64QAM、且つUC時に、
    37,58,107,96,139,138,77,21,144,109,125,153,33,50,122,157,93,29,65,67,134,184,147,26,28,22,12,129,18,152,73,56,55,174,118,102,30,11,176,180,137,90,68,31,39,95,182,189,5,48,148,101,178,121,62,53,57,99,1,97,44,64,141,126,179,186,16,158,87,105,187,103,82,38,130,0,24,7,80,46,98,106,163,117,76,164,27,113,177,143,35,108,135,190,92,171,60,161,69,145,9,167,49,170,133,154,124,131,36,166,86,3,13,175,83,63,181,136,168,146,54,110,165,115,6,100,42,74,41,183,142,89,71,61,151,172,132,34,66,2,150,127,19,159,52,79,23,114,188,14,75,81,112,8,4,17,47,51,94,104,191,85,59,25,120,185,119,160,15,169,10,91,123,155,45,32,140,128,20,111,78,72,43,40,88,149,70,84,116,162,173,156
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  9. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率7/16における前記所定のパターンは、
    256QAM、且つ2次元のNUC時に、
    48,70,53,97,126,138,141,85,12,50,171,77,173,155,153,92,15,59,7,102,88,150,149,137,62,80,43,16,172,34,107,101,44,17,13,64,24,143,123,118,83,49,91,136,29,151,30,36,82,57,66,181,117,26,165,2,37,71,147,174,31,14,146,10,0,63,98,1,142,160,186,104,46,60,134,182,127,106,133,94,61,3,8,113,84,125,130,129,72,81,54,109,96,184,41,148,65,74,93,176,124,163,23,154,51,75,159,116,161,188,120,156,19,45,122,90,95,189,20,168,56,52,25,119,167,99,115,132,42,55,47,145,103,87,187,33,28,67,191,178,164,185,179,162,18,27,190,114,105,112,139,86,58,69,68,11,21,89,135,35,32,180,140,177,158,100,131,175,79,169,6,144,9,108,38,157,40,5,22,110,183,166,121,39,4,78,73,111,128,152,170,76
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  10. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率7/16における前記所定のパターンは、
    1024QAM、且つUC時に、
    55,67,91,160,150,21,157,122,16,4,52,57,81,34,121,94,135,178,128,166,40,35,54,149,75,30,58,151,138,110,24,48,115,102,134,126,116,114,27,104,23,51,69,60,161,42,124,125,87,28,46,66,143,45,18,26,176,181,95,142,50,2,71,76,175,108,172,17,136,89,38,83,14,25,191,146,120,131,171,129,61,63,153,6,159,47,139,163,84,190,37,64,43,72,97,29,123,103,130,119,65,3,177,1,113,148,167,133,182,173,82,59,92,53,13,152,100,118,98,132,20,5,62,105,137,8,164,106,12,156,56,19,7,169,184,111,73,154,109,145,77,74,9,15,155,86,170,0,31,85,44,99,90,49,68,70,165,11,189,187,41,140,188,168,22,185,93,179,180,144,36,147,107,39,112,101,33,162,183,117,80,79,96,186,127,10,174,88,158,32,141,78
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  11. 符号長69120ビットのLDPC符号の符号化率7/16と変調方式に応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
    前記LDPC符号による符号化データにおける360ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
    前記符号化率7/16における前記所定のパターンは、
    4096QAM、且つ1次元のNUC時に、
    62,42,79,96,26,175,118,173,185,162,144,159,75,21,70,184,33,92,150,147,174,11,136,97,71,83,45,1,90,102,117,178,138,171,166,109,5,57,9,37,80,142,146,34,152,19,133,181,35,24,51,69,12,25,121,167,15,99,120,107,74,81,52,169,65,36,148,89,131,141,165,16,77,60,56,91,151,111,100,134,38,105,140,191,67,78,7,160,44,93,8,188,164,94,156,13,63,54,82,47,115,158,163,129,187,153,98,88,3,66,76,124,139,10,108,176,103,2,177,168,84,20,61,154,95,14,145,87,179,130,6,0,59,4,114,73,72,180,30,127,104,149,122,126,28,58,64,170,23,41,113,17,157,132,106,29,46,49,183,40,48,128,119,137,112,86,172,143,50,22,43,68,110,186,27,155,135,85,182,189,53,31,161,123,101,190,32,125,18,39,116,55
    とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
  12. 請求項1から11のいずれか一項に記載のインターリーバの逆処理を行うことを特徴とするデインターリーバ。
  13. 所定の入力ビット列に対し前記符号長に応じてLDPC符号の対応する符号化率の検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてLDPC符号化処理を行う符号化器と、
    請求項1から11のいずれか一項に記載のインターリーバと、
    前記インターリーバの処理後のシンボルを前記変調方式に従ってマッピングし変調信号を生成する変調器と、
    を備えることを特徴とする送信装置。
  14. 請求項13に記載の送信装置から受信した変調信号を前記変調方式に従って復調しデマッピングする復調器と、
    前記復調器の処理後のシンボルについて、前記インターリーバの逆処理を行うデインターリーバと、
    前記デインターリーバの処理後のビット列について、前記符号長に応じてLDPC符号の対応する符号化率の検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてLDPC復号処理を行う復号器と、
    を備えることを特徴とする受信装置。
  15. コンピューターに、請求項13に記載の送信装置における前記インターリーバ機能を実現させるためのプログラム。
  16. コンピューターに、請求項14に記載の受信装置における前記デインターリーバ機能を実現させるためのプログラム。
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