TW201330517A - 在使用低密度同位檢查碼之通訊系統中進行通道編碼與解碼的方法與裝置 - Google Patents

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Abstract

一種在使用低密度同位檢查碼之通訊系統中進行通道編碼的方法，其包括：決定若干個用以進行穿刺的同位位元；在多個預設間距內劃分該些同位位元，並且決定若干個穿刺同位位元，其中該些穿刺同位位元係於該些預設間距內被穿刺；決定一調變方案；依據該調變方案以決定多個穿刺同位位元的位置，其中該些穿刺同位位元的位置係對應於該些預設區間內之已被決定的該些穿刺同位位元；對多個穿刺同位位元進行多次穿刺，其中該些穿刺同位位元係對應於在該些預設區間中已被決定的位置；以及依據該調變方案傳送除了被穿刺位元以外所剩餘的所有位元。

Description

在使用低密度同位檢查碼之通訊系統中進行通道編碼與解碼的方法與裝置
本發明是有關於一種使用低密度同位檢查(Low-Density Parity-Check,LDPC)碼的通訊系統，且特別是有關於一種以高階(high order)調變為前提，而從低密度同位檢查碼中產生具有多種字碼長度(codeword length)與碼率(code rate)的多個低密度同位檢查碼之通道編碼/解碼的方法與裝置。
在無線通訊系統中，由於通道內的各種雜訊、衰減現象以及符號間干擾(inter-symbol interference,ISI)會顯著地降低鏈結效能(link performance)。因此，為了要實現需要高資料吞吐量(high data throughput)與可靠度(reliability)的高速數位通訊系統，例如下一世代的行動通訊、數位廣播以及可攜式網路，最為重要的就是要發展出一種技術以克服通道雜訊、衰減以及符號間干擾。近年來，藉由對錯誤校正碼進行深入的研究以有效率地恢復失真(distortion)之資訊已成為增加通訊可靠度的一種方法。
Gallager於1960年首先提出低密度同位檢查(low density parity check，以下簡稱為LDPC)碼，可是在1960年之後，LDPC碼逐漸地不受到喜愛，其係因實現方式複雜且當時的技術又無法降低LDPC碼實現方式的複雜度。然而，隨著Berrou、Glavieux與Thitimajshima等人於1993年發現了渦輪碼(turbo code)，基於分析渦輪碼之效能及 特性的圖(graph)以對通道進行編碼與重複性解碼的研究可以獲知渦輪碼可以達到近似於雪農通道極限(Shannon’s channel limit)的效能等級。隨著這樣的動力，在1990年之後，LDPC碼重新被研究，且已被證實若LDPC基於對應於LDPC碼之坦納圖(Tanner Graph，一種特殊情況的因子圖(factor graph))的和積演算法(sum-product algorithm)以進行重複性解碼時，LDPC碼可以達到近似於雪農(Shannon)通道極限的效能等級。
LDPC碼通常會使用圖表技術(graph representation technique)來表示，而且許多的特性可以透過基於圖型理論、代數及機率理論的方式而被分析出。一般而言，通道碼(channel code)的圖型模型(graph model)係用以描述碼，並藉由在圖型的多個頂點(vertex)表示出已編碼位元上的資訊，且在圖型的多個邊緣(edge)表示出該些位元間的關係，該圖型可以被視為一個通訊網路，且該些頂點在通訊網路中係透過該些邊緣而交換預設的訊息(message)。因此，這可能可以推導出一個自然解碼演算法。舉例來說，從一格子圖(trellis)所推演出的解碼演算法(其可以被視為一種圖型)可能包括有已知的腓特比(Viterbi)演算法與BCJR(Bahl,Cocke,Jelinek and Raviv,BCJR)演算法。
LDPC碼通常會被定義為一個同位檢查矩陣(parity-check matrix)，且可以利用雙分圖(bipartite graph)來表達，其中雙分圖係有關於上述的坦納圖。雙分圖係為 一種由多個頂點所構成的圖型，且該些頂點會被劃分為兩種不同的類型，而LDPC碼得以由多個頂點所構成的雙分圖所表示。該些頂點中的一部分被稱為變數節點(variable node)，而其他頂點則被稱為檢查節點(check node)。該些變數節點係一對一的映射到該些已編碼的位元。
一種LDPC碼的圖表法將在圖1與圖2中被描述。
圖1繪示為具有4列及8行的LDPC碼之同位檢查矩陣H1之範例。請參照圖1，因為行的數目為8，所以同位檢查矩陣H1意味著為產生字碼長度為8的LDPC碼，且該些行係基於一對一的準則映射到8個已編碼的位元。
圖2繪示為對應於圖1中同位檢查矩陣H1之坦納圖。
請參照圖2，LDPC碼的坦納圖包括8個變數節點x1(202)、x2(204)、x3(206)、x4(208)、x5(210)、x6(212)、x7(214)、x8(216)，以及4個檢查節點218、220、222、224。LDPC碼之同位檢查矩陣H1中的第i行與第j列各別映射到變數節點xi與第j個檢查節點。另外，在LDPC碼之同位檢查矩陣H1中的第i行與第j列相交的點為數值1(亦即非零的數值)，其指示有一邊緣介於如圖2之坦納圖上的變數節點xi與第j個檢查節點之間。
在LDPC碼的坦納圖裡，變數節點與檢查節點的度(degree)指示為邊緣各別連接至每一節點的數量，且該度係等於相應於LDPC碼之同位檢查矩陣H1中相關節點之行或列非零的數量。舉例來說，於圖2中，變數節點x1(202)、x2(204)、x3(206)、x4(208)、x5(210)、x6(212)、x7(214)、x8(216) 的度分別為4、3、3、3、2、2、2、2，且檢查節點218、220、222、224的度分別為6、5、5、5。另外，圖1同位檢查矩陣H1中之行非零的元素係與圖2之變數節點的度4、3、3、3、2、2、2、2一致，且圖1同位檢查矩陣H1中之列非零的元素係與圖2之檢查節點的度6、5、5、5一致。
為了要表示LDPC碼之節點的度分佈，變數節點為i度的數量與變數節點之所有數量的比例被定義為fi，且檢查節點為j度的數量與檢查節點之所有數量的比例被定義為gj。舉例來說，對應於圖1與圖2之LDPC碼，f2=4/8、f3=3/8、f4=1/8，且i不為2、3、4時，fi=0；以及g5=3/4、g6=1/4，且j不為5、6時，gj=0。當LDPC碼的長度(亦即行的數量)被定義為N，且列的數量被定義為N/2的話，具有上述度分佈之同位檢查矩陣中整體非零之元素的密度則可以透過方程式(1)而被計算出。
在方程式(1)中，當N增加時，同位檢查矩陣中1之元素的密度會減少。一般而言，關於LDPC碼，因為字碼長度N係反比於非零元素的密度，所以N越大，LDPC碼就會具有相當低的非零元素的密度。“低密度”這個名詞在LDPC碼的命名係源自於上述所提及之關係。
接著，請參照圖3，適用於本發明LDPC碼架構之同位檢查矩陣的特性將被描述。圖3繪示為採用第2代數位視訊廣播衛星傳輸(Digital Video Broadcasting Satellite transmission 2nd generation,DVB-S2)之標準技術的LDPC 碼，其中第2代數位視訊廣播衛星傳輸係為歐洲數位廣播標準。
於圖3中，N1與K1分別表示為LDPC碼之字碼長度與資訊長度(亦可稱為資訊字的長度)，且(N 1-K 1)提供一個同位長度。再者，整數M 1與q必須滿足q=(N 1-K 1)/M 1而被決定。更佳地，N 1/M 1必須也為一個整數。於此，為了方便解說，圖3的同位檢查矩陣將參照成第一同位檢查矩陣H1。
請再次參照圖3，在同位檢查矩陣中的同位部分(亦即第K 1行至第(N 1-1)行)之架構具有雙對角線形狀。因此，對應於同位部分之行的度分佈而言，所有的行除了最後一行具有1度外，其他的行皆具有2度。
於同位檢查矩陣中，資訊部分(亦即第0行至第(K 1-1)行)的架構係使用以下規則所組成。
規則1：K 1/M 1行群組的總數係藉由將對應於同位檢查矩陣中資訊字的K 1行劃分成多個群組，且每一群組皆包括M 1行。一種方法採用以下規則2得以形成屬於每一行群組的行。
規則2：首先，決定第i行群組(i=1,...,K 1/M 1)中每一第0行之1的位置。當每一第i行群組中第0行的度被指示為D i 時，假使帶有1之列的位置被假設為，且在第i行群組中第j列(j=1,...,M 1-1)帶有1之列的位置被定義為方程式(2)。
依據上述規則，即可以得知屬於第i行群組的所有行之度皆等於D i 。為了要更加清楚地了解依據上述規則且在同位檢查矩陣儲存有資訊之DVB-S2 LDPC碼的架構，以下將詳加舉例來進行解說。
作為一詳細的範例，假如N 1=30、K 1=15、M 1=5、q=3，3個行群組中第0行帶有1之列之位置上的資訊可以被表示為以下三個序列(sequence)。於此，這三個序列係被稱為權重為1的位置序列。
關於每一行群組中第0行之權重為1的位置序列，每一行群組只有對應的位置序列可以被表示如下，例如：0 1 2 0 11 13 0 10 14。
換言之，在第i條(line)中具有權重為1的第i個位置序列依序表示為第i個行群組中帶有1之列之位置上的資訊。
藉由利用對應於詳述舉例以及規則1與2之資訊所形成的同位檢查矩陣可以產生具有如圖4之DVB-S2 LDPC碼之相同概念的LDPC碼。
可以知道的是，按照規則1與2所設計的DVB-S2 LDPC碼可以利用結構形狀而被有效地編碼。基於同位檢查矩陣而利用DVB-S2來進行LDPC編碼之處理的各步驟 將經由以下舉例而被描述。
以下的描述為一詳加舉例，具有N 1=16200、K 1=10800、M 1=360、q=15的DVB-S2 LDPC碼會經歷一編碼流程。傳統上，具有K 1長度的資訊位元會被表示為，且具有(N 1-K 1)長度的同位位元會被表示為。
步驟1：LDPC編碼器會初始化同位位元成如下所示：
步驟2：LDPC編碼器會從儲存有指示同位檢查矩陣之所有序列的第0個帶有權重為1的位置序列中讀取一行群組中列為1的各列上之資訊。
0 2084 1613 1548 1286 1460 3196 4297 2481 3369 3451 4620 2622
LDPC編碼器會按照方程式(3)以利用所讀取之資訊以及第一資訊位元i 0來更新特定的同位位元p x 。於此，x為的數值，k為1,2,...,13。
p 0=p 0⊕i 0,p 2084=p 2064⊕i 0,p 1613=p 1613⊕i 0,p 1548=p 1548⊕i 0,p 1286=p 1286⊕i 0,p 1460=p 1460⊕i 0,p 3196=p 3196⊕i 0,p 4297=p 4297⊕i 0,p 2481=p 2481⊕i 0,p 3369=p 3369⊕i 0,p 3451=p 3451⊕i 0,p 4620=p 4620⊕i 0,p 2622=p 2622⊕i 0………(3)
在方程式(3)中，p x =p x ⊕i 0可以被表示成p x ←p x ⊕i 0，而⊕表示為二進位加法。
步驟3：在第一資訊位元i 0之後，LDPC編碼器會先決定接下來的359個資訊位元i m 之方程式(4)的數值，其中m為1,2,...,359。
{x+(m mod M 1)×q}mod(N 1-K 1),M 1=360,m=1,2,...,359………(4)
在方程式(4)中，x為的數值，k為1,2,...,13。在此值得一提的是，方程式(4)係類似於方程式(2)。
接下來，LDPC編碼器會利用於方程式(4)中所找出的數值以進行如方程式(3)的運算。換言之，LDPC編碼器會對資訊位元i m 進行同位位元的更新。舉例來說，對i 1而言(m=1)，LDPC編碼器會如方程式(5)所定義般而對同位位元進行更新。
p 15=p 15⊕i 1,p 2099=p 2099⊕i 1,p 1628=p 1628⊕i 1,p 1563=p 1563⊕i 1,p 1301=p 1301⊕i 1,p 1475=p 1475⊕i 1,p 3211=p 3211⊕i 1,p 4312=p 4312⊕i 1,p 2496=p 2496⊕i 1,p 3384=p 3384⊕i 1,p 3466=p 3466⊕i 1,p 4635=p 4635⊕i 1,p 2637=p 2637⊕i 1………(5)
在此值得一提的是，方程式(5)中的q=15。LDPC編碼器會對m=1,2,...,359進行如上相同之方式的流程。
步驟4：如在步驟2中，LDPC編碼器會讀取關於第361個資訊位元i 360之權重值為1的第1個位置序列(k=1,2,...,13)之資訊，且對特定的同位位元p x 進行更新，其中x為的數值。在資訊位元i 360之後，LDPC編碼器會同樣地採用方程式(4)以對接下來的359個資訊位元i 361、i 362,...、i 719進行同位位元的更新，其中m=361,362,...,719。
步驟5：LDPC編碼器會對每一具有360個資訊位元的群組重複步驟2~4。
步驟6：LDPC編碼器最終會利用方程式(6)以決定同位位元。
p i =p i ♁p i-1,i=1,2,...,N 1-K 1-1………(6)
方程式(6)的同位位元p i 具有完全經歷LDPC編碼的同位位元。
如同上述，DVB-S2透過步驟1至6的流程來實現編碼。
為了要將LDPC碼應用在實際的通訊系統，LDPC碼必須要被設計成適於通訊系統所需的資料率(data rate)。具體而言，不但可以應用在使用混成式自動重送要求(Hybrid Automatic Repeat request,HARQ)與適應性調變以及編碼(Adaptive Modulation and Coding,AMC)的適應性通訊系統，且更可以應用在支援多種廣播服務的通訊系統。依據系統需求，需要具有多種字碼長度的LDPC碼以支援多種資料率。
然而，基於上述可知，由於DVB-S2系統使用上的限制，在DVB-S2系統所使用的LDPC碼僅具有2種類型的字碼長度，且任一類型的LDPC碼皆需要一個獨立的同位檢查矩陣。基於這樣的理由，一種支援多種字碼長度以增加系統之伸展性與彈性的方法是本領域中長期以來大家所需要的。具體而言，在DVB-S2系統中，具有數百至數千位元之資料的傳輸對傳訊(signaling)資訊的傳輸是必要 的。然而，由於只有16200與68400之可用長度的DVB-S2LDPC碼，所以還是要有支援多種字碼長度的需求存在著。截至目前為止，由於為不同字碼長度的LDPC碼儲存獨立的同位檢查矩陣可能會降低記憶體效能，所以需要有一種不需要設計新的同位檢查矩陣且可以有效地從既定存在之同位檢查矩陣支援多種字碼長度的方案。
本發明之一實施例的觀點係為對付上述所提及之問題與缺點，並且提供以下所描述之優點。有鑒於此，本發明提供一種通道編碼/解碼的方法與裝置，其係以使用LDPC碼之通訊系統中高階調變為前提，而利用縮短或穿刺(puncture)以從既定LDPC碼來產生具有不同字碼長度的LDPC碼。
本發明之一實施例的另一觀點係為提供一種通道編碼/解碼的方法與裝置，其可以保證使用LDPC碼之DVB-S2架構的通訊系統具備最佳的效能。
依據本發明的一觀點，本發明提供一種在使用低密度同位檢查碼之通訊系統中進行通道編碼的方法，其包括：決定若干個用以進行穿刺的同位位元；在多個預設區間(intervals)內劃分該些同位位元，並且決定若干個穿刺同位位元，其中該些穿刺同位位元係於該些預設區間內被穿刺；決定一調變方案；依據該調變方案以決定多個穿刺同位位元的位置，其中該些穿刺同位位元係對應於該些預設區間內之已被決定的該些穿刺同位位元；對多個穿刺同位 位元進行重複穿刺，其中該些穿刺同位位元係對應於在該些預設區間中已被決定的位置；以及依據該調變方案傳送除了被穿刺位元以外所剩餘的所有位元。
依據本發明的另一觀點，本發明提供一種在使用低密度同位檢查碼之通訊系統中進行通道編碼的裝置，其包括：穿刺圖案應用器(pattern applier)與傳輸單元。其中，穿刺圖案應用器用以決定若干個用以進行穿刺的同位位元，並在多個預設區間內劃分該些同位位元，且決定若干個穿刺同位位元，其中該些穿刺同位位元係於該些預設區間內被穿刺。穿刺圖案應用器更用以決定一調變方案，且依據該調變方案以決定多個穿刺同位位元的位置，其中該些穿刺同位位元係對應於該些預設區間內之已被決定的該些穿刺同位位元。穿刺圖案應用器更會對多個穿刺同位位元進行重複穿刺，其中該些穿刺同位位元係對應於在該些預設區間中已被決定的位置。傳輸單元用以依據該調變方案傳送除了被穿刺位元以外所剩餘的所有位元。
依據本發明的另一觀點，本發明提供一種在使用低密度同位檢查碼之通訊系統中進行通道解碼的方法，其包括：對從一發送器所傳送之一訊號進行解調；判斷該被解調的訊號中是否有任何的穿刺同位位元；當有穿刺同位位元時，藉由估測關於一穿刺圖案以決定該些穿刺同位位元的位置；以及利用該些穿刺同位位元的位置以對資料進行解碼。其中，關於該穿刺圖案的資訊包括有藉由考慮到由該發送器所決定之一調變方案所獲得的一穿刺圖案。
依據本發明的另一觀點，本發明提供一種在使用低密度同位檢查碼之通訊系統中進行通道解碼的裝置，其包括：解調器、穿刺圖案估測器以及解碼器。其中，該解調器用以對從一發送器所傳送之一訊號進行解調。該穿刺圖案估測器用以判斷該被解調的訊號中是否有任何的穿刺同位位元，並當有穿刺同位位元時，藉由估測關於一穿刺圖案以決定該些穿刺同位位元的位置。該解碼器用以利用該些穿刺同位位元的位置以對資料進行解碼。其中，關於該穿刺圖案的資訊包括有藉由考慮到該發送器所決定之一調變方案所獲得的一穿刺圖案。
本發明其他的觀點、優點以及顯著的特徵將從以下詳加描述的內容呈現給本領域之技術人員參考，且為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下伴隨圖式所涉及的描述係以協助充分了解由申請專利範圍及其等義所界定之本發明的實施例，其包含有多種特定的描述係藉以協助充分了解，但其僅為例示性的。因此，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。另外，為了要清楚與簡潔說明，關於已知的部分將省略描述。
以下描述與申請專利範圍中的用字與用詞並不限制於參考書目中有關的意思，其僅為發明人為清楚說明給本領域之技術人員了解。因此，本領域之技術人員當可知以 下所描述之內容僅為例示性及闡述性的，其並不是用以限制本發明。
須理解的是，單一形式”一或一個”(a,an)和”該或所述”(the)亦包括多種參考物件(referents)，除非本文中已另外清楚地指明。因此，”一個組件表面”的參考物件包括此種表面之一個或多個的參考物件。
在描述本發明之前，首先描述高階調變之可靠度差異。在設計LDPC碼必須要注意，其係因組成高階調變符號(symbols)之多個位元的可靠度是相異的。當高階調變被使用在需要具有多種字碼長度之LDPC碼的通訊系統時，其相異於僅採用二進位移相鍵控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)或正交相位移動鍵控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)的通訊系統。
為了要解說高階調變之可靠度差異，關於正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)之訊號星狀圖(constellations)的描述將被提供，其中QAM為一種高階調變，且其通常使用在通訊系統中。已調變的QAM符號包含實部(real part)與虛部(imaginary part)，且各種調變符號可藉由實部與虛部之不同的振幅大小(magnitude)與記號(sign)而產生。QAM將與QPSK調變一起描述，藉以考慮到QAM之特性的細節。
圖5A繪示為一般QPSK調變的訊號星狀圖。
請參照圖5A，y0決定實部的記號，而y1決定虛部的記號。亦即，對於y0=0而言，實部的記號為正(+)；而對 於y0=1而言，實部的記號為負(-)。同樣地，對於y1=0而言，虛部的記號為正(+)；而對於y1=1而言，虛部的記號為負(-)。在QPSK調變中，由於y0與y1在錯誤發生機率(error occurrence probability)等同於他們的記號指示位元(sign indication bits)，其中該些記號指示位元各別指示為實部與虛部的記號，故對應於一個調變訊號之(y0,y1)的可靠度也同樣地重要。以y0,q與y1,q而言，第二下標索引‘q’指示為組成一調變訊號之位元中的第q個輸出。
圖5B繪示為一般16QAM調變的訊號星狀圖。
請參照圖5B，對應於一個調變訊號之位元的(y0,y1,y2,y3)之含義如下。位元y0與y2各別決定實部的記號與振幅大小，而位元y1與y3各別決定虛部的記號與振幅大小。換言之，位元y0與y1決定調變訊號之實部與虛部的記號，而位元y2與y3決定調變訊號之實部與虛部的振幅大小。因為區分已調變過之訊號的記號比區分已調變過之訊號的振幅大小更容易，所以位元y2與y3的錯誤發生機率會高於位元y0與y1。因此，就位元之非錯誤發生機率(亦即可靠度)來說，y0=y1>y2=y3，亦即組成QAM調變訊號的位元(y0,y1,y2,y3)具有不同的可靠度，且係不同於QPSK調變訊號。
在16QAM調變中，組成一訊號的4位元當中，有2位元係用以決定訊號之實部與虛部的記號，而其餘位元僅用以決定訊號之實部與虛部的振幅大小。因此，位元(y0,y1,y2,y3)的順序與每一位元的作用則容易遭受改變。
圖5C繪示為一般64QAM調變的訊號星狀圖。
對應於一個調變訊號之位元的位元(y0,y1,y2,y3,y4,y5)中，其位元y0、y2與y4決定實部的記號與振幅大小，而位元y1、y3與y5決定虛部的記號與振幅大小。於此，位元y0與y1各別決定實部與虛部的記號，而位元y2與y4的組合以及位元y3與y5的組合各別決定實部與虛部的振幅大小。因為區分已調變過之訊號的記號比區分已調變過之訊號的振幅大小更容易，所以位元y0與y1的可靠度會高於位元y2、y3、y4、y5的可靠度。位元y2與y3係依據已調變符號之振幅大小是否大於或小於4而被決定，而位元y4與y5係依據已調變符號之振幅大小是否接近於以2為中心且介於4或0而被決定，或者是否接近於以6為中心且介於4或8而被決定。因此，藉由位元y2與y3所決定的振幅大小之範圍為4，而藉由位元y4與y5所決定的振幅大小之範圍為2。如此一來，位元y2與y3的可靠度係高於位元y4與y5。據此，就位元之非錯誤發生機率(亦即可靠度)來說，y0=y1>y2=y3>y4=y5。
在64QAM調變中，組成一訊號的6位元當中，有2位元係用以決定訊號之實部與虛部的記號，而其餘4位元僅用以決定訊號之實部與虛部的振幅大小。因此，位元(y0,y1,y2,y3,y4,y5)的順序與每一位元的作用則容易遭受改變。同樣地，在256QAM或者更高之QAM的訊號星狀圖中，組成一調變訊號之位元的作用及可靠度皆如上述般的不同，因而詳細的描述在此並不再加以贅述之。
因此，本發明提供一種方法與裝置，藉以支援適於高階調變而具有多種字碼長度的LDPC碼，其中此高階調變在特定形式中利用已架構之LDPC碼的同位檢查矩陣。另外，本發明提供一種裝置，其係依據在特定形式中使用LDPC碼之通訊系統的同位檢查矩陣而支援具有多種字碼長度，以及本發明亦提供一種控制該裝置的方法。具體而言，本發明提供一種方法及其裝置，其藉由利用既定LDPC碼之同位檢查矩陣來產生LDPC碼，且所產生的LDPC碼小於既定的LDPC碼。
圖6繪示為使用LDPC碼之通訊系統中的收發器(transceiver)的方塊圖。
請參照圖6，在訊息u被傳送至接收器(receiver)630之前，訊息u會被輸入至發送器(transmitter)610的LDPC編碼器611。LDPC編碼器611會對訊息u進行編碼的動作，並且輸出已編碼之訊號c給調變器(modulator)613。調變器613會對已編碼之訊號c進行調變的動作，並且通過無線通道620來傳送已調變的訊號s給接收器630。接收器630中的解調器631會對所接收之訊號r進行解調的動作，並且輸出已解調的訊號x給LDPC解碼器633。LDPC解碼器633藉由對已解調之訊號x進行解碼後，以找出基於透過無線通道620所接收之資料之訊息的估測值 u 。
LDPC編碼器611依據通訊系統所需的字碼長度，而使用預設方案來產生同位檢查矩陣。特別來說，依據本發明之一實施例，LDPC編碼器611不須單獨地需要額外儲 存的資訊即可使用LDPC碼以支援多種字碼長度。
依據本發明之一實施例，一種使用縮短(shortening)或穿刺(puncturing)之方法可以從既定的LDPC碼中獲取多種字碼長度。於此所使用之”穿刺”的名詞係為一方法，其得以在LDPC字碼被產生之後，不需要傳送LDPC字碼的一特定部分，其中所產生之LDPC字碼係從既定且特定之同位檢查矩陣中進行LDPC編碼而產生。因此，接收器則可以判斷出不被傳送的位元已被消除。
對於穿刺的較佳理解，繪示於圖3中DVB-S2 LDPC碼的同位檢查矩陣將於以下做進一步地描述。
關於繪示於圖3中DVB-S2 LDPC碼之同位檢查矩陣，其總長度為N1，同位檢查矩陣之前端(leading)部分的K1行係對應到資訊位元，而所剩餘之後端部分的行係對應到長度為(N 1-K 1)的同位位元。
一般而言，穿刺可以被同時應用在資訊位元(information bits)與同位位元(parity bits)。雖然穿刺與縮短通常都可以減少字碼的長度，但上述所述及的穿刺並不等同於縮短，且其並不會限制特定位元的值。穿刺是一種單純地不傳送所產生的同位位元之特定資訊位元或特定部分的方法，所以接收器可以消除相應的位元。換言之，單純地藉由所產生的長度為N1之LDPC字碼中不傳送N p 個預先定義的位置中的位元，則穿刺可以獲得如同傳送一種長度為(N 1-N p )的LDPC字碼所獲得的效果。因為對應於在同位檢查矩陣中已穿刺之位元的行皆會在帶有已消除之 行的解碼流程中被使用到，所以穿刺與縮短不同。
再者，當系統建立時，對於已穿刺之位元的位置資訊通常可以在發送器及接收器中被縮短或估測出，所以接收器在進行解碼之前，可只將對應之已穿刺的位元予以消除。
在穿刺的技術中，因為由發送器實際所傳送的字碼之長度為N 1-N p ，且資訊字的長度經常為K 1，所以碼率(code rate)會變為K 1/(N 1-N p )，其總是大於第一既定的碼率K 1/N 1。
現在將描述適於DVB-S2 LDPC碼的縮短技術與穿刺技術。如上所述的DVB-S2 LDPC碼係為具有特定架構的LDPC碼。因此，相較於一般的LDPC碼，DVB-S2 LDPC碼可以接受更有效率的縮短與穿刺。
參照圖4，應用同位穿刺之DVB-S2 LDPC碼的特性將更加清楚地描述。在此值得一提的是，關於圖4之DVB-S2 LDPC碼，其N 1=30、K 1=15、M 1=5、q=3，且在3個行群組中第0行之權重為1的位置序列如下：0 1 2 0 11 13 0 10 14。
在第i行中具有權重為1的第i個位置序列依序表示為第i個行群組中帶有1之列之位置上的資訊。
圖7繪示為應用圖4之LDPC碼進行隨機穿刺的範例。因為圖7中已被穿刺之同位位元在解碼器中會被進行消除，所以在LDPC解碼流程中，已被穿刺之同位位元相較於其他未被消除之位元而言，並不會在效能提升效果上 增加，以至於其可靠度會減少。因此，在解碼流程中，其他直接與低可靠度之已被穿刺之同位位元連接的位元也會因效能提升效果的減少而更糟。效能提升效果的減少會隨著在坦納圖上之直接與已被穿刺之位元連接的邊緣之個數增加而提升。
舉例來說，於圖7中，對應於第0行的第0個資訊位元會直接連接已穿刺之同位位元兩次，對應於第3行的第3個資訊位元會直接連接已穿刺之同位位元一次，以及對應於第8行的第8個資訊位元會直接連接已穿刺之同位位元三次。在這種情況下，在解碼流程中，效能提升效果之最佳者為第3個資訊位元，接下來為第0個資訊位元，而最差者為第8個資訊位元。換言之，當變數節點彼此的度是等同時，效能提升效果會隨著所連接之已被穿刺之位元的個數增加而減少。
從圖7中可以清楚得知，由於為隨機穿刺圖案(random puncturing pattern)，所以直接連接到各別之資訊位元的已被穿刺之同位位元的個數也是隨機的。因此，各別之資訊位元的可靠度也是隨機的機率也會相當高。換言之，當某些資訊位元可能獲得高於其所需之解碼效能時，其他的資訊位元可能會有顯著的效能下降。隨機穿刺圖案在解碼流程中可能會導致資訊位元之可靠度的相當大的不規則性。
圖8繪示為應用圖4之LDPC碼進行非隨機穿刺的第二範例。特別來說，在一特定形式之一相對的非隨機穿刺圖案係被應用於圖8之範例。
請參照圖8，雖然已應用了所述相對的非隨機穿刺圖案，但依據相應的穿刺圖案而言，資訊位元的連接關係可能更加地不規則。圖8之非隨機穿刺圖案可能比圖7之隨機穿刺圖案來的更加不規則。
具有如DVB-S2 LDPC碼之特定架構的同位檢查矩陣之LDPC碼而言，依據穿刺圖案而於資訊位元與同位位元間進行穿刺的連接關係可以被顯著地改變。
本發明之實施例建議一穿刺圖案，其藉由在使用DVB-S2 LDPC碼之結構特性的編碼流程中，盡可能阻止資訊位元之可靠度的不規則性，從而提供穩定的解碼效能。
圖9繪示為應用圖4之LDPC碼來進行非隨機穿刺的第三範例。在圖9的範例中，穿刺圖案係被應用在圖4之同位檢查矩陣，且由於q=3(多個成分變數其中之一)，故而穿刺圖案係於已被穿刺之位元間維持固定為3的區間。如同圖9所示，每一資訊位元係相同，且連接已穿刺位元兩次。
由於DVB-S2 LDPC碼之架構，當介於已被穿刺之位元間的區間依據q之數值而被設定時，介於已被穿刺之位元與資訊位元間的不規則性會被顯著地降低。這將比圖3所述的更好。
請參照規則1與2以及圖3，關於每一行群組，在相應行群組中第一行之1的位置會決定其餘行之1的位置。按照q的倍數，於其餘行中帶有1之列的索引會恰好不同於在第一行中帶有1之列的索引，關於同餘(modulo)(N 1-K 1) 而言，其中N 1表示為LDPC字碼的長度，而K 1指示為資訊字的長度。更清楚來說，按照q以及關於同餘(N 1-K 1)而言，在特定行群組之兩連續行中帶有1之列的索引會彼此恰好不同。
DVB-S2 LDPC碼的另一特性位於相應於同位檢查矩陣中之同位部分的子矩陣(sub-matrix)中。請參照圖3，同位部分具有下三角矩陣的架構，且1存在於對角線的部分，而在這種架構下，第i個同位位元會對應位於第i列中的1。
按照DVB-S2 LDPC碼的結構特性，假設特定的同位位元會被穿刺，如果同位穿刺恰好在q的區間重複，則在特定之行群組中連接於被穿刺之同位位元的資訊位元之邊緣的個數會非常規則。舉例來說，假設0 i<q的情況下，第i個同位位元會被穿刺，且在0 k<M 1的情況下，第(i+kq)個同位位元會被重複穿刺，假如某個資訊位元連接至第i個同位位元時，這指示為相應於資訊位元之行的第i列存在1。因此，可以了解的是，相應於資訊位元之行中的第(i+kq)列中存在1，其中此資訊位元係根據規則1與2而與上述資訊位元間在行群組中分隔k行。於是，資訊位元會連接至第(i+kq)個已穿刺之位元。
關於DVB-S2 LDPC碼，因為在一個行群組中相應於整體資訊字之變數節點的度係彼此相同，且一個或更少的1會分佈在一列當中，所以當週期為q的穿刺被應用時，相應於一個行群組的資訊位元會連接至相同數量之已被穿 刺的位元。因此，介於已被穿刺之位元與資訊位元間的連接關係會變成規則性，以至於在解碼流程中可以預期為穩定解碼。
描述至此，可以得知的是，關於DVB-S2 LDPC碼，藉由DVB-S2 LDPC碼之架構特性的最佳使用可以讓週期為q之穿刺技術提供效能提升。然而，截至目前為止，關於考慮週期為q之穿刺所獲得的最佳化穿刺圖案僅已知有藉由設定BPSK或QPSK所獲得的成果。
除了週期為q之穿刺方法外，當應用縮短或穿刺至一般的LDPC碼時，依據碼率或字碼長度而使效能變佳的方法也是已知的。然而，因為這些已知現行之尋找縮短/穿刺圖案的方法係僅考慮BPSK或QPSK以進行最佳化流程，所以僅有一個最佳縮短/穿刺圖案可以存在於既定的LDPC碼。
然而，當所獲得的最佳縮短/穿刺圖案被高階調變使用時，訊號星狀圖/位元(在訊號星狀圖上的位元映射)映射方案(signal constellation/bit mapping scheme)已被決定，且可能不同於BPSK或QPSK調變者。
在BPSK或QPSK調變中，因為組成一符號之位元的可靠度是相等的，且字碼位元的可靠度在經由縮短或穿刺之後的LDPC字碼中亦相等，以至於不需考慮尋找縮短/穿刺圖案之流程的調變方案。然而，如上所述，在16QAM、64QAM以及256QAM之高階調變中，因為組成一符號之位元的可靠度是不同的，所以當高階調變方案與訊號星狀 圖/位元映射方案被決定時，運用縮短或穿刺後之LDPC字碼的字碼位元之可靠度可能會不同於其運用縮短或穿刺前的可靠度。
圖10繪示為DVB-S2 LDPC碼之同位檢查矩陣的另一範例。
於圖10中，N 1=40、K 1=10、M 1=5、q=6，且一資訊字之兩個行群組中第0行之權重為1的位置序列如下：0 5 10 20 25 7 15 26
在第i行中具有權重為1的第i個位置序列依序表示為第i個行群組中帶有1之列之位置上的資訊。
請參照圖10，相應於第一行群組的每一行之度為5，且相應於第二行群組的每一行之度為3。一般而言，關於LDPC碼，其在解碼流程的效能提升效果會在度增加時而表現出色。因此，可以預期的是相應於第一行群組所解碼過後的位元之效能會高於第二行群組所解碼過後的位元之效能。
接著請參照圖11，以下將簡單描述當BPSK或QPSK被應用於具有圖10之同位檢查矩陣之LDPC碼所適用的穿刺圖案。於圖11中，y0與y1指示為每一BPSK符號或指示為組成一個QPSK符號的兩個位元。因此，y0與y1係等同於訊號星狀圖上的可靠度。
請再次參照圖11，在一子矩陣中相應於第5行之同位位元被穿刺之後，其中所述子矩陣係對應於一任意的同位 位元，一個同位位元於q的期間會被穿刺4次。因此，在坦納圖上，相應於度為5之行的資訊位元會透過2個邊緣而與已被穿刺的位元連接，且相應於度為3之行的資訊位元則不會與已被穿刺的位元連接。
一般而言，在解碼流程中，連接於多個已被穿刺之位元的位元顯得有較差的效能提升效果。然而，度為5的行仍有3邊未與已被穿刺之位元連接，以至於在解碼流程中，效能可能不會又太大的減少。另外，在度為3之行中的資訊位元不會直接與已被穿刺之同位位元連接，所以在解碼流程中可能不會同樣地發生有顯著效能的減少。
在此，就以在解碼流程中效能提升效果而論，假設度為5的行大於度為3的行。然而，這樣的假設僅針對BPSK或QPSK有效而已，其總是無法被應用在一般的高階調變。
舉例來說，如圖12A所繪示般，16QAM可以被應用在具有圖10之同位檢查矩陣的LDPC碼。於圖12中，y0與y1指示為高可靠度之位元，其分別取決於16QAM符號中實部與虛部的記號，亦即：位元間之可靠度的關係被定義成y0=y1>y2=y3。
請參照圖12A，度為5之行被映射到y3，而度為3之行被映射到y1。換言之，在訊號星狀圖上，度為5之行被映射到低可靠度位元，而度為3之行被映射到高可靠度位元。
在這種情況下，在解碼流程中，度為5之行不能被推斷說具有高的效能提升效果，其理由如下：按照16QAM 調變的特性，由於度為5之行會映射到從一通道所接收之訊號的低可靠度資訊，所以在解碼流程中，它們的可靠度提升會非常地慢。另一方面，儘管度為3之行具有較低的度，但度為3之行會映射到低可靠度資訊，所以可靠度提升效果會發生的相當快。
如上所述，在應用LDPC碼之高階調變中對應於度較高之行的位元並不能保證總是具有較佳的效能。
請返回再參照圖12A，在一種實行方案中，在一子矩陣中相應於第4行之同位位元被穿刺之後，其中所述子矩陣係對應於一任意同位位元，一個同位位元於q的期間會被穿刺4次。因此，在坦納圖上，度為5之行與度為3之行的資訊位元皆會透過1個邊緣而與已被穿刺的位元連接。
在圖11所應用的穿刺圖案中，已被穿刺之位元僅會連接至度為5的行，其係因在BPSK或QPSK中，度為5之行的效能提升效果較高。然而，在圖12A的穿刺圖案中，已被穿刺之位元會基於調變方案以考慮對應於每一行群組間之可靠度的差異而被均勻地分佈。在這種條件的分析下，由於度為5之行僅會連接至一個已被穿刺之位元，所以有相當高的機率不再有顯著效能上的減少會發生。而且，儘管度為3之行會連接至一個已被穿刺之位元，且它們會從所接收之訊號對應到高可靠度資訊，以至於有相當高的機率不會發生顯著效能上的減少。
相似地，即使當64QAM調變被應用在如圖12B所繪 示具有圖10之同位檢查矩陣的LDPC碼時，其特性可能會不同於BPSK、QPSK以及16QAM。於圖12B中，y0與y1指示為高可靠度之位元，其分別取決於64QAM符號中實部與虛部的記號，亦即：位元間之可靠度的關係會被定義成y0=y1>y2=y3>y4=y5。
圖12B繪示為基於考慮相應於度為2之行的同位位元所獲得的穿刺圖案之範例。關於圖12A中的16QAM，雖然已被穿刺位元中的3個位元會連接至最低可靠度的位元y2與y3，但由於對應於度為5之行與度為3之行的資訊位元具有良好的效能，所以可能不會發生效能減少的情形。然而，在圖12B所應用的64QAM，當過多的同位位元連接到具有相當低之可靠度的y4與y5時，效能減少的情形可能會發生。
在此值得一提的是，於圖12A與圖12B中，當LDPC碼因為進行縮短或穿刺而減少其字碼長度時，相應於訊號星狀圖之位元的順序會相同，但這些位元會以一預設比例而減少。舉例來說，於圖12A與圖12B中，關於LDPC碼，相應於訊號星狀圖之位元的順序(y3,y1,y0,y2,y1,y3,y2,y0)與(y5,y1,y3,y4,y0,y2,y3,y5,y1,y2,y4,y0)會被維持，但是相應於每一訊號星狀圖之位元的比例會與LDPC字碼的長度成比例而減少。
於圖10、圖11、圖12A與圖12B的描述中可以輕易地預期到依據調變方案可以讓相同的穿刺圖案改變。亦即，當高階調變方案與訊號星狀圖/位元映射方案基於既定 的LDPC碼而被決定時，理想的穿刺圖案會依據已被穿刺之位元與其它未被穿刺之位元間的連接關係而被改變。因此，依據傳輸調變的方案，相異的穿刺圖案應該可以被應用，藉以盡量消除由進行穿刺所導致之效能下降的可能。
應用上述穿刺方案的一般流程可以被彙整成以下5個步驟。傳統上，於此可以假設N 1為為指示LDPC碼之長度，每一行群組包括M 1行，以及N p 同位位元被用以穿刺。以下穿刺的流程係簡單繪示於圖13。
穿刺步驟1：
於步驟1301中，傳輸裝置產生現行縮短/非縮短的DVB-S2 LDPC字碼。
穿刺步驟2：
於步驟1303中，傳輸裝置決定若干個用以進行穿刺的同位位元的數目N p ，且於步驟1305中找出，其中為小於或等於x的最大整數。
穿刺步驟3：
於步驟1307中，傳輸裝置依據傳輸調變方案以決定關於0 x<A與0 i x <q之條件下的穿刺同位位元。假設0 x<q，i x 的數值會事先利用考慮傳輸調變方案的密度演化(evolution)方法而被決定出(於此，A q的關係是已知的)。
穿刺步驟4：
在步驟1307中，傳輸裝置在0 x<A與0 k<M 1的條件 下對所有的同位位元進行穿刺。在此，常數B為一個預設非0的整數。
穿刺步驟5：
在步驟1307中，傳輸裝置在0 k<N p -AM 1的條件下同時對同位位元進行穿刺。因此，於步驟1309中，傳輸裝置會傳送除了已被穿刺之位元以外的位元。
從穿刺步驟1至5可以了解到當位元之數量Np要被穿刺時，穿刺圖案可以被精確地定義，序列資訊定義i x 的數值，且q為已知的數值。
上述所清楚描述的穿刺步驟係依據調變方案而被進行，且具有N 1=16200、K 1=7200、M 1=360、q=25之特性的DVB-S2 LDPC碼之小於最佳化(亦即，次最佳化(sub-optimized))的穿刺圖案係顯示於表1中。選擇次最佳穿刺圖案的流程將於以下清楚的描述。
於表1中，(p 0,p 1,p 2,...,p 8999)表示為所有DVB-S2 LDPC碼的同位位元，其係以列方式被列舉出。
請參照表1，其可以得知當同位位元之長度決定要被穿刺時，無論何種調變方案，穿刺流程會基於次最佳的穿刺圖案而透過一預設流程來進行，但是依據調變方案，指示最佳化之穿刺圖案之排列函數間的關係皆不同。亦即，當穿刺方法係不考慮調變方案而被應用時，依據調變方案可能會發生顯著效能降低的情況。
從穿刺流程可以得知AM 1同位位元係於穿刺步驟3與4中被穿刺，而N p -AM 1同位位元係於步驟5中被穿刺。如此一來，N p 同位位元的全部都會被穿刺。
依據尋找穿刺圖案之條件，表1所顯示之次最佳的穿刺圖案可能不是唯一的。因為在選擇穿刺圖案之流程中有幾個選擇，其將在以下詳加描述，多種顯示良好效能之穿刺圖案可能是有效的。實際上，表2所顯示之穿刺圖案也可以提供相當優良的效能，其如同表1所定義之穿刺圖案般。
對應於使用在表2之16QAM與64QAM調變之訊號星狀圖的映射位元之方法係應用如圖12A與12B相同的位元映射方案所獲得。
經由穿刺之後所傳送的DVB-S2 LDPC碼會透過圖14之解碼流程而由接收裝置所接收之訊號中恢復其原始訊號。
圖14繪示為依據本發明一實施例之在接收裝置中進行接收方法的流程圖。
請參照圖14，於步驟1401中，接收裝置從已接收之訊號來判斷或估測穿刺/縮短圖案。因此，於步驟1403中，接收裝置會判斷是否有任何已被穿刺或已被縮短的位元。在未有已被穿刺或已被縮短的位元的情況下，接收裝置會於步驟1409中進行解碼的動作。然而，當有已被穿刺或已被縮短之位元的情況下，接收裝置會於步驟1405中提供穿刺/縮短圖案給LDPC編碼器1560，其將搭配圖15一起描述。
於步驟1407中，LDPC編碼器1560會判斷已被穿刺之位元是否有被消除，以及判斷將變為0之已縮短之位元的數值的機率是否為1。因此，LDPC編碼器1560會於步驟1409中進行解碼的動作。
於穿刺的流程中，應用週期為q的穿刺，藉以穩定使用DVB-S2 LDPC碼之結構特性的DVB-S2 LDPC碼之效能。
本發明與先前技術之間最為顯著的差異在於當於穿 刺步驟3決定出要被穿刺的位元時，本發明會考慮傳輸調變方案的可靠度。以下提供一種序列選擇程序之範例，藉以決定於穿刺步驟3之DVB-S2 LDPC碼中要被穿刺的位元。當應用不同的其他LDPC碼時，以下的選擇程序是可以被改變的。
選擇程序1：
首先決定可能連接至較少數量之資訊位元的多個位元。
選擇程序2：
利用考慮了調變方案(modulation scheme)與度分佈(degree distribution)之密度演化分析方法(density evolution analysis method)，而從選擇程序1所決定之同位位元中決定要被穿刺的同位位元，這些要被穿刺的同位位元係顯示出最高漸進式效能(most asymptotic performance)。
選擇程序3：
基於選擇程序2所決定之要被穿刺的同位位元，除了已經被選擇為將進行穿刺之位元以外，對其餘的位元重複進行選擇程序1與選擇程序2。
一般而言，當要被穿刺之位元的數量Np變化相當大時，基於Np之數值的所有最佳化穿刺圖案可能彼此間不具關聯性。換言之，在Np之數值變化相當大的系統中，基於Np之數值的所有最佳化穿刺圖案必須為了最佳化效能而被分別地儲存起來。
然而，儘管應用上述選擇程序所獲得的所有穿刺圖案並不保證可以因應所有的狀況而達到最佳化，但它們可以不管Np之數值的改變，而能從具有規則性之規則的一個穿刺圖案中達到相對穩定的效能，故而可以獲得相對穩定的效能以及容易儲存所有的穿刺圖案。
舉例來說，假定要被穿刺之位元的順序被設定為P 1 、P 2 、...、P q ,，則於任意數值的Np經由穿刺步驟1至5後，僅有指示同位位元之順序的序列可以被儲存，藉以成為有效的穿刺。
穿刺技術可以增加碼率，其係因穿刺技術可以改變LDPC字碼的長度，且不需改變資訊長度就可降低字碼長度。更佳地，穿刺與縮短可以被同時應用以獲得系統所需的碼率與字碼長度。
如上所述，假設LDPC碼的字碼長度與資訊長度分別為N 2與K 2，且其打算從具有字碼長度為N 1與資訊長度為K 1之既定的LDPC碼所獲得，假如N 1-N 2=N △ 與K 1-K 2=K △ 的定義是已給定的，所以具有字碼長度為N 2與資訊長度為K 2的LDPC碼可以藉由縮短K △ 位元與穿刺N p (=N △ -K △ )位元，而從既定的LDPC碼之同位檢查矩陣中被產生。在N △ >0或K △ >0之條件下所產生的LDPC碼，由於碼率為，所以穿刺與縮短的長度可以考慮N 2與而被設定。
圖15繪示為依據本發明一實施例之使用穿刺/縮短LDPC碼之傳輸裝置的方塊圖。
請參照圖15，傳輸裝置包括控制器(controller)1510、縮短圖案應用器(shortening pattern applier)1520、LDPC碼同位檢查矩陣提取器(LDPC code parity-check matrix extractor)1540、LDPC編碼器(encoder)1560，以及穿刺圖案應用器(puncturing pattern applier)1580。
LDPC碼同位檢查矩陣提取器1540用以提取經由縮短的LDPC碼同位檢查矩陣。LDPC碼同位檢查矩陣可以使用記憶體而被提取出、可以由傳輸裝置所供給，或者可以由傳輸裝置所產生。
控制器1510用以控制縮短圖案應用器1520以依據資訊長度而決定一縮短圖案。縮短圖案應用器1520用以插入帶有0之數值的位元至相應於已縮短之位元的位置，或者用以移除相應於既定的LDPC碼之同位檢查矩陣中已被縮短之位元的行。縮短圖案可以藉由提取儲存在記憶體內之縮短圖案而被決定、或者使用序列產生器(sequence generator，未繪示)來產生一縮短圖案，或者對同位檢查矩陣與既定的資訊位元進行密度演化分析演算法，藉以獲得一縮短圖案。
當碼不需要縮短時，則縮短圖案應用器1520非必要。再者，控制器1510用以控制穿刺圖案應用器1580以依據調變方案與穿刺位元的長度而決定及應用穿刺圖案。
穿刺圖案應用器1580用以決定若干個用以進行穿刺 的同位位元，並在多個預設區間內劃分這些同位位元，且決定穿刺位元的數量，其中這些穿刺位元係於這些預設區間內被穿刺。另外，穿刺圖案應用器1580更用以決定一調變方案，且依據此已決定之調變方案，決定多個穿刺同位位元的位置，其中這些穿刺同位位元的位置係對應於這些預設區間內之已被決定的穿刺同位位元的編號。再者，穿刺圖案應用器1580更用以對多個穿刺同位位元進行重複穿刺，其中這些穿刺同位位元係對應於在這些預設區間中已被決定的位置。這些預設區間係由這些同位位元之長度除以同位檢查矩陣中之一個行群組的長度而決定。
依據調變方案而透過傳輸單元(未繪示)傳送除了被穿刺位元以外所剩餘的所有位元給接收器。
LDPC編碼器1560基於經由控制器1510與縮短圖案應用器1520所縮短的LDPC碼而進行編碼的動作。
圖16繪示為依據本發明一實施例之接收裝置的方塊圖。接收裝置係接收從使用穿刺/縮短之DVB-S2 LDPC碼之通訊系統所傳送的訊號，並將其恢復成使用者所需的資料。
請參照圖16，接收裝置包括控制器1610、縮短/穿刺圖案決定/估測單元(shortening/puncturing pattern determination/estimation unit)1620、解調器(demodulator)1630，以及LDPC解碼器(decoder)1640。
解調器1630用以接收並解調一縮短/穿刺LDPC碼，並且提供已解調後的訊號給縮短/穿刺圖案決定/估測單元 1620與LDPC解碼器1640。
在控制器1610的控制下，縮短/穿刺圖案決定/估測單元1620用以估測或決定關於已解調後之訊號中LDPC碼之縮短/穿刺圖案的資訊，並且提供穿刺/縮短位元的位置資訊給LDPC解碼器1640。縮短/穿刺圖案決定/估測單元1620可以藉由提取儲存在記憶體內之穿刺/縮短圖案而決定或估測該穿刺/縮短圖案、或者使用先前所實行之產生方法來產生穿刺/縮短圖案，或者對同位檢查矩陣與既定的資訊長度進行密度演化分析演算法，藉以獲得一穿刺/縮短圖案。LDPC解碼器1640會在已穿刺之多個位元上進行消除流程，且隨即對該些多個位元進行解碼。
當傳輸裝置同時應用縮短與穿刺時，接收裝置內的縮短/穿刺圖案決定/估測單元1620可能會先對縮短實行圖案決定/估測、或先對穿刺實行圖案決定/估測，或者同時對縮短與穿刺實行圖案決定/估測。縮短/穿刺圖案決定/估測單元1620會判斷在解調後之訊號中是否存在/不存在穿刺位元。當存在穿刺位元時，縮短/穿刺圖案決定/估測單元1620會藉由估測關於穿刺圖案的資訊，以決定被穿刺同位位元的位置。
假設將變為0之已被穿刺之位元的機率以及將變為1之已被穿刺之位元的機率等於1/2，則LDPC解碼器1640會利用已被決定之穿刺同位位元的位置而對資料進行解碼的動作。因為將變為0之已被縮短之位元的數值之機率為1(亦即100%)，所以LDPC解碼器1640會依據將變為 0之已縮短之位元的數值1之機率，而決定是否允許將已縮短之位元加入至其進行解碼的運算。當LDPC解碼器1640藉由縮短/穿刺圖案決定/估測單元1620而接收已縮短之DVB-S2 LDPC碼之長度的資訊時，LDPC解碼器1640會將所接收的訊號恢復成使用者所需的資料。
與圖15有關聯來進行描述，上述縮短係於LDPC編碼器1560之輸入級中進行，而穿刺則於LDPC編碼器1560之輸出級中進行。然而，於圖16的接收裝置中，LDPC解碼器1640必需同時具有穿刺及縮短的資訊才能得以進行解碼的動作。
從上述描述可以清楚看出，本發明之實施例可以使用通訊系統(此通訊系統係使用高階調變與LDPC碼)之既定的同位檢查矩陣上的資訊，藉由使編碼/解碼的效能達到最佳化，以產生具有不同字碼長度之獨立的LDPC碼。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
H1‧‧‧同位檢查矩陣
202、204、206、208、210、212、214、216‧‧‧變數節點
218、220、222、224‧‧‧檢查節點
610‧‧‧發送器
611‧‧‧LDPC編碼器
613‧‧‧調變器
620‧‧‧通道
630‧‧‧接收器
631‧‧‧解調器
633‧‧‧LDPC解碼器
u‧‧‧訊息
c、s、r、x‧‧‧訊號
u ‧‧‧訊息的估測
1301~1309‧‧‧本發明一實施例之從已儲存之LDPC碼的同位檢查矩陣中產生具有不同字碼長度之LDPC碼的方 法流程圖的各步驟
1401~1409‧‧‧本發明一實施例之在接收裝置進行LDPC碼解碼的方法流程圖的各步驟
1510、1610‧‧‧控制器
1520‧‧‧縮短圖案應用器
1540‧‧‧LDPC碼同位檢查矩陣提取器
1560‧‧‧LDPC編碼器
1580‧‧‧穿刺圖案應用器
1620‧‧‧縮短/穿刺圖案決定/估測單元
1630‧‧‧解調器
1640‧‧‧LDPC解碼器
圖1繪示為長度為8之LDPC碼之同位檢查矩陣的範例。
圖2繪示為長度為8之LDPC碼之同位檢查矩陣的坦納圖。
圖3繪示為DVB-S2 LDPC碼。
圖4繪示為DVB-S2 LDPC碼之同位檢查矩陣的範例。
圖5A繪示為在數位通訊系統中使用QPSK調變的訊號星狀組態圖。
圖5B繪示為在數位通訊系統中使用16QAM調變的訊號星狀組態圖。
圖5C繪示為在數位通訊系統中使用64QAM調變的訊號星狀組態圖。
圖6繪示為使用LDPC碼之通訊系統中收發器(transceiver)的方塊圖。
圖7繪示為應用至圖4之LDPC碼的隨機穿刺的範例。
圖8繪示為應用至圖4之LDPC碼的非隨機穿刺的另一範例。
圖9繪示為應用至圖4之LDPC碼的非隨機穿刺的另一範例。
圖10繪示為DVB-S2 LDPC碼之同位檢查矩陣的另一範例。
圖11繪示為以BPSK或QPSK傳輸而在圖10之LDPC碼中所決定之穿刺圖案的範例。
圖12A繪示為以16QAM傳輸而在圖10之LDPC碼中所決定之穿刺圖案的範例。
圖12B繪示為以64QAM傳輸而在圖10之LDPC碼中所決定之穿刺圖案的範例。
圖13繪示為依據本發明一實施例之從已儲存之LDPC碼的同位檢查矩陣中產生具有不同字碼長度之 LDPC碼的方法流程圖。
圖14繪示為依據本發明一實施例之在一接收裝置中進行LDPC碼解碼的方法流程圖。
圖15繪示為依據本發明一實施例之使用一已穿刺/縮短的LDPC碼之傳輸裝置的方塊圖。
圖16繪示為依據本發明一實施例之使用一已穿刺/縮短的LDPC碼之接收裝置的方塊圖。
1301~1309‧‧‧本發明一實施例之從已儲存之LDPC碼的同位檢查矩陣中產生具有不同字碼長度之LDPC碼的方法流程圖的各步驟

Claims (24)

  1. 一種使用低密度同位檢查(Low-Density Parity-Check,LDPC)碼來進行通道編碼的方法，包括：決定若干個用以進行穿刺的同位位元以及一調變方案；從預設間距內劃分該同位位元來建構同位位元集；基於該些用以進行穿刺的同位位元來決定若干個同位位元集；以及基於該些已被決定的將被刺穿的同位位元集來穿刺同位位元，以及依據該些將被刺穿的同位位元集的一預設順序，其中該同位位元集的該預設順序是依據該調變方案來決定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的使用LDPC碼來進行通道編碼的方法，其中當一字碼長度為16200以及一資訊長度為7200，該調變方案為16QAM，該些將被刺穿的同位位元集的該順序被定為6、4、13、9、18、8、15、20、5、17、2、22、24、7、12、1、16、23、14、0、21、10、19、11、3。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的使用LDPC碼來進行通道編碼的方法，其中當一字碼長度為16200以及一資訊長度為7200，該調變方案為64QAM，該些將被刺穿的同位位元集的該順序被決定為6、15、13、10、3、17、21、8、5、19、2、23、16、24、7、18、1、12、20、0、4、14、9、11、22。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的使用LDPC碼來進行通道編碼的方法，更包括：當該些用以進行穿刺的同位位元不是該些同位位元集的 一倍數時，同時對除了該被穿刺的同位位元外剩餘的同位位元進行穿刺。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的使用LDPC碼來進行通道編碼的方法，其中該些同位位元集是藉由下列方程式來決定； 其中A代表該些用以進行穿刺的同位位元集，N p 代表若干個用以進行穿刺的同位位元，M 1 代表在一同位位元集中的位元數。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的使用LDPC碼來進行通道編碼的方法，其中該同位位元集是藉由下列方程式來建構； 其中P j 代表第j同位位元集，N 1代表一LDPC字碼的一長度，K 1代表一資訊字組的一長度，M 1 代表在一同位位元集中的位元數，q的值滿足q=(N 1 -K 1 )/M 1 ，其中K 1 /M 1 為一整數，以及0 j<q。
  7. 一種在使用LDPC碼的通訊系統中進行通道編碼的裝置，包括：一穿刺圖案應用器，用以決定若干個用以進行穿刺的同位位元以及一調變方案，從預設間距內劃分該同位位元來建構同位位元集，基於該些用以進行穿刺的同位位元來決定若干個同位位元集，以及基於該些已被決定的將被刺穿的同位位元集來穿刺同位位元，以及依據該些將被刺穿的同位位元集的一預 設順序，其中該同位位元集的該預設順序是依據該調變方案來決定。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的在使用LDPC碼的通訊系統中進行通道編碼的裝置，其中當一字碼長度為16200以及一資訊長度為7200，該調變方案為16QAM，該些將被刺穿的同位位元集的該順序被定為6、4、13、9、18、8、15、20、5、17、2、22、24、7、12、1、16、23、14、0、21、10、19、11、3。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的在使用LDPC碼的通訊系統中進行通道編碼的裝置，其中當一字碼長度為16200以及一資訊長度為7200，該調變方案為64QAM，該些將被刺穿的同位位元集的該順序被決定為6、15、13、10、3、17、21、8、5、19、2、23、16、24、7、18、1、12、20、0、4、14、9、11、22。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的在使用LDPC碼的通訊系統中進行通道編碼的裝置，當該些用以進行穿刺的同位位元不是該些同位位元集的一倍數時，該穿刺圖案應用器同時對除了該被穿刺的同位位元外剩餘的同位位元進行穿刺。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的在使用LDPC碼的通訊系統中進行通道編碼的裝置7，其中該些同位位元集是藉由下列方程式來決定； 其中A代表該些用以進行穿刺的同位位元集，N p 代表若干個用以進行穿刺的同位位元，M 1 代表在一同位位元集中的 位元數。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的在使用LDPC碼的通訊系統中進行通道編碼的裝置，其中該同位位元集是藉由下列方程式來建構； 其中P j 代表第j同位位元集，N 1代表一LDPC字碼的一長度，K 1代表一資訊字組的一長度，M 1 代表在一同位位元集中的位元數，q的值滿足q=(N 1 -K 1 )/M 1 ，其中K 1 /M 1 為一整數，以及0 j<q。
  13. 一種使用LDPC碼來進行通道解碼的方法，包括：對從一發送器所傳送的一訊號進行解調變；藉由估測關於將被刺穿的同位位元集以及該些同位位元集的一預設順序的資訊來決定該被穿刺的同位位元的位置資訊；以及使用該被穿刺的同位位元的該位置來對資料進行解碼，其中該些同位位元集的該預設順序是依據一調變方案來決定。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的方法，其中當一字碼長度為16200以及一資訊長度為7200，該調變方案為16QAM，該些將被刺穿的同位位元集的該順序被定為6、4、13、9、18、8、15、20、5、17、2、22、24、7、12、1、16、23、14、0、21、10、19、11、3。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的方法，其中當一字碼長度為16200以及一資訊長度 為7200，該調變方案為64QAM，該些將被刺穿的同位位元集的該順序被決定為6、15、13、10、3、17、21、8、5、19、2、23、16、24、7、18、1、12、20、0、4、14、9、11、22。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的方法，其中決定該被穿刺的同位位元的該位置的步驟，更包括：當該些被穿刺的位元不是該些同位位元集的一倍數時，同時決定該剩餘的被穿刺的同位位元的位置。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的方法，其中該些同位位元集是藉由下列方程式來決定； 其中A代表該些用以進行穿刺的同位位元集，N p 代表若干個用以進行穿刺的同位位元，M 1 代表在一同位位元集中的位元數。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的方法，其中該同位位元集是藉由下列方程式來建構； 其中P j 代表第j同位位元集，N 1代表一LDPC字碼的一長度，K 1代表一資訊字組的一長度，M 1 代表在一同位位元集中的位元數，q的值滿足q=(N 1 -K 1 )/M 1 ，其中K 1 /M 1 為一整數，以及0 j<q。
  19. 一種使用LDPC碼來進行通道解碼的裝置，包括：一解調器，用以對從一發送器所傳送的一訊號進行解調變；一穿刺圖案估測器，藉由估測關於將被刺穿的同位位元集以及該些同位位元集的一預設順序的資訊來決定該被穿刺的同位位元的位置資訊；以及一解碼器，使用該被穿刺的同位位元的該位置來對資料進行解碼，其中該些同位位元集的該預設順序是依據一調變方案來決定。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的裝置，其中當一字碼長度為16200以及一資訊長度為7200，該調變方案為16QAM，該些將被刺穿的同位位元集的該順序被定為6、4、13、9、18、8、15、20、5、17、2、22、24、7、12、1、16、23、14、0、21、10、19、11、3。
  21. 如申請專利範圍第19項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的裝置，其中當一字碼長度為16200以及一資訊長度為7200，該調變方案為64QAM，該些將被刺穿的同位位元集的該順序被決定為6、15、13、10、3、17、21、8、5、19、2、23、16、24、7、18、1、12、20、0、4、14、9、11、22。
  22. 如申請專利範圍第19項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的裝置，其中該穿刺圖案估測器更進一步用以當該些被穿刺的位元不是該些同位位元集的一倍數時，同時決定該剩餘的被穿刺的同位位元的位置。
  23. 如申請專利範圍第19項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的裝置，其中該些同位位元集是藉由下列方程式來決定； 其中A代表該些用以進行穿刺的同位位元集，N p 代表若干個用以進行穿刺的同位位元，M 1 代表在一同位位元集中的位元數。
  24. 如申請專利範圍第19項所述的使用LDPC碼來進行通道解碼的裝置，其中該同位位元集是藉由下列方程式來建構； 其中P j 代表第j同位位元集，N 1代表一LDPC字碼的一長度，K 1代表一資訊字組的一長度，M 1 代表在一同位位元集中的位元數，q的值滿足q=(N 1 -K 1 )/M 1 ，其中K 1 /M 1 為一整數，以及0 j<q。
TW102103952A 2008-02-26 2009-02-26 在使用低密度同位檢查碼之通訊系統中進行通道編碼與解碼的方法與裝置 TWI511469B (zh)

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