用于ldpc编码的调制和qam星座的位置换模式的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于数字信号处理的方法以及利用所述方法的传送/接收系统；本发明基于LDPC码（尤其是具有3/5码率的LDPC码）与QAM调制（尤其是16QAM或64QAM或256QAM调制）的结合使用；在传送端，在QAM星座映射功能之前执行位置换（解复用）；在接收端，在QAM星座解映射功能之后执行位置换。
【专利说明】用于LDPC编码的调制和QAM星座的位置换模式
[0001]本申请是 申请人:RAI意大利无线电视股份有限公司于2010年8月31日提交的同名中国专利申请200980107396.7的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及用于数字信号处理的方法和利用所述方法的传送/接收系统。
[0003]本发明主要旨在(但非排他地)用于接收和传送数字音频和视频信号，尤其是第二代数字地面电视信号的广播中涉及的那些。
【背景技术】
[0004]为了保护信号不受传输信道的失真的影响，用于宽带卫星广播(DVB-S2)的第二代系统利用与QPSK、8PSK、16APSK和32APSK调制(图1)相关联的LDPC (低密度奇偶校验)编码，这些调制适合于通过诸如卫星信道之类的非线性信道的传送。DVB-S2标准和LDPC码的描述能够在例如 A.Morello, V.Mignone,“DVB_S2: The Second Generat1n Standardfor Satellite Broad-band Services”，Proceedings of the IEEE,第 94 卷，第 I 期，2006年I月，第210 - 227页找到。
[0005]为了更好开发这些码的潜力，DVB-S2标准规定在LDPC编码器和8PSK、16APSK和32APSK星座映射器之间插入交织器以便实现编码字的位与星座点所承载的位之间的更好的关联。
[0006]在DVB-S2标准中定义的交织器中，LDPC编码器输出的编码分组(由等于16，200或64，800的多个位形成，该数目通常是用符号“Nfeame”表示)以具有N列(其中N是星座所承载的位数目，对于8PSK, N是3，对于16APSK, N是4，对于32APSK, N是5)和NFEAME/N行(图2)的矩阵中按列写入，并且按行读取；对于该标准所提供的所有码率，读取从左到右进行，除了对于3/5码率而言读取是从右到左进行。与星座点或坐标的关联如图1中所示的那样发生。
[0007]为了接收和传送在第二代数字地面电视信号的广播中所涉及的数字音频和视频信号，最近已经考虑使用与在DVB-S2标准中所采用的相同编码方案，即相同的LDPC码，但是与QAM[正交幅度调制]调制相关联，特别是与QPSK、16QAM、64QAM和256QAM调制(图3A-3D)相关联。
[0008] 申请人:已经认识到，对于QAM调制，LDPC码所提供的性能很好，但是就达到QEF[准无误码]条件所需的信噪比[SNR]而言并不完全令人满意；如已知的，这种条件对应于以下情况:其中所接收节目的每小时接收到的错误少于一个。
【发明内容】
[0009]本发明的主要目的是解决上述问题，并且尤其是改进LDPC编码器所输出的位和QAM调制的星座坐标之间的关联；更特别地，本发明处理具有3/5码率的并且利用16QAM或64QAM或256QAM调制的LDPC编码。
[0010]所述目的通过具有在所附权利要求中阐述的特征的用于处理数字信号的方法以及传送和接收系统来实现，所附权利要求旨在作为本说明书的组成部分。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]现在将在本发明的一些优选实施例中详细描述本发明，所述优选实施例在此通过非限制性示例、通过参考附图来描述，其中:
图1是在DVB-S2标准中尤其包括的QPSK、8PSK、16APSK和32APSK星座的示意性表示； 图2是DVB-S2标准所提供的交织器(针对8PSK调制)的说明图；
图3A-3D是适用于接收和传送在第二代数字地面电视信号的广播中所包含的音频和视频信号的QPSK、16QAM、64QAM和256QAM星座的示意性表示；
图4是根据本发明的用于处理调制数字信号的系统的非常简化的框图；
图5是图4的交织器的总体说明图；
图6是根据本发明的第一实施例的与256QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图7是根据本发明的第二实施例的与256QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图8是根据本发明的第三实施例的与256QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图9是根据本发明的第四实施例的与256QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图10是根据本发明的第五实施例的与256QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图11是根据本发明的第六实施例的与64QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图12是根据本发明的第七实施例的与64QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图13是根据本发明的第八实施例的与16QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图14是根据本发明的第九实施例的与16QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图15是根据本发明的第十实施例的与16QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示；
图16是根据本发明的第十一实施例的与16QAM调制有关的、由图5的“解复用”块执行的功能的示意性表示。
【具体实施方式】
[0012]现在进入该描述的更多细节，图4示意性地示出用于将调制信息流的位与QAM调制星座的点或坐标相关联的过程。
[0013]“编码器”块接收调制信息流并且输出以分组组织的编码信息流，所述分组包括Nfeame个位，Nfkame可以是64，800或者16，200 ;所采用的码是LDPC码，特别是DVB-S2标准的LDPC码，具有3/5码率。
[0014]在“交织器”块中，所述分组被写入交织矩阵，该交织矩阵具有Nfeame的总大小；所述矩阵由mX N列和Nfkame/ (mX N)行构成。
[0015]“解复用”块执行对接收自“交织器”块的位的置换；这样的位由交织矩阵以每次mXN位的组来接收，其中N是星座所承载的位数目(对于QPSK，N=2，对于16QAM，N=4，对于64QAM，N=6，对于256QAM，N=8)，并且“m”是大于或等于I的整数。“解复用”块在m个N位的组中对它们进行关联并且根据预定方案通过考虑调制类型(即QAM级别)、码和传输信道类型来对它们进行置换，并然后输出它们。
[0016]“映射器”块将“解复用”块所输出的N重(N-ples of)位与星座的点或坐标相关联，例如图3B-3D中针对QAM调制所示出的。
[0017]值得指出的是，图4中示出的块只是理解本发明所必需的那些块；因此不应该排除例如在“解复用”块和“映射器”块之间的适于执行特定信号处理功能的中间块的存在。
[0018]本发明提出了特别的置换方案，其可以被采纳用于具有例如由DVB-S2标准结合不同类型的交织所提供的不同码率的QAM调制和LDPC码。
[0019]本发明的优选实施例涉及16QAM、64QAM和256QAM调制以及具有3/5码率的LDPC码。
[0020]本发明的优选实施例采用与DVB-S2标准的交织器(图2)等同或类似的交织器，其中位/列的数目取决于QAM调制级别类型。
[0021]优选地，然后，该优选实施例提供了:根据在DVB-T标准中使用的标签通过“映射器”块将由“解复用”所输出的N重位关联到星座QAM的点(图3B-3D)。
[0022]根据与256QAM调制有关的第一实施例，在所使用的“解复用”块中，“m”等于1(即，对于256QAM，8位)，因此“交织器”块的矩阵的行被一次一个读取。
[0023]对于以3/5码率编码的256QAM调制,如图6 (第一实施例)中所说明的那样对输入到“解复用”块的N个位进行置换。这意味着，给定(输入到该块的)N个位bO到b7，(由该块输出的)256QAM星座所承载的N个位如下确定:
y0=b0, yl=b6, y2=b2, y3=b3, y4=b4, y5=b7, y6=bl, y7=b5,
其中bO和yO是最高有效位[MSB]，并且b7和y7是最低有效位[LSB]。
[0024]作为替换(第二实施例)，本发明提供了使用以下形式的矩阵交织器:具有2XN列和Nfeame/(2XN)行的矩阵，从上到下按列写入并且从左到右按行读取。
[0025]在这种情况下，“解复用”块以m=2进行操作。对于以3/5码率编码的256QAM调制，输入到“解复用”块的2XN个位如图7中所说明的那样置换，并且与256QAM调制的2个连续符号相关联。
[0026]这意味着，给定2XN个位bO到bl5，由256QAM星座承载的2XN个位 yO到yl5如下确定:
y0=b0, yl=bl0, y2=b7, y3=b6, y4=bl3, y5=bl5, y6=b3, y7=b9,
y8=bll, y9=bl, yl0=b8, yll=b5, yl2=b2, yl3=bl4, yl4=b4, yl5=bl2,
其中bO和yO是最高有效位[MSB]，并且bl5和yl5是最低有效位[LSB]。
[0027]更确切地说，“映射器”块首先接收位yO到y7，后面是位y8到yl5。
[0028]仍参考其中“解复用”块以m等于2进行操作的情况，另一置换已经被证明是有利的(第三实施例)；对于以3/5码率编码的256QAM调制，输入到“解复用”块的2XN个位如图8中所说明的那样置换，并且与256QAM调制的2个连续符号相关联。
[0029]这意味着，给定2XN个位bO到bl5，由256QAM星座承载的2XN个位 yO到yl5如下确定:
y0=b4, yl=b6, y2=b0, y3=b2, y4=b3, y5=bl0, y6=bl2, y7=bl4,
y8=b7, y9=b5, yl0=b8, yll=bl, yl2=bll, yl3=b9, yl4=bl5, yl5=bl3。
[0030]仍参考其中“解复用”块以m等于2进行操作的情况，另一种置换也已经被证明是有利的(第四实施例)；对于以3/5码率编码的256QAM调制，输入到“解复用”块的2XN个位如图9中所说明的那样置换，并且与256QAM调制的2个连续符号相关联。
[0031]这意味着，给定2XN个位bO到bl5，由256QAM星座承载的2XN个位 yO到yl5如下确定:
y0=b0, yl=bl2, y2=b4, y3=b6, y4=b8, y5=bl4, y6=b2, y7=bl0,
y8=bl, y9=bl3, yl0=b5, yll=b7, yl2=b9, yl3=bl5, yl4=b3, yl5=bll。
[0032]最后，仍参考其中“解复用”块以m等于2进行操作的情况，又一种置换已经被证明是有利的(第五实施例);对于以3/5码率编码的256QAM调制，输入到“解复用”块的2XN个位如图10中所说明的那样置换，并且与256QAM调制的2个连续符号相关联。
[0033]这意味着，给定2XN个位bO到bl5，由256QAM星座承载的2XN个位 yO到yl5如下确定:
y0=b4, yl=b6, y2=b0, y3=b2, y4=b3, y5=bl4, y6=bl2, y7=bl0,
y8=b7, y9=b5, yl0=b8, yll=bl, yl2=bl5, yl3=b9, yl4=bll, yl5=bl3。
[0034]对于16QAM或64QAM调制，本发明提供了使用以下形式的矩阵交织器:具有2XN列和Nfkame/(2XN)行的矩阵，从上到下按列写入并且从左到右按行读取。在这种情况下，图4的“解复用”块可以例如以m=2进行操作。
[0035]对于64QAM调制，输入到“解复用”块的2XN个位例如如图11 (第六实施例)中所说明的那样置换，并且与64QAM调制的2个连续符号相关联。
[0036]这意味着，给定2 X N个位bO到bl I，由64QAM星座承载的2 X N个位yO到yl I如下确定:
y0=b4, yl=b6, y2=b0, y3=b5, y4=b8, y5=bl0
y6=b3, y7=bl, y8=b7, y9=b2, yl0=bll, yll=b9
其中bO和yO是最高有效位[MSB]，并且bll和yll是最低有效位[LSB]。
[0037]更确切地说，“映射器”块首先接收位yO到y5，后面是位y6到yll。
[0038]仍参考其中“解复用”块以m等于2进行操作的64QAM调制的情况，另一置换已经被证明是有利的(第七实施例);输入到“解复用”块的2XN个位如图12中所说明的那样置换，并且与64QAM调制的2个连续符号相关联。
[0039]这意味着，给定2 X N个位bO到bl I，由64QAM星座承载的2 X N个位yO到yl I如下确定:
y0=b4, yl=b6, y2=b0, y3=b5, y4=b8, y5=bl0
y6=b2, y7=bl, y8=b7, y9=b3, yl0=bll, yll=b9 在16QAM调制的情况下，输入到“解复用”块的2XN位例如如图13 (第八实施例)中所说明的那样置换，并且与16QAM调制的2个连续符号相关联。
[0040]这意味着，给定2 X N个位bO到b7，由16QAM星座承载的2 X N个位yO到y7如下确定:
y0=b0, yl=b2, y2=b3, y3=b6, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b5。
[0041]仍参考其中“解复用”块以m等于2进行操作的16QAM调制的情况，第二置换也已经被证明是有利的(第九实施例);输入到“解复用”块的2XN个位如图14中所说明的那样置换，并且与16QAM调制的2个连续符号相关联。
[0042]这意味着，给定2 X N个位bO到b7，由16QAM星座承载的2 X N个位yO到y7如下确定:
y0=b0, yl=b3, y2=b2, y3=b6, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b5。
[0043]仍参考其中“解复用”块以m等于2进行操作的16QAM调制的情况，第三置换也已经被证明是有利的(第十实施例);输入到“解复用”块的2XN个位如图15中所说明的那样置换，并且与16QAM调制的2个连续符号相关联。
[0044]这意味着，给定2 X N个位bO到b7，由16QAM星座承载的2 X N个位yO到y7如下确定:
y0=b0, yl=b2, y2=b3, y3=b5, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b6。
[0045]仍参考其中“解复用”块以m等于2进行操作的16QAM调制的情况，第四置换也已经被证明是有利的(第十一实施例);输入到“解复用”块的2XN位如图16中所说明的那样置换，并且与16QAM调制的2个连续符号相关联。
[0046]这意味着，给定2 X N个位bO到b7，由16QAM星座承载的2 X N个位yO到y7如下确定:
y0=b0, yl=b3, y2=b2, y3=b5, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b6。
[0047]以上描述的方法可以被有利地用在用于基于16QAM或64QAM或QAM256调制器传送数字信号的系统中，并且特别地用在用于广播数字地面电视信号的音频/视频数字信号发射机中。
[0048]对于本领域技术人员显而易见的是，如果上述方法应用于传送，则反向方法将应用于接收。
[0049]如已知的，电视信号的传送通过射频发射机来执行，而电视信号的接收通过通常安装在电视服务用户家中的电视接收机来进行。
【权利要求】
1.用于处理要被发送到16QAM类型的QAM调制器的数字信号的方法，所述信号是根据具有3/5码率的LDPC码在分组中编码的音频和视频信号，其中所述分组被交织器块写入交织矩阵，并且解复用块在星座映射功能之前执行对接收自所述交织器块的位的位置换，其特征在于，所述置换是对8位字执行的并且在于生成包括位yO yl y2 y3 y4 y5 y6 y7的字Y，按次序，从包括位bO bl b2 b3 b4 b5 b6 b7的字B开始，按次序，位yO和bO分别是字Y和B的最高有效位，并且位y7和b7分别是字Y和B的最低有效位，并且其中:
yO=bO，yl=b2，y2=b3，y3=b6，y4=b4，y5=bl，y6=b7，y7=b50
2.用于处理要被发送到16QAM类型的QAM调制器的数字信号的设备，包括:用于根据具有3/5码率的LDPC码来编码分组中的所述信号的装置，用于将所述分组写入交织矩阵的交织器块，用于在星座映射功能之前执行对接收自所述交织器块的位的位置换的解复用块，其特征在于，所述置换是对8位字执行的并且在于生成包括位yO yl y2 y3 y4 y5 y6y7的字Y，按次序，从包括位bO bl b2 b3 b4 b5 b6 b7的字B开始，按次序，位yO和bO分别是字Y和B的最高有效位，并且位y7和b7分别是字Y和B的最低有效位，并且其中:
yO=bO, yl=b2, y2=b3, y3=b6, y4=b4, y5=bl, y6=b7, y7=b5。
3.用于处理16QAM类型的QAM解调器所接收的数字信号的方法，所述信号是根据具有3/5码率的LDPC码在分组中编码的音频和视频信号，其中所述分组被交织器块写入交织矩阵，并且解复用块在星座映射功能之后执行对接收自所述交织器块的位的位置换，其特征在于，所述置换是对8位字执行的并且在于生成包括位bO bl b2 b3 b4 b5 b6 b7的字B，按次序，从包括位yO yl y2 y3 y4 y5 y6 y7的字Y开始,按次序,位yO和bO分别是字Y和B的最高有效位，并且位y7和b7分别是字Y和B的最低有效位，并且其中:
yO=bO，yl=b2，y2=b3，y3=b6，y4=b4，y5=bl，y6=b7，y7=b50
4.用于处理16QAM类型的QAM解调器所接收的数字信号的设备，包括:用于接收根据具有3/5码率的LDPC码在分组中编码的音频和视频信号的装置，用于将所述分组写入交织矩阵的交织器块，用于在星座映射功能之后执行对接收自所述交织器块的位的位置换的解复用块，其特征在于，所述置换是对8位字执行的并且在于生成包括位bO bl b2 b3 b4 b5b6 b7的字B,按次序,从包括位yO yl y2 y3 y4 y5 y6 y7的字Y开始,按次序,位yO和bO分别是字Y和B的最高有效位，并且位y7和b7分别是字Y和B的最低有效位，并且其中:
yO=bO，yl=b2，y2=b3，y3=b6，y4=b4，y5=bl，y6=b7，y7=b50
【文档编号】H03M13/25GK104135335SQ201410219944
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2009年3月2日 优先权日:2008年3月3日
【发明者】G.维塔莱, V.米尼奥内 申请人:Rai意大利无线电视股份有限公司