用于地面云廣播的低密度奇偶校驗碼的制作方法
【專利摘要】提供了用于地面云廣播的LDPC（低密度奇偶校驗）碼?；贚DPC（低密度奇偶校驗）來編碼輸入信息的方法包括接收信息，并使用奇偶校驗矩陣利用LDPC碼字來編碼該輸入信息，其中該奇偶校驗矩陣可具有通過組合比參考值具有較高碼率的LDPC碼的第一奇偶校驗矩陣和比參考值具有較低碼率的LDPC碼的第二奇偶校驗矩陣而獲得的結構。
【專利說明】用于地面云廣播的低密度奇偶校驗碼
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年5月16日提交的韓國專利申請第10-2013-0055762號的優(yōu)先權，其內(nèi)容通過引用而在這里全部合并。

【技術領域】
[0003]本發(fā)明的實施例針對用于地面云廣播信號的LDPC (低密度奇偶校驗)碼，以校正在單頻網(wǎng)絡中操作的地面云廣播系統(tǒng)中的無線電信道上出現(xiàn)的誤差。

【背景技術】
[0004]當前地面TV廣播導致共計為服務覆蓋范圍的三倍的共信道(co-channel)干擾，并由此不能重用在該服務覆蓋范圍的三倍之內(nèi)的區(qū)域中的相同頻率。這樣，其中不能重用頻率的區(qū)域被稱為空白空間(white space)?？瞻卓臻g的出現(xiàn)急劇惡化了譜效率。該狀況導致需要促進頻率重用和空白空間去除的傳送技術，這集中于接收的魯棒性、以及傳送容量的增加，以便增強譜效率。
[0005]最近在名為“Cloud Transmiss1n:A New Spectrum-Reuse Friendly DigitalTerrestrial Broadcasting Transmiss1n System，，，published IEEE Transact1ns onBroadcasting, vol.58, n0.3on IEEE Transact1ns on Broadcasting, vol.58, n0.3 的文獻中已提出了地面云廣播技術，其提供容易的重用，防止出現(xiàn)空白空間，并允許容易地設立和操作單頻網(wǎng)絡。
[0006]這樣的地面云廣播技術的使用使得廣播裝置能通過單一廣播信道傳送在全國相同或在每一局域不同的廣播內(nèi)容。然而，為了實現(xiàn)這樣的目標，接收機應能夠在其中從不同發(fā)射機傳送的信號重疊的區(qū)域(即，重疊區(qū))中接收一個或多個地面云廣播信號，并應能夠對接收的地面云廣播信號進行彼此區(qū)分，并對區(qū)分的信號進行解調(diào)。
[0007]換言之，在其中存在相同信道干擾并且不對于每一傳送信號保證定時和頻率同步的狀況下，應解調(diào)一個或多個云廣播信號。
[0008]為此，地面云廣播系統(tǒng)需要在其中噪聲功率大于廣播信號的功率的環(huán)境(S卩，負SNR (信噪比)環(huán)境)中操作。因此，存在對于甚至在用于地面云廣播的這樣的負SNR環(huán)境中操作的誤差校正碼的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供LDPC編碼器和LDPC編碼方法，用于基于LDPC (低密度奇偶校驗)來編碼輸入信息。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供一種甚至在用于地面云廣播的負SNR (信噪比)環(huán)境中操作的LDPC (低密度奇偶校驗)碼。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供一種比現(xiàn)有LDPC碼具有更好性能和更低復雜度的LDPC碼。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面,一種基于LDPC (低密度奇偶校驗)來編碼輸入信息的方法包括:接收信息；和使用奇偶校驗矩陣利用LDPC碼字來編碼該輸入信息，其中該奇偶校驗矩陣可具有通過組合比參考值具有較高碼率的LDPC碼的第一奇偶校驗矩陣和比參考值具有較低碼率的LDPC碼的第二奇偶校驗矩陣而獲得的結構。
[0013]在實施例中，該奇偶校驗矩陣可包括零矩陣、單位矩陣(identity matrix)、和雙對角矩陣。
[0014]在另一實施例中，所編碼的LDPC碼字可包括與輸入信息對應的系統(tǒng)部分、與雙對角矩陣對應的第一奇偶部分、和與單位矩陣對應的第二奇偶部分。
[0015]在另一實施例中，所述編碼步驟可包括:使用該第一奇偶校驗矩陣和該輸入信息來計算該第一奇偶部分；和基于該輸入信息和所計算的第一奇偶部分，使用該第二奇偶校驗矩陣來計算該第二奇偶部分。
[0016]在另一實施例中，該雙對角矩陣的單元矩陣可構成雙對角線并且是單位矩陣，而該雙對角矩陣的剩余單元矩陣可以是零矩陣。
[0017]在另一實施例中，構成雙對角線的雙對角矩陣的單元矩陣可以和構成該單位矩陣的對角線的單元矩陣連續(xù)。
[0018]在另一實施例中，該方法可進一步包括，在所述編碼步驟之前，確定LDPC碼的碼率，并根據(jù)確定的碼率來確定該雙對角矩陣的尺寸。
[0019]在另一實施例中，該奇偶校驗矩陣可包括零矩陣和循環(huán)置換矩陣。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種LDPC編碼器包括:輸入單元，用于接收信息；和編碼單元，用于使用奇偶校驗矩陣利用LDPC碼字來編碼該輸入信息，其中該奇偶校驗矩陣可具有通過組合比參考值具有較高碼率的LDPC碼的第一奇偶校驗矩陣和比參考值具有較低碼率的LDPC碼的第二奇偶校驗矩陣而獲得的結構。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種通過LDPC (低密度奇偶校驗)解碼器來解碼LDPC碼的方法包括:接收通過奇偶校驗矩陣編碼的LDPC碼字，和使用該奇偶校驗矩陣對接收的LDPC碼字進行解碼，其中該奇偶校驗矩陣可具有通過組合比參考值具有較高碼率的LDPC碼的第一奇偶校驗矩陣和比參考值具有較低碼率的LDPC碼的第二奇偶校驗矩陣而獲得的結構。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種LDPC解碼器包括:接收單元，用于接收通過奇偶校驗矩陣編碼的LDPC (低密度奇偶校驗)碼字；和解碼單元，用于使用該奇偶校驗矩陣對接收的LDPC碼字進行解碼，其中該奇偶校驗矩陣可具有通過組合比參考值具有較高碼率的LDPC碼的第一奇偶校驗矩陣和比參考值具有較低碼率的LDPC碼的第二奇偶校驗矩陣而獲得的結構。
[0023]在地面云廣播系統(tǒng)中，可提供甚至在負SNR (信噪比)環(huán)境中操作的LDPC (低密度奇偶校驗)。
[0024]該代碼比在DVB-T2 (數(shù)字視頻廣播一地面版本2)和DVB-S2 (數(shù)字視頻廣播一衛(wèi)星一第二代)系統(tǒng)中使用的LDPC碼提供更好性能和更低復雜度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]當結合附圖考慮時，通過參考以下詳細描述，本發(fā)明的實施例將易于變得清楚，其中:
[0026]圖1是圖示了在DVB (數(shù)字視頻廣播)系統(tǒng)中使用的QC-LDPC (準循環(huán)低密度奇偶校驗)碼的PCM (奇偶校驗矩陣)結構的圖；
[0027]圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的利用在負SNR (信噪比)環(huán)境中操作的LDPC碼來編碼輸入信息的方法的流程圖；
[0028]圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC碼的PCM結構的圖；
[0029]圖4是圖示了用于地面云廣播的QC-LDPC碼的PCM結構的圖，其中碼字的長度是8192 ；
[0030]圖5是圖4中示出的PCM結構的擴展圖；
[0031 ]圖6是圖示了用于地面云廣播的QC-LDPC碼的PCM結構的圖，其中碼字的長度是16384 ；
[0032]圖7是圖示了用于地面云廣播的QC-LDPC碼的PCM結構的圖，其中碼字的長度是32768 ；
[0033]圖8是圖示了用于地面云廣播的QC-LDPC碼的PCM結構的圖，其中碼字的長度是65536 ；
[0034]圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的根據(jù)碼率的LDPC碼的PCM結構的示例；
[0035]圖10是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC碼的性能的圖表；
[0036]圖11是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的解碼LDPC碼字的方法的流程圖；和
[0037]圖12是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC編碼器和LDPC解碼器的框圖。

【具體實施方式】
[0038]將參考本領域技術人員要研究的附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可按照各種方式實施，并且不限于此。圖中已省略了與本發(fā)明不相關的內(nèi)容，并且貫穿說明書中已向相似組件分配相似附圖標記。
[0039]如這里使用的，當元件“包括”或“包含”另一元件時，除非按照別的方式闡明，該元件可進一步包括或包含所述另一元件，而不排除所述另一元件。此外，如這里使用的，術語“單元”或“部分”意味著用于處理至少一個功能或操作的基礎，其可按照硬件或軟件或者按照軟件和硬件的組合來實現(xiàn)。
[0040]圖1是圖示了在DVB (數(shù)字視頻廣播)系統(tǒng)中使用的QC-LDPC (準循環(huán)低密度奇偶校驗)碼的PCM (奇偶校驗矩陣)結構的圖。
[0041]一般來說，LDPC碼已知為這樣的誤差校正碼，其與AWGN (加性高斯白噪聲)信道中的香農(nóng)極限最接近，并在使能并行化解碼的同時，比特波(Turbo)碼提供漸近(asymptotically)更好的性能。
[0042]這樣的LDPC碼通過隨機生成的低密度PCM (奇偶校驗矩陣)定義。然而，隨機生成的LDPC碼需要大量存儲器來存儲PCM，并需要長時間來存取存儲器。
[0043]為了解決這樣的存儲器的問題，已提出了 QC-LDPC (準循環(huán)LDPC)碼，并且由零矩陣或CPM (循環(huán)置換矩陣)構成的QC-LDPC碼由等式I所示PCM(H)定義:
[0044][等式I]
[0045]

【權利要求】
1.一種用于基于LDPC (低密度奇偶校驗)來編碼輸入信息的方法,該方法包括: 接收信息；和 使用奇偶校驗矩陣利用LDPC碼字來編碼該輸入信息，其中該奇偶校驗矩陣具有通過組合比參考值具有較高碼率的LDPC碼的第一奇偶校驗矩陣和比參考值具有較低碼率的LDPC碼的第二奇偶校驗矩陣而獲得的結構。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中該奇偶校驗矩陣包括零矩陣、單位矩陣、和雙對角矩陣。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其中所編碼的LDPC碼字包括與輸入信息對應的系統(tǒng)部分、與雙對角矩陣對應的第一奇偶部分、和與單位矩陣對應的第二奇偶部分。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其中所述編碼步驟包括: 使用該第一奇偶校驗矩陣和該輸入信息來計算該第一奇偶部分；和 基于該輸入信息和所計算的第一奇偶部分，使用該第二奇偶校驗矩陣來計算該第二奇偶部分。
5.根據(jù)權利要求2的方法，其中該雙對角矩陣的單元矩陣構成雙對角線并且是單位矩陣，而該雙對角矩陣的剩余單元矩陣是零矩陣。
6.根據(jù)權利要求2的方法，其中構成雙對角線的雙對角矩陣的單元矩陣與構成該單位矩陣的對角線的單元矩陣連續(xù)。
7.根據(jù)權利要求2的方法，進一步包括，在所述編碼步驟之前， 確定LDPC碼的碼率；和 根據(jù)確定的碼率來確定該雙對角矩陣的尺寸。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其中該奇偶校驗矩陣包括零矩陣和循環(huán)置換矩陣。
9.一種LDPC編碼器，包括: 輸入單元，用于接收信息；和 編碼單元，用于使用奇偶校驗矩陣利用LDPC碼字來編碼該輸入信息，其中該奇偶校驗矩陣具有通過組合比參考值具有較高碼率的LDPC碼的第一奇偶校驗矩陣和比參考值具有較低碼率的LDPC碼的第二奇偶校驗矩陣而獲得的結構。
10.根據(jù)權利要求9的LDPC編碼器，其中該奇偶校驗矩陣包括零矩陣、單位矩陣、和雙對角矩陣。
11.根據(jù)權利要求10的LDPC編碼器，其中所編碼的LDPC碼字包括與輸入信息對應的系統(tǒng)部分、與雙對角矩陣對應的第一奇偶部分、和與單位矩陣對應的第二奇偶部分。
12.根據(jù)權利要求11的LDPC編碼器，其中所述編碼單元通過使用該第一奇偶校驗矩陣和該輸入信息來計算該第一奇偶部分；并通過基于該輸入信息和所計算的第一奇偶部分，使用該第二奇偶校驗矩陣來計算該第二奇偶部分，而編碼該輸入信息。
13.根據(jù)權利要求10的LDPC編碼器，其中該雙對角矩陣的單元矩陣構成雙對角線并且是單位矩陣，而該雙對角矩陣的剩余單元矩陣是零矩陣。
14.根據(jù)權利要求10的LDPC編碼器，其中構成雙對角線的雙對角矩陣的單元矩陣與構成該單位矩陣的對角線的單元矩陣連續(xù)。
15.根據(jù)權利要求10的LDPC編碼器，進一步包括確定單元，用于確定LDPC碼的碼率；并根據(jù)確定的碼率來確定該雙對角矩陣的尺寸。
16.根據(jù)權利要求9的LDPC編碼器，其中該奇偶校驗矩陣包括零矩陣和循環(huán)置換矩陣。
17.一種通過LDPC (低密度奇偶校驗)解碼器來解碼LDPC碼的方法，該方法包括: 接收通過奇偶校驗矩陣編碼的LDPC碼字；和 使用該奇偶校驗矩陣對接收的LDPC碼字進行解碼，其中該奇偶校驗矩陣具有通過組合比參考值具有較高碼率的LDPC碼的第一奇偶校驗矩陣和比參考值具有較低碼率的LDPC碼的第二奇偶校驗矩陣而獲得的結構。
18.根據(jù)權利要求17的方法，其中該奇偶校驗矩陣包括零矩陣、單位矩陣、和雙對角矩陣。
19.根據(jù)權利要求18的方法，其中所編碼的LDPC碼字包括與輸入信息對應的系統(tǒng)部分、與雙對角矩陣對應的第一奇偶部分、和與單位矩陣對應的第二奇偶部分。
20.根據(jù)權利要求18的方法，其中該奇偶校驗矩陣包括零矩陣和循環(huán)置換矩陣。
【文檔編號】H03M13/11GK104168029SQ201310383264
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權日:2013年5月16日
【發(fā)明者】樸成益, 金興默, 許南淏 申請人:韓國電子通信研究院