Anordning og fremgangsmåte for kanalkoding og -dekoding i et kommunikasjonssystem som anvender low-density parity-check-koder

Transkript

1 1 Anordning og fremgangsmåte for kanalkoding og -dekoding i et kommunikasjonssystem som anvender low-density parity-check-koder BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN 5 1. Oppfinnelsens område 10 Den foreliggende oppfinnelsen viser generelt til et kommunikasjonssystem som anvender Low-Density Parity-Check (LDPC)-koder, og mer spesielt, selv om ikke eksklusivt, til en anordning for kanalkoding/-dekodings og en fremgangsmåte for å generere LDPC-koder av en spesiell type. 2. Beskrivelse av beslektet tekknikk Ved trådløse kommunikasjonssystemer reduseres forbindelsesytelse betydelig på grunn av forskjellig støy i kanaler, et fadingfenomen, og Inter-Symbol Interference (ISI). For å realisere høyhastighets digitale kommunikasjonssystemer som krever høy datahastighet og pålitelighet, slik som neste generasjon mobilkommunikasjon, digital radiosending og bærbart internett, er det nødvendig å utvikle en teknologi for å overvinne støy, fading og ISI. Nylig ble en intensivstudie utført vedrørende anvendelsen av en feilkorrigerende kode for å øke kommunikasjonspålitelighet ved effektivt å gjenfinne forvrengt informasjon. En LDPC-kode, som først ble introdusert av Gallager i 1960-årene, har vært underbenyttet på grunn av sin komplekse implementering som ikke kunne løses ved tidligere teknologi. Turbokoder, som ble oppdaget av Berrou, Glavieux og Thitimajshima i 1993, viser imidlertid ytelsen ved å nærme seg Shannons kanalgrense. Derfor er det utført forskning på iterativ dekoding og diagrambasert kanalkoding sammen med analyser av ytelse og egenskaper for turbokoden. På grunn av denne forskningen ble LDPC-koden studert på nytt, sent på 1990-tallet, noe som viste at LDPC-kode har ytelse som nærmer seg Shannons kanalgrense hvis den undergår dekoding ved å anvende iterativ

2 2 dekoding basert på en sum-produkt algoritme på et Tanner-diagram (et spesialtilfelle av et faktordiagram) tilsvarende LDPC-koden LDPC-koden blir normalt representert ved hjelp av en diagramrepresentasjonsteknikk og mange egenskaper kan bli analysert gjennom fremgangsmåtene basert på diagramteori, algebra og sannsynlighetsteori. Generelt er en diagrammodell for kanalkoder nyttig for beskrivelse av koder. Ved å kartlegge informasjon på kodede biter til topper i diagrammet og kartlegge relasjoner mellom bitene og toppene i diagrammet, er det mulig å vurdere et kommunikasjonsnettverk der toppene bytter forhåndsbestemte meldinger gjennom toppene. Dette gjør det mulig å utlede en naturlig dekodingsalgoritme. En dekodingsalgoritme utledet fra et gitter som kan ansees som et slags diagram, kan f.eks. omfatte den velkjente Viterbi-algoritmen og en Bahl, Cocke, Jelinek og Raviv (BCJR)-algoritme. LDPC-koden blir generelt definert som en paritetssjekkmatrise og kan bli uttrykt ved hjelp av et todelt diagram som ofte kalles et Tanner-diagram. I det todelte diagrammet inndeles topper som utgjør diagrammet, i to forskjellige typer, og LDPC-koden representeres av det todelte diagrammet sammensatt av topper, hvorav noen av dem blir kalt variable noder og de andre blir kalt kontrollnoder. De variable nodene blir kartlagt én etter én til de kodede bitene Med henvisning til FIG. 1 og 2 vil en beskrivelse bli utført ved en diagramrepresentasjonsfremgangsmåte for LDPC-koden. Fig. 1 viser et eksempel på en paritetskontrollmatrise H 1 av LDPC-koden sammensatt av 4 rader og 8 kolonner. Med henvisning til fig. 1, siden antall kolonner er 8, genererer en LDPC-kode et lengde-8 kodeord og kolonnene blir kartlagt til 8-kodede biter. Fig. 2 er et diagram som illustrerer et Tanner-diagram tilsvarende H 1 i FIG. 1. Med henvisning til FIG. 2, er Tanner-diagrammet for LDPC-koden sammensatt av 35 8 variable noder x 1 (202), x 2 (204), x 3 (206), x 4 (208), x 5 (210), x 6 (212), x 7 (214) og x 8 (216), og 4 kontrollnoder 218, 220, 222 og 224. En i te kolonne og en j te rad i paritetssjekkmatrisen H 1 av LDPC-koden er kartlagt til henholdsvis en variabel node x i og en j te kontrollnode. I tillegg indikerer en verdi på 1, dvs. en

3 verdi som ikke er null, på punktet der en i te kolonne og en j te rad i paritetssjekkmatrisen H 1 for LDPC-koden krysser hverandre, at det er en egg mellom den variable noden x i og j te kontrollnoden på Tanner-diagrammet som vist i FIG. 2. I Tanner-diagrammet for LDPC-koden er en grad av den variable noden og kontrollnoden definert som antallet egger knyttet til hver enkelt node, og graden er lik antallet registreringer som ikke er null i en kolonne eller rad tilsvarende den forbundne noden i paritetssjekkmatrisen for LDPC-koden. For eksempel, i FIG. 2, er grader av de variable nodene x 1 (202), x 2 (204), x 3 (206), x 4 (208), x 5 (210), x 6 (212), x 7 (214) og x 8 (216), henholdsvis 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2 og 2, og gradene av kontrollnoder henholdsvis 218, 220, 222 og 224 er 6, 5, 5 og 5. I tillegg er antallene av registreringer som ikke er null i kolonnene for paritetskontrollmatrise H 1 for FIG. 1, som tilsvarer de variable nodene i FIG. 2, lik deres grader 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2 og 2. Antallene av ikke-null registreringer i radene for paritetssjekkmatrisen H 1 for FIG. 1, som tilsvarer kontrollnodene i FIG. 2 er lik deres grader 6, 5, 5 og For å uttrykke grad fordeling av nodene for LDPC-koden, er et forhold for antallet grad-i-variable noder mot totalt antall variable noder definert som f i, og et forhold av antallet grad-j-kontrollnoder mot det totale antallet kontrollnoder er definert som g j. For LDPC-koden tilsvarende FIG. 1 og 2, er f.eks. f 2 =4/8, f 3 =3/8, f 4 =1/8 og f i =0 for i 2, 3, 4; og g 5 =3/4, g 6 =1/4 og g j =0 for j 5, 6. Når en lengde av LDPC-koden, dvs. antallet kolonner, er definert som N, og antallet rader er definert som N/2, blir tettheten av registreringer som ikke er null i hele paritetssjekkmatrisen som har gradfordelingen ovenfor, beregnet som ligning (1). 30 I ligning (1), når N øker, reduseres tettheten av '1'ere i paritetssjekkmatrisen. Generelt, som for LDPC-koden, siden kodelengden N er inverst proporsjonal med tettheten for registreringer som ikke er null, har LDPC-koden med en stor N en svært lav tetthet av registreringer som ikke er null. Formuleringen "low-density"

4 4 (lav tetthet) i navnet til LDPC-koden stammer fra sammenhengen som er nevnt ovenfor Med henvisning til FIG. 3 blir det gjort en beskrivelse av karakteristikker for en paritetssjekkmatrise av en strukturert LDPC-kode som brukes i foreliggende oppfinnelse. FIG. 3 illustrerer skjematisk en LDPC-kode valgt som standardteknologien i Digital Video Broadcasting-Satellite-overføring 2. generasjon (DVB-S2), som er én av de europeiske digitale radiosendingsstandardene. I FIG. 3, angir N 1 en lengde på et LDPC-kodeord, K 1 tilveiebringer en lengde på et informasjonsord, og (N 1 -K 1 ) tilveiebringer en paritetslengde. Videre er heltallene M 1 og q bestemt for å tilfredsstille q=(n 1 -K 1 )/M 1. Foretrukket må også K 1 /M 1 være et heltall. Med henvisning til FIG. 3, har en struktur av en paritetsdel, dvs. K te 1 kolonne til (N 1-1) te kolonne, i paritetssjekkmatrisen, en dobbelt diagonal form. Derfor har, som for gradfordelingen over kolonner tilsvarende paritetsdelen, alle kolonner en grad '2', bortsett for den siste kolonnen som har grad '1'. I paritetssjekkmatrisen dannes en struktur av en informasjonsdel, dvs. 0 te kolonne til (K 1-1) te kolonne ved hjelp av følgende regler. 25 Regel 1: Totalt K 1 /M 1 kolonnegrupper genereres ved å gruppere K 1 kolonner tilsvarende informasjonsordet i paritetssjekkmatrisen i mange grupper som hver er sammensatt av M 1 kolonner. En fremgangsmåte for å danne kolonner tilhørende hver kolonnegruppe følger regel 2 nedenfor. 30 Regel 2: Posisjoner for '1'ere i hver 0. kolonne i i te kolonnegrupper (der i=1,...,k 1 /M 1 ) blir først bestemt. Når en grad av en 0. kolonne i hver i te kolonnegruppe er betegnet av D i, hvis posisjoner av rader med 1 er antatt å være posisjoner 35

5 5 av rader med 1 definert som ligning (2), i en j te kolonne (der j=1,2,...,m 1-1) i en i te kolonnegruppe Ifølge reglene ovenfor kan det være forstått at gradene av kolonner tilhørende en i te kolonnegruppe (der i=1,...k 1 /M 1 ) alle er lik D i. For en bedre forståelse av en struktur av en DVB-S2 LDPC-kode som lagrer informasjon om paritetssjekkmatrisen ifølge reglene ovenfor, blir det følgende detaljerte eksempelet beskrevet. Som et detaljert eksempel, for N 1 =30, K 1 =15, M 1 =5 og q=3, kan tre sekvenser for informasjonen på posisjonene for rader med 1 for 0. kolonner i 3 kolonnegrupper bli uttrykt som følger. Heri blir disse sekvensene kalt "vekt-1- posisjonssekvenser" for enkelhets skyld Angående vekt-1 posisjonssekvensen for 0. kolonner i hver kolonnegruppe, kan kun de tilsvarende posisjonssekvensene bli uttrykt som følger for hver kolonnegruppe. For eksempel:

6 6 Med andre ord representerer i te vekt-1-posisjonssekvensen i den i te linjen sekvensielt informasjonen på posisjonene for radene med 1 i den i te kolonnegruppen. 5 Det er mulig å generere en LDPC-kode som har det samme konseptet som det for en DVB-S2 LDPC-kode i FIG. 4, ved å danne en paritetssjekkmatrise ved hjelp av informasjonen tilsvarende det detaljerte eksemplet, og regel 1 og regel Det er kjent at DVB-S2 LDPC-koden utviklet ifølge regel 1 og regel 2 kan bli effektivt kodet ved hjelp av den strukturelle formen. Respektive trinn i en prosess for å utføre LDPC-koding ved hjelp av DVB-S2-basert paritetssjekkmatrise vil bli beskrevet nedenfor i form av eksempel I den følgende beskrivelsen, som et detaljert eksempel, gjennomgår en DVB-S2 LDPC-kode med N 1 =16200, K 1 =10800, M 1 =360 og q=15 en kodeprosess. For enkelhets skyld er informasjonsbiter som har en lengde K 1 representert som (i 0, i 1,...,i K1-1 ), og paritetsbiter som har en lengde (N 1 -K 1 ) blir uttrykt som (p 0,p 1,...,p N1-K1-1 ). Trinn 1: En LDPC-koder initialiserer paritetsbiter som følger: 25 Trinn 2: LDPC-koderen leser informasjon på en rad der 1 er plassert i en kolonnegruppe fra en 0. vekt-1-posisjonssekvens ut av de lagrede sekvensene som indikerer paritetssjekkmatrisen

7 7 LDPC-koderen oppdaterer spesielt paritetsbiter p x ifølge ligning (3) ved hjelp av leseinformasjonen og den første informasjonsbiten i 0. Heri, betegner x en verdi på 5 for k = 1,2,..., I ligning (3) kan p x = p x i 0 også bli uttrykt som p x p x i 0, og betegner binær addisjon. Trinn 3: LDPC-koderen finner først ut en verdi for ligning (4) for de neste 359 informasjonbitene i m (der m=1, 2,..., 359) etter i I ligning (4) betegner x en verdi på for k = 1,2,...,13. Det skal bemerkes at ligning (4) har samme konsept som ligning (2). 20 Deretter utfører LDPC-koderen en operasjon lik den for ligning (3) ved hjelp av verdien funnet i ligning (4). Det betyr at LDPC-koderen oppdaterer p {x+(m mod M1) q)mod(n1-k1) for i m. For m=1, dvs. for i 1, oppdaterer f.eks. LDPC-koderen paritetsbiter p (x+q) mod(n1-k1) som definert i ligning (5).

8 8 5 Det skal bemerkes at q=15 i ligning (5). LDPC-koderen utfører prosessen ovenfor for m=1,2,..., 359, på samme måte som vist ovenfor. Trinn 4: Som i trinn 2 leser LDPC-koderen informasjon for 1. vekt-1 posisjonssekvens for en 361. informasjonsbit i 360, og oppdaterer en spesiell p x, der x betegner 10 LDPC-koderen oppdaterer p {x+(m mod M1) q} mod(n1-k1), m = 361,362,...,719 ved lignende å påføre ligning (4) til de neste 359 informasjonsbitene i 361, i 362,..., i 719 etter i Trinn 5: LDPC-koderen gjentar trinnene 2, 3 og 4 for alle grupper som hver har 360 informasjonsbiter. Trinn 6: LDPC-koderen bestemmer til slutt paritetsbiter ved hjelp av ligning (6). 20 Paritetsbitene p i for ligning (6) er paritetsbiter som gjennomgikk LDPC-koding I DVB-S2 utfører som beskrevet ovenfor LDPC-koderen LDPC-koding gjennom prosessen for trinn 1 til trinn 6. Det er velkjent at ytelsen for LDPC-koden er nært relatert til sykluskarakteristikker for Tanner-diagrammet. Spesielt er det velkjent ved eksperimenter at ytelsesnedbryting kan forekomme når antallet sykluser med kort lengde er stort i Tanner-diagrammet. Derfor må sykluskarakteristikkene på Tanner-diagrammet vurderes for å utforme LDPC-koder som har høy ytelse.

9 9 5 Ingen fremgangsmåte er imidlertid foreslått som utformer DVB-S2 LDPC-koder med gode sykluskarakteristikker. For DVB-S2 LDPC-koden er et feilgulvfenomen observert ved et høyt signal/støy-forhold (SNR) siden optimalisering på sykluskarakteristikker for Tanner-diagrammet ikke ble vurdert. Av disse årsakene er det et behov for en fremgangsmåte som kan effektivt forbedre sykluskarakteristikkene i å utforme LDPC-koder som har DVB-S2-strukturen. KORT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN Den foreliggende oppfinnelsen skal ta opp i det minste problemene og/eller ulempene ovenfor og tilveiebringe minst fordelene som er beskrevet nedenfor. Følgelig tilveiebringer et aspekt relatert til, men som ikke danner del av den foreliggende oppfinnelsen, en anordning for kanalkoding/-dekoding og fremgangsmåte for å utforme en paritetssjekkmatrise for en nesten syklisk LDPC-kode utformet basert på en sirkelformet permutasjonsmatrise for å utforme en DVB-S2 LDPC-kode i et kommunikasjonssystem som anvender LDPCkoder Et annet aspekt relatert til, men som ikke danner del av den foreliggende oppfinnelsen, tilveiebringer en anordning for kanalkoding/-dekoding og fremgangsmåte for å utforme en paritetssjekkmatrise for den samme LDPCkoden som DVB-S2 LDPC-koden som har en god Tanner-diagramkarakteristikk i et kommunikasjonssystem som anvender LDPC-koder. Ifølge et aspekt relatert til, men som ikke danner del av den foreliggende oppfinnelsen, blir en fremgangsmåte tilveiebrakt for å generere en paritetssjekkmatrise med en Low-Density Parity-Check (LDPC)-kode. Parametere for utforming av LDPC-koden er bestemt. En første paritetssjekkmatrise for en nesten syklisk LDPC-kode blir dannet ifølge de bestemte parameterne. En andre paritetssjekkmatrise blir dannet gjennom elimineringen av en forhåndsbestemt del av en paritetsdel i den første paritetssjekkmatrisen. En tredje paritetssjekkmatrise blir dannet ved å omarrangere den andre paritetssjekkmatrisen. Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelsen blir en fremgangsmåte tilveiebrakt for å kode en kanal i et kommunikasjonssystem som anvender en

10 10 5 Low-Density Parity-Check (LDPC)-kode. En lagret paritetssjekkmatrise blir lest. Et mottatt signal blir LDPC-kodet ved hjelp av den lagrede paritetssjekkmatrisen. Paritetssjekkmatrisen blir inndelt i et informasjonsord og en paritet. Når et kodeforhold er 3/5 og en lengde for et kodeord er 16200, blir paritetssjekkmatrisen dannet som definert i følgende tabell;

11 Ifølge en ytterligere utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, blir en fremgangsmåte tilveiebrakt for å dekode en kanal i et kommunikasjonssystem som anvender en Low-Density Parity-Check (LDPC)-kode. En paritetssjekkmatrise av LDPC-koden blir ekstrahert. LDPC-dekoding blir utført ved hjelp av den ekstraherte paritetssjekkmatrisen. Den ekstraherte paritetssjekkmatrisen blir inndelt i en paritet og et informasjonsord. Når et kodeforhold er 3/5 og en lengde for et kodeord er 16200, blir paritetssjekkmatrisen dannet som definert i følgende tabell;

12 Ifølge et ytterligere aspekt av den foreliggende oppfinnelsen, blir en anordning tilveiebrakt for å kode en kanal i et kommunikasjonssystem som anvender en Low-Density Parity-Check (LDPC)-kode. En LDPC-kodeparitetssjekkmatriseekstraherer leser en lagret paritetssjekkmatrise. En LDPCkoder LDPC-koder et mottatt signal ved hjelp av den lagrede paritetssjekkmatrisen. Paritetssjekkmatrisen blir inndelt i en paritet og et informasjonsord. Når et kodeforhold er 3/5 og en lengde for et kodeord er 16200, blir paritetssjekkmatrisen dannet som definert i følgende tabell;

13 Ifølge et annet videre aspekt av den foreliggende oppfinnelsen, blir en anordning tilveiebrakt for å dekode en kanal i et kommunikasjonssystem som anvender en Low-Density Parity-Check (LDPC)-kode. En LDPC-kodeparitetssjekkmatriseekstraherer leser en lagret paritetssjekkmatrise. En LDPCkoder utfører LDPC-koding ved hjelp av den leste paritetssjekkmatrisen. Den leste paritetssjekkmatrisen blir inndelt i en paritet og et informasjonsord. Når et kodeforhold er 3/5 og en lengde for et kodeord er 16200, blir den leste paritetssjekkmatrisen dannet som definert i følgende tabell;

14 KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

15 15 De ovennevnte og andre aspekter, trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå tydeligere av den følgende detaljerte beskrivelsen som presenteres i sammenheng med de medfølgende tegningene, der: 5 Fig. 1 er et diagram som illustrerer en paritetssjekkmatrise på en lengde-8 LDPC-kode; Fig. 2 er et diagram som illustrerer et Tanner-diagram for en paritetssjekkmatrise på en lengde-8 LDPC-kode; Fig. 3 er et diagram som illustrerer en skjematisk struktur av en DVB-S2 LDPCkode; Fig. 4 er et diagram som illustrerer en paritetssjekkmatrise av en DVB-S2 LDPCkode; Fig. 5 er et diagram som illustrerer en paritetssjekkmatrise generert ved omarrangering av kolonner og rader i paritetssjekkmatrisen av DVB-S2 LDPCkoden av FIG. 4 ifølge forhåndsbestemte regler, ifølge en utførelsesform som ikke danner en del av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 6 er et diagram som illustrerer en paritetssjekkmatrise for en nesten syklisk LDPC-kode som er nødvendig for å utforme en DVB-S2 LDPC-kode, ifølge en utførelsesform som ikke danner en del av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 7 er et diagram som illustrerer resultatet oppnådd ved omdannelse av paritetssjekkmatrisen for en nesten syklisk LDPC-kode som er nødvendig for å utforme en DVB-S2 LDPC-kode, ifølge en utførelsesform som ikke danner del av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 8 er et flytdiagram som illustrerer en prosess for å utforme en DVB-S2 LDPC-kode ifølge en utførelsesform som ikke danner en del av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 9 er et diagram som illustrerer et datamakinsimuleringsresultat på DVB-S2 LDPC-koden, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen; 30 Fig. 10 er et blokkdiagram som illustrerer en struktur av en transceiver i et kommunikasjonssystem som anvender DVB-S2 LDPC-koden som er utformet på nytt, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 11 er et blokkdiagram som illustrerer en struktur av en overføringsanordning som anvender en LDPC-kode, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen;

16 16 Fig. 12 er et blokkdiagram som illustrerer en struktur av en mottaksanordning som anvender en LDPC-kode, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen; og 5 Fig. 13 er et flytdiagram som illustrerer en mottaksoperasjon i en mottaksanordning som anvender en LDPC-kode, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. DETALJERT BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER Foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen beskrives mer detaljert med henvisning til de medfølgende tegningene. Det er henvist til lignende komponenter med lignende henvisningstall selv om de er illustrert i forskjellige tegninger. Detaljerte beskrivelser av konstruksjoner eller fremgangsmåter ifølge kjent teknikk kan utelates for å unngå tilsløring av den foreliggende oppfinnelsen. 20 Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for utforming av en DVB-S2 LDPC-kode som har en god Tanner-diagramkarakteristikk. I tillegg tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for å generere et LDPC-kodeord ved hjelp av en paritetssjekkmatrise av LDPC-koden utformet ovenfor og en anordning derav. 25 Strukturelle karakteristikker av en DVB-S2 LDPC-kode er beskrevet nedenfor ved hjelp av en paritetssjekkmatrise av en DVB-S2 LDPC-kode vist i FIG. 4. For paritetssjekkmatrisen vist i FIG. 4 er N 1 =30, K 1 =15, M 1 =5 og q=3, og vekt-1- posisjonssekvenser av radene for 0. kolonner i tre kolonnegrupper som følger: Her representerer den i te vekt-1 posisjonssekvens i den i te linjen sekvensielt informasjonen på posisjonene for radene med 1 i den i te kolonnegruppen.

17 17 Paritetssjekkmatrisen for FIG. 4 er rekonstruert ifølge følgende regler. FIG. 4 er et diagram som illustrerer en paritetssjekkmatrise av en DVB-S2 LDPC-kode. 5 Regel 3: 0. rad til (N 1 -K 1-1) te rad er omarrangert slik at en (q i+j) te rad blir plassert i en (M 1 j+i) te rad, der 0 i M 1 og 0 j<q Regel 4: Med 0. kolonne til (K 1-1) te kolonne holdt intakt, blir K te 1 kolonne til (N 1-1) te kolonne omarrangert slik at en (K 1 +q i+j) te kolonne blir plassert i en (K 1 +M 1 j+i) te kolonne. En paritetssjekkmatrise med en form vist i FIG. 5 blir oppnådd ved rekonstruering av paritetssjekkmatrisen for FIG. 4 ifølge regel 3 og regel 4. FIG. 5 illustrerer en paritetssjekkmatrise generert ved omarrangering av kolonner og rader i paritetssjekkmatrisen av DVB-S2 LDPC-koden av FIG. 4 ifølge forhåndsbestemte regler, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen Hvis det er antatt i FIG. 5 at '1' eksisterer i en (N 1-1) te kolonne ved en 0. rad, kan det bli forstått at paritetssjekkmatrisen i FIG. 5 tilsvarer en slags nesten syklisk LDPC-kode bestående av en sirkelformet permutasjonsmatrise med en størrelse på M 1 M 1, dvs Den "sirkelformede permutasjonsmatrisen" er definert som en slags permutasjonsmatrise dannet ved sirkulærskiftende rader i identitetsmatriser til høyre, én etter én. I tillegg blir den "nesten sykliske LDPCkoden" definert som et slag av en LDPC-kode dannet ved å inndele en paritetssjekkmatrise i flere blokker med samme størrelse og kartlegger sirkulerende permutasjonsmatriser eller nullmatriser til blokkene. 30 Sammenfattet kan det bli forstått at en paritetssjekkmatrise lik den nesten sykliske LDPC-koden kan oppnås ved å rekonstruere en paritetssjekkmatrise av DVB-S2 LDPC-koden gjennom regel 3 og regel 4. Det blir også forventet at DVB- S2 LDPC-koden kan bli generert fra den nesten sykliske LDPC-koden gjennom den omvendte fremgangsmåten av regel 3 og regel Mens det ikke er kjent forskningsresultat på DVB-S2 LDPC-koden er det mange kjente utformingsfremgangsmåter for den nesten sykliske LDPC-koden. Utformingsfremgangsmåtene for den nesten sykliske LDPC-koden inkluderer

18 18 velkjente fremgangsmåter for optimalisering av sykluskarakteristikker på Tanner-diagrammet En utførelsesform som ikke danner en del av den foreliggende oppfinnelsen foreslår en fremgangsmåte for å utforme en DVB-S2 LDPC-kode ved hjelp av den velkjente fremgangsmåten for å forbedre sykliske karakteristikker på Tannerdiagrammet for den nesten sykliske LDPC-koden. Siden fremgangsmåten for å forbedre sykluskarakteristikkene for den nesten sykliske LDPC-koden kun er indirekte relatert til den foreliggende oppfinnelsen, vil imidlertid en detaljert beskrivelse derav bli utelatt for enkelhets skyld. 15 En beskrivelse av en fremgangdsmåte for å utforme en DVB-S2 LDPC-kode ved hjelp av en nesten syklisk LDPC-kode er tilveiebrakt nedenfor. DVB-S2 LDPCkoden har en kodeordlengde N 1, en informasjonslengde K 1 og en paritetslengde (N 1 -K 1 ) og q=(n 1 -K 1 )/M En paritetssjekkmatrise for en nesten syklisk LDPC-kode er vist i FIG. 6. FIG. 6 er et diagram som illustrerer en paritetssjekkmatrise for en nesten syklisk LDPCkode som er nødvendig for å utforme en DVB-S2 LDPC-kode, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. Paritetssjekkmatrisen vist i FIG. 6 har (N 1 -K 1 ) rader og N 1 kolonner, og inndeles i M 1 M 1 delblokker. For enkelhets skyld, hvis t=k 1 /M 1, består en informasjonsdel og en paritetsdel i paritetssjekkmatrisen for FIG. 6 av henholdsvis t kolonneblokker og q kolonneblokker, og har totalt q radblokker. Her, N 1 /M 1 =t+q. De respektive delblokkene som danner paritetssjekkmatrisen for FIG. 6 tilsvarer de sirrkulerende permutasjonsmatrisene eller null matriser. Her har den sirkulerende permutasjonsmatrisen en størrelse på M 1 M 1, og blir dannet basert på en sirkulerende permutasjonsmatrise P, som er definert som: 30

19 19 I FIG. 6 har a ij et heltall fra 0 til M 1-1 eller en verdi på, P 0 er definert som en identitetsmatrise I, og P betegner en M 1 M 1 nullmatrise. Tallene '0' i paritetsdelen betegner også M 1 M 1 nullmatrisene. 5 Paritetssjekkmatrisen for FIG. 6 er karakterisert ved at kolonneblokker tilsvarende pariteten har identitetsmatriser I og en sirkulerende permutasjonsmatrise P M 1-1 som vist i tegningen. Med andre ord er kolonneblokkene som tilsvarer pariteten, fast til strukturen vist i FIG. 6. Den sirkulerende permutasjonsmatrisen P M1-1 er definert som: Den nesten sykliske LDPC-koden vist i FIG. 6 er delen som forblir uforandret i fremgangsmåten for å optimalisere syklusene for den nesten sykliske LDPCkoden siden strukturene for kolonneblokkene tilsvarende sin paritetsdel er fast. Med andre ord, siden kolonneblokkene tilsvarende paritetsdelen er fast i paitetssjekkmatrisen i FIG. 6, blir koblingene mellom variable noder tilsvarende pariteten bestemt på Tanner-diagrammet, så det kun trenger å optimalisere koblingene mellom variable noder tilsvarende informasjonsdelen for å optimalisere syklusene for Tanner-diagrammet. Som beskrevet ovenfor er det mange kjente fremgangsmåter for optimalisering av sykluskarakteristikkene på Tanner-diagrammet for den nesten sykliske LDPCkoden. Siden utformingsfremgangsmåten for den nesten sykliske LDPC-koden med et Tanner-diagram som har de optimaliserte sykluskarakteristikkene kun er indirekte relatert til den foreliggende oppfinnelsen, er en detaljert beskrivelse derav utelatt heri. 30 Det forutsettes at graden fordeling blir fastslått for å vise utmerket ytelse i tilfellet der strukturen for paritetsdelen er fiksert i den nesten sykliske paritetssjekkmatrisen for FIG. 6 gjennom utformingsfremgangsmåten for den nesten sykliske LDPC-koden. Posisjoner for den sirkulerende

20 20 permutasjonsmatrisen og nullmatrisene blir fastslått i kolonneblokkene tilsvarende informasjonsdelen ifølge graden av fordeling. Sykluskarakteristikker for Tanner-diagrammet er optimalisert Formen vist i FIG. 7 kan f.eks. ha blitt utført ved å eliminere '1' i den siste kolonnen ved den første raden i den sirkulerende permutasjonsmatrisen P M1-1 tilsvarende den siste (N 1 /M 1 ) te eller (t+q) te kolonneblokken ved den første radblokken i paritetssjekkmatrisen for FIG. 6. FIG. 7 er et diagram som illustrerer resultatet oppnådd ved omdannelse av paritetssjekkmatrisen for en nesten syklisk LDPC-kode som er nødvendig for å utforme en DVB-S2 LDPCkode, ifølge en utførelsesform som ikke danner en del av den foreliggende oppfinnelsen. 15 Det skal bemerkes at den sirkulerende permutasjonsmatrisen P M1-1 er forandret til den følgende matrisen Q i FIG Den følgende regel 5 og regel 6 er definert for å anvende den reverse fremgangsmåten for regel 3 og regel 4. Regel 5: Med 0. kolonne til (K 1-1) te kolonne holdt intakt, blir K te 1 kolonne til (N 1-1) te kolonne omarrangert slik at en (K 1 +M 1 j+i) te kolonne blir plassert i en (K 1 +q i+j) te kolonne, der 0 i<m 1 og 0 j<q. 25 Regel 6: 0. rad til (N 1 -K 1-1) te rad blir omarrangert slik at en (M 1 j+i) te rad blir plassert i en (q i+j) te rad. 30 Paritetssjekkmatrisen for LDPC-koden generert fra den nesten sykliske LDPCkoden for FIG. 6 gjennom fremgangsmåten som er beskrevet ovenfor ved å anvende regel 5 og regel 6, blir paritetssjekkmatrisen som har formen av DVB- S2 LDPC-koden vist for eksempel i FIG. 3. Fremgangsmåten beskrevet ovenfor

21 21 for å utforme en DVB-S2-paritetssjekkmatrise, der dens kodeord, informasjon og paritetslengder er N 1, K 1 og henholdsvis (N 1 -K 1 ) og q=(n 1 -K 1 )/M 1, kan bli summert i den følgende fremgangsmåten. Fremgangsmåte for DVB-S2 LDPC kodeutforming FIG. 8 er et flytdiagram som illustrerer en prosess for å utforme en DVB-S2 LDPC-kode, ifølge en utførelsesform som ikke danner en del av den foreliggende oppfinnelsen. Med henvisning til FIG. 8 blir parametere nødvendig for utforming av en ønsket DVB-S2 LDPC-kode bestemt i trinn 801. Det er antatt heri at parameterne slik som en kodeordlengde og en informasjonslengde samt den gode graden fordeling tidligere er bestemt å utforme DVB-S2 LDPC-koden. Deretter, i trinn 803, blir en paritetssjekkmatrise for en nesten syklisk LDPCkode bestående av M 1 M 1 sirkulerende permutasjonsmatriser og nullmatriser som vist i FIG. 6 dannet ifølge parameterne bestemt i trinn 801. I FIG. 6, blir kolonneblokker tilsvarende en paritetsdel alltid festet til en spesiell form. I trinn 805 blir sirkulerende permutasjonsmatriser for kolonneblokker tilsvarende en informasjonsdel i FIG. 6 bestemt ved å anvende en algoritme for å forbedre sykluskarakteristikker for et Tanner-diagram for den nesten sykliske LDPCkoden. Enhver kjent algoritme for å forbedre sykluskarakteristikkene kan anvendes heri I trinn 807 blir en paritetssjekkmatrise vist i FIG. 7, oppnådd ved f.eks. å eliminere '1' i den siste kolonnen for den første raden i paritetssjekkmatrisen for FIG. 6, som har blitt løst i trinn 805. I trinn 809 blir kolonner og rader i paritetssjekkmatrisen for FIG. 7 omarrangert ved å anvende regel 5 og regel 6 til paritetssjekkmatrisen for FIG. 7. Paritetssjekkmatrisen som til slutt ble oppnådd, kan for eksempel være DVB-S2 LDPC-koden vist i FIG. 3.

22 22 Et kodeord kan bli generert ved å anvende DVB-S2 LDPCkodingsfremgangsmåten beskrevet ovenfor til LDPC-koden utformet gjennom trinnene ovenfor. 5 For å analysere ytelsen for DVB-S2 LDPC-koden ble en DVB-S2 LDPC-kode som har de følgende parametere utformet. For eksempel, N t =64800, K 1 =38880, M 1 =360, q= For å utforme forhold-3/5 DVB-S2 LDPC-koder som har parameterne ovenfor, kan f.eks. paritetssjekkmatriser vist i tabell 1 og tabell 2 bli oppnådd fra en nesten syklisk LDPC-kode som har totalt N 1 /M 1 =180 kolonneblokker og q=(n 1 - K 1 )/M 1 =72 radblokker ved å anvende DVB-S2 LDPCkodeutformingsfremgangsmåten. En i te vekt-1-posisjonssekvens i en i te kolonne representerer sekvensielt informasjonen på posisjonene for radene med 1 i en i te kolonnegruppe. Tabell

23

24

25

26 Tabell

27

28

29

30 I tillegg ble en DVB-S2 LDPC-kode som har de følgende parametere, utformet. For eksempel, 5 10 For å utforme forhold-3/5 DVB-S2 LDPC-koder som har parameterne ovenfor, kan f.eks. paritetssjekkmatriser vist i tabell 3 til tabell 6 bli oppnådd fra en nesten syklisk LDPC-kode som har totalt N 1 /M 1 =45 kolonneblokker og q=(n 1 - K 1 )/M 1 =18 radblokker ved å anvende DVB-S2 LDPCkodeutformingsfremgangsmåten. Det er bemerket at en i te vekt-1 posisjonssekvens i en i te kolonne sekvensielt representerer informasjonen på posisjonene for radene med 1 i en i te kolonnegruppe. Tabell

31 Tabell

32 Tabell

33 Tabell

34 En ytelsessammeligning mellom den nylig utformede DVB-S2 LDPC-koden og den eksisterende DVB-S2 LDPC-koden er vist i FIG. 9. FIG. 9 er et diagram som illustrerer et datamakinsimuleringsresultat på DVB-S2 LDPC-koden ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. 10 Det kan bli forstått at når en Additive White Gaussian Noise (AWGN)-kanal anvender et Binary Phases Shift Key (BPSK)-modulasjonsskjema, blir ytelsesforbedringer på ca. 0,15 db utført ved BER=10-4. Ytelsesforbedringene for en forhold-3/5 DVB-S2 LDPC-kode kan bli oppnådd ved enkelt å forandre informasjonen om paritetssjekkmatrisen som vist i tabell 1 til tabell 6.

35 35 5 DVB-S2 LDPC-kodeutformingsfremgangsmåten beskrevet med henvisning til FIG. 8 kan bli anvendt ikke kun for kodeforholdet 3/5 men også for andre kodeforhold. En DVB-S2 LDPC-kode som har de følgende parametere, ble utformet som et eksempel for utforming av en DVB S2 LDPC-kode som har et annet kodeforhold. 10 For å utforme forhold-2/3 DVB-S2 LDPC-koder som har parameterne ovenfor, kan f.eks. paritetssjekkmatriser vist i tabell 7 til tabell 10, bli oppnådd fra en nesten syklisk LDPC-kode som har totalt N 1 /M 1 =180 kolonneblokker og q=60 radblokker ved å anvende DVB-S2 LDPC-kodeutformingsfremgangsmåten i FIG. 8. Tabell

36

37 Tabell

38

39 Tabell

40