在通信系統中傳送和接收數據的方法和裝置的制作方法

專利名稱：在通信系統中傳送和接收數據的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及通信系統，更具體地，涉及用于獲得分集效應的傳送和接收方法和裝置。
背景技術：
在無線通信系統中，鏈路性能由于各種噪聲和信道衰減以及碼元間干擾(ISI)而顯著地降低。因此，為了實現提供高數據吞吐量和可靠性的高速數字通信系統，如下一代移動通信系統、數字廣播系統以及移動互聯網系統，開發用于克服噪聲、衰減以及ISI的技術是很重要的。近來，已經研究糾錯碼以通過高效地恢復信息失真來改善通信可靠性。低密度奇偶校驗(LDPC)碼，最初在1960年代被提出，由于其實施的復雜性遠遠超過了當時的技術水平而從未普遍地實施。然而，由于在1993年發現的turbo碼顯示出接近Shannon信道能力的性能，因而已經對迭代解碼和基于圖形的信道編碼進行了許多研究同時已經對turbo碼的性能和特性進行了許多解釋。藉由這個機遇，在1990年代末對LDPC碼繼續了再次研究，證明了如果通過在與LDPC碼相對應的Tanner圖(因子圖的具體例子)上的基于加_乘算法的(sum-product algorithm-based)迭代解碼來對LDPC碼進行解碼，則LDPC碼也具有接近Shannon信道能力的性能。LDPC碼通常通過奇偶校驗矩陣來定義，并且能夠用被稱為Tanner圖的二分圖(bipartite graph)來表示。通過接收和LDPC編碼包括Kldpe位或碼元的信息字,LDPC碼被用來生成包括Nldp。位或碼元的代碼字。為了方便描述，這里只考慮通過接收和LDPC編碼包括Kldpc位的信息字而生成的包括Nldpe位的代碼字。也就是說，通過接收和LDPC編碼包括Kldpc
輸入位的信息字2 =ぺ}來生成代碼字c = [C0，C1，ら，也就是說，代碼字是包括多個位的位流(bit stream)，并且代碼字位意味著代碼字的位。類似地，信息字是由多個信息位組成的位流，并且信息位意味著信息字的位。
對于系統碼，代碼子被生成為
Γ*1 f ·■·I
C = iC0iCl9C2,C3,...,CNu^ = ^^^’其中，
P = [/、，AnAVf I]表示奇偶校驗位，并且奇偶校驗位的數量是Nparity = Nldpe-Kldpc。因為TLPC碼通過奇偶校驗矩陣來定義，所以滿足公式(I)的序列c成為LDPC碼的代碼字。H · cT = 0. · · (I)在公式(I )中,C =, , ,…，cNldlfc-I I奇偶校驗矩陣H包括Nldpc列，并且是指第i列與第i個代碼字Ci相關聯。如上所指出，LDPC碼可以基于奇偶校驗矩陣由二分圖來表示。二分圖是指由劃分為兩種不同類型的圖形組成的頂點(vertexes)。LDPC碼由包括Nldpe頂點的二分圖來表示，所述Nldp。頂點被稱為可變節點和校驗節點(check node)。可變節點在一對ー的基礎上對應于編碼位(encoded bits),這意味著第i個可變節點對應于第i個代碼字位。圖I示出了包括四行和八列的LDPC碼的奇偶校驗矩陣H的示例。參考圖1，奇偶校驗矩陣H因為其具有八列而生成長度為8的LDPC代碼字，所述八列分別對應于八個編碼位。圖2示出了對應于如圖中所示的奇偶校驗矩陣H的Tanner圖。參考圖2，LDPC碼的Tanner圖包括八個可變節點X。202, X1 204, X2 206, X3 208、X4 210,X5 212,X6 214和X7 216以及四個校驗節點218、220、222和224。LDPC碼的奇偶校驗矩陣H中的第i列和第j行分別對應于第i個可變節點xi和第j個校驗節點。此外，在LDPC碼的奇偶校驗矩陣H中、第i列和第j行交叉的點處的值1，即非零值，意味著在如圖2中所示的Tanner圖上、在第i個可變節點Xi和第j個校驗節點之間存在邊(edge)。
通常，LDPC碼使用Tanner圖解碼。也就是說,可變節點和校驗節點生成消息,并且通過它們的邊交換消息，由此執行迭代的解碼。因此，在連接到一個校驗節點的可變節點之間存在相關性(correlations),并且所述相關性在縮短(shortening)和刪余期間應當被考慮。在LDPC碼的Tanner圖中，可變節點和校驗節點的等級(degrees)指示所連接的邊的數量，并且等于對應于它們在LDPC碼的奇偶校驗矩陣中的節點的列或行中的非零項(entries)的數量。例如，在圖 2 中，可變節點 x0 202、xl 204、x2 206、x3 208、x4 210、x5212、x6 214 和 x7 216 的等級分別為 4、3、3、3、2、2、2 和 2，而校驗節點 218、220、222 和 224的等級分別為6、5、5和5。對應于圖2中可變節點的、圖I的奇偶校驗矩陣H的列中的非零項的數量同樣分別是4、3、3、3、2、2、2和2，而對應于圖2中校驗節點的、圖I的奇偶校驗矩陣H的行中的非零項的數量同樣分別是6、5、5和5。可變節點在一対一的基礎上對應于代碼字位。因此，如果第i個可變節點在一対一的基礎上對應于第i個代碼字位，則第i個可變節點的等級可以被視為第i個代碼字位的等級。密度“I”隨著奇偶校驗矩陣中Nldpe的增加而降低。通常，因為LDPC碼的非零項的密度與代碼字長度Nldpe成反比，具有較大值Nldpe的LDPC碼具有很低的密度。LDPC碼的名稱中使用的“低密度”就是從這個原理得出的。因為LDPC碼通過奇偶校驗矩陣來定義，系統存儲奇偶校驗矩陣，以便應用LDPC碼。通常，為了存儲LDPC碼，存儲奇偶校驗矩陣中權重I的位置信息。但是，因為在實際系統中使用的LDPC碼的代碼字長度的范圍從幾百位到幾十萬位，所以如果LDPC碼的代碼字長度很長，則存儲權重I的位置信息所需的存儲器的容量很大。為了克服這些缺點，已經對具有特定結構的各種LDPC碼進行了研究。對于具有特定結構的LDPC碼，因為權重I的位置根據特定條件而限制在其奇偶校驗矩陣中，所以權重I的位置能夠被更有效地存儲。圖3示出了具有特定結構的LDPC碼的示例。這里假設LDPC碼具有系統的結構(systematic structure),其中代碼字包括信息字。參考圖3，奇偶校驗矩陣包括信息部分(或信息字部分)和奇偶校驗部分(paritypart)。信息部分包括Kldp。列，而奇偶校驗部分包括Npmity = Nldp。-Kldp。列。奇偶校驗矩陣中行的數量為Nldp。-Kldp。，這與奇偶校驗部分中列的數量相同。這里，Nldpe表示LDPC代碼字的長度，Kldpe表示信息字的長度，Nldp。-Kldpe而表示奇偶校驗部分的長度。代碼字的長度是指包括在代碼字中的位的數量。類似的，信息字的長度是
(N - K )
指包括在信息字中的位的數量。此外，整數M和Qldp。被確定為滿足β—^
M
并且^!也是整數。M和Qldp。根據代碼字長度和代碼率(code rate)而改變。在圖3中所示的奇偶校驗矩陣中，在對應于奇偶校驗位的部分的、第Kldp。列到第(Nldpc-I)列中權重I的位置具有雙對角(dual diagonal)結構。因此，可以注意到，除了第(Nldpc-I)列的等級為I以外，對應于奇偶校驗位的列的等級均為2。參考圖3，在奇偶校驗矩陣中，第O列到第(Kldp。-1)列、即對應于信息字部分的結 構，可以根據以下規則構造。規則I :在奇偶校驗矩陣中，通過在M列的基礎上對與信息字相對應的Kldp。列進行
廠
分組，以生成總共j=列組。每個列組中的列是根據以下規則2生成的。
M
Jpp規則2 :確定第i (i = 1，. . .，)列組中第O列中I的位置。假設在每個第i
M
列組中第O列的等級由Di來表示，如果具有I的行的位置為/ ),/ ),...,則第
i列組中第j(j = 1,2,... ,M-1)列中具有I的行的位置/(k= 1,2,... ,Di)被定義為以下公式(2)中所示。= /《j, + q mod(NkllK. — Kldpc)
Kfk = I, 2, . . . , Di, i = 1，···，~^ j = 1，· · ·，M-I
Ai. · · (2)
ド根據規則I和規則2，第i (i = 1，...列組中列的等級都等于D”
M為了更好地理解根據以上規則存儲關于奇偶校驗矩陣的信息的LDPC碼的結構，以下將描述更加詳細的示例。在下面的詳細示例中，對于Nldpe = 30, Kldpc = 15, M = 5,以及QidP。= 3,在三個列組的姆ー個中的第O列中具有I的行的位置信息可以以稱為“權重I位置序列”的序列來表示，如下所示。= I, Rl^ = 2, RS = 8, = I O,R で I = O, = 9, = 13，Rfl ==14.為了方便，僅基于列組示出了每個列組中的第O列中具有I的行的位置的權重I位置序列，如下所示。I 2 8 100 9 13O 14
也就是，第i個權重I位置序列順序地表示第i列組中具有I的行的位置信息。LDPC碼實現了對于給定數量Kldp。的信息位和給定數量Nldp。的代碼字位的編碼和解碼。奇偶校驗位的數量Npmity為Nldp。-Kldp。。如果給定數量Kldp。的信息位大于輸入到編碼器的數量Ki的信息位，則信息位在被傳送之前被縮短Kldp。-Kit5此外，如果所要求的奇偶校驗位的數量Ntx_paHty = Ntx ldpc-Ki少于奇偶校驗位的數量Npmity,則奇偶校驗位在被傳送之前被刪余Npmity-Ntx,ity。Ntx_paHty表示實際使用的奇偶校驗位的長度，并且能夠基于輸入的信息字的長度Ki和傳送的代碼率來計算。由于縮短和刪余的實際操作為直接涉及以下將描述的本發明的實施例，關于縮短和刪余的詳細描述將被省略。在一些情況下，當攜載編碼的數據時，加性高斯白噪聲(Additive WhiteGaussian Noise,AWGN)信道可以保證很好的性能,但是衰減信道(fading channel)則不能獲得足夠的分集(diversity)。因此，需要一種能夠克服這個問題的方法。圖4 不出了第二代地面數字視頻廣播(Digital Video Broadcasting the 2nd Generation Terrestrial, DVB-T2)系統和下一代手持數字視頻廣播(Digital VideoBroadcasting Next Generation Handheld, DVB-NGH)系統中的 OFDM 中貞。參考圖4,多個巾貞中的姆ー個包括多個OFDM碼元。一個巾貞包括P1/P2碼元部分和數據部分。信令(signaling)信息被映射到P1/P2碼元部分，并且經映射的信息在P1/P2碼元部分上傳送。除了信令信息以外的數據被映射到數據部分，并且經映射的數據在多個OFDM碼元上傳送。因此，數據信號在多個碼元上傳送，使其能夠獲得足夠的分集増益(diversitygain)。然而，信令信息則不能獲得足夠的分集増益，這導致性能的惡化。

發明內容
因此，本發明被設計來解決至少上述問題和/或缺點，并提供至少下述優點。本發明的ー個方面提供用于以足夠的分集增益傳送數據的方法和裝置。本發明的另ー個方面提供用于以足夠的分集増益生成奇偶校驗位組(paritygroup)的方法和裝置。根據本發明的ー個方面，提供ー種在通信系統中傳送數據的方法。該方法包括在第(k+s)幀上傳送包括在代碼字中的信息字；基于通過編碼信息字獲得的奇偶校驗位生成S個組；以及以分布式方式在第(k+s)幀之前的S個幀上傳送S個組。根據本發明的另ー個方面，提供ー種在通信系統中傳送數據的方法。該方法包括優先地(preferentially)在第(k+s)巾貞上傳送包括在代碼字中的信息字以及在通過編碼信息字獲得的奇偶校驗位中除了根據預定刪余模式刪余的位以外的剰余位；通過以根據刪余模式或刪余模式的反向次序(reverse order)的順序選擇刪余位來生成s個組；以及以分布式方式在第(k+s)幀之前的s個幀上傳送s個組。根據本發明的另ー個方面，提供ー種在通信系統中傳送數據的裝置。該裝置包括編碼器，用于根據預定方法編碼信息字；刪余器，用于根據預定的刪余模式對編碼器編碼的代碼字進行刪余；奇偶校驗位組生成器，用于通過優先地從編碼器輸出的代碼字中選擇由刪余器刪余的奇偶校驗位來生成s個組；以及傳送器，用于分別在第(k+s)幀上傳送包括在代碼字中的信息字以及以分布式方式在第(k+s)幀之前的s個幀上傳送奇偶校驗位的組。


從以下結合附圖的描述中，本發明的一些實施例的上述以及其它方面、特征和優點將更加清楚，附圖中圖I示出了長度8的LDPC碼的奇偶校驗矩陣；圖2示出了與長度8的LDPC碼的奇偶校驗矩陣相對應的Tanner圖；圖3示出了在DVB-T2系統中使用的LDPC碼的奇偶校驗矩陣； 圖4示出了用于DVB-T2/NGH系統的形式的幀結構；圖5示出了根據本發明的實施例的基于規則3的幀結構；圖6示出了根據本發明的實施例的包括在Qldp。組中的奇偶校驗位；圖7示出了根據本發明的實施例的基于規則4的幀結構；圖8A到圖8C示出了根據本發明的實施例的基于規則5的幀結構；圖9示出了根據本發明的實施例的DVB-T2/NGH系統的幀結構；圖10示出了根據本發明的另ー個實施例的DVB-T2/NGH系統的幀結構；圖11示出了根據本發明的另ー個實施例的DVB-T2/NGH系統的幀結構；圖12到圖14是示出根據本發明的不同實施例的選擇附加奇偶校驗位的方法的示圖；圖15是示出根據本發明的實施例的傳送和接收裝置的框圖；圖16是示出根據本發明的實施例的傳送裝置的框圖；圖17是示出根據本發明的實施例的接收裝置的框圖；圖18是示出根據本發明的實施例的傳送裝置的框圖；圖19是示出根據本發明的實施例的接收裝置的框圖；圖20是示出根據本發明的實施例的傳送方法的流程圖；圖21是示出根據本發明的實施例的接收方法的流程圖；圖22k和圖22B是示出根據本發明的不同實施例的各種幀結構的示圖；以及圖23是示出根據本發明的實施例的用于選擇附加奇偶校驗位的方法的示圖。在整個附圖中，相同的附圖參考標號將被理解為指代相同的元素、特征以及結構。
具體實施例方式本發明的各個實施例將參考附圖進行詳細描述。在以下描述中，具體的細節，諸如詳細的配置和組件，僅僅被提供來幫助對所描述的本發明的實施例的總體理解。因此，本領域技術人員應當清楚，可以對這里描述的實施例進行各種改變和修改，而不脫離本發明的范圍和精神。此外，為了清楚和簡潔，對已知功能和構造的描述將被省略。此外，雖然本發明的詳細描述將基于DVB-T2系統和DVB-NGH系統，即典型的歐洲數字廣播標準，但是本領域普通技術人員將理解，本發明并不局限于這些系統。而且，雖然本發明將結合傳送信令信息來描述，但是本發明并不局限于信令信息的傳送。以下描述的代碼字包括兩部分，即第一部分和第二部分，第一部分為包括實際信息字的信息部分，而第二部分為包括通過接收和編碼信息字而獲得的附加信息的奇偶校驗部分。如上所述，如果需要，代碼字能夠通過刪余和縮短從數據中創建。為了描述方便，這里假設術語“代碼字”是指通過編碼信息字而獲得的全部信息字和奇偶校驗位。也就是，奇偶校驗位包括非刪余的奇偶校驗位和刪余的奇偶校驗位兩者。如果在代碼字的傳送期間不能獲得足夠的分集增益，則可以通過在多個幀上傳送數據來獲得額外的分集增益。方法I信息字在第z幀中傳送。并且，基于能夠通過編碼信息字而獲得的信息字和奇偶校驗位來創建附加奇偶校驗位。所述附加奇偶校驗位通過s個幀來傳送。與幀相關聯地傳送的附加奇偶校驗位的組用G(O)、G(l)、……、G(S-I)來表示，而組中的位的數量為
權利要求
1.一種用于在通信系統中傳送數據的方法，包括 在第(k+s)幀上傳送包括在代碼字中的信息字； 基于通過編碼所述信息字獲得的奇偶校驗位生成S個組；以及 以分布式方式在第(k+s)幀之前的S個幀上傳送所述S個組。
2.如權利要求I所述的方法，其中，生成所述s個組包括 根據預定刪余模式對所述奇偶校驗位進行刪余；以及 以基于所述刪余模式的順序從所述奇偶校驗位中選擇非刪余的奇偶校驗位。
3.如權利要求2所述的方法，其中，在所述非刪余的奇偶校驗位中，預定的刪余模式中的串接的位被映射到所述s個組中的同一組。
4.如權利要求2所述的方法，生成所述s個組還包括根據預定的刪余模式將非刪余的奇偶校驗位順序地映射到所述s個組。
5.如權利要求4所述的方法，其中，在所述非刪余的奇偶校驗位中，串接的位被映射到所述s個組中的不同組。
6.如權利要求2或權利要求4所述的方法，其中，生成所述s個組還包括在選擇所有的非刪余位之后，選擇刪余的奇偶校驗位。
7.所述權利要求6所述的方法，其中，生成所述s個組還包括如果形成所述組的總位數大于所述奇偶校驗位的數量，則在選擇所有的奇偶校驗位之后，選擇所述代碼字的位。
8.一種用于在通信系統中傳送數據的方法，包括 在第(k+s)幀上傳送包括在代碼字中的信息字和根據預定刪余模式刪余的奇偶校驗位中的非刪余的奇偶校驗位，所述奇偶校驗位通過編碼所述信息字來獲得； 通過以基于預定的刪余模式的順序選擇刪余的奇偶校驗位來生成s個組；以及 以分布式方式在第(k+s)幀之前的s個幀上傳送所述s個組。
9.如權利要求8所述的方法，其中，生成所述s個組還包括在選擇所有的刪余的奇偶校驗位之后，選擇代碼字的位。
10.如權利要求9所述的方法，其中，生成所述s個組還包括在選擇所有的刪余的奇偶校驗位之后，在所述代碼字的位中選擇所述信息字的位。
11.如權利要求10所述的方法，其中，生成所述s個組還包括在選擇所有的信息位之后，以基于預定的刪余模式的順序選擇非刪余的奇偶校驗位。
12.如權利要求8所述的方法，其中，在預定的刪余模式中彼此相鄰的奇偶校驗位被映射到所述s個組中的同一組。
13.一種用于在通信系統中傳送數據的裝置，包括 編碼器，用于編碼信息字； 刪余器，用于根據預定的刪余模式對所述編碼器編碼的代碼字進行刪余； 奇偶校驗位組生成器，用于通過從所述編碼器輸出的代碼字中選擇所述刪余器刪余的奇偶校驗位來生成s個組；以及 傳送器，用于在第(k+s)幀上傳送包括在所述代碼字中的信息字，并以分布式方式在第(k+s)幀之前的s個幀上傳送奇偶校驗位的組。
14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器以基于預定的刪余模式的順序將所述奇偶校驗位中的非刪余的奇偶校驗位映射到s個組。
15.如權利要求14所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器將除了刪余位以外的非刪余位中的、預定刪余模式中的串接的位映射到所述s個組中的同一組。
16.如權利要求13所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器將所述奇偶校驗位中的非刪余的奇偶校驗位順序地映射到所述s個組。
17.如權利要求14所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器將所述非刪余的奇偶校驗位中的串接的位映射到不同的組。
18.如權利要求5所述的方法或如權利要求17所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位為雙對角線結構。
19.如權利要求14或權利要求16所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器在選擇所有的非刪余的奇偶校驗位之后通過順序地選擇根據所述刪余模式刪余的位來生成所述s個組。
20.如權利要求19所述的裝置，其中，如果形成所述組的總位數大于所述奇偶校驗位的數量，則所述奇偶校驗位組生成器在選擇所有的奇偶校驗位之后，通過順序地選擇所述代碼字的位來生成所述s個組。
21.如權利要求13所述的裝置，其中，所述傳送器在第(k+s)幀上傳送所述信息字和所述奇偶校驗位中的非刪余的奇偶校驗位。
22.如權利要求21所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器通過以基于預定的刪余模式的順序選擇刪余的奇偶校驗位來生成所述s個組。
23.如權利要求21所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器在選擇所有的刪余的奇偶校驗位之后，通過選擇所述代碼字的位來生成所述s個組。
24.如權利要求23所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器在選擇所有的刪余的奇偶校驗位之后，通過選擇代碼字中所述信息字的位來生成所述s個組。
25.如權利要求24所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器在選擇所有的信息位之后，通過順序地選擇所述非刪余的奇偶校驗位來生成所述s個組。
26.如權利要求22所述的裝置，其中，所述奇偶校驗位組生成器將預定的刪余模式中彼此相鄰的奇偶校驗位映射到所述s個組中的同一組。
全文摘要
提供一種改善通信系統中分集效應的傳送數據的方法。該方法包括在第(k+s)幀上傳送包括代碼字的信息字；基于通過編碼信息字獲得的奇偶校驗位來生成s個組；以及以分布式方式在第(k+s)幀之前的s個幀上傳送s個組。
文檔編號H04B7/02GK102714504SQ201080061781
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者尹圣烈, 明世澔, 李學周, 梁賢九, 鄭晉熙, 鄭鴻實, 金宰烈 申請人:三星電子株式會社