Permutación de bits codificados con LDPC para ser aplicados antes del establecimiento de correspondencias de una constelación QAM.

Método para procesar bits que van a ser enviados a un modulador de QAM,

siendo dichos bits codificados pormedio de un codificador según un código LDPC y siendo sometidos a un entrelazado de filas-columnas utilizandouna matriz de entrelazado, en el que se lleva a cabo una permutación de bits antes de la función de establecimientode correspondencias de la constelación, caracterizado porque

- dicho modulador es del tipo 1024QAM,- dicha matriz de entrelazado tiene 2*N columnas y NFRAME/(2*N) filas, dependiendo N del tipo de modulación yN≥10 para el tipo de modulación 1024QAM, y representando NFRAME el número de bits de un paquetecodificado proporcionado por el codificador, y

- dicha permutación de bits se lleva a cabo sobre palabras de 20 bits de los bits entrelazados de filas-columnasy consiste en generar una palabra Y que comprende los bits y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 y10 y11 y12 y13y14 y15 y16 y17 y18 y19, en este orden, partiendo de una palabra B, que comprende los bits b0 b1 b2 b3 b4b5 b6 b7 b8 b9 b10 b11 b12 b13 b14 b15 b16 b17 b18 b19, en este orden, siendo respectivamente los bits y0y b0 los bits más significativos de las palabras Y y B, y siendo respectivamente los bits y19 y b19 los bitsmenos significativos de las palabras Y y B, y en el que:

y0≥b8, y1≥b19, y2≥b13, y3≥b6, y4≥b4, y5≥b15, y6≥b17, y7≥b2,

y8≥b0, y9≥b11, y10≥b10, y11≥b9, y12≥b7, y13≥b12, y14≥b14, y 15≥b5,

y16≥b1, y17≥b16, y18≥b18, y19≥b3.

Permutación de bits codificados con LDPC para ser aplicados antes del establecimiento de correspondencias de una constelación QAM.

La presente invención se refiere a un método para procesar señales digitales y a un sistema de transmisión/recepción que implementa dicho método.

La invención está destinada principalmente, aunque no forma exclusiva, a recibir y transmitir señales digitales de audio y vídeo, en particular aquellas implicadas en la difusión general de señales digitales de televisión de segunda generación a través de redes por cable. Para proteger las señales con respecto a las distorsiones del canal de transmisión, el sistema de segunda generación para la difusión general por satélite de banda ancha (DVB-S2) utiliza la codificación LDPC (Comprobación de Paridad de Baja Densidad) asociada a las modulaciones QPSK, 8PSK, 16APSK y 32APSK, mostradas respectivamente de forma secuencial en la figura 1 desde arriba abajo y de izquierda a derecha, las cuales son adecuadas para la transmisión a través de un canal no lineal tal como el de satélite. Se puede encontrar una descripción de la normativa DVB-S2 y los códigos LDPC, por ejemplo, en “DVB-S2: The Second Generation Standard for Satellite Broad-band Services”, de A. Morello, V. Mignone, Proceedings of the IEEE, volumen 94, Edición 1, enero de 2006, páginas 210 a 227.

Con el fin de aprovechar mejor la potencialidad de los códigos, la normativa DVB-S2 prevé la interposición de un entrelazador entre el codificador de LDPC y el módulo de establecimiento de correspondencias de la constelación 8PSK, 16APSK y 32APSK con el fin de lograr una asociación mejorada entre los bits de la palabra codificada y los bits transportados por los puntos de la constelación.

En el entrelazador definido en la normativa DVB-S2, mostrado en la figura 2, el paquete codificado proporcionado por el codificador de LDPC (formado por un número de bits igual a 16200 o 64800, número al que se hace referencia en general con el símbolo “NFRAME”) se escribe por columnas en una matriz que tiene N columnas, en la que N es el número de bits transportados por la constelación (N es 3 para la 8PSK, 4 para la 16APSK, 5 para la 32APSK) , y NFRAME/N filas, y se lee por filas; la lectura tiene lugar de izquierda a derecha para todas las velocidades de código proporcionadas por la normativa, con la excepción de la velocidad de 3/5, en la que la lectura tiene lugar de derecha a izquierda en el caso de la modulación 8PSK. La asociación con los puntos o coordenadas de la constelación tiene lugar tal como se muestra en la figura 1.

Siguiendo la tendencia actual en la difusión general de señales digitales de televisión terrestre de segunda generación, recientemente se ha considerado el uso del mismo esquema de codificación que el utilizado en la normativa DVB-S2, es decir, los mismos códigos LDPC, también para la recepción y la transmisión de señales numéricas de audio y vídeo implicadas en la difusión general de señales digitales de televisión de segunda generación a través de redes por cable, aunque asociadas a modulaciones QAM (Modulación de Amplitud en Cuadratura) ; en particular, la difusión general de redes por cable hace uso de las modulaciones 1024QAM y 4096QAM (figura 3b) .

El solicitante ha observado que, con modulaciones QAM, el rendimiento ofrecido por los códigos LDPC de la normativa DVB-S2 es bueno pero no totalmente satisfactorio en cuanto a la relación señal/ruido (SNR) requerida para alcanzar la condición QEF (Casi Sin Errores) ; como es sabido, dicha condición se corresponde con el caso en el que se recibe menos de un error por cada hora de programa recibido.

El documento de la técnica anterior US 2006/156169 (13 de julio de 2006) da a conocer un método para procesar los bits que van a ser enviados a un modulador de 64QAM, siendo dichos bits codificados de acuerdo con un código LDPC y siendo sometidos a un entrelazado de filas–columnas con el uso de una matriz de entrelazado, en la que se lleva a cabo una permutación de bits antes de la función de establecimiento de correspondencias de la constelación (en inglés, “mapping”) .

El objetivo general de la presente invención es dar solución al problema antes mencionado y, en particular, mejorar la asociación entre los bits proporcionados por el codificador de LDPC y las coordenadas de la constelación de modulaciones QAM; más particularmente, la presente invención trata sobre la codificación LDPC de acuerdo con la normativa DVB-S2 y sobre las modulaciones 1024QAM y 4096QAM.

Dichos objetivos se logran a través del método para procesar señales digitales y el sistema de transmisión/recepción que presenta las características expuestas en las reivindicaciones adjuntas.

A continuación, se describirá la invención detalladamente en algunas de sus formas de realización preferidas, que se proporcionan en la presente a título de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 es una representación esquemática de las constelaciones QPSK, 8PSK, 16APSK y 32APSK incluidas, entre otras, en la normativa DVB-S2;

- la figura 2 es un diagrama explicativo de un entrelazador proporcionado por la normativa DVB-S2, en referencia a la modulación 8PSK;

- la figura 3 es una representación esquemática de las constelaciones QPSK, 16QAM, 64QAM y 256QAM aplicables a la recepción y transmisión de señales de audio y vídeo implicadas en la difusión general de señales digitales de televisión de segunda generación a través de redes por cable;

- la figura 3b es una representación esquemática de las constelaciones 1024QAM y 4096QAM aplicables a la

recepción y transmisión de señales de audio y vídeo implicadas en la difusión general de señales digitales de televisión de segunda generación a través de redes por cable;

- la figura 4 es un diagrama de bloques altamente simplificado de un sistema para procesar una señal digital

moduladora de acuerdo con la presente invención; 15

- la figura 5 es un diagrama general explicativo del entrelazador de la figura 4;

- las figuras 6a a 6d muestran esquemáticamente la función que lleva a cabo el bloque “Demux” de la figura 4

en relación con la modulación 1024QAM; 20

- las figuras 7a a 7d muestran esquemáticamente la función que lleva a cabo el bloque “Demux” de la figura 4 en relación con la modulación 4096QAM;

-las figuras 8a a 8d muestran el método usado para obtener la función que lleva a cabo el bloque “Demux” de 25 la figura 4 de acuerdo con el diagrama mostrado en la figura 6a;

- las figuras 9a a 9d muestran el método usado para obtener la función que lleva a cabo el bloque “Demux” de la figura 4 de acuerdo con el diagrama mostrado en la figura 7a;

- las figuras 10a a 10m muestran el establecimiento de correspondencias de las partes reales e imaginarias de los puntos de las constelaciones QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, 1024QAM y 4096QAM aplicables a la recepción y transmisión de señales de audio y vídeo implicadas en la difusión general de señales digitales de televisión de segunda generación a través de redes por cable, designando zq el vector que identifica el punto de la constelación en el plano complejo, con una parte real Re (zq) y una parte imaginaria Im (zq) , mientras que yi, q designa el bit iésimo del grupo de N bits del cual se establece una correspondencia con el punto de constelación identificado por zq (para 4096QAM, por ejemplo, N=12 e i=0, 1, 2, ..., 10, 11) .

En referencia a continuación a la figura 4, se muestra un diagrama de bloques altamente simplificado de un sistema para precisar una señal digital moduladora, recibiendo un bloque “Codificador” un flujo continuo de información de modulación y proporciona un flujo continuo de información codificado, organizado en paquetes que constan de NFRAME bits, los cuales pueden ser o bien 64800 o bien 16200; el código utilizado es el código LDPC de la normativa DVB-S2.

En un bloque “Entrelazador”, dichos paquetes se escriben en una matriz de entrelazado que tiene un tamaño total 45 NFRAME; dicha matriz está constituida por mxN columnas y NFRAME/mxN filas.

Un bloque “Demux” lleva a cabo una permutación de los bits recibidos desde el bloque “entrelazador”; dichos bits son recibidos por la matriz de entrelazado en grupos de mxN bits cada vez, donde N es el número de bits transportados por la constelación (N=10 para 1024QAM, N=12 para 4096QAM) , y “m” es un entero superior o igual a 50 1. El bloque “Demux”... [Seguir leyendo]

1. Método para procesar bits que van a ser enviados a un modulador de QAM, siendo dichos bits codificados por medio de un codificador según un código LDPC y siendo sometidos a un entrelazado de filas-columnas utilizando una matriz de entrelazado, en el que se lleva a cabo una permutación de bits antes de la función de establecimiento de correspondencias de la constelación, caracterizado porque

-dicho modulador es del tipo 1024QAM,

- dicha matriz de entrelazado tiene 2*N columnas y NFRAME/ (2*N) filas, dependiendo N del tipo de modulación y N=10 para el tipo de modulación 1024QAM, y representando NFRAME el número de bits de un paquete codificado proporcionado por el codificador, y

-dicha permutación de bits se lleva a cabo sobre palabras de 20 bits de los bits entrelazados de filas-columnas

y consiste en generar una palabra Y que comprende los bits y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 y10 y11 y12 y13 y14 y15 y16 y17 y18 y19, en este orden, partiendo de una palabra B, que comprende los bits b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10 b11 b12 b13 b14 b15 b16 b17 b18 b19, en este orden, siendo respectivamente los bits y0 y b0 los bits más significativos de las palabras Y y B, y siendo respectivamente los bits y19 y b19 los bits menos significativos de las palabras Y y B, y en el que:

y0=b8, y1=b19, y2=b13, y3=b6, y4=b4, y5=b15, y6=b17, y7=b2, y8=b0, y9=b11, y10=b10, y11=b9, y12=b7, y13=b12, y14=b14, y15=b5, y16=b1, y17=b16, y18=b18, y19=b3.

2. Sistema para transmitir señales digitales que comprende un modulador de QAM, caracterizado porque comprende unos medios para llevar a cabo el método según la reivindicación 1.

3. Método para procesar bits recibidos por un demodulador de QAM, en el que se lleva a cabo una permutación de bits después de la función de desasignación de correspondencias de la constelación, siendo los bits permutados sometidos a un desentrelazado de filas-columnas utilizando una matriz de desentrelazado y siendo decodificados por medio de un decodificador según un código LDPC, caracterizado porque

-dicho demodulador es del tipo 1024QAM,

- dicha matriz de desentrelazado tiene 2*N columnas y NFRAME/ (2*N) filas, dependiendo N del tipo de demodulación y N=10 para el tipo de demodulación 1024QAM, y representando NFRAME el número de bits de un paquete demodulado proporcionado al decodificador, y porque

-dicha permutación de bits se lleva a cabo sobre palabras de 20 bits de los bits recibidos y consiste en generar

una palabra B que comprende los bits b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10 b11 b12 b13 b14 b15 b16 b17 b18 b19, en este orden, partiendo de una palabra Y que comprende los bits y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 y10 y11 y12 y13 y14 y15 y16 y17 y18 y19, en este orden, siendo respectivamente los bits y0 y b0 los bits más significativos de las palabras Y y B, y siendo respectivamente los bits y19 y b19 los bits menos significativos de las palabras Y y B, en el que:

y0=b8, y1=b19, y2=b13, y3=b6, y4=b4, y5=b15, y6=b17, y7=b2, y8=b0, y9=b11, y10=b10, y11=b9, y12=b7, y13=b12, y14=b14, y15=b5, y16=b1, y17=b16, y18=b18, y19=b3.

4. Sistema para recibir señales digitales que comprende un demodulador de QAM, caracterizado porque comprende unos medios para llevar a cabo el método según la reivindicación 3.