Patrones de permutación de bits para modulación codificada de LDPC y constelaciones QAM.

Método para procesar señales digitales que deben ser enviadas a un modulador de QAM del tipo 256QAM,

siendo dichas señales unas señales de audio y vídeo codificadas de acuerdo con un código de LDPC con una velocidad de código de 3/5 en paquetes que comprenden NFRAME bits, siendo dicho código de LDPC con una velocidad de 3/5 el correspondiente de la norma DVB-S2, estando dichos paquetes escritos en una matriz de intercalación por medio de un bloque Intercalador, presentando dicha matriz de intercalación un tamaño total NFRAME y comprendiendo 16 columnas y un número de filas igual a NFRAME dividido por 16, y un bloque Demux lleva a cabo una permutación de bits de los bits recibidos desde dicho bloque Intercalador antes de la función de establecimiento de correspondencias de la constelación, y un bloque Módulo de Establecimiento de Correspondencias asocia los bits a los que da salida dicho bloque Demux a las coordenadas de una constelación de 256QAM, caracterizado por que dicha permutación se lleva a cabo sobre palabras de 16 bits 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, 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, en este orden, siendo los bits y0 y b0, respectivamente, los bits más significativos de las palabras Y y B, y siendo los bits y15 y b15, respectivamente, los bits menos significativos de las palabras Y y B, en el que:

- y0 corresponde a b4,

- y1 corresponde a b6,

- y2 corresponde a b0,

- y3 corresponde a b2,

- y4 corresponde a b3,

- y5 corresponde a b14,

- y6 corresponde a b12,

- y7 corresponde a b10,

- y8 corresponde a b7,

- y9 corresponde a b5,

- y10 corresponde a b8, - y11 corresponde a b1, - y12 corresponde a b15, - y13 corresponde a b9, - y14 corresponde a b11,

- y15 corresponde a b13.

Patrones de permutación de bits para modulación codificada de LDPC y constelaciones QAM.

La presente invención se refiere a métodos para el procesado de señales digitales y a sistemas de transmisión/recepción que utilizan dichos métodos.

La invención va dirigida principalmente, aunque no de forma exclusiva, a la recepción y la transmisión de señales de audio y vídeo digitales, en particular aquellas que se ven involucradas en la difusión general (en inglés, "broadcasting") de señales de televisión terrestre digital de segunda generación.

Se conocen varias técnicas para recibir y transmitir señales digitales; a continuación se aporta por ejemplo una lista de seis documentos referentes a los antecedentes tecnológicos de la presente invención.

El documento WO 2006/020460 A describe un método para diseñar códigos de LDPC en canales de Múltiples Entradas/Múltiples Salidas dentro de un sistema de distribución de señales digitales, tal como Redes de Área Local inalámbricas, redes Bluetooth y redes inalámbricas de alta velocidad.

El artículo científico de Jia Minli et al.: "Enhanced HARQ Schemes Based on LDPC Coded Irregular Modulation", Proc. IEEE 2007 International Symposium On Microwave, Antenna, Propagation And EMC Technologies for Wireless Communicacions, 1 de agosto de 2007, se refiere a una modulación irregular codificada con intercalación de bits y a una modulación irregular codificada con LDPC que comprende esquemas de HARQ (Solicitud automática híbrida de repetición) .

El documento WO 2006/083233 A describe un método para transmitir/recibir datos que comprenden una pluralidad de bits, en donde se establece una correspondencia de los datos (en inglés, "mapping") con una pluralidad de símbolos de modulación y en donde la señal a modular se codifica de acuerdo con un código de LDPC.

El documento US 2007/033486 A1 describe un sistema de comunicaciones que comprende un aparato de intercalación de canales que usa un código de LDPC, en donde el Intercalador de canales intercala la palabra de código de LDPC de acuerdo con una regla predeterminada, y un modulador modula la palabra de código de LDPC intercalada en el canal obteniendo un símbolo de modulación, con el uso de un esquema de modulación predeterminado.

El documento US 2006/0156169 A1 describe una codificación de LDPC y una intercalación en un sistema de comunicaciones de Múltiples Entradas/Múltiples Salidas, en donde se genera una pluralidad de códigos de LDPC irregulares, asociados a esquemas de intercalación seleccionados de manera particular.

El artículo científico de Clevorn T. et al: "Iterative Demodulation for DVB-S2" Proc. Intern. Symposium On Personal, Indoor And Mobile Radio Communications (PIMRC) 2005, vol. 4, 11 de septiembre de 2005, se refiere a la demodulación iterativa en receptores de acuerdo con la norma DVB-S2, en donde se utiliza una codificación de LDPC.

Para proteger las señales de las distorsiones del canal de transmisión, los sistemas de segunda generación para la 45 difusión general por satélite de banda ancha (DVB-S2) utilizan la codificación de LDPC (Comprobación de Paridad de Baja Densidad) asociada a las modulaciones QPSK, 8PSK, 16APSK y 32APSK (Figura 1) , las cuales resultan adecuadas para su transmisión sobre un canal no lineal tal como el de satélite. Se puede hallar una descripción de la norma DVB-S2 y códigos de 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, 50 páginas 210 a 227, y en "Digital Video Broadcasting (DVB) ; Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications", ETSI EN 302 307, n.º V1.1.2, 1 de junio de 2006 (1-6-2006) . Con la finalidad de aprovechar más adecuadamente la potencialidad de los códigos, la norma DVB-S2 prevé que un intercalador se interponga entre el codificador de LDPC y el módulo de establecimiento de correspondencias de constelaciones 8PSK, 16APSK y 55 32APSK (en inglés, "constellation mapper") 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 intercalador definido en la norma DVB-S2, el paquete codificado al que da salida el codificador de LDPC (formado por un número de bits igual a 16.200 ó 64.800, haciéndose referencia en general a dicho número con el 60 símbolo "NFRAME") se escribe por columnas en una matriz que tiene N columnas, donde N es el número de bits transportados por la constelación (N es 3 para 8PSK, 4 para 16APSK, 5 para 32APSK) , y NFRAME/N filas (Figura 2) , y se lee por filas; la lectura tiene lugar de izquierda a derecha para todas las velocidades de código proporcionadas por la norma, con la excepción de la velocidad de 3/5, donde la lectura tiene lugar de derecha a izquierda. La asociación a los puntos o coordenadas de la constelación tiene lugar según se muestra en la Figura 1.

Para recibir y transmitir señales numéricas de audio y vídeo involucradas en la difusión general de señales de televisión terrestre digital de segunda generación, se ha considerado recientemente usar el mismo esquema de codificación que el utilizado en la norma DVB-S2, es decir, los mismos códigos de LDPC, aunque asociados a modulaciones de QAM [Modulación de Amplitud en Cuadratura], en particular con las modulaciones QPSK, 16QAM, 64QAM y 256QAM (Figuras 3A a 3D) .

El solicitante ha percibido que, con modulaciones QAM, el rendimiento ofrecido por los códigos de LDPC es bueno aunque no totalmente satisfactorio en cuanto a la relación señal/ruido [SNR] necesaria para alcanzar la condición de QEF [Casi Sin Errores]; como es sabido, dicha condición se corresponde con el caso en el que se recibe menos de un error por hora de programa recibido.

El objetivo general de la presente invención es solucionar el problema antes mencionado y, en particular, mejorar la asociación entre los bits a los que da salida el codificador de LDPC y las coordenadas de constelaciones de modulaciones QAM; más particularmente, la presente invención trata sobre la codificación de LDPC con una velocidad de código de 3/5 y con la modulación 16QAM ó 64QAM ó 256QAM.

Dichos objetivos se logran a través de los métodos para procesar señales digitales y los sistemas de transmisión y recepción que presentan las características expuestas en las reivindicaciones adjuntas, cuya intención es constituir una parte integral de la presente descripción.

A continuación se describirá la invención detalladamente en algunos de sus aspectos y 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 norma DVB-S2;

la Figura 2 es un diagrama explicativo del intercalador proporcionado por la norma DVB-S2, en referencia a la modulación 8PSK;

las Figuras 3A a 3D son 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 de televisión terrestre digital de segunda generación;

la Figura 4 es un diagrama de bloques altamente simplificado de un sistema para procesar la señal digital moduladora de acuerdo con la presente invención;

la Figura 5 es un diagrama general explicativo del intercalador de la Figura 4;

la Figura 6 es una representación esquemática de la función que lleva a cabo el bloque "Demux" de la Figura 5 según un primer aspecto de la presente invención en relación con la modulación 256QAM;

la Figura 7 es una representación esquemática de la función que lleva a cabo el bloque "Demux" de la Figura 5 de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención en relación con la modulación 256QAM;

la Figura 8 es una representación esquemática de la función que lleva a cabo el bloque "Demux" de la Figura 5 según un tercer aspecto de la presente invención en relación con la modulación 256QAM;

la Figura 9 es una representación esquemática de la función que lleva a cabo el bloque "Demux" de la Figura 5 según un cuarto aspecto de la presente invención en relación con la modulación 256QAM;

la Figura 10 es una representación esquemática de la función llevada a cabo por el bloque "Demux" de la Figura 5 según una forma de realización de la presente... [Seguir leyendo]

1. Método para procesar señales digitales que deben ser enviadas a un modulador de QAM del tipo 256QAM, siendo dichas señales unas señales de audio y vídeo codificadas de acuerdo con un código de LDPC con una velocidad de código de 3/5 en paquetes que comprenden NFRAME bits, siendo dicho código de LDPC con una velocidad de 3/5 el correspondiente de la norma DVB-S2, estando dichos paquetes escritos en una matriz de intercalación por medio de un bloque Intercalador, presentando dicha matriz de intercalación un tamaño total NFRAME y comprendiendo 16 columnas y un número de filas igual a NFRAME dividido por 16, y un bloque Demux lleva a cabo una permutación de bits de los bits recibidos desde dicho bloque Intercalador antes de la función de establecimiento de correspondencias de la constelación, y un bloque Módulo de Establecimiento de Correspondencias asocia los bits a los que da salida dicho bloque Demux a las coordenadas de una constelación de 256QAM, caracterizado por que dicha permutación se lleva a cabo sobre palabras de 16 bits 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, 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, en este orden, siendo los bits y0 y b0, respectivamente, los bits más significativos de las palabras Y y B, y siendo los bits y15 y b15, respectivamente, los bits menos significativos de las palabras Y y B, en el que:

- y0 corresponde a b4, -y1 corresponde a b6, -y2 corresponde a b0, -y3 corresponde a b2, -y4 corresponde a b3, -y5 corresponde a b14, -y6 corresponde a b12, -y7 corresponde a b10, -y8 corresponde a b7, -y9 corresponde a b5, -y10 corresponde a b8, -y11 corresponde a b1, -y12 corresponde a b15, -y13 corresponde a b9, -y14 corresponde a b11, -y15 corresponde a b13.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho número NFRAME de bits es igual a 64800.

3. Sistema para transmitir señales digitales, que comprende un modulador de QAM, caracterizado por que está adaptado para implementar el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2.

4. Sistema según la reivindicación 3, que comprende un transmisor de señales digitales de audio/vídeo para difundir de forma general señales de televisión terrestre digital.

5. Método para procesar señales digitales recibidas por un demodulador de QAM del tipo 256QAM, siendo dichas señales unas señales de audio y vídeo codificadas de acuerdo con un código de LDPC con una velocidad de código de 3/5 en paquetes que comprenden NFRAME bits, siendo dicho código de LDPC con una velocidad de 3/5 el correspondiente de la norma DVB-S2, implementando un bloque Desasignador de Correspondencias una función de desasignación de correspondencias de la constelación y asociando las coordenadas de una constelación 256 QAM a unos paquetes correspondientes que comprenden una pluralidad de bits, llevando a cabo un bloque Demux una permutación de bits de dicha pluralidad de bits después de la función de desasignación de correspondencias de la constelación, y en el que un número NFRAME de dichos bits permutados son escritos en una matriz de intercalación por medio de un bloque Desintercalador, presentando dicha matriz de intercalación un tamaño total NFRAME y comprendiendo 16 columnas y un número de filas igual a NFRAME dividido por 16, caracterizado por que dicha permutación se lleva a cabo sobre palabras de 16 bits 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, 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, 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 y15 y b15 los bits menos significativos de las palabras Y y B, en el que:

- y0 corresponde a b4, -y1 corresponde a b6, -y2 corresponde a b0, -y3 corresponde a b2, -y4 corresponde a b3, -y5 corresponde a b14, -y6 corresponde a b12, -y7 corresponde a b10, 7

- y8 corresponde a b7, -y9 corresponde a b5, -y10 corresponde a b8, -y11 corresponde a b1, -y12 corresponde a b15, -y13 corresponde a b9, -y14 corresponde a b11, -y15 corresponde a b13.

6. Método según la reivindicación 5, en el que dicho número NFRAME de bits es igual a 64800.

7. Sistema para recibir señales digitales, que comprende un demodulador de QAM, caracterizado por que está adaptado para implementar el método según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6.

8. Sistema según la reivindicación 7, que comprende un receptor de señales digitales de audio/vídeo para señales de televisión terrestre digital de difusión general.