淺談CMMB的LDPC碼技術

祿博

摘 要：本文主要介紹了CMMB技術、LDPC碼的原理，以及在CMMB系統中LDPC碼的結構特點，并針對LDPC碼應用領域進行了一些探討。

關鍵詞：CMMB LDPC 應用

中圖分類號：TN919 文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0037-02

LDPC碼，低密度奇偶校驗碼（Low Density Parity Check Code，LDPC），最早由Gallager在1962年他的博士論文中提出，現在已成為信道編碼領域研究的熱點，但由于當時的技術條件，在此后的35年間基本上被人忽略。

20世紀80年代由Tanner提出LDPC碼并給出LDPC碼的圖表示，此后Berrou等人20世紀90年代發現了Turbo碼，MacKay和Neal等人對LDPC碼重新進行研究，并且提出可行的譯碼算法，LDPC碼具備良好性能，馬上引起極大關注和強烈反響。

1 應用熱點

LDPC碼已被廣泛應用于深空通信，光纖通信，衛星數字視頻和音頻廣播，已經成為基于該編碼方案的第四代通信系統（4G）的有力競爭者，并且LDPC碼已經被衛星數字視頻廣播標準DVB-S2通過。

2 CMMB技術

中國移動多媒體廣播，CMMB（China Mobile Multimedia Broadcasting），是由國家廣播電影電視總局提出，并于2006年成為了中國移動多媒體廣播行業標準。

CMMB的傳輸利用了地面網絡和大功率S波段衛星，增加變頻技術系統的雙向和單向互動相結合的一個方式，覆蓋全國的適用于多種類型的CMMB終端設備，實現全國漫游，無線電和電視接收任何地方節目和信息服務業務。

CMMB的核心技術是sTiMi（信道傳輸技術），采用LDPC編碼基于時隙的邏輯信道技術和幀結構，邏輯序列OFDM的調制技術，用于快速同步的信標技術，由中國廣播科學研究院和北京泰美世紀有限公司歷時4年多的研究和開發，在CMMB系統中LDPC編碼的性能將影響整個系統性能。

3 LDPC碼技術

LDPC（Low Density Parity Check）低密度奇偶校驗，是先進的糾錯編碼技術。LDPC碼是校驗矩陣H只有很少元素為“1”，而大部分元素是“O”的一種線性分組碼。（見圖1）

為提高傳輸可靠性，數字多媒體廣播系統采用信道編碼用以增強糾錯能力。各系統均采用頻帶利用率高的調制方案而提高系統的傳輸速率：

（1）DVB-H采用了RS碼結合卷積碼作為級聯編碼，其調制的基本方式分為16 QAM，QPSK和64 QAM，常用的傳輸凈碼率為7.46 Mbit/s或者3.72 Mbit/s中的一個8MHz或6 MHz帶寬可傳輸6到20路不同的移動電視信號。

（2）T-DMB采用了RS（t=8，204，188）結合多碼率除刪卷積碼，作為單獨的級聯編碼，信道帶寬1.54 MHz，DQPSK調制，在一般常見的移動接收情況下，其個體主業務信道（Main Service Channel）的可用凈碼率為1.152 Mbit/s。

（3）CMMB采用LDPC和RS編碼，常用調制方式為16 QAM或QPSK調制，廣播信道物理層帶寬為2 MHz和8 MHz兩種，16 QAM則具有抗干擾能力強的特點，在30～3000 MHz進行數字多媒體廣播。

2001年S.Y.ChungT.與J.Richardson等所設計的1/2碼率在非正則LDPC碼AWGN信道中性能距Shannon極限不會超過 0.0045 db，提高著名的密度深化算法優化非正則Tanner圖參數。因此DMB-TH，DVB-S2，CMMB等推出的數字多媒體廣播標準均采用LDPC。

LDPC碼最重要的原因是譯碼采用先迭代算法所以才能有如此優異的性能，并且由校驗矩陣的稀疏性，使得碼長與譯碼復雜度成線性關系從而一定程度上克服了長分組碼所面臨計算復雜度問題。并且，在碼長很長時，實現相距很遠的信息能夠參endprint

摘 要：本文主要介紹了CMMB技術、LDPC碼的原理，以及在CMMB系統中LDPC碼的結構特點，并針對LDPC碼應用領域進行了一些探討。

關鍵詞：CMMB LDPC 應用

中圖分類號：TN919 文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0037-02

LDPC碼，低密度奇偶校驗碼（Low Density Parity Check Code，LDPC），最早由Gallager在1962年他的博士論文中提出，現在已成為信道編碼領域研究的熱點，但由于當時的技術條件，在此后的35年間基本上被人忽略。

20世紀80年代由Tanner提出LDPC碼并給出LDPC碼的圖表示，此后Berrou等人20世紀90年代發現了Turbo碼，MacKay和Neal等人對LDPC碼重新進行研究，并且提出可行的譯碼算法，LDPC碼具備良好性能，馬上引起極大關注和強烈反響。

1 應用熱點

LDPC碼已被廣泛應用于深空通信，光纖通信，衛星數字視頻和音頻廣播，已經成為基于該編碼方案的第四代通信系統（4G）的有力競爭者，并且LDPC碼已經被衛星數字視頻廣播標準DVB-S2通過。

2 CMMB技術

中國移動多媒體廣播，CMMB（China Mobile Multimedia Broadcasting），是由國家廣播電影電視總局提出，并于2006年成為了中國移動多媒體廣播行業標準。

CMMB的傳輸利用了地面網絡和大功率S波段衛星，增加變頻技術系統的雙向和單向互動相結合的一個方式，覆蓋全國的適用于多種類型的CMMB終端設備，實現全國漫游，無線電和電視接收任何地方節目和信息服務業務。

CMMB的核心技術是sTiMi（信道傳輸技術），采用LDPC編碼基于時隙的邏輯信道技術和幀結構，邏輯序列OFDM的調制技術，用于快速同步的信標技術，由中國廣播科學研究院和北京泰美世紀有限公司歷時4年多的研究和開發，在CMMB系統中LDPC編碼的性能將影響整個系統性能。

3 LDPC碼技術

LDPC（Low Density Parity Check）低密度奇偶校驗，是先進的糾錯編碼技術。LDPC碼是校驗矩陣H只有很少元素為“1”，而大部分元素是“O”的一種線性分組碼。（見圖1）

為提高傳輸可靠性，數字多媒體廣播系統采用信道編碼用以增強糾錯能力。各系統均采用頻帶利用率高的調制方案而提高系統的傳輸速率：

（1）DVB-H采用了RS碼結合卷積碼作為級聯編碼，其調制的基本方式分為16 QAM，QPSK和64 QAM，常用的傳輸凈碼率為7.46 Mbit/s或者3.72 Mbit/s中的一個8MHz或6 MHz帶寬可傳輸6到20路不同的移動電視信號。

（2）T-DMB采用了RS（t=8，204，188）結合多碼率除刪卷積碼，作為單獨的級聯編碼，信道帶寬1.54 MHz，DQPSK調制，在一般常見的移動接收情況下，其個體主業務信道（Main Service Channel）的可用凈碼率為1.152 Mbit/s。

（3）CMMB采用LDPC和RS編碼，常用調制方式為16 QAM或QPSK調制，廣播信道物理層帶寬為2 MHz和8 MHz兩種，16 QAM則具有抗干擾能力強的特點，在30～3000 MHz進行數字多媒體廣播。

2001年S.Y.ChungT.與J.Richardson等所設計的1/2碼率在非正則LDPC碼AWGN信道中性能距Shannon極限不會超過 0.0045 db，提高著名的密度深化算法優化非正則Tanner圖參數。因此DMB-TH，DVB-S2，CMMB等推出的數字多媒體廣播標準均采用LDPC。

LDPC碼最重要的原因是譯碼采用先迭代算法所以才能有如此優異的性能，并且由校驗矩陣的稀疏性，使得碼長與譯碼復雜度成線性關系從而一定程度上克服了長分組碼所面臨計算復雜度問題。并且，在碼長很長時，實現相距很遠的信息能夠參endprint

摘 要：本文主要介紹了CMMB技術、LDPC碼的原理，以及在CMMB系統中LDPC碼的結構特點，并針對LDPC碼應用領域進行了一些探討。

關鍵詞：CMMB LDPC 應用

中圖分類號：TN919 文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0037-02

LDPC碼，低密度奇偶校驗碼（Low Density Parity Check Code，LDPC），最早由Gallager在1962年他的博士論文中提出，現在已成為信道編碼領域研究的熱點，但由于當時的技術條件，在此后的35年間基本上被人忽略。

20世紀80年代由Tanner提出LDPC碼并給出LDPC碼的圖表示，此后Berrou等人20世紀90年代發現了Turbo碼，MacKay和Neal等人對LDPC碼重新進行研究，并且提出可行的譯碼算法，LDPC碼具備良好性能，馬上引起極大關注和強烈反響。

1 應用熱點

LDPC碼已被廣泛應用于深空通信，光纖通信，衛星數字視頻和音頻廣播，已經成為基于該編碼方案的第四代通信系統（4G）的有力競爭者，并且LDPC碼已經被衛星數字視頻廣播標準DVB-S2通過。

2 CMMB技術

中國移動多媒體廣播，CMMB（China Mobile Multimedia Broadcasting），是由國家廣播電影電視總局提出，并于2006年成為了中國移動多媒體廣播行業標準。

CMMB的傳輸利用了地面網絡和大功率S波段衛星，增加變頻技術系統的雙向和單向互動相結合的一個方式，覆蓋全國的適用于多種類型的CMMB終端設備，實現全國漫游，無線電和電視接收任何地方節目和信息服務業務。

CMMB的核心技術是sTiMi（信道傳輸技術），采用LDPC編碼基于時隙的邏輯信道技術和幀結構，邏輯序列OFDM的調制技術，用于快速同步的信標技術，由中國廣播科學研究院和北京泰美世紀有限公司歷時4年多的研究和開發，在CMMB系統中LDPC編碼的性能將影響整個系統性能。

3 LDPC碼技術

LDPC（Low Density Parity Check）低密度奇偶校驗，是先進的糾錯編碼技術。LDPC碼是校驗矩陣H只有很少元素為“1”，而大部分元素是“O”的一種線性分組碼。（見圖1）

為提高傳輸可靠性，數字多媒體廣播系統采用信道編碼用以增強糾錯能力。各系統均采用頻帶利用率高的調制方案而提高系統的傳輸速率：

（1）DVB-H采用了RS碼結合卷積碼作為級聯編碼，其調制的基本方式分為16 QAM，QPSK和64 QAM，常用的傳輸凈碼率為7.46 Mbit/s或者3.72 Mbit/s中的一個8MHz或6 MHz帶寬可傳輸6到20路不同的移動電視信號。

（2）T-DMB采用了RS（t=8，204，188）結合多碼率除刪卷積碼，作為單獨的級聯編碼，信道帶寬1.54 MHz，DQPSK調制，在一般常見的移動接收情況下，其個體主業務信道（Main Service Channel）的可用凈碼率為1.152 Mbit/s。

（3）CMMB采用LDPC和RS編碼，常用調制方式為16 QAM或QPSK調制，廣播信道物理層帶寬為2 MHz和8 MHz兩種，16 QAM則具有抗干擾能力強的特點，在30～3000 MHz進行數字多媒體廣播。

2001年S.Y.ChungT.與J.Richardson等所設計的1/2碼率在非正則LDPC碼AWGN信道中性能距Shannon極限不會超過 0.0045 db，提高著名的密度深化算法優化非正則Tanner圖參數。因此DMB-TH，DVB-S2，CMMB等推出的數字多媒體廣播標準均采用LDPC。

LDPC碼最重要的原因是譯碼采用先迭代算法所以才能有如此優異的性能，并且由校驗矩陣的稀疏性，使得碼長與譯碼復雜度成線性關系從而一定程度上克服了長分組碼所面臨計算復雜度問題。并且，在碼長很長時，實現相距很遠的信息能夠參endprint