專利名稱：用于編碼和解碼數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及編碼和解碼數(shù)據(jù)，更具體涉及一種用于利用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼編碼和解碼數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：
LDPC碼是由奇偶校驗(yàn)矩陣H規(guī)定的線性分組碼。通常，LDPC碼定義在伽羅瓦域GF(q)，q≥2。如果q＝2，該碼是二進(jìn)制碼。與所有線性分組碼一樣，通常由碼生成矩陣Gk×n編碼k比特信息分組s1×k，以變成n比特碼字x1×n，碼速率為r＝k×n。碼字x通過有噪信道發(fā)送，接收信號(hào)向量y被傳遞到解碼器以估計(jì)信息分組s1×k。
給定n維空間，G的行橫跨k維碼字子空間C，奇偶校驗(yàn)矩陣Hm×n的行橫跨m維雙重空間C，其中m＝n-k。由于x＝sG且GHT＝0，對(duì)于子空間C的所有碼字來說，xHT＝0，其中“T”表示矩陣轉(zhuǎn)置。在LDPC碼的討論中，通常寫作 HxT＝0T (1) 其中，0是全零的行向量，碼字x＝[s p]＝[s0，s1，...，sk-1，p0，p1，..，pm-1]，其中p0，...pm-1是奇偶校驗(yàn)比特；s0，...sk-1是系統(tǒng)比特，等于信息分組內(nèi)的信息比特。
為了使用LDPC同時(shí)獲得良好的糾錯(cuò)性能，必須定義合適的低密度奇偶校驗(yàn)矩陣H。對(duì)于大多數(shù)不規(guī)則LDPC碼來說，這要求使得H的大部分列是權(quán)-2(weight-2，即在列中有兩個(gè)1、其余都是0)，從而保持整體的低密度(即，整個(gè)矩陣應(yīng)該是稀疏的)。這個(gè)大數(shù)量的權(quán)-2列能夠使得高權(quán)(high weight，例如30)分配給某些列，同時(shí)仍維持H中的低平均列權(quán)。(注意行權(quán)通常限制在范圍中且相對(duì)較小。) 設(shè)計(jì)具有不同行和列權(quán)的奇偶校驗(yàn)矩陣在考慮誤差性能時(shí)是復(fù)雜的。例如，矩陣可能構(gòu)建以一系列隨機(jī)生成的列，同時(shí)滿足行權(quán)和列權(quán)的約束，但是在矩陣中占很大百分比的是權(quán)-2的列，隨機(jī)生成的權(quán)-2的列很容易包含壞的結(jié)構(gòu)，其引入無法察覺的誤差事件和低的最小距離。通常，Nud比特的不可察覺的誤差事件可以在奇偶校驗(yàn)矩陣的Nud列加(模2)到全零列時(shí)發(fā)生。在奇偶校驗(yàn)矩陣大小較小并且包含權(quán)-2的列時(shí)，全零列和(summation)發(fā)生的頻率更高。不可察覺的誤差事件直接關(guān)聯(lián)到碼的最小距離，等于min(Nud)。結(jié)果，隨機(jī)生成的奇偶校驗(yàn)矩陣會(huì)具有較小的最小距離，這導(dǎo)致不可察覺誤差的高概率以及高信噪比條件下的誤差底限(error floor)。而且，由于與權(quán)-2列相關(guān)聯(lián)的碼比特(x的元素)比與高權(quán)列相關(guān)聯(lián)的碼比特更傾向于出錯(cuò)，預(yù)期相當(dāng)大數(shù)量的不可覺察的幀誤差會(huì)涉及權(quán)-2列。雖然有若干現(xiàn)有技術(shù)碼構(gòu)造指導(dǎo)方針引用或啟示諸如(a)避免長度4的循環(huán)和(b)如果有可能，避免權(quán)-2列之間的交疊，這些方針可能對(duì)于良好誤差性能碼來說是不足夠的。因此，需要對(duì)權(quán)-2列的確定性分布，其中，不可覺察幀誤差的出現(xiàn)次數(shù)被降低，從而相對(duì)于隨機(jī)構(gòu)造的奇偶校驗(yàn)矩陣來說，顯著提高碼性能。
盡管存在上述問題，LDPC碼的另一問題是直接方法的高編碼復(fù)雜度，其使用對(duì)應(yīng)于定義碼的H矩陣的生成矩陣G。對(duì)于系統(tǒng)LDPC編碼器，奇偶校驗(yàn)比特pi，i＝0，...，m-1通常是從給定信息比特s0，...，sk-1，m＝n-k中計(jì)算出來的。讓碼字為x＝[sp]＝[s0，s1，..，sk-1，p0，p1，...，pm-1]，奇偶校驗(yàn)比特滿足奇偶校驗(yàn)方程(1)。常規(guī)編碼方法通過高斯消除法和列重排序，將奇偶校驗(yàn)矩陣H變換為系統(tǒng)形式Hsys＝[Im×m，PT]，使得對(duì)應(yīng)碼生成矩陣為G＝[Pk×m，Ik×k]。因此，常規(guī)編碼器使用[p0，...，pm-1]＝[s0，...，sk-1]P計(jì)算奇偶校驗(yàn)比特。
這個(gè)直接方法會(huì)導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)的問題，尤其是在碼字大小n較大時(shí)。首先，盡管H具有低密度(即，在矩陣中具有很少的1，每行的1的數(shù)量不隨著n增長)，但P和G通常具有高密度(即，矩陣中有許多1，每行的1的數(shù)量隨著n的增加而增加)。實(shí)現(xiàn)常規(guī)編碼器會(huì)要求大量的存儲(chǔ)器來儲(chǔ)存P中1的位置。其次，由于P的高密度，而二進(jìn)制加的數(shù)量(只計(jì)P的元素為‘1’時(shí)的項(xiàng))是n2的數(shù)量級(jí)；意味著編碼復(fù)雜度隨著n而二次方地增長。因此，需要一種用于不規(guī)則LDPC碼的有效編碼器，其利用良好執(zhí)行不規(guī)則LDPC碼的結(jié)構(gòu)，從而最小化預(yù)處理以及允許簡單編碼程序。



圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的編碼器的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的解碼器的框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例、顯示圖1的編碼器的操作的流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例、顯示圖2的解碼器的操作的流程圖。

具體實(shí)施例方式 為了解決上述需求，這里提供了一種用于編碼和解碼數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。具體地，假設(shè)奇偶校驗(yàn)比特是通過奇偶校驗(yàn)矩陣H來生成的，其降低了不可察覺幀誤差的出現(xiàn)次數(shù)，并且與隨機(jī)構(gòu)造的奇偶校驗(yàn)矩陣相比，顯著提高了碼性能。H包括非確定性段H1和確定性段H2，其中H2包括第一部分和第二部分，第一部分包括具有大于2的奇權(quán)的列h，第二部分包括這樣的矩陣，其矩陣第i行第j列的元素等于1(i＝j(luò))、1(i＝j(luò)+1)、0(其余)。
本發(fā)明包含一種用于操作發(fā)射機(jī)的方法，發(fā)射機(jī)基于當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)生成奇偶校驗(yàn)比特(p0，...，pm-1)。該方法包括步驟接收當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)，使用矩陣H來確定奇偶校驗(yàn)比特。H包括非確定性段H1和確定性段H2，其中H2包括第一部分和第二部分，第一部分包括具有大于2的奇權(quán)的列h，第二部分包括矩陣，其第i行第j列元素等于1(i＝j(luò))、1(i＝j(luò)+1)、0(其余)。
本發(fā)明還包含一種用于操作接收機(jī)的方法，接收機(jī)估計(jì)當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)。該方法包括步驟接收接收信號(hào)向量y＝(y0...yn-1)，使用矩陣H來估計(jì)當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1)。
本發(fā)明還包含一種設(shè)備，其包括用于儲(chǔ)存矩陣H的存儲(chǔ)裝置和使用矩陣H來確定奇偶校驗(yàn)比特的微處理器。
本發(fā)明還包含一種設(shè)備，其包括用于儲(chǔ)存矩陣H的存儲(chǔ)裝置、用于接收信號(hào)向量y＝(y0...yn-1)的接收機(jī)和使用矩陣H來確定當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1)的微處理器。
現(xiàn)在來看附圖，其中類似的標(biāo)號(hào)指代類似的元件，圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的編碼器100的框圖。如圖所示，編碼器100包括微處理器101和查找表103。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，微處理器101包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，諸如，但不限于，MSC8100和DSP56300DSP。此外，查找表103用作存儲(chǔ)裝置，用來儲(chǔ)存矩陣，并且包括只讀存儲(chǔ)器，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，也可以使用其他形式的存儲(chǔ)器(例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器等等)。在第二實(shí)施例中，微處理器101和查找表103的功能可以合并到專用集成電路(ASIC)或者現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)中。特別地，查找表103可以實(shí)現(xiàn)為對(duì)應(yīng)于電路中信號(hào)路徑的存在與否的存儲(chǔ)器的形式。
如上所述，編碼數(shù)據(jù)通常輸出作為除系統(tǒng)比特外的多個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，其中，奇偶校驗(yàn)比特和系統(tǒng)比特一起成為HxT＝0T的解。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，奇偶校驗(yàn)矩陣H儲(chǔ)存在查找表103中，由微處理器101訪問，用來解上述方程。具體地，微處理器101根據(jù)當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)和奇偶校驗(yàn)矩陣H來確定奇偶校驗(yàn)比特(p0，...，pm-1)的合適值。奇偶校驗(yàn)比特和符號(hào)集隨后被傳遞到發(fā)射機(jī)以發(fā)射到接收機(jī)。H包括非確定性段H1(即，每一項(xiàng)的值不限定或確定為具有特定結(jié)構(gòu)，因此可以是隨機(jī)的，只要滿足特定設(shè)計(jì)限制條件)和確定性段H2(即，每一項(xiàng)的值限定或確定為具有特定結(jié)構(gòu))。
確定性段H2進(jìn)一步包括兩個(gè)部分。具體地，第一部分包括具有大于2的奇權(quán)的第一列h，第二部分H2′包括這樣的矩陣元素對(duì)于H2′的第i行第j列，i＝j(luò)時(shí)等于1，i＝j(luò)+1時(shí)等于1，其他情況時(shí)等于0，其中0≤i≤m-1，0≤j≤m-2。因此，整個(gè)奇偶校驗(yàn)矩陣H可以表示為 H＝[H1 H2]，(2) 而確定性段H2可以表示為
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，H1可以是任意二進(jìn)制矩陣，大小為m×k。(換句話說，H1可以是規(guī)則或者不規(guī)則的或者具有任意所需權(quán)分布。)盡管H2不是下三角矩陣，但它具有簡單的結(jié)構(gòu)。H2的第一列(標(biāo)為h)具有奇數(shù)個(gè)1(3或更多個(gè)1)，而其余列(標(biāo)為m×m-1的矩陣H2′)是權(quán)2的，最大值1在交互之間交疊。(H2′的撇號(hào)表示子矩陣，不是表示轉(zhuǎn)置。) 盡管確定性子矩陣H2總是具有(m-1)個(gè)權(quán)-2的列，不期望影響碼性能，因?yàn)樵跈?quán)-2列之間不存在循環(huán)，文獻(xiàn)中報(bào)告的優(yōu)化權(quán)分布通常包括大比例的權(quán)-2列。期望H1子矩陣和h列這樣設(shè)計(jì)使得整個(gè)矩陣H具有良好的糾錯(cuò)性能。例如，H1通常包括具有大于2的權(quán)的列。
與現(xiàn)有技術(shù)不同，選擇H2矩陣以避免任何權(quán)-1列。權(quán)-1列會(huì)使性能惡化，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于權(quán)-1列的比特在迭代解碼過程中不更新軟信息。確定性子矩陣H2設(shè)計(jì)為對(duì)應(yīng)于奇偶校驗(yàn)比特，而不是系統(tǒng)比特，由此，系統(tǒng)比特由于在H1中的更高列權(quán)而得到更好的保護(hù)。
編碼方法 上面例證的H2結(jié)構(gòu)使得編碼復(fù)雜度與碼尺寸成線性而不是二次方關(guān)系?？梢圆挥脤ふ一蛘哂?jì)算生成矩陣就進(jìn)行編碼。
給定任意分組的信息比特s，可以通過解下面的方程得到m個(gè)奇偶校驗(yàn)位 由于h的奇列權(quán)和H2′的m-1個(gè)權(quán)-2列，(4)中所有方程的和得到 其中，

表示H1所有列加起來之后的行向量。注意，這個(gè)求和可以等價(jià)地在中間列向量v＝[v0，v1，...，vm-1]T＝H1sT上執(zhí)行，但是在H1的行上執(zhí)行這個(gè)求和可以預(yù)先完成，使得計(jì)算批p0的操作更少。
通過確定的p0，其余奇偶校驗(yàn)比特p1到pm-1可以遞歸地求得。例如 p1＝h0p0+v0， p2＝h1p0+p1+v1， p3＝h2p0+p2+v2，， (6) ... pm-1＝hm-2p0+pm-2+vm-2， 其中，[h0，h1，...，hm-2，hm-1]T是(3)中的列h。由于在(6)中所有變量都是二進(jìn)制的，編碼復(fù)雜度非常低。進(jìn)一步地，為了簡化實(shí)現(xiàn)，可以儲(chǔ)存向量w＝[w0，w1，...，wm-2，wm-1]＝[h0p0+v0，h1p0+v1，...，hm-2p0+vm-2，hm-1p0+vm-1]，使得通過p1＝w0，pi＝pi-1+wi-1，i＝2，3，...m-1得到奇偶校驗(yàn)比特。
奇偶校驗(yàn)方程也可以遞歸地從pm-1到p1解得。在此情況下，通過pm-1＝wm-1，pi＝pi+1+wi，i＝m-2，...，2，1來得到奇偶校驗(yàn)比特。
h中的附加結(jié)構(gòu)用來進(jìn)一步降低編碼復(fù)雜度。例如，在(3)中h的大多數(shù)項(xiàng)可以是尾隨零的(例如，h＝[10010010...0]T)。已知對(duì)于z≤i≤m-1，hi所有值都是0，可以簡化如(6)中遞歸地確定奇偶校驗(yàn)比特的步驟，允許遞歸編碼結(jié)構(gòu)的變化。在一個(gè)例子中，對(duì)于z≤i≤m-1有wi＝vi，因此pi，z≤i≤m-1可以在得到p0之前就得到。則p0到pz-1可以根據(jù)s和pz來得到。
解碼方法 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的解碼器200的框圖。如圖所示，解碼器200包括微處理器201和查找表203。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，微處理器201包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，諸如，但不限于，MSC8100和DSP56300 DSP。此外，查找表203用作存儲(chǔ)裝置，用來儲(chǔ)存矩陣H，并且包括只讀存儲(chǔ)器。但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，也可以使用其他形式的存儲(chǔ)器(例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器等等)。在第二實(shí)施例中，微處理器201和查找表203的功能可以合并到專用集成電路(ASIC)或者現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)中。特別地，查找表203可以實(shí)現(xiàn)為對(duì)應(yīng)于電路中信號(hào)路徑的存在與否的存儲(chǔ)器的形式。
接收信號(hào)向量(通過接收機(jī)接收)y＝(y0...yn-1)對(duì)應(yīng)于通過有噪信道發(fā)射的碼字x，其中編碼數(shù)據(jù)x，如上所述是HxT＝0T的解。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，奇偶校驗(yàn)矩陣H儲(chǔ)存在查找表203中，由微處理器201訪問，用來解碼y和估計(jì)信息分組s(即當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1))。具體地，微處理器201根據(jù)接收信號(hào)向量y＝(y0...yn-1)和奇偶校驗(yàn)矩陣H來估計(jì)當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1)。如上所述，H包括非確定性段H1(即，每一項(xiàng)的值不限定或確定為具有特定結(jié)構(gòu)，因此可以是隨機(jī)的，只要滿足特定設(shè)計(jì)限制條件)和確定性段H2(即，每一項(xiàng)的值限定或確定為具有特定結(jié)構(gòu))。
如本領(lǐng)域所知，解碼器200可以有許多種方法來在微處理器201中使用奇偶校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行解碼。一種這樣的方法是以H進(jìn)行向量矩陣乘法，以確定可能的誤差模式。另一種這樣的方法是使用H來構(gòu)建二分圖(bipartite graph)，其中圖的邊緣對(duì)應(yīng)于H中的1，從而迭代地在二分圖上處理y。
碼修改 通常希望通過修改現(xiàn)有碼(現(xiàn)有奇偶校驗(yàn)矩陣)來創(chuàng)建新的碼(新的或不同的奇偶校驗(yàn)矩陣)。新的碼通常具有與現(xiàn)有碼不同數(shù)量的信息或奇偶校驗(yàn)比特。如果修改是合適的，新碼可以通過與原有碼相似的步驟進(jìn)行編碼和解碼。增加或刪除奇偶校驗(yàn)比特的修改對(duì)于LDPC碼尤其困難，因?yàn)榈玫降拇a可能不具有良好的屬性用于編碼或解碼，即使原有碼具有良好屬性。后面的子段落描述了兩種修改碼的方法，用于保持碼的良好屬性。
簡單修改 通過上述的H2結(jié)構(gòu)，可以擴(kuò)展或者收縮H矩陣任意數(shù)量的奇偶校驗(yàn)比特，而不改變H2的結(jié)構(gòu)。每個(gè)擴(kuò)展或收縮的碼使用上述相同的編碼步驟，當(dāng)小心構(gòu)造其H1子矩陣時(shí)保持良好性能。
例如，如果穿刺(puncture)g個(gè)奇偶校驗(yàn)比特以獲得高速率(n-g，k)碼，通過刪除g個(gè)最右列和g個(gè)最下行來修改H矩陣?？商鎿Q地，H矩陣可以擴(kuò)展g個(gè)奇偶校驗(yàn)比特以獲得低速率(n+g，k)碼，其通過在右邊加上g個(gè)列，在底部加上g個(gè)行來完成，保持H2中的對(duì)角權(quán)-2列結(jié)構(gòu)。
為了避免穿刺時(shí)在H2中具有不希望的第一列(例如，權(quán)低于3，或者偶權(quán))，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，h的1朝向頂部分布。例如，在(3)中h＝[10010010...0]T，h只有三項(xiàng)是1且位置朝向h的頂部。
盡管簡單修改保持了原有碼的編碼的簡便，并且促進(jìn)了儲(chǔ)存矩陣用存儲(chǔ)器的減少，但在高速率碼的奇偶校驗(yàn)比特是低速率碼的奇偶校驗(yàn)比特的子集的意義上來看，由簡單修改創(chuàng)建的碼不相關(guān)。假定相同信息符號(hào)集，高速率碼的奇偶校驗(yàn)比特是低速率碼的奇偶校驗(yàn)比特的子集的這種關(guān)系稱為速率兼容性。
速率兼容碼修改 上面定義的H矩陣可以進(jìn)行修改以通過連續(xù)連接類似于H2的部分而創(chuàng)建速率兼容LDPC碼。例如，考慮三個(gè)碼，其中上標(biāo)分別表示碼1、碼2、碼3。碼1的奇偶校驗(yàn)比特是碼2的奇偶校驗(yàn)比特的子集(即，碼1的奇偶校驗(yàn)比特嵌套在碼2的奇偶校驗(yàn)比特中)，碼2的奇偶校驗(yàn)比特是碼3的奇偶校驗(yàn)比特的子集(即，碼2的奇偶校驗(yàn)比特嵌套在碼3的奇偶校驗(yàn)比特中，而碼1的奇偶校驗(yàn)比特嵌套在碼3的奇偶校驗(yàn)比特中)。碼1具有如下定義的奇偶校驗(yàn)矩陣H(1)
其中，H1(1)是m1×k的矩陣，H2(1)是m1×m1的矩陣，其結(jié)構(gòu)可以遵從(3)，產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)比特p0，p1，...，pm1-1注意，(7)等價(jià)于(2)，上標(biāo)“(1)”只是用來強(qiáng)調(diào)第一碼(即，H(1)＝H，m1＝m)。
碼2具有如下定義的奇偶校驗(yàn)矩陣H(2)
其中，H1(2)是(m2-m1)×(k+m1)的矩陣，H2(2)是(m2-m1)×(m2-m1)的矩陣，其結(jié)構(gòu)可以遵從方程(3)，產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)比特p0，p1，...，pm2-1。由于其遵從(3)所述的結(jié)構(gòu)，確定性段H2(2)具有第一列h(2)，其奇權(quán)大于2，第二部分包括對(duì)于第i行第j列，0≤i≤m-1，0≤j≤m-2，當(dāng)i＝j(luò)時(shí)等于1，當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)等于1，其余情況等于0。第一列h(2)不必與h(1)相同的大小或組成，h(1)是來自碼1的列h。由于嵌套結(jié)構(gòu)，奇偶校驗(yàn)比特pm1，...，pm2-1可以根據(jù)H1(2)，H2(2)，系統(tǒng)比特s，以及以前計(jì)算的奇偶校驗(yàn)比特p0，p1，...，pm1-1，通過使用方程(5)和(6)的編碼技術(shù)而獲得。
碼3具有如下定義的奇偶校驗(yàn)矩陣H(3)
其中，H1(3)是(m3-m2)×(k+m2)的矩陣，H2(3)是(m3-m2)×(m3-m2)的矩陣，其結(jié)構(gòu)可以遵從方程(3)，碼3產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)比特p0，p1，...，pm3-1。由于嵌套結(jié)構(gòu)，奇偶校驗(yàn)比特pm2，...，pm3-1可以根據(jù)H1(3)，H2(3)，系統(tǒng)比特s，以及以前計(jì)算的奇偶校驗(yàn)比特p0，p1，...，pm2-1，通過使用方程(5)和(6)的編碼技術(shù)而獲得。應(yīng)該注意到，類似于H，H(2)和H(3)都包括確定性段，其具有第一列，該列的奇權(quán)大于2，其余列包括的元素為對(duì)于第i行第j列，0≤i≤m-1，0≤j≤m-2，當(dāng)i＝j(luò)時(shí)等于1，當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)等于1，其余情況等于0，如方程(3)所示 方程(9)中所定義的“母碼”有效地定義了三個(gè)不同速率的碼k/(k+m1)，k/(k+m2)，k/(k+m3)。這三個(gè)片段([s，p0，p1，...pm1-1]，[s，p0，p1，...，pm2-1]，[s，p0，p1，...，pm3-1])隨后用于不同的發(fā)射/接收碼速率，并且因?yàn)樗鼈兪撬俾始嫒莸?，可以用于增量冗?IR)。在IR中，第一發(fā)射可以發(fā)送[s，p0，p1，...pm1-1]，第二發(fā)射可以發(fā)送[pm1，...，pm2-1]，第三發(fā)射可以發(fā)送[pm2，...，pm3-1]。如果較早的發(fā)射失敗(沒有接收到或錯(cuò)誤解碼)，或者如果協(xié)議規(guī)定多次發(fā)射的話，可以發(fā)送除第一發(fā)射之外的發(fā)射。雖然上述討論假設(shè)發(fā)射附加的碼2、碼3等等的奇偶校驗(yàn)比特，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，其他發(fā)射模式也是有可能的。例如，當(dāng)?shù)谝话l(fā)射失敗時(shí)，第二發(fā)射可以發(fā)送附加的碼2和碼3二者的奇偶校驗(yàn)比特[pm1，...，pm3-1]。
下面給出一個(gè)例子，用來顯示如何從碼1的信息和奇偶校驗(yàn)比特中生成碼2的新的奇偶校驗(yàn)比特。為了說明這個(gè)屬性，定義k＝9，m1＝9，m2＝13，m1×(k+m1)矩陣
以及m2×(k+m2)矩陣

假定奇偶校驗(yàn)比特p0到pm1-1(＝p8)都已經(jīng)計(jì)算過了。計(jì)算pm1，...，pm2-1可以使用方程(5)和(6)的編碼技術(shù)，如下所示 計(jì)算 然后， 其中，函數(shù)rowi(H)選取矩陣H的第i行。盡管上面呈現(xiàn)了用于得到pm1的優(yōu)選方法，其他類似方法也是有可能的。例如，也可以如下得到 如上所示，一旦發(fā)射了第一碼的矩陣H的第一奇偶校驗(yàn)比特，并且如果確定第一發(fā)射失敗了的話，可以根據(jù)當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)和第一奇偶校驗(yàn)比特(p0，...，pm-1)來計(jì)算并發(fā)射附加的奇偶校驗(yàn)比特(pm，...，pm2-1)。矩陣H(2)用來確定附加奇偶校驗(yàn)比特，其中，H(2)基于H，如方程(8)所示。這個(gè)過程可以無限地繼續(xù)。因此在操作過程中，微處理器101利用H的結(jié)構(gòu)來根據(jù)方程(5)和(6)計(jì)算m個(gè)奇偶校驗(yàn)比特。在需要附加的奇偶校驗(yàn)比特時(shí)，使用上述參考方程(8)和(9)定義的矩陣來進(jìn)行計(jì)算。此外，回復(fù)到H(1)＝H和m1＝m。
圖3是顯示編碼器100具體是微處理器101的操作的流程圖。邏輯流程開始于步驟301，其中接收當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1)。在步驟303，根據(jù)H確定第一奇偶校驗(yàn)比特的值。具體地，如上面方程(5)和(6)所述，確定第一奇偶校驗(yàn)比特(p0，...，pm-1)。在步驟305，發(fā)射當(dāng)前符號(hào)集和第一奇偶校驗(yàn)比特。在步驟307，確定是否需要發(fā)射附加奇偶校驗(yàn)比特。例如可以做出這樣的決定第一發(fā)射是否失敗(沒有接收到或者錯(cuò)誤解碼)，或者發(fā)射協(xié)議是否規(guī)定第二發(fā)射。如果在步驟307確定需要發(fā)射附加的奇偶校驗(yàn)比特，則邏輯流程繼續(xù)到步驟309，在此根據(jù)合適的H(2)，H(3)，...等確定附加奇偶校驗(yàn)比特。發(fā)送H(2)，H(3)，...等的奇偶校驗(yàn)比特的選擇可以基于例如發(fā)射協(xié)議、質(zhì)量度量等。在步驟311，發(fā)射附加奇偶校驗(yàn)比特，邏輯流程返回到步驟307。如果在步驟307確定沒有附加奇偶校驗(yàn)比特需要發(fā)射的話，邏輯流程在步驟313結(jié)束。
圖4是顯示解碼器200具體是微處理器201的操作的流程圖。邏輯流程開始于步驟401，在此接收接收信號(hào)向量y＝(y0，...，yn-1)。在步驟403，根據(jù)H確定對(duì)信息分組s(即當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1))的估計(jì)。如本領(lǐng)域所公知，解碼器200有許多種方法來在微處理器201中使用奇偶校驗(yàn)矩陣H用于解碼。一種這樣的方法是以H進(jìn)行向量矩陣乘法，以確定可能的誤差模式。另一種這樣的方法是使用H來構(gòu)造這樣的圖圖中邊緣對(duì)應(yīng)于H的1，并且用來迭代地處理圖上的y。在步驟407，確定是否還要接收附加奇偶校驗(yàn)比特，附加奇偶校驗(yàn)比特的接收形式是附加奇偶校驗(yàn)比特的附加接收信號(hào)向量通過有噪信道。例如可以做出這樣的決定第一發(fā)射是否失敗(沒有接收到或者沒有正確解碼)，或者發(fā)射協(xié)議是否總是規(guī)定了附加發(fā)射。如果在步驟407確定要接收附加奇偶校驗(yàn)比特的話，邏輯流程繼續(xù)到步驟409，在此根據(jù)合適的H(2)，H(3)，...等和接收到的附加奇偶校驗(yàn)比特確定對(duì)信息分組s(即當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1))的估計(jì)。邏輯流程隨后返回到步驟407。如果在步驟407確定不接收附加奇偶校驗(yàn)比特的話，邏輯流程在步驟413結(jié)束。
盡管參考特定實(shí)施例顯示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，其中可以做出各種形式上和細(xì)節(jié)上的改變，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，盡管本發(fā)明是通過定義的x內(nèi)的si和pi的排序而顯示的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，x內(nèi)比特的其他排序也是可以的，因?yàn)榇a字比特可以以任意順序收集，只要H的列是相應(yīng)重新排序的。此外，盡管上面的描述是參考二進(jìn)制碼(即定義在伽羅瓦域GF(2))而具體顯示和描述的，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，任何GF都可以使用。盡管上面給出的例子是以一種形式顯示的，但其他形式也是可能的，其允許類似的編碼和碼修改步驟。例如，列h可以位于H2的任意列，并不只是第一列。在另一個(gè)例子中，x的比特可以進(jìn)行排列，要求進(jìn)行H的列的排列。在又一個(gè)例子中，H的行可以進(jìn)行排列，而不會(huì)影響奇偶校驗(yàn)比特的值。矩陣H還可以用于任意類型的依賴于奇偶校驗(yàn)矩陣的解碼器。預(yù)期這樣的改變都在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于操作發(fā)射機(jī)的方法，所述發(fā)射機(jī)根據(jù)當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)生成奇偶校驗(yàn)比特(p0，...，pm-1)，所述方法包括如下步驟
接收當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)；
使用矩陣H來確定奇偶校驗(yàn)比特，其中的H包括非確定性段H1和確定性段H2，其中的H2包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括列h，其具有的奇權(quán)大于2，所述第二部分包括以下的矩陣元素，第i行第j列的元素等于
1當(dāng)i＝j(luò)時(shí)，
1當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)，
0其余情況；以及
將奇偶校驗(yàn)比特隨當(dāng)前符號(hào)集一同發(fā)射。
2.權(quán)利要求1的方法，其中
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述的使用矩陣H來確定奇偶校驗(yàn)比特(p0，p1，...，pm-1)的步驟包括確定的步驟，
其中，
表示將H1的所有行加起來之后的行向量。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述的使用矩陣H來確定奇偶校驗(yàn)比特(p0，p1，...，pm-1)的步驟包括確定的步驟，
其中，
表示將H1的所有行加起來之后的行向量，
還包括如下遞歸地確定p1，...，pm-1
p1＝h0p0+v0，
p2＝h1p0+p1+v1，
p3＝h2p0+p2+v2，
pm-1＝hm-2p0+pm-2+vm-2
其中，v＝[v0，v1，...，vm-1]T＝H1sT。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述的使用矩陣H來確定奇偶校驗(yàn)比特(p0，p1，...，pm-1)的步驟包括確定的步驟，
其中，
表示將H1的所有行加起來之后的行向量，
還包括遞歸地確定p1，...，pm-1。
6.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括步驟
確定需要發(fā)射附加的奇偶校驗(yàn)比特；和
根據(jù)當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)和(p0，...，pm-1)發(fā)射附加的奇偶校驗(yàn)比特(pm，...，pm2-1)。
7.權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括步驟
使用矩陣H(2)來確定所述的附加的奇偶校驗(yàn)比特，其中H(2)基于H。
8.權(quán)利要求7的方法，其中的H(2)包括確定性段H2(2)，其中的H3(2)包括第一列h(2)，h(2)具有的奇權(quán)大于2，H2(2)還包括第二部分，所述第二部分包括以下的矩陣元素，第i行第j列的元素等于
1當(dāng)i＝j(luò)時(shí)，
1當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)，
0其余情況。
9.一種用于操作接收機(jī)的方法，所述接收機(jī)估計(jì)當(dāng)前符號(hào)集s＝(s0，...，sk-1)，所述方法包括如下步驟
接收接收信號(hào)向量y＝(y0...yn-1)；以及
使用矩陣H來估計(jì)當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1)，其中的H包括非確定性段H1和確定性段H2，其中的H2包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括列h，其具有的奇權(quán)大于2，所述第二部分包括以下的矩陣元素，第i行第j列的元素等于
1當(dāng)i＝j(luò)時(shí)，
1當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)，
0其余情況。
10.權(quán)利要求9的方法，其中
11.權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括步驟
確定將要接收附加的奇偶校驗(yàn)比特；以及
使用接收的附加的奇偶校驗(yàn)比特來估計(jì)當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1)。
12.權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括步驟
使用矩陣H(2)來確定當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1)，其中H(2)基于H。
13.權(quán)利要求12的方法，其中的H(2)包括確定性段H2(2)，其中的H2(2)包括第一列h(2)，h(2)具有的奇權(quán)大于2，H2(2)還包括第二部分，所述第二部分包括以下的矩陣元素，第i行第j列的元素等于
1當(dāng)i＝j(luò)時(shí)，
1當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)，
0其余情況。
14.一種設(shè)備，包括
存儲(chǔ)裝置，用于儲(chǔ)存矩陣H；
微處理器，使用矩陣H來確定奇偶校驗(yàn)比特，其中的H包括非確定性段H1和確定性段H2，其中的H2包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括列h，其具有的奇權(quán)大于2，所述第二部分包括以下的矩陣元素，第i行第j列的元素等于
1當(dāng)i＝j(luò)時(shí)
1當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)
0其余情況；以及
發(fā)射機(jī)，用于發(fā)射所述奇偶校驗(yàn)比特。
15.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中
16.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中所述的奇偶校驗(yàn)比特是如下確定的
首先確定
其中，
表示將H1的所有行加起來之后的行向量。
17.權(quán)利要求14的方法，其中所述的奇偶校驗(yàn)比特是如下確定的
首先確定
其中，
表示將H1的所有行加起來之后的行向量，
隨后如下遞歸地確定p1，...，pm-1
p1＝h0p0+v0，
p2＝h1p0+p1+v1，
p3＝h2p0+p2+v2，
pm-1＝hm-2p0+pm-2+vm-2
其中，v＝[v0，v1，...，vm-1]T＝H1sT。
18.一種設(shè)備，包括
存儲(chǔ)裝置，用于儲(chǔ)存矩陣H；
接收機(jī)，用于接收信號(hào)向量y＝(y0...yn-1)；以及
微處理器，使用矩陣H來確定當(dāng)前符號(hào)集(s0，...，sk-1)，其中的H包括非確定性段H1和確定性段H2，其中的H2包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括列h，其具有的奇權(quán)大于2，所述第二部分包括以下的矩陣元素，第i行第j列的元素等于
1當(dāng)i＝j(luò)時(shí)，
1當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)，
0其余情況。
19.權(quán)利要求18的設(shè)備，其中
全文摘要
為奇偶校驗(yàn)矩陣H提出一種用于權(quán)-2列的受控分布的確定性結(jié)構(gòu)，與隨機(jī)構(gòu)造的奇偶校驗(yàn)矩陣相比，其減少了不可察覺幀錯(cuò)誤的出現(xiàn)次數(shù)，并且顯著提高了碼性能。H包括非確定性段H1和確定性段H2，其中的H2包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括列h，其具有的奇權(quán)大于2，所述第二部分包括以下的矩陣元素，第i行第j列的元素當(dāng)i＝j(luò)時(shí)，等于1；當(dāng)i＝j(luò)+1時(shí)，等于1；其余情況時(shí)，等于0。
文檔編號(hào)H03M13/29GK101124729SQ200580000504
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月6日
發(fā)明者布賴恩·K·克拉松, 宇菲·W·布蘭肯希普, 維普·A·德賽 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司