專利名稱：用于提供存儲(chǔ)器減少的低密度奇偶校驗(yàn)(ldpc)碼的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其是涉及編碼系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)使用編碼以便在經(jīng)過(guò)有干擾的通信信道后能獲得可靠通信。例如，在無(wú)線(或無(wú)線電)系統(tǒng)中，比如衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，周圍有由于地理和環(huán)境因素而產(chǎn)生的干擾源。這些通信信道表現(xiàn)為具有固定的容量，其在某一信噪比(SNR)能以比特每字符來(lái)表示，定義一個(gè)理論上限值(已知的香農(nóng)極限)。因此，編碼設(shè)計(jì)的目的在于達(dá)到接近該香農(nóng)極限的碼率。這個(gè)目的尤其與強(qiáng)制帶寬衛(wèi)星系統(tǒng)有關(guān)。這樣的一種接近該香農(nóng)極限的碼組稱作低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。
傳統(tǒng)地，LDPC碼因一些缺點(diǎn)沒(méi)有得到廣泛的推廣應(yīng)用。一個(gè)缺點(diǎn)是LDPC編碼技術(shù)是非常復(fù)雜的。使用其生成矩陣來(lái)編碼LDPC碼將需要很大的、非稀疏矩陣。另外，LDPC碼需要大量有效空間；因此，盡管LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣是稀疏的，存儲(chǔ)這些矩陣仍是很難的。
從可實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，面臨著一些難題。例如，存儲(chǔ)問(wèn)題，是LDPC碼為什么沒(méi)有在實(shí)踐中廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因。LDPC碼的長(zhǎng)度使其需要比較大的存儲(chǔ)空間。此外，在LDPC碼的實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是怎樣實(shí)現(xiàn)解碼器中多個(gè)處理機(jī)(節(jié)點(diǎn))之間的連接網(wǎng)絡(luò)。還有，在解碼過(guò)程中，特別是校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作中的計(jì)算負(fù)荷也存在問(wèn)題。
因此，需要一個(gè)LDPC通信系統(tǒng)，其能使用簡(jiǎn)單的編碼和解碼方法。還需要能有效運(yùn)用LDPC碼來(lái)支持高數(shù)據(jù)速率，而且不會(huì)變得更復(fù)雜。還需要改進(jìn)LDPC編碼器和解碼器的性能。也需要最小化存儲(chǔ)需求量來(lái)實(shí)現(xiàn)LDPC編碼。

發(fā)明內(nèi)容
這些和其他需要將通過(guò)本發(fā)明來(lái)論述，其中將提供一種用于編碼低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的方法。根據(jù)表1，一種編碼器產(chǎn)生一種具有外部BoseChaudhuri Hocquenghem(BCH)碼的LDPC碼用于LDPC編碼信號(hào)的傳輸。特別地，對(duì)于3/5碼率的碼，表1提供了一種度數(shù)配置文件，給出用于邊界值存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器需求的降低，而不會(huì)顯著影響關(guān)于“未變更”的3/5碼率的碼的特性。此方法有利地提供合適的LDPC碼的編碼以及解碼，同時(shí)最小化存儲(chǔ)和處理資源。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，LDPC碼將通過(guò)根據(jù)信號(hào)星座圖(signalconstellation)調(diào)制的信號(hào)來(lái)表示，其包括8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交調(diào)幅)，QPSK(正交相移鍵控)，16-APSK(幅度相移鍵控)和32-APSK中的一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的又一個(gè)方面，經(jīng)調(diào)制的LDPC編碼信號(hào)將通過(guò)支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的衛(wèi)星鏈路傳輸。
至于本發(fā)明的其他方面，特征和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，僅通過(guò)闡明幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)，包括為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所預(yù)期的最佳方法，將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明也適合其它和不同的實(shí)施例，在全部都不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，它的一些細(xì)節(jié)可在多個(gè)明顯的方面進(jìn)行改進(jìn)。因此，附圖和說(shuō)明書(shū)實(shí)質(zhì)上被認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是限制性的。


本發(fā)明結(jié)合在附圖中來(lái)闡明，是作為舉例而不是作為限定，圖中相同的附圖標(biāo)記相同的元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所配置來(lái)應(yīng)用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)的示意圖；圖2A和2B是在圖1的發(fā)射機(jī)中使用的示范性LDPC編碼器的示意圖；圖2C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在圖2B中用于產(chǎn)生LDPC碼的LDPC編碼器的編碼過(guò)程的流程圖；圖3在圖1的系統(tǒng)中示范性接收機(jī)的簡(jiǎn)圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的簡(jiǎn)圖；圖5是圖4的矩陣的LDPC碼的雙曲線圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的子矩陣的簡(jiǎn)圖，其中子矩陣包含位于下三角區(qū)域的奇偶校驗(yàn)值；圖7是原始的3/5碼率的碼與減少了存儲(chǔ)器的3/5碼率的碼的特性關(guān)系曲線圖；和圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)能執(zhí)行LDPC編碼方法的計(jì)算系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
下面將描述一種設(shè)備、方法和軟件，用于編碼減少了存儲(chǔ)器需求的3/5碼率的低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。在下面的描述中，為了說(shuō)明的目的，將闡明很多具體細(xì)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的完全理解。然而，本發(fā)明在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下，或具有等效的裝置的情況下也可以實(shí)現(xiàn)，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。在一些情況下，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖的形式示出，是為了避免不必要的模糊本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所配置來(lái)應(yīng)用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。數(shù)字通信系統(tǒng)100包括發(fā)射機(jī)101，其產(chǎn)生的信號(hào)波形通過(guò)通信信道103到達(dá)接收機(jī)105。在這個(gè)離散的通信系統(tǒng)100中，發(fā)射機(jī)101具有一種產(chǎn)生可能消息的離散集的消息源；每個(gè)可能消息具有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形。這些信號(hào)波形通過(guò)通信信道103時(shí)會(huì)衰減或改變。為了防止信道103中的干擾，LDPC碼被應(yīng)用。
舉例來(lái)說(shuō)，信道103是一種服務(wù)于衛(wèi)星終端(例如小口徑無(wú)線終端(VSAT))以支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的衛(wèi)星鏈路。這類應(yīng)用包括衛(wèi)星廣播和交互業(yè)務(wù)(并符合數(shù)字視頻廣播(DVB)-S2標(biāo)準(zhǔn))。衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播(DVB-S)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在全世界廣泛采用，來(lái)提供例如數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目。
由發(fā)射機(jī)101產(chǎn)生的LDPC碼能實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行而不會(huì)造成任何性能損失。從發(fā)射機(jī)101輸出的這種構(gòu)成的LDPC碼憑借調(diào)制方式(例如，8相移鍵控(PSK))，避免從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)到位節(jié)點(diǎn)的少量的易于產(chǎn)生信道錯(cuò)誤的分配。
這樣的LDPC碼具有一種并行的解碼算法(不同于turbo碼)，其優(yōu)選地包括了諸如添加、比較和查表的簡(jiǎn)單操作。此外，精細(xì)設(shè)計(jì)的LDPC碼不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤平層的標(biāo)記。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)射機(jī)101使用相對(duì)簡(jiǎn)單的編碼技術(shù)，產(chǎn)生基于奇偶校驗(yàn)矩陣(在解碼期間其便于有效存儲(chǔ)存取)的LDPC碼，來(lái)與接收機(jī)105通信。假定信息塊的長(zhǎng)度充分大，發(fā)射機(jī)101使用優(yōu)于連接的turbo+RS(Reed-Solomon)碼的LDPC碼。
圖2A和2B是舉例說(shuō)明應(yīng)用于圖1中的發(fā)射機(jī)的LDPC編碼器的簡(jiǎn)圖。如圖2A中所示，發(fā)射機(jī)200安裝有LDPC編碼器203，其接受來(lái)自于信息源201的輸入并輸出適用于在接收機(jī)105進(jìn)行錯(cuò)誤校正處理的高冗余的碼流。信息源201從離散的字符X產(chǎn)生k個(gè)信號(hào)。LDPC碼由奇偶校驗(yàn)矩陣來(lái)指定。另一方面，通常編碼LDPC碼需要指定生成矩陣。即使從使用高斯消元法的奇偶校驗(yàn)矩陣可能獲得生成矩陣，所得到的矩陣也不再是稀疏的并且存儲(chǔ)一個(gè)大的生成矩陣可能很復(fù)雜。
編碼器203使用簡(jiǎn)單的編碼技術(shù)從字母Y產(chǎn)生信號(hào)到調(diào)制器205，其通過(guò)基于奇偶校驗(yàn)矩陣形成的構(gòu)造僅使用奇偶校驗(yàn)矩陣。具體的，通過(guò)將矩陣的某一部分限定為三角區(qū)域來(lái)限定奇偶校驗(yàn)矩陣。這樣的奇偶校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造將在下面的圖6中更詳細(xì)的描述。這樣的限制所導(dǎo)致的性能損失可以忽略，因此形成一個(gè)有吸引力的折中方案。
調(diào)制器205將來(lái)自于編碼器203的編碼消息映射到被發(fā)送給發(fā)射天線207的信號(hào)波形，該發(fā)射天線通過(guò)通信信道103發(fā)射這些波形。因此，這些編碼消息被調(diào)制并分配到發(fā)射天線207。來(lái)自于發(fā)射天線207的發(fā)射波傳播到接收機(jī)(如圖3所示)，這將在下面描述。
圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例應(yīng)用Bose Chaudhuri Hocquenghem(BCH)編碼器和循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)編碼器的LDPC編碼器的簡(jiǎn)圖。在這個(gè)方案中，通過(guò)LDPC編碼器203和CRC編碼器以及BCH編碼器產(chǎn)生的碼，具有連續(xù)的外部BCH碼和內(nèi)部低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。而且，錯(cuò)誤檢查用循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，CRC編碼器209使用具有生成多項(xiàng)式(x5+x4+x3+x2+1)(x2+x+1)(x+1)的8位CRC碼編碼。CRC碼輸出到BCH編碼器211。
圖2C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于產(chǎn)生長(zhǎng)幀長(zhǎng)度LDPC碼的圖2B的LDPC編碼器的編碼過(guò)程的流程圖。在步驟221中，信息比特被接收并且形成編碼器209，211，和203的碼串。因此，基于所收到的信息比特LDPC編碼器203來(lái)產(chǎn)生具有外部BCH碼的LDPC碼，如步驟223所示。該碼還包括CRC碼。接下來(lái)，在步驟225中，LDPC碼用已調(diào)制的信號(hào)來(lái)表示，用來(lái)通過(guò)信道103傳輸，在該示范性實(shí)施例中，該信道是通往一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星終端的衛(wèi)星鏈路(步驟227)。
LDPC編碼器203按次序編碼kldpc大小的信息塊，i=(i0,i1,...,ikldpc-1),]]>nldpc大小的碼字，c=(i0,i1,...,ikldpc-1,p0,p1,...,pnldpc-kldpc-1).]]>碼字的發(fā)送按給出的次序從io開(kāi)始并在pnldpc-kldpc-1結(jié)束LDPC碼參數(shù)(nldpc，kldpc)。
LDPC編碼器203的任務(wù)是對(duì)每個(gè)kldpc信息比特塊，(i0，i1，…，ikldpc-1)，確定nldpc-kldpc個(gè)奇偶位(p0，p1，…，pnldpc-kldpc-1)。步驟如下。首先，進(jìn)行奇偶位初始化；p0=p1=p2=...=pnldpc-kldpc-1=0.]]>作為例子，kldpc比特被按次序編碼來(lái)生成nldpc比特。對(duì)于表1的3/5碼率，相關(guān)參數(shù)如下所示q＝72，nldpc＝64800，kldpc＝nBCH＝38880，kBCH＝38688。該碼設(shè)計(jì)提供一種位節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)配置文件(即來(lái)自于位(或校驗(yàn))節(jié)點(diǎn)的輸出界限的數(shù)目)，其結(jié)果是降低存儲(chǔ)器需求，同時(shí)保留“未更新”的3/5碼率的碼的特性。減少了存儲(chǔ)器的3/5碼率的碼具有8次冪的12960個(gè)位節(jié)點(diǎn)，3次冪的25920個(gè)位節(jié)點(diǎn)，2次冪的25919個(gè)位節(jié)點(diǎn)，和1次冪的1個(gè)位節(jié)點(diǎn)。該碼還具有9次冪的25919個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，和8次冪的1個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。
第一個(gè)信息比特i0累加到表1中第一行指定的奇偶位地址。從而，結(jié)果如下p22407＝p22407_i0p10271＝p10271_i0p19944＝p19944_i0p11218＝p11218_i0p2914＝p2914_i0p3149＝p3149_i0p73＝p73_i0在上面這個(gè)等式中，相加是在GF(2)中進(jìn)行。
然后，對(duì)于接下來(lái)的359個(gè)信息比特im，m＝1，2，…，359，這些比特累加到奇偶位地址{x+m mod 360×q}mod(nldpc-kldpc)，這里x指的是奇偶位累加器對(duì)應(yīng)于第一個(gè)比特i0的地址，q是碼率的相關(guān)常數(shù)。繼續(xù)這個(gè)例子，對(duì)于3/5碼率，q＝72，對(duì)于信息比特i1，接下來(lái)的操作被提供p22479＝p22479_i1p10343＝p10343_i1p20016＝p20016_i1p11290＝p11290_i1p2986＝p2986_i1p3221＝p3221_i1p145＝p145_i1對(duì)于第361個(gè)信息比特i360，奇偶位累加器的地址在表1的第二行中給出。用類似的方法對(duì)于接下來(lái)的359個(gè)信息比特im，m＝361，362，...，719，其奇偶位累加器的地址可以用公式{x+m mod 360×q}mod(nldpc-kldpc)獲得，這里x指的是對(duì)應(yīng)于信息比特i360的奇偶位累加器的地址，即表1第二行中的條目。以類似的方法，對(duì)于360個(gè)新信息比特的每個(gè)組，用表1的新行得出其奇偶位累加器的地址。





所有的信息比特被用完之后，最后的奇偶位如下所述來(lái)獲得。首先，執(zhí)行下面的操作，從i＝1開(kāi)始pi＝pi_pi-1，i＝1，2，...，nldpc-kldpc-1最后的pi的內(nèi)容，其中i＝0，1，...，nldpc-kldpc-1，相當(dāng)于奇偶位pi。
所有的信息比特被用完之后，最后的奇偶位如下所述來(lái)獲得。首先，執(zhí)行下面的操作，從i＝1開(kāi)始pi＝pi_pi-1，i＝1，2，...，nldpc-kldpc-1最后的pi的內(nèi)容，其中i＝0，1，...，nldpc-kldpc-1，相當(dāng)于奇偶位pi。
關(guān)于BCH編碼，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)BCH編碼器211應(yīng)用的BCH碼的生成多項(xiàng)式如下g(x)＝(1+x+x3+x5+x14)×(1+x6+x8+x11+x14)×(1+x+x2+x6+x9+x10+x14)×(1+x4+x7+x8+x10+x12+x14)×(1+x2+x4+x6+x8+x9+x11+x13+x14)×(1+x3+x7+x8+x9+x13+x14)×(1+x2+x5+x6+x7+x10+x11+x13+x14)×(1+x5+x8+x9+x10+x11+x14)×(1+x+x2+x3+x9+x10+x14)×(1+x3+x6+x9+x11+x12+x14)×(1+x4+x11+x12+x14)×(1+x+x2+x3+x5+x6+x7+x8+x10+x13+x14)關(guān)于碼字c=(mkbch-1,mkbch-2,...,m1,m0,dnbch-kbch-1,dnbch-kbch-2,...,d1,d0)]]>的信息比特m=(mkbch-1,mkbch-2,...,m1,m0)]]>的BCH編碼如下來(lái)實(shí)現(xiàn)。信息多項(xiàng)式m(x)=mkbch-1xkbch-1+mkbch-2xkbch-2+...m1x+m0]]>乘以xnbch-kbch。下一步，xnbch-kbchm(x)除以g(x)。d(x)=dnbch-kbch-1xnbch-kbch-1+...+d1x+d0]]>作為余項(xiàng)，碼字多項(xiàng)式表示如下c(x)=xnbch-kbchm(x)+d(x).]]>上述設(shè)計(jì)LDPC碼的方法，如表1中所提供，有助于容許所劃分的有關(guān)位節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的組的相關(guān)信息的存儲(chǔ)和檢索，總是位于存儲(chǔ)器(例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM))中鄰近的存儲(chǔ)單元。因此，可以支持多倍碼率而不必使用不同的解碼器。進(jìn)一步，這個(gè)設(shè)計(jì)能夠使用一個(gè)單一的RAM存儲(chǔ)單元，由此最小化集成電路的尺寸。如上所述，上面的LDPC碼，在一個(gè)示范性實(shí)施例中，能用于各種數(shù)字視頻應(yīng)用，比如MPEG(移動(dòng)圖像專家組)分組傳輸。
圖3是圖1的系統(tǒng)中示范性接收機(jī)的簡(jiǎn)圖。在接收方，接收機(jī)300包括一個(gè)對(duì)來(lái)自于發(fā)射機(jī)200的接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器301。這些信號(hào)通過(guò)接收天線303接收來(lái)用于解調(diào)。解調(diào)之后，所接收的信號(hào)轉(zhuǎn)送到LDPC解碼器305，其與比特量度生成器307連接，通過(guò)生成消息X′，設(shè)法重新生成原始源消息。在解碼過(guò)程期間，比特量度生成器307可以和解碼器305來(lái)回(反復(fù))交換信息。這些解碼方法將在2003年7月3日提交(序列號(hào)為No.10/613824)的，題為“Methodand System for Routing in Low Density Parity Check(LDPC)Decoders(低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)解碼器中的路由方法和系統(tǒng))”的共同未決的申請(qǐng)中更詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)注意，LDPC碼，如通過(guò)表1所構(gòu)成的，能使用普通的解碼方案支持多倍碼率(必然的多倍數(shù)據(jù)速率)；比較而言，例如卷積碼，需要擊穿技術(shù)才能達(dá)到中間速率。
為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明所提供的優(yōu)點(diǎn)，可有益地檢查L(zhǎng)DPC碼是怎樣產(chǎn)生的，如在圖4中所描述的。
圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例的一種稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的簡(jiǎn)圖。LDPC碼是具有稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣H(n-k)×n的長(zhǎng)的線性分組碼。典型的分組碼長(zhǎng)n，在幾兆到幾萬(wàn)比特的范圍內(nèi)變化。為了說(shuō)明的目的，在圖4中示出一個(gè)長(zhǎng)度n＝8，碼率為1/2的LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣。由圖5，同樣的碼可以用雙曲線圖來(lái)相等地表示。
圖5是圖4的矩陣的LDPC碼的雙曲線圖。奇偶校驗(yàn)方程式意味著對(duì)于每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，所有相鄰的位節(jié)點(diǎn)的和(屬于GF(有限域)(2))等于0。如圖中所示，位節(jié)點(diǎn)位于表的左邊，并根據(jù)預(yù)定關(guān)系式與一個(gè)或多個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。例如，對(duì)應(yīng)于檢驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m1，下面的公式n1+n4+n5+n8＝0相關(guān)于位節(jié)點(diǎn)成立。
返回到接收機(jī)300，認(rèn)為L(zhǎng)DPC解碼器305有一個(gè)消息通過(guò)解碼器，由此解碼器305要找到位節(jié)點(diǎn)的值。為完成這個(gè)任務(wù)，位節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)互相之間反復(fù)通信。該通信的情況將在下面描述。
從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)到位節(jié)點(diǎn)，基于來(lái)自于其他相鄰位節(jié)點(diǎn)的信息，每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)提供給一個(gè)相鄰近的位節(jié)點(diǎn)一個(gè)有關(guān)于這個(gè)位節(jié)點(diǎn)值的估計(jì)值(“判斷”)。例如，在上面的例子中，如果對(duì)于m1，n4，n5和n8的和“看起來(lái)像”0，則m1將可以向n1指示，n1的值被認(rèn)為是0(因?yàn)閚1+n4+n5+n8＝0)；否則，m1向n1指示，n1的值被認(rèn)為是1。另外，為了軟判定解碼而加入可靠的測(cè)量。
從位節(jié)點(diǎn)到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，基于來(lái)自于其他鄰近校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的反饋，每一個(gè)位節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給一個(gè)鄰近的檢驗(yàn)節(jié)點(diǎn)一個(gè)關(guān)于它自身值的估計(jì)值。在上面的例子中，n1只有兩個(gè)相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m1和m3。如果來(lái)自于m3的反饋向n1表明n1的值可能是0，那么n1將通知m1n1自己的估計(jì)值是0。對(duì)于其中位節(jié)點(diǎn)具有多于兩個(gè)的鄰近校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的情況，位節(jié)點(diǎn)根據(jù)來(lái)自于其他鄰近校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的反饋，在向與其通信的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)報(bào)告其判定之前，執(zhí)行一種多數(shù)投票(軟判定)。上述過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直到認(rèn)為所有的位節(jié)點(diǎn)都是正確的(即所有奇偶校驗(yàn)方程式是滿足條件的)或直到預(yù)定的最大循環(huán)數(shù)被達(dá)到為止，這時(shí)會(huì)顯示解碼失敗。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的子矩陣的簡(jiǎn)圖，其中子矩陣包括限定于下三角區(qū)域的奇偶校驗(yàn)值。如前面所描述的，編碼器203(圖2A和2B)能通過(guò)限定奇偶校驗(yàn)矩陣的下三角區(qū)域的值來(lái)使用一種簡(jiǎn)單的編碼技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，這個(gè)施加給奇偶校驗(yàn)矩陣的限定是下面的形式H(n-k)xn＝[A(n-k)xkB(n-k)x(n-k)]，其中B是下三角。
任何信息塊i＝(i0，i1，...，ik-1)用HcT＝0來(lái)編碼成碼字c＝(i0，i1，...，ik-1，p0，p1，...，pn-k-1)，并用于奇偶位的遞歸求解；例如a00i0+a01i1+...+a0，k-1ik-1+p0＝0 _ 求解p0，a10i0+a11i1+...+a1，k-1ik-1+b10p0+p1＝0 _求解p1，并且同樣的用于p2，p3，...，pn-k-1。
圖7是原始的3/5碼率的碼與減少了存儲(chǔ)器的3/5碼率的碼的特性關(guān)系曲線圖。這個(gè)曲線將原始的3/5碼率的LDPC碼和減少了存儲(chǔ)器的3/5碼率的LDPC碼相比較。DVB-S2所規(guī)定的3/5碼率的LDPC碼作為原始碼使用。兩種碼之間的不同是在于位節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)配置文件。DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)的3/5碼率的碼具有12次冪的12960個(gè)位節(jié)點(diǎn)，3次冪的25920個(gè)位節(jié)點(diǎn)，2次冪的25919個(gè)位節(jié)點(diǎn)，1次冪的1個(gè)位節(jié)點(diǎn)；以及11次冪的25919個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和10次冪的1個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。在標(biāo)準(zhǔn)的3/5碼率的碼和減少了存儲(chǔ)器的3/5碼率的碼之間的特性不同僅僅是0.17dB。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，假定節(jié)約存儲(chǔ)器的成本該“特性損失”是可以接受的。
如上詳述的LDPC編碼過(guò)程能夠通過(guò)多種硬件和/或軟件配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，該方法也能容易的單獨(dú)通過(guò)軟件的改變來(lái)使用，從而排除昂貴的硬件改造。
圖8示出能實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范性硬件。計(jì)算系統(tǒng)900包括用于傳輸信息的總線901或其他通信裝置，以及連接總線901的用于處理信息的處理器903。計(jì)算系統(tǒng)900還包括主內(nèi)存905，比如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或其他動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，其連接總線901來(lái)用于存儲(chǔ)信息和將通過(guò)處理器903來(lái)執(zhí)行的指令。在通過(guò)處理器903執(zhí)行指令期間，主內(nèi)存905還能用于存儲(chǔ)臨時(shí)變量或其他中間信息。計(jì)算系統(tǒng)900可以進(jìn)一步包括連接到總線901的只讀存儲(chǔ)器(ROM)907或其他靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，用于存儲(chǔ)靜態(tài)信息和用于處理器903的指令。存儲(chǔ)設(shè)備909，比如磁盤或光盤，連接到總線901，用于持久的存儲(chǔ)信息和指令。
計(jì)算系統(tǒng)900能夠經(jīng)由總線901連接到顯示器911，比如液晶顯示器，或有源矩陣顯示器，用于顯示信息給用戶。輸入設(shè)備913，比如包括字符數(shù)字和其他鍵的鍵盤，可以連接到總線901來(lái)用于發(fā)送信息和命令選擇到處理器903。輸入設(shè)備913可以包括光標(biāo)控制，比如鼠標(biāo)，跟蹤球，或光標(biāo)方向鍵，用于發(fā)送方向信息和命令選擇到處理器903和用于控制光標(biāo)在顯示器911上的移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖2C的過(guò)程能通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)900響應(yīng)處理器903執(zhí)行包含于主內(nèi)存905中的指令分配來(lái)提供。這樣的指令能從另一種機(jī)讀介質(zhì)，比如存儲(chǔ)設(shè)備909，讀取到主內(nèi)存905中。包含于主內(nèi)存905中的指令的分配執(zhí)行，使處理器903完成所述的處理步驟。在多處理過(guò)程分配中也可以使用一個(gè)或多個(gè)處理器來(lái)執(zhí)行包含于主內(nèi)存905中的指令。在可替換的實(shí)施例中，硬件實(shí)現(xiàn)電路可以用來(lái)替代或配合軟件指令以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。在另一個(gè)例子中，能使用可重新配置的硬件，比如字段可編程門陣列(FPGA)，其中它的邏輯門的函數(shù)性和連接性布局典型地通過(guò)編程存儲(chǔ)器一覽表而專用于運(yùn)行時(shí)間。因而，本發(fā)明的實(shí)施例不受限于任何特定的硬件電路和軟件的結(jié)合。
計(jì)算系統(tǒng)900還包括至少一個(gè)連接到總線901的通信接口915。通信接口915提供連接到網(wǎng)絡(luò)線路(未示出)的雙向數(shù)據(jù)通信。通信接口915發(fā)送和接收承載表示各種類型的信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的電的，電磁的，或光的信號(hào)。進(jìn)一步，通信接口915可以包括外部接口設(shè)備，比如通用串行總線(USB)接口，PCMCIA(專用計(jì)算機(jī)內(nèi)存卡國(guó)際協(xié)會(huì))接口，等等。
處理器903可以執(zhí)行通過(guò)通信接口915收到的碼，和/或在存儲(chǔ)設(shè)備909或其他永久性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)碼以用于以后執(zhí)行。以這種方式，計(jì)算系統(tǒng)900可以獲得載波形式的應(yīng)用碼。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”指的是具有提供指令給處理器903用于執(zhí)行的特性的任何介質(zhì)。這樣的介質(zhì)可以采用很多形式，包括但并不限于永久性介質(zhì)，易失性介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。永久性介質(zhì)包括，例如，光或磁盤，比如存儲(chǔ)設(shè)備909。易失性介質(zhì)包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，比如主內(nèi)存905。傳輸介質(zhì)包括同軸電纜，銅纜和光纖，包括由總線901組成的線路。傳輸介質(zhì)還能采用聲，光，或電磁波的形式，比如在射頻(RF)和紅外線(IR)數(shù)據(jù)通信過(guò)程中產(chǎn)生的那些波。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的一般形式包括，例如，軟盤，柔性盤，硬盤，磁帶，任何其他磁性介質(zhì)，CD-ROM，CDRW，DVD，任何其他光介質(zhì)，穿孔卡片，紙帶，光標(biāo)紙，任何其他具有孔方向圖或其他光可識(shí)別標(biāo)記的物理介質(zhì)，RAM，PROM，和EPROM，F(xiàn)LASH-EPROM，任何其他存儲(chǔ)器芯片或盒式存儲(chǔ)器，載波，或任何其他計(jì)算機(jī)可以讀取的介質(zhì)。
計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的各種形式可以與提供指令給處理器用于執(zhí)行有關(guān)。例如，用于執(zhí)行本發(fā)明的至少一部分的指令最初可以裝在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的磁盤上。在這種情況下，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)寫(xiě)入指令到主內(nèi)存，并使用調(diào)制解調(diào)器通過(guò)電話線發(fā)出該指令。本地系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器通過(guò)電話線接收到數(shù)據(jù)，并使用紅外發(fā)射器將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成紅外信號(hào)，來(lái)發(fā)送紅外信號(hào)給便攜計(jì)算機(jī)設(shè)備，比如個(gè)人數(shù)字助記本(PDA)或便攜式筆記本。便攜計(jì)算機(jī)設(shè)備上的紅外線檢測(cè)器接收通過(guò)紅外信號(hào)傳播的信息和指令，并將數(shù)據(jù)設(shè)置到總線上?？偩€將數(shù)據(jù)傳送到主內(nèi)存，處理器從其中檢索和執(zhí)行指令。通過(guò)主內(nèi)存接收的指令能夠可選擇地在由處理器執(zhí)行之前或之后存儲(chǔ)到存儲(chǔ)設(shè)備。
因此，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例提供了一種LDPC編碼器，其產(chǎn)生具有外部可循環(huán)糾錯(cuò)(BCH)碼的LDPC碼，其根據(jù)表1指定校驗(yàn)比特累加器的地址，作為L(zhǎng)DPC編碼信號(hào)用于傳輸。特別是，對(duì)于3/5碼率的LDPC碼，表1的編碼設(shè)計(jì)提供了相比于未更新的3/5碼率的LDPC碼，存儲(chǔ)器需求的減少。上述方法不損失特性而有利地降低了復(fù)雜度。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合多個(gè)實(shí)施例和裝置進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于此，而是包括多種顯而易見(jiàn)的改進(jìn)和等效裝置，其屬于所附加的權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種編碼方法，包括接收信息比特；和基于該信息比特，按照與指定奇偶位累加器的地址的表相關(guān)的3/5碼率，產(chǎn)生一種低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的奇偶比特位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括調(diào)制LDPC編碼信號(hào)；和傳輸該調(diào)制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該調(diào)制信號(hào)通過(guò)一種支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的衛(wèi)星鏈路(103)來(lái)傳輸。<p>(表3)
表中常溫熔融鹽的縮略語(yǔ)含義如下所示。</p><p>EMI·BF41-乙基-3-甲基咪唑鎓·四氟硼酸鹽EMI·TFSI1-乙基-3-甲基咪唑鎓·雙[三氟甲磺酰]亞胺BPr·BF4正丁基-吡啶鎓·四氟硼酸鹽P12·TFSI1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓·雙[三氟甲磺酰]亞胺P14·PF3(C2F5)31-丁基-1-甲基吡咯烷鎓·三(五氟乙基)三氟磷酸鹽PP13·TFSI1-丙基-1-甲基哌啶鎓·雙[三氟甲磺酰]亞胺THTDPh·BF4三己基(十四烷基)鏻·四氟硼酸鹽DEHS·BF4二乙基己基锍·四氟硼酸鹽由表3的結(jié)果可知，與實(shí)施例3的容量為1.1mAh以上相比，比較例2為0.5mAh以下。由此可見(jiàn)，實(shí)施例3的非水電解液使得在低溫下的雙電層電容器的容量大。這被認(rèn)為是由于在常溫熔融鹽中混合了FB，非水電解液的粘度降低，在低溫下的雙電層電容器的內(nèi)阻很難增加的緣故。</p><p>很顯然的是，上述表3中所示的常溫熔融鹽可以單獨(dú)使用一種，也可以混合使用兩種或更多。</p>
[表6]
7.根據(jù)權(quán)利要求6的編碼器(203，211)，其中LDPC編碼信號(hào)被調(diào)制并通過(guò)衛(wèi)星鏈路(103)傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的編碼器(203，211)，其中調(diào)制信號(hào)支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的編碼器(203，211)，其中調(diào)制是根據(jù)包括8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交調(diào)幅)，QPSK(正交相移鍵控)，1-APSK(幅度相移鍵控)或32-APSK中的一個(gè)的信號(hào)星座圖來(lái)進(jìn)行的。
10.一種用于編碼的裝置(200)，包括低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼器(203)，被配置成基于所接收的信息比特來(lái)輸出LDPC碼；和Bose Chaudhuri Hocquenghem(BCH)編碼器(211)，被連接到LDPC編碼器(203)，并被配置成提供一種外部碼給LDPC碼，其中LDPC碼根據(jù)與指定奇偶位累加器地址的表相關(guān)的3/5碼率被產(chǎn)生。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置(200)，進(jìn)一步包括一種調(diào)制器，配置成調(diào)制LDPC編碼信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置(200)，其中調(diào)制信號(hào)通過(guò)一種支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的衛(wèi)星鏈路(103)來(lái)傳輸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置(200)，其中調(diào)制是根據(jù)包括8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交調(diào)幅)，QPSK(正交相移鍵控)，16-APSK(幅度相移鍵控)或32-APSK中的一個(gè)的信號(hào)星座圖來(lái)進(jìn)行的。
全文摘要
提供一種方法，用于產(chǎn)生低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。LDPC編碼器(203)產(chǎn)生一種具有外部Bose Chaudhuri Hocquenghem(BCH)碼的LDPC碼。對(duì)于3/5碼率的碼，該方法提供了一種度數(shù)配置文件，給出用于邊界值存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器需求的降低，而不會(huì)顯著影響關(guān)于“未變更”的3/5碼率的碼的特性。對(duì)于減少了存儲(chǔ)器的LDPC碼的相關(guān)參數(shù)如下所示q＝72，n
文檔編號(hào)H04L1/00GK1642063SQ20041001042
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者馬斯塔法·埃羅茨, 孫鳳文, 李琳南 申請(qǐng)人:直視集團(tuán)公司