專利名稱：生成tds-ofdm系統(tǒng)中l(wèi)dpc碼的編碼新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，更特別地，本發(fā)明涉及生成TDS-OFDM 系統(tǒng)中低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC, Low Density Parity Check)碼的編碼新方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用 (OFDM , Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是已公開(kāi)的技術(shù)。授予Chang等人的、美國(guó)專利號(hào)為 3,488,445的專利描述了 一個(gè)正交頻分復(fù)用的設(shè)備和方法，它在大量 相互正交的載波上實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)信號(hào)的頻分復(fù)用，因此，子載波之 間存在重疊，但頻帶受限，產(chǎn)生的頻譜不存在信道間干擾(ICI ， Interchannel Interference ) 和f奪號(hào)間千t尤 (ISI ， Intersymbol Interference)。每個(gè)信道的窄帶濾波器幅頻特性和相頻特性由它們 各自的對(duì)稱性所規(guī)定。為每個(gè)信號(hào)提供相同的抵抗信道噪聲的保護(hù) 能力，仿佛每個(gè)信道中的信號(hào)通過(guò)不相關(guān)的媒介傳輸，并且通過(guò)降低數(shù)據(jù)率去除符號(hào)間干擾。隨著信道數(shù)目的增加，總的數(shù)據(jù)率接近 最大理論值。OFDM收發(fā)信機(jī)是已公開(kāi)的技術(shù)。授予Fattouche等人的、美國(guó) 專利號(hào)為5，282，222的專利描述了 一種允許多個(gè)無(wú)線收發(fā)信機(jī)相互交 換信息(數(shù)據(jù)、語(yǔ)音或視頻)的方法。在第一個(gè)收發(fā)信機(jī)中，信息 的第一個(gè)幀復(fù)用到一個(gè)寬頻帶上，傳送給第二個(gè)收發(fā)信機(jī)。第二個(gè) 收發(fā)信機(jī)接收和處理信息。信息釆用相移鍵控的差分編碼。另外， 經(jīng)過(guò)預(yù)先選擇的時(shí)間間隔后，第 一個(gè)收發(fā)信機(jī)可以再次傳送信息。 在預(yù)先選擇的時(shí)間間隔期間，第二個(gè)收發(fā)信機(jī)可以用時(shí)分雙工方式 和另外的收發(fā)信機(jī)交換信息。第二個(gè)收發(fā)信機(jī)的信號(hào)處理包括估計(jì) 發(fā)送信號(hào)的相位差和對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理。收發(fā)信機(jī)包括一 個(gè)用于信息編碼的編碼器、用于把信息復(fù)用到寬帶語(yǔ)音信道上的寬 帶頻分復(fù)用器，和用于復(fù)用信息上變換的本地振蕩器。設(shè)備包括一 個(gè)處理器，它對(duì)復(fù)用信息進(jìn)行傅里葉變換，把信息變換到時(shí)間域進(jìn) 行傳輸。在OFDM中釆用偽噪聲(PN， Pseudo-Noise)作為保護(hù)間隔 (GI， Guard Interval)是已公開(kāi)的技術(shù)。授予楊林等人的、美國(guó)專 利號(hào)為7,072,289的專利描述了在信號(hào)傳輸信道中存在時(shí)延的情況 下， 一種估計(jì)傳輸信號(hào)幀開(kāi)始和/或結(jié)束定時(shí)的方法。每個(gè)信號(hào)幀都 有一個(gè)偽隨機(jī)(PN) m序列，其中PN序列滿足選擇的正交性和非 相關(guān)(closures relation)。接收到的信號(hào)和PN序列進(jìn)行卷積，并從 接收信號(hào)中減去PN序列，從而確定接收信號(hào)中PN序列的開(kāi)始和/ 或結(jié)東。PN序列用于定時(shí)恢復(fù)、載波恢復(fù)、信道傳輸特性估計(jì)、接 收信號(hào)幀同步，以及代替OFDM的保護(hù)間隔。低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC, Low Density Parity Check)編碼系統(tǒng) 是已公開(kāi)的技術(shù)。授予Shen等人的、美國(guó)專利號(hào)為20060156206的 專利描述了 LDPC碼的代數(shù)構(gòu)造，與之相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)矩陣具有循 環(huán)移位特征(CSI， Cyclic Shifted Identity)子矩陣。對(duì)特征子矩陣做循 環(huán)移位，從而使生成的CSI子矩陣構(gòu)成LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣。 LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣可以對(duì)應(yīng)規(guī)則LDPC碼，或者對(duì)LDPC碼 的奇偶校驗(yàn)矩陣做更進(jìn)一步的修改，把它變成對(duì)應(yīng)于非規(guī)則LDPC 碼。LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣可以劃分為2個(gè)子矩陣，其中一個(gè)轉(zhuǎn) 換成分組雙對(duì)角線矩陣(Block Dual diagonal Matrix);另 一個(gè)可以 用多種方法修改，包括密度進(jìn)化法，以保證要求的非規(guī)則LDPC碼 比特和校驗(yàn)度。顯而易見(jiàn)的，LDPC編碼要好于Turbo碼。另外，LDPC碼可以 通過(guò)進(jìn)一步的修改更好的適用于時(shí)域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM ， Time Domain Synchronous—Orthogonal Frequency Division Multiplexing)通信系統(tǒng)。因此，需要一種改進(jìn)的算法和器件去生成 這種適用于TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼。發(fā)明內(nèi)容在TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼中，提供一個(gè)新的準(zhǔn)循環(huán)奇偶校 驗(yàn)(H)矩陣。在TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼中，通過(guò)一個(gè)新的準(zhǔn)循環(huán)奇偶校 驗(yàn)(H)矩陣得到一個(gè)新的準(zhǔn)循環(huán)生成(G)矩陣。在TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼中，提供一個(gè)新的LDPC碼構(gòu)造。在TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼中，提供的新的LDPC碼構(gòu)造 是基于里德-所羅門(Reed-Solomon)碼的最小重量(Minimum-weight) 碼字構(gòu)造的。在TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼中，新的LDPC碼構(gòu)造使用準(zhǔn)循 環(huán)特性生成編碼。在TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼中，新的LDPC碼構(gòu)造使用準(zhǔn) 循環(huán)特性生成編碼，包括使用簡(jiǎn)單的移位寄存器。在TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼中，對(duì)于并行編碼，新的LDPC 碼構(gòu)造的編碼復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成線性關(guān)系，而對(duì)于串行編碼，與校驗(yàn) 比特?cái)?shù)成線性關(guān)系。在TDS-OFDM系統(tǒng)的LDPC碼中，新的LDPC構(gòu)造方法通過(guò)優(yōu) 化校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)的度分布，使誤碼底板降低到10-12以下。


附圖中的參考數(shù)字指相同或功能相似的基本單元，附圖和下面 的詳細(xì)描述一起構(gòu)成了一個(gè)整體，成為說(shuō)明書(shū)的要素，并用于進(jìn)一 步圖示各種具體實(shí)施例和解釋本發(fā)明的各種原理與優(yōu)點(diǎn)。圖1是本發(fā)明實(shí)施例中LDPC解碼器的泰諾(Tanner)圖示意圖；圖2是本發(fā)明奇偶校驗(yàn)矩陣圖；圖3是本發(fā)明第 一個(gè)實(shí)例的流程圖；圖4A-1是實(shí)驗(yàn)的奇偶校驗(yàn)矩陣的第一個(gè)實(shí)例示意圖；圖4A-2是實(shí)驗(yàn)的奇偶校驗(yàn)矩陣的第一個(gè)實(shí)例示意圖；圖4B-1是實(shí)驗(yàn)的奇偶校驗(yàn)矩陣的第二個(gè)實(shí)例示意圖；圖4B-2是實(shí)驗(yàn)的奇偶校驗(yàn)矩陣的第二個(gè)實(shí)例示意圖；圖4C-1是實(shí)驗(yàn)的奇偶校驗(yàn)矩陣的第三個(gè)實(shí)例示意圖；圖4C-2是實(shí)驗(yàn)的奇偶校驗(yàn)矩陣的第三個(gè)實(shí)例示意圖。專業(yè)人士需要的是將圖中的基本單元簡(jiǎn)單明了地表示出來(lái)，是 否按比例描繪并不是必要的。例如，為了更好地幫助理解本發(fā)明的 具體實(shí)施例，圖中某些基本單元的尺寸大小相對(duì)于其它單元可能被 夸大。
具體實(shí)施方式
在詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)注意，本實(shí)施例存在于方 法步驟和裝置部件的組合之中，它涉及到糾錯(cuò)碼的編碼方法，性能具有顯著的改善，例如降低誤碼底板到10—12以下，減少編解碼實(shí)現(xiàn)或硬件的復(fù)雜性。相應(yīng)地，圖例中使用常規(guī)的符號(hào)來(lái)描述這些設(shè)備 和方法步驟，僅詳細(xì)說(shuō)明了與本發(fā)明具體實(shí)施例相關(guān)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)， 幫助大家清晰地、充分地理解本方案，以免對(duì)這些細(xì)節(jié)產(chǎn)生誤解， 使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易明白，并從中收益。在本說(shuō)明書(shū)中，相關(guān)的術(shù)語(yǔ)，例如第一和第二、頂部和底部， 以及相似的術(shù)語(yǔ)，可能會(huì)單獨(dú)使用，以區(qū)別不同的實(shí)體或處理，并 不表示必須需要或暗示這些實(shí)體或處理之間的關(guān)系或順序。術(shù)語(yǔ)"包括"、"由….i且成"，或是任何與之相關(guān)的其他變形，意指包含非排它的結(jié)果。所以，由一系列基本單元組成的處理、方法、文章或裝置不僅僅包含那些已經(jīng)指明了的基本單元，也可能包含其它的基本單元，雖然這些單元沒(méi)有明確列在或?qū)儆谏鲜龅奶幚?、方法、文章或裝置。被"包括"所引述的基本單元，在沒(méi)有更多限制的情況下，不排除在由基本單元構(gòu)成的處理、方法、文字或裝置中存在另外相同的基本單元。這里所描述的本發(fā)明的具體實(shí)施例由一個(gè)或多個(gè)通常的處理器 和唯一的存儲(chǔ)程序指令構(gòu)成，程序指令控制一個(gè)或多個(gè)處理器，配合一定的非處理器電路，去實(shí)現(xiàn)某些、大部分或全部的所述的糾錯(cuò) 碼編碼方法的功能，性能具有顯著的改善，例如降低誤碼底板到l(T 12以下，減少編解碼實(shí)現(xiàn)或硬件的復(fù)雜性。非處理器電路可能包括 但不限于無(wú)線接收機(jī)、無(wú)線發(fā)射機(jī)、信號(hào)驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘電路、電源 電路和用戶輸入設(shè)備。同樣的，這些功能可以解釋為完成上述編碼 構(gòu)造的方法步驟。作為替換選擇，某些或所有功能可以用沒(méi)有儲(chǔ)存 程序指令的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，或者使用一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)，在這些ASIC中一個(gè)功能或一些功能的某種組合作為定制邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這兩種 方法也可以組合使用。因此，這里描述了實(shí)現(xiàn)這些功能的方法和手 段。更進(jìn)一步，期望普通的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)努力和許多設(shè)計(jì)選擇后， 例如有效的開(kāi)發(fā)時(shí)間、當(dāng)前的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的考慮，在這里所揭 示的概念和原理指導(dǎo)下，能夠容易通過(guò)最少的實(shí)驗(yàn)得到所述的軟件 指令、程序和集成電路(IC， Integrated Circuit)。LDPC碼是一類逼近香農(nóng)極限的碼。因?yàn)槠涑錾男阅?，LDPC 碼廣泛用于多種通信系統(tǒng)，特別是對(duì)性能要求苛刻的系統(tǒng)。LDPC 碼的設(shè)計(jì)思路可以概括地分為2大類，稱為隨機(jī)LDPC碼和結(jié)構(gòu)化 LDPC碼。隨機(jī)LDPC碼的設(shè)計(jì)通常是在從圖結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出的多種約 束條件下依靠大型計(jì)算機(jī)搜索而得。結(jié)構(gòu)化LDPC碼的設(shè)計(jì)是基于 代數(shù)和組合的方法。設(shè)計(jì)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)化LDPC碼可以在比特誤碼 率、包誤碼率、誤碼底板和解碼收斂速度方面達(dá)到和隨機(jī)LDPC碼 相當(dāng)?shù)男阅?。事?shí)上，結(jié)構(gòu)化LDPC碼普遍具有較低的誤碼底板， 這對(duì)于需要相當(dāng)?shù)驼`碼率的數(shù)字通信系統(tǒng)是非常重要的。具有較大 最小距離的結(jié)構(gòu)化碼比用計(jì)算生成的隨機(jī)碼更容易構(gòu)造。此外，結(jié)構(gòu) 化碼，例如準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼，比其它類型的LDPC編碼更有編碼優(yōu)勢(shì)。這些結(jié)構(gòu)化碼的編碼可以使用簡(jiǎn)單的移位寄存器實(shí)現(xiàn)，具有線 性復(fù)雜度，與之對(duì)應(yīng)的，計(jì)算機(jī)生成的隨機(jī)LDPC碼的編碼復(fù)雜度是二次方程的。由于這些結(jié)構(gòu)化LDPC碼的準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)，它們?cè)诮獯a器實(shí)現(xiàn)方面也具有優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)點(diǎn)將在下面作更詳細(xì)的闡述?？梢钥吹?，沒(méi)有或缺乏好的結(jié)構(gòu)是隨機(jī)LDPC碼的主要缺點(diǎn)和 劣勢(shì)。這個(gè)缺點(diǎn)的一個(gè)原因是因?yàn)榫幋a器和解碼器的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性是 相當(dāng)高的，導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)時(shí)要比結(jié)構(gòu)化LDPC碼更加昂貴。與之相反 的，至少在這方面，結(jié)構(gòu)化LDPC碼與隨機(jī)LDPC碼相比有著巨大 的優(yōu)勢(shì)。LDPC碼根據(jù)它們的矩陣結(jié)構(gòu)也可以被分類為規(guī)則LDPC碼和 不規(guī)則LDPC碼。對(duì)于規(guī)則LDPC碼編碼，它們的奇偶校驗(yàn)矩陣(H) 具有恒定的行重量和恒定的列重量。對(duì)于不規(guī)則LDPC碼，它們的 奇偶校驗(yàn)矩陣(H)不具有恒定的行重量和列重量。對(duì)于短循環(huán)的 碼，2次迭代后，迭代解碼將變得相關(guān)，從而使解碼不收斂或收斂 很慢。因此，在一個(gè)碼構(gòu)造中，循環(huán)長(zhǎng)度為4是不符合要求的，應(yīng) 盡量避免或刪除。應(yīng)該注意的是，在奇偶校驗(yàn)矩陣中"1"的分布將 對(duì)相應(yīng)的LDPC碼產(chǎn)生很大的影響。本發(fā)明使用的是不規(guī)則LDPC 碼?？偟膩?lái)說(shuō)，在相同約東條件下，不規(guī)則LDPC碼的誤比特率 (BER， Bit Error Rate )曲線比規(guī)則LDPC碼的更接近理論香農(nóng)極 限。換句話說(shuō)，在逼近理論極限的能力上，不規(guī)則LDPC碼的性能 要好于規(guī)則LDPC碼。另一方面，不規(guī)則LDPC碼的誤碼底板通常 高于規(guī)則LDPC碼。因?yàn)樵跀?shù)字電視廣播系統(tǒng)中要求誤比特率 (BER)低于10"2 ,因此，理想的LDPC碼應(yīng)具備不規(guī)則LDPC碼 接近理論香農(nóng)極限的特性和規(guī)則LDPC碼較低誤碼底板的特性。最近的研究表明，同時(shí)具備接近理論香農(nóng)極限和較低誤碼底板 的目標(biāo)是互相矛盾的。換句話說(shuō)，BER曲線越接近香農(nóng)極限，誤碼 底板就越高，反之亦然。因此，通過(guò)付出高誤碼底板的代價(jià)，通常可以得到優(yōu)異的低信噪比(SNR， Signal-to-Noise Ratio )性能。在 一個(gè)通信系統(tǒng)中，例如地面/手持?jǐn)?shù)字多媒體/電視廣播(DMB-TH) 系統(tǒng)，本發(fā)明在LDPC碼設(shè)計(jì)時(shí)試圖使用不同的設(shè)計(jì)方法來(lái)解決這 兩個(gè)相互矛盾的問(wèn)題，當(dāng)在給定的誤比特率范圍中沒(méi)有誤碼時(shí)，使 誤比特率曲線稍微遠(yuǎn)離香農(nóng)極限。DMB-TH系統(tǒng)中的LDPC碼構(gòu)造基于里德-所羅門碼的最小重量 碼字，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的Tanner圖的度分布，使 誤碼底板降低到10'12以下。Tanner圖見(jiàn)圖l。參照?qǐng)Dl,圖中表示了LDPC碼解碼器中的Tanner圖lO,低密度 奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的解碼過(guò)程可以由圖1所示的Tanner圖表 示。Cj定義為校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，bi定義為比特節(jié)點(diǎn)。注意，Cj到b,的相互 關(guān)系表示為rji， bj到Cj為qij。 Tanner圖是描述LDPC碼解碼器的普 遍方法。參照?qǐng)D2和圖3，本發(fā)明生成的碼是準(zhǔn)循環(huán)的，它們的生成矩 陣和奇偶校驗(yàn)矩陣由大量的子矩陣構(gòu)成。每一個(gè)子矩陣都是循環(huán)矩 陣，被稱為循環(huán)行列式。準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)使它可以通過(guò)簡(jiǎn)單的移位寄存 器和邏輯電路實(shí)現(xiàn)LDPC碼的編碼。另外，準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)徹底減少了 解碼實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，從而有效地降低了操作和使用的成本?；诶锏?所羅門碼的最小重量碼字，構(gòu)造一個(gè)mxn的Hrs陣 列，它是(b-l)x(b-l)的循環(huán)行列式，其中1<附《"，和b是質(zhì)數(shù)的 冪(例如b=127), He表述如下<formula>formula see original document page 14</formula>
對(duì)于Hrs， Hrs陣列的頭m列的每個(gè)包含一個(gè)0循環(huán)行列式，Hre 的其他n-m列的每個(gè)包含m個(gè)(b-l)x(b-l)循環(huán)行列式置換矩陣。因 此，Hrs是GF(2)域中的m(b-l)xn(b-l)矩陣，m(b-l)列的重量是m-1， (n-m)(b-l)列的重量是m。 Hrs的所有行重量是"-1 。它遵循里 德 所羅門(RS )碼的最小重量的統(tǒng)一類的結(jié)構(gòu)特性和它們的符號(hào) 位置矢量，Hrs中沒(méi)有兩行(或兩列)共有的"1"分量個(gè)數(shù)多于 1 。這樣保證了 Hrs的Tanner圖不會(huì)包含長(zhǎng)度為4的循環(huán)。Hrs作為 基矩陣。通過(guò)以下步驟構(gòu)造基矩陣Hrs。考慮GF(q)域上的(q-l， 2, q-2) 循環(huán)RS碼Cb。 Cb中的(m-w)個(gè)碼字的每個(gè)有一個(gè)而且只有一個(gè)0 分量，m-w碼個(gè)字的2個(gè)至多在一個(gè)位置上有相同的編碼符號(hào)。令 vr(Vj，o， Vu， ... Vi,q—2)為"中的m-w個(gè)碼字的一個(gè)，它的第j個(gè)分量 Vij=0。對(duì)于(Ki〈q-l，使Q「(Vi， ocvi,, ...aq-2Vi}?？梢郧宄牡贸鯭i 中m-w個(gè)碼字的每一個(gè)的第i分量等于零。Qi稱為Cb的m-w個(gè)碼 字的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類是要分開(kāi)的，因此Cb的(q-l)2 m-w碼 字劃分為(q-l)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類，Qo，…，Qq-!。當(dāng)0Si，j<q-l時(shí)，在Qj中， m-w碼字ajVi的每個(gè)編碼符號(hào)通過(guò)它們的位置向量表示，我們?cè)贕F("上得到(q-l)2-tuple z(a、)，其重量為q-2,稱為a、的符號(hào)位 置向量。當(dāng)OSi〈q-l時(shí)，用Qi中m-w碼字的符號(hào)位置向量作為行構(gòu) 成一個(gè)(q-l)(q-l)2矩陣Bi。因此B產(chǎn)(Ai,o, Au，…Au_2)是由 一個(gè)行是 (q-l)x(q-l)的循環(huán)轉(zhuǎn)換矩陣和一個(gè)可以被看作循環(huán)行列式的零矩陣 Au組成。把Be， B1; ... Bq.2作為子矩陣放置在列上，組成一個(gè)(q-l)x(q-l)的Hrs=[Ai，j] (q-l)x(q誦l)循環(huán)行列式陣列。Hrs是一個(gè)在GF(2) 上的(q-l)2(q-l)2矩陣。在一個(gè)由同樣大小的循環(huán)行列式置換矩陣組成的基矩陣H』皮構(gòu) 建之后，將使用掩蔽技術(shù)。在掩蔽技術(shù)里，為了掩蔽處理，在GF(2) 上構(gòu)造一個(gè)有合適的'T'分布的小的稀疏矩陣Z。為了用Z掩蔽基矩陣H^第一步先得到一個(gè)掩蔽的矩陣^:Z^7^。掩蔽的矩陣M 由一個(gè)循環(huán)轉(zhuǎn)換陣列和同樣大小的零矩陣組成。構(gòu)建掩蔽矩陣Z是 基于編碼圖中，例如圖l所示的Tanner圖，比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的 度分布。本發(fā)明中的掩蔽技術(shù)顯著簡(jiǎn)化了不規(guī)則LDPC碼的隨機(jī)結(jié) 構(gòu)。掩蔽技術(shù)也避免了碼圖構(gòu)造中的隨機(jī)邊緣選擇，這是基于圖節(jié) 點(diǎn)的度分布生成不規(guī)則LDPC碼的需求。掩蔽后的矩陣M的空位置 (Null Space)給出了長(zhǎng)度為nx(b-l)、碼率為(n畫(huà)m)/n的不規(guī)則 LDPC碼。注意操作符 不代表矩陣乘法，取而代之的，操作符 代表選擇過(guò)程，即Hc中的有些元素被掩蔽Z置為0。 作為一個(gè)實(shí)際的例子，假設(shè)仏.=卩0 e、 fl 0 0 c 6 0和掩蔽矩陣<formula>formula see original document page 16</formula>最后結(jié)果為<formula>formula see original document page 16</formula>換句話說(shuō)，除了a、 b和c外，掩蔽后的矩陣的其他位置都為0。在掩蔽過(guò)程之后，獲得奇偶校驗(yàn)矩陣H，見(jiàn)圖2，它是n行m 列，n，m都是正整數(shù)，同時(shí)m〉n。此外，奇偶校驗(yàn)矩陣H可以認(rèn)為 是由一個(gè)方陣Hsq和一個(gè)殘余矩陣&組成。換句話說(shuō)，奇偶校驗(yàn)矩 陣H呵HsqHJ,殘余矩陣Hjk方陣Hsq具有更高的度。在對(duì)角線上 的H,q都是零矩陣。在第一個(gè)子對(duì)角線上，提供了一系列相同的循 環(huán)置換子矩陣。類似地，在第二個(gè)子對(duì)角線上，提供了一系列相同 的循環(huán)置換子矩陣，除了 "1"的位置與第一子對(duì)角線上的不同外。 在第三個(gè)子對(duì)角線上，提供了一系列相同的循環(huán)置換子矩陣，除了 "1"的位置與第一和第二子對(duì)角線上的不同外。例如，在圖4A-1 和圖4A-2中，對(duì)于第一子對(duì)角線的第一行中，單個(gè)"1"的位置是第 l列(注意列標(biāo)號(hào)是從0到n-l)。類似地，在第二個(gè)和第三個(gè)子對(duì) 角線的第一行中，單個(gè)"1"的位置分別為32和104。換句話說(shuō)， 特定碼的掩蔽矩陣Z在三個(gè)連續(xù)子對(duì)角線有一系列"1"，類似于H 的子對(duì)角線，即aij、 bij和Cij。參見(jiàn)圖3,給出了本發(fā)明的流程圖60 。提供一些子矩陣用來(lái)構(gòu) 造基矩陣，每個(gè)子矩陣是循環(huán)置換矩陣(步驟62)。使用這些子矩 陣構(gòu)造基矩陣(步驟64)。用預(yù)先確定的稀疏矩陣掩蔽這個(gè)基矩 陣，用來(lái)對(duì)基矩陣中的元素進(jìn)行選擇，保留有用的，去掉其它的元 素(步驟66)。使用掩蔽后的矩陣作為奇偶校驗(yàn)矩陣(步驟68)。參見(jiàn)圖4A-1至圖4C-2，給出了依照本發(fā)明構(gòu)造的三個(gè)奇偶校 驗(yàn)矩陣的例子。在DMB-TH系統(tǒng)中，這三個(gè)例子生成不同碼率的 LDPC碼，它們分別是(7493， 3048)、 (7493， 4572)和(7493, 6096) LDPC碼，對(duì)應(yīng)的碼率是0.4、 0.6和0.8。這三個(gè)碼的奇偶校驗(yàn)矩陣 具有準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了它們對(duì)應(yīng)的Tanner圖的比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié) 點(diǎn)的度分布。這三個(gè)LDPC碼的生成矩陣G也是準(zhǔn)循環(huán)的，可以使 用移位寄存器對(duì)生成矩陣G編碼。以上三種編碼不僅有良好的迭代 譯碼性能，而且其非常低的誤碼底板，可以滿足數(shù)字電視廣播的要 求。TDS-OFDM系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造是基于里德-所羅門碼的最 小重量碼字。首先，為解碼建立一個(gè)H矩陣(參見(jiàn)圖1),本發(fā)明 的碼是準(zhǔn)循環(huán)碼。準(zhǔn)循環(huán)碼是一種線性編碼，對(duì)碼字進(jìn)行n。位的固 定循環(huán)移位，其中n。不等于l，或者移位n。的倍數(shù)，不管左移還是右移，結(jié)果還是另一個(gè)碼字。相比于其它類型的LDPC碼，準(zhǔn)循環(huán) LDPC碼在編碼方面占有優(yōu)勢(shì)。在線性時(shí)間中，準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶 校驗(yàn)碼(QC-LDPC， Quasi-cyclic Low Density Parity Check)碼可以 使用簡(jiǎn)單的移位寄存器編碼，并行編碼時(shí)的復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成線性關(guān) 系。本發(fā)明的編碼和方法也優(yōu)化了校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)的度分布， 從而使誤碼底板降到10-12以下。在通信系統(tǒng)的LDPC碼中，提供一個(gè)生成LDPC碼的方法。這 個(gè)方法包括以下幾步構(gòu)造一個(gè)基矩陣；為了構(gòu)建這個(gè)基矩陣，提供一定數(shù)量的子矩陣，每個(gè)子矩陣都是一個(gè)循環(huán)置換矩陣；使用小的稀疏矩陣掩蔽這個(gè)基矩陣。在通信系統(tǒng)的LDPC碼中，提供一個(gè)奇偶校驗(yàn)矩陣。這個(gè)奇偶 校驗(yàn)矩陣包括 一個(gè)方陣和一個(gè)殘余矩陣的組合。這個(gè)方陣包括主對(duì)角線上的所有元素都為零；第一子對(duì)角線位于主對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置換子矩陣；第二子對(duì)角線位于第一子對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置換子矩陣，除了 "1"的位置與第一子對(duì)角線的循環(huán)置換子矩陣不同外；第三子對(duì)角線位于第二子對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置換子矩陣，除了 "r的位置與第一個(gè)、第二個(gè)子對(duì)角線的循環(huán)置換子矩陣不同外。注意本發(fā)明使用了授予楊林等人的、美國(guó)第7,072,289號(hào)專利中 所描述的PN序列，在此合并為一體作為參考。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā) 明并不限制于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的精神和范 圍情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可作出各種修改或改變。因此，本說(shuō)明書(shū)和框圖是說(shuō)明性而非限制性的，同時(shí)，所有修改都包含在 本發(fā)明的范圍中。好處、優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題的解決方案以及可能產(chǎn)生好 處、優(yōu)點(diǎn)或產(chǎn)生解決方案或者變得更明確的解決方案的任何基本單 元，都不會(huì)作為任何或全部權(quán)利要求中重要的、必需的或者本質(zhì)的 特性或原理來(lái)加以解釋。后面的權(quán)利要求，包括本申請(qǐng)未定期間的 任何改正以及頒布的那些權(quán)利要求的所有的等同權(quán)利，單獨(dú)地定義 了本發(fā)明。
權(quán)利要求
1. 一種通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特征在于，包括下面幾個(gè)步驟1)構(gòu)造一個(gè)基矩陣；2)提供生成基矩陣的一些子矩陣，每一個(gè)子矩陣是循環(huán)置換矩陣；3)使用一個(gè)小的稀疏矩陣掩蔽基矩陣。
2. 如權(quán)利要求l所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特 征在于，所述掩蔽后的基矩陣作為奇偶校驗(yàn)矩陣。
3. 如權(quán)利要求l所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特 征在于，所述構(gòu)造生成矩陣的步驟和奇偶校驗(yàn)矩陣一樣。
4. 如權(quán)利要求l所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特 征在于，所述通信系統(tǒng)是基于包含LDPC碼的TDS-OFDM系統(tǒng)。
5. 如權(quán)利要求l所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特 征在于，所述掩蔽過(guò)程包括以下步驟1) 提供一個(gè)稀疏的掩蔽矩陣，它具有適當(dāng)設(shè)計(jì)的"1"實(shí)體的 分布；2) 生成掩蔽后的矩陣。
6. 如權(quán)利要求l所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特 征在于，所述基矩陣中沒(méi)有兩行或兩列共有多于一個(gè)的"1"分量。
7. 如權(quán)利要求l所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特 征在于，所述LDPC碼是結(jié)構(gòu)化的LDPC碼。
8. 如權(quán)利要求l所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特 征在于，所述LDPC碼是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼。
9. 如權(quán)利要求l所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特 征在于，所述LDPC碼可以使用簡(jiǎn)單的移位寄存器實(shí)現(xiàn)編碼，具有 線性復(fù)雜度。
10. 如權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其 特征在于，所述奇偶校驗(yàn)矩陣由和基矩陣同樣大小的循環(huán)置換矩陣 陣列組成。
11. 如權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)中LDPC碼的構(gòu)造方法，其特征在于，所述奇偶校驗(yàn)矩陣包括 一個(gè)方陣和一個(gè)殘余矩陣的組合；并且，方陣包括主對(duì)角線上的所有元素都為零矩陣；第一子對(duì)角線位于主對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置換子 矩陣；第二子對(duì)角線位于第一子對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置 換子矩陣，除了 "1"的位置與第一子對(duì)角線的循環(huán)置換子矩陣不同 外；同時(shí)第三子對(duì)角線位于第二子對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置 換子矩陣，除了 "i"的位置與第一、第二子對(duì)角線的循環(huán)置換子矩陣不同外。
12. 在一個(gè)釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)中，LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣包括一個(gè)方陣和一個(gè)殘余矩陣的組合；并且，方陣包括.-主對(duì)角線上的所有元素都為零矩陣；第一子對(duì)角線位于主對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置換子 矩陣；第二子對(duì)角線位于第一子對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置 換子矩陣，除了 "1"的位置與第一子對(duì)角線的循環(huán)置換子矩陣不同外；同時(shí)第三子對(duì)角線位于第二子對(duì)角線下面，是一系列相同的循環(huán)置 換子矩陣，除了 'T'的位置與第一、第二子對(duì)角線的循環(huán)置換子矩 陣不同外。
13. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述殘余矩陣由具有比方陣更高的度的矩陣組成。
14. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述方陣除去第一行的最后兩列和第二行的最后列外，其佘 都為零。
15. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征 在于，所述奇偶校驗(yàn)矩陣得自基矩陣。
16. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征在于， 一系列子矩陣構(gòu)成了基矩陣。
17. 如權(quán)利要求12所述的采用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征 在于，所述掩蔽后的基矩陣構(gòu)成奇偶校驗(yàn)矩陣。
18. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征 在于，所述奇偶校驗(yàn)矩陣用于TDS-OFDM通信系統(tǒng)中的LDPC碼。
19. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征 在于，所述奇偶校驗(yàn)矩陣由一系列和基矩陣同樣大小的循環(huán)置換矩 陣組成。
20. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征 在于，所述的LDPC低密度奇偶校驗(yàn)碼可以使用簡(jiǎn)單的移位寄存器 實(shí)現(xiàn)編碼，具有線性復(fù)雜度。
21. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征 在于，所述的LDPC碼是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼。
22. 如權(quán)利要求12所述的釆用了 LDPC碼的通信系統(tǒng)，其特征 在于，所述的LDPC編碼是結(jié)構(gòu)化的LDPC碼。
全文摘要
本發(fā)明涉及生成TDS-OFDM系統(tǒng)中LDPC碼的編碼新方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。本方法包括以下步驟構(gòu)造一個(gè)基矩陣；為構(gòu)造這個(gè)基矩陣，提供一些子矩陣，每個(gè)子矩陣是循環(huán)置換矩陣；用一個(gè)小的稀疏矩陣掩蔽這個(gè)基矩陣。和其它類型的LDPC碼相比，本發(fā)明所構(gòu)造的LDPC碼可以使用簡(jiǎn)單的移位寄存器完成編碼，復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成線性關(guān)系，并且也優(yōu)化了校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)的度分布，具有良好的糾錯(cuò)性能，從而使誤碼底板降到10^-12以下。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101247202SQ20071013000
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者蕾 陳 申請(qǐng)人:北京凌訊華業(yè)科技有限公司