在單個(gè)ldpc碼字內(nèi)使用多個(gè)編碼強(qiáng)度的編碼技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及用于通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用的編碼技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼技術(shù)正變得越來(lái)越流行，并且已為若干通信標(biāo)準(zhǔn)所接受，例如IEEE 802.ll(W1-Fi?)WiMAX?、長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)、數(shù)字視頻廣播(DVBc2)、電纜數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范(D0CSIS3.1)等。
[0003]LDPC編碼是一種塊編碼。在編碼側(cè)，編碼器向每k個(gè)彳目息比特添加m個(gè)奇偶(冗余)比特以形成n = k+m個(gè)編碼比特。在解碼側(cè)，解碼器使用m個(gè)奇偶校驗(yàn)等式從η個(gè)編碼比特提取k個(gè)信息比特。碼率被定義為k/n。
[0004]像所有的前向糾錯(cuò)(FEC)編碼技術(shù)一樣，LDPC編碼使用冗余比特中攜帶的額外信息來(lái)恢復(fù)丟失或損壞的信息比特。換言之，LDPC碼字發(fā)送比原始信息比特更多的“信息”并將原始信息與冗余信息“互連”以便解碼器能夠恢復(fù)丟失或損壞的原始信息比特。所使用的編碼的恢復(fù)能力被定義為編碼強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1是用圖片例示了本文給出的編碼技術(shù)的圖示。
[0006]圖2A和圖2B是根據(jù)本文給出的技術(shù)在組合的單個(gè)碼字中使用的兩個(gè)示例碼的Tanner 圖0
[0007]圖3例示了圖2A和圖2B的Tanner圖的組合/并聯(lián)。
[0008]圖4是類似于圖3、但示出在圖2A和圖2B的兩個(gè)Tanner圖之間連接的交叉分支的圖示。
[0009]圖5是更詳細(xì)地示出圖2A和圖2B的兩個(gè)Tanner圖之間的交叉分支的放置的圖不O
[0010]圖6是描繪了根據(jù)本文給出的技術(shù)的用于編碼信息比特的操作的流程圖。
[0011]圖7是例示了符號(hào)星座的示例的圖示，該符號(hào)星座中不同位置的比特利用不同的編碼強(qiáng)度被分組并編碼。
[0012]圖8是根據(jù)本文給出的技術(shù)被配置來(lái)編碼信息比特的設(shè)備的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]皿
[0014]本文給出用于編碼信息比特的技術(shù)。所述信息比特基于各個(gè)比特的對(duì)信道損害的免疫性和固有可靠性被劃分為至少兩組。每組信息比特利用不同的編碼強(qiáng)度/編碼率被編碼。產(chǎn)生的碼字可在存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)或在通信信道中發(fā)送。
[0015]示例實(shí)施例
[0016]目前的低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼技術(shù)對(duì)所有信息比特同等地應(yīng)用相同的編碼強(qiáng)度。即，單個(gè)碼率被用于碼字中包含的所有信息比特。
[0017]本文給出的是基于對(duì)相應(yīng)信息比特的信道損害的固有可靠性和免疫性、不同編碼強(qiáng)度/編碼率被應(yīng)用于不同信息比特的編碼技術(shù)。多個(gè)編碼強(qiáng)度/編碼率被用在單個(gè)LDPC碼字內(nèi)。該多編碼強(qiáng)度/編碼率LDPC碼字的優(yōu)點(diǎn)包括更好的編碼增益和更少的編碼開(kāi)銷。
[0018]信息比特被用來(lái)表示用于在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備或介質(zhì)中存儲(chǔ)或在通信信道中通信的數(shù)據(jù)。一般地，每個(gè)信息比特對(duì)信道損害不具有相同可靠性或免疫性。例如，在通信應(yīng)用中，比特被映射到符號(hào)并且比特到符號(hào)映射是“不同等的”，導(dǎo)致對(duì)信道損害的可靠性和免疫性的不同。該不同等的比特到符號(hào)映射的示例在下面結(jié)合圖7來(lái)描述。
[0019]對(duì)所有信息比特應(yīng)用相同的編碼強(qiáng)度(編碼率)不對(duì)所有信息比特提供同等的糾錯(cuò)能力，因?yàn)楸忍靥焐哂胁煌目煽啃?不同的編碼要求)。這與編碼的目的，即，“平均”所有比特的可靠性以便丟失或損壞的比特能夠被恢復(fù)相矛盾。
[0020]因此，本文給出了這樣的編碼方案，其中取決于信息比特對(duì)信道損害(諸如通信信道中的損害或與特定存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)介質(zhì)相關(guān)的損害)的固有可靠性和免疫性，不同的編碼強(qiáng)度被應(yīng)用于單個(gè)碼字(例如，單個(gè)LDPC碼字)內(nèi)的不同組的信息比特。碼字是從利用不同編碼強(qiáng)度(編碼率)編碼的多個(gè)成分碼字構(gòu)造的，內(nèi)分支將多個(gè)碼字連接在一起。內(nèi)分支被結(jié)構(gòu)化以滿足某種碼的性能標(biāo)準(zhǔn)(例如，滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合碼的圍長(zhǎng))。
[0021]該LDPC編碼方案存在若干優(yōu)點(diǎn)。第一，它減少了復(fù)雜性。一些信息比特可以利用較高碼率來(lái)編碼，導(dǎo)致較少的計(jì)算。第二，它具有更好的編碼增益。比特的固有可靠性作為因素被計(jì)入代碼結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)生的碼字中取得改善的編碼增益。第三，它享有較少的編碼開(kāi)銷。一些比特利用較高的碼率被編碼，使得總編碼率增加，導(dǎo)致降低的編碼開(kāi)銷。
[0022]現(xiàn)在參考圖1，圖1是用圖片示出根據(jù)這些技術(shù)的編碼方案的圖示。在圖1中，信息比特串在標(biāo)號(hào)10處被示出。該比特串10待編碼以用于通信信道中的通信或存儲(chǔ)。在信息比特串10中，一些比特天生地更容易遭受信道損害或較不可靠，并且這些比特在標(biāo)號(hào)12處被示出。相反，串10中的其他比特天生地較不易遭受信道損害并且更可靠，并且這些比特在標(biāo)號(hào)14處被示出。較高可靠性比特14被分組在一起并利用較低編碼強(qiáng)度/較高編碼率被編碼，如標(biāo)號(hào)16處所示。較低可靠性比特12被分組在一起并利用較高編碼強(qiáng)度/較低編碼率被編碼，如標(biāo)號(hào)18處所示。產(chǎn)生的碼字20因而包括利用較低編碼強(qiáng)度/較高編碼率來(lái)編碼較高可靠性比特14所產(chǎn)生的第一成分碼字的第一多個(gè)比特22，以及利用較高編碼強(qiáng)度/較低編碼率來(lái)編碼較低可靠性比特12所產(chǎn)生的第二成分碼字的第二多個(gè)比特24。碼字20是具有多個(gè)編碼強(qiáng)度/編碼率、即具有分別被利用不同編碼強(qiáng)度來(lái)編碼的兩個(gè)(或更多個(gè))互連的成分碼字的單個(gè)碼字。圖1的示例中示出的比特?cái)?shù)目不打算成為限制性的，而是僅用于本文給出的編碼技術(shù)的一般概念的例示性目的。
[0023]現(xiàn)在參考圖2A和圖2B。這些圖中示出的圖示被稱為T(mén)anner圖。Tanner圖是LDPC奇偶校驗(yàn)矩陣的圖形表示，并且被廣泛用于LDPC編碼/解碼。Tanner圖包括兩列節(jié)點(diǎn)，左列包括表示信息比特的可變節(jié)點(diǎn)，右列包括表示約束(奇偶校驗(yàn)等式)或冗余比特的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。在可變節(jié)點(diǎn)的數(shù)目為k、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目為m的示例中，編碼率為k/ (k+m)。
[0024]圖2A 示出用于第一碼 Cl 的 Tanner 圖 G1，其中 Cl(nl，kl，ml = nl_kl)，圖 2B 示出用于第二碼C2的Tanner圖G2，其中C2 (n2，k2，m2 = n2~k2)。圖2A和圖2B示出的節(jié)點(diǎn)數(shù)目?jī)H用于例示目的并且不打算精確指示編碼器和解碼器中使用的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和信息節(jié)點(diǎn)的實(shí)際數(shù)目，也不打算精確指示圖2A和圖2B所示示例中使用的編碼率。碼Cl的編碼率為CRl = kl/nl，并且C2的編碼率為CR2 = k2/n2。在這些示例中，CRl > CR2，意味著碼C2強(qiáng)于碼Cl。編碼率被定義為k/n，k為信息比特的數(shù)目，η為編碼比特的數(shù)目。編碼率越高，碼中的奇偶比特越少，所以編碼強(qiáng)度越弱，反之亦然。編碼強(qiáng)度與碼率/編碼率成反比。圖2Α和圖2Β所示的碼Cl和C2的Tanner圖在下文中被用于描述將信息比特編碼到單個(gè)多編碼強(qiáng)度碼字中的編碼方案。
[0025]圖3例示了碼Cl和C2的Tanner圖Gl和G2的組合/并聯(lián)，以構(gòu)造用于復(fù)合碼字的具有k = kl+k2個(gè)可變節(jié)點(diǎn)和m = ml+m2個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的更大Tanner圖G。在組合的Tanner圖G中，碼Cl和C2被稱為成分碼或成分碼字。
[0026]接下來(lái)，在圖4中，分支被放置在碼Cl和C2的Tanner圖Gl和G2之間。這些分支在標(biāo)號(hào)30處被示出并被稱為交叉分支。這些交叉分支的數(shù)目L可通過(guò)Tanner圖Gl和G2的“度”來(lái)確定。例如，L = max (Dl, D2)，其中Dl和D2分別為T(mén)anner圖Gl和G2的平均度?！岸取敝复鷱膋個(gè)節(jié)點(diǎn)(表示信息比特)到m個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(表示冗余或校驗(yàn)比特)的連接的數(shù)目。
[0027]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，示出Tanner圖Gl和G2之間的交叉分支30的連接的圖示被提供。將交叉分支連接到可變節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程被描述如下。
[0028]1.第一交叉分支被連接到Tanner圖Gl中的第一可變節(jié)點(diǎn)。
[0029]2.被選交叉分支被連接到Tanner圖G2的第一校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。
[0030]3.帶有添加的交叉分支的復(fù)合Tanner圖G的最小圍長(zhǎng)值被計(jì)算。碼的圍長(zhǎng)是其Tanner圖中最短循環(huán)的長(zhǎng)度。如本領(lǐng)域已知的，“循環(huán)”指代在穿過(guò)信息節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)后從開(kāi)始點(diǎn)節(jié)點(diǎn)回到該同一節(jié)點(diǎn)的所有路徑之和。
[0031]4.如果最小圍長(zhǎng)滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，則下一交叉分支被選擇并且處理在操作I處重復(fù)。否則，不同的對(duì)被選擇，所述對(duì)是Gl的可變節(jié)點(diǎn)和G2的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，或者是G2的可變節(jié)點(diǎn)和Gl的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，并且處理去往操作3。例如，預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)可以是最小圍長(zhǎng)為3。
[0032]5.如果所有交叉分支被連接，則處理停止。如果不是，則最小圍長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)(降低要求)改變或者不同的成分碼Cl和C2被選擇。
[0033]總而言之，(與不同編碼強(qiáng)度/編碼率相關(guān)的)成分碼字的Tanner圖表示之間的交叉分支被計(jì)算，其中交叉分支的數(shù)目是基于每個(gè)碼字的Tanner圖表示的平均度的。交叉分支被計(jì)算以便產(chǎn)生的作為成分碼字的復(fù)合的單個(gè)碼字具有滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的圍長(zhǎng)。
[0034]現(xiàn)在參考圖6來(lái)描述描繪了根據(jù)本文給出的技術(shù)的編碼處理的操作的流程圖。為了該描述，還參考圖5。在40處，待編碼的信息比特基于各個(gè)比特的對(duì)信道損害的固有可靠性和免疫性被劃分成(至少兩)組。例如，如圖5所示，k個(gè)信息比特被劃分成分別具有kl和k2個(gè)信息比特的兩組，使得kl+k2 = k0該劃分是以kl個(gè)比特天生比k2個(gè)比特更可靠的方式完成的。
[0035]在50處，每組彳目息比特利用不同的編碼強(qiáng)度/編碼率被編碼。例如，在圖5中，kl個(gè)比特根據(jù)碼強(qiáng)度/碼率CRl被映射到Tanner圖Gl中的可變節(jié)點(diǎn)上，并且k2個(gè)比特根據(jù)碼強(qiáng)度/碼率CR2被映射到Tanner圖G2中的可變節(jié)點(diǎn)上。該映射的實(shí)際實(shí)施可通過(guò)相應(yīng)的復(fù)合奇偶校驗(yàn)矩陣來(lái)完成。編碼率對(duì)于kl和k2個(gè)比特分別為CRl和CR2。有效編碼率將為(kl+k2)/(nl+n2)。再次，在本示例中，CRl > CR2。
[0036]在60處，產(chǎn)生的碼字被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)介質(zhì)中，