專利名稱：用于使用信道代碼解碼的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種編碼和解碼方法，以及更加具體地，涉及一種使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的編碼和解碼方法和裝置，其能夠改進編碼和解碼性能，而不使用大的存儲器容量以及還能夠降低用于實現(xiàn)的硬件的復(fù)雜性。
背景技術(shù)：
近年來，使用LDPC碼的編碼方法引起許多關(guān)注。1962年，Gallager提出LDPC碼，由于奇偶校驗矩陣H的大多數(shù)的元素是零，該LDPC碼作為低密度線性分組碼。由于LDPC碼很復(fù)雜使得那時候的技術(shù)不能實現(xiàn)它們，LDPC碼被忘記。在1995，再次認識了LDPC碼并確認了其優(yōu)良的性能。近年來，關(guān)于LDPC碼已經(jīng)進行了充分的研究(參考[1]Robert G.Gallager，“Low-Density Parity-Check Codes”，The MITPress，September 15，1963，和[2]D.J.C.Mackay，Good error-correctingcodes based on very sparse matrices，IEEE Trans Inform Theory，IT-45，pp.399-431(1999))。
由于LDPC碼的奇偶校驗矩陣中1的數(shù)目非常小，奇偶校驗矩陣允許甚至對于很大的塊大小通過迭代解碼進行解碼。這樣，隨著塊大小增加，LDPC碼的奇偶校驗矩陣的性能接近香農(nóng)信道容量限，如turbo碼的一樣。包括在奇偶校驗矩陣的行或者列中的1的數(shù)目被稱為加權(quán)。
能夠使用(n-k)×n奇偶校驗矩陣H描述LDPC碼，通過公式1能夠獲得對應(yīng)于奇偶校驗矩陣H的生成矩陣G。

H×G＝0在使用LDPC碼的編碼和解碼方法中，發(fā)送側(cè)能夠根據(jù)公式2使用生成矩陣G編碼輸入數(shù)據(jù)，該生成矩陣G具有與奇偶校驗矩陣的公式1的關(guān)系。
c＝G×x，其中“c”表示代碼字和且“x”表示信息比特。
現(xiàn)在將給出現(xiàn)有的使用H矩陣的解碼方法的描述。
在接收側(cè)的解碼器必須從代碼字c獲得信息比特x，也就是說在發(fā)送側(cè)的編碼結(jié)果。解碼器使用條件“Hc＝0”確定該信息比特x。具體地說，當(dāng)接收代碼字c’時，計算值Hc’。如果Hc’的值是0，其確定代碼字c’的第一k位是解碼的信息比特。如果Hc’的值不是0，通過發(fā)現(xiàn)滿足檢驗方程“Hc’＝0”的代碼字c’，使用基于曲線圖的和-積算法，置信繁衍算法等重建信息比特x。根據(jù)信息比特和G矩陣，檢驗方程“Hc’＝0”能夠被轉(zhuǎn)換為“c’HT＝0”。這樣，能夠根據(jù)信息比特和G矩陣之間的關(guān)系改變檢驗方程。
圖1示出了表示圖1中的奇偶校驗矩陣H的二分圖，“CNU”代表檢查節(jié)點單元且“VNU”代表變量(或者比特)節(jié)點單元。通過應(yīng)用算法到二分圖執(zhí)行的解碼過程能夠被分為以下三個主處理。
1.檢查-到-變量節(jié)點似然值更新。
2.變量-到-檢查節(jié)點似然值更新。
3.基于變量(或者比特)節(jié)點似然的解碼值確定。
在初始化步驟輸入經(jīng)信道接收的似然值，并隨后執(zhí)行第一處理以更新該檢查節(jié)點。在完成第一處理之后，執(zhí)行第二處理以執(zhí)行變量-到-檢查節(jié)點似然值更新。在完成第一和第二處理之后，使用經(jīng)信道接收的似然值和通過第一和第二處理更新的似然值確定解碼的值。
在解碼過程中，如果在完成第一和第二處理之后的第三處理確定的解碼值c’檢驗方程“Hc’＝0”，確定該值c’是正確地接收的解碼的值，否則，迭代第一和第二處理多達特定次數(shù)直到滿足該檢驗方程。以和奇偶校驗矩陣的每一行或列中包括的非零元素的數(shù)目(即，1的數(shù)目)相同的次數(shù)迭代第一和第二處理的似然值更新處理。也就是說，在奇偶校驗矩陣H對應(yīng)于其加權(quán)的位置執(zhí)行第一處理的檢查-到-變量更新和第二處理的變量-到-檢查更新。因為迭代第一和第二處理，檢查和變量節(jié)點的似然值的可靠性增加，由此接近獲得的代碼字的真實值。
近來的LDPC編碼方法通常使用奇偶校驗矩陣H而不是生成矩陣G編碼數(shù)據(jù)。這樣，如上所述，能夠考慮奇偶校驗矩陣H是使用LDPC碼的編碼方法的最重要的元素。由于奇偶校驗矩陣H具有大約1000×2000或更多的大小，它在編碼和解碼處理中需要多個計算，實現(xiàn)復(fù)雜，且需要大的存儲空間。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面中，在這里提供了一種解碼方法，包括從發(fā)送側(cè)接收使用奇偶校驗矩陣編碼的信號；和使用奇偶校驗矩陣解碼接收的信號，其中，該奇偶校驗矩陣包括多個層，且層的非零元素在列方向不重疊，且其中，每個層包括至少一個行。
在本發(fā)明的另一方面中，在這里提供了一種解碼方法，包括接收使用奇偶校驗矩陣編碼的信號；和以不重疊的特定數(shù)目的層為單元使用奇偶校驗矩陣解碼接收的信號，該奇偶校驗矩陣包括其非零元素在列方向不重疊的多個層，其中，每個層包括至少一個行。
在本發(fā)明的又一方面中，在這里提供了一種解碼裝置，其包括接收器模塊，其接收使用奇偶校驗矩陣編碼的信號；存儲器，其存儲包括其非零元素在列方向不重疊的多個層的奇偶校驗矩陣；和解碼模塊，其使用從存儲器獲得的奇偶校驗矩陣的信息以不重疊的特定數(shù)目的層為單位解碼接收的信號，其中，每個層包括至少一個行。


附圖中圖1示出了表示奇偶校驗矩陣H的二分圖；圖2A示出了本發(fā)明的技術(shù)特征應(yīng)用于其的無線通信系統(tǒng)的實例；圖2B示出了本發(fā)明的技術(shù)特征應(yīng)用于其的編碼裝置的實例；圖3示出了包括多個置換矩陣或者尺寸z×z的零矩陣的基矩陣；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的基置換矩陣的每一行(或者列)怎樣移動特定行數(shù)(或者列數(shù))；圖5A-5F示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的基矩陣；圖6示出了用于通過縮短3/4的碼率的基矩陣的尺寸形成的1/2的碼率的基矩陣；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的另一基矩陣；圖8示出了當(dāng)碼率是3/4時的基矩陣的另一實例；圖9示出了被劃分為層的奇偶校驗矩陣的實例；圖10A示出了并行處理的概念；圖10B示出了并行處理怎樣導(dǎo)致存儲器爭用；圖11示出了當(dāng)碼率是1/2時的基矩陣的另一實施例；圖12示出了當(dāng)碼率是1/2時的基矩陣的另一實施例；圖13A-13D示出了根據(jù)本發(fā)明能夠并行處理的奇偶校驗矩陣的實例；圖14示出了當(dāng)碼率是2/3時的基矩陣的另一實施例；圖15示出了通過置換在本發(fā)明中提出的基矩陣的行獲得的基矩陣；圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的LDPC解碼器的框圖；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC解碼器的存儲器結(jié)構(gòu)；
圖18示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的LDPC解碼器的硬件元件之間的連接的實例；圖19A-19H示出了當(dāng)執(zhí)行LDPC解碼時，從初始化步驟開始的解碼過程的一個迭代；圖20A-20H示出了當(dāng)以并行處理方式執(zhí)行LDPC解碼時，從初始化步驟開始的解碼過程的一個迭代。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的編碼方法的優(yōu)選實施例。圖2A是用于解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖。該圖示出了本發(fā)明的技術(shù)特征應(yīng)用于其的無線通信系統(tǒng)的實例。以下將要描述的實施例僅是示出了本發(fā)明的特征的實例，且對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見本發(fā)明的技術(shù)特征能夠應(yīng)用于需要編碼的所有領(lǐng)域。
在圖2A中，發(fā)射機10通過無線信道20執(zhí)行與接收器30的通信。在發(fā)射機10中，從數(shù)據(jù)源10輸出的k比特元數(shù)據(jù)“u”被通過LDPC編碼器13LDPC編碼為n比特代碼字“c”，代碼字“c”被通過調(diào)制器15調(diào)制為無線數(shù)據(jù)，且通過天線17發(fā)送該無線數(shù)據(jù)。接收器30經(jīng)無線信道20通過天線31接收該無線數(shù)據(jù)。隨后該接收的數(shù)據(jù)經(jīng)受在發(fā)射機10執(zhí)行的反過程。具體地說，通過解調(diào)器33解調(diào)該接收的數(shù)據(jù)且隨后通過LDPC解碼器35將其LDPC解碼為源數(shù)據(jù)“u”。該傳輸和接收過程僅被描述到解釋本發(fā)明的特征需要的程度，且對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見除了上述之外的各種處理是數(shù)據(jù)傳輸所需的。
LDPC編碼器13使用以編碼輸入的源數(shù)據(jù)的奇偶校驗矩陣“H”具有(n-k)×n的維度。這里，“k”表示輸入到LDPC編碼器13的元數(shù)據(jù)的長度(以比特為單位)，且“n”表示編碼的代碼字“c”的長度(以比特為單位)。如圖3所示，奇偶校驗矩陣“H”包括多個置換矩陣或者維度z×z的零矩陣。就是說，圖3中的“Pi，j”表示維度z×z的置換矩陣或零矩陣通過根據(jù)特定規(guī)則改變至少一個基置換矩陣形成多個置換矩陣。該基置換矩陣優(yōu)選地是單位矩陣。多個置換矩陣的每一行和列的加權(quán)優(yōu)選地是“1”。換言之，優(yōu)選地，僅多個置換矩陣的每一排的一個元素和僅其每一列的一個元素是“1”，且其他元素都是“0”。
在優(yōu)選實施例中，根據(jù)特定規(guī)則改變至少一個基置換矩陣以形成多個置換矩陣的方法可以包括其中將基置換矩陣的每一行(或者列)移動特定行數(shù)(或者列數(shù))的方法。圖4示出了該方法的實例。在該實例中，圖4(b)的置換矩陣是通過將圖4的基置換矩陣的每一行向下移動5行(即，ns＝5)(或者通過將每一列向右移動3列)而形成的。在該方法中，能夠通過將維度z×z的基置換矩陣移動不同行(或者列)形成z-1個置換矩陣，從而形成包括基置換矩陣的總共z個置換矩陣。給定基置換矩陣，包括基置換矩陣的z個置換矩陣的每一個能夠由單一整數(shù)表示。例如，每個置換矩陣能夠由單一整數(shù)以如下方式表示，即，基置換矩陣由“0”表示，由將基置換矩陣的每一行移動一行獲得的置換矩陣由“1”表示，通過將基置換矩陣的每一行移動兩行獲得的置換矩陣由“2”表示，等等。如上所述，能夠根據(jù)移動的行(或者列)的數(shù)目簡單地由單一整數(shù)表示從基置換矩陣形成的多個置換矩陣的每一個的類型。由單一整數(shù)表示多個置換矩陣的類型的方法僅僅是說明性的，且當(dāng)然，每一個置換矩陣可以由其他方法表示。
該實施例的一個特征是是以如下方式使用奇偶校驗矩陣H執(zhí)行編碼或者解碼，即，通過移動至少一個基置換矩陣的每一行(或者列)特定行數(shù)(或者列數(shù))形成的至少一個基置換矩陣和多個置換矩陣的類型被記錄在基矩陣Hb中，并隨后，每次在發(fā)送或者接收側(cè)需要編碼或者解碼，使用該至少一個基置換矩陣和基矩陣Hb產(chǎn)生奇偶校驗矩陣H，并使用該產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣執(zhí)行編碼或者解碼。在圖2B中，根據(jù)本發(fā)明的使用LDPC碼的編碼器的優(yōu)選實施例包括存儲模塊131，奇偶校驗矩陣生成模塊132，和編碼模塊134。存儲模塊131存儲基置換矩陣和基矩陣。奇偶校驗矩陣生成模塊132使用存儲在存儲模塊131中的基置換矩陣和基矩陣產(chǎn)生奇偶校驗矩陣。編碼模塊134使用由奇偶校驗矩陣生成模塊132產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣編碼輸入的源數(shù)據(jù)。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見奇偶校驗矩陣生成模塊132和編碼模塊134能夠根據(jù)它們的功能以軟件或者硬件實現(xiàn)。
當(dāng)基矩陣Hb被認為具有[Hd|Hp]的形式時，也就是說，被劃分為兩個部分Hd和Hp時，需要塊雙對角矩陣用于該Hp部分。然而，本發(fā)明不局限于該矩陣形式。塊雙對角矩陣是其中緊挨主對角線以下或者以上的對角線的全部元素是單位矩陣且剩余元素是零矩陣的矩陣。當(dāng)Hp部分以塊雙對角矩陣的形式時，Hp部分具有加權(quán)為1的列。為避免此，優(yōu)選地零矩陣的一個或兩個被以單位矩陣代替。
通過組合基置換矩陣，每個通過將基置換矩陣的每一行移動特定行數(shù)形成的多個置換矩陣，和零矩陣形成基矩陣Hb的Hd部分。根據(jù)編碼或者解碼性能，優(yōu)選地當(dāng)通過組合三個類型的矩陣形成基矩陣Hb時考慮以下要求。
首先，基矩陣Hb中多個置換矩陣的任何兩個類型的置換矩陣的數(shù)目之間的差值應(yīng)該小于等于第一閾值。換言之，優(yōu)選地基矩陣Hb中每一的置換矩陣的總數(shù)相等或者類似。第一閾值越小，其更為優(yōu)選。然而，在3到7范圍內(nèi)的第一閾值的值是可容許的。
第二，優(yōu)選地在奇偶校驗矩陣H中不存在4-周期或者6-周期，或者最小化奇偶校驗矩陣H中4-周期或者6-周期的數(shù)目。具體地，優(yōu)選地奇偶校驗矩陣H沒有4-周期。也優(yōu)選地，該奇偶校驗矩陣H具有與預(yù)設(shè)第二閾值Cmax相比更少的6-周期。4-周期指示奇偶校驗矩陣H的兩個任意行在二個位置具有“1”。6-周期指示奇偶校驗矩陣H的任意三個行中選擇的任何一對行在相同的位置具有“1”。
第三，奇偶校驗矩陣H的全部列加權(quán)和/或全部行加權(quán)應(yīng)該具有規(guī)律性。使用z×z單位矩陣作為基置換矩陣使得可以給與奇偶校驗矩陣H的全部行加權(quán)和/或全部列加權(quán)規(guī)律性。
第四，必須組合三個類型的矩陣以形成基矩陣Hb，以使得對于全部碼率和全部代碼字大小實現(xiàn)高編碼和解碼性能。由于可變碼率和可變代碼大小被應(yīng)用于近來的移動通信系統(tǒng)，必須優(yōu)化基矩陣Hb以在通過組合基置換矩陣，每個通過將基置換矩陣的每一行移動特定行數(shù)形成的多個置換矩陣和零矩陣形成基矩陣Hb時，對于全部碼率和全部代碼字大小實現(xiàn)高性能。
圖5A-5F具有如上所述的特性的基矩陣Hb的優(yōu)選實例。圖5A到5F示出的實例是當(dāng)碼率是3/4時的基矩陣，其中“0”表示z×z維的單位矩陣，“-1”表示零矩陣，且“等于或者大于1的整數(shù)”表示通過將z×z維的單位矩陣的每一行移動作為整數(shù)的相同的行數(shù)形成的置換矩陣。
如圖6所示，能夠通過縮短當(dāng)碼率是3/4時的基矩陣的尺寸來形成當(dāng)碼率是1/2時的基矩陣Hb。
圖7具有如上所述的特性的基矩陣Hb的另一實例。圖7所示的實例是當(dāng)碼率是2/3時的基矩陣，其中“0”，“-1”，和“等于或者大于1的整數(shù)”表示與圖5A-5F相同的含義。
基置換矩陣的維度“z”必須隨代碼字長度的變化而變化?？紤]保存存儲器資源，不希望對于基置換矩陣的全部維度形成基矩陣，并存儲全部基矩陣并用于編碼。從而，優(yōu)選地僅存儲用于具有最大維度Zmax的第一基置換矩陣的第一基矩陣，并每次需要編碼或者解碼時使用第一基矩陣產(chǎn)生具有不同維度z的第二基置換矩陣。
在這種情況下，第一基矩陣可以具有兩個或更多類型的置換矩陣作為它的元素。地說，改變基置換矩陣的變化維度z的整個范圍被分為兩個或更多范圍，且設(shè)置對于每個范圍優(yōu)化的置換矩陣類型。例如，當(dāng)變化維度z的整個范圍是10到96時，整個范圍被分為10到53的范圍和54到96的范圍，其形成對于每個范圍優(yōu)化的第一基矩陣。不分開地存儲用該方式形成的兩個第一基矩陣。代之以，存儲兩個類型的值作為單一第一基矩陣的每一元素，由此增加編碼或者解碼性能以及保存存儲器資源。
圖8示出了其中碼率是3/4的基矩陣的另一實例。圖8所示的基矩陣的特征在于最小化4-周期和6-周期的數(shù)目，規(guī)律性被給予每一列加權(quán)，且通過移動基置換矩陣獲得基矩陣的每一元素從而考慮全部碼率和全部代碼字大小實現(xiàn)高性能。模擬結(jié)果是圖8的實例表現(xiàn)出和圖5A-5F的實例幾乎相同的性能，盡管圖8的實例的尺寸被減小到圖5A-5F的尺寸的1/4。
將描述用于使用從上述基矩陣Hb的奇偶校驗矩陣H解碼LDPC碼的方法。典型地通過迭代在二分圖(其是奇偶校驗矩陣H的不同表達方式)上的檢查和變量節(jié)點之間的似然值更新過程，執(zhí)行該用于解碼LDPC碼的現(xiàn)有方法以改進似然值的可靠性。使用作為奇偶校驗矩陣H的另一表達方式的二分圖解碼LDPC碼的方法基于更新的似然值確定代碼字。因此，該似然值更新過程對于解碼器的性能具有直接影響。
可靠性更新過程能夠被認為是被主要劃分為檢查-到-變量節(jié)點似然值更新處理和二進制-到-檢查節(jié)點似然值更新處理。當(dāng)執(zhí)行檢查-到-變量節(jié)點似然更新時，使用相同的行中的其他元素的似然值更新奇偶校驗矩陣H的給定元素的似然值。此外，當(dāng)執(zhí)列變量-到-檢查節(jié)點似然更新時，使用相同的列中的其他元素的似然值更新奇偶校驗矩陣H的給定元素的似然值。
已經(jīng)更新似然值的次數(shù)越大，解碼器解碼的結(jié)果越可靠(即，更積極的效果)。
現(xiàn)在將描述關(guān)于解碼器施加更積極的效果的用于解碼LDPC碼的方法。在本發(fā)明的實施例中，當(dāng)使用奇偶校驗矩陣H解碼LDPC編碼的接收信號時，基于其中以層為單位解碼接收信號的方法(在下文中，稱為“分層解碼”)執(zhí)行解碼，其中每個層是一組奇偶校驗矩陣H的行。分層解碼的特征在于，如果作為被認為被更新的給定元素，已經(jīng)更新的值存在于相同的列中，當(dāng)執(zhí)行變量-到-檢查節(jié)點似然值更新時，使用該已經(jīng)更新的值更新給定元素的似然值。
分層解碼是其中在編碼和解碼LDPC碼時奇偶校驗矩陣H的行被分為多個層并對于每個層迭代解碼的方法。具體地說，當(dāng)奇偶校驗矩陣H的行被分為幾個組時，每個組能夠被認為是層。該層還可以單一行。
圖9示出了被劃分為層的基矩陣。示出的基矩陣是用于解釋分層解碼方法的實例。圖9所示的數(shù)目是指示從基置換矩陣形成的多個置換矩陣的類型的移動數(shù)目。
在分層解碼中，使用具有全部經(jīng)過相同級別的更新過程的似然值執(zhí)行奇偶校驗矩陣H的相同行的可靠性更新。具體地說，在分層解碼中，如現(xiàn)有的LDPC解碼方法中一樣執(zhí)行檢查-到-變量節(jié)點似然值更新過程。然而，分層解碼的特征在于在變量-到-檢查節(jié)點似然值更新過程中基于層更新似然值(即，用于更新奇偶校驗矩陣H的列的似然值的過程)，且使用包括在已經(jīng)更新的層中的似然值更新包括在特定層中的似然值?；趯訄?zhí)行分層解碼，且，當(dāng)已經(jīng)更新包括在奇偶校驗矩陣H中的全部層的似然值時，認為完成LDPC解碼的一個迭代。更具體地說，在分層解碼方法中，當(dāng)執(zhí)行用于更新給定層的似然值的計算和隨后執(zhí)行用于更新下一層的似然值的計算時，給定層的計算結(jié)果(即，具有更新的可靠性的結(jié)果消息)用于下一層的計算，這允許更可靠的消息(即，更加更新的似然值)用于解碼過程(即，似然值更新過程)。重復(fù)似然值更新過程保證更加可靠的消息用于解碼過程。這增加在檢查和變量節(jié)點之間的似然值的可靠性，由此改進解碼器的性能。圖9的矩陣是一般基矩陣。能夠根據(jù)分層解碼方法順序地解碼圖9的矩陣的層，例如，按層1->層2->層3->層4->層5->層6->層7->層8的次序。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明采用的并行處理基本概念和以并行處理方式執(zhí)行分層解碼的先決條件。
圖10A示出了并行處理的概念。并行處理是其中由多個處理單元并行處理由單一單元處理的單一任務(wù)的方法。并行處理的優(yōu)點在于與用于并行處理的處理塊的數(shù)目成正比地降低執(zhí)行單一處理需要的時間。然而，并行處理導(dǎo)致比如存儲器爭用和并行處理的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)的問題。必須解決這些問題以根據(jù)本發(fā)明以并行處理方式執(zhí)行分層解碼。
現(xiàn)在將描述由用于分層解碼的并行處理所引起的這種問題和的問題的解決方案。
圖10B示出了并行處理怎樣導(dǎo)致存儲器爭用。因為存儲塊由單一處理單元使用，串行處理方法不導(dǎo)致處理讀取值或者存儲處理結(jié)果的問題。然而，在其中多個處理單元同時工作的并行處理方法中，當(dāng)兩個或更多處理單元同時地訪問相同的存儲器位置時可能發(fā)生存儲器爭用。例如，當(dāng)用于更新LDPC解碼的似然值的單元同時地存取相同的存儲器位置時可能發(fā)生存儲器爭用。
為應(yīng)用并行處理方法到LDPC解碼，不僅需要避免到存儲塊的并行存取的問題，還需要避免同時地處理的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)。也就是說，當(dāng)需要將多個處理塊之一輸出的值同時輸入到另一處理塊時，必須根據(jù)值之間的相關(guān)順序地處理該值而不是同時地處理它們。
根據(jù)本發(fā)明的LDPC解碼方法的實施例的特征在于，當(dāng)奇偶校驗矩陣H被分為層且以特定次序順序地處理層時，以并行處理方式解碼該層的特定層，而不導(dǎo)致比如存儲器爭用和并行處理的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)的問題。本發(fā)明的實施例不向奇偶校驗矩陣H提供特定層之間的重疊以允許并行處理特定層的數(shù)據(jù)處理。具體地說，在根據(jù)本發(fā)明實施例的奇偶校驗矩陣H中，奇偶校驗矩陣H中的特定層的非零元素位于在列方向的不同位置。換言之，其中存在加權(quán)的奇偶校驗矩陣的特定層中的位置在列方向上不同。
如上所述，在解碼LDPC碼的現(xiàn)有的方法中，更新H矩陣的全部行的似然值且隨后更新H矩陣的全部列的似然值。另一方面，在分層解碼方法中，以預(yù)先地劃分的行(層)的組為單位更新H矩陣的行的似然值。該解碼方法使用已經(jīng)更新的先前組的更加可靠的似然值，用于更新第二和隨后的組的似然值的計算，由此改進解碼性能。盡管具有該優(yōu)點，由于不得不一次僅處理一層以避免比如存儲器爭用和在特定層中并行處理的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)的問題，分層解碼方法可能引起解碼時延，這如上所述，由劃分現(xiàn)有的奇偶校驗矩陣為特定層和并行處理特定層的數(shù)據(jù)所引起。然而，如果設(shè)計奇偶校驗矩陣以使得如在本發(fā)明的實施例中提出的，特定層中列加權(quán)出現(xiàn)的位置不重疊，能夠同時地和并行處理多個層。
現(xiàn)在將描述怎樣使用在特定層之間沒有重疊的奇偶校驗矩陣在特定層上以并行處理方式執(zhí)行分層解碼。
圖11示出了當(dāng)碼率是1/2時的基矩陣的另一實施例。在本實施例中，使用圖11的基矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣H的行被分組為層，每一層包括對應(yīng)于基矩陣的基置換矩陣的尺寸的行。具體地說，在本實施例中，使用圖11的基置換矩陣和基矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣H中的層包括和基置換矩陣的行的數(shù)目相同的行數(shù)。從而，包括在圖11的基矩陣的單一層中的行的數(shù)目等于圖11的基矩陣的基置換矩陣的行數(shù)。為有效率的并行處理提出圖11的基矩陣。當(dāng)在分層解碼中基矩陣的行次序被調(diào)節(jié)為“1→7→2→8→3→9→4→10→5→11→6→12”時，基矩陣的任何兩個相鄰行的非零元素(例如，第一和第七行)在列方向不重疊。換言之，基矩陣中的任何兩個相鄰行(例如，第一和第七行)的具有大于“0”的移動數(shù)目的元素在列方向不重疊。例如，從圖11可以看出，第八行的具有大于“0”的移動數(shù)目的元素在任何列中不與第二或者第三排的重疊。圖11的基矩陣的單一排對應(yīng)于使用圖11的基矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣的單一層，且在產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣H的層中出現(xiàn)加權(quán)的位置在列方向不重疊。
圖12示出了當(dāng)碼率是1/2時的基矩陣的另一實施例。為更加有效率的并行處理提出圖12的基矩陣。設(shè)計圖12的基矩陣以使得在一對行(1，7)，(2，8)，(3，9)，(4，10)，(5，11)，和(6，12)的任何一個的兩行中具有大于“0”的移動數(shù)目的元素在任何列中不重疊。圖11和12的實施例的特點在于在用于分層解碼的實現(xiàn)過程中實現(xiàn)有效率的并行處理。
現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的怎樣調(diào)整基矩陣的層的順序以使得在特定層之間沒有重疊，和隨后以并行處理方式使用奇偶校驗矩陣執(zhí)行分層解碼，其中使用調(diào)整后的基矩陣產(chǎn)生奇偶校驗矩陣。
圖13A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于分層解碼的基矩陣的實施例。在基矩陣中，“-1”表示零矩陣，且“#”表示通過移動基置換矩陣的每一行或列作為大于零的整數(shù)的相同的行數(shù)或者列數(shù)形成的置換矩陣。在一種實施例中，使用圖13A的基矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣H的行被分組為層，每一層包括對應(yīng)于基矩陣的基置換矩陣的尺寸的行。具體地說，包括在每一層中的行的數(shù)目等于圖13A的基矩陣的基置換矩陣的行的數(shù)目。從而，使用基矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣的單一層對應(yīng)于基矩陣的單一行。在下面，描述怎樣通過調(diào)整基矩陣的行次序設(shè)計新的奇偶校驗矩陣，以使得奇偶校驗矩陣的相鄰層中出現(xiàn)加權(quán)的位置不重疊。因為在基矩陣中存在雙對角線，能夠通過改變基矩陣的行的順序設(shè)計根據(jù)本發(fā)明實施例的奇偶校驗矩陣，而不影響LDPC解碼的性能。圖13B示出了通過改變圖13A的基矩陣的行順序，以使得基矩陣的特定行的具有大于“0”的移動數(shù)目的元素在列方向不重疊，即，以使得特定行的列加權(quán)等于或者小于“1”，而獲得的基矩陣的實例。在圖13B的實例中，層0和層3中出現(xiàn)列加權(quán)的位置在任何列中不重疊。圖13C示出了圖13B的被劃分為層單元以允許并行處理的基矩陣。當(dāng)使用基矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣H執(zhí)行LDPC解碼時，能夠同時處理兩層(例如，層0和層3)，如圖13B或者13C所示。具體地說，如圖13D所示，能夠和層3，1，7和5并行處理(即，同時地)層0，6，4和2。這樣，根據(jù)本發(fā)明實施例的使用奇偶校驗矩陣執(zhí)行LDPC解碼具有和當(dāng)通過兩個處理單元一次解碼兩個LDPC碼時相同的優(yōu)點，以及還降低解碼時間多達50％。
圖14示出了當(dāng)碼率是2/3時的基矩陣的另一實施例。在基矩陣中，“-1”表示零矩陣，且“整數(shù)”表示通過移動基置換矩陣的每一行或列作為等于或者大于“0”的整數(shù)的相同的行數(shù)或者列數(shù)形成的置換矩陣。圖14的基矩陣中的“X”表示在0到95的范圍內(nèi)的整數(shù)，其優(yōu)選地是86，89，或者95。最為優(yōu)選地，該整數(shù)“X”是95。圖14的基矩陣具有并行處理特征且提議其實現(xiàn)高性能。并行處理特征指示可以應(yīng)用其中根據(jù)本發(fā)明以并行處理方式執(zhí)行分層解碼的解碼方法。在一種實施例中，使用圖13A的基矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣H的行被分組為層，每一層包括對應(yīng)于基矩陣的基置換矩陣的尺寸的行。具體地說，包括在圖14的基矩陣的每一層中的行的數(shù)目等于圖14的基矩陣的基置換矩陣的行的數(shù)目。當(dāng)通過索引″1″，″2″，″3″，″4″，″5″，″6″，″7″，和″8″識別基矩陣的行時，能夠通過置換行形成基矩陣以使得基矩陣的任何兩個相鄰行的具有大于“0”的移動數(shù)目的元素不重疊。例如，從圖15可以看出，第一行的具有大于“0”的移動數(shù)目的元素在任何列中不與第四排的重疊。圖14的基矩陣的單一排對應(yīng)于使用圖14的基矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣的單一層，且在產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣H的層中出現(xiàn)加權(quán)的位置在列方向不重疊。圖15示出了通過置換圖14的基矩陣的行以滿足上述要求而創(chuàng)建的基矩陣的多個實例之一。圖15的基矩陣是其中行的索引的順序轉(zhuǎn)換為″1-4-7-2-5-8-3-6″的實例。在圖15中，另外示出了第一行(即，″1-4-7-2-5-8-3-6-(1)″以使得便于比較基矩陣的第一行和最后的行，其索引排序是″1-4-7-2-5-8-3-6″。
通過置換圖15所示的基矩陣的行形成的全部基矩陣定義和圖14的基矩陣定義的相同的LDPC碼。這樣，即使使用通過置換行形成的基矩陣，可以以當(dāng)使用圖8的基矩陣時相同的性能執(zhí)行解碼和編碼。在上述描述中，高性能指示，例如，更好的幀差錯比率(FER)。具有相同的性能的解碼指示表現(xiàn)出相同的解碼性能的解碼方法，且具有相同的性能的編碼指示生成同樣的代碼字。
現(xiàn)在描述使用在本發(fā)明中提出的各種基矩陣執(zhí)行LDPC解碼的LDPC解碼器。圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明的LDPC解碼器的實施例的框圖。LDPC解碼器1000包括檢查節(jié)點更新單元(CNU)塊1100，控制塊1200，變量節(jié)點更新單元(VNU)塊1300，和存儲塊1400。CNU塊1100執(zhí)行檢查節(jié)點的似然值的更新(即，執(zhí)行檢查節(jié)點更新)且包括至少一個CNU 1110。CNU 1110是執(zhí)行檢查節(jié)點更新的處理單元?？刂茐K1200包括控制單元1210，CNU路由網(wǎng)絡(luò)1220，VNU路由網(wǎng)絡(luò)1230，奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240，和硬判決單元1250。控制單元1210控制解碼器1000的每一單元的工作。CNU路由網(wǎng)絡(luò)1220根據(jù)奇偶校驗矩陣的結(jié)構(gòu)控制CNU塊1100和存儲塊1400。VNU路由網(wǎng)絡(luò)1230控制VNU塊1100和存儲塊1400。奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240存儲關(guān)于奇偶校驗矩陣H的結(jié)構(gòu)的信息。硬判決單元1250使用更新的似然值確定解碼的值并該確定的解碼的值。變量節(jié)點更新單元(VNU)塊1300執(zhí)行變量節(jié)點的似然值的更新(即，執(zhí)行變量節(jié)點更新)且包括至少一個VNU1310。VNU1310是執(zhí)行變量節(jié)點更新的處理單元。由控制塊1200控制的CNU 1110和VNU 1310計算和更新H矩陣的非零元素的似然值。計算的似然值被存儲在存儲塊1400中。存儲塊1400包括R-存儲器1410，接收的對數(shù)似然比(LLR)存儲器1420，和Q-存儲器1430。R-存儲器1410存儲對于檢查-到-變量節(jié)點似然值更新計算的似然值。接收的LLR存儲器1420存儲對于變量-到-檢查節(jié)點似然值更新計算的似然值(例如，通過無線信道接收的LLR值)。Q-存儲器1430存儲對于變量-到-檢查節(jié)點似然值更新計算的似然值。
如下更詳細地描述每一單元。接收的LLR存儲器1420存儲被解碼的接收信號的似然值，例如，接收信號的代碼字的LLR(對數(shù)似然比)值。R-存儲器1410在特定節(jié)點存儲似然值更新的結(jié)果“Rmj”，且Q-存儲器1430在特定變量節(jié)點存儲似然值更新的結(jié)果“L(qmj)”?？刂茊卧?210控制單元的工作順序和其工作時間。奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240存儲關(guān)于加權(quán)的位置等的信息。奇偶校驗矩陣的CNU路由網(wǎng)絡(luò)1220從奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240獲得關(guān)于奇偶校驗矩陣的信息，且恰當(dāng)?shù)剡B接CNU 1110到存儲塊1400的存儲器。VNU路由網(wǎng)絡(luò)1230從奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240獲得關(guān)于奇偶校驗矩陣的信息，且恰當(dāng)?shù)剡B接VNU1310到存儲塊1400的存儲器。硬判決單元1250是使用Q-存儲器1430確定解碼的值c’，且檢查該確定的解碼值c’的單元。如果解碼的值c’滿足檢驗方程“Hc’＝0”，硬判決單元1250輸出解碼的值c’作為真實值，且如果該解碼的值c’不滿足該檢驗方程，迭代該解碼直到特定的最大次數(shù)。
圖16的解碼器1000能夠使用存儲在奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240或者單獨的存儲器(未示出)中的奇偶校驗矩陣，或者使用采用基矩陣和基置換矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣解碼接收信號。在使用基矩陣和基置換矩陣產(chǎn)生奇偶校驗矩陣的情況下，解碼器1000優(yōu)選地包括存儲基矩陣和基置換矩陣的存儲單元(未示出)，和使用基矩陣和基置換矩陣產(chǎn)生奇偶校驗矩陣的奇偶校驗矩陣發(fā)生器(未示出)。圖16的解碼器1000能夠通過調(diào)整奇偶校驗矩陣的行的順序(例如，層的順序)產(chǎn)生新的奇偶校驗矩陣。在這種情況下，解碼器1000優(yōu)選地包括調(diào)整奇偶校驗矩陣的行的順序的奇偶校驗矩陣調(diào)節(jié)器(未示出)。
將描述LDPC解碼器1000怎樣工作。LDPC解碼器1000能夠使用作為LDPC解碼算法的日志置信繁殖(BP)執(zhí)行解碼。解碼器1000根據(jù)初始化步驟，檢查節(jié)點更新步驟，變量節(jié)點更新步驟，和硬判決步驟工作。初始化步驟包括使用關(guān)于存儲在奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240中的奇偶校驗矩陣的加權(quán)的信息，在接收LLR存儲器1420中存儲已經(jīng)從發(fā)送側(cè)發(fā)送的接收信號的似然值，并隨后將存儲在接收LLR存儲器1420中的似然值在特定位置存儲在Q-存儲器1430中的步驟。檢查節(jié)點更新步驟包括使用存儲在Q-存儲器1430中的似然值執(zhí)行檢查節(jié)點更新(即，檢查-到-變量節(jié)點更新)的步驟和在R-存儲器1410中存儲檢查節(jié)點更新的結(jié)果的步驟。變量節(jié)點更新步驟包括使用存儲在Q-存儲器1430中的似然值執(zhí)行變量節(jié)點更新(即，變量-到-變量節(jié)點更新)的步驟和在R-存儲器1430中存儲變量節(jié)點更新的結(jié)果的步驟。硬判決步驟包括步驟使用存儲在Q-存儲器1430中的似然值臨時地確定解碼的值c’，檢查該確定的解碼值c’，如果解碼的值c’是真實值則輸出該解碼的值c’，和如果解碼值c’不是真實值則迭代檢查節(jié)點更新步驟和節(jié)點更新步驟直到特定最大次數(shù)。
H=11101000011101001011001011010001]]>如果用于解碼器1000的奇偶校驗矩陣H等于公式3的，R-存儲器1410和Q-存儲器1430存儲奇偶校驗矩陣的非零元素(即，具有“1”的元素)的位置值。這樣，R-存儲器1410和Q-存儲器1430如下存儲位置值。
###-#----###-#--#-##--#-##-#---#]]>因為R-存儲器1410和Q-存儲器1430只須存儲對應(yīng)于非零元素的位置的值，它們能夠以如圖17所示的結(jié)構(gòu)存儲用于似然值更新的處理的結(jié)果。這樣，LDPC解碼所需的存儲容量與H矩陣的加權(quán)成正比。圖17所示的奇偶校驗矩陣的加權(quán)的位置信息被存儲在奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240中。如上所述，解碼器1000使用采用基矩陣和基置換矩陣產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣H執(zhí)行解碼處理，使用存儲在特定存儲器中的奇偶校驗矩陣執(zhí)行解碼處理，或者使用通過任何其他方法產(chǎn)生的奇偶校驗矩陣執(zhí)行解碼處理。在下面描述中的“奇偶校驗矩陣”指示實際的奇偶校驗矩陣而不是基矩陣。沒有限制產(chǎn)生奇偶校驗矩陣的方法，且可以使用基矩陣和基置換矩陣產(chǎn)生奇偶校驗矩陣，或者可以通過獲得存儲在特定存儲器或者外部設(shè)備中的奇偶校驗矩陣而產(chǎn)生。
圖18示出了在CNU，VNU，和使用公式3的H矩陣執(zhí)行解碼的解碼器的存儲器之間的連接實例。在圖18的實例中，解碼器包括4個CNU和8個VNU。圖19A-19H示出了解碼過程的一個迭代，在使用圖18所示的解碼器執(zhí)行解碼的情況中，從其中輸入接收信號的似然值的初始化步驟開始。圖19A-19H中R-存儲器1410和Q-存儲器1430中所示的坐標表示當(dāng)存儲器具有如圖17所示的格式時的存儲器地址。
圖19A示出了LDPC解碼中的初始化步驟。如圖所示的元素表示H矩陣中的非零元素，且將從發(fā)送側(cè)接收到似然值輸入到對應(yīng)于非零元素的存儲器地址。
圖19B-19E示出了檢查-到-變量節(jié)點似然值更新。在特定位置的檢查-到-變量節(jié)點更新是使用在特定行中的其他元素更新其在特定行中的元素的處理。圖19F-19H示出了變量-到-檢查節(jié)點似然值更新。在特定位置的似然值更新是使用在特定列中的其他元素更新其在特定列中的元素的處理。
完成直到圖19C的處理的過程之后，參考Q-存儲器1430臨時地確定代碼字且確定臨時地確定的代碼字c’是否滿足檢驗方程“Hc’＝0”。如果臨時地確定的代碼字c’不滿足該檢驗方程，迭代圖19B-19H的過程。當(dāng)已經(jīng)迭代該過程預(yù)定次數(shù)時，或者當(dāng)獲得滿足該檢驗方程的代碼字時終止該過程。
現(xiàn)在描述LDPC解碼器1000怎樣工作從而以并行處理方式執(zhí)行分層解碼。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，LDPC解碼器1000的CNU 1110和VNU1310通過如公式4表示的處理更新似然值。公式4是用于執(zhí)行解碼的一個迭代的公式。
對于行的子集k中的所有mL(qmj)＝L(qj)-RmjAmjΣn∈N(m)n≠jψ(L(qmn))]]>smj=Πn∈N(m)n≠jSign(L(qmn))]]>Rmj＝-smjψ(Amj)L(qj)＝L(qmj)+Rmj下面是公式4中使用的變量的定義。
ψ(x)=log(|tanh(x2)|)]]>L(qmj)從第m變量節(jié)點到第j檢查節(jié)點連接的對數(shù)似然比(LLR)值。
L(qj)第j變量節(jié)點的后驗的LLR值。
Rmj從第j檢查節(jié)點到第m變量節(jié)點連接的LLR值。
Amj用于從第j檢查節(jié)點到第m變量節(jié)點連接的LLR值的計算的空變量。
Smj用于從第j檢查節(jié)點到第m變量節(jié)點連接的LLR價值的符號的計算的空變量。
m奇偶校驗矩陣的檢查節(jié)點索引。
j奇偶校驗矩陣的變量節(jié)點索引。
公式5是接收信號的LLR的實例，且公式6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的解碼器1000使用的奇偶校驗矩陣H的實例。
LLR＝[10.54 8.85 4.43 3.76 9.0 11.37 6.86 8.34 7.75 4.43 8.99 8.025.21 10.45 5.3 7.03 6.54 9.67 9.08 7.32 8.23 3.93 6.67 10.31][公式6] 公式6的矩陣是根據(jù)本發(fā)明實施例的解碼器1000使用的奇偶校驗矩陣H的實例。奇偶校驗矩陣H的單一行表示單一層。每一層不與相鄰層相重疊。優(yōu)選地基于奇偶校驗矩陣的結(jié)構(gòu)確定解碼器1000的CNU1110和VNU 1310各自的數(shù)目。并行處理不重疊的層。這樣，CNU 1110的數(shù)目更加優(yōu)選地等于包括在并行處理的每一層中的行的數(shù)目，且VNU 1310的數(shù)目更加優(yōu)選地等于奇偶校驗矩陣的列的數(shù)目。因此，使用公式6的解碼器1000的CNU 1110的數(shù)目優(yōu)選地是2，且VNU 1310的數(shù)目優(yōu)選地是24。
圖20A-20I示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的LDPC解碼方法執(zhí)行解碼時的解碼過程的一個迭代在圖20A-20I中，″Q″和″R″表示其中存儲公式4的qmj且Rmj值的存儲器的狀態(tài)，且″###″表示還沒有被設(shè)置為特定值的任意值。圖20A-20I的Q-存儲器1430和R-存儲器1410能夠僅存儲對應(yīng)于非零元素的位置的處理的值為圖17所示的格式。
圖20A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的LDPC解碼的初始化步驟。通過信道接收的似然值(例如，LLR值)被存儲在接收LLR存儲器1420中，且該接收的似然值被根據(jù)存儲在奇偶校驗矩陣索引存儲單元1240中的奇偶校驗矩陣H的加權(quán)的位置信息，而輸入到Q-存儲器1430。圖20A示出了通過初始化步驟輸入到Q存儲器的似然值。
圖20B示出了用于H矩陣的層0和層3的檢查-到-變量節(jié)點似然值更新過程。CNU 1110對于H矩陣的層0和層3的檢查-到-變量節(jié)點似然值更新執(zhí)行處理。如上所述，CNU 1110的數(shù)目是2，且兩個CNU1110對于層0和3執(zhí)行檢查節(jié)點更新過程。處理結(jié)果被存儲在R-存儲器1410中。
圖20C示出了用于H矩陣的層0和層3的變量-到-檢查節(jié)點似然值更新過程。在變量-到-檢查節(jié)點似然值更新過程中，使用在相同的迭代過程中已經(jīng)被更新的層的似然值更新當(dāng)前層的似然值，這不同于現(xiàn)有的LDPC解碼過程。因為層0和層3不重疊，它們沒有比如由于并行處理的存儲器爭用或者并行處理的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)的問題。這樣，能夠并行處理層0的變量-到-檢查節(jié)點似然值更新處理和層3的變量-到-檢查節(jié)點似然值更新處理。如上所述，解碼器使用24個VNU 1310執(zhí)行層0和層3的處理。圖20C示出了層0和層3的變量-到-檢查節(jié)點似然值更新的結(jié)果。此外，圖20C示出了輸入層6和層1的檢查-到-變量節(jié)點似然值更新的似然值的設(shè)置步驟的結(jié)果。
圖20D示出了H矩陣的層6和層1的檢查-到-變量節(jié)點似然值更新過程，圖20E示出了H矩陣的層6和層1的變量-到-檢查節(jié)點似然值更新過程，圖20F示出了H矩陣的層4和層7的檢查-到-變量節(jié)點似然值更新過程，圖20G示出了H矩陣的層4和層7的變量-到-檢查節(jié)點似然值更新過程，圖20H示出了H矩陣的層2和層5的檢查-到-變量節(jié)點似然值更新過程，且圖20I示出了H矩陣的層2和層5的變量-到-檢查節(jié)點似然值更新過程。存儲在Q-存儲器1430中的值是通過一個迭代獲得的處理的值。完成直到圖20I的處理的過程之后，硬判決單元1250參考Q-存儲器1430臨時地確定代碼字且確定臨時地確定的代碼字c’是否滿足檢驗方程“Hc’＝0”。如果臨時地確定的代碼字c’不滿足該檢驗方程，解碼器迭代圖20B-20I的過程。如果已經(jīng)迭代該過程最大次數(shù)，或者如果已經(jīng)獲得滿足檢驗方程的代碼字，終止該過程并輸出代碼字c’。
圖20A-20I所示的解碼方法和如圖19A-19I所示的解碼方法具有以下差別。在圖19A-19I的解碼方法中，根據(jù)奇偶校驗矩陣H的尺寸，使用CNU和VNU的最大數(shù)執(zhí)行一個檢查節(jié)點更新過程和一個變量節(jié)點更新過程。另一方面，在圖20A-20I的解碼方法中，提供和沒有數(shù)據(jù)相關(guān)性的層的數(shù)目(即，在奇偶校驗矩陣中不重疊的層的數(shù)目)相同數(shù)目的CNU，并根據(jù)沒有數(shù)據(jù)相關(guān)性的層的數(shù)目以并行處理方式執(zhí)行檢查節(jié)點更新過程。
在圖19A-19I所示的解碼方法中，使用接收信號的似然值初始化Q-存儲器1430的全部區(qū)域。另一方面，在圖20A-20I所示的解碼方法中，初始化能夠并行處理的層且層的結(jié)果值被用作下一層的初始值。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，本發(fā)明能夠具體表現(xiàn)為其它特定形式而不脫離本發(fā)明的精神和基本特征。這樣，在各個方面考慮上述實施例為說明性的而并非限制性的。本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該由該附加的如權(quán)利要求的合理的解釋確定，且所有在本發(fā)明的等效保護范圍內(nèi)的改變被包括在本發(fā)明的保護范圍中。
工業(yè)實用性本發(fā)明能夠被應(yīng)用于需要編碼和解碼的通信系統(tǒng)。本發(fā)明還可以被應(yīng)用于需要編碼和解碼的各種其他裝置。
本發(fā)明提供使用LDPC碼的編碼和解碼方法，其能夠改進發(fā)送或者接收側(cè)的數(shù)據(jù)編碼或者解碼性能。
權(quán)利要求
1.一種使用信道代碼的解碼方法，該方法包括從發(fā)送側(cè)接收使用奇偶校驗矩陣編碼的信號；和使用奇偶校驗矩陣解碼接收的信號，其中，該奇偶校驗矩陣包括多個層，且層的非零元素在列方向不重疊，且其中，每個層包括至少一個行。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，該奇偶校驗矩陣是通過擴展其中相鄰層不重疊的基矩陣產(chǎn)生的。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中，該奇偶校驗矩陣的相鄰層的非零元素在列方向不重疊。
4.如權(quán)利要求1的方法.，其中，存在層的加權(quán)的奇偶校驗矩陣的層中的位置在列方向上不同。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中，調(diào)節(jié)奇偶校驗矩陣的行的順序以轉(zhuǎn)換該奇偶校驗矩陣為產(chǎn)生相同的代碼字的不同奇偶校驗矩陣。
6.一種使用信道代碼的解碼方法，該方法包括接收使用奇偶校驗矩陣編碼的信號；和以不重疊的特定數(shù)目的層為單位使用奇偶校驗矩陣解碼接收的信號，該奇偶校驗矩陣包括其非零元素在列方向不重疊的多個層，其中，每個層包括至少一個行。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中，該奇偶校驗矩陣是通過擴展其中相鄰層不重疊的基矩陣產(chǎn)生的。
8.如權(quán)利要求6的方法，進一步包括檢查解碼的代碼字是否是正確的。
9.如權(quán)利要求6的方法，其中，該解碼接收信號的步驟包括輸入對應(yīng)于接收信號的數(shù)據(jù)到特定層和更新輸入到特定層的數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中，該更新輸入到特定層的數(shù)據(jù)的步驟包括對于特定層執(zhí)行檢查-到-變量節(jié)點數(shù)據(jù)更新處理；和對于特定層執(zhí)行變量-到-檢查節(jié)點數(shù)據(jù)更新處理。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中，該輸入數(shù)據(jù)是已經(jīng)通過數(shù)據(jù)更新處理更新的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求6的方法，其中，該奇偶校驗矩陣的行的順序被調(diào)節(jié)以轉(zhuǎn)換該奇偶校驗矩陣為產(chǎn)生相同的代碼字的不同奇偶校驗矩陣。
13.如權(quán)利要求6的方法，其中，該奇偶校驗矩陣的行的順序被調(diào)節(jié)以轉(zhuǎn)換該奇偶校驗矩陣為產(chǎn)生相同的代碼字的不同奇偶校驗矩陣。
14.一種使用信道代碼的解碼裝置，該裝置包括接收器模塊，其接收使用奇偶校驗矩陣編碼的信號；存儲器，其存儲包括其非零元素在列方向不重疊的多個層的奇偶校驗矩陣的信息；和解碼模塊，其使用從存儲器獲得的奇偶校驗矩陣的信息以不重疊的特定數(shù)目的層為單位解碼接收的信號，其中，每個層包括至少一個行。
15.如權(quán)利要求14的裝置，其中，該奇偶校驗矩陣是通過擴展其中相鄰層不重疊的基矩陣產(chǎn)生的。
16.如權(quán)利要求14的裝置，其中，該解碼模塊包括檢查解碼的代碼字是否正確的檢查模塊。
17.如權(quán)利要求14的裝置，其中，該解碼模塊包括至少一個檢查節(jié)點更新單元，其更新輸入到特定層的數(shù)據(jù)而且執(zhí)行對應(yīng)于接收信號的數(shù)據(jù)的檢查-到-變量節(jié)點更新；和至少一個變量節(jié)點更新單元，其執(zhí)行對應(yīng)于已經(jīng)被輸入到特定層的接收信號的數(shù)據(jù)的變量-到-檢查節(jié)點更新。
18.如權(quán)利要求17的裝置，其中，該輸入數(shù)據(jù)是已經(jīng)通過檢查節(jié)點更新單元或者變量節(jié)點更新單元更新的數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求17的裝置，其中，基于包括在不重疊的層中的行的數(shù)目確定檢查節(jié)點更新單元的數(shù)目。
20.如權(quán)利要求14的裝置，其中，該奇偶校驗矩陣的相鄰層的非零元素在列方向不重疊。
21.如權(quán)利要求14的裝置，其中，該奇偶校驗矩陣的行的順序被調(diào)節(jié)以轉(zhuǎn)換該奇偶校驗矩陣為產(chǎn)生相同的代碼字的不同奇偶校驗矩陣。
全文摘要
公開了一種編碼和解碼方法和裝置。該方法和裝置改進了編碼和解碼性能而不使用大存儲器容量以及還降低用于實現(xiàn)的硬件的復(fù)雜性。根據(jù)該方法，從發(fā)送側(cè)接收編碼信號，并使用奇偶校驗矩陣解碼接收信號。奇偶校驗矩陣包括其中特定數(shù)目的層的非零元素在列方向不重疊的層。
文檔編號H03M13/05GK101080873SQ200580043118
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者趙基亨, 吳旼錫, 丁奎赫, 李榮燮 申請人:Lg電子株式會社