專利名稱：用于低密度奇偶校驗(yàn)碼解碼器中的路由的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及編碼系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)使用編碼來(lái)保證含噪聲通信信道上的可靠通信。這些通信信道在一定的信噪比(SNR)條件下表現(xiàn)出可以表示為比特每符號(hào)的固定容量，該固定容量定義了理論上限(被稱為香農(nóng)極限)。結(jié)果，編碼設(shè)計(jì)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)接近此香農(nóng)極限的比率。一個(gè)這種類別的接近香農(nóng)極限的編碼是低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。
通常，由于存在若干缺點(diǎn)，LDPC碼沒(méi)有得到廣泛采用。一個(gè)缺點(diǎn)是LDPC編碼技術(shù)非常復(fù)雜。使用其生成矩陣對(duì)LDPC碼進(jìn)行編碼，會(huì)需要存儲(chǔ)非常大的非稀疏矩陣。另外，LDPC碼只有在分組較大的情況下才能起作用；因此，即使LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣是稀疏的，然而存儲(chǔ)這些矩陣會(huì)有問(wèn)題。
從實(shí)現(xiàn)的角度看，需要面臨若干挑戰(zhàn)。例如，存儲(chǔ)便是一個(gè)導(dǎo)致LDPC碼沒(méi)有廣泛地實(shí)際使用的重要原因。并且，LDPC碼實(shí)現(xiàn)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何在解碼器的若干處理引擎(節(jié)點(diǎn))之間實(shí)現(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò)。此外，解碼處理，尤其是校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)運(yùn)算中的計(jì)算負(fù)載也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。
因此，需要一種使用簡(jiǎn)單的編碼和解碼處理的LDPC通信系統(tǒng)。還需要使用LDPC碼高效地支持高數(shù)據(jù)速率，而無(wú)需引入更大的復(fù)雜度。還需要改進(jìn)LDPC編碼器和解碼器的性能。還需要使實(shí)現(xiàn)LDPC編碼的存儲(chǔ)要求最小。還需要一種簡(jiǎn)化LDPC解碼器的處理節(jié)點(diǎn)之間的通信的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明滿足了這些和其它的需要，其中提供了用于對(duì)結(jié)構(gòu)化低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼進(jìn)行解碼的方案。通過(guò)將奇偶校驗(yàn)矩陣的部分限制為下三角，并且/或者滿足其它要求以簡(jiǎn)化解碼器的比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)之間的通信，提供LDPC碼的結(jié)構(gòu)。從存儲(chǔ)器得到與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的邊(edge)值。邊值規(guī)定比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，按照允許并行取出一組邊值的預(yù)定方案(例如連續(xù)物理存儲(chǔ)器位置)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，具有n度(degrees)的比特節(jié)點(diǎn)的邊值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的第一部分中，具有大于n度的比特節(jié)點(diǎn)的邊值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的第二部分中。有利的是，邊值的存儲(chǔ)方案允許在解碼處理期間快速取出邊值。
并且，該方案可以有利地對(duì)發(fā)送的比特使用不等的LDPC碼差錯(cuò)保護(hù)能力，以對(duì)更高階調(diào)制群集(例如8-PSK(相移鍵控))的更易受影響的比特提供額外的差錯(cuò)保護(hù)。解碼處理涉及在每次解碼器迭代或若干次解碼器迭代之后，迭代地重新產(chǎn)生信號(hào)群集比特度量以提供給LDPC解碼器。以上方案提供了用于對(duì)LDPC碼進(jìn)行解碼的高效計(jì)算方案。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種用于對(duì)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的方法。該方法包含得到與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的邊值，其中邊值規(guī)定比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，并且按照允許并行取出一組邊值的預(yù)定方案存儲(chǔ)。該方法還包含根據(jù)得到的邊值輸出對(duì)應(yīng)于LDPC編碼信號(hào)的解碼信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，公開(kāi)了一種用于對(duì)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器。解碼器包含用于得到與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的邊值的裝置。解碼器還包含存儲(chǔ)器，用于根據(jù)允許并行取出一組邊值的預(yù)定方案存儲(chǔ)邊值，其中邊值規(guī)定比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系。此外，解碼器包含用于根據(jù)得到的邊值輸出對(duì)應(yīng)于LDPC編碼信號(hào)的解碼信號(hào)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，公開(kāi)了一種可被用于對(duì)LDPC編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)解碼器訪問(wèn)的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器包含第一部分，其存儲(chǔ)與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的第一組邊值，第一組邊被連接到n度的比特節(jié)點(diǎn)。另外，存儲(chǔ)器包含第二部分，其存儲(chǔ)與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的第二組邊值，第二組邊被連接到大于n度的比特節(jié)點(diǎn)，其中從第一組或第二組得到一組邊值以輸出解碼信號(hào)。
單純通過(guò)圖解包含本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施方式的若干具體實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)，根據(jù)下面的詳細(xì)描述可以容易地理解本發(fā)明的其它方面，特性和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還能夠具有其它和不同的實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的宗旨和范圍的前提下，可以在各個(gè)明顯的方面修改其若干細(xì)節(jié)。因此，附圖和說(shuō)明在性質(zhì)上是示例性的，而不是限制性的。


在附圖中通過(guò)例子圖解本發(fā)明，但這些例子不對(duì)本發(fā)明產(chǎn)生限制，圖中用類似的附圖標(biāo)記表示類似的要件，其中圖1的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了被構(gòu)造成利用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)；圖2是圖1的系統(tǒng)中的示例性發(fā)送器的圖例。
圖3是圖1的系統(tǒng)中的示例性接收器的圖例；圖4的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的圖例；圖5是圖4中矩陣的LDPC碼的雙向圖的圖例；圖6的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的子矩陣，其中子矩陣包含限制到下三角區(qū)的奇偶校驗(yàn)值；圖7的圖表示出了利用非限制奇偶校驗(yàn)矩陣(H矩陣)的碼和利用具有圖6中子矩陣的限制H矩陣的碼之間的性能對(duì)比；圖8A和8B的圖例分別示出了均可以在圖1的系統(tǒng)中使用的非Gray 8-PSK調(diào)制方案和Gray 8-PSK調(diào)制方案；圖9的圖表示出了利用Gray標(biāo)記和非Gray標(biāo)記的碼之間的性能對(duì)比；圖10的流程圖根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了使用非Gray映射的LDPC解碼器的操作；圖11的流程圖根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了圖3的使用Gray映射的LDPC解碼器的操作；圖12A-12C的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了解碼處理中校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)之間的交互；圖13A和13B的流程圖根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例示出了分別使用正反向方案和并行方案計(jì)算校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)之間的傳出消息的處理；
圖14A-14C的圖表示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例產(chǎn)生的LDPC碼的模擬結(jié)果；圖15A和15B的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例分別示出了存儲(chǔ)器的上邊和下邊，所述存儲(chǔ)器被組織成支持結(jié)構(gòu)化訪問(wèn)，以實(shí)現(xiàn)LDPC編碼中的隨機(jī)性；而圖16的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了可以執(zhí)行LDPC碼的編碼和解碼處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在描述用于對(duì)結(jié)構(gòu)化低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼進(jìn)行高效解碼的系統(tǒng)，方法和軟件。在下面的說(shuō)明中，出于說(shuō)明的目的，提出許多特定的細(xì)節(jié)以便徹底地理解本發(fā)明。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，即使沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)，或者通過(guò)等價(jià)的方案，仍然可以實(shí)施本發(fā)明。在其它實(shí)例中，以模塊圖形式示出了眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以避免對(duì)本發(fā)明產(chǎn)生不必要的干擾。
圖1的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了被構(gòu)造成利用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)100包含發(fā)送器101，其在到達(dá)接收器105的通信信道103上產(chǎn)生信號(hào)波形。在這個(gè)離散通信系統(tǒng)100中，發(fā)送器101具有產(chǎn)生離散的可能信息集合的信息源；每個(gè)可能信息具有相應(yīng)的信號(hào)波形。這些信號(hào)波形被通信信道103衰減或改變。為了對(duì)付有噪聲的信道103，使用LDPC碼。
發(fā)送器101產(chǎn)生的LDPC碼允許得到高速實(shí)現(xiàn)，但不導(dǎo)致任何性能損失。這些從發(fā)送器101輸出的結(jié)構(gòu)化LDPC碼避免為已經(jīng)易受調(diào)制方案(例如8-PSK)所產(chǎn)生的信道差錯(cuò)的損害的比特節(jié)點(diǎn)分配少量校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。
這種LDPC碼具有可并行解碼算法(不同于turbo碼)，其有利之處是涉及例如相加，比較和表查找的簡(jiǎn)單操作。此外，精心設(shè)計(jì)的LDPC碼不會(huì)表現(xiàn)出差錯(cuò)平臺(tái)的任何跡象。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送器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(利于在解碼期間進(jìn)行高效的存儲(chǔ)器訪問(wèn))的LDPC碼，以便與接收器105通信。發(fā)送器101使用優(yōu)于串聯(lián)turbo+RS(里德-索羅蒙)碼的LDPC碼，假定分組長(zhǎng)度足夠地大。
圖2是圖1的系統(tǒng)中的示例性發(fā)送器的圖例。發(fā)送器200配備有LDPC編碼器203，LDPC編碼器203接受來(lái)自信息源201的輸入，并且輸出具有更高冗余度、適于接收器105上的糾錯(cuò)處理的編碼流。信息源201根據(jù)離散字符表X產(chǎn)生k個(gè)信號(hào)。LDPC碼被指定有奇偶校驗(yàn)矩陣。另一方面，對(duì)LDPC碼進(jìn)行編碼通常需要指定生成矩陣。即使可以使用高斯消去法由奇偶校驗(yàn)矩陣獲得生成矩陣，然而所得到的矩陣不再是稀疏的，并且存儲(chǔ)較大的生成矩陣會(huì)更加復(fù)雜。
通過(guò)使奇偶校驗(yàn)矩陣結(jié)構(gòu)化，編碼器203使用僅利用奇偶校驗(yàn)矩陣的簡(jiǎn)單編碼技術(shù)根據(jù)字符表Y產(chǎn)生提供給調(diào)制器205的信號(hào)。具體地，通過(guò)將某部分矩陣限制為三角矩陣，對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣產(chǎn)生限制。下面在圖6中更加全面地描述這種奇偶校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造。這種限制導(dǎo)致微小的性能損失，因此構(gòu)成有吸引力的折衷。
調(diào)制器205將來(lái)自編碼器203的編碼消息映射成發(fā)送給發(fā)送天線207的信號(hào)波形，發(fā)送天線207通過(guò)通信信道103發(fā)射這些波形。因此，編碼消息被調(diào)制和發(fā)送到發(fā)送天線207。如下所述，從發(fā)送天線207發(fā)送的信號(hào)傳播到接收器。
圖3是圖1的系統(tǒng)中的示例性接收器的圖例。在接收端，接收器300包含解調(diào)器301，解調(diào)器301對(duì)從發(fā)送器200接收的信號(hào)執(zhí)行解調(diào)。在接收天線303上接收這些信號(hào)以進(jìn)行解調(diào)。在解調(diào)之后，接收信號(hào)被傳送到解碼器305，解碼器305通過(guò)結(jié)合比特度量產(chǎn)生器307來(lái)產(chǎn)生信息X′，從而重構(gòu)初始源信息。通過(guò)非Gray映射，比特度量產(chǎn)生器307在解碼處理期間與解碼器305來(lái)回(迭代)交換概率信息，如圖10所示。可選地，如果使用Gray映射(根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例)，比特度量產(chǎn)生器執(zhí)行一遍就足夠了，其中每次LDPC解碼器迭代之后進(jìn)一步的比特度量產(chǎn)生的嘗試可能產(chǎn)生有限的性能改進(jìn)；這里參照?qǐng)D11更加全面地描述了這個(gè)方案。為理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，如圖4所示，查看如何產(chǎn)生LDPC碼是有用的。
圖4的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的圖例。LDPC碼是具有稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣H(n-k)xn的長(zhǎng)線性分組碼。通常，分組長(zhǎng)度n的范圍為數(shù)千到數(shù)萬(wàn)比特。例如，圖4示出了具有長(zhǎng)度n＝8和比率1/2的LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣。圖5的雙向圖可以等價(jià)表示相同的碼。
圖5是圖4中矩陣的LDPC碼的雙向圖的圖例。奇偶校驗(yàn)公式意味著，對(duì)于每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，所有相鄰比特節(jié)點(diǎn)的累加和(在GF(伽羅瓦域)(2)上)等于零。如附圖所示，比特節(jié)點(diǎn)占據(jù)圖表的左邊，并且根據(jù)預(yù)定關(guān)系與一或多個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相關(guān)。例如，對(duì)應(yīng)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m1，相對(duì)于比特節(jié)點(diǎn)存在以下表達(dá)式n1+n4+n5+n8＝0。
回到接收器303，LDPC解碼器305被認(rèn)為是信息通過(guò)解碼器，其中解碼器305的目標(biāo)是尋找比特節(jié)點(diǎn)的數(shù)值。為完成這個(gè)任務(wù)，比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)迭代地彼此通信。這個(gè)通信的性質(zhì)如下所述。
從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)到比特節(jié)點(diǎn)，每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)相鄰比特節(jié)點(diǎn)提供有關(guān)該比特節(jié)點(diǎn)的數(shù)值的估測(cè)(″評(píng)價(jià)″)，該估測(cè)基于來(lái)自其它相鄰比特節(jié)點(diǎn)的信息。例如，在前面的例子中，如果n4，n5和n8的累加和對(duì)于m1而言″看上去象″0，則m1向n1指示n1的數(shù)值相信為0(由于n1+n4+n5+n8＝0)；否則m1向n1指示n1的數(shù)值相信為1。另外，對(duì)于軟判決解碼，增加可靠性測(cè)量。
從比特節(jié)點(diǎn)到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)比特節(jié)點(diǎn)向相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)傳遞有關(guān)其自身數(shù)值的估測(cè)，該估測(cè)基于來(lái)自它的其它相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的反饋。在前面的例子中，n1只具有兩個(gè)相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m1和m3。如果從m3向n1的反饋表明n1的數(shù)值可能為0，則n1會(huì)通知m1n1自身數(shù)值的估測(cè)為0。對(duì)于比特節(jié)點(diǎn)具有超過(guò)兩個(gè)的相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的情況，比特節(jié)點(diǎn)在向與其通信的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)報(bào)告判決之前，對(duì)來(lái)自它的其它相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的反饋執(zhí)行多數(shù)表決(軟判決)。以上處理被重復(fù)，直到所有比特節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是正確的(即滿足所有奇偶校驗(yàn)公式)，或者直到到達(dá)迭代的預(yù)定最大數(shù)量，從而聲明解碼失敗。
圖6的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的子矩陣，其中子矩陣包含限制到下三角區(qū)的奇偶校驗(yàn)值。如前所述的，通過(guò)限制奇偶校驗(yàn)矩陣的下三角區(qū)的數(shù)值，編碼器203(圖2A和2B)可以使用簡(jiǎn)單編碼技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，施加于奇偶校驗(yàn)矩陣的限制具有以下形式H(n-k)xn＝[A(n-k)xkB(n-k)x(n-k)]，其中B是下三角。
使用HcT＝0將任何信息分組i＝(i0，i1...，ik-1)編碼成碼字c＝(i0，i1，...，ik-1，p0，p1，...，pn-k-1)，并且遞歸地對(duì)奇偶校驗(yàn)比特求解；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并且類似地對(duì)p2，p3，...，pn-k-1求解。
圖7的圖表示出了利用非限制奇偶校驗(yàn)矩陣(H矩陣)的碼和利用具有圖6的限制H矩陣的碼之間的性能對(duì)比。該圖表示出了兩種LDPC碼之間的性能比較具有通用奇偶校驗(yàn)矩陣的LDPC碼，和奇偶校驗(yàn)矩陣被限制為下三角以簡(jiǎn)化編碼的LDPC碼。對(duì)于這個(gè)模擬，調(diào)制方案為8-PSK。性能損失在0.1dB以內(nèi)。因此，由于下三角H矩陣的限制，性能損失是微小的，而在編碼技術(shù)的簡(jiǎn)化方面的效果是顯著的。因此，等價(jià)于下三角或行和/或列置換后的上三角的任何奇偶校驗(yàn)矩陣，可以用于相同的目的。
圖8A和8B的圖例分別示出了均可以在圖1的系統(tǒng)中使用的非Gray 8-PSK調(diào)制方案和Gray 8-PSK調(diào)制方案?？梢栽趫D3的接收器中使用圖8A的非Gray 8-PSK方案，以提供需要極低幀消除率(FER)的系統(tǒng)。通過(guò)結(jié)合例如博斯-喬赫里-霍克文黑姆碼(BCH)，漢明碼或里德-索羅蒙(RS)碼的外碼而使用圖8B所示的Gray 8-PSK方案，也可以滿足這個(gè)要求。
在這個(gè)可以使用8-PSK調(diào)制的方案下，不必在LDPC解碼器305(圖3)和比特度量產(chǎn)生器307之間進(jìn)行迭代。在沒(méi)有外碼的情況下，如下面圖9所示，使用Gray標(biāo)記的LDPC解碼器305表現(xiàn)出較早的差錯(cuò)平臺(tái)(error floor)。
圖9的圖表示出了利用圖8A和8B的Gray標(biāo)記和非Gray標(biāo)記的碼之間的性能對(duì)比。差錯(cuò)平臺(tái)源于這樣的事實(shí)假定來(lái)自LDPC解碼器305的反饋正確，則對(duì)于非Gray標(biāo)記而言，8-PSK比特度量的再生更加精確，因?yàn)榫哂幸阎?比特的兩個(gè)8-PSK符號(hào)與非Gray標(biāo)記進(jìn)一步分離。這可以等價(jià)地視為以更高的信噪比(SNR)工作。因此，即使使用Gray或非Gray標(biāo)記的相同LDPC碼的差錯(cuò)漸近線具有相同的斜率(即彼此平行)，具有非Gray標(biāo)記的LDPC碼的差錯(cuò)漸近線會(huì)在任何SNR上穿過(guò)較低的FER。
另一方面，對(duì)于不需要極低FER的系統(tǒng)，在LDPC解碼器305和8-PSK比特度量產(chǎn)生器307之間沒(méi)有任何迭代的Gray標(biāo)記可能更加適用，由于在每次LDPC解碼器迭代之前再生8-PSK比特度量會(huì)導(dǎo)致額外的復(fù)雜度。此外，當(dāng)使用Gray標(biāo)記時(shí)，在每次LDPC解碼器迭代之前再生8-PSK比特度量只產(chǎn)生非常輕微的性能改進(jìn)。如上所述，沒(méi)有迭代的Gray標(biāo)記可以被用于需要極低FER的系統(tǒng)，假定實(shí)現(xiàn)外碼。
Gray標(biāo)記和非Gray標(biāo)記之間的選擇還取決于LDPC碼的特征。通常，比特或校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)度數(shù)(degree)越高，則越適用于Gray標(biāo)記，由于對(duì)于更高的節(jié)點(diǎn)度數(shù)，就非Gray標(biāo)記而言，從LDPC解碼器305到8-PSK(或類似的更高階調(diào)制)比特度量產(chǎn)生器307的初始反饋退化得更加厲害。
當(dāng)8-PSK(或類似的更高階)調(diào)制被用于二進(jìn)制解碼器時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有″等噪聲″地接收符號(hào)的3個(gè)(或更多)比特。例如，對(duì)于Gray 8-PSK標(biāo)記，認(rèn)為符號(hào)的第3個(gè)比特給解碼器帶來(lái)的噪聲多于其它2比特。因此，LDPC碼設(shè)計(jì)沒(méi)有為8-PSK符號(hào)的″含更多噪聲″的第3比特所表示的那些比特節(jié)點(diǎn)分配少量的邊(edge)，使得那些比特沒(méi)有被雙倍懲罰。
圖10的流程圖根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了使用非Gray映射的LDPC解碼器的操作。在這個(gè)方案中，LDPC解碼器和比特度量產(chǎn)生器逐個(gè)進(jìn)行迭代。在這個(gè)例子中，使用8-PSK調(diào)制；然而相同原理也適用于其它更高級(jí)的調(diào)制方案。在這種情況下，假定解調(diào)器301輸出距離向量d，向比特度量產(chǎn)生器307指示接收的有噪聲符號(hào)點(diǎn)和8-PSK符號(hào)點(diǎn)之間的距離，因而向量分量如下所示
di=-EsNo{(rx-si,x)2+(ry-si,y)2}i=0,1,...,7.]]>8-PSK比特度量產(chǎn)生器307與LDPC解碼器305通信以交換先驗(yàn)概率信息和后驗(yàn)概率信息，其中先驗(yàn)概率信息和后驗(yàn)概率信息分別被表示成u和a。也就是說(shuō)，向量u和a分別表示編碼比特的對(duì)數(shù)似然比的先驗(yàn)和后驗(yàn)概率。
8-PSK比特度量產(chǎn)生器307按如下方式產(chǎn)生每組3個(gè)比特的先驗(yàn)似然比。首先，獲得有關(guān)編碼比特的非本征信息ej＝aj-ujj＝0，1，2。
接著確定8-PSK符號(hào)概率pi，i＝0，1，...，7。
*yj＝-f(0，ej) j＝0，1，2其中f(a，b)＝max(a，b)+LUTf(a，b)，LUTf(a，b)＝ln(1+e-|a-b|)*xj＝y(tǒng)j+ejj＝0，1，2*p0＝x0+x1+x2p4＝y(tǒng)0+X1+X2p1＝X0+x1+y2p5＝y(tǒng)0+x1+y2p2＝x0+y1+x2p6＝y(tǒng)0+y1+x2p3＝x0+y1+y2p7＝y(tǒng)0+y1+y2接著，比特度量產(chǎn)生器307按照如下方式確定編碼比特的先驗(yàn)對(duì)數(shù)似然比以作為L(zhǎng)DPC解碼器305的輸入u0＝f(d0+p0，d1+p1，d2+p2，d3+p3)-f(d4+p4，d5+p5，d6+p6，d7+p7)-e0u1＝f(d0+p0，d1+p1，d4+p4，d5+p5)-f(d2+p2，d3+p3，d6+p6，d7+p7)-e1u2＝f(d0+p0，d2+p2，d4+p4，d6+p6)-f(d1+p1，d3+p3，d5+p5，d7+p7)-e2應(yīng)當(dāng)注意，具有超過(guò)兩個(gè)的變量的函數(shù)j(.)可以被遞歸評(píng)估；例如f(a，b，c)＝f(f(a，b)，c)。
現(xiàn)在描述使用非Gray映射的LDPC解碼器305的操作。在步驟1001，LDPC解碼器305根據(jù)以下公式(和圖12A所示的)在第一次迭代之前初始化編碼比特的對(duì)數(shù)似然比vvn→ki=un,n=0,1,...,N-1,i=1,2,...,deg]]>(比特節(jié)點(diǎn)n)這里，vn→ki表示從比特節(jié)點(diǎn)n到其相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)ki的信息，un表示比特n的解調(diào)器輸出，N是碼字長(zhǎng)度。
在步驟1003，更新校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)k，其中輸入v產(chǎn)生輸出w。如圖12B所示，從其dc個(gè)相鄰比特節(jié)點(diǎn)到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)k的傳入信息被表示成vn1→k，vn2→k，...，vndc→k。目標(biāo)是計(jì)算從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)k回到dc個(gè)相鄰比特節(jié)點(diǎn)的傳出信息。這些信息被表示成wk→n1，wk→n2，...，wk→ndc，其中wk→ni=g(vn1→k,vn2→k,...,vni-1→k,vni+1→k,...,vndc→k)]]>函數(shù)g0被定義如下g(a，b)＝sign(a)×sign(b)×{min(|a|，|b|)}+LUTg(a，b)，其中LUTg(a，b)＝ln(1+e-|a+b|)-ln(1+e-|a-b|)。類似于函數(shù)f，具有超過(guò)兩個(gè)的變量的函數(shù)g可以遞歸評(píng)估。
接著，解碼器305在步驟1205輸出后驗(yàn)概率信息(圖12C)，使得an=un+Σjwkj→n.]]>在步驟1007，確定是否滿足所有的奇偶校驗(yàn)公式。如果不滿足這些奇偶校驗(yàn)公式，則象在步驟1009中那樣，解碼器305重新導(dǎo)出8-PSK比特度量和信道輸入un。接著象在步驟1011中那樣，更新比特節(jié)點(diǎn)。如圖14C所示，從其dv個(gè)相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)到比特節(jié)點(diǎn)n的傳入信息被表示成、wk1→n，wk2→n，...，wkdv→n。計(jì)算從比特節(jié)點(diǎn)n回到dv個(gè)相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的傳出信息；這種信息被表示成vn→k1，vn→k2，...，vn→kdv，并且計(jì)算如下
vn→ki=un+Σj≠iwkj→n]]>在步驟1013，解碼器305輸出硬判決(在滿足所有奇偶校驗(yàn)公式的情況下)C^n=0,an≥01,an<0]]>如果Hc^T=0,]]>則停止當(dāng)使用非Gray標(biāo)記時(shí)，以上方案是合適的。然而當(dāng)實(shí)現(xiàn)Gray標(biāo)記時(shí)，執(zhí)行圖11的處理。
圖11的流程圖根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了圖3的使用Gray映射的LDPC解碼器的操作。當(dāng)使用Gray標(biāo)記時(shí)，只在LDPC解碼器之前一次性產(chǎn)生比特度量會(huì)更加有利，因?yàn)樵诿看蜭DPC解碼器迭代之后再生比特度量只產(chǎn)生微小的性能改進(jìn)。象圖10的步驟1001和1003那樣，執(zhí)行編碼比特v的對(duì)數(shù)似然比的初始化，并且在步驟1101和1103更新校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。接著象在步驟1105中那樣，更新比特節(jié)點(diǎn)n。此后，解碼器輸出后驗(yàn)概率信息(步驟1107)。在步驟1109，確定是否滿足所有的奇偶校驗(yàn)公式；如果全部滿足，解碼器輸出硬判決(步驟1111)。否則重復(fù)步驟1103-1107。
圖13A的流程圖根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例示出了使用正反向方案計(jì)算校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)之間的傳出消息的處理。對(duì)于具有dc個(gè)相鄰邊的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行dc(dc-1)和許多g(.，.)函數(shù)的計(jì)算。然而，正反向方案將計(jì)算復(fù)雜度縮減到3(dc-2)，其中存儲(chǔ)dc-1個(gè)變量。
參照?qǐng)D12B，從dc個(gè)相鄰比特節(jié)點(diǎn)到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)k的傳入信息被表示成vn1→k，vn2→k，...，vndc→k。期望計(jì)算從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)k回到dc個(gè)相鄰比特節(jié)點(diǎn)的傳出信息；這些傳出信息被表示成wk→n1，wk→n2，...，wk→ndc。
在計(jì)算這些傳出信息的正反向方案中，正向變量f1，f2，...，fdc被定義如下f1＝v1→kf2＝g(f1，v2→k)
f3＝g(f2，v3→k)...
...
fdc＝g(fdc-1，vdc→k)在步驟1301，計(jì)算這些正向變量，并且在步驟1303存儲(chǔ)這些正向變量。
類似地，反向變量b1，b2，...，bdc被定義如下bdc＝vdc→kbdc-1＝g(bdc，vdc-1→k)b1＝g(b2，v1→k)在步驟1305，計(jì)算這些反向變量。此后象在步驟1307中那樣，根據(jù)存儲(chǔ)的正向變量和計(jì)算的反向變量計(jì)算傳出信息。傳出信息被計(jì)算如下wk→1＝b2wk→i＝g(fi-1，bi+1) i＝2，3，...，dc-1wk→dc＝fdc-1在這個(gè)方案中，只需要存儲(chǔ)正向變量f2，f3，...，fdc。當(dāng)計(jì)算反向變量bi時(shí)，同時(shí)計(jì)算傳出信息wk→i，從而不必存儲(chǔ)反向變量。
如下面討論的，通過(guò)并行方案可以進(jìn)一步增強(qiáng)計(jì)算負(fù)載。
圖13B的流程圖根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例示出了使用并行方案計(jì)算校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)之間的傳出消息的處理。對(duì)于具有來(lái)自dc個(gè)相鄰比特節(jié)點(diǎn)的輸入vn1→k，vn2→k，...，vndc→k的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)k，象在步驟1311中那樣計(jì)算以下參數(shù)
γk=g(vn1→k,vn2→k,...,vndc→k)]]>應(yīng)當(dāng)注意，g(.，.)函數(shù)也可以被表示成以下形式g(a,b)=ln1+ea+bea+eb]]>通過(guò)使用g(.，.)函數(shù)的回歸性質(zhì)，得到以下表達(dá)式γk=ln1+eg(vn1→k,...,vni-1→k,vni+1→k,...,vndc→k)+vni→keg(vn1→k,...,vni-1→k,vni+1→k,...,vndc→k)+evni→k=ln1+ewk→ni+vni→kewk→ni+evni→k]]>因此，可以按照下面的方式對(duì)wk→ni求解wk→ni=lnevni→k+γk-1evni→k-γk-1-γk]]>使用表示函數(shù)ln|ex-1|的查找表LUTx可以獲得以上公式的ln(.)項(xiàng)(步驟1313)。不同于其它查找表LUTf或LUTg，表LUTx需要的表項(xiàng)的數(shù)量最好與量化等級(jí)的數(shù)量一樣多。一旦獲得γk，可以在步驟1315使用以上公式并行地針對(duì)所有ni計(jì)算wk→ni。
γk的計(jì)算延遲為log2(dc)會(huì)更加有利。
圖14A-14C的圖表示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例產(chǎn)生的LDPC碼的模擬結(jié)果。尤其是，圖14A-14C示出了具有更高階調(diào)制和編碼率3/4(QPSK，1.485比特/符號(hào))，2/3(8-PSK，1.980比特/符號(hào))和5/6(8-PSK，2.474比特/符號(hào))的LDPC碼的性能。
存在兩個(gè)通用方案以實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)之間的互連(1)完全并行方案和(2)部分并行方案。在完全并行體系結(jié)構(gòu)中，物理實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)及其互連。這個(gè)體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是速度。
然而在實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)及其連接時(shí)，完全并行體系結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致更大的復(fù)雜度。因此，對(duì)于完全并行體系結(jié)構(gòu)，需要使用更小的分組長(zhǎng)度以降低復(fù)雜度。在這種情況下，對(duì)于相同的時(shí)鐘頻率，會(huì)導(dǎo)致成比例的吞吐率降低，和FER-Es/No性能的某種退化。
實(shí)現(xiàn)LDPC碼的第二個(gè)方案是只物理實(shí)現(xiàn)全部節(jié)點(diǎn)的一個(gè)子集，并且只使用這些有限數(shù)量的″物理″節(jié)點(diǎn)來(lái)處理碼的所有″功能″節(jié)點(diǎn)。盡管可以使LDPC解碼器的操作非常簡(jiǎn)單，并且能夠并行執(zhí)行，然而進(jìn)一步的設(shè)計(jì)問(wèn)題是如何在″隨機(jī)″分布的比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)之間建立通信。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，解碼器305(圖3)通過(guò)以結(jié)構(gòu)化方式訪問(wèn)存儲(chǔ)器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)表面上隨機(jī)的碼。參照?qǐng)D15A和15B說(shuō)明這個(gè)方案。
圖15A和15B的圖例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例分別示出了存儲(chǔ)器的上邊和下邊，所述存儲(chǔ)器被組織成支持結(jié)構(gòu)化訪問(wèn)，以實(shí)現(xiàn)LDPC編碼中的隨機(jī)性。通過(guò)聚焦于奇偶校驗(yàn)矩陣的生成，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化訪問(wèn)而無(wú)需破壞真正隨機(jī)碼的性能。通常，可以通過(guò)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)與比特節(jié)點(diǎn)的連接規(guī)定奇偶校驗(yàn)矩陣。例如，比特節(jié)點(diǎn)可以被分成具有固定尺寸的組，出于圖解的目的，該尺寸為392。另外，假定連接到度數(shù)3的第一比特節(jié)點(diǎn)的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)被編號(hào)為例如a，b和c，則連接到第二比特節(jié)點(diǎn)的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)被編號(hào)為a+p，b+p和c+p，連接到第三比特節(jié)點(diǎn)的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)被編號(hào)為a+2p，b+2p和c+2p等等；其中p＝(校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的編號(hào))/392。對(duì)于具有392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)組，連接到第一比特節(jié)點(diǎn)的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)不同于a，b，c，使得通過(guò)適用選擇p，所有校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)具有相同的度數(shù)。在自由常數(shù)(free constants)上執(zhí)行隨機(jī)搜索，使得所得到的LDPC碼沒(méi)有cycle-4和cycle-6。由于本發(fā)明的奇偶校驗(yàn)矩陣的結(jié)構(gòu)特征，可以存儲(chǔ)邊信息，以允許在解碼期間并行訪問(wèn)一組相關(guān)邊值。
換言之，本發(fā)明的方案利于在校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)處理期間進(jìn)行存儲(chǔ)器訪問(wèn)。雙向圖中邊的數(shù)值可以被存儲(chǔ)在例如隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)的存儲(chǔ)介質(zhì)中。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和比特節(jié)點(diǎn)處理期間的真正隨機(jī)LDPC碼，需要以隨機(jī)方式逐個(gè)訪問(wèn)邊的數(shù)值。然而這種常規(guī)訪問(wèn)方案對(duì)于高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用而言速度過(guò)慢。以這樣的方式組織圖15A和15B的RAM，其中可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)獲取較大的相關(guān)邊的組；因此，根據(jù)預(yù)定方案或結(jié)構(gòu)，這些數(shù)值在存儲(chǔ)器中被放置在″一起″。可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上，即使具有真正隨機(jī)碼，對(duì)于一組校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(和分別地，比特節(jié)點(diǎn))而言，相關(guān)邊可以在RAM中放置在彼此之后，但是與一組比特節(jié)點(diǎn)(分別地，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn))相鄰的相關(guān)邊會(huì)隨機(jī)散布在RAM中。因此，本發(fā)明所說(shuō)的″一起″源于奇偶校驗(yàn)矩陣本身的設(shè)計(jì)。也就是說(shuō)，校驗(yàn)矩陣設(shè)計(jì)保證一組比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)邊在RAM中同時(shí)放置在一起。
如圖15A和15B所示，每個(gè)框包含邊的數(shù)值，為多個(gè)比特(例如6個(gè))。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，邊RAM被分成兩個(gè)部分上邊RAM1501(圖15A)和下邊RAM 1503(圖15B)。下邊RAM 1503包含例如度數(shù)2的比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)之間的邊。上邊RAM 1503包含例如度數(shù)大于2的比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)之間的邊。因此，對(duì)于每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，2個(gè)相鄰邊被存儲(chǔ)在下邊RAM 1503中，其余邊被存儲(chǔ)在上邊RAM 1501中。例如，表1指定了各個(gè)編碼率下上邊RAM 1501和下邊RAM 1503的尺寸

表1根據(jù)表1，具有尺寸576×392的邊RAM足以存儲(chǔ)所有編碼率1/2，2/3，3/4和5/6的邊度量。
如上所述，在這個(gè)示例性情況下，一次選擇一組392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)和392個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理。對(duì)于392個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的處理，從上邊RAM1501訪問(wèn)q＝dc-2個(gè)連續(xù)行，并且從下邊RAM 1503訪問(wèn)2個(gè)連續(xù)行。dc的數(shù)值取決于具體的碼，例如針對(duì)上述的碼，對(duì)于比率1/2，dc＝7；對(duì)于比率2/3，dc＝10；對(duì)于比率3/4，dc＝16；對(duì)于比率5/6，dc＝22。當(dāng)然，可以針對(duì)其它的碼采用其它的dc數(shù)值。在這種情況下，q+2為每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)。
對(duì)于比特節(jié)點(diǎn)處理，如果392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的組具有度數(shù)2，其邊位于下邊RAM 1503的2個(gè)連續(xù)行中。如果比特節(jié)點(diǎn)具有度數(shù)d＞2，其邊位于上邊RAM 1501的d個(gè)行中。這d個(gè)行的地址可以被存儲(chǔ)在例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)的非易失存儲(chǔ)器中。這些行中的一個(gè)內(nèi)的邊對(duì)應(yīng)于392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的第一邊，另一個(gè)行內(nèi)的邊對(duì)應(yīng)于392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的第二邊，等等。此外，對(duì)于每個(gè)行，屬于392個(gè)節(jié)點(diǎn)的組中的第一比特節(jié)點(diǎn)的邊的列索引也可以被存儲(chǔ)在ROM中。對(duì)應(yīng)于第二，第三比特節(jié)點(diǎn)等等的邊以″回繞″方式跟隨在開(kāi)始列索引之后。例如，如果行中第j個(gè)邊屬于第一比特節(jié)點(diǎn)，則第(j+1)個(gè)邊屬于第二比特節(jié)點(diǎn)，第(j+2)個(gè)邊屬于第三比特節(jié)點(diǎn)，...，而第(j-1)個(gè)邊屬于第392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)。
在表2-5中，針對(duì)相應(yīng)的編碼率2/3，5/6，1/2和3/4，為具有度數(shù)3或最大度數(shù)的392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的每個(gè)組規(guī)定上邊RAM 1501的行索引和起始列索引。表2-5中的每個(gè)行表示392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的一個(gè)組。第一個(gè)數(shù)字表示行索引，第二個(gè)數(shù)字表示起始列索引。例如在表2中，第一行完全確定具有度數(shù)13的第一組392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的相鄰邊的地址。具體地，項(xiàng)0/0指示所有392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的第一相鄰邊被存儲(chǔ)在行號(hào)0中。此外，在該行中，列索引0攜帶第一比特節(jié)點(diǎn)的第一相鄰邊的信息，列索引1攜帶第二比特節(jié)點(diǎn)的第一相鄰邊的信息，等等，并且最終列索引391攜帶第392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的第一相鄰邊的信息。
類似地，項(xiàng)433/323規(guī)定所有392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的第二相鄰邊被存儲(chǔ)在行號(hào)433中。此外，在該行中，列索引323攜帶第一比特節(jié)點(diǎn)的第二相鄰邊的信息，列索引324攜帶第二比特節(jié)點(diǎn)的第二相鄰邊的信息，等等。列索引322攜帶第392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的第二相鄰邊的信息。
類似地，表2的第一行中的其它項(xiàng)確定第一組392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的其余相鄰邊的地址。同樣地，表2的第二行中的項(xiàng)確定第二組392個(gè)比特節(jié)點(diǎn)的相鄰邊的地址。





表2






表3




表4




表5通過(guò)圖15A和15B示出的組織，在LDPC編碼期間大大增強(qiáng)了存儲(chǔ)器訪問(wèn)的速度。
圖16圖解了一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)基于本發(fā)明的實(shí)施例。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600包含總線1601或用于傳送信息的其它通信機(jī)構(gòu)，和連接到總線1601以處理信息的處理器1603。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600也包含例如隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)的主存儲(chǔ)器1605或其它動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，其連接到總線1601以存儲(chǔ)信息和將由處理器1603執(zhí)行指令。主存儲(chǔ)器1605也可以被用來(lái)在處理器1603執(zhí)行的指令的執(zhí)行期間存儲(chǔ)臨時(shí)變量或其它中間信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600還包含只讀存儲(chǔ)器(ROM)1607或其它靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，其連接到總線1601以存儲(chǔ)處理器1603的靜態(tài)信息和指令。例如磁盤(pán)或光盤(pán)的存儲(chǔ)設(shè)備1609還被連接到總線1601以存儲(chǔ)信息和指令。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600可以通過(guò)總線1601連接到顯示器1611，例如陰極射線管(CRT)，液晶顯示器，有效矩陣顯示器或等離子體顯示器以向計(jì)算機(jī)用戶顯示信息。輸入設(shè)備1613，例如包含字符和其它按鍵的鍵盤(pán)被連接到總線1601，以向處理器1603傳送信息和命令選擇。另一種用戶輸入設(shè)備是光標(biāo)控制器1615，例如鼠標(biāo)，軌跡球或光標(biāo)方向鍵，用于向處理器1603傳送方向信息和命令選擇，并且用于控制光標(biāo)在顯示器1611上的移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600響應(yīng)處理器1603執(zhí)行主存儲(chǔ)器1605中包含的指令序列而提供LDPC碼的生成?？梢詮睦绱鎯?chǔ)設(shè)備1609的另一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)將這種指令讀取到主存儲(chǔ)器1605中。主存儲(chǔ)器1605中包含的指令序列的執(zhí)行導(dǎo)致處理器1603執(zhí)行這里描述的處理步驟。多處理結(jié)構(gòu)中的一或多個(gè)處理器也可以被用來(lái)執(zhí)行主存儲(chǔ)器1605中包含的指令。在可選實(shí)施例中，可以使用硬連線電路取代軟件指令或與之結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。于是，本發(fā)明的實(shí)施例不局限于硬件電路和軟件的任何特定組合。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600還包含連接到總線1601的通信接口1617。通信接口1617提供連接到網(wǎng)絡(luò)鏈路1619的雙向數(shù)據(jù)通信，所述網(wǎng)絡(luò)鏈路1619連接到局域網(wǎng)1621。例如，通信接口1617可以是數(shù)字用戶線路(DSL)卡或調(diào)制解調(diào)器，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(ISDN)卡，電纜調(diào)制解調(diào)器或電話調(diào)制解調(diào)器，用于提供針對(duì)相應(yīng)類型的電話線的數(shù)據(jù)通信連接。作為另一個(gè)例子，通信接口1617可以是局域網(wǎng)(LAN)卡(例如EthemetTM或異步傳送模式(ATM)網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)(LAN)卡)，用于提供針對(duì)兼容LAN的數(shù)據(jù)通信連接。也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線鏈路。在任何這種實(shí)現(xiàn)中，通信接口1617發(fā)送和接收電氣，電磁或光學(xué)信號(hào)，這些信號(hào)傳遞表示各種信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。此外，通信接口1617可以包含外設(shè)接口設(shè)備，例如通用串行總線(USB)接口，PCMCIA(個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器卡國(guó)際協(xié)會(huì))接口等等。
網(wǎng)絡(luò)鏈路1619通常通過(guò)一或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供到其它數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。例如，網(wǎng)絡(luò)鏈路1619可以提供通過(guò)局域網(wǎng)1621到主計(jì)算機(jī)1623的連接，主計(jì)算機(jī)1623具有到網(wǎng)絡(luò)1625(例如廣域網(wǎng)(WAN)或全球分組數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在通常被稱作″因特網(wǎng)″)或到服務(wù)提供商操作的數(shù)據(jù)設(shè)備的連接。局域網(wǎng)1621和網(wǎng)絡(luò)1625使用電氣，電磁或光學(xué)信號(hào)傳送信息和指令。通過(guò)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳送的信號(hào)，和通過(guò)通信接口1617在網(wǎng)絡(luò)鏈路1619上傳送的信號(hào)是傳遞信息和指令的載波的示例性形式，其中通信接口1617與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600之間傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)鏈路1619和通信接口1617發(fā)送信息和接收包含程序代碼的數(shù)據(jù)。在因特網(wǎng)例子中，服務(wù)器(未示出)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)1625，局域網(wǎng)1621和通信接口1617發(fā)送所請(qǐng)求的代碼，所述的代碼屬于用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的應(yīng)用程序。處理器1603可以執(zhí)行發(fā)送的代碼(同時(shí)被接收)，并且/或者在存儲(chǔ)設(shè)備169或其它非易失存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)此代碼，以便以后執(zhí)行。通過(guò)這種方式，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1600可以獲得載波形式的應(yīng)用代碼。
這里使用的術(shù)語(yǔ)″計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)″是指參與向處理器1603提供指令以便執(zhí)行的任何介質(zhì)。這種介質(zhì)可以采用許多形式，包含但不局限于非易失介質(zhì)，易失介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失介質(zhì)包含例如光盤(pán)或磁盤(pán)，例如存儲(chǔ)設(shè)備1609。易失介質(zhì)包含動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，例如主存儲(chǔ)器1605。傳輸介質(zhì)包含同軸電纜，銅線和光纖，包含有包括總線1601的導(dǎo)線。傳輸介質(zhì)也可以具有聲波，光波或電磁波，例如在射頻(RF)和紅外(IR)數(shù)據(jù)通信期間產(chǎn)生的波的形式。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的常見(jiàn)形式包含例如軟盤(pán)，柔性盤(pán)(flexible disk)，硬盤(pán)，磁帶，任何其他磁介質(zhì)，CD-ROM，CDRW，DVD，任何其他光學(xué)介質(zhì)，打孔卡，紙帶，光學(xué)標(biāo)記卡片，任何其他具有孔圖案或其它光學(xué)可識(shí)別標(biāo)記的物理介質(zhì)，RAM，PROM和EPROM，快擦寫(xiě)EPROM，任何其他存儲(chǔ)器芯片或盒，載波，或任何其他計(jì)算機(jī)可以讀取的介質(zhì)。
各種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以用來(lái)向處理器提供指令以便執(zhí)行。例如，最初可以在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)上攜帶用于執(zhí)行至少部分本發(fā)明的指令。在這種情況下，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)將指令加載到主存儲(chǔ)器中，使用調(diào)制解調(diào)器并通過(guò)電話線發(fā)送指令。本地計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器接收電話線上的數(shù)據(jù)，使用紅外發(fā)送器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成紅外信號(hào)，并且將紅外信號(hào)發(fā)送到便攜計(jì)算設(shè)備，例如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和膝上型電腦。便攜計(jì)算設(shè)備上的紅外探測(cè)器接收紅外信號(hào)傳遞的信息和指令，并且將數(shù)據(jù)放在總線上?？偩€將數(shù)據(jù)傳送到主存儲(chǔ)器，而處理器從主存儲(chǔ)器檢索和執(zhí)行指令?？蛇x地，在被處理器執(zhí)行之前或之后，主存儲(chǔ)器接收的指令可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備上。
因此，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例提供了用于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼以簡(jiǎn)化編碼器和解碼器的方案。通過(guò)將奇偶校驗(yàn)矩陣限制為下三角來(lái)提供LDPC碼的結(jié)構(gòu)。并且，該方案可以有利地對(duì)發(fā)送的比特使用不等的LDPC碼差錯(cuò)保護(hù)能力，以對(duì)更高階調(diào)制群集(例如8-PSK(相移鍵控))的更易受影響的比特提供額外的差錯(cuò)保護(hù)。解碼處理涉及在每次解碼器迭代或若干次解碼器迭代之后，迭代地重新產(chǎn)生信號(hào)群集比特度量以提供給LDPC解碼器。以上方案有利的是，以上方案降低了復(fù)雜度，但沒(méi)有犧牲性能。
雖然已經(jīng)結(jié)合若干實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明不限于，但是覆蓋了在所附權(quán)利要求書(shū)的范國(guó)內(nèi)的各種明顯的修改和等價(jià)方案。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的方法，該方法包括取得與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的邊值，其中邊值規(guī)定比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，并且按照允許并行取得一組邊值的預(yù)定方案存儲(chǔ)；和根據(jù)取得的邊值輸出對(duì)應(yīng)于LDPC編碼信號(hào)的解碼信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中取得步驟中的邊值按照預(yù)定方案被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(1501，1503)中，并且預(yù)定方案針對(duì)該組邊值規(guī)定連續(xù)物理存儲(chǔ)器位置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中根據(jù)比特節(jié)點(diǎn)的度數(shù)劃分存儲(chǔ)器(1501，1503)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中具有n度的比特節(jié)點(diǎn)的邊值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(1501，1503)的第一部分中，具有大于n度的比特節(jié)點(diǎn)的邊值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(1501，1503)的第二部分中。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中存儲(chǔ)器(1501，1503)的地址被存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器中。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該組邊值在連接到存儲(chǔ)器(1501，1503)的處理器的單個(gè)時(shí)鐘周期中被取得，并且與M個(gè)比特節(jié)點(diǎn)或M個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的組相鄰，其中M是并行處理引擎的數(shù)量。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中邊的連續(xù)放置對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣產(chǎn)生限制。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)信號(hào)群集調(diào)制LDPC編碼信號(hào)，所述信號(hào)群集包含8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交振幅調(diào)制)，16-APSK(幅度相移鍵控)，32-APSK和QPSK(正交相移鍵控)中的一個(gè)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中取得步驟中的該組邊值具有固定尺寸。
10.一種攜帶對(duì)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令被配置成當(dāng)執(zhí)行時(shí)使得一或多個(gè)處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的方法。
11.一種用于對(duì)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器，包括用于取得與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的邊值的裝置；存儲(chǔ)器(1501，1503)，用于根據(jù)允許并行取得一組邊值的預(yù)定方案存儲(chǔ)邊值，其中邊值規(guī)定比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系；和用于根據(jù)取得的邊值輸出對(duì)應(yīng)于LDPC編碼信號(hào)的解碼信號(hào)的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的解碼器，其中預(yù)定方案為該組邊值規(guī)定連續(xù)物理存儲(chǔ)器位置。
13.如權(quán)利要求11所述的解碼器，其中根據(jù)比特節(jié)點(diǎn)的度數(shù)劃分存儲(chǔ)器(1501，1503)。
14.如權(quán)利要求11所述的解碼器，其中連接到n度的比特節(jié)點(diǎn)的邊值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(1501，1503)的第一部分中，連接到大于n度的比特節(jié)點(diǎn)的邊值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(1501，1503)的第二部分中。
15.如權(quán)利要求11所述的解碼器，其中結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣的子矩陣產(chǎn)生限制。
16.如權(quán)利要求11所述的解碼器，其中根據(jù)信號(hào)群集調(diào)制LDPC編碼信號(hào)，所述信號(hào)群集包含8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交振幅調(diào)制)，16-APSK(幅度相移鍵控)，32-APSK和QPSK(正交相移鍵控)中的一個(gè)。
17.如權(quán)利要求11所述的解碼器，還包括用于存儲(chǔ)存儲(chǔ)器(1501，1503)的地址的只讀存儲(chǔ)器。
18.如權(quán)利要求11所述的解碼器，還包括連接到存儲(chǔ)器(1501，1503)的處理器，其中該組邊值在處理器的單個(gè)時(shí)鐘周期中被取得，并且與M個(gè)比特節(jié)點(diǎn)或M個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的組相鄰，其中M是并行處理引擎的數(shù)量。
19.一種可被用于對(duì)LDPC編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)解碼器訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，包括第一部分，其存儲(chǔ)與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的第一組邊值，第一組邊被連接到n度的比特節(jié)點(diǎn)；和第二部分，其存儲(chǔ)與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的第二組邊值，第二組邊被連接到大于n度的比特節(jié)點(diǎn)，其中從第一組或第二組取得一組邊值以輸出解碼信號(hào)。
20.如權(quán)利要求19所述的存儲(chǔ)器，其中預(yù)定方案規(guī)定連續(xù)物理存儲(chǔ)器位置。
21.如權(quán)利要求20所述的存儲(chǔ)器，其中邊的連續(xù)放置對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣產(chǎn)生限制。
22.如權(quán)利要求19所述的存儲(chǔ)器，其中根據(jù)信號(hào)群集調(diào)制LDPC編碼信號(hào)，所述信號(hào)群集包含8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交振幅調(diào)制)，16-APSK(幅度相移鍵控)，32-APSK和QPSK(正交相移鍵控)中的一個(gè)。
全文摘要
提供了用于對(duì)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的方案。從存儲(chǔ)器(1501，1503)得到與用于產(chǎn)生LDPC編碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)化奇偶校驗(yàn)矩陣相關(guān)的邊值。邊值規(guī)定比特節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，并且按照允許并行取得一組邊值的預(yù)定方案被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。根據(jù)取得的邊值輸出對(duì)應(yīng)于LDPC編碼信號(hào)的解碼信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L27/18GK1669227SQ03800850
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者姆斯塔法·伊羅茲, 李林楠(音譯), 孫豐文(音譯), 鮑勃·卡薩格諾, 亞當(dāng)·溫安肯 申請(qǐng)人:休斯電子公司