專利名稱：用于在使用低密度奇偶校驗碼的通信系統(tǒng)中的信道編碼和解碼的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)，更具體地說，涉 及有效地生成LDPC碼并實現(xiàn)信道的編碼和解碼的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
符號間干擾(ISI)以及各種噪聲和信道的衰落顯著降低了無線通信系統(tǒng)的鏈路 的性能。因此，為了實現(xiàn)高速數(shù)字通信系統(tǒng)的目的，必須開發(fā)用于克服所述噪聲、衰落和ISI 的技術(shù)，所述高速數(shù)字通信系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)處理、高速的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)的高可靠性， 諸如下一代移動通信、數(shù)字廣播和移動因特網(wǎng)。近來，已經(jīng)對利用糾錯碼來作為用于有效地 將失真信息恢復(fù)到其原始狀態(tài)并改善通信的可靠性的方法進行了積極的研究。由Gallager在二十世紀(jì)六十年代首次引入的LDPC碼由于其復(fù)雜的實現(xiàn)方式而 仍未被充分利用，到目前為止這超越了當(dāng)時的技術(shù)。然而，因為由Berrou、Glavieux和 Thitimajshima在1993年發(fā)現(xiàn)的turbo碼顯示出接近香農(nóng)信道容量的性能，所以對turbo 碼的性能和特征已經(jīng)進行了很多的分析研究。為此，對基于迭代解碼和圖形的信道編碼已 經(jīng)進行了很多研究。上述研究已經(jīng)引起了在二十世紀(jì)九十年代末對LDPC碼的重新研究。重新研究顯 示，當(dāng)在與LDPC碼對應(yīng)的Tarmer圖(因子圖(factor graph)的特定情況)上基于和-積 算法(sum-product algorithm)使用迭代解碼來執(zhí)行解碼時，LDPC碼的性能接近香農(nóng)信道容量。通常，用圖形表示法來表示LDPC碼。同樣，可以使用基于圖論、代數(shù)學(xué)和概率論的 方法來分析LDPC碼的特征。一般來說，信道編碼的圖形模型對于描述碼是有用的。當(dāng)關(guān)于 編碼比特的信息對應(yīng)于圖形中的頂點且編碼比特之間的關(guān)系對應(yīng)于圖形中的邊(即線段) 時，可以將信道碼的圖形模型認(rèn)為是其中頂點通過邊來交換預(yù)定消息的通信網(wǎng)絡(luò)。因此，可 以導(dǎo)出自然解碼算法。例如，從可以被認(rèn)為是一類圖形的網(wǎng)格(trellis)導(dǎo)出的解碼算法 包括公知的維特比(Viterbi)算法和Bahl、Cocke、Jelinek及Raviv (BCJR)算法。LDPC碼通常通過奇偶校驗矩陣來定義，并且可以使用被普遍稱為Tarmer圖的二 分圖來表示。在該二分圖中，頂點被劃分為兩種不同的類型。通過由被稱為“變量節(jié)點”和 “校驗節(jié)點”的頂點形成的二分圖來表示LDPC碼。變量節(jié)點對應(yīng)于按一對一比率的編碼比 特。參照圖1和圖2，提供對于LDPC碼的圖形表示法的描述。首先，圖1示出LDPC碼的奇偶校驗矩陣Hl的例子，其包括4行和8列。參照圖1， 8列表示LDPC碼，其生成具有長度為8的碼字，并且每列對應(yīng)于編碼的8個比特。圖2是示出與圖1的Hl對應(yīng)的Tanner圖的圖。參照圖2，LDPC 碼的 Tanner 圖包括 8 個變量節(jié)點 XP02、x2204、x3206、x4208、x5210、 x6212、X7214 和 X8216 以及 4 個校驗節(jié)點 218、220、222 和 224。CN 101965687 A
說明書
2/13 頁這里，LDPC碼的奇偶校驗矩陣Hl中的第i列和第j行分別對應(yīng)于變量節(jié)點Xi和 第j個校驗節(jié)點。同樣，其中在LDPC碼的奇偶校驗矩陣Hl中的第i列與第j行交叉的位 置的值1、即非零值意味著在圖2的Tanner圖中的變量節(jié)點Xi和第j個校驗節(jié)點之間存在 邊。LDPC碼的Tarmer圖中的每個變量節(jié)點和每個校驗節(jié)點的度表示在節(jié)點之間做出 連接的邊的數(shù)目。該邊的數(shù)目等于與LDPC碼的奇偶校驗矩陣Hl中的相關(guān)節(jié)點對應(yīng)的列或 行中的非零項(即元素)的數(shù)目。例如，在圖2 中，變量節(jié)點 xfi^jJO^xJOejJOSjJKKxJUjJH 禾口 x8216 的度分別是4、3、3、3、2、2、2和2。校驗節(jié)點218、220、222和224的度分別是6、5、5和5。同 樣，在正則序列(regular sequence)中，分別與圖2的變量節(jié)點對應(yīng)的圖1的奇偶校驗矩 陣Hl的列中的非零項的數(shù)目與度4、3、3、3、2、2、2和2—致。在正則序列中，分別與圖2的 校驗節(jié)點對應(yīng)的圖1的奇偶校驗矩陣Hl的行中的非零項的數(shù)目與度6、5、5和5—致。為了表示LDPC碼的節(jié)點的度分布，均具有度I的變量節(jié)點的數(shù)目與變量節(jié)點的總 數(shù)之比被設(shè)置為并且均具有度j的校驗節(jié)點的數(shù)目與校驗節(jié)點的總數(shù)之比被設(shè)置為gj。例如，在如圖1和圖2所示的LDPC碼的情況下，f2 = 4/8、f3 = 3/8、f4 = 1/8，且 對于 i Φ 2、3 和 4，Α = 0，以及 g5 = 3/4、g6 = 1/4，且對于 j 興 5 禾Π 6,gi = O。當(dāng) LDPC 碼 的長度被設(shè)置為N(即列數(shù)被設(shè)置為N)且行數(shù)被設(shè)置為N/2時，通過下面的等式(1)來計 算具有上述度分布的整個奇偶校驗矩陣中的非零項的密度。
2f2N+3 f}N+ 4f4N = 5.25
Nx Ν/2......⑴在等式(1)中，當(dāng)N增加時，奇偶校驗矩陣Hl中1的密度持續(xù)降低。非零項的密 度通常與LDPC碼的碼長度N成反比例。因此，當(dāng)N較大時，非零項的密度非常小。出于這 個原因，LDPC碼在其名稱中包括低密度的含義。參照圖3描述應(yīng)用本發(fā)明的LDPC碼的奇偶校驗矩陣Hl的結(jié)構(gòu)特征。圖3示出在作為數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)之一的數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星傳輸?shù)诙?DVB-S2)中 被采用為標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的LDPC碼。在圖3中，N1和K1表示LDPC碼中的塊長度和信息字的長度。(N1-K1)表示奇偶校 驗長度。此外，以可以建立q = (N1-K1VM1的方式確定M1和q。此時，K1ZM1被確定為是整 數(shù)。參照圖3，奇偶校驗矩陣中的奇偶校驗部分(即，從第K1列到第(N1-I)列)的結(jié) 構(gòu)為雙對角形式。因此，與奇偶校驗部分對應(yīng)的列的度分布除了最后一列具有值1外，全部 具有值2。應(yīng)用于奇偶校驗矩陣中的信息字部分(S卩，從第O列到第(K1-I)列)的規(guī)則如下。規(guī)則1 通過將與奇偶校驗矩陣中的信息字對應(yīng)的K1列劃分為多個組(每個組具 有M1列)而生成VM1個列組。用于形成屬于每個列組的列的方法遵循下面的規(guī)則2。規(guī)則2 在第i (i = 1，......，K1ZiM1)列組的第O列中確定1的位置。當(dāng)屬于第i列組的第O列的度被表示為D1時，如果假設(shè)具有1作為其項的行的位置被表示為41/,R巧,…,ICij ,則由下面的等式(2)來定義在屬于第i列組的第j(j = 1， 2，...，M1-I)列中、具有1作為其項的行的位置——位置R”/(k = l’2,…’Di)。
Rlk； =Rgl^qmod(Nl-Kl)k = 1，2，· · .，Di, i = 1，. · ·，K1ZM1，禾口 j = 1，· · .，M1-I...... (2)當(dāng)應(yīng)用規(guī)則2時，屬于第i(i = 1,... ,VM1)列組的列的度都被固定為Dp為了 便于容易地理解其中通過規(guī)則2而存儲關(guān)于奇偶校驗矩陣的信息的DVB-S2LDPC碼的結(jié)構(gòu)， 考慮下面的例子。當(dāng)假設(shè)N1 = 30、K1 = 15、M1 = 5且q = 3時，在3個列組的每個第0列中具有1 作為其項的行的位置信息可以被表示為如下3個序列。這里，為了描述的方便，通過下面的 權(quán)重1 (weight-Ι)位置序列來定義這3個序列。H0l,02’
^0=0,^ =11,^=13,
鄉(xiāng)=OKo) =14
權(quán)重1位置序列可以被表示為如下的僅僅是對于每個列組的相關(guān)位置信息。
012
01113
01014
艮口，通過依序表示在第i列組中具有1作為其項的行的位置信息來獲得第i列的序列。
當(dāng)使用與上述例子和規(guī)則1及2均對應(yīng)的信息來形成奇偶校驗矩陣時，可以以具
有與DVB-S2LDPC碼的概念相同的概念的方式來生成下面圖4的LDPC碼。圖4示出LDPC碼的奇偶校驗矩陣的例子?？梢允褂糜梢?guī)則1和2設(shè)計的DVB-S2LDPC碼中的結(jié)構(gòu)形式來執(zhí)行有效的編碼。使 用下面的例子來描述用于使用DVB-S2的奇偶校驗矩陣來執(zhí)行LDPC編碼的過程。提供當(dāng)N1 = 16200、K1 = 10800、M1 = 360 且 q = 15 時使用 DVB-S2LDPC 碼的編 碼過程。此外，具有長度為K1的信息字的比特被表示為(、，I1, ...，ikH)，且具有長度為 (NfK1)的奇偶校驗比特被表示為(P。，P1, ...，Pn1K)。步驟1 編碼器如下初始化奇偶校驗比特P。= P1=…=Pni-KH = O步驟2 從所存儲的奇偶校驗矩陣的位置信息中讀取關(guān)于在屬于信息字的第1列 組的第0列中具有1作為其項的行的信息?？梢匀缦卤硎舅x取的信息的僅相關(guān)位置信息的例子0208416131548128614603196429724813369345146202622。此外，所讀取的信息的多段相關(guān)位置信息可以被如下表示為權(quán)重1位置序列R^ = 0,R!》=2084,^ =1613，/^) =1548,^ -1286，鄉(xiāng)=1460,鄉(xiāng)=3196，及漢=4297，C=2481，/^°) =3369，
. 3451，<。2) = 4620，<3) = 2622。所讀取的信息和信息比特iQ被用于更新奇偶校驗比特Pxs，如下面的等式(3)所 定義的，其中X表示Rw1^ k+1,2,...和13中的每個。P0 =P0 Φ i0 ,P2m = P2084 ΘI0 ,P1613 = P1613 φ i0,P1548 = P1549 Φ 0 ,Pm6 ~ Pl2s6 Φ i0 .Ρ 460 = Pim 十 iO ‘Ρ4297 = ^4297 1O，戶2481 = ^2481 iO ’Pm9 = P3369 ΘI0 ,P3451 = P3451 i0 ,P4620 = P4620 Θ 0,
Pim= Ρ2622 ^iQ...... (3)在等式(3)中，Pi= P χ J0可以被表示為P- ^P^h ’并且
十表示二進制加。步驟3 通過下面的等式(4)來計算iQ之后的359個信息字比特im(m= 1，2，···， 359)的每個的值。{x+ (m HiodM1) X q} mod (N1-K1)，M1 = 360，和 m = 1，2，· · ·，359...... (4)在等式⑷中，χ表示R^^k+lJ，...，13中的每個的值。在該情況下，等式⑷ 具有與等式(2)相同的概念。接下來，通過等式(4)獲得的值用于執(zhí)行與等式(3)類似的計算。即，對于im，更新Plx+OnmodM》XqImod(N1-K1)。例如，當(dāng)m = 1時，即對于I1，通過下面的等式(5) 來更新P (x+q) mod (N1-K1)。P15 = P15 θ /丨,Pim = Pim 十 /丨,Pi628 A628 十 iXP1563 = ρ15ω ΘI1 ,Pim = P\m 十 h，Pl47s = Pws h ’P32Il =^n H ’夕4312 = A3I2 ^t ^2496 = P2496 Φ iI，P3384 = p3m θ I1 ,ρΜ66 = ρ3466 θ /丨,p4m = ρ4635 θ Z1 ’
Ρ2637 =Ρ2637 十、等式(5)對應(yīng)于其中q被假設(shè)為等于15的情況。對于m = 1,2
....(5)
,...,359以相同
7的方式執(zhí)行上述過程。步驟4 以與上述步驟2相同的方式對于第361個信息字比特i36(1讀取R(k)2,Q，k+1， 2，...，13的信息，并且更新特定奇偶校驗比特px。這里，χ表示R(k)2,Q。通過對i36Q之后的359個信息字比特i36Q、i361.......I719類似地應(yīng)用等式⑷來
更新P {x+(IiimodM1) Xqlmod(N1-K1)(其中，m = 361，362，· · ·，719)。步驟5 對于具有360個信息字比特的每個信息字比特組重復(fù)步驟2、3和4的過程。步驟6，最后，通過下面的等式(6)來確定奇偶校驗比特。Pi = Pi 十 pH (i = 1，2，...，Ν「Κ「1)......(6)在等式(6)中，Pi是通過完成LDPC編碼而獲得的奇偶校驗比特。如上所述，在DVB-S2中通過步驟1至6的過程執(zhí)行LDPC編碼。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題同時，應(yīng)當(dāng)以適合于支持實際通信系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)傳輸量的方式來設(shè)計上述LDPC 編碼。具體而言，根據(jù)服務(wù)請求而具有用于支持各種數(shù)據(jù)傳輸量的各種塊長度的LDPC編碼 對于向其應(yīng)用混合自動重發(fā)請求(HARQ)方案、自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)方案等以用于支持 高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹С指鞣N廣播服務(wù)的通信系統(tǒng)和自適應(yīng)通信系統(tǒng)來說是必要的。然而，在傳統(tǒng)LDPC編碼中，生成均具有相同長度的多個LDPC碼字，以致在編碼和 解碼信道上存在限制。因此，LDPC編碼方案對于需要大量數(shù)據(jù)處理、高速數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)的更高可靠性 的高速數(shù)字通信系統(tǒng)來說是必要的。此外，存在對于應(yīng)用更有效的LDPC碼字的信道編碼和 解碼方案的需求。技術(shù)方案做出本發(fā)明以解決至少上述問題和/或劣勢，并提供至少下述優(yōu)點。因此，本發(fā)明 的一個方面提供了一種在通信系統(tǒng)中對具有固定長度的LDPC碼應(yīng)用縮短(shorten)或刪 余(puncture)、并生成具有可變長度的LDPC碼的設(shè)備和方法。本發(fā)明的另一方面提供了一種在通信系統(tǒng)中通過預(yù)定規(guī)則改變縮短比特數(shù)與刪 余比特數(shù)的比率、并生成具有可變長度的LDPC碼的設(shè)備和方法。本發(fā)明的另一方面提供了一種使用縮短或刪余來從具有固定長度的LDPC碼生成 具有可變長度的LDPC碼并使用所生成的LDPC碼來編碼/解碼信道的設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系 統(tǒng)中用于對信道進行編碼的方法。使用預(yù)定數(shù)目的縮短的比特來執(zhí)行縮短。執(zhí)行LDPC編 碼。根據(jù)預(yù)定數(shù)目的縮短的比特應(yīng)用預(yù)定規(guī)則，并且確定要刪余的比特的數(shù)目?；谒_ 定的要刪余的比特的數(shù)目來執(zhí)行刪余。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系 統(tǒng)中用于對信道進行解碼的方法。基于接收信號確定縮短和刪余模式(pattern)。當(dāng)存在 已用于執(zhí)行縮短或刪余的比特時，根據(jù)所確定的縮短模式，縮短的比特的值被設(shè)置為0，根據(jù)所確定的刪余模式設(shè)置擦除，并且執(zhí)行LDPC解碼。確定縮短和刪余模式的步驟包括將刪 余的比特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目的比率設(shè)置為(B+l)/B，其中B是整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系 統(tǒng)中用于對信道進行編碼的設(shè)備。該設(shè)備包括縮短模式應(yīng)用單元，用于使用預(yù)定數(shù)目的縮 短的比特來執(zhí)行縮短。該設(shè)備還包括LDPC編碼器，用于基于由縮短模式應(yīng)用單元縮短的 LDPC碼來執(zhí)行編碼。該設(shè)備還包括控制單元，用于對縮短的比特的數(shù)目應(yīng)用預(yù)定規(guī)則，并且 確定要刪余的比特的數(shù)目。該設(shè)備額外包括刪余模式應(yīng)用單元，用于基于所確定的要刪余 的比特的數(shù)目對由LDPC編碼器生成的LDPC碼字執(zhí)行刪余。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系 統(tǒng)中用于對信道進行解碼的設(shè)備。該設(shè)備包括解調(diào)器，用于接收并解調(diào)信道。該設(shè)備還包 括縮短/刪余模式確定或估計單元，用于基于解調(diào)信號確定預(yù)定的縮短和刪余模式，并向 LDPC解碼器提供關(guān)于要縮短和刪余的比特的位置信息。該設(shè)備還包括LDPC解碼器，用于根 據(jù)所提供的關(guān)于要縮短和刪余的比特的位置信息，插入與縮短的比特的數(shù)目一樣多的0并 設(shè)置與刪余的比特的數(shù)目一樣多的擦除，并且解碼LDPC碼。有益效果本發(fā)明實施例的設(shè)備和方法在利用LDPC碼的通信系統(tǒng)中使用關(guān)于給定奇偶校驗 矩陣的信息生成具有可變長度的LDPC碼，并且確保了通信系統(tǒng)的可擴展性和靈活性。此外，本發(fā)明實施例的設(shè)備和方法在使用LDPC碼的通信系統(tǒng)中利用關(guān)于給定奇 偶校驗矩陣的信息來生成最大程度地保持了預(yù)定有效接收范圍的LDPC碼，并且最大程度 地確保了信道傳輸。當(dāng)對為了根據(jù)系統(tǒng)需求而支持各種塊長度而生成的LDPC碼字應(yīng)用縮短或刪余 時，本發(fā)明實施例的設(shè)備和方法確保了已執(zhí)行縮短或刪余的LDPC碼的性能與在執(zhí)行縮短 或刪余前的LDPC碼的系統(tǒng)性能類似。因此，本發(fā)明實施例的設(shè)備和方法通過對LDPC碼應(yīng) 用縮短和刪余而確保更快的數(shù)據(jù)處理速度。


從下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其他特征、方面和優(yōu)點將更加 清楚，在附圖中圖1示出長度為8的LDPC碼的奇偶校驗矩陣；圖2是示出長度為8的LDPC碼的奇偶校驗矩陣的Tanner圖的圖；圖3是示出DVB-S2LDPC碼的示意性結(jié) 的圖；圖4示出DVB-S2的形式的LDPC碼的奇偶校驗矩陣；圖5是示出在利用應(yīng)用了本發(fā)明實施例的LDPC碼的通信系統(tǒng)中的收發(fā)器的配置 的框圖；圖6和圖7是示出應(yīng)用本發(fā)明實施例的、通過對DVB-S2LDPC編碼應(yīng)用縮短和刪余 而獲得的性能曲線的圖；圖8、圖9和圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的縮短比特的數(shù)目與刪余比特的數(shù)目 的關(guān)系公式的圖；圖11和圖12是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用縮短和刪余的DVB-S2LDPC編碼的改進性能的圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的關(guān)于LDPC信息字的長度的碼率的變化的圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的當(dāng)應(yīng)用刪余模式時在接收器中的LDPC解碼過程 的流程圖；圖15是示出使用應(yīng)用了由本發(fā)明實施例提出的刪余和縮短的LDPC碼的發(fā)送器的 配置的框圖；以及圖16是示出使用應(yīng)用了由本發(fā)明實施例提出的刪余和縮短的LDPC碼的接收器的 配置的框圖。
具體實施例方式將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)注意，用相同或類似的參考標(biāo)記 來表示相同或類似的組件，即使它們被示出在不同的圖中。為了避免混淆本發(fā)明的主題，省 略了對本領(lǐng)域公知的結(jié)構(gòu)或過程的詳細描述。本發(fā)明提供了一種方法，通過該方法，在用于向LDPC編碼應(yīng)用縮短和刪余的系統(tǒng) 中，通過預(yù)定規(guī)則來改變縮短的比特與刪余的比特的比率，以最小化由于縮短的比特與刪 余的比特的比率固定而導(dǎo)致的有效接收范圍的改變。圖5是示出在使用應(yīng)用了本發(fā)明實施例的LDPC碼的通信系統(tǒng)中的收發(fā)器的配置 的框圖。參照圖5，輸入信號u由發(fā)送器510的LDPC編碼器511編碼，該LDPC編碼器511 輸出信號c。信號c由調(diào)制器513調(diào)制，該調(diào)制器513輸出用于通過無線信道520傳輸?shù)男?號S。然后，接收器530的解調(diào)器531解調(diào)來自接收(Rx)信道的信號r并輸出信號x。LDPC 解碼器533基于解調(diào)的Rx信道估計&在這種情況下，LDPC編碼器511按照預(yù)定方案以滿 足通信系統(tǒng)所需的塊長度的方式生成奇偶校驗矩陣。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的、使用LDPC并因此不需要分離的額外存儲信息的LDPC編 碼器511支持各種塊長度。根據(jù)本發(fā)明的用于支持各種塊長度的方法使用刪余或縮短技 術(shù)。刪余是指這樣的技術(shù)其對給定的特定奇偶校驗矩陣執(zhí)行LDPC編碼，生成LDPC碼 字，然后并不實際發(fā)送LDPC碼字的特定部分。因此，接收器確定要擦除的沒有被發(fā)送的部 分。同時，當(dāng)將刪余與縮短比較時，兩種技術(shù)具有減少LDPC碼字的長度的共同特征。 然而，刪余與縮短的不同之處在于其對特定比特的值沒有限制。即，在刪余中，來自特定信 息字比特或所生成的奇偶校驗比特的特定部分不被發(fā)送，并且接收器將未發(fā)送的特定部分 處理為擦除。將使用在圖3中示出的DVB-S2LDPC碼的奇偶校驗矩陣來描述刪余。在圖3中示出的奇偶校驗矩陣中，總長度為N1，前面部分對應(yīng)于長度為K1的信息 字比特(i。，I1, ... , i.i)，而后面部分對應(yīng)于長度為N1-K1的奇偶校驗比特(Pci，P1,...,
Pm-κι-1) ο也就是說，當(dāng)已生成的長度都為N1的LDPC碼字當(dāng)中僅位于Np個約定位置的比特 不被發(fā)送時，產(chǎn)生與發(fā)送長度為N1-Np的LDPC碼字相同的效果。
在上述奇偶校驗矩陣中，與刪余的比特對應(yīng)的列在解碼過程中全部被毫無遺漏地 使用。因此，在這一點上，刪余與縮短不同。當(dāng)建立系統(tǒng)時，發(fā)送器和接收器可以以相同的方式共享或估計關(guān)于刪余的比特的 位置信息。因此，接收器將相關(guān)的刪余的比特僅處理為擦除，并執(zhí)行解碼。取決于刪余，實際由發(fā)送器發(fā)送的塊的長度為N1-Np,并且信息字的長度未改變，仍 是K115因此，碼率變SK1AN1-Np)，且總是大于給定的初始碼率ινχ。下面描述當(dāng)同時向給定LDPC編碼應(yīng)用刪余和縮短時的特征。為了便于描述，初始LDPC碼的塊長度和信息字長度分別被設(shè)置為N1和&。此外， 最終LDPC碼的塊長度和信息字長度分別被設(shè)置為N2和K2。最終LDPC碼意指通過對初始 LDPC碼執(zhí)行縮短和刪余而最終得到的。當(dāng)定義N1-N2 = ΝΔ和K1-K2 = Ks,如果在DVB-S2LDPC碼的奇偶校驗矩陣中縮短 與K2 —樣多的比特并刪余與ΝΡ( = Νδ-Κ5) 一樣多的比特，則可以生成具有N2和K2作為其 塊長度和信息字長度的LDPC碼。當(dāng)在所生成的LDPC碼中ΝΔ > 0或Ks > 0時，碼率變?yōu)?K、~Ks
_ τν^ν其通常與DVB-S2LDPC碼的碼率K1Z^N1不同。因此，代數(shù)特征改變了。這里，ΝΔ = Ks的情況對應(yīng)于其中縮短和刪余二者都未被應(yīng)用、或者僅進行了縮短的情況。如上所述，當(dāng)適當(dāng)調(diào)整縮短的比特的數(shù)目和刪余的比特的數(shù)目時，LDPC編碼可以 提供系統(tǒng)所需的碼率和塊長度。與此相關(guān)地，本發(fā)明的實施例提出了一種方法，其使用縮短和刪余的特征適當(dāng)調(diào) 整縮短與刪余的比率，生成具有不同碼率的代碼，并最大程度地維持預(yù)定的有效接收范圍。當(dāng)以預(yù)定比率對碼率為 1/5,N1 = 16200,K1 = 3240為=360 和 q! = 36 的 DVB-S2 碼以及碼率為 4/9、& = 16200,K1 = 7200,M1 = 360 和 qi = 25 的 DVB-S2LDPC 碼應(yīng)用特定 模式的縮短和刪余時，系統(tǒng)性能如圖6和圖7所示。參照圖6和圖7，當(dāng)在接近比特誤差率(BER) = 10_5處完全沒有應(yīng)用縮短和刪余 時的情況以及當(dāng)K2 = 360時的情況之間的性能差異達到接近2dB。為了補償由于上述性能差異所導(dǎo)致的有效接收范圍的損失，在向LDPC編碼應(yīng)用 縮短和刪余后不應(yīng)當(dāng)對LDPC碼應(yīng)用相同的碼率。即，為了獲得甚至更大的編碼增益，應(yīng)當(dāng) 通過甚至更少的比特的刪余來發(fā)送具有低碼率的LDPC碼。例如，在圖6中，當(dāng)K2 = 360時，為了維持1/5的碼率，Np已被設(shè)置為11520。然 而，隨著Np慢慢(by inches)減少，碼率逐漸變得更小，并且發(fā)生DVB-S2LDPC碼的性能接 近于類似N1 = 16200, K1 = 3240, M1 = 360和qi = 36的DVB-S2碼的性能的情況。因此，當(dāng)應(yīng)用大量縮短時應(yīng)當(dāng)執(zhí)行較少的刪余，以使得給定LDPC碼的性能以及對 其應(yīng)用縮短和刪余的LDPC碼的性能可以都盡可能和預(yù)定值一樣高。因此，本發(fā)明提出一種縮短和刪余方法，其具有如圖8、圖9和圖10的關(guān)系圖，以使 得它們可以被簡單地應(yīng)用，同時盡可能多地防止有效接收范圍中的大變化。首先，可以由下面的等式(7)來表示圖8的關(guān)系圖。\=隊-Mx^K-AA+ 如幻(7)其中，|_χ」表示最大取整，其小于或等于X。在等式(7)中，確定斜率值的A被設(shè)置為如下值用于確定Np的適當(dāng)值，以使得即 使當(dāng)K2的值變得更小時，LDPC碼的性能也可以不退化?？梢杂孟旅娴牡仁舰莵肀硎緢D9的關(guān)系圖。
‘ K2<X,Np=B
R ...... (8)在等式⑶中，當(dāng)1(2的值小于或等于特定值時，保持預(yù)定的刪余的比特的數(shù)目。另
一方面，當(dāng)K2的值大于該特定值時，應(yīng)用按特定比率與K1-K2成比例的要被刪余的比特的數(shù)目。同時，在圖9中，K2的區(qū)域被劃分為2個區(qū)間。然而，K2的區(qū)域可以被劃分為多于 2個的區(qū)間，并且可以被設(shè)置為多于2個的區(qū)間?？梢杂孟旅娴牡仁?9)來表示圖10的關(guān)系圖。
K2 ^ Xx Np = C < Xx <K2 <X2t Np=D
K2 >X2> Np = O...... (9)等式(9)取決于K2的每個區(qū)域而分開定義刪余的比特的數(shù)目。在圖10中，K2的 區(qū)域被設(shè)置為3個區(qū)間。然而，K2的區(qū)域可以被劃分為多于3個的區(qū)間，并且可以被設(shè)置為 多于3個的區(qū)間。與等式(7)、等式⑶和等式(9)對應(yīng)的圖8、圖9和圖10的共同特征在于，當(dāng)K2 的長度較短時，縮短和刪余的比率較低。因此，即使當(dāng)K2繼續(xù)變得更小，對其應(yīng)用了縮短和 刪余的LDPC碼的性能也不繼續(xù)退化。具體而言，在等式(7)、等式(8)和等式(9)當(dāng)中的等 式(7)中，可以通過對于所有的K2取不同的刪余的比特的比率來獲得較好的性能改善。然而，當(dāng)取決于每個系統(tǒng)而希望一些性能改進和較低的實現(xiàn)復(fù)雜度時，由等式(8) 或等式(9)定義的方法可能更有效。圖11和圖12是示出向圖6和圖7的DVB-S2LDPC碼應(yīng)用與等式(7)對應(yīng)的方法 而獲得的性能的圖，以便理解本發(fā)明的實施例所提出的縮短和刪余的性能。如圖6和圖7所示，在K2具有最小值的情況和K2具有最大值的情況之間的性能 差異接近于2dB。然而，從圖11和圖12中注意到，BER = 10_5附近的性能差異顯著降低到 0. 4dB以內(nèi)。具體而言，圖11和圖12示出具有包括N1 = 16200,K1 = 7200、]^ = 360、qi = 25以及碼率R為4/9的特性的DVB-S2LDPC碼的性能曲線。
在圖11中，等式(10)用于向DVB-S2LDPC編碼應(yīng)用刪余。
權(quán)利要求
一種在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中用于對信道進行編碼的方法，該方法包括步驟使用預(yù)定數(shù)目的縮短的比特來執(zhí)行縮短；執(zhí)行LDPC編碼；根據(jù)所述預(yù)定數(shù)目的縮短的比特應(yīng)用預(yù)定規(guī)則，并且確定要刪余的比特的數(shù)目；以及基于所確定的要刪余的比特的數(shù)目來執(zhí)行刪余。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述應(yīng)用預(yù)定規(guī)則的步驟中，要刪余的比特的 數(shù)目與縮短的比特的預(yù)定數(shù)目的比率被設(shè)置為(B+1) /B，其中B是整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述應(yīng)用預(yù)定規(guī)則的步驟中，要刪余的比特的 數(shù)目與縮短的比特的預(yù)定數(shù)目的比率被設(shè)置為5/4或6/5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用預(yù)定數(shù)目的縮短的比特來執(zhí)行縮短的步驟 包括使用存儲在存儲器中的縮短模式，或使用奇偶校驗矩陣和信息字的給定長度。
5.一種在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中用于對信道進行解碼的方法， 該方法包括步驟基于接收信號確定縮短模式和刪余模式；當(dāng)存在已用于執(zhí)行縮短或刪余的比特時，根據(jù)所確定的縮短模式，將縮短的比特的值 設(shè)置為0，根據(jù)所確定的刪余模式設(shè)置擦除，并且執(zhí)行LDPC解碼；其中，確定縮短模式和刪余模式的步驟包括將刪余的比特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目 的比率設(shè)置為(B+l)/B，其中B是整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在所述確定縮短和刪余模式的步驟中，刪余的比 特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目的比率是5/4或6/5。
7.一種在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中的用于對信道進行編碼的設(shè) 備，該設(shè)備包括縮短模式應(yīng)用單元，用于使用預(yù)定數(shù)目的縮短的比特來執(zhí)行縮短；LDPC編碼器，用于基于由所述縮短模式應(yīng)用單元縮短的LDPC碼來執(zhí)行編碼；控制單元，用于對所述預(yù)定數(shù)目的縮短比特應(yīng)用預(yù)定規(guī)則，并且確定要刪余的比特的 數(shù)目；以及刪余模式應(yīng)用單元，用于基于所確定的要刪余的比特的數(shù)目對由所述LDPC編碼器生 成的LDPC碼字執(zhí)行刪余。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述控制單元將要刪余的比特的數(shù)目與縮短的 比特的預(yù)定數(shù)目的比率設(shè)置為(B+l)/B，其中B是整數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述控制單元將要刪余的比特的數(shù)目與縮短的 比特的預(yù)定數(shù)目的比率設(shè)置為5/4或6/5。
10.一種在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中用于對信道進行解碼的設(shè)備， 該設(shè)備包括解調(diào)器，用于接收并解調(diào)信道；縮短/刪余模式確定或估計單元，用于基于解調(diào)信號確定預(yù)定的縮短和刪余模式，并 向LDPC解碼器提供關(guān)于要縮短和刪余的比特的位置信息；以及LDPC解碼器，用于根據(jù)所述關(guān)于要縮短和刪余的比特的位置信息，插入與縮短的比特的數(shù)目一樣多的0并設(shè)置與刪余的比特的數(shù)目一樣多的擦除，并且解碼LDPC碼，其中，在所述縮短和刪余模式中，刪余的比特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目的比率被設(shè) 置為(B+l)/B，其中B是整數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述縮短/刪余模式確定或估計單元將刪余的 比特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目的比率設(shè)置為5/4或6/5。
全文摘要
提供了一種用于在通信系統(tǒng)中進行信道編碼/解碼的設(shè)備和方法。該設(shè)備和方法在使用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中從具有固定長度的LDPC碼字生成具有各種長度的LDPC編碼塊。該設(shè)備和方法使用預(yù)定數(shù)量的縮短的比特來執(zhí)行縮短，并執(zhí)行LDPC編碼。該設(shè)備和方法根據(jù)預(yù)定數(shù)量的縮短的比特應(yīng)用預(yù)定規(guī)則并確定要刪余的比特的數(shù)目，并基于所確定的要刪余的比特的數(shù)目來執(zhí)行刪余。
文檔編號H03M13/11GK101965687SQ200980107576
公開日2011年2月2日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者尹圣烈, 明世澔, 權(quán)桓準(zhǔn), 李學(xué)周, 林妍周, 鄭鴻實, 金宰烈 申請人:三星電子株式會社