專利名稱：提供短塊長(zhǎng)度低密度奇偶校驗(yàn)(ldpc)碼的方法和系統(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)使用編碼來確保通過有噪聲的通信信道進(jìn)行可靠的通信。例如，在無線(或無線電)系統(tǒng)中，例如衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，由于地理和環(huán)境因素，噪聲源大量存在。這些通信信道顯示了固定的容量，根據(jù)在一定信噪比(SNR)的每符號(hào)的位來表示此固定容量，它定義了理論上限(就是所謂的香農(nóng)極限)。結(jié)果，編碼設(shè)計(jì)的目的是為獲得接近這個(gè)香農(nóng)極限的比率。此目標(biāo)與抑制衛(wèi)星系統(tǒng)的帶寬有著密切的關(guān)系。一種接近香農(nóng)極限的編碼是低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼。
傳統(tǒng)上，由于許多的缺點(diǎn)，LDPC碼沒有得到廣泛應(yīng)用。一個(gè)缺點(diǎn)就是LDPC編碼技術(shù)是相當(dāng)復(fù)雜的。利用它的生成矩陣對(duì)LDPC碼進(jìn)行編碼時(shí)將需要存儲(chǔ)一個(gè)非常大的，非稀疏的矩陣。另外，LDPC碼需要很大的有效信息塊；因此，即使LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣是稀疏的，但存儲(chǔ)這些矩陣也是有問題的。
從實(shí)施方面來看，將面臨許多的挑戰(zhàn)。例如，存儲(chǔ)是LDPC碼為什么在實(shí)踐上沒有變得普及的一個(gè)主要的原因。因此，長(zhǎng)LDPC碼需要更大的存儲(chǔ)空間。而且，在LDPC碼執(zhí)行中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何在解碼器中的幾個(gè)處理引擎(節(jié)點(diǎn))之間實(shí)現(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò)。另外，在解碼器過程中的計(jì)算負(fù)載，特別是校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的操作中的計(jì)算負(fù)載，將引起問題。
因此，需要LDPC通信系統(tǒng)來進(jìn)行簡(jiǎn)單的編碼和解碼處理。也需要有效的利用LDPC碼來支持高數(shù)據(jù)速率，而不會(huì)引入更多的復(fù)雜性。也需要提高LDPC編碼器和解碼器的性能。還需要將執(zhí)行LDPC編碼的存儲(chǔ)需求減少到最小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于這些和其他的需要，其中提供了一種用于編碼低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的方法。根據(jù)作為L(zhǎng)DPC編碼信號(hào)來傳輸?shù)谋?-8中的一個(gè)表，編碼器產(chǎn)生一個(gè)具有外部Bose Chaudhuri Hocquenghem(博斯-喬赫里-霍克文黑姆)(BCH)編碼的LDPC碼。表2-8中的每個(gè)表都規(guī)定了奇偶校驗(yàn)位累加器的地址。利用基于表2-8的LDPC母碼來輸出短LDPC碼。km-kldpc虛零在BCH編碼kldpc位之前。產(chǎn)生的km位被系統(tǒng)地編碼以產(chǎn)生nm位。之后第一km-kldpc虛零被刪除以便產(chǎn)生更短的碼。對(duì)于采用8-PSK(相移鍵控)調(diào)制的具有3/5編碼率的LDPC碼，交織器通過將與LDPC碼相關(guān)的數(shù)據(jù)以列方式連續(xù)寫入到表格中，并按照從右至左以行方式讀取數(shù)據(jù)來提供輸出LDPC碼的交織位。此方法有利地提供了對(duì)LDPC碼的合適編碼和解碼，同時(shí)最小化存儲(chǔ)和處理的資源。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)方面，公開了一種用于支持低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)的傳輸?shù)姆椒?。該方法包括接收信息位。該方法還包括根據(jù)信息位，依據(jù)短LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣來產(chǎn)生16000個(gè)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼位，其中奇偶校驗(yàn)矩陣確保了關(guān)于分塊組的位節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)一直都連續(xù)的放置在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)中。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一方面，LDPC碼由根據(jù)信號(hào)星座圖(constellation)進(jìn)行調(diào)制的信號(hào)來表示，其中信號(hào)星座圖包括8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交幅度調(diào)制)，QPSK(正交相移鍵控)，16-APSK(振幅相移鍵控)和32-APSK中的一個(gè)。
仍根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)方面，已調(diào)制的LDPC編碼信號(hào)在支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的衛(wèi)星鏈路上傳輸。
本發(fā)明的其他方面，特性和優(yōu)點(diǎn)將通過簡(jiǎn)單描述的多個(gè)特定的實(shí)施例和執(zhí)行過程，從下面的詳細(xì)描述中很容易的變得更清楚，這包括設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式。本發(fā)明也能夠是其他和不同的實(shí)施例，并且它的個(gè)別細(xì)節(jié)可以在各種明顯的方面中進(jìn)行修改，所有的這些修改都不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，附圖和描述本質(zhì)上被認(rèn)為是說明，而不是作為對(duì)本發(fā)明的限制。


通過示例的方式而不是限制的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，在相應(yīng)附圖中類似的參考數(shù)字表示類似的元件，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，配置為利用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)的圖；圖2A和圖2B是在圖1的發(fā)射機(jī)中使用的示范性LDPC編碼器的圖；圖2C和圖2D是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖2B用于產(chǎn)生短幀長(zhǎng)LDPC編碼的LDPC編碼器的編碼過程的流程圖；圖3是在圖1的系統(tǒng)中的示范性接收機(jī)的圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的圖；圖5是圖4中LDPC碼矩陣的雙向線圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的子矩陣的圖，其中子矩陣包含限定為下三角區(qū)的奇偶校驗(yàn)值；圖7是由圖2B發(fā)射機(jī)支持的在各種編碼率和調(diào)制方案的LDPC碼的性能圖；圖8是由圖2B發(fā)射機(jī)支持的在各種編碼率的短LDPC碼的性能圖；和圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以執(zhí)行LDPC編碼過程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在描述用于有效解碼短幀長(zhǎng)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的系統(tǒng)、方法和軟件。在下面的描述中，為了進(jìn)行解釋說明，闡明了許多特定的內(nèi)容以便提供對(duì)本發(fā)明徹底地了解。可是，很顯然對(duì)于本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在沒有這些特定內(nèi)容的情況下或是采用等效配置的情況下也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其他的實(shí)施例中，在框圖中說明了眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以便避免對(duì)本發(fā)明的不必要的混淆。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，配置為利用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)的圖。數(shù)字通信系統(tǒng)100包括發(fā)射機(jī)101，它產(chǎn)生通過通信信道103到達(dá)接收機(jī)105的信號(hào)波形。在該離散通信系統(tǒng)100中，發(fā)射機(jī)101具有用于產(chǎn)生離散的可能消息組的消息源；可能消息中的每一條都具有相應(yīng)的信號(hào)波形。這些信號(hào)波形通過通信信道103被衰減或被改變。利用LDPC碼對(duì)噪聲信道103進(jìn)行抵制。
例如，信道103是服務(wù)支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的衛(wèi)星終端的衛(wèi)星鏈路(例如，甚小口徑天線地球站(VSAT))。所述應(yīng)用包括衛(wèi)星廣播和交互式服務(wù)(符合數(shù)字視頻廣播(DVB)-S2標(biāo)準(zhǔn))。經(jīng)由衛(wèi)星(DVB-S)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻廣播被全球廣泛地采用來提供，例如，數(shù)字衛(wèi)星電視的廣播節(jié)目。
通過發(fā)射機(jī)101產(chǎn)生的LDPC碼能在不發(fā)生任何性能損失的情況下高速執(zhí)行。從發(fā)射機(jī)101輸出的這些結(jié)構(gòu)化的LDPC碼避免了給位節(jié)點(diǎn)分配少量的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，這些位節(jié)點(diǎn)由于調(diào)制方案(例如，8-PSK)已經(jīng)受到了信道誤碼。
這些LDPC碼具有可平行化的解碼算法(不同于Turbo碼)，它有利地包括例如加法，比較和表格查詢的簡(jiǎn)單操作。而且，細(xì)心設(shè)計(jì)出的LDPC碼不會(huì)表現(xiàn)出任何錯(cuò)誤平底(error floor)的符號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，利用相對(duì)簡(jiǎn)單的編碼技術(shù)，發(fā)射機(jī)101產(chǎn)生基于奇偶校驗(yàn)矩陣(在解碼過程中便于有效的存儲(chǔ)訪問)的LDPC碼而與接收機(jī)105進(jìn)行通信。假定信息塊的長(zhǎng)度充分大，發(fā)射機(jī)101使用性能可以勝過級(jí)聯(lián)turbo+RS(里德-索羅蒙)碼的LDPC碼。
圖2A和2B是在圖1的發(fā)射機(jī)中配置的示范性LDPC編碼器的圖。如圖2A所示，發(fā)射機(jī)200具有用于從信息源201接收輸入并輸出高冗余的編碼流的LDPC編碼器，該編碼流適合在接收機(jī)105進(jìn)行糾錯(cuò)處理。信息源201從離散字母表X中產(chǎn)生k個(gè)信號(hào)。LDPC碼由奇偶校驗(yàn)矩陣規(guī)定。換句話說，通常，編碼LDPC碼要求規(guī)定生成矩陣。即使可能利用高斯消元法(Gaussianelimination)從奇偶校驗(yàn)矩陣中得到生成矩陣，所產(chǎn)生的矩陣不再稀疏，并且存儲(chǔ)的大量生成矩陣可能很復(fù)雜。
編碼器203利用簡(jiǎn)單的編碼技術(shù)從字母表Y中產(chǎn)生到調(diào)制器205的信號(hào)，所述簡(jiǎn)單編碼技術(shù)通過在奇偶校驗(yàn)矩陣上施加構(gòu)造來使用唯一的奇偶校驗(yàn)矩陣。具體地，通過限制矩陣的某個(gè)部分為三角形，對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣進(jìn)行約束。這種奇偶校驗(yàn)矩陣的結(jié)構(gòu)將通過下面的圖6進(jìn)行更完全地描述。這樣的約束導(dǎo)致可以忽略的性能損耗，因此構(gòu)成了一個(gè)具有吸引力的折衷辦法。
調(diào)制器205將來自編碼器203的編碼信息映射為信號(hào)波形，此信號(hào)波形被發(fā)送到發(fā)送天線207，它經(jīng)過信道103發(fā)射這些波形。因此，編碼信息被調(diào)制并被分配到發(fā)送到線207。將在下面敘述從發(fā)送天線207傳播給接收機(jī)(圖3所示)的傳輸。
圖2B說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，利用博斯-喬赫里-霍克文黑姆(BCH)編碼器和循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)編碼器的LDPC編碼器。在這個(gè)方案下，由LDPC編碼器203連同CRC編碼器209和BCH編碼器211產(chǎn)生的碼，具有級(jí)聯(lián)外部BCH碼和內(nèi)部低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。此外，利用循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)碼來實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)檢測(cè)。在示范性實(shí)施例中，CRC編碼器209使用生成多項(xiàng)式為(x5+x4+x3+x2+1)(x2+x+1)(x+1)的8-位CRC碼來進(jìn)行編碼。CRC碼被輸出到BCH編碼器211。
LDPC編碼器203將大小為kldpc的信息塊i=(i0,i1,...,ikldpc-1),]]>系統(tǒng)地編碼到大小為nldpc的碼字上，c=(i0,i1,...,ikldpc-1,p0,p1,...,pnldpc-kkdpc-1).]]>碼字的傳輸是按照給定的順序從i0開始并以pnldpt-kldpc-1結(jié)束。在下表1中給出LDPC碼的參數(shù)(nldpc，kldpc)。

表1LDPC編碼器203的任務(wù)是為每一個(gè)塊kldpc信息位(i0，i1，...，ikldpc-1)確定nldpc-kldpc個(gè)奇偶校驗(yàn)位(p0，p1，...，pnldpc-kldpc-1)。該過程如下。首先，初始化奇偶校驗(yàn)位；p0=p1=p2=...=pnldpc-kldpc-1=0.]]>第一信息位i0，在圖表2-8的第一行中指定的奇偶校驗(yàn)位地址上進(jìn)行累積。例如，對(duì)于比率2/3(表4)，計(jì)算結(jié)果如下p0＝p0_i0p10491＝p10491_i0p16043＝p16043_i0p506＝p506_i0p12826＝p12826_i0p8065＝p8065_i0p8226＝p8226_i0
p2767＝p2767_i0p240＝p240_i0p18673＝p18673_i0p9279＝p9279_i0p10579＝p10579_i0p20928＝p20928_i0(所有的加法都在GF(2)中)。
接著，對(duì)于下一個(gè)359個(gè)信息位im，m＝1，2，...，359，這些位在奇偶校驗(yàn)位地址{x+m mod360×q}mod(nldpc-kldpc)上進(jìn)行累加，其中x表示對(duì)應(yīng)于第一位i0的奇偶校驗(yàn)位累加器的地址，q是依據(jù)表9中指定常數(shù)的編碼率。繼續(xù)這個(gè)實(shí)例，對(duì)于2/3的比率來說q＝60。通過實(shí)例，對(duì)于信息位位i1，執(zhí)行下面的操作p60＝p60_i1p10551＝p10551_i1p16103＝p16103_i1p566＝p566_i1p12886＝p12886_i1p8125＝p8125_i1p8286＝p8286_i1p2827＝p2827_i1p300＝p300_i1p18733＝p18733_i1p9339＝p9339_i1p10639＝p10639_i1p20988＝p20988_i1對(duì)于第361個(gè)信息位i360，奇偶校驗(yàn)位累加器的地址被設(shè)定在表2-8的第二行。以類似的方式，對(duì)于隨后的359個(gè)信息位im，m＝361，362，...，719的奇偶校驗(yàn)位累加器的地址利用公式{x+m mod360×q}mod(nldpc-kldpc)來獲得，其中x表示對(duì)應(yīng)于信息位i360的奇偶校驗(yàn)位累加器的地址，即在表2-8的第二行中的記錄。以類似的方式，對(duì)于每組360個(gè)信息位的新信息位來說，表2-8中的新的行被用于尋找奇偶校驗(yàn)位累加器的地址。
奇偶校驗(yàn)位累加器的地址在表2-8中給出。

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8
在所有信息位都被取盡之后，獲得下面所述的最后奇偶校驗(yàn)位。首先，執(zhí)行下面的操作，從i＝1開始pi＝pi_pi-1，i＝1，2，...，nldpc-kldpc-1。
pi的最后內(nèi)容，等于奇偶校驗(yàn)位pi，i＝0，1，...，nldpc-kldpc-1。

表9在下面表10的列表中通過乘以第一t多項(xiàng)式來獲得t差錯(cuò)校正BCH編碼器211的生成多項(xiàng)式。

表10
在碼字c=(mkbch-1,mkbch-2,...,m1,m0,dnbch-kbch-1,dnbch-kbch-2,...,d1,d0)]]>上的信息位m=(mkbch-1,mkbch-2,...,m1,m0)]]>的BCH編碼依照下面方法來獲得。消息多項(xiàng)式m(x)=mkbch-1xkbch-1+mkbch-2xkbch-2+...+m1x+m0]]>乘以xnbch-kbch。其次，g(x)除xnbch-kbchm(x)。采用d(x)=dnbch-kbch-1xnbch-kbch-1+...+d1x+d0]]>作為余數(shù)，碼字多項(xiàng)式被如下設(shè)置為c(x)=xnbch-kbchm(x)+d(x).]]>如圖2B所示，LDPC編碼器203輸出到位交織器213。通過舉例，8-PSK，16-APSK，和32-APSK調(diào)制格式都能被利用。數(shù)據(jù)以列方式(從上到下)被連續(xù)地寫入交織器，并且連續(xù)地以行方式(從左到右)讀出。可是，在具有8-PSK的編碼率為3/5的情況下，確定從右向左讀出數(shù)據(jù)，代替自左到右，這能產(chǎn)生更好的性能(如圖7中說明)。
在表11中規(guī)定了對(duì)于每個(gè)調(diào)制格式的塊交織器的配置。

表11圖2C和2D是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖2B中的用于產(chǎn)生短幀長(zhǎng)LDPC碼的LDPC編碼器的編碼過程流程圖。在步驟211中，信息位被接收并且被處理到一系列編碼器209，211，和203。因此，LDPC編碼器203根據(jù)如在步驟223中接收的信息位來產(chǎn)生具有外部BCH碼的LDPC碼。所述碼也包含CRC碼。在步驟225中，如上所述，通過位交織器213對(duì)編碼位進(jìn)行調(diào)整。其次，經(jīng)過步驟227，LDPC碼由經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)來表示，對(duì)于在信道103上的傳輸，在示范性的實(shí)施例中是連接到一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星終端的衛(wèi)星鏈路(步驟229)。
如上所述，kldpc位被系統(tǒng)的編碼以產(chǎn)生nldpc位。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，nldpc是16200位，它是短塊長(zhǎng)度。假定這種碼的相關(guān)短長(zhǎng)度，則具有大約長(zhǎng)度為16200或更少的LDPC碼被認(rèn)為是“短”塊長(zhǎng)碼。
依照本發(fā)明的實(shí)施例，通過縮短塊大小的略微長(zhǎng)(km，nm)的“mother(母)”碼的編碼型式nm＞16200來產(chǎn)生短塊碼。如圖2D所示，kldpc個(gè)BCH編碼位之前有km-kldpc個(gè)虛零(經(jīng)過步驟251)。產(chǎn)生的km位被系統(tǒng)地編碼以產(chǎn)生nm位，如在步驟253中。如在步驟255中，之后刪除第一個(gè)km-kldpc虛零，所產(chǎn)生的nldpc＝16200位將被傳送(步驟257)。注意到km-kldpc＝nm-nldpc。
表12提供了短幀長(zhǎng)碼的參數(shù)。

表12對(duì)這些碼的性能進(jìn)行了模擬，如圖8所示。
表13-15提供了對(duì)于16200位的nldpc的1/3，1/5和2/5的其他示范性的碼率

表13

表14

表15
上面所述是設(shè)計(jì)LDPC碼的方法，如圖表2-8和13-15所示，上述方法有利于允許關(guān)于分區(qū)的位節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)組的相關(guān)信息的存儲(chǔ)和檢索，這些相關(guān)信息將一直放入存儲(chǔ)器的連續(xù)存儲(chǔ)單元中(例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM))。另外，可以使用單個(gè)RAM存儲(chǔ)區(qū)，從而最小化集成電路的尺寸。如上所述，在示范性實(shí)施例中，LDPC碼能被用于多種數(shù)字視頻應(yīng)用，諸如MPEG(運(yùn)動(dòng)圖象專家組)分組傳輸。
圖3是在圖1的系統(tǒng)中示范性的接收機(jī)的圖。在接收端，接收機(jī)300包括執(zhí)行對(duì)從發(fā)射機(jī)200接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器301。為了進(jìn)行解調(diào)，這些信號(hào)在接收天線303被接收。在解調(diào)之后，接收信號(hào)被發(fā)送到解碼器305，它通過產(chǎn)生消息X′與位量度產(chǎn)生器307一起來重新構(gòu)建初始的源消息。位量度產(chǎn)生器307可以在解碼過程中與解碼器305來回地(反復(fù)地)交換信息。這些解碼方法在共同未決的申請(qǐng)中進(jìn)行更全面地描述，發(fā)明名稱為“Method and Systemfor Routing in Low Density Parity Check(LDPC)Decoders，”于2003年7月3日申請(qǐng)(序列號(hào)10/613,824；代理人卷號(hào)PD-203009)，在此結(jié)合它的內(nèi)容。為了理解本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)，如圖4所示，教導(dǎo)了檢測(cè)LDPC碼是怎么產(chǎn)生的。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的圖。LDPC碼是長(zhǎng)、線性塊碼，它具有稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣H(n-k)xn。通常塊長(zhǎng)度n的范圍是從幾千到幾萬位。例如，如圖4顯示了長(zhǎng)度n＝8和比率為1/2的LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣。相同碼可以通過圖5的雙線圖來等效的表示。
圖5是圖4的LDPC碼矩陣的雙線圖。對(duì)于每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)來說，奇偶校驗(yàn)方程意味著所有相鄰位節(jié)點(diǎn)的總和(在GF(伽羅瓦域)(2)上)等于零。在圖中可以看到，根據(jù)預(yù)定的關(guān)系，位節(jié)點(diǎn)占用了圖的左側(cè)且與一個(gè)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)于位節(jié)點(diǎn)存在下面的表達(dá)式n1+n4+n5+n8＝0。
返回到接收機(jī)303，LDPC解碼器305被認(rèn)為是消息傳遞解碼器，由此解碼器305的目的是找到位節(jié)點(diǎn)的值。為了實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，位節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)彼此反復(fù)地進(jìn)行相互通信。如下對(duì)通信的本質(zhì)進(jìn)行了描述。
從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)到位節(jié)點(diǎn)，每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)提供了給相鄰的位節(jié)點(diǎn)的估計(jì)(“意見”)，該估計(jì)是基于來自其他相鄰位節(jié)點(diǎn)的關(guān)于該位節(jié)點(diǎn)的值。例如，在上述例子中如果n4，n5，n8的總和“看來像”0到m1，那么m1將向n1指示，n1的值被認(rèn)為是0(由于n1+n4+n5+n8＝0)；否則m1向n1指示，n1的值被認(rèn)為是1。另外，對(duì)于軟判決譯碼來說，增加了可靠性的測(cè)量。
從位節(jié)點(diǎn)到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)位節(jié)點(diǎn)向相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)傳送根據(jù)來自它的其他相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的反饋有關(guān)其自身值的估計(jì)。在上述例子中，n1只有兩個(gè)相鄰的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m1和m3。如果從m3到n1的反饋指示n1的值大概為0，那么n1將通知m1，n1的自身值估計(jì)為0。對(duì)于位節(jié)點(diǎn)具有多余2個(gè)相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的情況，在通告它傳送的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的決定之前，位節(jié)點(diǎn)對(duì)在來自它的其他相鄰校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的反饋執(zhí)行多數(shù)決定(軟判決)。重復(fù)所述過程直到所有的位節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是正確的(例如，所有的奇偶校驗(yàn)方程都滿足)或直到達(dá)到預(yù)定的最大迭代數(shù)時(shí)才重復(fù)上述的過程，由此宣布解碼失敗。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的子矩陣的圖，其中子矩陣包含限定為下三角區(qū)的奇偶校驗(yàn)值。如前所述，編碼器203(圖2A和2B)能通過約束奇偶校驗(yàn)矩陣的下三角區(qū)的值來使用簡(jiǎn)單編碼技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，施加在奇偶校驗(yàn)矩陣上的約束形式為 其中B為下三角。
利用HcT＝0任何信息塊i＝(i0，i1，...，ik-1)被編碼成碼字c＝(i0，i1，...，ik-1，p0，p1，...，pn-k-1)，并且對(duì)奇偶位進(jìn)行遞歸求解；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同樣此公式適用于p2，p3，...，pn-k-1。
圖7是由圖2B發(fā)射機(jī)支持的在各種編碼率和調(diào)制方案中的LDPC碼的性能圖。可以看到，比率為3/5，8-PSK的方案可以與采用QPSK的LDPC碼的性能相匹敵。
圖8說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的短塊大小LDPC碼的仿真結(jié)果。表16提供了用于短碼(nldpc＝16200)的10-7的分組差錯(cuò)率(PER)的估計(jì)性能。

表16圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900包括總線901或其他用于傳送信息的通信機(jī)構(gòu)，和與總線901連接的用于處理信息的處理器903。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900還包括主存儲(chǔ)器905，例如與總線901連接用于存儲(chǔ)信息和由處理器903執(zhí)行的指令的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或其他動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備。主存儲(chǔ)器905也能被用于存儲(chǔ)臨時(shí)變量或存儲(chǔ)處理器903在執(zhí)行指令過程中的其它中間信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900進(jìn)一步包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)907或其他連接到總線901的靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，用于存儲(chǔ)處理器903的靜態(tài)信息和指令。存儲(chǔ)設(shè)備909，例如磁盤或光盤，也與總線901連接來存儲(chǔ)信息和指令。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900可以經(jīng)由總線901與顯示器911連接，顯示器911可例如為陰極射線管(CRT)，液晶顯示器，有源矩陣顯示器，或等離子顯示器，用來給計(jì)算機(jī)用戶顯示信息。輸入設(shè)備913，例如包括字母數(shù)字和其他鍵的鍵盤，與總線901連接用于向處理器903傳送信息和命令。用戶輸入設(shè)備的另一種形式是光標(biāo)控制器915，例如鼠標(biāo)，軌跡球，或光標(biāo)方向鍵，它們都用于傳送方向信息和命令選擇給處理器903，并且用于控制光標(biāo)在顯示器911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)900響應(yīng)于處理器903執(zhí)行主存儲(chǔ)器905中的指令來提供產(chǎn)生LDPC碼。這些指令可以從其它計(jì)算機(jī)-可讀媒介中讀入到主存儲(chǔ)器905中，例如存儲(chǔ)設(shè)備909的計(jì)算機(jī)-可讀媒介。執(zhí)行包含在主存儲(chǔ)器905中的指令致使處理器903執(zhí)行本文所述的處理步驟。在多處理裝置中的一個(gè)或多個(gè)處理器也可以用來執(zhí)行包含在主存儲(chǔ)器905之中的指令。在可選實(shí)施例中，硬布線電路可以用來代替或與軟件指令結(jié)合來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。因此，本發(fā)明的實(shí)施例并不局限于任何特定的硬件電路和軟件的結(jié)合。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900也包括與總線901連接的通信接口917。通信接口917提供了雙向數(shù)據(jù)通信，其通過網(wǎng)絡(luò)鏈路919連接到局域網(wǎng)921。例如，通信接口917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，以提供到相應(yīng)類型的電話線的數(shù)據(jù)連接。作為另一個(gè)實(shí)施例，通信接口917可以是局域網(wǎng)(LAN)卡(例如EthernetTM或異步傳輸模式(ATM)網(wǎng))以提供到兼容的LAN的數(shù)據(jù)連接。也可以實(shí)現(xiàn)無線鏈路。在任何實(shí)施中，通信接口917發(fā)送和接收攜帶數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的電信號(hào)，電磁信號(hào)或光信號(hào)，這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流表示各種類型的信息，而且，通信接口917可以包括外圍接口設(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)卡國(guó)際協(xié)會(huì))接口等等。
通常網(wǎng)絡(luò)鏈路919提供通過一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)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919可以提供一個(gè)通過局域網(wǎng)921到主機(jī)923的連接，其具有與網(wǎng)絡(luò)925的連通性(例如，廣域網(wǎng)(WAN)或全球分組數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在通常稱為“Internet(因特網(wǎng))”)或具有到服務(wù)提供者操作的數(shù)據(jù)裝置的連接。局域網(wǎng)921和網(wǎng)絡(luò)925都利用電信號(hào)、電磁信號(hào)、或光信號(hào)傳送信息和指令。通過各種網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)和在網(wǎng)絡(luò)鏈路919和通過通信接口917的信號(hào)都是承載信息和指令的示范性形式的載波，這些網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)鏈路919和通信接口917都與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900能通過網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)鏈路919、和通信接口917發(fā)送信息并接收數(shù)據(jù)，包括程序代碼。在因特網(wǎng)實(shí)施例中，服務(wù)器(未示出)可以傳送屬于應(yīng)用程序的請(qǐng)求碼，用于通過網(wǎng)絡(luò)925、局域網(wǎng)921和通信接口917來執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例。當(dāng)編碼被接收和/或存儲(chǔ)到存儲(chǔ)設(shè)備99或其他非易失性存儲(chǔ)器中用于隨后的操作時(shí)，處理器903可以執(zhí)行傳送碼。在這個(gè)方式中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900可以獲得載波形式的應(yīng)用碼。
術(shù)語“計(jì)算機(jī)-可讀媒介”被用來表示任何參與提供指令到處理器903用于執(zhí)行操作的媒介。這些媒體可以是許多形式，包括但不局限于非易失媒介、易失媒介、和傳輸媒介。非易失媒介包括，例如，光盤或磁盤，例如存儲(chǔ)設(shè)備909。易失媒介包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，例如主存儲(chǔ)器905。傳輸媒介包括同軸電纜、銅線和光纖，包括包含總線901的導(dǎo)線。傳輸媒介也可以是聲、光或電磁波的形式，例如那些在射頻(RF)和紅外線(IR)數(shù)據(jù)通信期間產(chǎn)生的聲、光或電磁波。計(jì)算機(jī)-可讀媒介的普通形式包括例如，磁盤、軟盤、硬盤、磁帶、其他的磁媒介、CD-ROM、CDRW、DVD、其他光媒介，穿孔卡片、紙帶、光表記紙、其他具有孔型或其他光學(xué)可辨別標(biāo)記的物理媒介，RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM，其他存儲(chǔ)芯片或存儲(chǔ)設(shè)備、載波，或其他計(jì)算機(jī)可讀的媒介。
各種形式的計(jì)算機(jī)-可讀媒介涉及向處理器提供用于執(zhí)行的指令。例如，用于至少執(zhí)行本發(fā)明一部分的指令最初可以被承載在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的磁盤上。在這種情況下，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)裝載指令到主存儲(chǔ)器中并通過使用調(diào)制解調(diào)器通過電話線傳送指令。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)，并利用紅外線發(fā)射機(jī)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外線信號(hào)并傳送該紅外線信號(hào)到便攜式計(jì)算設(shè)備上，例如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和膝上型電腦。在便攜式計(jì)算設(shè)備上的紅外線探測(cè)器接收由紅外線信號(hào)承載的信息和指令并把數(shù)據(jù)傳送到總線上?？偩€把數(shù)據(jù)傳送到主存儲(chǔ)器中，處理器從主存儲(chǔ)器中檢索并執(zhí)行指令。在通過處理器執(zhí)行之前或之后，主存儲(chǔ)器接收的指令可以隨意地被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中。
因此，本發(fā)明的各種實(shí)施例提供了一種LDPC編碼器，它根據(jù)用于作為L(zhǎng)DPC編碼信號(hào)傳輸?shù)谋?-8中的一個(gè)表來產(chǎn)生具有Bose ChaudhuriHocquenghem(BCH)碼的LDPC碼。表2-8中的每個(gè)表都規(guī)定了奇偶校驗(yàn)位累加器的地址。利用基于表2-8的LDPC母碼來輸出短LDPC碼。BCH編碼位kldpc之前具有km-kldpc虛零。結(jié)果km位被系統(tǒng)地編碼以便產(chǎn)生nm位。之后第一km-kldpc虛零被刪除以便產(chǎn)生截短的碼。對(duì)于以編碼率3/5利用8-PSK(相移鍵控)調(diào)制的LDPC碼，交織器通過將與LDPC碼相關(guān)的數(shù)據(jù)以列方式連續(xù)的寫到如表中和從右向左以行方式讀取數(shù)據(jù)，來提供對(duì)輸出LDPC碼的位進(jìn)行交織。上述方法有利于在不犧牲性能的情況下減少?gòu)?fù)雜性。
盡管通過許多實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不被限制而應(yīng)該涵蓋各種明顯的修改和等同的形式，這些都應(yīng)該包含在隨附的權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于支持低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)傳輸?shù)姆椒?，包括接收信息位；和基于信息位，根?jù)短LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣產(chǎn)生16000個(gè)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼位，其中奇偶校驗(yàn)矩陣確保關(guān)于位節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的分區(qū)組的信息被始終連續(xù)地放置在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(905)中。
2.一種用于支持低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)傳輸?shù)姆椒ǎń邮招畔⑽?；和基于信息位，根?jù)與相應(yīng)表中的多個(gè)編碼率中的一個(gè)編碼率來產(chǎn)生低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼，每個(gè)表都規(guī)定了奇偶校驗(yàn)位累加器的地址，
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括調(diào)制LDPC編碼信號(hào)；和傳送調(diào)制后的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的衛(wèi)星鏈路(103)上傳輸調(diào)制后的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中根據(jù)信號(hào)星座圖執(zhí)行調(diào)制步驟，該信號(hào)星座圖包括8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交振幅調(diào)制)，QPSK(正交相移鍵控)，16-APSK(幅度相移鍵控)和32-APSK中的一個(gè)。
6.一種承載用于支持低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)的傳輸?shù)闹噶畹挠?jì)算機(jī)可讀媒介，所述的指令被設(shè)置為在執(zhí)行過程中使一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行權(quán)利要求1的方法。
7.一種用于支持低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)的傳輸?shù)木幋a器(203，211)，包括用于接收信息位的裝置；和用于基于信息位，根據(jù)與相應(yīng)表相關(guān)的多個(gè)編碼率中的一個(gè)編碼率來產(chǎn)生具有作為L(zhǎng)DPC編碼信號(hào)傳輸?shù)耐獠緽ose Chaudhuri Hocquenghem(BCH)碼的低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的裝置，其中每個(gè)表規(guī)定了奇偶校驗(yàn)位累加器的地址，
晶取向平面，并且測(cè)量所得的放電延遲時(shí)間。這樣做試圖確定結(jié)晶取向平面以產(chǎn)生最短的放電延遲時(shí)間。為了在本發(fā)明中產(chǎn)生這種效果，改變氫和氧的分壓比以淀積所述MgO保護(hù)層，并觀測(cè)結(jié)晶取向平面中的變化。當(dāng)改變氫和氧的分壓比以獲得表1中列出的結(jié)晶取向平面時(shí)，淀積根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的MgO保護(hù)層。表1中也顯示了相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)延遲時(shí)間。</p><p>[表1]
表1所顯示的信息是示例性的，且不應(yīng)該理解為對(duì)本發(fā)明加以限制。其他實(shí)施例可以采用其他的混合比和/或提供其他的統(tǒng)計(jì)延遲時(shí)間。如表1所示，在結(jié)晶取向平面是(111)平面和(110)平面的組合以用于PDP的MgO保護(hù)層的情況下，其結(jié)果是產(chǎn)生約255ns至約316ns的最短統(tǒng)計(jì)延遲時(shí)間。因此，當(dāng)具有柱狀晶體結(jié)構(gòu)的MgO保護(hù)層的表面是(111)平面和(110)平面的組合時(shí)，可以獲得最佳放電特性。</p><p>通過調(diào)節(jié)氧/氫分壓比來調(diào)整MgO保護(hù)層的晶粒尺寸，根據(jù)晶粒尺寸設(shè)置(111)平面和(110)平面的混合比。例如，在采用離子電鍍法淀積MgO保護(hù)層時(shí)僅注入氧而沒有氫的情況下，保護(hù)層表面的結(jié)晶取向平面產(chǎn)生(111)平面。如果逐漸注入氫以提高氧和氫的分壓，MgO保護(hù)層的晶粒尺寸可以慢慢增大。那么，如果氫和氧的分壓比達(dá)到某一臨界值，則開始產(chǎn)生(110)結(jié)晶取向平面。此外，如果氫對(duì)于氧的分壓比超過所述臨界值，則(111)平面消失，結(jié)晶取向平面變?yōu)?110)平面。另外，可根據(jù)氫和氧的分壓比控制晶粒尺寸。在上述MgO保護(hù)層形成過程中，觀測(cè)到晶粒尺寸的逐漸減小。</p><p>在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，以更仔細(xì)地觀測(cè)這些現(xiàn)象。下面給出了這些示例性實(shí)施例的說明。值得注意的是，以下示例性實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其并不意味著對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的示例性實(shí)
8.根據(jù)權(quán)利要求7的編碼器(203，211)，進(jìn)一步包括用于調(diào)制LDPC編碼信號(hào)的裝置；以及用于傳輸調(diào)制后的信號(hào)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的編碼器(203，211)，其中調(diào)制后的信號(hào)通過支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用中的衛(wèi)星鏈路(103)來傳送。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的編碼器(203，211)，其中根據(jù)信號(hào)星座圖執(zhí)行調(diào)制，所述星座圖包括8-PSK(相移鍵控)，16-QAM(正交幅度調(diào)制)，QPSK(四相相移鍵控)，16-APSK(幅度相移鍵控)以及32-APSK中的一種。
11.一種支持低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)的傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)(200)，包括低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼器(203)，配置為根據(jù)接收到的信息位輸出編碼率為3/5的LDPC碼；以及位交織器(213)，配置為通過將與LDPC碼相關(guān)的數(shù)據(jù)以列方式連續(xù)寫入到表中，并從右到左以行方式讀數(shù)據(jù)來對(duì)輸出LDPC碼的位進(jìn)行交織，其中LDPC編碼信號(hào)表示交織的LDPC碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的發(fā)射機(jī)(200)，進(jìn)一步包括與LDPC編碼器(203)相連并配置為給LDPC碼提供外部碼的BoseChaudhuri Hocquenghem(BCH)編碼器(211)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的發(fā)射機(jī)(200)，進(jìn)一步包括配置為調(diào)制LDPC編碼信號(hào)的調(diào)制器(205)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)射機(jī)(200)，其中調(diào)制后的信號(hào)通過支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用中的衛(wèi)星鏈路(103)來傳送。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)射機(jī)(200)，其中根據(jù)信號(hào)星座圖來執(zhí)行調(diào)制，所述星座圖包括8-PSK(相移鍵控)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)射機(jī)(200)，其中基于規(guī)定了奇偶校驗(yàn)位累加器的地址的表來產(chǎn)生LDPC碼
17.一種用于支持低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼信號(hào)的傳輸?shù)姆椒?，所述方法包括基于接收的信息位，輸出編碼率為3/5的LDPC；和通過將與LDPC碼相關(guān)的數(shù)據(jù)以列方式連續(xù)寫入到表中，和從左至右以行方式讀數(shù)據(jù)來交織輸出LDPC碼的位，其中LDPC編碼信號(hào)代表交織的LDPC碼。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括執(zhí)行接收信息位的Bose Chaudhuri Hocquenghem(BCH)編碼以提供外部碼到LDPC碼。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括調(diào)制LDPC編碼信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中在支持寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的衛(wèi)星鏈路(103)上傳輸調(diào)制信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中根據(jù)包括8-PSK(相移鍵控)的信號(hào)星座圖執(zhí)行調(diào)制步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中基于規(guī)定了奇偶校驗(yàn)位累加器的地址的表來產(chǎn)生LDPC碼
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的方法。LDPC編碼器(203)通過縮短較長(zhǎng)的母碼來產(chǎn)生短LDPC碼。短LDPC碼具有外部Bose Chaudhuri Hocquenghem(BCH)碼。根據(jù)另一方面，對(duì)于編碼率為3/5利用8－PSK(相移鍵控)調(diào)制的LDPC碼，交織器提供了通過將與LDPC碼相關(guān)的數(shù)據(jù)以列方式連續(xù)寫入表中和從右至左以行方式讀出數(shù)據(jù)來交織輸出LDPC碼的位。上述方法特別應(yīng)用于通過衛(wèi)星的數(shù)字視頻廣播服務(wù)上。
文檔編號(hào)G08C25/00GK1619997SQ20041008749
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者穆斯塔法·艾羅茲, 孫鳳文, 李琳南 申請(qǐng)人:直視集團(tuán)公司