專利名稱：支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字通信系統(tǒng)中用于數(shù)據(jù)傳輸糾錯(cuò)的編碼裝置及方法，特別是涉及數(shù)字通信領(lǐng)域糾錯(cuò)技術(shù)中支持任何碼長(zhǎng)和任何碼率的低密度奇偶校驗(yàn)碼的編碼裝置和方法。
背景技術(shù)：
所有的數(shù)字通信系統(tǒng)都需要信道編碼器。信道編碼器是為了抗擊傳輸過程中各種各樣的噪聲和干擾，通過人為地增加冗余信息，使得系統(tǒng)具有自動(dòng)糾正差錯(cuò)的能力，從而保證數(shù)字傳輸?shù)目煽啃?。低密度奇偶校?yàn)碼是一類可以用非常稀疏的奇偶校驗(yàn)矩陣或者二分圖定義的線性分組碼，最初由Gallager發(fā)現(xiàn)，所以稱為Gallager碼。經(jīng)過數(shù)十年的沉寂，隨著計(jì)算機(jī)硬件和相關(guān)理論的發(fā)展，MacKay和Neal重新發(fā)現(xiàn)了它，并證明了它具有逼近香農(nóng)限的性能。最新研究表明，低密奇偶校驗(yàn)碼碼具有以下特點(diǎn)低譯碼復(fù)雜度，可線性時(shí)間編碼，具有逼近香農(nóng)限的性能，可并行譯碼，以及在長(zhǎng)碼長(zhǎng)條件下性能優(yōu)于Turbo碼。
LDPC碼是一種基于稀疏校驗(yàn)矩陣的線性分組碼，正是利用它的校驗(yàn)矩陣的稀疏性，才能實(shí)現(xiàn)低復(fù)雜度的編譯碼，從而使得LDPC碼走向?qū)嵱没Ｇ懊嫣岬降腉allager碼是一種正則的LDPC碼(regular ldpcc)，而Luby和Mitzenmacher等人對(duì)Gallager碼進(jìn)行了推廣，提出非正則的LDPC碼(irregular ldpcc)。LDPC碼具有很多譯碼算法，其中，信息傳遞算法(Message Passing algorithm)或者置信度傳播算法(Belief Propagation algorithm，BP算法)是LDPC碼的主流和基礎(chǔ)算法，目前出現(xiàn)了很多改進(jìn)的有效譯碼算法。
LDPC奇偶校驗(yàn)矩陣的圖形表示形式是二分圖。二分圖和校驗(yàn)矩陣之間具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，一個(gè)M*N的奇偶校驗(yàn)矩陣H定義了每個(gè)具有N比特的碼字滿足M個(gè)奇偶校驗(yàn)集的約束。一個(gè)二分圖包括N個(gè)變量節(jié)點(diǎn)和M個(gè)奇偶校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)?shù)趍個(gè)校驗(yàn)涉及到第n個(gè)比特位，即H中第m行第n列的元素Hm，n＝1時(shí)，將有一根連線連接校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m和變量節(jié)點(diǎn)n。二分圖中，任何同一類的節(jié)點(diǎn)之間都不會(huì)有連接，并且二分圖中的總邊數(shù)和校驗(yàn)矩陣中非零元素的個(gè)數(shù)相等。
一類特殊LDPC碼由于具有結(jié)構(gòu)化的特征，逐漸成為主流應(yīng)用。設(shè)這種LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣H為(M×z)×(N×z)矩陣，它是由M×N個(gè)分塊矩陣構(gòu)成，每個(gè)分塊矩陣都是z×z的基本置換矩陣的不同冪次，基本置換矩陣為單位陣時(shí)，它們都是單位陣的循環(huán)移位矩陣(文中默認(rèn)為右移)。具有如下的形式H=Ph00bPh01bPh02b···Ph0nbbPh10bPh11bPh12b···Ph1nbb···············Phmb0bPhmb1bPhmb2b…Phmbnbb=PHb]]>如果hijb=-1]]>，有Phijb=0.]]>如果hijb是大于或者等于0的整數(shù)，定義Phijb=(P)hijb]]>，在這里P是一個(gè)z×z的標(biāo)準(zhǔn)置換矩陣，如下所示P=010···0001···0···············000···1100···0]]>通過這樣的冪次hijb就可以唯一標(biāo)識(shí)每一個(gè)分塊矩陣，單位矩陣的冪次可用0表示，矩陣一般用-1來表示。這樣，如果將H的每個(gè)分塊矩陣都用它的冪次代替，就得到一個(gè)M×N的冪次矩陣Hb。這里，定義Hb是H的基礎(chǔ)矩陣，H稱為Hb的擴(kuò)展矩陣。在實(shí)際編碼時(shí)，z＝碼長(zhǎng)/基礎(chǔ)矩陣的列數(shù)N，稱為擴(kuò)展因子。
例如，矩陣 陣Hb擴(kuò)展得到
z＝3和Hb=010-12121]]>因此，也可以說本發(fā)明的LDPC碼的編碼器是由基礎(chǔ)矩陣Hb，擴(kuò)展因子z及所選擇的基本置換矩陣唯一生成的。
如果對(duì)于每個(gè)不同的擴(kuò)展因子LDPC碼都采用一個(gè)基礎(chǔ)矩陣，那么，對(duì)于每個(gè)不同的碼長(zhǎng)，所述的LDPC碼編譯碼器都需要存儲(chǔ)一個(gè)基礎(chǔ)矩陣，當(dāng)碼長(zhǎng)很多時(shí)，就要存儲(chǔ)很多基礎(chǔ)矩陣，這樣會(huì)出現(xiàn)表示和存儲(chǔ)問題。因此，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)變碼長(zhǎng)的時(shí)候，同一碼率的一定范圍內(nèi)多種碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼會(huì)使用同一個(gè)形式的基礎(chǔ)矩陣，同時(shí)在不同碼長(zhǎng)時(shí)對(duì)該基礎(chǔ)矩陣進(jìn)行修正和擴(kuò)展，使得生成的編譯碼器可適用于碼長(zhǎng)可變的場(chǎng)合。
修正是利用不同碼長(zhǎng)的擴(kuò)展因子對(duì)基礎(chǔ)矩陣Hb中的非負(fù)值進(jìn)行修正，修正后元素值應(yīng)小于該碼長(zhǎng)下的擴(kuò)展因子值，修正算法可以采用取模(mod)、取整(scale+floor)或舍入(scale+round)等，設(shè)Pi，j為基礎(chǔ)矩陣第i行第j列的非負(fù)元素，P’i，j為修正以后的元素，有對(duì)于取模(mod)方法Pij′≡PijmodnN]]>對(duì)于取整(scale+floor)方法Pij′=[Pij×n2304]]]>對(duì)于舍入(scale+round)方法Pij′=Round(Pij×n2304)]]>其中，N為基礎(chǔ)矩陣列數(shù)，n為要生成奇偶校驗(yàn)矩陣的低密度奇偶校驗(yàn)碼的碼長(zhǎng)。mod為取模操作，[]為下取整操作，Round為四舍五入操作。
例如，對(duì)于碼長(zhǎng)1152比特低密度奇偶校驗(yàn)碼，設(shè)其基礎(chǔ)矩陣某個(gè)非負(fù)元素為93，則其修正結(jié)果為對(duì)于取模(mod)方法93mod115224=93mod48=45]]>
對(duì)于取整(scale+floor)方法[93×11522304]=[46.5]=46]]>對(duì)于舍入(scale+round)方法Round(93×11522304)=Round(46.5)=47]]>這種特定碼率可變碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼由于具有同一形式的基礎(chǔ)矩陣，所以完全可以用一個(gè)編碼器/譯碼器。在IEEE802.16e中，LDPC碼支持碼率1/2、碼率2/3、碼率3/4、碼率5/6，此時(shí)出現(xiàn)四個(gè)基礎(chǔ)矩陣，用唯一的編碼器/譯碼器來實(shí)現(xiàn)不同碼率的編譯碼將變得比較困難；如果四個(gè)碼率需要四個(gè)編譯碼器，硬件成本將成為一個(gè)應(yīng)用瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決不同碼率的LDPC碼不能使用相同編譯碼器的問題，提供一種新設(shè)計(jì)的編譯碼器及方法，提高了LDPC碼在碼率/碼長(zhǎng)的靈活性、譯碼速度(吞吐量，譯碼延遲)、功率損耗、編譯碼復(fù)雜度等性能。
本發(fā)明提供了一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼方法，用于將來自信源編碼器的信號(hào)進(jìn)行編碼，然后輸出給調(diào)制器，具體包括如下步驟A、設(shè)定一個(gè)特定碼率變碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼母碼集，用于實(shí)現(xiàn)(N＝z×nb，K＝z×kb)低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼，其中z∈{zmin∶1∶zmax}；該碼集具有一個(gè)統(tǒng)一形式的(mb×nb)基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，為了實(shí)現(xiàn)(z×nb，z×kb)編譯碼，用特定的修正運(yùn)算和擴(kuò)展因子z來修正統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，得到修正后的基礎(chǔ)矩陣Hbmodified，再根據(jù)Hbmodified和z就可以擴(kuò)展得到奇偶校驗(yàn)矩陣；并且基礎(chǔ)矩陣Hbuniform總有碼率R0=(nb-mb)nb]]>，其中，nb是大于2的整數(shù)，mb是大于1的整數(shù)；B、當(dāng)碼率R低于等于R0時(shí)，令編碼前任意信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后任意碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K；用于完成(N，K)的LDPC碼的編碼方法包括
步驟B1、計(jì)算擴(kuò)展因子 ；基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z，可以得到(mb×z，nb×z)LDPC母碼，這里，表示向下取整；步驟B2、添加x＝kb·z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位；步驟B3、對(duì)母碼碼字刪除步驟B2中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配，刪除零比特后重復(fù)碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)比特，或者添加碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)零比特到刪除零比特后的碼字之前或者之后，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字；C、當(dāng)碼率R高于R0時(shí)，令編碼前任意信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后任意碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K；用于完成(N，K)的LDPC碼的編碼方法包括步驟C1、計(jì)算擴(kuò)展因子 ；基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z，可以得到(mb×z，nb×z)LDPC母碼，在這里， 表示向上取整；步驟C2、添加x＝kb·z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位；步驟C3、對(duì)母碼碼字刪除步驟C2中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配，從上述刪除零比特后碼字中繼續(xù)刪除y＝mb×z-N+K個(gè)比特，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字。
所述的方法，所述步驟B3、步驟C3中刪除比特位置是校驗(yàn)位部分。
本發(fā)明又提供了一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼方法，包括如下步驟A、設(shè)定一個(gè)特定碼率變碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼母碼集，用于實(shí)現(xiàn)(N＝z×nb，K＝z×kb)低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼，其中z∈{zmin∶1∶zmax)；該碼集具有一個(gè)統(tǒng)一形式的(mb×nb)基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，為了實(shí)現(xiàn)(z×nb，z×kb)編譯碼，用特定的修正運(yùn)算和擴(kuò)展因子z來修正統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，得到修正后的基礎(chǔ)矩陣Hbmodified，再根據(jù)Hbmodified和z就可以擴(kuò)展得到奇偶校驗(yàn)矩陣；并且基礎(chǔ)矩陣Hbuniform總有碼率R0=(nb-mb)nb]]>，其中，nb是大于2的整數(shù)，mb是大于1的整數(shù)；B、當(dāng)R碼率低于等于R0時(shí)，令編碼前任意信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后任意碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K；用于完成(N，K)的LDPC碼的編碼方法包括步驟B1、計(jì)算擴(kuò)展因子 ；基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z，可以得到(mb×z，nb×z)LDPC母碼，這里， 表示向上取整；步驟B2、添加x＝kb·z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位；步驟B3、對(duì)母碼碼字刪除步驟B2中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配，刪除零比特后重復(fù)碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)比特，或者添加碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)零比特到刪除零比特后的碼字之前或者之后，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字；C、當(dāng)碼率R高于R0時(shí)，令編碼前任意信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后任意碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K；用于完成(N，K)的LDPC碼的編碼方法包括步驟C1、計(jì)算擴(kuò)展因子 基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z，可以得到(mb×z，nb×z)LDPC母碼，在這里， 表示向上取整；步驟C2、添加x＝kb·z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位；步驟C3、對(duì)母碼碼字刪除步驟C2中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配，刪除零比特后，繼續(xù)刪除碼字中y＝mb×z-N+K個(gè)比特，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字。
所述的方法，其特征在于，步驟B3、步驟C3中刪除比特位置是校驗(yàn)位部分。
本發(fā)明提供了一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼的裝置，用于信道編碼，接收信源編碼器的信號(hào)進(jìn)行編碼，然后轉(zhuǎn)發(fā)給解調(diào)器，具體包括一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器，其具體包括一個(gè)比較選擇器和第一計(jì)算器和第二計(jì)算器，該裝置用于輸入當(dāng)前實(shí)際編碼的碼率R；比較選擇器完成碼率R同母碼的碼率R0進(jìn)行比較如果R＞R0，則第一計(jì)算器按照 來計(jì)算；否則第二計(jì)算器按照 來計(jì)算；然后輸出z值到下面的縮短碼編碼裝置，在這里， 表示向上取整；一個(gè)縮短碼編碼器，其具體包括一個(gè)(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器、一個(gè)添加零比特裝置、一個(gè)去除零比特裝置和若干緩沖存儲(chǔ)單元，該裝置用于輸入k比特信息塊和擴(kuò)展因子z；在k比特信息分組之前添加x＝kb·z-K個(gè)零比特，得到kb·z個(gè)比特的母碼信息分組；將上述母碼信息分組送到(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器進(jìn)行編碼，得到mb·z個(gè)母碼碼字比特；去除母碼編碼前添加的x個(gè)零比特，得到縮短碼編碼器編碼后數(shù)據(jù)；輸出縮短碼碼字到刪除碼字比特裝置；一個(gè)刪除碼字比特裝置，用于輸入縮短碼碼字；在保證刪除碼性能的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特；將刪除后得到的N個(gè)碼字輸出。
本發(fā)明還提供了一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼的裝置，包括一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器，其具體包括一個(gè)比較選擇器和第一計(jì)算器和第二計(jì)算器，該裝置用于輸入當(dāng)前實(shí)際編碼的碼率R；比較選擇器完成碼率R同母碼的碼率R0進(jìn)行比較如果R＞R0，則第一計(jì)算器按照 來計(jì)算；否則第二計(jì)算器按照 來計(jì)算z，其中，表示向下取整， 表示向上取整；一個(gè)縮短碼編碼器，其具體包括一個(gè)(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器、一個(gè)添加零比特裝置、一個(gè)去除零比特裝置和若干緩沖存儲(chǔ)單元，該裝置用于輸入k比特信息塊和擴(kuò)展因子z；在k比特信息分組之前添加x＝kb·z-K個(gè)零比特，得到kb·z個(gè)比特的母碼信息分組；將上述母碼信息分組送到(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器進(jìn)行編碼，得到mb·z個(gè)母碼碼字比特；去除母碼編碼前添加的x個(gè)零比特，得到縮短碼編碼器編碼后數(shù)據(jù)；輸出縮短碼碼字到刪除碼字比特裝置；一個(gè)碼率比較器，如果碼率R≤R0，縮短碼字將送到重復(fù)碼字比特裝置；如果碼率R＞R0，縮短碼字將送到刪除碼字比特裝置；一個(gè)重復(fù)碼字比特裝置，用于從縮短碼碼字中選擇y＝N-K-mb個(gè)比特進(jìn)行重復(fù)，最終得到N個(gè)比特碼字；輸出這N個(gè)碼字比特；一個(gè)刪除碼字比特裝置，在保證刪除碼性能盡可能好的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)最佳刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特。
本發(fā)明還提供一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼的裝置，包括一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器，其具體包括一個(gè)比較選擇器和第一計(jì)算器和第二計(jì)算器，該裝置用于輸入當(dāng)前實(shí)際編碼的碼率R；比較選擇器完成碼率R同母碼的碼率R0進(jìn)行比較如果R＞R0，則第一計(jì)算器按照 來計(jì)算；否則第二計(jì)算器按照 來計(jì)算z，其中，表示向下取整， 表示向上取整；一個(gè)縮短碼編碼器1102，其具體包括一個(gè)(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器、一個(gè)添加零比特裝置、一個(gè)去除零比特裝置和若干緩沖存儲(chǔ)單元，該裝置用于輸入k比特信息塊和擴(kuò)展因子z；在k比特信息分組之前添加x＝kb·z-K個(gè)零比特，得到kb·z個(gè)比特的母碼信息分組；將上述母碼信息分組送到(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器進(jìn)行編碼，得到mb·z個(gè)母碼碼字比特；去除母碼編碼前添加的x個(gè)零比特，得到縮短碼編碼器編碼后數(shù)據(jù)；輸出縮短碼碼字到刪除碼字比特裝置；一個(gè)碼率比較器，如果碼率R≤R0，縮短碼字將送到重復(fù)碼字比特裝置；如果碼率R＞R0，縮短碼字將送到刪除碼字比特裝置；一個(gè)添加零比特裝置，用于在縮短碼碼字之后或者之前添加y＝N-K-mb個(gè)零比特，最終得到N個(gè)碼字比特；輸出這N個(gè)碼字比特；一個(gè)刪除碼字比特裝置，在保證刪除碼性能的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)最佳刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特，最終得到N個(gè)碼字比特并輸出該N個(gè)碼字比特。
本發(fā)明提供的LDPC碼編譯碼裝置和方法具有如下優(yōu)點(diǎn)不同碼率不同碼長(zhǎng)的LDPC碼具有統(tǒng)一的編譯碼器，不同碼率不同碼長(zhǎng)的LDPC碼具有一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣。相對(duì)現(xiàn)有的方法，顯著地節(jié)省了硬件成本，極大地提高了碼本身的靈活性，碼的適用范圍將得到了很大擴(kuò)展。
本發(fā)明解決了LDPC碼在變碼率方面的缺陷，使得LDPC碼在碼率/碼長(zhǎng)的靈活性方面不輸于turbo碼，而在譯碼速度(吞吐量，譯碼延遲)、功率損耗、編譯碼復(fù)雜度方面顯著優(yōu)于turbo碼，在性能方面和turbo碼相當(dāng)(短碼長(zhǎng)時(shí)候turbo碼占優(yōu)，長(zhǎng)碼長(zhǎng)時(shí)候LDPC碼占優(yōu)，中等碼長(zhǎng)相當(dāng))。總的來說，LDPC碼代替turbo碼是一個(gè)必然的趨勢(shì)，本發(fā)明將致力于推動(dòng)這個(gè)趨勢(shì)。


圖1是本發(fā)明裝置所在的系統(tǒng)示意圖；圖2是(nb×z，kb×z)結(jié)構(gòu)化LDPC母碼的碼字；圖3是(N，K)縮短-重復(fù)LDPC碼的碼字；圖4是(nb×z，kb×z)結(jié)構(gòu)化LDPC母碼的碼字；
圖5是(N，K)縮短-刪除LDPC碼的碼字；圖6是(nb×z，kb×z)結(jié)構(gòu)化LDPC母碼的碼字；圖7是(N，K)刪除-縮短LDPC碼的碼字；圖8是本發(fā)明(N，K)LDPC一種編碼裝置；圖9是本發(fā)明裝置中的擴(kuò)展因子z計(jì)算器；圖10是本發(fā)明LDPC縮短碼編碼裝置；圖11是本發(fā)明(N，K)LDPC一種編碼裝置；圖12是本發(fā)明(N，K)LDPC一種編碼裝置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本思路是，以特定碼率可變碼長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)化LDPC碼為基礎(chǔ)，以實(shí)際編碼校驗(yàn)位個(gè)數(shù)盡可能與結(jié)構(gòu)化LDPC校驗(yàn)位個(gè)數(shù)相接近為設(shè)計(jì)原則，以LDPC碼具有最優(yōu)次數(shù)分布為條件，通過縮短或者刪除或者重復(fù)或者添0實(shí)現(xiàn)任意碼長(zhǎng)任意碼率的低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼。
圖1是本發(fā)明裝置所在的系統(tǒng)示意圖。本發(fā)明的編碼裝置，即圖1中的信道編碼器。信道編碼器實(shí)現(xiàn)信道編碼就是保證通信的可靠性，它將對(duì)上述的信源編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，添加冗余比特，保證到接收端，可以糾錯(cuò)處理，提高通信質(zhì)量和可靠性。通常所說LDPC碼，turbo碼，卷積碼，RS碼，BCH碼就是指糾錯(cuò)碼，指信道編碼。信源編碼器實(shí)現(xiàn)信源編碼就是保證通信的有效性，它將模擬信號(hào)(語音，圖象等)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮(語言壓縮，圖象壓縮等)。此外，需要說明的是，編碼和解碼是對(duì)應(yīng)的，所以采用了本發(fā)明的編碼器和編碼方法，其解碼器和解碼方法也就有相應(yīng)的要求，本發(fā)明不多贅述。
首先解釋母碼(mother code)。
定義一個(gè)具有特定碼率不同碼長(zhǎng)的LDPC碼碼集如下設(shè)該碼集具有一個(gè)統(tǒng)一形式的(mb×nb)基礎(chǔ)矩陣Hbuniform并且這個(gè)碼集碼率R0=(nb-mb)nb]]>。其中，nb是大于2的整數(shù)，mb是大于1整數(shù)。
設(shè)碼集的可能擴(kuò)展因子是以1為步長(zhǎng)從zmin增加到zmax，記作z∈{zmin∶1∶zmax}。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)化的LDPC碼，一個(gè)特定碼長(zhǎng)N對(duì)應(yīng)一個(gè)特定擴(kuò)展因子z，所以這個(gè)碼集可能的碼長(zhǎng)是以nb為步長(zhǎng)從zmin×nb增加到zmax×nb，記作N∈{zmin×nb∶nb∶zmax×nb}。其中，zmin和zmax是大于1的整數(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)(z×nb，z×kb)低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼，需要用如前所述的某個(gè)修正運(yùn)算和擴(kuò)展因子z來修正統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，得到修正后的基礎(chǔ)矩陣Hbmodified，根據(jù)Hbmodified和z就可以得到奇偶校驗(yàn)矩陣。
定義的上述碼集可以實(shí)現(xiàn)(N＝z×nb，K＝z×kb)低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼，其中z∈{zmin∶1∶zmax}。由于我們?cè)O(shè)計(jì)的支持任何長(zhǎng)度/碼率的LDPC碼總是基于上述碼集，所以我們稱上述碼集為任何長(zhǎng)度/碼率的LDPC碼的母碼集(mother code set)，則母碼集的碼率R0=kbnb]]>。其中，kb＝nb-mb。在這里，我們推薦母碼集的碼率為1/2，如果基礎(chǔ)矩陣大小是12×24，則母碼是(24×z，12×z)碼。
對(duì)于所述的碼集，可以舉一個(gè)例子，設(shè)定一個(gè)碼率為1/2碼長(zhǎng)可變的低密度奇偶校驗(yàn)碼母碼集，用于實(shí)現(xiàn)(N＝z×32，K＝z×16)低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼，其中z∈{zmin∶1∶640}，其中zmin是一個(gè)較小正整數(shù)，如12；該碼集具有一個(gè)統(tǒng)一形式的(mb×nb)基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，例如Hbuniform=[Hbsystem|Hbparity]]]>Hbsystem=]]>
Hbparity=]]> 為了實(shí)現(xiàn)上述(z×nb，z×kb)編譯碼，用特定的修正運(yùn)算和擴(kuò)展因子z來修正統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，得到修正后的基礎(chǔ)矩陣Hbmodified，對(duì)于Hbuniform中的每一個(gè)非-1元素，需要修正元素取值hijb，令(hijb)modified修正矩陣Hbmodified第i和第j列的非-1元素，其中(hijb)uniform表示統(tǒng)一基礎(chǔ)矩陣Hbuniform第i和第j列的非-1元素，則修正的準(zhǔn)則如下 再根據(jù)Hbmodified和z就可以擴(kuò)展得到奇偶校驗(yàn)矩陣；并且基礎(chǔ)矩陣Hbuniform總有碼率R0=12]]>，其中，nb＝32，mb＝16。
碼率R低于R0的支持任何長(zhǎng)度/碼率的LDPC設(shè)計(jì)方案令編碼前信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，需要的校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K。根據(jù)編碼的相關(guān)知識(shí)，縮短操作可以用來降低LDPC碼的碼率。此外，本文提出了以實(shí)際編碼校驗(yàn)位個(gè)數(shù)盡可能與結(jié)構(gòu)化LDPC母碼編碼產(chǎn)生的校驗(yàn)位個(gè)數(shù)相接近為設(shè)計(jì)原則，因?yàn)橹挥羞@樣，才能很好地使用結(jié)構(gòu)化的LDPC碼的變碼長(zhǎng)特征。如果母碼產(chǎn)生的校驗(yàn)位個(gè)數(shù)少于M，則需要給母碼編碼后的碼字添加重復(fù)比特或者零比特，使得最終碼字的長(zhǎng)度為N。如果母碼產(chǎn)生的校驗(yàn)位個(gè)數(shù)大于M，則需要給母碼編碼后的碼字進(jìn)行刪除碼字比特，使得最終碼字的長(zhǎng)度為N。
根據(jù)上述描述，本發(fā)明提供了三種解決方案方案1縮短-重復(fù)方法為了匹配所需要的碼率和所需要的信息分組長(zhǎng)度，需要對(duì)結(jié)構(gòu)化LDPC母碼編碼后的碼字進(jìn)行縮短操作?？紤]母碼是一維的，高位的碼字比特將被移去，一直到合適的大小。需要強(qiáng)調(diào)的是，基礎(chǔ)矩陣Hbuniform的次數(shù)分布是有嚴(yán)格要求的，必須保證縮短碼總是具有最優(yōu)的次數(shù)分布。這里有三個(gè)步驟用于完成(N，K)的縮短LDPC碼的編碼步驟1)計(jì)算擴(kuò)展因子 ?；诮y(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z?？梢缘玫?mb×z，nb×z)LDPC母碼。
步驟2)添加x＝kb×z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位。
步驟3)對(duì)母碼碼字刪除步驟2)中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配。刪除零比特后碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)比特將得到重復(fù)，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字。
碼的縮短的三個(gè)處理步驟在圖a)和圖b)中得到描述。圖a)顯示了一個(gè)非縮短的(mb×z，nb×z)LDPC母碼。作為比較，縮短的LDPC在圖b)中得到表示。在圖b)中，為了匹配所需要的分組大小N，N-K-mb×z比特得到了重復(fù)。所以，最終碼字分組長(zhǎng)度為N，編碼前信息分組長(zhǎng)度為K，編碼的碼率R＝K/N。由于縮短操作的存在和母碼碼率是R，所以此處構(gòu)造的LDPC碼的碼率總是小于R的。
方案2縮短-添零比特方法與方案1基本相同，不同之處在步驟3)中方案1的步驟3)中有“刪除零比特后碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)比特將得到重復(fù)，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字”。需要修改為“y＝N-K-mb×z個(gè)零比特將添加到刪除零比特后碼字之前或者之后，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字”。
方案3縮短-刪除比特方法為了匹配所需要的碼率和所需要的信息分組長(zhǎng)度，需要對(duì)結(jié)構(gòu)化LDPC母碼編碼后的碼字進(jìn)行縮短操作。考慮母碼是一維的，高位的碼字比特將被移去，一直到合適的大小。需要強(qiáng)調(diào)的是，基礎(chǔ)矩陣Hbuniform的次數(shù)分布是有嚴(yán)格要求的，必須保證縮短碼總是具有最優(yōu)的次數(shù)分布。這里有三個(gè)步驟用于完成(N，K)的縮短LDPC碼的編碼步驟1)計(jì)算擴(kuò)展因子 ?；诮y(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z?？梢缘玫?mb×z，nb×z)LDPC母碼。
步驟2)添加x＝kb×z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位。
步驟3)對(duì)母碼碼字刪除2)中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配。刪除零比特后碼字中y＝mb×z-N+K個(gè)比特將被刪除，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字。
需要強(qiáng)調(diào)，刪除位置的選擇很重要，需要保證刪除性能最優(yōu)。在這里，刪除比特位置只可以在校驗(yàn)位部分，不可以在信息位部分。通常，刪除比特位置可以在碼字的尾部，此時(shí)性能基本最優(yōu)。
碼率R高于R0的支持任何長(zhǎng)度/碼率的LDPC設(shè)計(jì)方案。
令編碼前信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，需要的校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K。根據(jù)編碼的相關(guān)知識(shí)，刪除操作可以用來提高LDPC碼的碼率。此外，本文提出了結(jié)構(gòu)化LDPC母碼編碼產(chǎn)生的信息位個(gè)數(shù)大于并且盡可能接近實(shí)際編碼信息位個(gè)數(shù)為設(shè)計(jì)原則，因?yàn)橹挥羞@樣，才能很好地使用結(jié)構(gòu)化的LDPC碼的變碼長(zhǎng)特征。如果母碼信息位個(gè)數(shù)大于K，則需要在信息位分組之前添加少量的零比特，使得參加母碼編碼的信息分組長(zhǎng)度為kb的整數(shù)倍。進(jìn)行母碼編碼，從母碼編碼后的碼字中刪除添加的零比特部分比特，之后還需要再次刪除一定數(shù)量的碼字比特，使得最終碼字的長(zhǎng)度為N。
為了匹配所需要的碼率\信息分組長(zhǎng)度，需要對(duì)結(jié)構(gòu)化LDPC母碼編碼后的碼字進(jìn)行刪除-縮短操作。考慮母碼是一維的，特定數(shù)量的特定位置上的碼字比特將被移去，一直到合適的大小。需要強(qiáng)調(diào)的是，基礎(chǔ)矩陣Hbuniform的次數(shù)分布是有嚴(yán)格要求的，必須保證刪除碼總是具有最優(yōu)的次數(shù)分布。這里有三個(gè)步驟用于完成(N，K)的刪除LDPC碼的編碼步驟1)計(jì)算擴(kuò)展因子 ?；诮y(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z?？梢缘玫?mb×z，nb×z)LDPC母碼。
步驟2)添加x＝kb×z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位。
步驟3)對(duì)母碼碼字刪除2)中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配。從上述刪除零比特后碼字中繼續(xù)刪除y＝mb×z-N+K個(gè)比特，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字。
需要強(qiáng)調(diào)，刪除位置的選擇很重要，需要保證刪除后碼的性能最優(yōu)。在這里，刪除比特位置不僅可以包括校驗(yàn)位部分，而且可以包括信息位部分。
無論R＞R0或者R≤R0，我們只考慮使用縮短和刪除方法，則本發(fā)明將給出基于結(jié)構(gòu)化LDPC母碼的支持任意碼率/碼長(zhǎng)的LDPC碼編碼裝置A。
所述的編碼裝置A包括下面三個(gè)分裝置，如果圖8，分別是一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器801，一個(gè)LDPC縮短碼編碼器802和一個(gè)刪除碼字比特裝置803。
1)擴(kuò)展因子z計(jì)算器，如圖9所示，該裝置主要包括一個(gè)比較選擇器901和兩個(gè)計(jì)算器902/903，該裝置的功能如下輸入當(dāng)前實(shí)際編碼的碼率R；901將其同母碼的碼率R0進(jìn)行比較，如果R＞R0，則902按照 來計(jì)算；否則903按照 ；輸出z值到下面的縮短碼編碼裝置。在這里， 表示向上取整。
2)縮短碼編碼器，如圖10所示，該裝置包括一個(gè)(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器1001、一個(gè)添加零比特裝置1002、一個(gè)去除零比特裝置1003和若干緩沖存儲(chǔ)單元，該裝置的功能如下輸入k比特信息塊和擴(kuò)展因子z；在k比特信息分組之前添加x＝kb×z-K個(gè)零比特，得到kb·z個(gè)比特的母碼信息分組；將上述母碼信息分組送到(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器進(jìn)行編碼，得到mb×z個(gè)母碼碼字比特；去除母碼編碼前添加的x個(gè)零比特，得到縮短碼編碼器編碼后數(shù)據(jù)。輸出縮短碼碼字到下面的刪除碼字比特裝置。
3)刪除碼字比特裝置輸入縮短碼碼字；在保證刪除碼性能盡可能好的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特；將刪除后得到的N個(gè)碼字輸出。
如果R＞R0，考慮使用縮短和刪除方法；如果R≤R0，考慮使用縮短和重復(fù)方法。本發(fā)明將給出基于結(jié)構(gòu)化LDPC母碼的支持任意碼率/碼長(zhǎng)的LDPC碼編碼裝置B。
所述的編碼裝置B包括下面五個(gè)分裝置，如圖11，分別包括一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器1101，一個(gè)LDPC縮短碼編碼器1102和一個(gè)刪除碼字比特裝置1103，一個(gè)重復(fù)碼字比特裝置1104，一個(gè)刪除碼字比特裝置1105。
1)一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器1101，同編碼裝置A，除了當(dāng)R≤R0，編碼裝置A按照 計(jì)算z，而編碼裝置B按照 來計(jì)算z。表示向下取整， 表示向上取整。
2)一個(gè)縮短碼編碼器1102，同編碼裝置A。
3)一個(gè)碼率比較器1103，如果碼率R≤R0，縮短碼字將送到重復(fù)碼字比特裝置；如果碼率R＞R0，縮短碼字將送到刪除碼字比特裝置。
4)一個(gè)重復(fù)碼字比特裝置1104。它的功能是從縮短碼碼字中選擇y＝N-K-mb×z個(gè)比特進(jìn)行重復(fù)，最終得到N個(gè)比特碼字；輸出這N個(gè)碼字比特。
5)一個(gè)刪除碼字比特裝置1105。它的功能是在保證刪除碼性能盡可能好的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)最佳刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特。
如果R＞R0，考慮使用縮短和刪除方法；如果R≤R0，考慮使用縮短和添0比特方法。本發(fā)明將給出基于結(jié)構(gòu)化LDPC母碼的支持任意碼率/碼長(zhǎng)的LDPC碼編碼裝置C。
所述的編碼裝置C包括下面5個(gè)分裝置，如圖121)擴(kuò)展因子z計(jì)算器1201，同B。
2)縮短碼編碼器1202，同B。
3)一個(gè)碼率比較器1203，如果碼率R≤R0，縮短碼字將送到重復(fù)碼字比特裝置；如果碼率R＞R0，縮短碼字將送到刪除碼字比特裝置。
4)一個(gè)添加零比特裝置1204。它的功能是在縮短碼碼字之后(或者之前)添加y＝N-K-mb×z個(gè)零比特，最終得到N個(gè)碼字比特；輸出這N個(gè)碼字比特。
5)一個(gè)刪除碼字比特裝置1205。它的功能是在保證刪除碼性能盡可能好的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)最佳刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特。最終得到N個(gè)碼字比特；輸出這N個(gè)碼字比特。
總之，本發(fā)明了使用統(tǒng)一的編譯碼器的支持任何碼長(zhǎng)/碼率的LDPC碼。本發(fā)明的新設(shè)計(jì)解決了LDPC碼在變碼長(zhǎng)和變碼率方面的致命缺點(diǎn)，使得LDPC碼在碼率/碼長(zhǎng)的靈活性方面不輸于turbo碼，并且保持了優(yōu)異性能。
權(quán)利要求
1.一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼方法，用于將來自信源編碼器的信號(hào)進(jìn)行編碼，然后輸出給調(diào)制器，其特征在于包括如下步驟A、設(shè)定一個(gè)特定碼率變碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼母碼集，用于實(shí)現(xiàn)(N＝z×nb，k＝z×kb)低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼，其中z∈{zmin∶1∶zmax}；該碼集具有一個(gè)統(tǒng)一形式的(mb×nb)基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，為了實(shí)現(xiàn)(z×nb，z×kb)編譯碼，用修正運(yùn)算和擴(kuò)展因子z來修正統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，得到修正后的基礎(chǔ)矩陣Hbmodified，再根據(jù)Hbmodified和z就可以擴(kuò)展得到奇偶校驗(yàn)矩陣；并且基礎(chǔ)矩陣Hbuniform總有碼率R0=(nb-mb)nb,]]>其中，nb是大于2的整數(shù)，mb是大于1的整數(shù)；B、當(dāng)碼率R低于等于R0時(shí)，令編碼前任意信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后任意碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K；用于完成(N，K)的LDPC碼的編碼方法包括步驟B1、計(jì)算擴(kuò)展因子 基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z，得到(mb×z，nb×z)LDPC母碼，這里，表示向下取整；步驟B2、添加x＝kb·z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位；步驟B3、對(duì)母碼碼字刪除步驟B2中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配，刪除零比特后重復(fù)碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)比特，或者添加碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)零比特到刪除零比特后的碼字之前或者之后，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字；C、當(dāng)碼率R高于R0時(shí)，令編碼前任意信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后任意碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K；用于完成(N，K)的LDPC碼的編碼方法包括步驟C1、計(jì)算擴(kuò)展因子 基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z，可以得到(mb×z，nb×z)LDPC母碼，在這里，「 表示向上取整；步驟C2、添加x＝kb·z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位；步驟C3、對(duì)母碼碼字刪除步驟C2中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配，從上述刪除零比特后碼字中繼續(xù)刪除y＝mb×z-N+K個(gè)比特，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B3、步驟C3中刪除比特位置是校驗(yàn)位部分。
3.一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼方法，其特征在于包括如下步驟A、設(shè)定一個(gè)特定碼率變碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼母碼集，用于實(shí)現(xiàn)(N＝z×nb，K＝z×kb)低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼，其中z∈{zmin∶1∶zmax}；該碼集具有一個(gè)統(tǒng)一形式的(mb×nb)基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，為了實(shí)現(xiàn)(z×nb，z×kb)編譯碼，用修正運(yùn)算和擴(kuò)展因子z來修正統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform，得到修正后的基礎(chǔ)矩陣Hbmodified，再根據(jù)Hbmodified和z就可以擴(kuò)展得到奇偶校驗(yàn)矩陣；并且基礎(chǔ)矩陣Hbuniform總有碼率R0=(nb-mb)nb,]]>其中，nb是大于2的整數(shù)，mb是大于1的整數(shù)；B、當(dāng)R碼率低于等于R0時(shí)，令編碼前任意信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后任意碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K；用于完成(N，K)的LDPC碼的編碼方法包括步驟B1、計(jì)算擴(kuò)展因子 基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z，得到(mb×z，nb×z)LDPC母碼，這里，「 表示向上取整；步驟B2、添加x＝kb·z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位；步驟B3、對(duì)母碼碼字刪除步驟B2中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配，刪除零比特后重復(fù)碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)比特，或者添加碼字中y＝N-K-mb×z個(gè)零比特到刪除零比特后的碼字之前或者之后，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字；C、當(dāng)碼率R高于R0時(shí)，令編碼前任意信息分組長(zhǎng)度為K，編碼后任意碼字長(zhǎng)度為N，z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，校驗(yàn)位個(gè)數(shù)是M＝N-K；用于完成(N，K)的LDPC碼的編碼方法包括步驟C1、計(jì)算擴(kuò)展因子 基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣Hbuniform和計(jì)算得到的擴(kuò)展因子z，可以得到(mb×z，nb×z)LDPC母碼，在這里，「 表示向上取整；步驟C2、添加x＝kb·z-K零比特到K個(gè)信息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的kb×z信息分組；然后進(jìn)行(mb×z，nb×z)LDPC編碼，得到mb×z個(gè)校驗(yàn)位；步驟C3、對(duì)母碼碼字刪除步驟C2中添加的x個(gè)零比特，如果刪除后的碼字比特?cái)?shù)目和所需要的分組大小N不匹配，刪除零比特后，繼續(xù)刪除碼字中y＝mb×z-N+K個(gè)比特，最終得到長(zhǎng)度為N的碼字。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟B3、步驟C3中刪除比特位置是校驗(yàn)位部分。
5.一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼的裝置，用于信道編碼，接收信源編碼器的信號(hào)進(jìn)行編碼，然后轉(zhuǎn)發(fā)給解調(diào)器，其特征在于，包括一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器，其具體包括一個(gè)比較選擇器和第一計(jì)算器和第二計(jì)算器，該擴(kuò)展因子z計(jì)算器用于輸入當(dāng)前實(shí)際編碼的碼率R；比較選擇器完成碼率R同母碼的碼率R0進(jìn)行比較如果R＞R0，則第一計(jì)算器按照 來計(jì)算；否則第二計(jì)算器按照 來計(jì)算；然后輸出z值到下面的縮短碼編碼裝置，在這里，「 表示向上取整；一個(gè)縮短碼編碼器，其具體包括一個(gè)(mb×z，nb×z) LDPC母碼編碼器、一個(gè)添加零比特裝置、一個(gè)去除零比特裝置和若干緩沖存儲(chǔ)單元，該縮短碼編碼器用于輸入k比特信息塊和擴(kuò)展因子z；在k比特信息分組之前添加x＝kb·z-K個(gè)零比特，得到kb·z個(gè)比特的母碼信息分組；將上述母碼信息分組送到(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器進(jìn)行編碼，得到mb·z個(gè)母碼碼字比特；去除母碼編碼前添加的x個(gè)零比特，得到縮短碼編碼器編碼后數(shù)據(jù)；輸出縮短碼碼字到刪除碼字比特裝置；一個(gè)刪除碼字比特裝置，用于輸入縮短碼碼字；在保證刪除碼性能的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特；將刪除后得到的N個(gè)碼字輸出。
6.一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼的裝置，其特征在于，包括一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器，其具體包括一個(gè)比較選擇器和第一計(jì)算器和第二計(jì)算器，該擴(kuò)展因子z計(jì)算器用于輸入當(dāng)前實(shí)際編碼的碼率R；比較選擇器完成碼率R同母碼的碼率R0進(jìn)行比較如果R＞R0，則第一計(jì)算器按照 來計(jì)算；否則第二計(jì)算器按照 來計(jì)算z，其中，表示向下取整，「 表示向上取整；一個(gè)縮短碼編碼器，其具體包括一個(gè)(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器、一個(gè)添加零比特裝置、一個(gè)去除零比特裝置和若干緩沖存儲(chǔ)單元，該縮短碼編碼器用于輸入k比特信息塊和擴(kuò)展因子z；在k比特信息分組之前添加x＝kb·z-K個(gè)零比特，得到kb·z個(gè)比特的母碼信息分組；將上述母碼信息分組送到(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器進(jìn)行編碼，得到mb·z個(gè)母碼碼字比特；去除母碼編碼前添加的x個(gè)零比特，得到縮短碼編碼器編碼后數(shù)據(jù)；輸出縮短碼碼字到刪除碼字比特裝置；一個(gè)碼率比較器，如果碼率R≤R0，縮短碼字將送到重復(fù)碼字比特裝置；如果碼率R＞R0，縮短碼字將送到刪除碼字比特裝置；一個(gè)重復(fù)碼字比特裝置，用于從縮短碼碼字中選擇y＝N-K-mb個(gè)比特進(jìn)行重復(fù)，最終得到N個(gè)比特碼字；輸出這N個(gè)碼字比特；一個(gè)刪除碼字比特裝置，在保證刪除碼性能的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)最佳刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特。
7.一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼的裝置，其特征在于，包括一個(gè)擴(kuò)展因子z計(jì)算器，其具體包括一個(gè)比較選擇器和第一計(jì)算器和第二計(jì)算器，該擴(kuò)展因子z計(jì)算器用于輸入當(dāng)前實(shí)際編碼的碼率R；比較選擇器完成碼率R同母碼的碼率R0進(jìn)行比較如果R＞R0，則第一計(jì)算器按照 來計(jì)算；否則第二計(jì)算器按照 來計(jì)算z，其中，表示向下取整，「 表示向上取整；一個(gè)縮短碼編碼器，其具體包括一個(gè)(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器、一個(gè)添加零比特裝置、一個(gè)去除零比特裝置和若干緩沖存儲(chǔ)單元，該縮短碼編碼器用于輸入k比特信息塊和擴(kuò)展因子z；在k比特信息分組之前添加x＝kb·z-K個(gè)零比特，得到kb·z個(gè)比特的母碼信息分組；將上述母碼信息分組送到(mb×z，nb×z)LDPC母碼編碼器進(jìn)行編碼，得到mb·z個(gè)母碼碼字比特；去除母碼編碼前添加的x個(gè)零比特，得到縮短碼編碼器編碼后數(shù)據(jù)；輸出縮短碼碼字到刪除碼字比特裝置；一個(gè)碼率比較器，如果碼率R≤R0，縮短碼字將送到重復(fù)碼字比特裝置；如果碼率R＞Rb，縮短碼字將送到刪除碼字比特裝置；一個(gè)添加零比特裝置，用于在縮短碼碼字之后或者之前添加y＝N-K-mb個(gè)零比特，最終得到N個(gè)碼字比特；輸出這N個(gè)碼字比特；一個(gè)刪除碼字比特裝置，在保證刪除碼性能的條件下，選擇y＝mb×z-N+K個(gè)最佳刪除位置，刪除這些位置上縮短碼字的比特，最終得到N個(gè)碼字比特并輸出該N個(gè)碼字比特。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種支持任何碼率/碼長(zhǎng)的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼方法和裝置，用與實(shí)現(xiàn)信道編碼。該裝置包括擴(kuò)展因子z計(jì)算器，用于計(jì)算擴(kuò)展因子，再輸出z值到縮短碼編碼器；一個(gè)縮短碼編碼器，用于得到縮短碼編碼器編碼后數(shù)據(jù)，輸出縮短碼碼字到刪除碼字比特裝置；一個(gè)刪除碼字比特裝置，用于輸入縮短碼碼字；在保證刪除碼性能的條件下，選擇并刪除一定位置上縮短碼字的比特；將刪除后得到的碼字輸出。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了不同碼率不同碼長(zhǎng)的LDPC碼具有統(tǒng)一的編譯碼器，不同碼率不同碼長(zhǎng)的LDPC碼具有一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣。相對(duì)現(xiàn)有的方法，節(jié)省了硬件成本，提高了碼本身的靈活性，碼的適用范圍將得到了很大擴(kuò)展。
文檔編號(hào)H03M13/00GK1953335SQ200610009138
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者徐俊, 胡留軍, 趙盟 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司