專利名稱：用于在通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置和方法，更具體來說，涉及用于在利用非二進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)(Low Density Parity Check，LDPC)碼的通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置和方法，其在最小化執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(checknode)操作所需的存儲(chǔ)容量(memory capacity)的同時(shí)解碼該非二進(jìn)制LDPC碼。
背景技術(shù)：
由于分組業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)適用于傳輸大量數(shù)據(jù)，因此已從分組業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)中演化出了下一代通信系統(tǒng)，以用于將突發(fā)分組數(shù)據(jù)發(fā)送至多個(gè)移動(dòng)站(MS)。另外，下一代通信系統(tǒng)在考慮將非二進(jìn)制LDPC碼和turbo碼一起作為信道碼。非二進(jìn)制LDPC碼被公認(rèn)為在高速數(shù)據(jù)傳輸中具有出色的性能增益，并且其通過有效地對(duì)由傳輸信道中的噪聲所引起的誤差進(jìn)行校正而有利地增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。必定考慮使用非二進(jìn)制LDPC碼的下一代通信系統(tǒng)的示例包括IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))802.16e通信系統(tǒng)、IEEE802.11n通信系統(tǒng)等。
現(xiàn)在將參考圖1對(duì)利用非二進(jìn)制LDPC碼的普通通信系統(tǒng)中的信號(hào)發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖1是示出利用非二進(jìn)制LDPC碼的普通通信系統(tǒng)中的信號(hào)發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。參見圖1，信號(hào)發(fā)送裝置包括編碼器111、調(diào)制器113和發(fā)射機(jī)115。首先，如果在信號(hào)發(fā)送裝置中出現(xiàn)將被發(fā)送的消息向量s，那么將該消息向量s遞送至編碼器111。編碼器111生成碼字向量c，即，通過以預(yù)定編碼方案編碼該消息向量s而生成的非二進(jìn)制LDPC碼字，接著將生成的碼字向量c輸出至調(diào)制器113。這里，所述預(yù)定編碼方案對(duì)應(yīng)于非二進(jìn)制LDPC編碼方案。調(diào)制器113通過以預(yù)定調(diào)制方案對(duì)碼字向量c進(jìn)行調(diào)制來生成調(diào)制向量m，接著將生成的調(diào)制向量m輸出至發(fā)射機(jī)115。在那里，發(fā)射機(jī)115輸入從調(diào)制器113輸出的調(diào)制向量m，并對(duì)輸入的調(diào)制向量m執(zhí)行發(fā)送信號(hào)處理，接著通過天線將處理后的調(diào)制向量m發(fā)送至信號(hào)接收裝置。
接下來將參考圖2對(duì)利用非二進(jìn)制LDPC碼的普通通信系統(tǒng)中的信號(hào)接收裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖2是示出利用LDPC碼的普通通信系統(tǒng)中的信號(hào)接收裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。參見圖2，該信號(hào)接收裝置包括接收機(jī)211、解調(diào)器213以及解碼器215。首先，通過信號(hào)接收裝置的天線接收由信號(hào)發(fā)送裝置發(fā)送的信號(hào)，并將接收到的信號(hào)遞送至接收機(jī)211。接收機(jī)211對(duì)接收到的信號(hào)執(zhí)行接收信號(hào)處理，由此生成接收向量r，接著將處理后生成的接收向量r輸出至解調(diào)器213。在那里，解調(diào)器213輸入從接收機(jī)211輸出的接收向量r，通過以解調(diào)方案對(duì)輸入的接收向量r進(jìn)行解調(diào)來生成解調(diào)向量x，該解調(diào)方案與應(yīng)用到信號(hào)發(fā)送裝置的調(diào)制器，即調(diào)制器113的調(diào)制方案相對(duì)應(yīng)，接著解調(diào)器213將生成的解調(diào)向量x輸出至解碼器215。在那里，解碼器215輸入從解調(diào)器213輸出的解調(diào)向量x，以解碼方案對(duì)輸入的解調(diào)向量x進(jìn)行解碼，該解碼方案與應(yīng)用到信號(hào)發(fā)送裝置的編碼器，即編碼器111的編碼方案相對(duì)應(yīng)，接著，解碼器215輸出解碼后的解調(diào)向量x，以作為最終恢復(fù)的消息向量s。這里，所述解碼方案，即LDPC方案，是利用基于和積(sum-product)算法的迭代解碼算法的方案。以下將對(duì)和積算法進(jìn)行詳細(xì)描述。
二進(jìn)制LDPC碼是一種由奇偶校驗(yàn)矩陣定義的碼，在該奇偶校驗(yàn)矩陣中，大部分元素的值為0，但是少數(shù)的其余元素具有非零值，例如值為1。因此，構(gòu)成二進(jìn)制LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣的所有元素的值為0或1。與之相反，構(gòu)成非二進(jìn)制LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣的所有元素為次數(shù)為q(order q)的Galois域中的元素(下文中稱為“GF(q)”)。這里，GF(q)中的“q”表示GF的次數(shù)，并且q＝2p。因此，非二進(jìn)制LDPC碼是由這樣的奇偶校驗(yàn)矩陣定義的碼，在該奇偶校驗(yàn)矩陣中，大部分元素的值為0，但是少數(shù)其余元素為非零元素，例如GF(q)的元素。
此外，非二進(jìn)制LDPC碼的碼字C是長度為N并且包括GF(q)的元素的向量，并且，其滿足等式(1)Σj=1Nhjici=0,∀j∈{1,...,M}---(1)]]>在等式(1)中，hij表示在非二進(jìn)制LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣的第j列和第i列上存在的元素，cj表示碼字C的第i個(gè)元素，M表示奇偶校驗(yàn)矩陣的行數(shù)，N表示奇偶校驗(yàn)矩陣的列數(shù)。
如果假設(shè)奇偶校驗(yàn)矩陣的第j列包括三個(gè)非零元素，并且這三個(gè)非零元素分別是hji1，hji2，hji3，那么由等式(2)給出該奇偶校驗(yàn)矩陣(hji1⊗ci2)⊕(hji2⊗ci2)⊕(hji3⊗ci3)=0---(2)]]>在等式(2)中，_表示在GF(q)上的加法運(yùn)算(additive operation)，_表示在GF(q)上的乘法運(yùn)算(multiplicative operation)。
通常，使用多項(xiàng)式表示法作為表示GF(2p)的元素的方案。GF(2p)的系數(shù)從在GF(2)中定義的p次(pth)不可約多項(xiàng)式中生成，并且用在GF(2)中定義其系數(shù)的(p-1)次多項(xiàng)式來表示GF(2p)的所有元素?，F(xiàn)在將用GF(24)作為例子來描述GF(2p)。
首先，從四次不可約多項(xiàng)式p(x)＝x4+x+1中生成GF(24)。這里，如果假設(shè)四次不可約多項(xiàng)式p(x)＝x4+x+1的根是α，則GF(24)的所有元素等于{0，1，α，α2，α3，…，α14}。此外，GF(24)的所有元素可以由至多三次多項(xiàng)式a3x3+a2x2+a1x+a0來表示，該三次多項(xiàng)式的系數(shù)在GF(2)中定義。
在下面的表1中示出了GF(24)的所有元素{0，1，α，α2，α3，...，α14}、多項(xiàng)式系數(shù){a3，a2，a1，a0}以及與其相應(yīng)的十進(jìn)制表示。
表1


另外，可以利用二分圖(bipartite graph)來表示LDPC碼，二分圖可由變量節(jié)點(diǎn)(variable node)，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(check node)，以及將變量節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相互連接的邊(edge)來表示。
此外，通過使用基于和積算法的迭代解碼算法，可以在二分圖上對(duì)LDPC碼進(jìn)行解碼。這里，和積算法是一種消息傳遞算法(message passingalgorithm)，消息傳遞算法是指這樣一種算法，其中消息通過邊在二分圖上交換，并根據(jù)輸入到變量節(jié)點(diǎn)或校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的消息來計(jì)算和更新輸出消息。也就是，由于用于解碼LDPC碼的解碼器使用基于和積算法的迭代解碼算法，因此其比用于解碼turbo碼的解碼器更加簡單，并且可以容易地實(shí)現(xiàn)為并行處理解碼器。
在GF(2p)中定義的非二進(jìn)制LDPC碼的二進(jìn)制二分圖中，變量節(jié)點(diǎn)是GF(2p)的隨機(jī)變量，并且通過邊傳遞的消息是大小為2p的向量。包含在大小為2p的向量中的每個(gè)元素表示該隨機(jī)變量具有GF(2p)的2p個(gè)元素中的每一個(gè)元素的概率。
現(xiàn)在將參考圖3對(duì)非二進(jìn)制LDPC碼中利用邊的值的消息向量的置換(permutation)進(jìn)行說明。
圖3示出了普通非二進(jìn)制LDPC碼中利用邊的值的消息向量的置換。參見圖3，變量節(jié)點(diǎn)i和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)j由邊連接，并且連接變量節(jié)點(diǎn)i和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)j的邊具有值hji，其中hji是GF(2p)的元素。值得一提的是，連接變量節(jié)點(diǎn)i和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)j的邊具有值hji意味著，在GF(2p)中定義的奇偶校驗(yàn)矩陣的第j列和第i列上存在的元素是hji。這里，通過連接變量節(jié)點(diǎn)i和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)j的邊傳遞的消息是大小為2p的向量，并且包括在該大小為2p的消息向量中的每個(gè)元素{P0，...，Pq-1}表示變量節(jié)點(diǎn)i具有GF(2p)的每個(gè)元素的概率。利用邊的值hji置換消息向量，并且包含在置換后的消息向量中的元素依次變?yōu)閧P0×hji，...，P(q-1)×hji}。在此，乘法運(yùn)算被定義在GF(2p)上，并且十進(jìn)制數(shù){0，1，...，q-1}表示通過上面的表1所示的多項(xiàng)式表示法表示的GF(2p)的元素。
現(xiàn)在將參考圖4說明在利用和積算法解碼非二進(jìn)制LDPC碼的情況下解碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖4是示出用于解碼普通非二進(jìn)制LDPC碼的解碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。在解釋圖4之前，應(yīng)當(dāng)注意，盡管解碼器通常包括校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元和變量節(jié)點(diǎn)處理單元，但是在圖4中僅示出了解碼的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元的結(jié)構(gòu)。參見圖4，解碼器中的節(jié)點(diǎn)處理單元包括第一混洗網(wǎng)絡(luò)(shuffle network)處理單元410，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器440和第二混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元470。
第一混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元410包括多個(gè)乘法器，例如，dc個(gè)乘法器，即乘法器411-1至乘法器411-dc，以及多個(gè)FFT(快速傅立葉變換)單元，例如，dc個(gè)FFT單元，即FFT單元413-1至FFT單元413-dc。
第二混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元470包括多個(gè)IFFT(逆快速傅立葉變換)單元，例如，dc個(gè)IFFT單元，即IFFT單元471-1至IFFT單元471-dc，以及多個(gè)乘法器，例如，dc個(gè)乘法器，即乘法器473-1至乘法器473-dc。
現(xiàn)在將以非二進(jìn)制LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣中的第j個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)作為例子對(duì)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元的操作進(jìn)行描述。這里，假定第j個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度(degree)為dc。
首先，如果假設(shè)輸入至第一混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元410的輸入消息為xi1，xi2，...xid，那么輸入消息xi1，xi2，...xid就是從變量節(jié)點(diǎn)傳遞至校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的消息，并且每個(gè)輸入消息xi1，xi2，...xid是大小為2p的向量。輸入消息xi1，xi2，...xid被分別輸入到乘法器411-1，乘法器411-2，乘法器411-3，...，以及乘法器411-dc中。
乘法器411-1至乘法器411-dc中的每一個(gè)執(zhí)行在GF(2p)上的每個(gè)輸入消息向量xi1，xi2，...xid與奇偶校驗(yàn)矩陣的每個(gè)邊值hji1，hji2，...，hjid的乘法。然而，由于輸入消息不是GF(2p)上的元素，而是表示具有GF(2p)中的元素的概率，因此乘法器411-1至乘法器411-dc中的每一個(gè)實(shí)際上執(zhí)行對(duì)每個(gè)輸入消息xi1，xi2，...xid的置換。這里，需要2p×2p個(gè)單元存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)置換信息。此外，由于每個(gè)單元存儲(chǔ)器包括p比特，因此需要能夠存儲(chǔ)總共2p×2p×p比特的存儲(chǔ)容量來存儲(chǔ)置換信息。
置換之后，乘法器411-1至乘法器411-dc中的每一個(gè)將每個(gè)置換后的輸入消息xi1，xi2，...xid輸出至FFT單元413-1至FFT單元413-dc之一。在那里，F(xiàn)FT單元413-1至FFT單元413-dc中的每一個(gè)輸入由乘法器411-1至乘法器411-dc中每一個(gè)所輸出的信號(hào)，對(duì)輸入的信號(hào)執(zhí)行FFT，然后將經(jīng)過快速傅立葉變換的信號(hào)輸出至校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器440。這里，輸入到FFT單元413-1至FFT單元413-dc中的每一個(gè)的信號(hào)是如上面表1中所定義的用多項(xiàng)式法表示的每個(gè)元素的概率。此外，在FFT單元413-1至FFT單元413-dc中的每一個(gè)中執(zhí)行的FFT并不是普通的FFT，而是在GF(2p)上執(zhí)行的FFT，其與快速Hadamard變換(“FHT”)相同。
校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器440將從FFT單元413-1至FFT單元413-dc中的每一個(gè)輸出的信號(hào)輸入到其中，執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作，然后將相應(yīng)的結(jié)果輸出到IFFT單元471-1至IFFT單元471-dc中的每一個(gè)。IFFT單元471-1至IFFT單元471-dc中的每一個(gè)將從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器440輸出的信號(hào)輸入到其中，對(duì)輸入的信號(hào)執(zhí)行IFFT，并將經(jīng)逆快速傅立葉變換后的信號(hào)輸出到乘法器473-1、乘法器473-2、乘法器473-3、...、以及乘法器473-dc中的每一個(gè)。這里，在IFFT單元471-1至IFFT單元471-dc中的每一個(gè)中執(zhí)行的IFFT不是普通的IFFT，而是在GF(2p)上執(zhí)行的IFFT。此外，IFFT單元471-1至IFFT單元471-dc中的每一個(gè)與FFT單元413-1至FFT單元413-dc中的每一個(gè)具有相同的結(jié)構(gòu)，除了其輸出被縮小到1/2p倍(scaled by 1/2p)。
乘法器473-1至乘法器473-dc中的每一個(gè)將從IFFT單元471-1至IFFT單元471-dc中的每一個(gè)輸出的信號(hào)輸入到其中，并執(zhí)行GF(2p)上的輸入信號(hào)與奇偶校驗(yàn)矩陣的每個(gè)邊值hji1，hji2，...，hjid的逆元素hji1-1，hji2-1，...，hjid-1的乘法。這里，乘法器473-1至乘法器473-dc中的每一個(gè)實(shí)際上也是執(zhí)行對(duì)從IFFT單元471-1至IFFT單元471-dc中的每一個(gè)輸出的信號(hào)的置換，并且該置換對(duì)應(yīng)于在每一個(gè)乘法器411-1至乘法器411-dc中執(zhí)行的置換的逆。下文中，為了便于解釋，將在乘法器473-1至乘法器473-dc中的每一個(gè)中執(zhí)行的置換稱為“逆置換”。因此，需要2p×2p個(gè)單元存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)逆置換信息。此外，由于每個(gè)單元存儲(chǔ)器包括p比特，結(jié)果需要能夠存儲(chǔ)總共2p×2p×p比特的存儲(chǔ)容量來存儲(chǔ)逆置換信息。由于可以從置換信息和逆置換信息中的一個(gè)提取出另一個(gè)，所以即使僅存儲(chǔ)其中之一也是可以的。
如上所述，為了執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作，需要能夠存儲(chǔ)2p×2p×p比特的存儲(chǔ)容量來保存置換信息或逆置換信息。因此，非常需要一種解碼器，其能夠減少校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需的存儲(chǔ)容量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提出本發(fā)明以至少解決出現(xiàn)在傳統(tǒng)系統(tǒng)中的上述問題，并且本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于在利用非二進(jìn)制LDPC碼的通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種用于在使用非二進(jìn)制LDPC碼的通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置和方法，其在最小化執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需的存儲(chǔ)容量的同時(shí)解碼非二進(jìn)制LDPC碼。
為了實(shí)現(xiàn)這些方面，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于在通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置，該裝置包括用于接收信號(hào)的接收機(jī)，以及用于以非二進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)解碼方案對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器，在所述非二進(jìn)制LDPC解碼方案中，通過指數(shù)表示法來表示Galois域的元素。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的方法，該方法包括接收信號(hào)，以及以非二進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)解碼方案對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，在該非二進(jìn)制LDPC解碼方案中，通過指數(shù)表示法來表示Galois域中的元素。


通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中圖1是示出在利用非二進(jìn)制LDPC碼的普通通信系統(tǒng)中的信號(hào)發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是示出在利用非二進(jìn)制LDPC碼的普通通信系統(tǒng)中的信號(hào)接收裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖3解釋了普通非二進(jìn)制LDPC碼中利用邊的值的消息向量的置換；圖4是示出用于對(duì)普通非二進(jìn)制LDPC碼進(jìn)行解碼的解碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)非二進(jìn)制LDPC碼進(jìn)行解碼的解碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)注意，盡管在不同的附圖中示出了相似的部件，但仍為相似的部件分配了相似的附圖標(biāo)記。另外，在以下描述中，當(dāng)對(duì)此處結(jié)合的公知功能和配置進(jìn)行詳細(xì)描述會(huì)混淆本發(fā)明的主題時(shí)，將省略對(duì)它們的詳細(xì)描述。此外，應(yīng)當(dāng)注意，將僅對(duì)對(duì)于理解根據(jù)本發(fā)明的操作來說非常重要的部分進(jìn)行描述，而省略對(duì)除重要部分之外的部分的描述，以便不會(huì)混淆本發(fā)明的要點(diǎn)。
本發(fā)明提供了一種用于在利用非二進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置和方法，其在最小化執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需的存儲(chǔ)容量的同時(shí)解碼非二進(jìn)制LDPC碼。本發(fā)明還提供一種用于在通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置和方法，其對(duì)非二進(jìn)制LDPC碼進(jìn)行解碼，同時(shí)其利用指數(shù)表示法作為表示Galois域GF(q)的元素的方案，由此使執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需的存儲(chǔ)容量最小化。GF(q)中的“q”表示GF的次數(shù)，并且q＝2p。
如上面所提到的，在利用非二進(jìn)制LDPC碼的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中，將多項(xiàng)式表示法用作表示GF(2p)的元素的方案。在這種情況下，當(dāng)對(duì)非二進(jìn)制LDPC碼進(jìn)行解碼時(shí)，執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作需要2p×2p×p比特的存儲(chǔ)容量。因此，在本發(fā)明中，不采用多項(xiàng)式表示法，而是采用指數(shù)表示法來表示GF(2p)的元素，以將校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需的存儲(chǔ)容量減少到低于2p×2p×p比特的存儲(chǔ)容量?，F(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明中提出的用指數(shù)表示法來表示GF(2p)的元素的方案進(jìn)行描述。
首先，GF(2p)的所有元素為{0，1，α，α2，...，αq-2}。為了僅使用它們的指數(shù)來表示GF(2p)的所有元素，如果我們?nèi)F(2p)的每個(gè)元素的以α為底的對(duì)數(shù)(logα)，就可以得到{-∞，0，1，2，...，q-2}。指數(shù)表示法是這樣一種表示方案，其中，利用以這種方式獲得的{-∞，0，1，2，...，q-2}來表示GF(2p)的所有元素?，F(xiàn)在將以GF(24)為例對(duì)GF(2p)的指數(shù)表示法進(jìn)行描述。這里，GF(24)是從四次不可約多項(xiàng)式p(x)＝x4+x+1生成的。并且，如果假設(shè)該四次不可約多項(xiàng)式p(x)＝x4+x+1的根為α，那么GF(24)的所有元素等于{0，1，α，α2，α3，...，α14}。此外，GF(24)的所有元素可以通過至多三次多項(xiàng)式a3x3+a2x2+a1x+a0來表示，該多項(xiàng)式的系數(shù)在GF(2)中定義。如果我們?nèi)F(24)的每個(gè)元素{0，1，α，α2，α3，...，α14}的以α為底的對(duì)數(shù)(logα)，就可以得到{-∞，0，1，2，...，14}。這里，如果假設(shè)“-∞”被表示為“15”，那么GF(24)的所有元素{0，1，α，α2，α3，...，α14}、多項(xiàng)式系數(shù){a3，a2，a1，a0}以及與其相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制表示如下表2所示。
表2


在表2中，{a3，a2，a1，a0}是通過將指數(shù)表示法的整數(shù)值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制值而獲得的值。
如表2所示，當(dāng)用指數(shù)表示法來表示GF(2p)的元素時(shí)，兩個(gè)GF元素間的乘法運(yùn)算變換成了簡單的整數(shù)之間的加法運(yùn)算，這可由等式(3)表示αi_αj＝αi+j→i_j＝i+jmod(q-1)-----------------------------------(3)在等式(3)中，“_”表示GF(q)上的乘法運(yùn)算，“mod”表示模運(yùn)算。
這樣，當(dāng)用指數(shù)表示法表示GF(q)的元素時(shí)，在如上述圖3所示的通過使用基于和積算法的迭代解碼算法來對(duì)非二進(jìn)制LDPC碼進(jìn)行解碼的過程中，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需要的存儲(chǔ)容量被最小化。下文中，將參考圖5對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的用于解碼非二進(jìn)制LDPC碼的解碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。在解釋圖5之前，應(yīng)當(dāng)明白，盡管解碼器通常包括校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元和變量節(jié)點(diǎn)處理單元，但是，在圖5中僅示出了解碼的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元的結(jié)構(gòu)。參見圖5，解碼器中的節(jié)點(diǎn)處理單元包括第一混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元510、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器540和第二混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元570。
該第一混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元510包括多個(gè)乘法器，例如dc個(gè)乘法器，即乘法器511-1、乘法器511-2、乘法器511-3、...、和乘法器511-dc；多個(gè)交織器，例如dc個(gè)交織器，即，交織器513-1、交織器513-2、交織器513-3、...、和交織器513-dc；以及多個(gè)FFT(快速傅立葉變換)單元，例如，dc個(gè)FFT(快速傅立葉變化)單元，即，F(xiàn)FT單元515-1、FFT單元515-2、FFT單元515-3、...、和FFT單元515-dc。
第二混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元570包括多個(gè)IFFT(逆快速傅立葉變換)單元，例如，dc個(gè)IFFT單元，即IFFT單元571-1、IFFT單元571-2、IFFT單元571-3、...、和IFFT單元571-dc；多個(gè)解交織器，例如，dc個(gè)解交織器，即，解交織器573-1、解交織器573-2、解交織器573-3、...、和解交織器573-dc；和多個(gè)乘法器，例如，dc個(gè)乘法器，即，乘法器575-1、乘法器575-2、乘法器575-3、...、和乘法器575-dc。
現(xiàn)在將以非二進(jìn)制LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣中的第j個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)為例對(duì)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元的操作進(jìn)行描述。這里，假定第j個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度為dc。
首先，如果假設(shè)輸入至第一混洗網(wǎng)絡(luò)處理單元510的輸入消息為xi1，xi2，...，xid，那么輸入消息xi1，xi2，...xid就是從變量節(jié)點(diǎn)傳遞至校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的消息，并且每個(gè)輸入消息xi1，xi2，...xid是大小為2p的向量。輸入消息xi1，xi2，...xid被分別輸入到乘法器511-1、乘法器511-2、乘法器511-3、...、和乘法器511-dc中。
乘法器511-1至乘法器511-dc中的每一個(gè)執(zhí)行GF(2p)上的每個(gè)輸入消息向量xi1，xi2，...xid與奇偶校驗(yàn)矩陣的每個(gè)邊值hji1，hji2，...，hjid的乘法。這里，邊值hji表示GF(2p)的元素，其具有連接變量節(jié)點(diǎn)i和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)j的邊，并且連接變量節(jié)點(diǎn)i和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)j的邊具有值hji的說法意味著在GF(2p)中定義的奇偶校驗(yàn)矩陣的第j列和第i列上存在的元素為hji。然而，由于輸入消息不是GF(2p)中的元素，而是表示具有GF(2p)中的元素的概率，因此每個(gè)乘法器511-1、乘法器511-2、乘法器511-3、...、和乘法器511-dc實(shí)際上是執(zhí)行對(duì)每個(gè)輸入消息xi1，xi2，...xid的置換。這里，在采用指數(shù)表示法的情況下，如等式(3)所示，由于對(duì)GF(2p)中的元素的乘法被實(shí)現(xiàn)為mod(q-1)的加法，所以對(duì)GF(2p)中的元素來講，所述置換通過大小為(q-1)的移位寄存器來實(shí)現(xiàn)。
在置換之后，乘法器511-1至乘法器511-dc中的每一個(gè)將每個(gè)置換后的輸入消息xi1，xi2，...xid輸出至交織器513-1至交織器513-dc中的每一個(gè)。在那里，交織器513-1至交織器513-dc中的每一個(gè)將從乘法器511-1至乘法器511-dc中的每一個(gè)輸出的信號(hào)輸入到其中，以預(yù)定的交織方案中對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行交織，然后將交織后的信號(hào)輸出至FFT單元515-1至FFT單元515-dc中的每一個(gè)。這里，由于在FFT單元515-1至FFT單元515-dc中的每一個(gè)中執(zhí)行的FFT是基于這樣一種假設(shè)，即GF(2p)的元素是用多項(xiàng)式表示法來表示的，所以，交織器513-1至交織器513-dc中的每一個(gè)執(zhí)行交織操作，以便將已經(jīng)用指數(shù)表示法表示的GF(2p)中的元素再次用多項(xiàng)式表示法來表示。以下的表3示出了分別由多項(xiàng)式表示法(如表1所示)和指數(shù)表示法(如表3所示)表示的十進(jìn)制數(shù)。
表3

如表3所示，在GF(24)的情況下，需要16個(gè)單元存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)關(guān)于交織器執(zhí)行的交織的信息。并且，由于每個(gè)單元存儲(chǔ)器包括4比特，所以需要總共16×4比特的存儲(chǔ)容量來存儲(chǔ)交織信息。因此，在GF(2p)的情況下，需要每個(gè)由4比特構(gòu)成的2p個(gè)單元存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)關(guān)于交織器執(zhí)行的交織的信息，并且因此需要總共2p×p比特的存儲(chǔ)容量來存儲(chǔ)交織信息。
結(jié)果是，在傳統(tǒng)的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元中存儲(chǔ)置換信息需要2p×2p×p比特的存儲(chǔ)容量，而在根據(jù)本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)處理單元中，則是通過大小為(q-1)的移位寄存器以及需要2p×p比特存儲(chǔ)容量的交織器來實(shí)現(xiàn)對(duì)置換信息的存儲(chǔ)，從而減少了所需的存儲(chǔ)容量。
此外，每個(gè)FFT單元515-1、FFT單元515-2、FFT單元515-3、...、和FFT單元515-dc將從每個(gè)交織器513-1、交織器513-2、交織器513-3、...、和交織器513-dc輸出的信號(hào)輸入到其中，并對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行FFT，然后將經(jīng)過快速傅立葉變換的信號(hào)輸出至校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器540。這里，輸入到每個(gè)FFT單元515-1、FFT單元515-2、FFT單元515-3、...、以及FFT單元515-dc的信號(hào)是如上述表2所定義的用指數(shù)表示法表示的元素的概率。并且，在每個(gè)FFT單元515-1、FFT單元515-2、FFT單元515-3、...、以及FFT單元515-dc中執(zhí)行的FFT不是普通的FFT，而是在GF(2p)上執(zhí)行的FFT，其與FHT相同。
校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器540將從每個(gè)FFT單元515-1、FFT單元515-2、FFT單元515-3、...、以及FFT單元515-dc輸出的信號(hào)輸入到其中，執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作，然后將相應(yīng)的結(jié)果輸出至每個(gè)IFFT單元571-1、IFFT單元571-2、IFFT單元571-3、...、以及IFFT單元571-dc。每個(gè)IFFT單元571-1、IFFT單元571-2、IFFT單元571-3、...、以及IFFT單元571-dc將從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器540輸出的信號(hào)輸入到其中，對(duì)輸入的信號(hào)執(zhí)行IFFT，并將經(jīng)過逆快速傅立葉變換的信號(hào)輸出至每個(gè)解交織器573-1、解交織器573-2、解交織器573-3、...、以及解交織器573-dc。這里，在每個(gè)IFFT單元571-1、IFFT單元571-2、IFFT單元571-3、...、以及IFFT單元571-dc中執(zhí)行的IFFT不是普通的IFFT，而是在GF(2p)上執(zhí)行的IFFT。此外，每個(gè)IFFT單元571-1、IFFT單元571-2、IFFT單元571-3、...、以及IFFT單元571-dc具有與每個(gè)FFT單元515-1、FFT單元515-2、FFT單元515-3、...、以及FFT單元515-dc相同的結(jié)構(gòu)，除了其輸出被縮小到1/2p倍。
每個(gè)解交織器573-1、解交織器573-2、解交織器573-3、...、以及解交織器573-dc將從每個(gè)IFFT單元571-1、IFFT單元571-2、IFFT單元571-3、...、以及IFFT單元571-dc輸出的信號(hào)輸入至其中，以預(yù)定的解交織方案對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行解交織，然后將解交織的信號(hào)輸出至每個(gè)乘法器575-1、乘法器575-2、乘法器575-3、...、以及乘法器575-dc。這里，在每個(gè)解交織器573-1、解交織器573-2、解交織器573-3、...、以及解交織器573-dc中所使用的解交織方案是與在每個(gè)交織器513-1、交織器513-2、交織器513-3、...、以及交織器513-dc中所使用的交織方案相對(duì)應(yīng)的解交織方案。即，由于采用多項(xiàng)式表示法來表示從每個(gè)IFFT單元571-1、IFFT單元571-2、IFFT單元571-3、...、以及IFFT單元571-dc輸出的信號(hào)，因此每個(gè)解交織器573-1、解交織器573-2、解交織器573-3、...、以及解交織器573-dc執(zhí)行解交織操作以便再次用指數(shù)表示法來表示信號(hào)。
每個(gè)乘法器575-1、乘法器575-2、乘法器575-3、...、以及乘法器575-dc將從每個(gè)解交織器573-1、解交織器573-2、解交織器573-3、...、以及解交織器573-dc輸出的信號(hào)輸入至其中，并且執(zhí)行GF(2p)上的輸入信號(hào)與奇偶校驗(yàn)矩陣的每個(gè)邊值hji1，hji2，...，hjid的逆元素hji1-1，hji2-1，...，hjid-1的乘法。這里，每個(gè)乘法器575-1、乘法器575-2、乘法器575-3、...、以及乘法器575-dc實(shí)際上也是執(zhí)行對(duì)從每個(gè)解交織器573-1、解交織器573-2、解交織器573-3、...、以及解交織器573-dc輸出的信號(hào)的置換，并且該置換對(duì)應(yīng)于在每個(gè)乘法器511-1、乘法器511-2、乘法器511-3、...、以及乘法器511-dc中執(zhí)行的置換的逆。在下文中，為了便于說明，將在每個(gè)乘法器575-1、乘法器575-2、乘法器575-3、...、乘法器575-dc中執(zhí)行的置換稱作“逆置換”。因此，對(duì)GF(2p)中的元素的逆置換也是通過(q-1)大小的移位寄存器來實(shí)現(xiàn)的。由于可以從置換信息和逆置換信息中的一個(gè)提取出另一個(gè)，因此可以僅存儲(chǔ)其中之一。
如上所述，傳統(tǒng)上存儲(chǔ)置換信息需要2p×2p×p比特存儲(chǔ)容量，而在本發(fā)明中，則是利用(q-1)大小的移位寄存器以及需要2p×p比特存儲(chǔ)容量的交織器來實(shí)現(xiàn)對(duì)置換信息的存儲(chǔ)，并且，傳統(tǒng)上存儲(chǔ)逆置換信息需要2p×2p×p比特的存儲(chǔ)容量，而在本發(fā)明中則是通過(q-1)大小的移位寄存器和需要2p×2p×p比特存儲(chǔ)容量的解交織器來實(shí)現(xiàn)對(duì)逆置換信息的存儲(chǔ)，由此使得執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需的存儲(chǔ)容量最小化。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過在利用非二進(jìn)制LDPC碼的通信系統(tǒng)中用指數(shù)表示法來表示GF(q)的元素，可以最小化在用于解碼非二進(jìn)制LDPC碼的解碼器中執(zhí)行校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需的存儲(chǔ)容量。
盡管已經(jīng)參照特定優(yōu)選實(shí)施例描述和示出了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，應(yīng)該明白在不背離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，各種形式上和細(xì)節(jié)上的改變都是可以的。
權(quán)利要求
1.一種用于在通信系統(tǒng)的信號(hào)接收裝置中接收信號(hào)的方法，該方法包括接收信號(hào)；和以非二進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)解碼方案對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，在該非二進(jìn)制LDPC解碼方案中，通過指數(shù)表示法來表示Galois域的元素。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述非二進(jìn)制LDPC解碼方案包括校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作，在該校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作中，通過指數(shù)表示法來表示Galois域的元素。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以所述非二進(jìn)制LDPC解碼方案對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼包括通過指數(shù)表示法來表示輸入到任意校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)消息，并且將所述消息置換成置換后的信號(hào)；通過多項(xiàng)式表示法來表示該置換后的信號(hào)，并交織該信號(hào)；在Galois域上對(duì)交織后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換；執(zhí)行對(duì)經(jīng)快速傅立葉變換后的信號(hào)的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作；對(duì)經(jīng)過了校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作的信號(hào)進(jìn)行逆快速傅立葉變換；通過指數(shù)表示法來表示經(jīng)逆快速傅立葉變換后的信號(hào)，并解交織該信號(hào)；以及以與置換所述消息相對(duì)應(yīng)的方案逆置換解交織后的信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述指數(shù)表示法對(duì)應(yīng)于一種方案，在該方案中，僅檢測Galois域GF(2p)的所有元素的指數(shù)，并且僅僅利用檢測到的指數(shù)來表示Galois域GF(2p)的所有元素。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述Galois域GF(2p)是Galois域GF(24)，并且，當(dāng)通過至多三次多項(xiàng)式a3x3+a2x2+a1x+a0來表示Galois域GF(24)的所有元素時(shí)，系數(shù)在GF(2)中定義，Galois域GF(24)的所有元素{0，1，α，α2，α3，...，α14}、多項(xiàng)式系數(shù){a3，a2，a1，a0}以及與其相應(yīng)的十進(jìn)制表示表示如下
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過多項(xiàng)式表示法來表示置換后的信號(hào)并交織該信號(hào)包括通過如下表所示的多項(xiàng)式表示法來表示該置換后的信號(hào)并交織該信號(hào)
。
7.一種用于在通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置，該裝置包括接收機(jī)，用于接收該信號(hào)；和解碼器，用于以非二進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)解碼方案對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，在該非二進(jìn)制LDPC解碼方案中，通過指數(shù)表示法來表示Galois域的元素。
8.權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述非二進(jìn)制LDPC解碼方案包括校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作，在該校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作中，通過指數(shù)表示法來表示Galois域的元素。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述解碼器包括多個(gè)乘法器，用于通過指數(shù)表示法來表示輸入到任意校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)消息，并將該消息置換成置換后的信號(hào)；多個(gè)交織器，用于通過多項(xiàng)式表示法來表示該置換后的信號(hào)，并交織該信號(hào)；多個(gè)快速傅立葉變換單元，用于在Galois域上對(duì)交織后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換；校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理器，用于執(zhí)行對(duì)經(jīng)快速傅立葉變換后的信號(hào)的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作；多個(gè)逆FFT單元，用于對(duì)經(jīng)過了校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作的信號(hào)進(jìn)行逆快速傅立葉變換；多個(gè)解交織器，用于通過指數(shù)表示法來表示經(jīng)逆快速傅立葉變換后的信號(hào)，并解交織該信號(hào)；和多個(gè)乘法器，用于以與置換所述消息相對(duì)應(yīng)的方案逆置換解交織后的信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述指數(shù)表示法對(duì)應(yīng)于一種方案，在該方案中，僅檢測Galois域GF(2p)的所有元素的指數(shù)，并且僅僅利用檢測到的指數(shù)來表示Galois域GF(2p)的所有元素。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述Galois域GF(2p)是Galois域GF(24)，并且，當(dāng)通過至多三次多項(xiàng)式a3x3+a2x2+a1x+a0來表示Galois域GF(24)的所有元素時(shí)，在GF(2)中定義系數(shù)，Galois域GF(24)的所有元素{0，1，α，α2，α3，...，α14}、多項(xiàng)式系數(shù){a3，a2，a1，a0}以及與其相應(yīng)的十進(jìn)制表示表示如下
。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述多個(gè)交織器通過如下表所示的多項(xiàng)式表示法來表示置換后的信號(hào)并交織該信號(hào)
。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于在通信系統(tǒng)中接收信號(hào)的裝置，其接收信號(hào)，并以非二進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)解碼方案對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，在該非二進(jìn)制LDPC解碼方案中，用指數(shù)表示法來表示Galois域的元素，由此在解碼非二進(jìn)制LDPC碼時(shí)，使校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)操作所需的存儲(chǔ)容量最小化。
文檔編號(hào)H04L1/00GK101079646SQ200710129229
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者樸圣恩, 林治雨, 蒂里·萊斯塔布爾, 樸東植, 金宰烈 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社