在單個ldpc碼字內(nèi)使用多個編碼強(qiáng)度的編碼技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于通信和數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用的編碼技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼技術(shù)正變得越來越流行，并且已為若干通信標(biāo)準(zhǔn)所接受，例如IEEE 802.ll(W1-Fi?)WiMAX?、長期演進(jìn)(LTE)、數(shù)字視頻廣播(DVBc2)、電纜數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范(D0CSIS3.1)等。
[0003]LDPC編碼是一種塊編碼。在編碼側(cè)，編碼器向每k個彳目息比特添加m個奇偶(冗余)比特以形成n = k+m個編碼比特。在解碼側(cè)，解碼器使用m個奇偶校驗(yàn)等式從η個編碼比特提取k個信息比特。碼率被定義為k/n。
[0004]像所有的前向糾錯(FEC)編碼技術(shù)一樣，LDPC編碼使用冗余比特中攜帶的額外信息來恢復(fù)丟失或損壞的信息比特。換言之，LDPC碼字發(fā)送比原始信息比特更多的“信息”并將原始信息與冗余信息“互連”以便解碼器能夠恢復(fù)丟失或損壞的原始信息比特。所使用的編碼的恢復(fù)能力被定義為編碼強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0005]圖1是用圖片例示了本文給出的編碼技術(shù)的圖示。
[0006]圖2A和圖2B是根據(jù)本文給出的技術(shù)在組合的單個碼字中使用的兩個示例碼的Tanner 圖0
[0007]圖3例示了圖2A和圖2B的Tanner圖的組合/并聯(lián)。
[0008]圖4是類似于圖3、但示出在圖2A和圖2B的兩個Tanner圖之間連接的交叉分支的圖示。
[0009]圖5是更詳細(xì)地示出圖2A和圖2B的兩個Tanner圖之間的交叉分支的放置的圖不O
[0010]圖6是描繪了根據(jù)本文給出的技術(shù)的用于編碼信息比特的操作的流程圖。
[0011]圖7是例示了符號星座的示例的圖示，該符號星座中不同位置的比特利用不同的編碼強(qiáng)度被分組并編碼。
[0012]圖8是根據(jù)本文給出的技術(shù)被配置來編碼信息比特的設(shè)備的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]皿
[0014]本文給出用于編碼信息比特的技術(shù)。所述信息比特基于各個比特的對信道損害的免疫性和固有可靠性被劃分為至少兩組。每組信息比特利用不同的編碼強(qiáng)度/編碼率被編碼。產(chǎn)生的碼字可在存儲介質(zhì)中存儲或在通信信道中發(fā)送。
[0015]示例實(shí)施例
[0016]目前的低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼技術(shù)對所有信息比特同等地應(yīng)用相同的編碼強(qiáng)度。即，單個碼率被用于碼字中包含的所有信息比特。
[0017]本文給出的是基于對相應(yīng)信息比特的信道損害的固有可靠性和免疫性、不同編碼強(qiáng)度/編碼率被應(yīng)用于不同信息比特的編碼技術(shù)。多個編碼強(qiáng)度/編碼率被用在單個LDPC碼字內(nèi)。該多編碼強(qiáng)度/編碼率LDPC碼字的優(yōu)點(diǎn)包括更好的編碼增益和更少的編碼開銷。
[0018]信息比特被用來表示用于在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備或介質(zhì)中存儲或在通信信道中通信的數(shù)據(jù)。一般地，每個信息比特對信道損害不具有相同可靠性或免疫性。例如，在通信應(yīng)用中，比特被映射到符號并且比特到符號映射是“不同等的”，導(dǎo)致對信道損害的可靠性和免疫性的不同。該不同等的比特到符號映射的示例在下面結(jié)合圖7來描述。
[0019]對所有信息比特應(yīng)用相同的編碼強(qiáng)度(編碼率)不對所有信息比特提供同等的糾錯能力，因?yàn)楸忍靥焐哂胁煌目煽啃?不同的編碼要求)。這與編碼的目的，即，“平均”所有比特的可靠性以便丟失或損壞的比特能夠被恢復(fù)相矛盾。
[0020]因此，本文給出了這樣的編碼方案，其中取決于信息比特對信道損害(諸如通信信道中的損害或與特定存儲設(shè)備或存儲介質(zhì)相關(guān)的損害)的固有可靠性和免疫性，不同的編碼強(qiáng)度被應(yīng)用于單個碼字(例如，單個LDPC碼字)內(nèi)的不同組的信息比特。碼字是從利用不同編碼強(qiáng)度(編碼率)編碼的多個成分碼字構(gòu)造的，內(nèi)分支將多個碼字連接在一起。內(nèi)分支被結(jié)構(gòu)化以滿足某種碼的性能標(biāo)準(zhǔn)(例如，滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合碼的圍長)。
[0021]該LDPC編碼方案存在若干優(yōu)點(diǎn)。第一，它減少了復(fù)雜性。一些信息比特可以利用較高碼率來編碼，導(dǎo)致較少的計(jì)算。第二，它具有更好的編碼增益。比特的固有可靠性作為因素被計(jì)入代碼結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)生的碼字中取得改善的編碼增益。第三，它享有較少的編碼開銷。一些比特利用較高的碼率被編碼，使得總編碼率增加，導(dǎo)致降低的編碼開銷。
[0022]現(xiàn)在參考圖1，圖1是用圖片示出根據(jù)這些技術(shù)的編碼方案的圖示。在圖1中，信息比特串在標(biāo)號10處被示出。該比特串10待編碼以用于通信信道中的通信或存儲。在信息比特串10中，一些比特天生地更容易遭受信道損害或較不可靠，并且這些比特在標(biāo)號12處被示出。相反，串10中的其他比特天生地較不易遭受信道損害并且更可靠，并且這些比特在標(biāo)號14處被示出。較高可靠性比特14被分組在一起并利用較低編碼強(qiáng)度/較高編碼率被編碼，如標(biāo)號16處所示。較低可靠性比特12被分組在一起并利用較高編碼強(qiáng)度/較低編碼率被編碼，如標(biāo)號18處所示。產(chǎn)生的碼字20因而包括利用較低編碼強(qiáng)度/較高編碼率來編碼較高可靠性比特14所產(chǎn)生的第一成分碼字的第一多個比特22，以及利用較高編碼強(qiáng)度/較低編碼率來編碼較低可靠性比特12所產(chǎn)生的第二成分碼字的第二多個比特24。碼字20是具有多個編碼強(qiáng)度/編碼率、即具有分別被利用不同編碼強(qiáng)度來編碼的兩個(或更多個)互連的成分碼字的單個碼字。圖1的示例中示出的比特?cái)?shù)目不打算成為限制性的，而是僅用于本文給出的編碼技術(shù)的一般概念的例示性目的。
[0023]現(xiàn)在參考圖2A和圖2B。這些圖中示出的圖示被稱為Tanner圖。Tanner圖是LDPC奇偶校驗(yàn)矩陣的圖形表示，并且被廣泛用于LDPC編碼/解碼。Tanner圖包括兩列節(jié)點(diǎn)，左列包括表示信息比特的可變節(jié)點(diǎn)，右列包括表示約束(奇偶校驗(yàn)等式)或冗余比特的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。在可變節(jié)點(diǎn)的數(shù)目為k、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目為m的示例中，編碼率為k/ (k+m)。
[0024]圖2A 示出用于第一碼 Cl 的 Tanner 圖 G1，其中 Cl(nl，kl，ml = nl_kl)，圖 2B 示出用于第二碼C2的Tanner圖G2，其中C2 (n2，k2，m2 = n2~k2)。圖2A和圖2B示出的節(jié)點(diǎn)數(shù)目僅用于例示目的并且不打算精確指示編碼器和解碼器中使用的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和信息節(jié)點(diǎn)的實(shí)際數(shù)目，也不打算精確指示圖2A和圖2B所示示例中使用的編碼率。碼Cl的編碼率為CRl = kl/nl，并且C2的編碼率為CR2 = k2/n2。在這些示例中，CRl > CR2，意味著碼C2強(qiáng)于碼Cl。編碼率被定義為k/n，k為信息比特的數(shù)目，η為編碼比特的數(shù)目。編碼率越高，碼中的奇偶比特越少，所以編碼強(qiáng)度越弱，反之亦然。編碼強(qiáng)度與碼率/編碼率成反比。圖2Α和圖2Β所示的碼Cl和C2的Tanner圖在下文中被用于描述將信息比特編碼到單個多編碼強(qiáng)度碼字中的編碼方案。
[0025]圖3例示了碼Cl和C2的Tanner圖Gl和G2的組合/并聯(lián)，以構(gòu)造用于復(fù)合碼字的具有k = kl+k2個可變節(jié)點(diǎn)和m = ml+m2個校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的更大Tanner圖G。在組合的Tanner圖G中，碼Cl和C2被稱為成分碼或成分碼字。
[0026]接下來，在圖4中，分支被放置在碼Cl和C2的Tanner圖Gl和G2之間。這些分支在標(biāo)號30處被示出并被稱為交叉分支。這些交叉分支的數(shù)目L可通過Tanner圖Gl和G2的“度”來確定。例如，L = max (Dl, D2)，其中Dl和D2分別為Tanner圖Gl和G2的平均度?！岸取敝复鷱膋個節(jié)點(diǎn)(表示信息比特)到m個校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(表示冗余或校驗(yàn)比特)的連接的數(shù)目。
[0027]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，示出Tanner圖Gl和G2之間的交叉分支30的連接的圖示被提供。將交叉分支連接到可變節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的過程被描述如下。
[0028]1.第一交叉分支被連接到Tanner圖Gl中的第一可變節(jié)點(diǎn)。
[0029]2.被選交叉分支被連接到Tanner圖G2的第一校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。
[0030]3.帶有添加的交叉分支的復(fù)合Tanner圖G的最小圍長值被計(jì)算。碼的圍長是其Tanner圖中最短循環(huán)的長度。如本領(lǐng)域已知的，“循環(huán)”指代在穿過信息節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)后從開始點(diǎn)節(jié)點(diǎn)回到該同一節(jié)點(diǎn)的所有路徑之和。
[0031]4.如果最小圍長滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，則下一交叉分支被選擇并且處理在操作I處重復(fù)。否則，不同的對被選擇，所述對是Gl的可變節(jié)點(diǎn)和G2的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，或者是G2的可變節(jié)點(diǎn)和Gl的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，并且處理去往操作3。例如，預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)可以是最小圍長為3。
[0032]5.如果所有交叉分支被連接，則處理停止。如果不是，則最小圍長標(biāo)準(zhǔn)(降低要求)改變或者不同的成分碼Cl和C2被選擇。
[0033]總而言之，(與不同編碼強(qiáng)度/編碼率相關(guān)的)成分碼字的Tanner圖表示之間的交叉分支被計(jì)算，其中交叉分支的數(shù)目是基于每個碼字的Tanner圖表示的平均度的。交叉分支被計(jì)算以便產(chǎn)生的作為成分碼字的復(fù)合的單個碼字具有滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的圍長。
[0034]現(xiàn)在參考圖6來描述描繪了根據(jù)本文給出的技術(shù)的編碼處理的操作的流程圖。為了該描述，還參考圖5。在40處，待編碼的信息比特基于各個比特的對信道損害的固有可靠性和免疫性被劃分成(至少兩)組。例如，如圖5所示，k個信息比特被劃分成分別具有kl和k2個信息比特的兩組，使得kl+k2 = k0該劃分是以kl個比特天生比k2個比特更可靠的方式完成的。
[0035]在50處，每組彳目息比特利用不同的編碼強(qiáng)度/編碼率被編碼。例如，在圖5中，kl個比特根據(jù)碼強(qiáng)度/碼率CRl被映射到Tanner圖Gl中的可變節(jié)點(diǎn)上，并且k2個比特根據(jù)碼強(qiáng)度/碼率CR2被映射到Tanner圖G2中的可變節(jié)點(diǎn)上。該映射的實(shí)際實(shí)施可通過相應(yīng)的復(fù)合奇偶校驗(yàn)矩陣來完成。編碼率對于kl和k2個比特分別為CRl和CR2。有效編碼率將為(kl+k2)/(nl+n2)。再次，在本示例中，CRl > CR2。
[0036]在60處，產(chǎn)生的碼字被存儲在存儲設(shè)備或存儲介質(zhì)中，