CN101258684B - 用于构造和使用截短eg-ldpc码的方法和产品 - Google Patents
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Abstract
码截短技术用于为欧几里得几何低密度奇偶校验(EG-LDPC)码实现各种码长和码速率。
Description
技术领域
本发明一般涉及前向纠错码，并且更具体地说，涉及低密度奇偶校验(LDPC)码。
背景技术
低密度奇偶校验(LDPC)码在无线通信系统和其它环境中使用的普遍程度在增加。LDPC码能够以较低复杂性的解码过程实现良好的误差性能。然而，LDPC码为人所知的是具有较低的最小距离，这限制了其性能。基于有限欧几里得几何的一种类型LDPC码称为EG-LDPC码。EG-LDPC码一般具有比大多数其它类型LDPC码更高的最小距离。然而，与此类码一起使用的有限欧几里得几何已为人所知的是限制可实现的码长和码速率的范围。在一些编码应用中，希望在可实现的码长和码速率方面有更多的灵活性。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例，在生成截短EG-LDPC码中使用的示范方法的流程图；
图2是示出根据本发明实施例，已将其列重新布置成平行类的几何EG(2，22)的EG-LDPC码的示例奇偶校验矩阵的图形；
图3是示出根据本发明实施例，模拟结果的图表，该图显示了在比特误码率(BER)性能方面码截短的效果；
图4-6是根据本发明实施例，比较截短EG-LDPC码的BER性能与基于截短里德-所罗门码(RS-LDPC)的LDPC码性能的图表；以及
图7是示出根据本发明实施例，可在无线装置内使用的示例接收链的方框图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，作为说明而参照了示出可实践本发明的特定实施例的附图。对这些实施例的描述足够详细，使得本领域的技术人员可以实践本发明。要理解的是，本发明的各种实施例虽然不同，但不一定相互排斥。例如，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文中结合一个实施例所描述的特定特性、结构或特征可以在其它实施例中实现。另外，要理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可修改每个公开实施例内各个元件的位置或布置。因此，下面的详细描述不可从限制的意义上来理解，并且本发明的范围只由正确理解的随附权利要求及权利要求授权的等效物的完整范围来定义。在附图中，类似的标号在几个视图中指示相同或类似的功能。
本发明涉及在欧几里得几何低密度奇偶校验(EG-LDPC)码中实现比过去可得到的更广范围的码速率和长度的技术。这可通过使用新颖的码截短技术截短完整的几何EG-LDPC码而实现。码截短技术已在过去用作根据现有码实现新码的方法。然而，LDPC码截短可能对现有码的性能造成不利影响。在本发明至少一个实施例中，提供码截短技术以结合不会降低(或者只是稍微降低)基础码整体性能的EG-LDPC码来使用。
有限几何是由多个线(line)和点组成的组合对象。欧几里得有限几何是由多个公理定义的有限几何。欧几里得有限几何可表示为有限伽罗瓦域GF(qm)，其中，q＝ps，并且p是质数。GF(qm)的元素是几何点，并且线可作为点的线性组合从线的等式中得到。参数m是几何的“维数”。参数p、s和m定义几何的点和线。
图1是示出根据本发明实施例，在生成截短EG-LDPC码时使用的示范方法10的流程图。首先，选择初始EG-LDPC码，该初始EG-LDPC码利用关注的整个欧几里得几何(即，EG(m，ps))(方框12)。初始EG-LDPC码可以由具有多个列的奇偶校验矩阵表示，列的数目
等于对应欧几里得几何中的线的数目。与初始EG-LDPC码相关联的奇偶校验矩阵的列随后被重新布置成多个块，每个块表示一个平行类(方框14)。平行类内的每一列与平行类中的其它列没有公共点。随后，从奇偶校验矩阵中删除块中的一个块以定义新的截短EG-LDPC码(方框16)。新的EG-LDPC码是具有与原码相同的列权重而行权重则减一的常规LDPC码。由于块内的每一行正好包括一个非零项，因此，块删除保持了码的常规结构。
随后，通过从奇偶校验矩阵消除一个或多个另外的块，可进一步截短码。在k个平行类上的码截短产生了具有比原码更低速率和更短长度的码(其中，k是正整数)。此过程因而可用作管理码参数的一个灵活工具。过程一般将使得小权重的一些码字从初始码中排除，因而改进了EG-LDPC码的权重谱。只要结果码能够实现足够的性能，可删除任何数量的块来形成新码。例如，在一个实现中，通过从初始码中删除10(或更多)个平行类而形成截短码。在另一实现中，通过从初始码中删除20(或更多)个平行类而形成截短码。
图2是根据本发明实施例，示出已将其列重新布置成平行类的几何EG(2，22)的EG-LDPC码示例奇偶校验矩阵20的图形。如图所示，奇偶校验矩阵20组织成5个平行类22、24、26、28、30(P1、P2、P3、P4、P5)，每个类具有四列/线。每个平行类内的每一列与平行类中的其它列没有公共点。为了实现新的截短码，从奇偶校验矩阵20中删除一个或多个平行类。例如，在一个可能实现中，可从奇偶校验矩阵20中删除第一平行类22以实现具有更短码长和更高速率的新奇偶校验矩阵32。也可删除另外的平行类。对于欧几里得几何LDPC码，始终可将列分成平行类。
图3是根据本发明实施例，示出模拟结果的图表40，该图显示了在使用二进制相移键控(BPSK)的加性白高斯噪声(AWGN)信道中在比特误码率(BER)性能方面码截短的效果(AWGN)。在模拟中使用的码来自几何EG(2，25)。第一条曲线42示出使用完整几何的
EG-LDPC(1056，813，0.7699)码的BER-Eb/N0曲线。第二条曲线44示出作为初始码截短版本(截短了10个平行类)的EG-LDPC(736，502，0.6821)码的BER-Eb/N0曲线。第三条曲线46示出也作为初始码截短版本(截短了20个平行类)的EG-LDPC(416，207，0.4976)码的BER-Eb/N0曲线。如图3的图表40所示，曲线44和46表示的截短码实现了比曲线42的完整几何码更佳的BER性能(例如，对于给定Eb/N0值误码率更低)。
图4-6是根据本发明实施例，比较截短EG-LDPC码的BER性能与基于截短里德-所罗门码(RS-LDPC)的LDPC码性能的图表。使用最大迭代数等于10的UMP(一致最大功效)解码器进行模拟。图4-6的图表显示使用本发明技术生成的EG-LDPC码能够实现与具有相似码参数(例如，长度和速率)的其它已知良好构造相同或更佳的性能。因此，本发明的截短技术可用于实现LDPC码更广范围的长度和速率而不会牺牲性能。
图4是比较上述初始完整几何EG-LDPC(1056，813，0.7699)码的性能与具有相似码长和速率的RS-LDPC(992，764，0.7702)码的性能的图表50。曲线54是EG-LDPC(1056，813，0.7699)码的BER-Eb/N0曲线，并且曲线52是RS-LDPC(992，764，0.7702)码的BER-Eb/N0曲线。图5是比较上述截短EG-LDPC(736，502，0.6821)码的性能与具有类似码长和速率的截短RS-LDPC(736，511，0.6943)码的性能的图表60。如上所述，EG-LDPC(736，502，0.6821)码是已截短10个平行类的EG-LDPC(1056，813，0.7699)码的截短版本。曲线64是截短EG-LDPC(736，502，0.6821)码的BER-Eb/N0曲线，并且曲线62是截短RS-LDPC(736，511，0.6943)码的BER-Eb/N0曲线。图6是比较上述截短EG-LDPC(416，207，0.4976))码的性能与具有类似码长和速率的截短RS-LDPC(416，232，0.5577)码的性能的图表70。如上所述，EG-LDPC(416，207，0.4976)码是已截短20个平行类EG-LDPC(1056，813，0.7699)码的截短版本。曲线74是截短EG-LDPC(416，207，0.4976)码的BER-Eb/N0曲线，并且曲线72是截短
RS-LDPC(416，232，0.5577)码的BER-Eb/N0曲线。如图5和图6所示，截短EG-LDPC码实现了比对应RS-LDPC码稍微更佳的性能。
在本发明的至少一个实施例中，提供了适于使用如上所述构建的截短EG-LDPC码的通信装置。该通信装置可以是有线装置或无线装置。该通信装置可在装置的发送链内包括能够对使用截短EG-LDPC码的比特流编码的编码器。该通信装置也可(或备选地)在装置的接收链内包括能够对使用截短EG-LDPC码的比特流解码的解码器。
图7是根据本发明实施例，示出可在无线装置内使用的示范接收链80的方框图。接收链80在实现正交频分复用(OFDM)的通信系统或网络中使用。如图所示，接收链80包括：射频(RF)部件82、循环前缀删除部件84、离散傅立叶变换(DFT)86、解映射器/解交织器88及解码器90。接收链80可耦合到一个或多个天线92，以便于从无线信道接收信号。任何类型的天线均可使用，例如包括偶极、贴片、螺旋天线、天线阵和/或其它天线。
RF部件82用于执行将已接收的信号从RF转换到基带所必需的处理。RF部件82可包括下列元件，如低噪声放大器、执行下变频的元件、一个或多个RF和/或IF滤波器、执行I/Q解调的元件、模数变换器和/或其它元件。也可以数字方式执行这些RF功能中的一些或全部功能。循环前缀删除部件84用于从RF部件82输出的已接收的OFDM符号中删除循环前缀。DFT单元86用于将已接收的OFDM符号从时域表示转换成频域表示。DFT单元86输出多个样本，每个样本对应于多载波OFDM符号的一个子载波，并且每个样本包括对应的数据符号。解映射器/解交织器88基于一个或多个预定调制方案，将DFT86输出的数据符号解映射成数据比特。解映射器/解交织器88随后可将比特解交织成流以便输送到解码器90。解码器90基于预定的FEC编码方案将比特流解码。在本发明的至少一个实施例中，解码器90适于将利用根据本发明构建的截短EG-LDPC码编码的数据解码。可使用能够将EG-LDPC码解码的任何类型的解码器，例如包括多数
逻辑解码器、置信传播解码器和/或其它解码器。设计解码器以将预定码解码的技术在技术领域已为人所熟知。
应理解的是，图7的接收链80只是一种类型的接收链的示例，可包括将使用根据本发明的截短EG-LDPC码编码的数据解码的解码器。包括非OFDM接收机的其它类型接收机也可实现此类解码器。另外，此类解码器也可在有线通信应用和基于非通信的应用中使用。包括图7的接收链80的无线装置也可包括发送链，该发送链具有适于将使用根据本发明构建的截短EG-LDPC码的数据编码的编码器。无线装置例如可包括具有无线能力的膝上型、掌上型、台式或平板式计算机、具有无线能力的个人数字助理(PDA)、蜂窝电话或其它手持无线通信器、寻呼器、卫星通信器、网络接口卡(NIC)或其它网络接口结构、集成电路或一些其它类型的无线装置。
在本发明至少一个实施例中，构建截短EG-LDPC码的过程作为存储在机器可读介质上的指令和/功数据结构实现。可使用的不同类型机器可读媒体的示例包括软盘、硬盘、光盘、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除编程只读存储器(EPROM)、电擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光学卡、闪存和/或适于存储电子指令或数据的其它类型的媒体。在至少一种形式中，本发明实施为调制到载波上以便通过传输介质传输的一组指令。
应理解的是，本文方框图中所示的各个方框可在本质上是功能性的，不必对应于离散硬件元件。例如，在至少一个实施例中，方框图中的两个或更多个方框在单个数字处理装置内的软件中实现。数字处理装置例如可包括通用微处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC)、复杂指令集计算机(CISC)、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和/或其它装置，包括上述装置的组合。可使用硬件、软件、软硬件和混合实现。
在上面的详细说明中，本发明的各种特性在一个或多个单独的实
施例中组合在一起以便将公开内容流程化。此公开方法不应解释为反映要求权利的本发明需要比每个权利要求项明确所述更多特性的意思表示。相反，如下述权利要求书所反映的那样，发明的方面可依据比每个公开实施例的所有特性更少的特性。
虽然本发明已参照某些实施例描述，但要理解，正如本领域技术人员所理解的那样，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可进行修改和变化。此类修改和变化视为在本发明和所附权利要求的权限和范围内。
Claims (16)
1.一种用于形成截短欧几里得几何低密度奇偶校验码的方法，包括：
选择初始欧几里得几何低密度奇偶校验(EG-LDPC)码，所述初始EG-LDPC码具有奇偶校验矩阵；
重新布置所述奇偶校验矩阵的列以形成表示线的平行类的块，使得平行类内的每一列与相同平行类中的其它列没有公共点；以及
从所述奇偶校验矩阵中删除所述块中的一个或多个块以形成具有更短码长和更低码速率的新的截短EG-LDPC码。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
删除包括删除至少10个块。
3.如权利要求1所述的方法，其中：
删除包括删除至少20个块。
4.如权利要求1所述的方法，其中：
所述新的截短EG-LDPC码具有优于所述初始EG-LDPC码的比特误码率(BER)性能的BER性能。
5.如权利要求1所述的方法，其中：
所述新的截短EG-LDPC码相对于所述初始EG-LDPC码具有改进的权重谱。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
在通信装置内使用所述新的截短EG-LDPC码将数据编码。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
在通信装置内使用所述新的截短EG-LDPC码将数据解码。
8.一种用于形成截短欧几里得几何低密度奇偶校验码的产品，包括：
获得初始欧几里得几何低密度奇偶校验(EG-LDPC)码的部件，所述初始EG-LDPC码具有奇偶校验矩阵；
重新布置所述奇偶校验矩阵的列以形成表示线的平行类的块，使得平行类内的每一列与相同平行类中的其它列没有公共点的部件；以及
从所述奇偶校验矩阵中删除所述块中的一个或多个块以形成新的截短EG-LDPC码的部件。
9.如权利要求8所述的产品，其中：
所述新的截短EG-LDPC码具有优于所述初始EG-LDPC码的比特误码率(BER)性能的BER性能。
10.如权利要求8所述的产品，其中：
所述新的截短EG-LDPC码相对于所述初始EG-LDPC码具有改进的权重谱。
11.一种用于应用截短欧几里得几何低密度奇偶校验码的装置，包括：
解码器，适于将从远程通信实体收接收的利用截短欧几里得几何低密度奇偶校验(EG-LDPC)码编码的数据解码，其中通过重新布置初始EG-LDPC码的奇偶校验矩阵内的列以形成表示线的平行类的块，使得平行类内的每一列与相同平行类中的其它列没有公共点，并从所述奇偶校验矩阵中删除所述块中的一个或多个块以形成表示所述截短EG-LDPC码的新奇偶校验矩阵，生成所述截短EG-LDPC码。
12.如权利要求11所述的装置，其中：
所述装置是无线通信装置。
13.如权利要求11所述的通信装置，其中：
所述装置是基于正交频分复用(OFDM)的装置。
14.一种用于应用截短欧几里得几何低密度奇偶校验码的系统，包括：
从无线信道接收无线信号的偶极天线，所述无线信号包括编码的数据；以及
将所述编码的数据解码的解码器，所述解码器适于将截短欧几里得几何低密度奇偶校验(EG-LDPC)码解码，其中通过重新布置初始EG-LDPC码的奇偶校验矩阵内的列以形成表示线的平行类的块，使得平行类内的每一列与相同平行类中的其它列没有公共点，并从所述奇偶校验矩阵中删除所述块中的一个或多个块以形成表示所述截短EG-LDPC码的新奇偶校验矩阵，生成所述截短EG-LDPC码。
15.如权利要求14所述的系统，其中：
所述系统是在无线网络中使用的通信器。
16.如权利要求14所述的系统，其中：
所述系统是基于正交频分复用(OFDM)的系统。
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2008
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN1639985A (zh) * | 2002-02-28 | 2005-07-13 | 三菱电机株式会社 | Ldpc码用检查矩阵生成方法及检查矩阵生成装置 |
Non-Patent Citations (4)
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