CN110268634A - 使用短长度的准循环半正则ldpc码用于诸如远程读取的低耗应用的编码器和解码器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及准正则的LDPC(低密度奇偶校验)码的编码器和解码器，其考虑到由基于原模图的Tanner二分图表示的控制矩阵，该Tanner二分图包括该图的128个变量节点和该图的64个约束节点，并且该原模图包括8个变量节点和4个约束节点，所述图的每个约束节点连接到所述图的7个变量节点，所述图的每个变量节点连接到所述图的3或4个约束节点，所述图的每个周期的长度大于或等于6；并且所述码的最小距离大于或等于14。

Description

使用短长度的准循环半正则LDPC码用于诸如远程读取的低耗 应用的编码器和解码器
技术领域
本发明涉及纠错码领域。更具体地涉及LDPC码，其允许以低能耗和低解码复杂度来传输信号，同时保留良好的纠错属性，用于在物联网领域中(例如在LPWAN(低功率广域网的首字母缩写)类型的网络上)传输数据，特别是用于传输来自水或电力的远程计量表读取的数据。
背景技术
数据的传输可以经由各种通信信道执行，例如通过无线电通信、光纤等。在绝大多数情况下，传输信道不是完全可靠的，并且传输可能被错误所污染。一般而言，传输信道的信噪比或SNR越低，信道就越嘈杂，并且错误率就越高。
通过将冗余位添加到待编码的信号，纠错码允许检测和校正传输错误。存在许多纠错码。一般而言，它们旨在获得最大错误检测和/或校正率，同时添加尽可能少的冗余位。取决于应用，限制纠错码的编码和/或解码复杂度也是重要的。
被称为LDPC(低密度奇偶校验码的首字母缩写)的码是一系列纠错码。LDPC码在特别嘈杂的信道上传输数据很流行。它们特别用作DVB-S2标准中的纠错码。
LDPC码由二分图(称为Tanner图)表示，其由变量节点和约束节点形成。在解码期间，一次或多次迭代允许接连地验证消息是否被没有错误地传输，并且在错误的情况下允许消息得到纠正。LDPC类型的码例如由Davey,M.C.和MacKay,D.J.(1998年六月)在Low-density parity check codes over GF(q).在Information Theory Workshop中,1998(第70-71页).IEEE中引入。
远程读取例如水计量表或者气或电类型的能量计量表包括远程收集来自每个计量表的信息，并且周期性地这样进行，例如每日消耗。远程读取关于手动读取消耗提供了许多优点：数据被更有规律地传输，并且远程读取允许从操作者难以访问的传感器获取值。此外，自动和远程发送消耗值与手动读取计量表相比较是更加成本有效并且更快速的解决方案。一般而言，在远程读取中，计量表经由无线电链路定期地向集线器发送消耗数据，并且集线器将这一数据发送到处理平台。
远程读取这种类型的计量表存在特别的困难：计量表通常位于难以访问的区域中，并且通常由电池供电。然后计量表被设计为自主地操作很长一段时间，例如大约20年，而无需干预。为了延长电池的寿命，这一类型的计量表通常降低发射功率，以便限制由于数据传输而导致的功耗。然而，这导致接收器获取非常嘈杂的信号。
现有技术的LDPC码具有大大增加每个有用比特传输所消耗的能量的缺点。而且，现有技术的大多数LDPC码是长码。因此，这些长码要求多次迭代用于解码。这导致要为解码执行大量操作，并且因此导致复杂的解码。此外，当待传输的有用帧的大小较小时，长码会导致所产生的块的大小增加，才能够对数据进行编码。
因此，需要一种纠错码，其允许在编码时减少每个有用比特传输所消耗的能量，同时保留有限的解码复杂度以及对于非常嘈杂的信号的良好的纠错率。
发明内容
为此目的，本发明描述了一种LDPC(低密度奇偶校验控制)编码器，其被配置用于使用LDPC码对信号进行编码，其特征在于，其基于由Tanner二分图表示的控制矩阵，所述Tanner二分图由该图的128个变量节点和该图的64个约束节点组成，所述图是这样的：所述图的每个约束节点连接到所述图的7个变量节点；所述图的每个周期具有大于或等于6的长度；所述码的最小距离等于或大于14；其中所述Tanner二分图是从原模图导出的图，所述原模图包括该原模图的8个变量节点，所述原模图的每个变量节点是所述图的16个变量节点和所述原模图的4个约束节点的组，所述原模图的每个约束节点是所述图的16个约束节点的组，其中所述原模图的每个约束节点根据矩阵连接到所述原模图的7个所述变量节点，所述原模图的每个约束节点由所述矩阵的行表示，所述原模图的每个变量节点由所述矩阵的列表示，在行和列上定义的所述矩阵的每个单元，在由所述单元的行表示的所述原模图的变量节点和由所述单元的列表示的所述原模图的约束节点连接时包括值1，而在相反的情况下包括值0，所述矩阵由以下值定义：
该图的变量节点对应于编码数据的一个位，其可以是有用数据位或冗余位。
该图的约束节点定义了要在其所连接的变量节点上进行验证的约束。
该图上的一条线表示在该图的约束节点和该图的变量节点之间的链路。
周期是在同一节点上发起和结束的一系列链路。
周期的长度是形成周期的一系列链路中的链路的数量。
根据本发明的LDPC码是被称为短的码，换句话说，与通常使用的码相比，其具有较少数量的变量节点。这允许以有限的迭代次数对其进行解码，因此大大降低了根据本发明的LDPC码的解码的复杂性。
根据本发明的LDPC码包括两倍于约束节点的变量节点，并且每个约束节点连接到7个变量节点。这允许每个变量节点连接到至少3个约束节点，并且避免在存在度数为2的变量节点的情况下会发生的自阻塞配置的存在。
此外，最著名的LDPC码族，例如由Gallager，R.(1962)Low-density parity-checkcodes.IRE Transactions on information theory,8(1),21-28.或者MacKay,D.J.,&Neal,R.M.(1996).Near Shannon limit performance of low density parity checkcodes.Electronics letters,32(18),1645-1646中所公开的族比不是族的那些更经常，在这些不是族的那些中，每个约束节点连接到6个变量节点，并且每个变量节点恰好连接到3个约束节点。这些码被称为常规代码(每个变量节点链接到相同数量的约束节点，反之亦然)。被称为常规的码是最常用的码，因为它们的实现简单。
然而，申请人已经通过实验观察到被称为不规则的码(其中变量节点并非全部链路到相同数量的约束节点)具有较长字之间的最小距离，因此具有较高的纠错概率。一些作者也提出了该观察，例如在SHORT PROTOGRAPH-BASED LDPC CODES,Dariush Divsalar,SamDolinar和Christopher Jones,Military Communications Conference,2007.MILCOM2007.IEEE,section IV中。
LDPC码包括128个变量节点、64个约束节点，并且其中每个约束节点链接到7个变量节点，因此有利地允许：
-获得短长度的码；
-对于每个变量节点，连接到3个或更多个约束节点。这允许避免存在度数为2的变量节点，并且允许获得不规则码，这允许码字之间的更大距离。因此，这一特征的组合允许获得展现出非常高的解码性能的短码。
根据本发明的LDPC码不具有长度为4的任何周期。这避免了具有非常短的周期(非常短的周期具有错误信念传播的高概率)，并因此允许码的可靠性得到显著增加。
根据本发明的LDPC码允许数据在非常嘈杂的信道上传输，具有低的解码错误率。因此，其允许数据在长的距离上传输，具有低传输功率并因此具有低电耗。因此，根据本发明的LDPC码允许扩展针对远程读取经由无线电链路传输数据帧的水、气或电计量表的电池寿命，允许限制在水、气或电分配网络上的远程读取数据集中器的数量和/或增加对于远程读取可用的水、气或电计量表的数量。
根据本发明的LDPC码可以例如用于发送远程读取数据，特别是来自水计量表或能量计量表(例如气计量表或电计量表)的数据。
原模图的使用允许对图的简单定义，同时在所有节点上均匀地分布链路线。这允许LDPC码族的简单定义，具有有限数量的短周期。另外，使用原模图允许对编码器的一组操作进行分解，因此LDPC编码器以及在较小程度上的LDPC解码器变得不那么复杂。
有利地，所述Tanner二分图包括，对于原模图的变量节点和原模图的约束节点之间的每条链路，在该图的变量节点和该图的约束节点之间的16条链路，所述16条链路根据0到15之间的范围中的次序由循环排列定义。
这一类型的原模图允许针对图的每条链路通过简单地定义排列的次序来定义Tanner图。通过原模图进行表征允许简单而紧凑地表示码的Tanner图。
有利地，每个排列次序由矩阵的单元定义，每个约束节点由该矩阵的行表示，每个变量节点由该矩阵的列表示，在行和列上定义的所述矩阵的每个单元针对在由行表示的原模图的约束节点和由列表示的原模图的变量节点之间的链路包含循环排列的次序，所述矩阵(500c)由以下值定义：
这一矩阵定义了具有优异解码属性的LDPC码。它的最小码长度为14，它没有长度为4的任何周期，且具有有限数量的长度为6的周期，并且在实验上具有优异的解码和纠错性能。
此外，在两个码字之间等于14的最小距离允许获得彼此尽可能不同的码字。这些特征允许获得纠正尽可能多的错误的LDPC码。
有利地，所述Tanner二分图包括多个长度等于6的周期，该长度等于6的周期的数量小于640。
这允许对于包括128个变量节点和64个约束节点的Tanner图，将周期的数量限制为低数量，并且因此获得将在解码时传播非常少的错误信念的LDPC码。因此，这一特征允许获得纠正尽可能多的错误的LDPC码。
有利地，对于具有-1.17dB的信噪比的传输，LDPC码在解码时展现出小于50％的错误率。
这一特征允许在非常低的信噪比的情况下限制错误率。能够以低信噪比传输数据的可能性允许经由无线电发射器在长距离上发送数据，并具有低能耗。
有利地，所述编码器被配置用于对包括针对水、气或电的远程读取数据的数据帧进行编码。
根据本发明的帧允许传输由本发明的码编码的远程读取数据。根据本发明的码允许以低能耗发送远距离远程读取的数据。
本发明还描述了一种用于定义LDPC码的方法，包括：用于定义一组LDPC(低密度奇偶校验)码的步骤，其特征在于，它们承认由Tanner二分图表示的控制矩阵，该Tanner二分图包括该图的128个变量节点和该图的64个约束节点，所述图是这样的：该图的每个约束节点连接到该图的7个变量节点；该图的每个周期具有大于或等于6的长度；用于选择码的步骤，该码的最小距离等于或大于针对最小距离的预先定义的阈值。
根据本发明的方法允许定义具有高性能的LDPC码族。
有利地，该方法还包括用于选择码的步骤，对于该码，Tanner图包括多个长度为6的周期，该长度为6的周期的数量小于周期的预先定义的数量。
这一步骤允许从大量码中快速消除那些具有长度为4的周期并且将展现出较差性能的码。
有利地，该方法还包括对于具有预先定义的信噪比的传输，选择其错误率小于预先定义的错误率的码的步骤。
这一步骤允许以确定的方式选择满足精确性能标准的码。
根据本发明的LDPC编码器允许对将要被传输的数据帧进行编码并且对在非常嘈杂的信道上的数据帧进行解码。这允许数据帧经由无线电链路在长距离上以有限的能量进行发送。
本发明还描述了一种发射器，其被配置用于发送包括由根据本发明的LDPC编码器编码的针对水、气或电的远程读取数据的数据帧。
通过允许在非常嘈杂的信道上发送数据，在远程读取设备的发射器中使用LDPC码使得能够在长距离上以传输比特的低能量来传输数据。这允许延长远程读取设备的电池的寿命。
本发明还描述了一种LDPC解码器，其被配置用于对由LDPC码编码的信号进行解码，其特征在于，其基于由Tanner二分图表示的控制矩阵，该Tanner二分图由该图的128个变量节点和该图的64个约束节点组成，所述图是这样的：所述图的每个约束节点连接到所述图的7个变量节点；所述图的每个周期具有大于或等于6的长度；所述码的最小距离等于或大于14；其中所述Tanner二分图是从原模图导出的图，所述原模图包括该原模图的8个变量节点，所述原模图的每个变量节点是所述图的16个变量节点和所述原模图的4个约束节点的组，所述原模图的每个约束节点是所述图的16个约束节点的组，其中所述原模图的每个约束节点根据矩阵连接到所述原模图的7个所述变量节点，所述原模图的每个约束节点由所述矩阵的行表示，所述原模图的每个变量节点由所述矩阵的列表示，在行和列上定义的所述矩阵的每个单元，在由所述单元的行表示的原模图的变量节点和由所述单元的列表示的原模图的约束节点连接时包括值1，而在相反的情况下包括值0，所述矩阵由以下值定义：
使用根据本发明的LDPC码允许减少用于对码进行解码所需的迭代次数，从而减少解码器中所需的处理功率。解码器可以位于数据集中器或链接到数据集中器的调制解调器中。此外，通过使能在非常嘈杂的信道上传输远程读取数据，使用根据本发明的LDPC码允许增加在计量设备和集线器之间的最大距离，因此降低集线器的数量，和/或增加从其接收数据的计量设备的数量。
有利地，所述Tanner二分图包括：对于在所述原模图的变量节点和所述原模图的约束节点之间的每条链路，在所述图的变量节点与所述图的约束节点之间的16条链路，所述16条链路根据0到15之间的范围中的次序由循环排列定义。
有利地，每个排列次序由矩阵的单元定义，原模图的每个约束节点由所述矩阵的行表示，原模图的每个变量节点由所述矩阵的列表示，在行和列上定义的所述矩阵的每个单元针对在由行表示的原模图的约束节点和由列表示的原模图的变量节点之间的链路包含循环排列次序，所述矩阵由以下值定义：
有利地，所述Tanner二分图包括多个长度等于6的周期，该长度等于6的周期的数量小于640。
有利地，在信噪比为-1.17dB的传输期间，所述码在解码时具有小于50％的错误率。
有利地，所述解码器被配置用于对包括针对水、气或电的远程读取数据的数据帧进行解码。
本发明还描述了一种接收器，被配置用于接收由根据本发明的LDPC编码器编码的包括针对水、气或电的远程读取数据的数据帧，所述接收器包括根据本发明的解码器。
所述接收器可以是包括无线电天线的调制解调器，所述调制解调器链接到集线器。
附图说明
通过阅读以下关于附图呈现的非限制性示例给出的详细描述，其它特征将变得明显，在附图中：
-图1是用于在本发明的一个实施例中从分配网络的传感器获取和集中测量值的网络的架构；
-图2是在本发明一个实施例中的数据集中器的物理架构；
-图3是在本发明的一个实施例中用于传输用于配水网络的远程读取数据的消息帧；
-图4a和图4b分别是在本发明的一个实施例中的原模图的示例和允许从原模图获得Tanner二分图的排列的示例；
-图5a、5b和5c分别是根据本发明的LDPC码的结构，根据本发明的允许其确保不包括长度为4的任何周期的LDPC码的一组约束，以及根据本发明的LDPC码的示例；
-图6a和图6b是根据本发明用于定义LDPC码的两种方法；
-图7a和图7b是分别根据线性标度和对数标度对根据本发明的LDPC码和现有技术的LDPC码之间的性能进行的比较；
-图8a和图8b是根据本发明对LDPC码进行解码所需的迭代次数的示例，其分别具有差的SNR和好的SNR。
具体实施方式
在以下部分描述中，通过与远程读取有关的示例，特别是与水的消耗有关的数据，示出了根据本发明的LDPC码、编码器、解码器和方法。然而，根据本发明的LDPC码适用于任何类型的数据的传输。
图1示出了在本发明的一个实施例中用于从分配网络的传感器获取和集中测量值的网络的架构。
架构100由以下形成：
-计量设备的集合。图1中示出了6个计量设备110、111、112、113、114、115；
-LAN(局域网)调制解调器120、130、140；
-集中器150、151；
-WAN网络(广域网或网络以太网)160；
-信息系统(IS)170。
计量设备110、111、112、113、114、115可以是水表，但也可以是用于燃气、电力或任何类型的消耗的计量表。计量设备经由无线电波发送计量数据或远程读取数据。经由无线电波传输数据允许数据从远程位置发送，即使计量设备是隔离的或在难以访问的位置。此外，经由无线电波发送数据允许比需要有线链路更容易且更有效地部署新计量表。计量设备110、111、112、113、114、115通常由电池供电。使用无线电链路将数据本地传输到LAN调制解调器允许计量设备能够以低电耗传输其数据，因此延长电池的寿命。
为了传输远程读取数据，计量设备配备有LDPC编码器，该LDPC编码器被配置用于基于由Tanner二分图表示的控制矩阵来使用LDPC码对信号进行编码，该Tanner二分图包括该图的128个变量节点和该图的64个约束节点，所述码的特征在于：该图的每个约束节点连接到该图的7个变量节点；该图的每个周期的长度大于或等于6；所述码的最小距离等于或大于最小距离的预先定义的阈值。参考以下附图描述所述LDPC码的各种实施例。这一编码器可以以硬件或软件的形式实现。例如，其可以以代码指令的形式存在，允许处理器被配置用于对根据本发明的LDPC码进行解码。在本发明的另一实施例中，可以采用电子计算逻辑的形式。使用根据本发明的LDPC编码器允许以低能量传输远程读取数据的帧，并且因此延长了电池的寿命。
在应用LDPC码之后，远程读取数据形成编码数据的帧。为了传输数据的所述帧，计量设备配备有至少一个发射器，该发射器被配置用于发送数据帧，该数据帧包括由根据本发明的LDPC编码器编码的水、气或电的远程读取数据。数据发射器可以例如是集成到计量设备中的调制解调器，包括调制器和无线电天线。根据本发明的各种实施例，调制可以例如是GMSK(用于高斯最小频移键控)或GFSK(用于高斯频移键控)类型。本发明还可以应用于其它类型的调制，例如BPSK(用于二进制相移键控)、QPSK(用于正交相移键控)、OQPSK(用于偏移正交相移键控)等调制。
LAN调制解调器120、130、140被配置用于经由无线电链路从计量设备110、111、112、113、114、115接收数据。LAN调制解调器120、130、140中的每一个能够从位于其无线电覆盖区域内的计量设备接收数据。3个调制解调器120、130、140的无线电覆盖区域分别是区域121、131、141。例如，计量设备110位于无线电覆盖区域121内：由计量设备110发送的数据因此将由LAN调制解调器120接收。在另一方面，计量设备111位于无线电覆盖区域121内和无线电覆盖区域131内。因此，由计量设备111发送的数据将由LAN调制解调器120和LAN调制解调器130接收。根据本发明的各种实施例，在计量设备和调制解调器之间的链路可以是单向或双向链路。在单向链路的情况下，计量设备可以周期性地发送消耗数据值。在双向链路的情况下，可以响应于来自调制解调器120、130或140的消息来发送消耗数据值。在本发明的其它实施例中，调制解调器120、130、140是移动的。
通过在非常嘈杂的信道上启用传输，使用根据本发明的LDPC码允许增加远程读取数据的传输范围。因此，结果，无线电覆盖区域被扩大。这允许减少用于覆盖相同数量的计量设备的集线器/调制解调器的数量，和/或增加其信号被感测的计量设备的数量。因此，使用根据本发明的LDPC码允许远程读取具有非常小的可访问性的计量设备，例如在深埋位置上的计量设备。
LAN调制解调器120、130、140经由以太网链路(分别是链路122、132和142)链接到集中器150、151。
集中器150、151通过WAN网络160将来自计量设备的数据发送到IS170。WAN网络160可以例如是网络2G或3G。因此，信息系统170可以收集来自计量设备的所有数据，并且有效地执行消耗的远程读取。因此，这些数据可用于计算各种用户的消耗。根据本发明的其它实施例，来自计量设备的数据还可用于改进分配网络上的事件的检测。例如，在其中计量设备是用于在配水网络上的消耗的计量设备的实施例中，消耗数据可用于检测配水网络中的泄漏。申请人提交的欧洲专利申请No.15306029.8和No.15306546.1分别描述了用于检测配水网络中的事件的方法，其中来自传感器的数据(其可以包括来自远程读取的数据)用于检测在配水网络中的事件，例如泄漏。
仅通过非限制性示例来描述架构100。本领域技术人员可以想象其它架构，特别是包括任何数量的计量设备、集线器和/或LAN调制解调器。
图2示出了在本发明的一个实施例中的数据集中器的物理架构。
集中器200包括至少一个接收器，其可以是LAN调制解调器。这可以是内部LAN调制解调器210和/或外部LAN调制解调器220。LAN调制解调器可以包括用于从计量设备接收数据的天线211、221，并且经由以太网链路212、222连接到接线板(patch board)230。以太网链路221、222既可以用于数据传输，又可以用于调制解调器的供电。在外部调制解调器的情况下，有线以太网链路可以具有有限的长度，例如100m。
在本发明的一个实施例中，在计量设备和接收器211、221之间的无线电链路使用基于标准EN13757-4的协议，并且可以例如使用围绕中心频率的+/-50KHz的接收频带，例如可以是169.45MHz。然后，LAN调制解调器210、211可以被配置用于同时过滤宽度为12.5kHz的6个信道。LAN调制解调器210、211包括至少一个解调器。在本发明中可以使用任何类型的调制。在本发明的一些实施例中，解调器可以例如被配置用于利用以下解调器之一来解调每个信道：
·兼容2400bps(每秒位数)传输模式的GFSK(用于高斯频移键控)解调器；
·兼容标准pr-EN13757-4的N/2400bps传输模式的GFSK解调器；
·兼容标准pr-EN13757-4的N/4800bps模式的GFSK解调器；
·兼容WM-HSPEED(6400bps)模式的4GFSK解调器；
·阶为1/2的GMSK解调器，阶为1/2的GMSK调制证明对于LDPC码的传输特别有效。
调制解调器210、220还包括根据本发明的LDPC解码器。这一解码器可以以硬件或软件的形式实现。例如，其可以以代码指令的形式存在，允许处理器被配置用于对根据本发明的LDPC码进行解码。在本发明的另一实施例中，可以采用电子计算逻辑的形式。
根据本发明的LDPC解码器的存在使调制解调器210、220能够解码通过非常嘈杂的信道传输的信号。因此，即使在传输期间某些位已经改变，但是由位于远处或掩埋的计量设备传输的和/或以低功率传输的远程读取帧能够被正确地解码。因此，调制解调器210、220的无线电覆盖区域将被扩展。然后可以减少集线器的数量和/或从更远离或更不易访问的计量设备接收帧。因此，将增加远程读取的操作效率。
接线板230本身经由以太网链路242连接到WAN调制解调器。WAN调制解调器允许将数据发送到IS(信息系统)。例如，WAN调制解调器240可以允许经由WAN网络160向IS 170发送数据。根据本发明的各种实施例，如果WAN网络是2G网络，则WAN调制解调器240可以是2G调制解调器；如果WAN网络是3G网络，则WAN调制解调器240可以是3G调制解调器，以此类推。WAN调制解调器配备有适于所讨论的WAN网络类型的天线WAN 241。在本发明的一个实施例中，WAN调制解调器240还配备有GPS接收器243。
集线器200由电源块250供电。电源块250包括断路器、过压保护252和AC/DC转换器253，并且经由市电电源插座254供电。
因此，集线器200可以经由LAN调制解调器210、220接收由位于LAN调制解调器210、220的无线电覆盖区域内的计量设备传输的消息，然后经由WAN调制解调器240将它们传输到IS(例如，IS 170)。数据集中器200的架构因此允许将由计量设备本地生成的消息传输到远程IS。
图3示出了在本发明的一个实施例中用于传输用于配水网络的远程读取数据的消息帧。
消息帧300将根据其形成的连续步骤示出，从原始数据开始直到调制帧。
根据本发明的消息帧300可以包含任何类型的数据。在本发明的一个实施例中，它包括用于水或能量的远程读取数据，例如用于气或用于电。
第一步骤310包括获取原始数据311。原始数据311包含例如关于水消耗或能量消耗的远程读取数据。远程读取数据可以例如包含每日消耗。在一个实施例中，原始数据在6到254字节之间的范围内。
第二步骤320包括在原始数据311之前添加包含指示帧长度的长度字段的头部321，并且在原始数据之后添加CRC(循环冗余校验)字节322。CRC字节允许在原始数据中检测传输错误。在本发明的一个实施例中，长度字段321在一个字节上编码，而在第二步骤320结束时的帧的长度在8到256字节之间。
第三步骤330包括将帧分离成块331、332、333。在本发明的一个实施例中，每个块的大小在6到8个字节之间的范围内，块的大小的分布取决于帧大小。使用6到8个字节的块允许获得足以从有效LDPC编码中受益的大小的块。帧300包括三个块331、332、333。然而，在本发明的其它实施例中，根据本发明的帧可以包括更多或更少的块。
第四步骤340包括将LDPC编码应用于每个块。在该步骤结束时，帧包含块341、342、343，所述块包括根据本发明的LDPC码编码的冗余字节。
第五步骤350包括将伪随机分散序列应用于块。这一伪随机分散序列允许获得对传输的帧几乎没有依赖性的平均转换密度。在本发明的一个实施例中，分散序列按照下列方式定义：
·编码帧由N位序列{c0...cN-1}定义；
·通过以下运算向编码帧和分散序列dk应用二进制异或运算符：mk＝ck⊕dk，编码帧被转换为一系列N个符号{m0...mN-1}，其中运算符⊕表示在左手操作数的位与右手操作数的位之间的二进制异或；
·序列以迭代方式定义：
o十二个初始值为{d0d1d2...d11}＝{101110010101}；
o其它值定义如下：dk＝dk-2⊕dk-10⊕dk-11⊕dk-12
第六步骤360包括将头部361添加到帧。这一预先定义的头部361允许接收器识别本发明的数据帧。
第七步骤370包括将差分编码应用于帧。
第八步骤380包括在差分编码之后将调制应用于帧。在本发明的一个实施例中，帧的调制是GMSK类型。
帧300仅作为示例给出，并且本领域技术人员可以开发许多其它帧格式。例如，本领域技术人员将能够选择不同大小的块，选择不同的分散序列，不应用任何分散序列，或者应用另一类型的调制。
图4a和图4b分别示出了在本发明的一个实施例中的原模图的示例和允许从原模图获得Tanner二分图的排列的示例。
图4a示出了本发明的一个实施例中的原模图。在本发明的一组实施例中，二分图源自原模图，例如图4a中所示的原模图400a。原模图允许以简单有效的方式构建Tanner图。原模图的使用尤其在Thorpe,J.(2003)Low-density parity-check(LDPC)codesconstructed from protograghs.IPN progress report,42(154)，42-154中进行了描述。
根据本发明的LDPC码基于由Tanner二分图表示的控制矩阵，该Tanner二分图包括该图的128个变量节点和该图的64个变量节点。Tanner图值得注意的是该图的每个约束节点连接到该图的7个变量节点。
此外，所述Tanner二分图不包括长度小于6的任何周期，这允许进一步增强根据本发明的LDPC码的性能。这是因为在Tanner图中存在短长度的周期增加了在解码时具有不正确的信念传播的概率，并因此增加了不检测或传播错误的概率。因此，在根据本发明的图中不存在长度为4的周期，这允许消除最关键错误的传播的情况，并且允许增强根据本发明的LDPC码的性能特性。
在本发明的一个实施例中，Tanner图的长度为6的周期的数量还小于周期的预先定义的数量。虽然图中长度为6的周期的存在不如长度为4的周期的存在那么重要，但是希望限制它们的存在以便限制可能传播错误信念的周期的数量。在本发明的一个实施例中，Tanner二分图的长度为6的周期数量小于640。这一值允许获得足够宽以包含性能码的LDPC码族，同时消除事实上具有较高数量并且因此通常具有较差性能特性的长度为6的周期的码。
此外，根据本发明的LDPC码的最小距离或汉明距离大于或等于预先定义的阈值。这一特征允许通过确保码字彼此充分不同来进一步增强根据本发明的LDPC码的性能。在本发明的一个实施例中，根据本发明的LDPC码的最小距离是14。
在本发明的一组实施例中，对于具有预先定义的信噪比的传输，根据本发明的LDPC码表现出的错误率小于预先定义的错误率。这一特性可以在实验上得到验证，通过对消息进行编码并且通过以给定信噪比来模拟传输。在本发明的一个实施例中，对于具有信噪比为-1.17dB的传输，错误率小于50％。
原模图400a包括该原模图的8个变量节点410a、411a、412a、413a、414a、415a、416a和417a。原模图的变量节点410a、411a、412a和413a包括待传输的消息的有用位，而原模图的变量节点414a、415a、416a、417a包括冗余位。原模图的每个变量节点是该图的16个变量节点的组。原模图400a还包括4个约束节点420a、421a，422a和423a。原模图的每个约束节点连接到原模图的7个变量节点。图4a中的线表示节点之间的链路。例如，约束节点420a连接到7个变量节点410a、411a、412a、413a、415a、416a和417a。
以等效的方式，原模图可以由矩阵表示，每个约束节点由矩阵的行表示，每个变量节点由矩阵的列表示，在行和列上定义的矩阵的每个单元，在由该单元的行表示的变量节点与由该单元的列表示的约束节点连接时包括值1，并且在相反的情况下包括值0，所述矩阵由值定义。因此，图4a中的原模图将由矩阵表示：
图4b示出了在本发明的一个实施例中次序为1的循环排列的示例，其允许从原模图获得Tanner二分图。
图4b中所示的排列440b表示应用于在与原模图410a的变量节点相关联的该图的16个变量节点的组和与原模图421a的约束节点相关联的该图的16个约束节点的组之间的链路的排列。类似的排列适用于图4a中所示的所有转换。该图的变量节点和约束节点根据它们在变量节点或约束节点的组中的次序对齐。在所示的示例中，排列是1：如果认为该图的每个变量节点或约束节点在表示其在节点组中的位置的在0和15之间的范围中具有次序i，次序为i的每个变量节点被连接到次序为i+1的约束节点，除了次序为15的变量节点，它被连接到次序为0的变量节点。
更一般地，在本发明的一个实施例中，当原模图的变量节点连接到原模图的约束节点时，排列允许在该图的变量节点与该图的相关联的约束节点之间的链路由在0到15之间的范围内的单个次序n的排列定义。根据上面定义的符号，该图的变量节点组的次序为i的该图的变量节点被连接到次序为(i+n)mod 16的约束节点。在本发明的另一实施例中，该图的变量节点组的次序为i的该图的变量节点被连接到次序为(i-n)mod 16的约束节点。在本发明的另一实施例中，这两种可能性中的一种用于具有代表有用位的变量节点的链路，而另一种用于具有代表冗余位的变量节点的链路。在描述的以下部分中，两种可能性中的每一种(将次序为i的变量节点连接到次序为(i+n)mod 16的约束节点；将次序为i的变量节点连接到次序为(i-n)mod16的约束节点)将被定义为排列约定，两个排列约定分别被表示为“排列约定(i+n)mod 16”和“排列约定(i-n)mod 16”。
图5a、5b和5c分别示出了根据本发明的LDPC码的结构，根据本发明的LDPC码的允许确保其不包括长度为4的任何周期的一组约束，以及根据本发明的LDPC码的一个示例。
图5a示出了根据本发明的LDPC码的结构。
根据本发明的LDPC码可以由矩阵500a定义。矩阵500a的每个单元存储排列次序，例如由排列400b定义的。
4条线520a、521a、522a、523a分别代表原模图420a、421a、422a、423a的4个约束节点。4个列510a、511a、512a、513a分别代表与有用位410a、411a、412a、413a相关联的原模图的4个变量节点。4个列514a、515a、516a、517a分别代表与冗余位414a、415a、416a、417a相关联的原模图的4个变量节点。因此，单元540a包含例如在原模图410a的变量节点(第一列)与原模图421a的约束节点(第二行)之间的链路的排列次序。
矩阵500a的结构清楚地反映了原模图400a的结构：原模图的每个约束节点链接到表示有用位的该原模图的4个变量节点，并且链接到表示冗余位的原模图的3个变量节点，即原模图的总共7个变量节点。此外，不存在包括在行和列520a和514；521a和515a；522a和516a；523a和517a之间的排列次序的单元分别对应于不存在位于节点420a和414a；421a和415a；422a和416a；423a和417a之间的链路。
因此，包含在矩阵500a的单元中的所有排列次序相应地允许以确定性方式定义Tanner图：将每个单元的排列次序应用于相对应的图的16个变量节点的组和16个约束节点的组，这允许生成在该图的约束节点和变量节点之间的所有链路。在本发明的一个实施例中，这些链路以从矩阵500a导出的链路的矩阵的形式表示，矩阵500a的每行被分成16个，矩阵500a的每列也被分成16个，并且在该图的约束节点和变量节点之间存在链路或缺失链路分别由控制矩阵中的“1”和“0”表示。
图5b示出了根据本发明的LDPC码的允许确保其不包括长度为4的任何周期的一组约束。
Tanner图的二分结构导致以下两种属性：图中的一个周期必须具有大于或等于4的均匀长度。此外，如果该图的两个约束节点连接到表示有用位的该图的相同变量节点，并连接到表示冗余位的该图的相同变量节点，则仅获得长度为4的周期。在本发明的实施例中，Tanner图是通过诸如原模图400a的原模图并且通过诸如排列400b的排列获得的，如果对于来自行520a、521a、522a、523a的两个不同的行l1和l2，来自列510a、511a、512a、513a的列c1，以及来自列514a、515a、516a和517a的第二列c2，排列次序为i{c1，l1}，i{c1，l2}，i{c2，l1}和i{c2，l2}的值分别包含于矩阵的坐标为i{c1，l1}，i{c1，l2}，i{c2，l1}和i{c2，l2}的单元中，使得：
·(i{c1，l1}-i{c2，l1})mod 16＝(i{c1，l2}-i{c2，l2})mod 16，如果具有代表有用位的变量节点的链路与具有代表冗余位的变量节点的链路具有相同的排列约定；
·(i{c1，l1}+i{c2，l1})mod 16＝(i{c1，l2}+i{c2，l2})mod 16，如果具有代表有用位的变量节点的链路与具有代表冗余位的变量节点的链路具有不同的排列约定；则获得长度为4的周期。
图500b示出了长度为4的周期的检测的一个示例。在这一示例中，将对单元541b、542b、543b和544b执行长度为4的周期的检测。单元541b和542b位于行521b上，单元543b和544b位于行523b上，单元541b和543b位于列511b上，以及单元542b和544b位于行514b上。因此，这四个单元包含以下排列次序：
-单元541b是次序a，表示被分配给在原模图400a的节点411a和421a之间的链路的排列；
-单元542b是次序c，表示被分配给在原模图400a的节点414a和421a之间的链路的排列；
-单元543b是次序c，表示被分配给在原模图400a的节点411a和423a之间的链路的排列；
-单元544b是次序d，表示被分配给在原模图400a的节点414a和423a之间的链路的排列。
在这一示例中，将假设根据约定(i+n)mod 16的排列被分配给原模图的所有链路，无论这些链路是具有代表有用位的变量节点的链路还是具有代表冗余位的变量节点的链路。如果使用其它排列约定，则本领域技术人员将能够容易地适应这些条件。
如果条件(a-c)mod 16＝(b-d)mod 16被验证，则这意味着在与原模图的变量节点411a相关联的图的16个变量节点的组内的次序为i的变量节点利用经过约束节点521b之一的两条链路线连接到在与原模图的变量节点414b相关联的图的16个变量节点的组中的次序为(i+a-c)mod 16的变量节点。
然而，通过经过约束节点523b之一的两条链路线，该次序为i的相同变量节点也连接到在与原模图的变量节点414b相关联的图的16个变量节点的组中次序为(i+b-d)mod 16的变量节点。如果条件(a-c)mod 16＝(b-d)mod 16被验证，那么次序为(i+a-c)mod 16和次序为(i+b-d)mod 16的节点因此是相同的：这两个节点通过两条链路线的两个单独组连接，并且形成长度为4的周期。
长度为4的周期可以仅由两组链路线形成，这两组链路线连接代表有用位的变量节点和代表冗余位的变量节点，并且经过两个不同的约束节点。因此，如果没有布置在两行和两列(一列对应于代表有用位的原模图的节点，而另一列对应于代表冗余位的原模图的节点)上的4个次序的组验证上述条件之一，则可以证明在图中不存在长度为4的周期。
图5c示出了根据本发明的LDPC码的一个示例。
矩阵500c利用根据矩阵500a的约定的排列次序来定义根据本发明的定义LDPC码的Tanner图。控制矩阵500c由如下的Tanner图表示：其不具有长度为4的周期，具有544个长度为6的周期，两个码字之间的最小距离等于14。基于这一控制矩阵的LDPC码表现出特别高的性能。
确实应该注意到，这一矩阵具有有利的属性。对于长度为128的码，该码的最小距离为14。因此，该矩阵的最小距离/码长的比率为0.1094。典型的最小距离/码长的比率例如由Dariush Divsalar，Sam Dolinar和Christopher Jones，Military CommunicationsConference，2007的SHORT PROTOGRAPH-BASED LDPC CODES，MILCOM 2007.IEEE，sectionIV公开。因此，常规码(3,6)的典型比率为0.023，而随机码的典型比率为0.11。因此观察到该族的最小距离/码长的比率非常高(接近于随机码的比率，并且远高于传统常规码(3,6)的比率)。这允许根据本发明的LDPC码具有良好的解码性能。然而，根据本发明的码比随机码更结构化，这允许它比随机码更容易编码和解码。
图6a和6b示出了根据本发明的用于定义LDPC码的两种方法。
定义表现出良好性能特性的LDPC码是一项复杂的任务。被称为“强力”解决方案的一种解决方案包括测试所有可能的组合并保留最佳码，这在实践中是不可能实现的。这是因为，所有可能码的组合分析使得待测试的码的数量太大而不能以穷举的方式进行测试。本发明的目的之一是提供一种用于定义表现出高性能的LDPC码的方法，该LDPC码可以例如通过被实现在个人工作站上而被实现，包括具有标准处理能力。
方法600a是用于在本发明的一个实施例中定义LDPC码的方法。方法600a包括第一步骤610，用于基于由Tanner二分图表示的控制矩阵来定义一组LDPC码，该Tanner二分图包括该图的128个变量节点和该图的64个约束节点，每个所述码的特征在于：该图的每个约束节点连接到该图的7个变量节点；该图的每个周期的长度大于或等于6；用于选择码的第二步骤620，所述码的最小距离等于或大于最小距离的预先定义的阈值。在本发明的一组实施例中，最小距离的预先定义的阈值等于14。
方法600a的有利之处在于，用于定义一组LDPC码的步骤610可以通过构造符合上述特性的Tanner图来实现。步骤610允许创建大的LDPC码集合，但是仍然比所有可能的LDPC码小得多，同时确保如此产生的该集合的LDPC码展现出高性能率。步骤620允许通过消除由于最小距离太小而将展现出降低的性能特性的LDPC码，来过滤LDPC码的子集。
方法620b是用于在本发明的一组实施例中定义LDPC码的方法。方法620b包括第一步骤610和第二步骤620。第一步骤610被分成若干的连续子步骤。
第一子步骤611b包括在原模图400a的模型上构建一个或多个原模图。在本发明的一组实施例中，原模图由一组排列(例如排列440b)和排列次序的矩阵(例如矩阵500a)定义。在本发明的一个实施例中，子步骤611b包括构造对应于矩阵(例如矩阵500a)中的所有可能的次序组合的所有原模图。子步骤611b允许定义展现出高性能特性的一族LDPC码。
第二子步骤612b包括选择不具有长度为4的任何周期的码。这一子步骤可以有利地通过分析原模图的节点之间的排列次序来执行，例如根据参考图5b定义的方法。这一方法允许非常简单且快速地检测具有长度为4的周期的图。
第三子步骤613b包括选择长度为6的周期的数量小于预先定义的阈值的图。这一第三子步骤仅允许保留具有较少的长度为6的周期的LDPC码，并且因此减少了错误信念传播的可能性。
在本发明的一组实施例中，以下列方式执行图的长度为6的周期数量的计数：对于该图的每个链路线，接着例如通过执行Djikstra算法来移除链路线，计算链路线末端的两个节点之间的最短路径。如果找到的最短路径长度为5，则当图中存在该链路线时，形成长度为6的周期。为了避免相同的周期被计数两次，在本发明的一个实施例中，将密钥分配给每个候选周期。将次序分配给图的每个节点。周期由形成该周期的节点的一系列次序定义，起始节点是最低次序的节点，并且行进方向是从该起始节点到该具有最低次序的起始节点的两个相邻节点。因此可以消除重复，并且以确定的方式对长度为6的周期数量进行计数。
在一组实施例中，方法600b包括第三步骤630b，其包括当通过具有给定SNR比率的信道发送块时，在大量块上执行由LDPC编码获得的错误率的模拟，并且仅选择错误率小于预先定义的阈值的候选。这一步骤允许以确定的方式选择满足性能标准的码。理论上，这一步骤自身就足以确定最佳LDPC码。然而，这是需要进行最重计算的步骤。因此，方法600b的步骤的次序允许该第三步骤630b仅应用于由先前步骤预先选择的良好候选的子集。因此，方法600b允许获得满足严格性能标准的LDPC码，同时要求足够少量的处理以便能够在普通计算机器上运行。
在本发明的其它实施例中，仅实现方法620b的某些步骤。例如，可以不执行第三步骤630b，并且可以在第二步骤620结束时直接选择LDPC码，可以不执行子步骤613b，等等。本领域技术人员将能够根据需要定义用于获得根据本发明的LDPC码的最合适的方法。
图7a和图7b示出了分别根据线性标度和对数标度对根据本发明的LDPC码和现有技术的LDPC码之间的性能进行的比较。
图700a示出了根据线性标度对根据本发明的LDPC码与现有技术的LDPC码之间的性能进行的比较。该图示出了对于给定信噪比的PER(分组错误率，或在解码后相对于原始码具有错误的分数)的演变。通过根据LDPC码对单个块进行编码，模拟嘈杂的信道，然后模拟所接收的块的解码，来产生这一结果。当解码块中的至少一个比特包括错误时，块被描述为包括错误。横坐标轴701a表示信道的信噪比，以dB为单位；纵坐标轴702a以百分比表示错误率，换句话说，包括至少一个糟糕解码的比特的块的百分比。
曲线710a示出了由NASA开发的“橙皮书”LDPC码获得的PER(分组错误率)的演变，其公开于Consultative Committee for Space Data Systems Short Block Length LDPCCodes for TC Synchronization and Channel Coding Experimental SpecificationCCSDS 231.1-O-1,橙皮书，2015年4月，http://public.ccsds.org/publications/archive/231x1o1.pdf。曲线720a示出了由根据本发明的LDPC码获得的错误率，在这种情况下是由矩阵500c表示的码。
可以观察到，对于所有信噪比，根据本发明的LDPC码展现出比现有技术的“橙皮书”码更好的性能，换句话说，在块LDPC上错误率更低。
图700b示出了根据线性标度对根据本发明的LDPC码与现有技术的LDPC码之间的性能进行的比较。横坐标轴701b表示信道的信噪比，以dB为单位；纵坐标轴702b表示根据对数标度的错误率。曲线710b和720b分别示出了对于通过“橙皮书”LDPC码以及根据本发明的LDPC码(在这种情况下是由矩阵500c表示的码)针对块获得的SNR的错误率的演变。
曲线711b示出了根据信噪比由“橙皮书”码未检测到的错误率的演变，并且曲线721b示出了根据信噪比由根据本发明的LDPC码未检测到的错误率的演变。
可以观察到，虽然这两个速率在任何信噪比下都非常低，但是由根据本发明的码未检测到的错误率高于由“橙皮书”码未检测到的错误率(10-3而不是10-4)。然而，根据本发明的码的纠错能力显著高于现有技术的(在0dB处根据本发明的码的误差率为10％，而在现有技术中为15％)。这一特征允许根据本发明的LDPC码用于在非常嘈杂的信道上传输信息。在远程计量表读取的情况下，这更特别地允许集线器的数量和用于传输数据的计量设备所使用的能量被限制，并且因此延长计量设备的电池的寿命。
图8a和图8b示出了根据本发明对LDPC码进行解码所需的迭代次数的示例，其分别具有差的SNR和好的SNR。
图8a示出了六个图810a、820a、830a、840a、850a和860a，每个图表示对于给定的信噪比，对块进行解码所需的迭代次数的分布。已知LDPC解码使用若干连续迭代来对数据进行解码。第一步骤包括验证是否已传输任何错误。如果是这种情况，则将不使用解码迭代(这对应于图上的“0解码迭代”的情况)。在相反的情况下，LDPC解码包括连续的解码迭代，每次迭代之后是用于验证解码的码不再包括错误的阶段。如果该码不再包含错误，则停止解码。在相反的情况下，执行新的解码迭代，直到该码不再包括任何错误，或者直到达到解码迭代的最大次数。由于LDPC解码是非常困难的操作，所以对解码迭代次数的限制允许在解码器内节省大量处理功率。
直方图810a示出了针对在具有-0.5dB的SNR比率的信道上传输的信号，对于由根据本发明的LDPC码(在这种情况下是由矩阵500c定义的码)编码的各种块进行解码所需的LDPC解码迭代次数的分布。横坐标轴上示出的迭代次数表示可能的解码迭代的各种次数，纵坐标轴示出了需要给定迭代次数的块的百分比。因此，对于-0.5dB的SNR比率，在一次迭代中解码了大约2％的块，在两次迭代中解码了大约25％的块，在2次迭代中解码了大约32％的块，等等。对于这一SNR，观察到PER(分组错误率)约为90％，并且平均解码迭代次数为3.49。应当注意到，图8a和图8b所示的结果涉及包括4个块的分组，并且如果在至少一个解码块上存在至少一个错误，则认为分组具有错误。
在图8a中所示的其它情况下，获得以下结果：
-直方图820a：信道具有0dB的SNR比率：PER约为70％，平均解码迭代次数：3.01；
-直方图830a：信道具有0.5dB的SNR比率：PER约为43％，平均解码迭代次数：2.53；
-直方图840a：信道具有1dB的SNR比率：PER约为23％，平均解码迭代次数：2.09；
-直方图850a：信道具有1.5dB的SNR比率：PER约为11％，平均解码迭代次数：1.74；
-直方图860a：信道具有2dB的SNR比率：PER约为5％，平均解码迭代次数：1.44。
图8b示出了两个图810b和820b，每个图表示在高信噪比的情况下对于给定的信噪比，对块进行解码所需的迭代次数的分布。在这两种情况下，获得以下结果：
-直方图810b：信道具有5dB的SNR比率：PER接近0％，平均解码迭代次数：0.58；
-直方图820b：信道具有5.5dB的SNR比率：PER接近0％，平均解码迭代次数：0.43。
图8a和图8b中呈现的实验结果表明，即使对于在具有低SNR比率的信道上传输的信号，也能够限制解码迭代的次数，而不会降低或仅略微降低LDPC码的效率。例如，鉴于上述结果，有可能将解码迭代次数限制为12而不损失LDPC码的效率，或者将其限制为8或10次解码迭代，而仅略微减少效率。因此，根据本发明的LDPC码清楚地允许限制LDPC码的解码迭代次数，这反过来允许实现LDPC解码器内的执行速度和/或处理功率的显著增益。
上文的示例示出了根据本发明的LDPC码的能力，以在数据传输期间实现有效的纠错，同时限制传输每个有用位的能量消耗，并且同时还限制解码复杂度。然而，它们仅作为示例给出，并且在任何情况下它们都不限制如下文权利要求中所限定的本发明的范围。

Claims (14)

1.一种LDPC(低密度奇偶校验)编码器，其被配置用于使用LDPC码对信号进行编码，其特征在于，其基于由Tanner二分图表示的控制矩阵，所述Tanner二分图由该图的128个变量节点和该图的64个约束节点组成，所述图是这样的：
-所述图的每个约束节点连接到所述图的7个变量节点；
-所述图的每个周期具有大于或等于6的长度；
-所述码的最小距离等于14；
其中，所述Tanner二分图是从原模图导出的图，所述原模图包括该原模图的8个变量节点，所述原模图的每个变量节点是所述图的16个变量节点和所述原模图的4个约束节点的组，所述原模图的每个约束节点是所述图的16个约束节点的组，其中，所述原模图的每个约束节点根据矩阵连接到所述原模图的7个所述变量节点，所述原模图的每个约束节点由所述矩阵的行表示，所述原模图的每个变量节点由所述矩阵的列表示，在行和列上定义的所述矩阵的每个单元在由所述单元的行表示的所述原模图的变量节点和由所述单元的列表示的所述原模图的约束节点连接时包括值1，而在相反的情况下包括值0，所述矩阵由以下值定义：
2.根据权利要求1所述的LDPC编码器，其中，所述Tanner二分图包括：对于在所述原模图的变量节点和所述原模图的约束节点之间的每条链路，在所述图的变量节点与所述图的约束节点之间的16条链路，所述16条链路根据0到15之间的范围中的次序由循环排列定义。
3.根据权利要求2所述的LDPC编码器，其中，每个排列次序由矩阵的单元定义，所述原模图的每个约束节点由所述矩阵的行表示，所述原模图的每个变量节点由所述矩阵的列表示，在行和列上定义的所述矩阵的每个单元对于在由所述行表示的所述原模图的约束节点和由所述列表示的所述原模图的变量节点之间的链路包含循环排列的次序，所述矩阵(500c)由以下值定义：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的LDPC编码器，其特征在于，所述Tanner二分图包括多个长度等于6的周期，该长度等于6的周期的数量小于640。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的LDPC编码器，其特征在于，对于信噪比为-1.17dB的传输，所述码在解码时具有小于50％的错误率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的LDPC编码器，其被配置用于编码包括针对水、气或电的远程读取数据的数据帧。
7.一种发射器，其被配置用于发送由根据权利要求1至6中任一项所述的LDPC编码器编码的包括针对水、气或电的远程读取数据的数据帧。
8.一种LDPC解码器，其被配置用于对由LDPC码编码的信号进行解码，其特征在于，其基于由Tanner二分图表示的控制矩阵，该Tanner二分图由该图的128个变量节点和该图的64个约束节点组成，所述图是这样的：
-所述图的每个约束节点连接到所述图的7个变量节点；
-所述图的每个周期具有大于或等于6的长度；
-所述码的最小距离等于14；
其中所述Tanner二分图是从原模图导出的图，所述原模图包括该原模图的8个变量节点，所述原模图的每个变量节点是所述图的16个变量节点和所述原模图的4个约束节点的组，所述原模图的每个约束节点是所述图的16个约束节点的组，其中所述原模图的每个约束节点根据矩阵连接到所述原模图的7个所述变量节点，所述原模图的每个约束节点由所述矩阵的行表示，所述原模图的每个变量节点由所述矩阵的列表示，在行和列上定义的所述矩阵的每个单元在由所述单元的行表示的所述原模图的变量节点和由所述单元的列表示的所述原模图的约束节点连接时包括值1，而在相反的情况下包括值0，所述矩阵由以下值定义：
9.根据权利要求8所述的LDPC解码器，其中，所述Tanner二分图包括：对于在所述原模图的变量节点和所述原模图的约束节点之间的每条链路，在所述图的变量节点与所述图的约束节点之间的16条链路，所述16条链路根据0到15之间的范围中的次序由循环排列定义。
10.根据权利要求9所述的LDPC解码器，其中，每个排列次序由矩阵的单元定义，每个约束节点由所述矩阵的行表示，每个变量节点由所述矩阵的列表示，在行和列上定义的所述矩阵的每个单元针对在由所述行表示的所述原模图的约束节点和由所述列表示的所述原模图的变量节点之间的链路包含循环排列的次序，所述矩阵(500c)由以下值定义：
11.根据权利要求8至10中任一项所述的LDPC解码器，其特征在于，所述Tanner二分图包括多个长度等于6的周期，该长度等于6的周期的数量小于640。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的LDPC解码器，其特征在于，对于信噪比为-1.17dB的传输，所述码在解码时具有小于50％的错误率。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的LDPC解码器，其被配置用于对包括针对水、气或电的远程读取数据的数据帧进行解码。
14.一种接收器，其被配置用于接收由根据权利要求1至6中任一项所述的LDPC编码器编码的包括针对水、气或电的远程读取数据的数据帧，所述接收器包括根据权利要求8至13中任一项所述的解码器。
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