TWI311869B - 3-stripes gilbert low density parity-check codes - Google Patents

Description

1311869 九、發明說明： c發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 大致上，本發明之實施例係有關通訊信號的誤差校正。 5 冬好】 發明背景 於欲透過其傳輸大量資料的系統中的通訊頻道，無論 為光纖頻道、同軸頻道、有線頻道、無線頻道、或匯流排 連接位置，皆可能對欲透過該頻道傳輸的資訊增加雜訊和 10 誤差。為了校正由該通訊頻道所增加的誤差，資訊可以碼 字組形式發送，此處各個碼字組含有等數的總位元，其中 多個位元為資訊(訊息）位元，而多個位元用於誤差校正。長 度η位元的碼字組包括k位元的碼訊息長度，和r=n-k冗餘位 元。r位元係用於校正，且為r同位檢查位元。同位檢查矩陣 15 Η含有一組同位檢查方程式，其係根據下述關係來定義碼字 組： HCT=0， 此處C為碼字組位元的η維向量。於接收器，若未能滿 足此項關係，則接收的碼字組無效，而必須被校正或被轉 20 發。 已經存在有多種經由通訊頻道傳播的碼字組解碼體 系。某些體系提供準確度，而另有些體系提供快速解碼。 於高速資料通訊中，所需為準確且快速的解碼體系，但同 時可實作而無顯著複雜度。 1311869 -年月日修正替換頁 【發明内容3 因而，本發明係提出一種方法，其包含有下列步驟： 提供一個吉爾伯特低密度同位檢查碼之一個同位檢查矩陣 ，該同位檢查矩陣具有含有多個單位矩陣的一第一條、和 5 含有多個循環置換矩陣的一第二條；將一第三條加至該同 位檢查矩陣來形成一個三條式同位檢查矩陣；以及應用該 三條式同位檢查矩陣至一通訊頻道中的資訊之一編碼處理 程序。

圖式簡單說明 10 第1圖顯示修改吉爾伯特碼組成之編碼方法之實施例 之流程圖。 第2圖顯示用於吉爾伯特碼權值為4之碼字組的同位檢 查矩陣中之循環。 第3圖為加至二條式同位檢查矩陣的第三條來打破第2 15 圖之吉爾伯特同位檢查矩陣之循環之實施例之說明實例。

第4圖顯示就用於AWGN頻道的標準吉爾伯特碼，三條 式吉爾伯特碼之實施例之模擬結果。 第5圖顯示包括解碼器之裝置之實施例之方塊圖，該解 碼器適合用來解碼接收自通訊頻道的三條式吉爾伯特 20 LDPC 碼。 第6圖為包括編碼器之裝置之實施例之方塊圖，該編碼 器適合用來就三條式吉爾伯特LDPC碼編碼訊息，來形成於 通訊頻道傳輸的碼字組。 第7圖顯示具有可實作三條式吉爾伯特L D P C碼之實施 1311869 例的系統之一種通訊網路的實施例之方塊圖。 第8圖顯示採用三條式吉爾伯特Ld p C碼之實施例來於 網路中通訊之系統800之實施例之方塊圖。 齪實施*冷式；J 5較佳實施例之詳細說明 後文參照附圖詳細說明，以舉例說明方式顯示可實施 本發明之特定細節和實施例。此等實施例以足夠細節說明 來讓熟諳技藝人士可實施本發明。可未悖離本發明之範圍 ，利用其它實施例，且做出結構、邏輯、和電性方面的變 10化。此處揭示之各個實施例並非必然彼此排它，若干所揭 示的實施例可於一個或多個其它所揭示的實施例組合來形 成新的實施例。因此後文詳細說明絕非視為限制性，本發 明之實施例之範圍只由隨附之申請專利範圍連同申請專利 範圍之相當例的完整範圍所界定。 15 低密度同位檢查(LDPC)碼由於可於加成性白高斯雜訊 (AWGN)頻道達成低解碼複雜度和低誤碼率(BER)，故可於 高速通訊系統中提供強而有力的正向誤差校正工具。 碼使用含有大部分為〇和有限數目的丨的同位檢查矩陣。二 進制常規(η，γ，P) LDPC碼具有n位元的碼字組長度或稱: 2〇為區塊長度，以及各行恰有丫個1和各列恰有ρ個1的1同 位檢查矩陣。於該LDPC碼中’各個碼位元係以拎同位二 查來檢查’每次同位檢查使用口碼位元。此外，碼具有比: R，定義為R = k/n ’此處k為有n位元的碼字組中的訊息（資 訊)位元數目。已知之LDPC解瑪器實例包括最小和演= 1311869 日修正替.顚丨 --------1 則、後驗機率(APP)解碼演繹法則、和均勻最強效力（UMP) 解碼器。

低密度同位檢查碼提供誤差校正碼，該等誤差校正碼 適合用於極為快速的解碼程序，且已稱作為瀑布區具有有 5 效誤差效能，於該區的BER隨著信號/雜訊比SNR的升高而 快速下降。但某些LDPC碼具有不佳的最小距離。該距離可 提供一個區塊碼中各個碼字組間的差異測量值。兩個碼字 組間的漢明距離(Hamming distance)是兩個碼字組差異的 相應位置數目。碼字組的最小距離可被導出作為於一個碼 10 區段中各個碼字組間的距離集合的最小值。 已經應用來校正誤差叢發的碼可應用為LDPC碼組成 ，此種碼組成可藉LDPC解碼器解碼，稱作為吉爾伯特碼。 吉爾伯特碼可實作為準循環區塊碼，具有形成為兩條的矩 陣之同位檢查矩陣：一條含有單位矩陣，和一條含有循環 15 置換矩陣。同位檢查矩陣含有多列0和1，主要為0。多列和 多行可排列且群集成為0與1之區塊。一條是同位檢查矩陣 中的一列區塊。各區塊可排列成矩陣。吉爾伯特LDPC碼之 同位檢查矩陣之實例可以方程式（1)和（2)表示為

⑴，此處 '0 0 0 ...0 1 一 1 0 0 ...0 0 c = 0 1 0 ...0 0 (2) ° 0 0 0 ...1 0

Im項為mxm單位矩陣，C為循環置換矩陣。置於循環置 8 20 !311869 丨曰修正替換頁 =^4 97 換矩陣，C具有將一個向量乘以c係與一個位置上的循環位

移相同的性質。C項表示C乘以i次(c的i次方），係與i位置 的循環位移相同。如此，同位檢查矩陣H/可視為有兩條或 兩層的矩陣。第一條具有如上示鏈接之丨單位矩陣^第二條 5具有單位矩陣和W循環置換矩陣C1，此處i係於1至/-1之範 圍。選擇/和m之不同值，允許不同種有不同參數的吉爾伯 特碼組成。如此，除了定義於應用程式中使用的單位矩陣 大小之外，m係與具有碼長度n的相關聯碼字組中的訊息位 元k之數目有關，此處k=n_2in+/。/值為於同位檢查矩陣中 1〇 —列的區塊數目，且係與碼長度η有關，碼長度η關聯/至訊 息位元數目k。/值係小於m。 如前文說明，吉爾伯特碼可提供校正叢發誤差的手段 。但吉爾伯特LDPC碼组成校正分開的個別誤差的效能由於 具有極低最小漢明距離(對本類碼為4)而降級。校正獨立誤 15差之實例包括於無記憶的頻道，諸如AWGN頻道、和於具 有交插程序的通訊系統中校正獨立誤差。 於實施例中，LDPC碼組成係經由將第三條加至吉爾伯 特碼的同位檢查矩陣來產生。L D p c碼於此處稱作為三條式 吉爾伯特L D P C碼。第三條可形成為某個次方的循環置換矩 2〇陣的鏈接。三條式吉爾伯特LDPC碼之實施例可就相關聯的 吉爾伯特碼提供具有增加參數之LDPC碼架構，諸如增加最 小距離。 第1圖顯示修改吉爾伯特碼組成之編碼方法之實施例 之流程圖。此種修改可對獨立誤差提供誤差校正。於， 9 1311869 提供吉爾伯特低密度同位檢查碼之同位檢查矩陣，此處該 同位檢查矩陣具有含單位_的第_條、和具有循環置換 &陣的第·^ °於120 ’第2條加至該同位檢查矩陣來形成 三條式同位檢查矩陣。三條式吉爾伯特碼組成之同位檢查 矩陣可於方程式3實作為 K c ... ci〇 ch ... 循環置換矩陣之次冪碑常為非負整數。次科可於由0 至Λ1之範圍。用於0大於叫之實施例，叫次方等於 =，W藉於0至ΠΜ之間，故叫模瓜。可形成第三條來產 生循環不多於長度4的三條式同位檢查

提供具有最小距離大於4的碼。 第一條I 、—實施例中’產生第=條 具有被形成為循環置換矩陣的 一，、 換矩陣俜取自-格+士万的成分，此處該循環置 換矩陣係取自_條式吉爾伯特同位檢 -實施例中，於第三條的•個成 的第-條。於 15 (3) 各個次冪ij經選擇讓丨』不等於於U0的循環置換矩陣的 陣應用至通訊頻道中的資訊編碼程广條式同位檢查矩 得的信號於解碼器解碼。編竭種王。。編碼程序可為接收 與三條式吉爾伯特同位檢查矩随可為將讯息位元編碼成 於實施例之一個說明：中，:_:的喝字組。 的碼字組。碼字組的權值為碼字纟慮爾伯特碼中權值4 。於吉爾伯特碼中，權值4為瑪&\有的非零元素數目 如下實施例之說明例係有_ /的則、非零權值。雖然 值為4的碼字植，但其它實施 10 20 1311869 例可應用於其它權值的碼。第2圖顯示用於吉爾伯特碼權值 為4之碼字組的同位檢查矩陣205中之循環。於圈線顯示的 同位檢查矩陣205中的非零分錄可視為線圖的節點，而各個 節‘點間水平及/或垂直畫出的虛線可視為線圖邊緣。則存在 5 有碼字組表示此種線圖中存在有封閉循環，如第2圖之實例 所示°含有垂直虛線的行210-0、210-1、210-1、210-3的模 -2和係等於零行，決定碼字組。第2圖顯示長度為4的循環 ’此處該循環長度係與碼字組權值相對應。長度為4的循環 係與權值4的碼字組相對應。此循環含有8虛線(如第2圖所 10示），4條為垂直而4條為水平，此處4垂直虛線可決定碼字 組的權值。 當將第三條加至吉爾伯特碼的二條式同位檢查矩陣時 ，最小權值的碼字組係與第一-第二條紋對循環以及第一_ 第三條紋對的循環相對應。最小權值的碼字組為全部碼字 15組中具有最小非零元素數目之非零碼字組。因此，若某些 行於第一條和第二條形成循環，而於第—條和第三條未形 成循環，軌種行#合並未表示碼社。心圖為加至二條 式同位檢查矩陣的第三條來打破第2圖之吉爾伯特同位檢 查矩陣之循環之實施例之說明實例。於—實施例中，第三 20條的區塊可組成為由第二條之變異次數。於此種三條式同 位檢查矩陣的碼字組係於線圖中藉二循環决定一個循产 係於第-條310和第二條32〇,而另一個循環係於第一條^ 和第三條330。第3圖之圈係與節點相應，而虛線係與線圖 邊緣相應。此等循環之垂直緣屬於同位檢查矩陣的相同行 11 1311869 。第3圖中，就三條式同位檢查矩陣3〇5的相同行而言，循 環係存在於第-條和第二條31〇、32〇,而未存在於第—條 和第二條310、330。於某些行集合中循環顯示於第一條和 第二條310、320，但於第一條和第三條则、33_目同行 5並未形成循環，如線335指示！非位於前一個區塊的相應行 ，線则指示一個區塊中1從相應的位置345遺失來完成循環 。因此此等行並未決定三條式碼社，但如第2圖所^ ，可決疋一條式吉爾伯特碼的碼字組。 至於方程式(3)之二條式同位檢查矩陣，於同位檢杳矩 10陣中’去除長度為4的全部循環可經由於第三條中適當選出 次數i〇，...，irl來達成。如第3圖所示，第三條的破壞循環係 以線335、340和圈345表示。由於於第一條和第二條有循環 ，而於第-條和第三條（同—個行上)無循環，於三條式同位 檢查矩陣的情況下，權值4的碼字組從此等行被去除。相同 15情況也出現於前兩條的每個權值4的碼字組。去除全部長度 為4的循環，可獲得從相關二條式碼的最小距離的最小距離 增加。於一實施例中，於方程式3之三條式同位檢查矩陣中 ，ι/j足以去除同位檢查矩陣中的全部長度為4的循環。 於貫施例中，加第三條，可提供修改的吉爾伯特碼 20 。若經由加第三條，全部權值為4的碼字組皆被去除（亦即 於第一行和第二行有循環的該等行上的第一行與第三行無 循環），則非零碼字組的最小權值增加。此種增加的最小權 值可至少為6。結果，碼的最小距離增加，原因在於碼的最 小距離係等於非零碼字組的最小權值。經由加第三條，可 12 1311869 5 獲得比較只使用兩條有更寬廣的辦聰_碼家族。此外 加第一條雜改的吉爾伯特碼實際上可用於無記憶體 的頻道，此處，無第三條，㈣伯特碼的較低最小距離結 果導致較高解碼誤差機率。典型地，碼的最小距離為*，就 校正獨立誤差而言被視為極小。如此，吉爾㈣碼(二條式 同位檢查矩陣)可能不適合用來校正獨立誤差。

第4圖顯示就用於AW G N頻道的標準吉爾伯特碼，三條 式吉爾伯特碼之實施例之模擬結果。以曲線彻表示的三條 式吉爾伯特碼具有訊息長度施，和碼字組長度255，碼率 0.8078。以曲線420表示的相應的吉爾伯特碼具有訊息長度 2〇1，和碼字組長度25〇，碼率〇·8〇4〇。比較兩種具有可相 婉美的約G.8的碼率的碼’三條式吉爾伯特瑪比較標準吉爾 伯特碼，就其BER-SNR關係而言顯示較高效能。 15

20 第5圖顯示包括解碼器51〇之裝置5〇〇之實施例之方塊 圖，該解碼器適合用來解碼接收自通訊頻道的三條式吉爾 伯特LDPC碼。解碼器51〇可以低密度同位檢查解碼器的形 式實作，其應用Η矩陣組成5 20來解碼從接收器5 〇 5接收的信 號，而提供得自有效碼字組的訊息。於一實施例中，Η矩陣 組成520可為三條式吉爾伯特LDPC碼的三條式同位檢查矩 陣。使用三條式吉爾伯特LDPC碼，允許獨立誤差校正，但 裝置500可提供叢發誤差校正。η矩陣組成520可實作為灸數 集合’該參數集合定義三條式同位檢查吉爾伯特矩陣被儲 存為解碼器510的整合的一部分，或可位於解碼器51〇的外 部。裝置500的額外細節並未顯示，俾便將注意力集中於三 (g) 13 條 备Q爾伯特LDPCU馬的實施例的應用上。裝置5〇〇的實施 ^每但非限於高速數據機、1〇十億位元乙太網路元件、 *、、、、後 f i 5 太網路元件及/或其它可於資料傳輸提供誤差校正 的绳訊系統。 10 15 第6圖為包括編碼器6丨〇之裝置6 〇 〇之實施例之方塊圖 鵠碼器適合用來就三條式吉爾伯特LDPC碼編碼訊息， 屯成於通訊頻道傳輪的碼字組。編碼器610可實作為低密 度同位檢查編碼器形式，其係就11矩陣組成520而從所接收 的資訊產生碼字組’來從發射器605發射信E至通訊頻道。 於一實施例中，Η矩陣組成62〇可為三條式吉爾伯特LDpc 碼的三條式同位檢查矩陣4矩陣組成㈣可實作為參數集 合，該參數集合定義三條式同位檢查吉爾伯特矩陣被儲存 為編碼器610的整合的_部分’或可位於編碼器⑽的外部 。裝置6 _額外細節縣騎，俾便將注意力集中於三條 式吉爾伯特LDPC碼的實施例的應用上。裝置_的實施例 包括但非限於高速數據機、1〇十億位元乙太網路元件、無 線乙太網路元件及/或其它可於㈣傳輪提供誤差校正的 通訊系統。 20 產生及應用三條式吉爾伯特LDPC碼之裝置和方法的 多個實施例或實施例的組合可以硬體實作、軟體實作、而 硬體與軟體實㈣組合來實現。料實作包括電腦可讀取 媒體，其具有電腦可執行彳旨令，純行可產㈣應用三條 式吉爾伯特LDPC碼之實施例。於—實施例中，電腦可讀取 媒體儲存指令，該等指令當由換考勃彡_ 田由機讀仃時，造成機器提供 14 1311869 口爾伯特低⑨度同位檢查碼之同位檢查矩陣（該同位檢查 輯具有含單位矩陣的第一條、和含循環置換矩陣的第二 條）；將第三條加至該同位檢查矩陣來形成三條式同位檢查 矩陣，以及應用该二條式同位檢查矩陣至通訊頻道的資訊 5編碼處理。於-實施例令，該三條式同位檢查矩陣為不具 有長度4的循％的二條式吉爾伯特同位檢查矩陣。三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣可有多個成分，此處各個成分係形成 為循環置換矩陣的次方。循環置換矩陣可取自 同位檢查矩 陣的第二條。於一實施例中，對第三條於第j位置的第j循環 置換矩陣的各個次冪h具有數值讓㈣。電腦可讀取媒體非 僅限於任何型別媒體。使用的電腦可讀取媒體將依據使用 三條式吉爾伯特LDPC碼的實施例之應用用途決定。 第7圖顯示具有可實作三條式吉爾伯特LDpc瑪之實施 例的系統之-種通訊網路·的實施例之方塊圖。通訊網路 Μ 700包括網路節點™，具有裝置7〇3，具有編碼器715使用h 矩陣組成725來貫作三條式吉爾伯特同位檢查矩陣之實施 例。網路節點701於通訊網路700可藉頻道73〇而與網路節點 702分開。網路節點702可具有一種裝置7〇4具有使用η矩陣 組成720來實作三條式吉爾伯特同位檢查矩陣之實施例的 2〇解碼器71〇。對於介於網路節點7〇1與網路節點702間傳輸的 訊息，Η矩陣組成725和Η矩陣組成720可包括一組用來解碼 信號的相同參數於裝置704，其提供於裝置7〇3編碼的資訊 位元。於一實施例中，裝置703和704各自包括解碼器和編 碼器。裝置703和裝置704可實作為使用採用三條式同位檢 15 1311869 查矩陣來編碼與解碼之方法之一或多個實施例之裝置之_ 或多個實施例，諸如第5圖和第6圖之實施例。 於裝置703，編碼器715*h矩陣組成725可組配成為單 單兀’或另外’ Η矩陣組成725可組配於編碼器715外部。 5裴置703可包括發射器或收發器。裝置710可產生載有資料 的^號至頻道730。該資料可提供源自於通訊式耦接於裝置 7〇3的主機系統745的資訊，或源自於網路節點7〇丨的其它系 ’先資。主機系統可於節點提供一項或多項功能。主機系 統可拓導於s亥節點的其它系統與裝置的操作。主機系統745 1〇匕括有線或無線之外部連接來作為耦接至裝置703的一部 刀。另外，主機系統745可包括裝置705。主機系統745可實 作為父換器、路由器、電腦、伺服器、或此等元件的組合 。主機系統745可透過可與周邊構件互連（pci)或與ρα eXpreSS可相容的媒體來耦接至裝置703。 15 於裝置704 ,編碼器71〇和Η矩陣組成720可組配成為單 一早疋，或另外，Η矩陣組成720可組配於編碼器71〇外部。 裝置704可包括發射器或收發器。裝置704可接收來自頻道 730之載有資料的信號。資料可被解碼成為適當碼字組，來 提供資訊予通訊式搞接至裝置7〇4的主機系統稽、或提供 予’罔路即點702的其它系統。主機系統74〇包括有線或無線 之外部連接來作為搞接至裝置704的-部分。另外，主機系 可包㈣置7〇4。主機系統74()可實作為交換器、路由 Π〇'電腦伺服器、或此等元件的組合。主機系統740可透 過可與周邊構件互連(PCI)或與PCIexp卿可相容的媒體來 16 1311869 _» t 柄接至農置704。 網路節點7〇1、7〇2各自表示具有實體層(ρΗγ)實體配置 _如可藉輸8〇2.3an系列標準所界定的細來運 异的處理系統(舉例）。臟ase-T PHY例如可於臓架構中 _ 5㈣G媒體存取控制陳)和十億位元媒體獨立介面 (Mil)"接。1〇GBase_T ρΗγ例如包括網路介面卡(Nr) 的一部分。節點7〇1、7〇2可包括任何適合用於臟胁τ • 兀㈣處理系統及/或通訊元件。舉例言之，節點7(H、702 可實作為對父換器、一對路由器、一對飼服器、交換器 10與路由器、交換器與伺服器、伺服器與路由器等。此外， 節點701、702可構成模組系統的一部分，其中 _ 為系統的尚速連接。於一貫施例中，網路節點701、702可 • 配置成^機系統735和主機系統740被建置成為單一主機系 統。節點7(U、702之額外實例包括高階飼服器、超級電腦 15 群集、網格電腦、工作群交換上傳鏈路、整合上傳鏈路 鲁 、儲存系統等。但實施例並未囿限於本内文。另外，節點 701、702各自可表示具有實體層（ρΗγ)實體配置來根據 IEEE 802.11系列標準操作的處理系統。如熟諳技藝人士已 知，網路節點701、702和裝置703、704中可有其它元件來 20於網路通訊，但位於此處顯示或討論俾便將注意力集中於 二條式吉爾伯特LDPC碼應用於通訊網路之用途。 第8圖顯示採用三條式吉爾伯特LDPC碼之實施例來於 網路中通訊之系統800之實施例之方塊圖。系統8〇〇包括控 制态805、記憶體820、和匯流排815，此處匯流排815提供 17 1311869 控制器805與記憶體820間的電連接，卩及控制器8〇5與通訊 早元810間的連接。通訊單元81〇可為耦接至有線網路的網 路；I面或耗接至無線網路的網路介面。另外，通訊單元 810可為耦接至有線網路和無線網路的網路介面。有線網路 包括具有有線頻道、光纖頻道、及/或同軸頻道的網路。 於貫細*例中，通訊單元810包括網路介面卡。於一實 施例中，通訊單元8H)包括符合10GBase_T元件的通訊元: 鲁於-實施例中，通訊單元810包括連接至有線網路的連接 裝置845。於無線實施例中，通訊單元⑽可減至天線85〇 10。於-實施例中，天線85G可為實f上全向天線。系統8〇〇 包括但非限於資訊處理系統、無線系統、電信系統、光纖 • 系統、光電系統和電腦。 • 於一實施例中，控制器805為處理器。於一實施例中， 單元81〇包括允n纟細Q與其它系統通訊的收發器。 -15軌單元⑽可包括於第5圖和第6圖之袭置·和裝置_ • t實施例中’多種適當修改組合的編碼單元和解碼單元。 另外，解碼單元和編碼單元可含括於通訊單元81〇外部組配 作為通訊介面的周邊元件825。記憶體82〇可包括任意形式 的電腦可讀取媒體，其具有電腦可執行指令，來根據解碼 20與編碼三條式吉爾伯^DPC碼的多個實施例，使用三條式 吉爾伯特同位檢查矩陣來編碼資料與解碼資料。一個實施 例可包括麵接至匯流排815的額外周邊元件825。匿流排815 I與m或與PCI exp聰可相容。周邊元件825也包括顯示 為、額外儲存記憶體或可結合控制魏5而操作的其它控制 ⑧ 18 1311869 元件。另外，周邊元件825可包括顯示器、額外儲存記憶體 或可結合控制器805、通訊單元810及/或記憶體820而操作 的其它控制元件。 包括具有三條式吉爾伯特LDPC碼組成的編碼單元或 5 解碼單元之系統的實施例可用於任何用於通訊頻道操作的 系統。通訊頻道可為基於地面的通訊網路或無線通訊網路 的一部分。確實，實施例可實作為使用多載波無線通訊頻 道(例如正交分頻多工(OFDM)、離散多調性調變(DMT)等） 之任一種無線系統的一部分，諸如可用於但非限於無線個 10人區域網路(WPAN)、無線區域網路(WLAN)、無線都會網 路(WMAN)、無線廣域網路(w\VAN)、蜂巢式網路、第三代 (3G)網路、第四代(4G)網路、全球行動電話系統(UMTS)等 通訊系統。 二條式吉爾伯特LDPC碼之多個實施例可就相關聯的 15標準二條式吉爾伯特碼的最小距離提供增加的最小距離。 由於三條式同位檢查矩陣中的非零元素的數目維持低故 此種貫施例就編碼參數和快速解碼程序而言提供較高彈性 。採用二條式吉爾伯特LDPC碼可於通訊頻道提供較高有效 效能。 2〇 虽隹然於此處已經舉例說明特定實施例，但熟諳技藝人 士須了解任何配置皆可經計算來達成可替代此處所示特定 貝把例的相同目的。本案意圖涵蓋本發明之實施例之任何 調整適應或變化。須了解前文說明為說明性而非限制性， 此處採用的名詞或術語僅供舉例說明之用而非限制性。前 19 1311869 述實施例與其它實施例的組合對熟請技藝人士當綜覽前文 說明時將顯然自明。本發明之範圍包括使用前述結構和製 造方法實施例之任何其它應用用途。本發明之實施例之範 圍係參考隨附之申請專利範圍連同此種申請專利範圍之完 5 整相當範圍所界定。 【圖式簡渾》說^明】 第1圖顯示G改吉爾伯特碼組成之編碼方法之實施例 之流程圖。 第2圖顯示用於吉爾伯特碼權值為4之碼字組的同位檢 10 查矩陣中之循環。 第3圖為加至二條式同位檢查矩陣的第三條來打破第2 圖之吉爾伯特同位檢查矩陣之純之實施例之說明實例。 第4圖顯示就用於AWGN頻道的標準吉爾伯特碼，三條 式吉爾伯特碼之實施例之模擬結果。 第5圖顯示包括解碼器之裝置之實施例之方塊圖，該解 碼器適合用來解碼接收自通訊頻道的三條式吉爾伯特 LDPC 碼。 第6圖為包括編碼器之裝置之實施例之方塊圖，該編碼 器適合用來就三條式吉爾伯特LDPC碼編碼訊息，來形成於 2〇 通訊頻道傳輸的碼字組。 第7圖顯示具有可實作三條式吉爾伯特LDPC碼之實施 例的系統之一種通訊網路的實施例之方塊圖。 第8圖顯示採用三條式吉爾伯特LD PC碼之實施例來於 網路中通訊之系統800之實施例之方塊圖。 20 ⑧ 1311869 【主要元件符號說明】 110、120、130...動作方塊 620…Η矩陣組成 210-0~210-3 …行 700…通訊網路 305…三條式同位檢查矩陣 701、702...網路節點 310…第一條 703、704、705...裝置 320...第二條 715··.編碼 330…第三條 720、725…Η矩陣組成 335、340…線 730...頻道 345...® 740、745...主機系統 410、420··.曲線 800…糸統 500…裝置 805...控制器 505...接收器 810…通訊單元 510…解碼器 815···匯流排 520…Η矩陣組成 820...記憶體 600...裝置 825...周邊元件 605…發射器 845…連接裝置 610...編碼器 850...天線 21 ⑧

Claims (1)

1311869 年月日修正本 1〇α 〇 9 7 J 第94147007號申請案申請專利範圍修正本 98.02.27. 十、申#4*利起圍： 1. 一種用以處理通訊信號之方法，其包含有下列步驟： 提供一種吉爾伯特低密度同位檢查碼之一個同位 檢查矩陣，該同位檢查矩陣具有含有多個單位矩陣的一 5 第一條、和含有多個循環置換矩陣的一第二條，以組成 一個二條式吉爾伯特碼； 將一第三條加至該同位檢查矩陣來形成一個三條 式同位檢查矩陣，其具有從該二條式吉爾伯特碼之最小 距離增加之一最小距離，該三條式同位檢查矩陣是一種 10 經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣；以及 應用該三條式同位檢查矩陣至一通訊頻道中的資 訊之一編碼處理程序。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中將一第三條加至該 同位檢查矩陣來形成一個三條式同位檢查矩陣之步驟 15 ，包括將該第三條加至該同位檢查矩陣來形成不含長度 4的循環的三條式同位檢查矩陣。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中將一第三條加至該 同位檢查矩陣來形成一個三條式同位檢查矩陣之步驟 ，包括將該第三條加至該同位檢查矩陣來形成該三條式 20 同位檢查矩陣而對碼提供大於4的最小距離。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中將一第三條加至該 同位檢查矩陣之步驟包括加上具有組成以作為提升至 一個次方之一循環置換矩陣的一成分的該第三條，該循 環置換矩陣係取自於該同位檢查矩陣的第二條。 22 1311869 5.如申請專利範圍第4項之方法，其中加上該第三條之步 驟包括為多個循環置換矩陣成分選擇一或更多次冪，而 讓該選擇形成不具有長度4的循環之三條式同位檢查矩 陣。 5 6.如申請專利範圍第5項之方法，其中選擇一或更多次冪 的步驟包括對於該第三條中第j個成分位置的一個循環 置換矩陣選擇各個次冪ij，而使得ipj。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中應用該三條式同 位檢查矩陣至一編碼程序的步驟包括基於該三條式 10 同位檢查矩陣解碼一接收得的信號，來提供含有該資 訊的一個有效碼字組。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中應用該三條式同位 檢查矩陣至一編碼程序的步驟包括基於該三條式同位 檢查矩陣編碼該資訊。 15 9. 一種用以處理通訊信號之方法，其包含有下列步驟： 接收來自一通訊頻道的一信號； 經由應用一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩 陣，解碼該信號來提供一個有效碼字組，該經修改三條 式吉爾伯特同位檢查矩陣除了具有一個吉爾伯特低密 20 度同位檢查碼的一個同位檢查矩陣之一第一條和一第 二條外，尚具有一第三條，以致使該經修改三條式吉爾 伯特同位檢查矩陣具有從該二條式吉爾伯特碼之最小 距離增加之一最小距離；以及 自該碼字組提取出一訊息。 23 1311869 10·如申請專利範圍第9項之方法，其中應用—個經修改三 條式吉爾伯特同位檢查矩陣之步驟包括應用不具有長 度4的循環之-個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣 〇 5 11·如申請專利範圍第9項之方法，其中應用一個經修改三 條式吉爾伯㈣位檢查輯之步驟包括制帶有具多 個成分之該第三條的一個經修改三條式吉爾伯特同位 Φ 檢查矩陣’各個成分係被組成以作為提升到—個次方之 -循環置換矩陣’該循環置換矩陣係取自於該同位檢查 10 矩陣的該第二條，對於該第三條中之第j個位置的第j個 循環置換矩陣而言，各次和具有會使得W的一個數 - 值。 ； 12.—翻以處理軌㈣之方法，其包含有T列步驟： ' 接收資訊： 15 ㉟碼該資絲形成與-個經修改三條式吉爾伯特 • 同位檢查矩陣相對應之一個碼字組，該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣除了具有一吉爾伯特低密度同位 檢查碼之一個同位檢查矩陣的一第-條和-第二條外 ，尚具有-第三條’以致使該經修改三條式吉爾伯特同 20 &檢查矩陣具有從該二條式吉爾伯特碼之最小距離增 加之一最小距離；以及 發射該碼字組進入一通訊頻道。 13·如申請專利範圍第丨2項之方法，其中尚有應用一個經修 改二條式吉爾伯特同位檢查矩陣之步驟，包括應用一個 24 1311869 經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣來提供大於4的最 小距離予碼。 14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中尚有應用一個經修 改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣之步驟，包括應用帶有 5 具多個成分之該第三條的一個經修改三條式吉爾伯特 同位檢查矩陣，各個成分係被組成以作為提升到一個次 方的一個循環置換矩陣，該循環置換矩陣係取自於該同 位檢查矩陣的該第二條，對於該第三條中之第j個位置 的第j個循環置換矩陣而言，各次冪ij具有會使得的 10 一個數值。 15. —種儲存有指令之電腦可讀取媒體，該等指令在藉一機 器執行時，會造成該機器執行下列動作： 經由應用一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩 陣，解碼接收自一通訊頻道的一信號，而提供一個有效 15 碼字組，該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣除了具 有一個吉爾伯特低密度同位檢查碼的一個同位檢查矩 陣之一第一條和一第二條外，尚具有一第三條，以致使 該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣具有從該二條 式吉爾伯特碼之最小距離增加之一最小距離；以及 20 自該碼字組提取出一訊息。 16. 如申請專利範圍第15項之電腦可讀取媒體，其中該經修 改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣包括不具有長度4的循 環之一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣。 17. 如申請專利範圍第15項之電腦可讀取媒體，其中該經修 25 1311869 改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣包括帶有具多個成分 之該第三條的一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩 陣，各個成分係被組成以作為提升到一個次方的一個循 環置換矩陣，該循環置換矩陣係取自於該同位檢查矩陣 5 的該第二條，對於該第三條中之第j個位置的第j個循環 置換矩陣而言，各次冪ij具有會使得之一數值。 18. 如申請專利範圍第15項之電腦可讀取媒體，其中該電腦 可讀取媒體儲存有在藉一機器執行時會造成該機器執 行下列動作之指令： 10 提供該同位檢查矩陣，該矩陣具有含多個單位矩陣 的該第一條、和含多個循環置換矩陣的該第二條；以及 將該第三條加至該同位檢查矩陣來形成該經修改 三條式同位檢查矩陣。 19. 一種儲存有指令之電腦可讀取媒體，該等指令在藉一機 15 器執行時，會造成該機器執行下列動作： 編碼一訊息來形成與一個經修改三條式吉爾伯特 同位檢查矩陣相對應之一個碼字組，該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣除了具有一個吉爾伯特低密度同 位檢查碼之一個同位檢查矩陣的一第一條和一第二條 20 外，尚具有一第三條；以及 發射含該碼字組之一信號進入一通訊頻道。 20. 如申請專利範圍第19項之電腦可讀取媒體，其中該經修 改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣包括不具有長度4的循 環之一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣。 26 1311869 21. 如申請專利範圍第19項之電腦可讀取媒體，其中該經修 改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣包括帶有具多個成分 之該第三條的一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩 陣，各個成分係被組成以作為提升到一個次方之一循環 5 置換矩陣，該循環置換矩陣係取自於該同位檢查矩陣的 該第二條，對於該第三條中之第j個位置的第j個循環置 換矩陣而言，各次冪ij具有會使得ipj的一個數值。 22. —種用以處理通訊信號之裝置，包含： 用以接收來自一通訊頻道之一信號的一個接收器 10 ;以及 具有一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣之 一低密度同位檢查解碼器，該經修改三條式吉爾伯特同 位檢查矩陣除了具有一個吉爾伯特低密度同位檢查碼 之一個同位檢查矩陣的一第一條和一第二條外，尚具有 15 一第三條，以致使該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩 陣具有從該二條式吉爾伯特碼之最小距離增加之一最 小距離，該低密度同位檢查解碼器係耦接至該接收器來 提供來自該信號的一個有效碼字組。 23. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中該經修改三條式吉 20 爾伯特同位檢查矩陣包括不具有長度4的循環之一個經 修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣。 24. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣包括帶有具多個成分之該第三條 的一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣，各個成分 27 1311869 係被組成以作為提升到一個次方之一循環置換矩陣，該 循環置換矩陣係取自於該同位檢查矩陣的該第二條，對 於該第三條中之第j個位置的第j個循環置換矩陣而言， 各次冪ij具有會使得i产j的一個數值。 5 25.如申請專利範圍第22項之裝置，其中該裝置包括： 用以就該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣提 供一編碼訊息之一低密度同位檢查編碼器；以及 用以發射含該編碼訊息之一輸出信號的一發射器。 26. —種用以處理通訊信號之裝置，包含： 10 一低密度同位檢查編碼器，用以編碼一訊息來就 一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣產生一個 碼字組，該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣除了 具有一個吉爾伯特低密度同位檢查碼之一個同位檢 查矩陣的一第一條和一第二條外，尚具有一第三條， 15 以致使該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣具有從 該二條式吉爾伯特碼之最小距離增加之一最小距離；以 及 用以發射含該碼字組之一信號之一個發射器。 27. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中該低密度同位檢查 20 編碼器提供具有大於4之一最小距離之一組碼字組集合 〇 28. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣包括不具有長度4的循環之一個經 修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣。 28 1311869 29. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣包括帶有具多個成分之該第三條 的一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣，各個成分 係係組成以作為提升到一個次方之一循環置換矩陣，該 5 循環置換矩陣係取自於該同位檢查矩陣的該第二條，對 於該第三條中之第j個位置的第j個循環置換矩陣而言， 各次冪ij具有會使得ij#j的一個數值。 30. —種可連接至有線網路之通訊系統，包含：

具有連接裝置來耦接至一有線通訊網路之一裝置 ，該裝置包括： 用以接收自該有線通訊網路耦接來之一信號 的一個接收器；以及 具有一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩 陣之一低密度同位檢查解碼器，該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣除了具有一個吉爾伯特低密 度同位檢查碼之一個同位檢查矩陣的一第一條和 一第二條外，尚具有一第三條，以致使該經修改三 條式吉爾伯特同位檢查矩陣具有從該二條式吉爾 伯特碼之最小距離增加之一最小距離，該低密度同 位檢查解碼器係耦接至該接收器來提供來自該信 號的一個有效碼字組；以及 通訊式耦接於該裝置之一主機系統。 31. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣包括不具有長度4的循環之一個經 29 1311869 修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣。 32. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣包括帶有具多個成分之該第三條 的一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣，各個成分 5 形成為提升到一個次方之一循環置換矩陣，該循環置換 矩陣係取自於該同位檢查矩陣的該第二條，對於該第三 條中之第j個位置的第j個循環置換矩陣而言，各次冪ij 具有會使得ij#j之一個數值。 33. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該裝置包括一網路 10 介面卡。 34. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該裝置包括遵照 10GBase-T規格之一網路介面。 35. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該主機系統包括一 電腦、一交換器、一路由器、或一伺服器中之至少一者 15 。 36. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該裝置包括用以 耦接資訊信號至該接收器的一匯流排，該匯流排係與 週邊構件互連（PCI)規格相容。 37. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該裝置包括用以耦 20 接資訊信號至該接收器的一匯流排，該匯流排係與PCI 快速(PCI express)規格相容。 38. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該系統包括： 一低密度同位檢查編碼器，用以將一訊息編碼，而 就該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣來產生一輸 30 1311869 出碼字組；以及 用以發射含有該輸出碼字組之一輸出信號的一發 射器。 39.—種無線通訊系統，包含： 5 —實質上全向天線； 耦接到該全向天線以接收一信號的一接收器；以及 具有一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣之 一低密度同位檢查解碼器，該經修改三條式吉爾伯特同 位檢查矩陣除了具有一個吉爾伯特低密度同位檢查碼 10 之一個同位檢查矩陣的一第一條和一第二條外，尚具有 一第三條，以致使該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩 陣具有從該二條式吉爾伯特碼之最小距離增加之一最 小距離，該低密度同位檢查解碼器係耦接至該接收器來 提供來自該信號的一個有效碼字組。 15 40.如申請專利範圍第39項之系統，其中該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣包括不具有長度4的循環之一個經 修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣。 41_如申請專利範圍第39項之系統，其中該經修改三條式吉 爾伯特同位檢查矩陣包括帶有具多個成分之該第三條 20 的一個經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣，各個成分 形成為提升到一個次方之一循環置換矩陣，該循環置換 矩陣係取自於該同位檢查矩陣的該第二條，對於該第三 條中之第j個位置的第j個循環置換矩陣而言，各次冪ij 具有會使得ij#j之一個數值。 31 1311869 42·如申請專利範圍第39項之系統’其中該系統包括： 一低密度同位檢查編碼器’用以將—訊息編媽，以 就該經修改三條式吉爾伯特同位檢查矩陣來產生一輸 出碼字組；以及 射器 用以發射含有該輪出碼字組之一 輪出信號的一發

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