TWI330005B - Encoding and decoding methods and systems - Google Patents

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TWI330005B TW095142964A TW95142964A TWI330005B TW I330005 B TWI330005 B TW I330005B TW 095142964 A TW095142964 A TW 095142964A TW 95142964 A TW95142964 A TW 95142964A TW I330005 B TWI330005 B TW I330005B
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Description

P52950007TW 21829twf.doc/006 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般來說涉及通道編碼技術領域，且更明確地 說，涉及使用基於累加碼（accumulate code)的編碼和解 碼演算法的方法和系統。 【先前技術】 人們已經越來越接受渦輪碼（turbo code)和低密度奇 偶校驗（low-density parity-check，LDPC )碼作為用於通信 系統、尤其是用於無線移動通信系統的錯誤更正編碼標 準。渦輪碼和LDPC碼兩者都可用於實現近容量性能 (near-capacity performance )。 渴輪碼通常可包含兩個或兩個以上迴旋碼 (convolutional code)。渦輪碼可由具有兩個或兩個以上 的迴旋碼編碼器和若干交錯器（interleaver；)所建構。可通 過使用迭代解碼技術（iterative decoding technique)來解 碼。經渦輪碼編碼的資訊’其計算複雜度（c〇mputati〇nal complexity)與每個迴旋碼所需的計算複雜度相當。然而， 迭代地解碼每個迴旋碼可能導致延遲，且因此可能增加底 層通 k 系統（underlying communication system )的等待時 間。 、 與，尚輪碼不同，LDPC碼一般來說不具有確定結構， 且可由稀疏奇偶校驗矩陣（即，具有相對較小數目的i的 矩陣）來Μ。LDPC碼射視為職於稀疏奇偶校驗矩 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/〇〇6 陣的列（row )的多個單奇偶校驗（singie parity check，sp(：) 碼的組合。因此’ LDPC解碼料為大量相對較簡單的子 • 解碼器（每個SPC碼-個子解碼器）的組合。可通過迭代 、 地父換子解碼器之間的資訊來執行解碼，所述子解碼器的 任務包含提供關於每個spC碼的資訊。舉例來說，可通過 使用可靠傳遞（belief propagation，BP)演算法、和積演算 法（sum-product algorithm, SPA )或最小和演算法（min_sum φ algorithm)來執行解碼過程。然而，通常基於電腦所產生 的偽隨機奇偶校驗矩陣（pSeud〇_rand〇ln parity_check matrix)來設計LDPC碼’因此LDPC碼不具有簡單的編 碼結構。在某些情況下，由於LDPC編碼結構複雜度較高， 在某些通信系統中使用LDPC可能是不切實際的。 已經開發了技術以改進渦輪碼和LDPC碼的性能。舉 例來說’ Li等人的/VW⑽e codes with near-capacity performance and low decoding cowp/ex办 ’ IEEE Trans. Inform. Theory，第 50 卷，第 • 31-46 頁（2004 年1 月）’提出了積累力 σ( pr〇duct accumuiate, PA)碼’其是基於為SPC碼的渦輪積或直接積的外代碼 子與迴旋碼的内代碼字的串列級聯（serial concatenation) 而建構的。儘管此類技術減少了編碼和解碼處理的一些計 算複雜度，但計算量可能仍然較高，且因此對例如高速無 線通信和/或高密度儲存應用的某些應用來說，可能是不理 想的。同樣，用於此類技術的交錯器的記憶體項目（memory entries)的大小可等於要編碼的資訊位元的長度，這在編 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 碼過程期間可能需要使用較大量的記憶體。在例如可攜式 通信裝置的某些情況下，此類記憶體要求可能是不切實際 的或不理想的。 符合所揭示的實施例的某些特徵的方法和系統旨在 解決上文所陳述的問題中的一者或一者以上。 【發明内容】
+询不内谷的一個方面包含用於資訊處理應用的編 瑪器。所述編碼器可包含：輸入，其經配置以提供需編碼 的資訊位元；和前饋迴旋外代碼編碼器，其經配置以編碼 所述貢訊位元以產生包含資訊位元和奇偶位元的經編碼的 位兀。編碼器還可包含：至少一個交錯器，其經配置以交 錯所述經編碼的資訊位元以產生外代碼字；和基於碼率^ 1的1/(1+D)累加碼的内代碼編碼器，其經 所 =外代碼字以產生對應於資訊位元的—個或一個以
麟本另一方面包含用於資訊處理應用的解 的^解制=4 $可包含：輸人’其經配置以提供接收到 的而解碼的貪訊；和内解竭器’其經 =_ =1的U㈣累加碼的内代碼編碼器== 以產生對數概似比。所述解碼器還可包含·倾碼 ”經配置以解碼由前饋迴旋外代碼 ·解碼器， 便產生外在資訊；和交錯器，b配ί碼的外代碼字，以 到内解碼器的外在信息。另外，解从乂錯從外解碼器 其經配置贿交錯從内解 解=包含解交錯器， 卜解碼盗的對數概似比。 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 一本揭π内谷的另-方面包含在資訊處理應用中編碼 貝訊位兀的方法。所述方法可包含：獲得需編碼的資訊位 .70 ;和使时饋迴旋外代碼編碼n來編碼所述f訊位元， • 讀產生包含資麻元和相位元驗編碼的資訊位元。 所述方法f可包含：通過使用至少-個交錯器來交錯所述 紅編碼的貝訊位凡以產生外代碼字；和通過使用基於碼率 2 1的1/(1+D)累加碼的内代喝編碼器來編碼所述外代碼 # 以便產生對應於資訊位元的-個或-個以上代碼字。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式 明如下。 【實施方式】 現將詳細參考在關中所說明的示範性實施例。在任 何可能的财，圖示巾始終使__參考標號來代表相 同或相似部分。 圖1繪不含有符合本發明的某些實施例的示範性資訊 ，統100。資訊系統100可包含任何合適類型的資訊處理 系，’例如電腦系統、通信設備、f料儲㈣統和/或無線 通信裝置。資訊系統100可處理經編碼的資訊，且可涉及 對某些資訊的編碼和/或解碼。 如圖1中所示，資訊系統1〇〇可包含處理器1〇2、隨 機存取s己憶體（random access memory，RAM) 104、唯讀 記憶體（read-only mem〇ry，R〇M) 1〇6、控制台 1〇8、輸入 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 裝置110、恥介面112、資料庫114和儲存器116。廡瞭 解，所列裝置的類型和數目僅為示範性的且不希望為限制 • 性的。可改變所列裝置的數目，可移除某些裝置，且可添 加其他裝置。 “ 4理H 102可包含任何合適_的通用微處理器、數 位信號處理器、應用特定積體電路（applieatk)n integrated circuit, ASIC)或微控制器。處理器1〇2可執行 籲 €腦程式指令序列，以便執行各種資訊處理功能，其中包 含某些編碼和/或解碼功能。處理$ 1〇2可搞合到或接入其 他裝置，例如RAM 104、ROM 106、控制台108、輸入^ 置11〇、通信介面112、資料庫114和/或儲存器116 , ^ 便完成電腦程式指令的執行。 。。電腦程式指令可從唯讀記憶體（R〇M) 1〇6或從儲存 态116載入到ram 104中以由處理器1〇2執行。儲存器 116可包含任何合適類型的大容量儲存器，以儲存處理器 1〇2可此需要用來執行處理/功能的任何類型的資訊。舉例 •來說，健存器116可包含一個或一個以上硬碟裝置、光碟 裝置、軟碟裝置和/或其他儲存裝置以提供儲存空間。 控制台108可提供圖形使用者介面（graphic user mtaface，GUI)或其他使用者介面，以便將資訊顯示給資 訊系統100的使用者。控制台1〇8可包含任何合適類型的 貧訊顯示裝置或電腦監視器。可提供輸入裝置11〇以供所 述使用者將資訊輸入到資訊系統1〇〇中。輸入敦置ιι〇可 包含袖珍鍵盤、鍵盤、滑氣或其他光學或無線輪入裝置等 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 等 資料庫114可含有由處理器1〇2使用的任何資訊。資 料庫114可包含任何類型的商業或定製資料庫。資料庫114 還可包含用於分析資料庫中的資訊的分析工具。 通信介面112可提供通信連接以使資訊系統1〇〇能夠 與其他通信系統交換資訊，和/或還可為要通過電腦網路 (例如網際網路）遠端存取的資訊系統丨〇 〇提供網路連接。 、通=介面U2可包含任何合適裝置以提供一個或一個 以上通心通道，例如無線通信通道、有線通信通道和/或光 學通信通道。通信通射能要摘通過通信通道交換的資 訊進行編碼以改進資訊的品質，例如減少的位元錯誤率 (bit error rate，BER)等等。因此，通信介面112和/或處 理器=2可提供編碼器和/或解碼器，其對通過通信通道交 換的，訊實施某些編碼和/或解碼魏。圖示符合本發 明的示範性編碼器的方塊圖。 六钭中所不編碼器2〇0可包含外代碼編碼器202、 二；訊：内代碼編碼器206。輸入208可包含任何類 可接供1丨绝^，例如貪訊位元流或資料序列等等。輸入208 資料可稱為代：編碼的資訊 代表經編媽沾次 步〇 & 、、且代碼子。代碼字可 資㈣單元ΐ訊的—部分或由編碼裝置產生的經編碼的 饥編竭器202編碼的資料序列可由交 •曰l父錯的經編碼的資料序列可稱為外代碼 P52950007TW 21829twf.doc/006 字，且外代碼字可進一步由内代碼編碼器206編碼以產生 内代碼字。接著，内代碼字可經處理和/或提供作為輸出 210。輸出210可稱為經編碼的資料序列，且可進一步經處 理或通過通信通道傳輸。 外代碼編碼器202可包含任何合適類型的編碼器，例 如區塊編碼器（block encoder)或迴旋編碼器。在某些實 施例中’外代碼編碼器202可包含具有（1+D)形式的前饋迴 旋編碼器，其中D可稱為延遲單元。如本文所使用，前饋 代碼代表由前饋暫存器庫（feedforward register bank )產生 的代碼’且迴旋碼代表通過使用當前資料位元（current data bits )加上來自需編碼的資訊位元流的先前資料位元中的一 些資料位元所建構的代碼。還可使用其他類型的編碼器。 父錯器204可包含一個或一個以上合適的交錯器，例 如k機父錯器、區塊交錯器（bl〇ck interleaver)、對角線交 錯器（diagonal interleaver )和/或圓形移位交錯器 (circular-shifting interleaver)等等，用於交錯資料序列， 例如以一對一確定性格式（deterministic化加扣）重新配置 貢料序列=次序。在資訊資料序列由内代碼編碼器2〇6進 f編碼刖，交錯器204對由外代碼編碼器2〇2編碼的資 訊資料序列進行交錯。兩個編碼ϋ之間的經交錯的資料序 歹i(例如，外代碼字）可增加由外代碼編碼器202提供的 貪料序列的各個資料塊之間的解相關（decorrelati〇n )。在 某些情況下，交錯器綱可視作包含在外代碼編碼器2〇2 1330005
P52950007TW 2l829twf.doc/006 另外，内代碼編碼器206也可包含任何合適類型的編 馬器，例如塊編碼益或迴旋編碼器。在某些實施例中内 、 代碼編碼器2〇6包含具有1/(1+D)形式的碼率i的遞迴迴旋 -· 内代碼編碼器。然而，還可使用其他類型的編碼器。另外， . 外，碼編碼器2〇2、交錯器204和内代碼編碼器2〇6或編 碼器200可由硬體、電腦軟體或硬體與電腦軟體的組合來 實施。如本文所使用，編碼器（例如外代碼編碼器2〇2、 • 内代碼編碼器2〇6等等）的碼率（code rate)代表輸入位 元的數目與輸出位元的數目的比率。舉例來說，具有碼率 1的内編碼器可指示輸入位元的數目等於輸出位元的數 目。另外，級聯編碼系統（concatenated c〇ding system )(例 如編碼器200)的碼率等於内代碼與外代碼的碼率的乘積。 圖3中說明例如外代碼編碼器2〇2、交錯器2〇4和内 代碼編碼器206等等的編碼器2〇〇的示範性配置。如圖3 中所示，輸入208可包含大小為k=mr (k、m、Γ為整數） 的資訊位元。可提供解多工器3〇2以將資訊位元解多工成 m個塊，所述m個塊中的每一者都具有Γ個資訊位元。外 代碼編碼器202可包含低權數生成多項式（1〇w wdght generator polynomial) 304_13〇4_2,和 3〇4_m，其中的每 一者都分別個別地表示為gi(D) ’其中卜〇,…，m_i。每個生 成多項式gi(D)在本文都稱為編碼分支，且每個編碼分支都 分別耦合到對應的交錯器306_1，306_2”..和306_111。另外， 外代碼編碼器202可由系統生成矩陣[丨，gi(D)]表示，其中 12 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/〇〇6 大小為r的每個塊都可獨立地由對應的生成多項式 (例如對應地編碼分支）來編碼，且還可同時作為系統輸 出312 1,312-2，…，和312-m (例如m個塊的資訊位元）。 如本文所使用，系統輸出代表縣t訊位元，例如且有r 個資訊位元的解多工原始塊。 /、
交錯器204包含交錯器扣卜丨，3〇62，和 306-m，其中的每一者都分別個別地表示為^，其中 〇’...，m-l，用於父錯來自生成多項式…和 304-m的各個輸出。事實上，π。可省略而不會產生不利 影響。同樣，交錯器204可進一步包含交錯器31〇，表示 為π，所述交錯器耦合到内代碼解碼器2〇6，以便在外代 碼字由内代碼編碼器206編碼前交錯外代碼字◊來自交錯 器306-1，306_2，·..和3〇6_m的輸出由加法器細求和，以曰 便產生大小為r的奇偶位元（paritybits) 314。如本文所使
11奇偶位元314代表用於通過通信通道傳輪的資訊的錯 =測和/或錯誤校正的冗餘資訊位元。加法器遍可使用 任何合適類型的加法（例如模數_2加法 交錯器的輸出的總和。 τ异本目 开位元314與系統輸出批1，312·2，·..312-1、級聯以 =成=原始mr個資訊位元和Γ個奇偶位元的(m+1)r個 t if °(m+1)r個位S的序列可進一步由交錯器⑽ 乂錯。接著’經交錯的(m+1)r個位元 206(,,^, 編碼以產生輸出210。 手lUc編碼盗）
13 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 由編碼器200 (或編碼器206)產生的代碼字（例如 輸出210)可表示為(n，k)=((m+l)r, mr)線性代碼，其中(n，k) 代表接受具有k個資訊位元塊且產生具有η個經編碼的資 訊位元（n-k個冗餘位元加到k個資訊位元）的塊的線性 代碼。由編碼器2〇〇產生的代碼的碼率計算為： R = mr/(m + l)r = m/(m + 1)，其中 m > 1 ^ 另外，當時，R = m/(m+ ο》％，圖3中所示的 編碼器200的配置可用於產生高碼率代碼，即碼率R > 乂。 圖4繪示編碼器2〇〇的另一示範性配置。在某些實施 ^中’如圖4中所示，生成多項式304-1，304·2,…和304-m =擇為等於1+D，即gi(D) = 1+D，其中i咳，—，且 、夕項式p(D)可選擇為i/(1+D)。由此配置產生的代碼 例如輪出21〇)在本文可稱為單·前饋寄存器迴旋累加 SFl^f、e_fee胞黯心咖如C_Qluti㈣ 暫存时j °即’（1+D)形式的外代碼字的實施由單前饋 臀存時實施，且所得代碼為迴旋累加碼。 另外^代碼字的生成矩陣可在數學上表示為： 八0 …〇 g1+d 1
G 0 Ir 0
0 0 · · Jr G1+DnT (1) 叫其中f。省略；Ir表示rxr單位矩_其中i=i matrix) · B r * - 、矩陣（row permutation ’且G1+d& w二元生成矩陣，其等效於其中 ，· g~f 14 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 生成1+D捨位到長度Γ的迴旋編碼器。生成矩陣Gi+d可在 數學上表示為： • m 1 1 0 …0 0 1 1 …0 ^1+D = 000··. 1 (2)
另外，外代碼字的奇偶校驗矩陣可從等式d)導出 為： h=[g^d ^TGtD ... nl_iG%D Ir J (3)
從（2)和（3)中可觀察到，H中1的數目較小，即 奇偶校驗矩陣Η擁有較小密度的1。η的行權數（即行中 的1的總數目）至多為2m+l，且其列權數（即列中的j 的總數目）至多為2。從（3)中還可觀察到，外代碼字的 最小漢明距離（Hamming distance)為2。舉例來說，當 m=l時，如從奇偶校驗矩陣H的結構中可觀察到，恰好存 在權數2的一個代碼字。的最後權數丨行與單位矩陣 h的最後權數1行相同，這表示外代碼字的最小漢明距離 為2 〇 ' 儘管外代碼字的最小漢明距離為2，但當代碼長度n 較大時’權數2外代碼字的平均數目可僅為單個參數111的 函數。在某些實施例中’交錯器q，其中i= ，可 為概率裝置（probabmsticdevices)並彼此獨立。從奇偶校 驗矩陣（3)中可觀察到，權數2外代碼字的平均數目等於 15 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 H中相同行對的平均數目。如果4為漢明權數2的外代碼 字的數目，且Γ較大（即，當代碼長度n= (m +丨允較大時^ 那麼權數2外代碼字的數目推導為： Ί Μ 心(n 料甲’⑷ 因此，權數2外代碼字的數目僅取決於參數瓜，其僅 與所建構的代碼的碼率有關，而與塊長度Γ無關。另^， 權數2外代碼字如下文所述完全消除。 當將每個（1 + D)編碼器的初始狀態設定為每個塊中 的最後資訊位元的值，初始狀態下的（1 +D)編碼器的位元 尾部格形（bit tailing trellis)與(1 +D)編碼器的最終狀態 下的位元尾部格形變成相同。G1+D二元矩陣變成迴圈矩 陣’其中[1，1，0，._.，0]為第一列。另外，如果m = 2，那麼 將不存在權數-2代碼字。即使m>2，只要!^<以（通常 是這樣的情況），便有可能設計交錯器Πι，.·.，Πιη ΐ，以使二 等式（3)的任何兩行都彼此不同，以便為錯誤更正 效的代碼。 再有 在某些實施例中，編碼器200還可經配置以執行低喝 率編碼，以便產生具有碼率R^1/2的低碼率代碼。圖5繪 示用於低碼率代碼的編碼器200的另一示範性配置。如^ 5中所示’輸入208可包含Γ個資訊位元，而不是咖個^ 訊位元。所述r個資訊位元，即輸入208，可複製m次，、 且複製的r個資訊位元中的每個資訊位元都可由交錯器口 (其中 i = 0”..，m-卜即交錯器 306-1，306-2,…和 306^)1 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 II 306-1, 306-2,...^ 3〇6.m^im^^ 對應的分支編碼器304-1，304-2，...和304_m與輸入2〇8之 間然而，實際上，Π〇可省略，而不會產生任何不利影響。 來自交錯器30W，3〇6·2，...和3Q6_m的經交錯的位元由且 有生成多項式304-^ 304-2, ...和3〇4_m (例如gi(D)，/中 ^ = 〇，.·.，m- i )_應迴旋碼來編竭，以便產生大小為咖 個位元的總的經編碼的位元。 總和經編碼的⑽個資崎标未經編躺㈠固㈣ 位元具有加母個低的大小。另外，來自外代碼編碼器 2〇2的(m+1)r個資訊位元進一步由交錯器31〇 (即π)交 錯，且接著經交錯的(m+1)r個資訊位元由内代碼編碼器 2〇6 (例如具有生成刚_率1迴旋編碼器）編碼以 便產生大小為(m+l)r個資訊位元的輸出21〇。因此 構的代碼具有碼率R = r/(m+1h1/(m+l)。因為^建 因此RS1/2 ’所以圖5巾所示的編㈣獅 產生低碼率代碼（即，具有碼率时/2的代用於 圖6繪示祕低碼率代碼的編碼器綱 304-! 3^04-2,.> 304-, W^l+D^,,pgi(D) = 1+D； ，、中i 0”..，m-l，且生成多項式p(D)可 以便ίΛΓΓ„Γ?ίΤ車在數學上可表示為： 對等式⑺與等式⑴進行比較，可觀察到率 1330005 P52950007TW 21829twf.dOC/〇〇6 字的對偶竭(d—。在高 碼率代碼的一個實施例中，m — 你门 202 °又疋為，以使得外代碼 中，來自每個二高碼率代碼的另-實施例 直接添加到交錯器31Q的;^giD)) 可 器306+购，·..和3G6_m’以便可完全消除交錯
π*、隹另m210 (例如由編碼器2〇0編碼的資訊位元)
It = 112傳輸到其他通信系統。通信介 2還可從其他通信系統接收由編碼器 200原始地、扁碼的資訊。通信介面ιΐ2和/或處理器觀還 I提供-個或-似上解抑，以便解碼所接㈣的經編 碼的貧訊位元。圖7繪示示紐解啦·的方塊圖。
如圖7中所tf ’解碼器7〇〇包含内解碼器7〇2、外解 碼器704、解交鮮706、交錯器和決策裝置71〇。解 碼器70G可實施為任何合軸型的迭代解碼演算法，例如 可靠傳遞（belief pr0pagati0n，Bp )演算法等等。解碼器7〇〇 還可用於執行硬決策解碼（harddecisi〇ndec〇ding)，（例 如）以便從所接收到的資訊位元中確定訊息位元 (determine message bits )。 内解碼器702可包含用於解碼由内代碼編碼器2〇6編 碼的資訊的任何合適類型的解碼器。舉例來說，内解碼器 702可包含基於2狀態BCJR演算法的解碼器，例如1974 年 L. R‘ BaM 等人在 〇ptima! Decoding of Linear Codes for
Minimizing Symbol Error Rate > IEEE Trans. Inform. 18 P52950007TW 21829twf.doc/006
The〇ry，第20卷，第284-278頁中所述的解碼器。28仁278, 1974.另外，外解碼器702可包含用於解碼由外代碼’ 器202編碼的資訊的任何合適類型的解碼器。舉例來說 外解碼器702可包含基於訊息傳遞演算法的解碼器。 在某些實施例中，所接收到的資訊712提供到解碼器 700以進行解碼。接收到的資訊712可能與由例如編碼器 200的特定編碼器編碼的原始訊息有關。接收到的資訊7以 ^可基於特定調變機制而解調，且可從具有特定特徵的通 信通道傳輸。舉例來說，接收到的資訊712可以二進位相 =鍵控（binary phase shift keying，BPSK)來進行調便調 變且可通過加性白高斯雜訊（additive White Gaussian noise，AWGN)通道來傳輸。然而，還可使用其他通道（例 如，FIR濾波器通道等等）或調變機制。 接收到的負訊712可基於原始訊息位元、編碼器2〇〇 (例如，外代碼編碼器202、内代碼編碼器2〇6等等）、 調變機制和/或通道特徵來數學上地表示。舉例來說，χ = =1’ &’ .··，χη]可用於表示來自外代碼編碼器2〇2的代碼 的最前k個位絲示訊息位元，j_最後n_k個位元 為奇偶位元或奇偶校驗位元’例如冗餘位元。 _另外’ y = [y】，yz，…，yn]可為由交錯器2〇4交錯的χ的 父錯編碼位元（即，y=nx)。交錯的編碼位元y可由内 代碼編碼器206 (例如比率1 Ud + D)迴旋編碼器）編碼， =便產生經編碼的位元z= [Zl，…，Ζη]，其中& = ^q + %， /、中i 1，·..，n ’具有初始條件zo = 〇。在經由AWGN通 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 道使用BPSK調變的實例中’ BpsK調變器後的信號可表 71^ 為·
Sj = 2zj — 1 通道輸出可表示為： Γΐ = Sj + ηί 其中W為具有變數<的零均值白高斯雜 white Gaussian noise )。 、接著:接收到的資訊712可由‘㈨來表示，其中L U外t貧訊。代碼字X可由圖表來結構上地表示。外在 5接Γ到的代碼字中的給定位元的對數概似比 2 (其基於代碼字中騎有其他 碼字的已域彳^=·數^tb)和絲性圖表中的代 ⑽由内解的:數概似比可稱為内在資訊。 遞迴解碼演算法來解碼σ ^碼盗 704通過使用（例如） 為通過表代碼字X的解碼過程可 任何迭代（例如t最小總成本的代碼字。在 用於叩，加解碼器702 (例如， 比（LLR) η和來解“）可基於接收到的對數概似 資訊來計算yi的心迭代處❸卜解碼ϋ ‘⑻的外在
其中下標I 器704的變數；下椁2表示從内解碼器傳遞到外解碼 解碼器702的變赵π今I表示從外解碣器704傳遞到内 ’g(·，·)表示内解碼器702的解碼函數； 20 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 的通道獲得的 且LCH(yi)表示從具有， LLR。 I ( 二若通气為AiWGN通道，可表示為 X n;〜LLR lU(X) 1可由解交錯器706較錯以產 生“(‘LLR。解交錯器通常執行交錯器的相反操作。 同時，外解碼器7〇4可基於LLRfc：：^,尤，在外代碼 字的圖表上執行BP演算法，且可輸出 ^)=邮⑽，其中h(·)表示外解媽器綱的解碼函數°， 八可通過在由（3)巾給㈣奇偶校驗矩陣指定 算法來實施。接著，外在資訊可由交錯器7〇8 來父錯，且為下一迭代產生LLR的(兄)匕。 在足夠數目的迭代〇始，„
= = 作為經解碼的二：:J 裝置㈣r作:產生原始訊息位元二： ^ , 其中 i=l，...，k， 接著’原始訊息位元7ί4 ， 1⑻且由資訊系統！〇〇進一步處理。決訊系統 =可:適的邏輯裝置’例如軟:、體 的組=錄射卜«贿料縣訊息者 102可執行某些軟體程式 +财4，處理裔 某些處理。圖8洛干+ 為、、扁碼和/或解碼目的而執行 處理器：. 確定要=和/或解碼過程。 要用於編碼和/或解碼過程的編碼碼 21 1330005
P52950007TW 21829twf.doc/006 率（^驟802)。處理器102基於是使用高碼率代碼還是 低碼率代碼來確定編碼碼率。處理器102還可基於來自資 k 1統100的使用者的輸入或配置或者基於來自其他系統 ； 的交換資訊來確定編碼碼率。在一個實施例中，處理器102 為低碼率代碼確定1/2的碼率，和/或為高碼率代碼確定32/33 的碼率。然而，可為高碼率代碼使用1/2與32/33之間的任 何數位，例如3/4。 籲纽1 102還確Μ祕編碼和/或解碼過程的代碼 塊大小（n，k)(步驟8〇4)。處理器1〇2可基於來自資訊 ^統100的使用者的輸入或配置或者基於來自其他系統的 交換資訊來確定代碼塊大小。在一個實施例中，處理器 將代碼塊大小綠定為(n，k) = (1336, 1〇〇2)、（5336, 4和 (21336, 16002)中的一者。 另外’處理H 102確定是執行編碼過㈣是解碼過程 (步驟806^如果處理器102確定執行編碼過程（步驟 806’是）’那麼處理器102從例如硬體裝置或軟體應用的 訊息源獲得需編碼的原始訊息（步驟8〇8)。處理器1〇2 進-步將訊息提供到編碼器2〇〇以編碼所述訊息°(步驟 810)。在訊息被編碼後，處理器1〇2使得經編碼的訊息被 調變和/或在通信通道上傳輸（步驟812)。 另一方面，如果處理器102確定執行解碼過程（步驟 獅’否那麼處理器1〇2從通信通道獲得所接收到的經 編碼的資訊位元’且如果所述資訊位元經過調變，那麼解 調變所述資訊位元（步驟814)。處理器1〇2進一步將經 22 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 編碼的資聽元提供簡碼ϋ 轉碼經編碼的資訊位 兀（步驟816)。在資訊位元被解碼且原始訊息被恢復後， 處理器1G2呈現所述訊息或將所述訊息提供給資訊系統 謂的使时或提供給祕進-錢理的其他系統或應用 (步驟818 )。 通過應用最簡單的(1+D)迴旋碼與碼率W ι/(ι 累加碼的串舰聯，所揭示的編碼和解碼方法和系統提供 較低編碼複減、實_易性和較低記㈣制編碼解決 方案’且具有近容量，即近香農極限（Shannon limit)， 雜訊通道上的最大資訊傳鮮的理論關、錯誤率性能。 W員方法和㈣可用於各種通信領域中，尤其是移動通 ^。此類方法和系統還可驗例如光縣統或儲存系統 專的其他資訊處理系統中。另外，所揭示的編瑪和解碼^ 法和系統可與其他編碼系統和/或編碼方法組合使用，以便 改進其他編碼系統和/或編碼方法的整體性能。 2本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 S3'任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 ί犯圍内’ §可作些許之更動與潤_ ’因此本發明之保護 乾圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ，、β 【圖式簡單說明】 圖1 έ兄明含有符合本發明的某些實施例的示範性資訊 糸統。 11 圖2 說明符合本發明的示範性編碼器的方塊圖 23 P52950007TW 21829twf.doc/006 圖3說明符合本發明的編竭器的示範性配置。 圖4說明符合本發明的編的另-示範性配置 圖5祝明符合本發明的編媽器的另— 圖6:兒明5合本發明的編碼器的另-示範性配置, 圖7說明符合本發明的示範 圖8說明符合本㈣W編程
【主要元件符號說明】 100 :資訊系統 102 :處理器 104 :隨機存取記憶體 106 :唯讀記憶體 108 :控制台 110 :輸入裝置 112 :通信介面 114 :資料庫
116 :儲存器 200 :編碼器 2〇2 .外代碼編碼器 2()4 :交錯器 206 :内代碼編碼器 208 :輪入 。 21〇 =輪出 302 .解多工器 24 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/006 304-1 、304-2、304-m :生成多項式 306-1 、306-2、306-m : 交錯器 308 ： 加法器 310 ： 交錯器 312-1 、312-2、312-m : 系統輸出 314 ： 奇偶位元 700 : 解碼器 702 ： 内解碼器 704 ： 外解碼器 706 ： 解交錯器 708 : 交錯器 710 ： 決策裝置 712 ： 接收到的資訊 714 ： 原始訊息位元 802、 804、806、808、 810、812、814、816、818 : 步驟 25

Claims (1)

  1. 丄JJUUUJ P52950007TW 21829twf.doc/006 、申請專利範圍： ^ 一種用於資訊處理應用的料器， 輸入，其經配置以提供需編括· ^旋外代碼編碼器，其經配置二 ::便產生包含所述資訊位元和奇偶位元的經編= 位元===以交錯所述經編碼的資訊 配置=^===碼_，其經 的〆個或-個以上代碼^ /便產生對應於所述資訊位元 包/如申請專利範圍第1項所述之編碼器，其進-步 輸出’其經配置以提供所述 3如如申請專利範，項所輸。 如果m和r為整數，日私、+、_ ，、τ · 七始I满哭用於吝且litA 1表示的m數目的分 支編碼』t長度為r的所述奇偶位元。 範圍第3項所述之編碼器，其中： —u ®交錯器包含m數目的交’以 中的合到所述…交錯器 所述分別齡的交錯器^=支編碼器的輸出奇偶位元由 26 IJJKJKJUJ P52950007TW 21829twfdoc/006 5.如申請專利範圍第4項所述之編谋b ^ 分支編碼器㈣第—者’ g()(D)，並到二：二所述 所述第-分支編碼器的所述輸出的交^到用於父錯來自 請專利範圍第3項所述二碼器· 所述至少一個交錯器包含耦合 ' Ψ · 的單個交錯器；以及 迷内代碼編蝎器 來自每個分支編碼器的輸出奇偶位 加交錯器，而是直接提供給所述單個交錯=並不糕曰到附 =如申請專利範圍第1項所述之:碼器，其中. 果n^r為整數’且所述資訊位元的 1為整數，職所述外代·碼料 X - r ’且 由 &(D)=1+D，其中 i = 〇 支編碼器用於產生長度為述奇ΪΓΓ數目的分 請專利翻第7項所述之糾器， ，至少一個交錯器包含m數目的交錯哭 每個分支編碼器通過所述m數目的一 „ 分_合到所述輸入，以使得於父，·曰盗中的一者 元在由每個分支編碼器編:=二錢:的所_ 的所述-者交錯。 Μ由所^數目的交錯器中 分支二申:項:述:編碼器，其中所述 述第-八M s )’並残合射錯器，且所 ^弟刀支柄H從所述未經交錯的輸人接收所述資訊位 10· -種用於資訊處理應用的解碼器，其包括： 27 1330005 Ρ52950〇〇7τψ 21829twf.d〇c/〇〇6 置=接收到的需解碼的資訊； ，内代碼編碼:置編：:由代^ 似比； 代碼子，以便產生對數概 的外代碼字，以便產生由前靖迴凝外代碼字編碼
    瑪器的交=外置::Γ從所述外解碼器到所述内解 解交錯器，其經配置以解 外解碼器的所述對數概似比解乂錯攸所述内解碼器到所述 步包=如申請專利範圍第10項所述之解碼器’其進- 決錄置，其紐置喊於所料在資訊來確定原始 位兀’且在所述外解碼器與所述内解碼器之間的預定 數目的迭代後產生經解碼的訊息。
    12. 如申請專利範圍第10項所述之解碼器，童 步包含： 輸出，其經配置以將所述經解碼的訊息提供給其他應 用。 13. —種用於在資訊處理應用中編碼資訊位元的方 法’其包括： 獲得需編碼的所述資訊位元； 使用前饋迴旋外代碼編碼器來編碼所述資訊位元，以 便產生包含所述資訊位元和奇偶位元的經編碼的資訊位 28 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/0〇6 元； 通過使用至少一個夺扭 位元，以便產生外代碼字;^及來交錯所述經編碼的資訊 通過使用基於碼率i 碼器來編碼所述外代碼字，、 ）累加碼的内代碼編 的-個或-似上代碼字。^產生對應於所述資訊位元 14. 如申請專利範圍笛h
    方法，其中如果m和r為，項所2編碼資訊位元的 mr，且i為整數，那麼對所^所述貧訊位元的長度為 包含· 對所述貧訊位元的所述編碼進一步 其中 將所述外編碼器配置為由&(D) = i + D 0,…，m-1表示的m數目的分支編碼器；以及 .通過使闕述讀目的分支編碼ϋ來產生長度為㈣ 所述奇偶位元。 15. 如申請專利範圍第14項所述之編碼資訊位元的 方法，其進一步包含：
    將父錯器耦合在每個分支編碼器與所述輸入之間，以 使得來自所述輸入的所述資訊位元在由每個分支編碼器編 碼前由所述交錯器交錯。 16.如申請專利範園第13項所述之編碼資訊位元的 方法’其中如果m和r為整數，且所述資訊位元的長度為 r，且i為整數，那麼對所述資訊位元的所述編碼進一步包 含： 將所述外編碼器配置為由gi(D) = 1 + d，其中i = 29 1330005 P52950007TW 21829twf.doc/〇〇6 0”..，m_l表示的m數目的分支編碼器；以及 通過使用所述m數目的分支編碼器來產生長度為mr 的所述奇偶位元。 17，如申請專利範圍第16項所述之編碼資訊位元的 方法’其進一步包含： 將交錯器耦合在每個分支編瑪器與所述輸入之間，以 使得來自所述輸入的所述資訊位元在由每個分支編碼器編 碼前由所述交錯器交錯。 18.如申請專利範圍第13頊所述之編碼資訊位元的 方法，其進一步包含： 設定值在1/2與32/33之間的瑀率。
    30
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