針對(duì)下一代無線廣播的ldpc碼字及編碼方法和編解碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種LDPC碼字及使用該碼字的編碼器、解碼器、對(duì)應(yīng)的編碼方法，更 具體地說，涉及一種S-IRALDPC碼字及對(duì)應(yīng)的編碼器、解碼器和編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 低密度奇偶校驗(yàn)碼字化OWdensityParity化eck，LDPC)根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要可W分 為兩類，一類是隨機(jī)的碼字，最經(jīng)典的當(dāng)屬M(fèi)acKay碼，他還有專口的網(wǎng)頁(yè)給出他的各種碼 字（MacKay1999)巧ichardson2001)(Luby2001)巧ichardsonand化banke2001);另外 一類是基于代數(shù)組合結(jié)構(gòu)（Combinatorial)來設(shè)計(jì)的碼字。隨機(jī)碼字能夠非常好的逼近香 農(nóng)極限，但是由于'1'分布的隨機(jī)性，導(dǎo)致編碼器的設(shè)計(jì)和譯碼器的設(shè)計(jì)并不具有并行或者 規(guī)律性可行，所W不適合需要具備一定吞吐量系統(tǒng)，因此也就沒有被廣泛應(yīng)用了。
[0003] 而基于代數(shù)組合結(jié)構(gòu)的碼字的出現(xiàn)很好的解決了送方面的問題，送其中，有一類 基于有限域（FiniteGeometry)設(shè)計(jì)的碼字具有很好的性能（Y.KouandS.Lin2001)， 但是送類碼字的缺點(diǎn)是由于其H矩陣密度比較高（大的行重列重），所W當(dāng)使用基于置信 傳播的一類算法時(shí)，復(fù)雜度非常高。而另一類準(zhǔn)循環(huán)碼字（如asi-巧CliCLDPC，QC-LDPC) 是一類非常重要的基于代數(shù)組合構(gòu)造的碼字。QC-LDPC碼字主要的構(gòu)造是基于準(zhǔn)循環(huán)的 單位子矩陣。（J.L.Fan2000HR.M-Tanner2001HR.M-Tanner2001HT.Okamura2003) 巧.ETanner2004)送種準(zhǔn)循環(huán)的單位子矩陣結(jié)構(gòu)非常適合實(shí)現(xiàn)并行操作的硬件，比如實(shí) 現(xiàn)并行度大、進(jìn)而高吞吐率的譯碼器。傳統(tǒng)的送種QC-LDPC碼字盡管適合并行度高的譯碼 器實(shí)現(xiàn)，提高了吞吐率，但是通過逆向方法得到了QC結(jié)構(gòu)的生成矩陣可能并不稀疏，或者 就算稀疏，其用生成矩陣來編碼得到校驗(yàn)比特并不是顯然的，要通過求線性方程組來獲得， 因此傳統(tǒng)的QC-LDPC碼字的編碼器還是相對(duì)復(fù)雜的。為了解決送個(gè)問題，學(xué)者Zhang和Ryan 首先提出的結(jié)構(gòu)化的重復(fù)累積碼（St;ruc1:uredIrregularRepeatAc州mulatorcode, S-IRA)LDPC碼字狂hangandRyan2006)，該結(jié)構(gòu)在適合高并行譯碼器的實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，可W W非常簡(jiǎn)便高效的方法來完成編碼。該種碼字結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)，信息比特所對(duì)應(yīng)的矩陣部 分由準(zhǔn)循環(huán)子矩陣組成，而校驗(yàn)比特所對(duì)應(yīng)的矩陣部分是由雙對(duì)角陣組成的。
[0004] 目前S-IRA碼字已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各大通信標(biāo)準(zhǔn)中，主要包括，歐洲第二代數(shù)字 廣播電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB系列巧TSI, 2006,DVBT22009,DVB-C22009,DVB-NGH2012) ;1 邸E 802.Iln無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（I邸E802.Iln2009) ;1邸E802.Ile無線廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（I邸E 802. 16e2006);中國(guó)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)值TTB)(GB20600-2006);移動(dòng)多媒體廣播 (CMMB2006);北美CCSDS的近地深空通信系統(tǒng)（CCSDS2007) ;W及一些磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的標(biāo) 準(zhǔn)等等。從整個(gè)國(guó)際范圍數(shù)字通信領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢(shì)來看，還會(huì)有更多的標(biāo)準(zhǔn)正在或?qū)頃?huì) 用到LDPC碼字。
[0005] 從目前已經(jīng)提交的標(biāo)準(zhǔn)中，特別是商業(yè)上非常成功的DVBT2、DVBS2標(biāo)準(zhǔn)，W及最 近才定下標(biāo)準(zhǔn)并且商業(yè)上有廣闊前景的DVB-NGH標(biāo)準(zhǔn)（2012年底定稿）來看，其使用的 S-IRA碼字所對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)矩陣主要使用的結(jié)構(gòu)如下：
[0006] H=山郵
[0007] 其中Hi是信息比特對(duì)應(yīng)的矩陣部分，n是對(duì)Hi的一個(gè)某種形式的行變換，而P是 校驗(yàn)比特對(duì)應(yīng)的矩陣部分。
[0008] 而：
[0009]
[0010] 是由LXJ個(gè)
大小的循環(huán)子陣或者0矩陣組成。
[0011] 例如，Pi,.i的第一種結(jié)構(gòu)如下所示：
[0012]
，此時(shí)，Pi,,是由兩個(gè)單位偏移陣組成。進(jìn)一步 地，Pi,,還可W是由N個(gè)單位循環(huán)矩陣組成，N> 2的整數(shù)。
[0013] Pi,j的第二種結(jié)構(gòu)如下所示：
[0014]
，送時(shí)候Pi,.i是由全零矩陣組成。
[0015] 由于Pi, ,可W由一個(gè)W上的單位循環(huán)陣組成，導(dǎo)致其并不適合服SOtorizontal shufflesche化ling)譯碼算法的硬件實(shí)施。關(guān)于送點(diǎn)在DVBT2和S2的實(shí)現(xiàn)方法的文獻(xiàn)中 有不少提及到，并提出了相關(guān)的犧牲復(fù)雜度的解決辦法。
[001引而P是校驗(yàn)比特對(duì)應(yīng)的矩陣部分，其是如下的雙對(duì)角陣：
[0017]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明的目的旨在提供一種S-IRALDPC碼字及對(duì)應(yīng)的編碼器、解碼器和編 碼方法，來解決現(xiàn)有技術(shù)中常見的S-IRALDPC碼的校驗(yàn)矩陣的結(jié)構(gòu)所帶來的不適合 服S(Ho;rizontalshufflescheduling)譯碼算法、影響整個(gè)LDPC碼字性能的問題。
[0019] 本專利即提出了一種IV，只有0個(gè)或者1個(gè)單位循環(huán)矩陣組成的結(jié)構(gòu)。在保持性 能的條件下，適用于HSS譯碼。同時(shí)提出一種具體參數(shù)的碼字，及其碼表，并提出了相應(yīng)的 編碼方法編碼器、譯碼方法及譯碼器。
[0020] 依據(jù)上述目的，實(shí)施本發(fā)明的一種用于編解碼器的S-IRALDPC碼字，其碼字的結(jié) 構(gòu)為：H=出'iiip'LH' 1為信息比特矩陣，P'是校驗(yàn)比特矩陣，np'是對(duì)校驗(yàn)比特 矩陣做行變換。其中，信息比特矩陣H' 1包括多個(gè)循環(huán)子矩陣Pi, ,，每一個(gè)循環(huán)子矩陣只能 是單位循環(huán)偏移矩陣或全零矩陣。
[0021] 依據(jù)上述目的，實(shí)施本發(fā)明的一種LDPC編碼器，其采用一種S-IRA結(jié)構(gòu)的LDPC碼 字，S-IRALDPC碼字的結(jié)構(gòu)為；H=出'iIiP' ]，H' 1為信息比特矩陣，P'是校驗(yàn)比特矩 陣，np'是對(duì)校驗(yàn)比特矩陣做行變換。其中，信息比特矩陣H' 1包括多個(gè)循環(huán)子矩陣Pi,,， 每一個(gè)循環(huán)子矩陣只能是單位循環(huán)偏移矩陣或全零矩陣。
[0022] 依據(jù)上述目的，實(shí)施本發(fā)明的一種LDPC解碼器，其采用一種S-IRA結(jié)構(gòu)的LDPC碼 字，S-IRALDPC碼字的結(jié)構(gòu)為；H=出'iIiP' ]，H' 1為信息比特矩陣，P'是校驗(yàn)比特矩 陣，np'是對(duì)校驗(yàn)比特矩陣做行變換。其中，信息比特矩陣H' 1包括多個(gè)循環(huán)子矩陣Pi,,， 每一個(gè)循環(huán)子矩陣只能是單位循環(huán)偏移矩陣或全零矩陣。
[002引依據(jù)上述主要特征，本發(fā)明編碼器、解碼器及其中的S-IRALDPC碼字的信息比特 矩陣為m行Xn-m列的矩陣：
，其中每一個(gè)循環(huán)子矩陣 Pi,j的大小為
[00巧]依據(jù)上述主要特征，本發(fā)明編碼器、解碼器及其中的S-IRALDPC碼字的校驗(yàn)比特 矩陣P'為m行Xm列的矩陣：，其主對(duì)角線和次對(duì)角線上 均為1，其余位置為0。
[0026] 依據(jù)上述目的，實(shí)施本發(fā)明的S-IRALDPC碼字的編碼方法包括W下步驟：
[0027] 狄得f日息比半寸{i〇,ii,王2,王3,王4,is, ? ? ? ,i。mJ;
[0028] 初始化校驗(yàn)比特Po= 0,Pi= 0,化=0, 口3 = 0, 口4= 0,. . .，Pm I =0 ;
[0029] 將每一個(gè)校驗(yàn)比特化W及與其相連的信息比特做模2和，k= 0, 1，2…m-1，并做 重新排列，得到重排后的校驗(yàn)比特序列；J;
[0030]將重排后的校驗(yàn)比特序列二{片；，巧',護(hù)^,j做如下累加：
[0032] 依據(jù)上述目的，實(shí)施本發(fā)明的LDPC編碼方法和編碼器，其中編碼器內(nèi)置的編碼運(yùn) 算模塊采用了所述LDPC的編碼方法，其包括：
[0033] 計(jì)算校驗(yàn)比特化' 二只;;其中，j= 0, 1，2, 3, . . .，m-1 ; 表示在低密度奇 偶校驗(yàn)矩陣中與P，所關(guān)聯(lián)的信息比特；y，是信息比特的序號(hào)，根據(jù)如下公式得到：
[0034]
[0035] 其中，q= 320,m= 14400,X表示參與奇偶校驗(yàn)比特累加的信息比特的地址，X的 表為：
[0036] 碼表：碼率 3/4m= 14400,碼長(zhǎng)n= 57600
[0037]


[0040] 采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，通過大量仿真模擬，找出了比現(xiàn)有技術(shù)更適用于 服S(Horizontalshufflescheduling)譯碼算法的一種S-IRALDPC碼字的信息比特矩陣結(jié)