專利名稱：使用降低復雜度的碼表的解調(diào)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號解調(diào)技術(shù)，尤其是涉及一種在軟解調(diào)器中使用降低復雜度并提高解調(diào)效率的碼表的解調(diào)裝置和方法。
背景技術(shù)：
一般地，在使用高密度光學記錄介質(zhì)的環(huán)境中，存在碼干擾間(ISI)，并且使用游程長度受限(RLL)碼對數(shù)據(jù)進行調(diào)制。
當傳統(tǒng)的RLL編碼被解碼時，信道解調(diào)器，例如，一個維特比解碼器(Viterbi decoder)，從一個通過信道輸入的信號中檢測碼字，并且一個RLL解碼器利用一個解碼表將所述碼字解碼為數(shù)據(jù)字。
近來，軟解調(diào)器和軟解碼器已經(jīng)得到廣泛應用。上述維特比解碼器直接輸出一個包含誤差并且只有1或-1之中的一個值的碼字。這一方法被稱作硬解調(diào)。然而，在軟解調(diào)中，軟信道檢測器接收一個信道信號，并輸出一個碼字的概率值。換句話說，該軟信道檢測器輸出包含一個編碼值是1或-1的概率在內(nèi)的如0.8或-0.8這樣的模擬值。軟解調(diào)器接收表示所述碼字的概率值的數(shù)據(jù)并且輸出該數(shù)據(jù)字的概率值。然后，軟解碼器，例如一個turbo解碼器，接收并解碼該數(shù)據(jù)字的概率值，并形成該數(shù)據(jù)字。
要求軟調(diào)制的Turbo解碼技術(shù)已由Laura L.McPheters和Steven W.McLaughlin在[“Turbo-Coded Optical Recording Channel with DVD MinimumMark Size”，IEEE Transactions on Magnetics，第38卷No.1，第298-302頁，1月]中介紹。
下面的描述涉及以上所述的軟解調(diào)器的操作，該軟解調(diào)器接收表示一個碼字的概率值的數(shù)據(jù)，并獲得表示組成一個數(shù)據(jù)字的每一位的概率的記錄似然比(LLR，log likelihood ratio)值。所述操作將參照圖1中所示的表進行說明。
圖1示出了一個對于RLL(1，7)碼具有2/3碼率的解碼表。該表的第一行示出了從解碼過程得出的2位數(shù)據(jù)字，并且在每個數(shù)據(jù)字下面示出的值是相應于所述每個數(shù)據(jù)字的碼字。圖1示出了為了解碼一個2位的數(shù)據(jù)字使用9位碼字的例子。
為了獲得一個LLR值，計算后驗概率(posterior probability)(APP)(dk＝1)和APP(dk＝0)。APP(dk＝1)是表示解調(diào)數(shù)據(jù)dk等于1時的概率值，APP(dk＝0)是表示解調(diào)數(shù)據(jù)dk等于0時的概率值。當用來限定一個數(shù)據(jù)字的碼字的長度為t位時，獲取設(shè)置數(shù)據(jù)字的一位為1的碼字的各個位的(rm-(2*cm-1))2值，然后將這些值累加。這里，m＝0，...，t-1。如公式(1)所示，通過對關(guān)于將數(shù)據(jù)字的一位設(shè)置為1所有M個碼字所獲得的指數(shù)值進行累加，獲取APP(dk＝1)。
APP(dk=1)=Σj∈S1(k)exp[(rmj-(2*cmj-1))2]...(1)]]>這里，j表示第j個數(shù)據(jù)字為1的值，S1(k)是對應于圖1所示的表中dkdk+1＝10和dkdk+1＝11時的條目組。
APP(dk＝0)以與APP(dk＝1)相同的方式獲得，即，根據(jù)公式(2)獲得。
APP(dk=0)=Σj∈S0(k)exp[(rmj-(2*cmj-1))2]...(2)]]>這里，S0(k)是對應于圖1所示的表中dkdk+1＝00和dkdk+1＝01時的條目組。
LLR(dk)是由公式(3)表示的比值的指數(shù)值。所述比值定義為當解調(diào)一個收到的碼字時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)字dk的一位為0的概率與數(shù)據(jù)字dk的一位為1的概率的比。LLR(dk)是軟解調(diào)器的輸出。
LLR(dk)=log(Pr(dk=1|R)Pr(dk=0|R)),R=r0,r1,...,ri-1]]>=log(Pr(R|dk=1)Pr(R|dk=0))...(3)]]>=log(Σj∈S1(k)Pr(R|Cjtransmitted)Σj∈S0(k)Pr(R|Cjtransmitted))]]>當假設(shè)在S0(k)和S1(k)中的Cj的頻率相同時，概率Pr(R|Cj)由公式(4)表示。
Pr(R|Cj)=(12πσ)texp[-12σ2Σm=0t-1(rmj-(2*cmj-1))2]...(4)]]>因此，公式(3)被改寫為公式(5)。
log(Σj∈S1(k)Pr(R|Cjtransmitted)Σj∈S0(k)Pr(R|Cjtransmitted))=logΣj∈S1(k)exp[1σ2Σm=0t-1rmj*(2*cmj-1)]Σj∈S0(k)exp[1σ2Σm=0t-1rmj*(2*cmj-1)]]]>=logΣj∈S1(k)exp[1σ2Σm=0t-1rmj*(2*cmj-1)]-logΣj∈S0(k)exp[1σ2Σm=0t-1rmj*(2*cmj-1)]...(5)]]>≈maxj∈S1(k)[1σ2Σm=0t-1rmj*(2*cmj-1)]-maxj∈S0(k)[1σ2Σm=0t-1rmj*(2*cmj-1)]]]>當如公式(6)所表示的使用最大對數(shù)近似值時，公式(5)可以被改寫為公式(7)，因為即使忽略1/σ2，也可以呈現(xiàn)相同的性能。
log(eδ1+eδ2+...+eδn)≈maxj∈{1,2,...,n}δj...(6)]]>換句話說，如公式(7)所示，LLR(dk)是通過當指數(shù)值的計算很復雜時，計算一個最大值來代替計算指數(shù)值，并且計算APP(dk＝1)-APP(dk＝0)來代替執(zhí)行公式(3)所表示的除法而獲得的。
LLR(dk)=maxj∈S1(k)[Σm=0t-1rmj*2(cmj-1)]-maxj∈S0(k)[Σm=0t-1rmj*2(cmj-1)]...(7)]]>LLR(dk+1)可以通過用k+1來取代公式(7)中的k而獲得，如公式(8)所示。
LLR(dk+1)=maxj∈S1(k+1)[Σm=0t-1rmj*2(cmj-1)]-maxj∈S0(k+1)[Σm=0t-1rmj*2(cmj-1)]...(8)]]>這里，S0(k+1)是對應于圖1所示的表中dkdk+1＝00和dkdk+1＝10時的條目組，S1(k+1)是對應于圖1所示的表中dkdk+1＝01和dkdk+1＝11時的條目組。
如上所述，當用于傳統(tǒng)的軟解調(diào)器中的APP解碼表的規(guī)模增加時，計算LLR所需的時間也隨之增加，APP解碼表也變得十分復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在軟解調(diào)器中使用降低復雜度并提高解調(diào)效率的碼表的解調(diào)裝置和方法。
本發(fā)明還提供了一種為了獲得游程長度受限(RLL)碼的軟解調(diào)結(jié)果而使用降低復雜度的碼表的解調(diào)裝置和方法。
本發(fā)明的附加特征和/或優(yōu)點一部分將在以下的說明中闡明，一部分將從說明中顯而易見，或者可以從本發(fā)明的實際應用中領(lǐng)會。
根據(jù)發(fā)明的一個方面，提供了一種解調(diào)一個具有大于第一預定位長的第二預定位長的碼字的裝置，該碼字從調(diào)制一個具有第一預定位長的數(shù)據(jù)字中得到。所述裝置包括一個包含多個碼字的碼表，其中相似的碼字被排列組合到一起；以及一軟解調(diào)器，計算組成所述碼字的各個位的概率，并產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)字的軟解調(diào)值。
根據(jù)發(fā)明的另外一個方面，提供了一種解調(diào)一個具有大于第一預定位長的第二預定位長的碼字的方法，該碼字從調(diào)制一個具有第一預定位長的數(shù)據(jù)字中得到。所述方法包括使用一個包含多個碼字的碼表，其中相似的碼字被排列組合到一起；以及計算組成所述碼字的各個位的概率，并產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)字的一個軟解調(diào)值。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，本發(fā)明的上述和/或其他優(yōu)點將會變得更加清楚，附圖中圖1示出了說明一傳統(tǒng)軟解調(diào)器的表的例子；圖2是應用本發(fā)明的一個系統(tǒng)的方框圖；圖3A和3B示出了一個傳統(tǒng)碼表的例子和一個根據(jù)本發(fā)明的實施例降低復雜度的碼表的一個例子；圖4A和4B示出了另外一個傳統(tǒng)碼表的例子和根據(jù)本發(fā)明的另一實施例降低復雜度的碼表的另一例子；具體實施方式
下面將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的介紹，本發(fā)明的示例在附圖中舉例說明，其中相同的參考數(shù)字指代相同的元件。以下通過參照附圖對實施例進行說明以便解釋本發(fā)明。
參考圖2，應用本發(fā)明的一個系統(tǒng)包括編碼器10，交織器20，調(diào)制器30，傳輸信道40，軟解調(diào)器50，去交織器60，和迭代解碼器70。然而，還可以對該系統(tǒng)進行各種修改。例如，可以不提供交織器20和去交織器60，或者進一步提供一個在傳輸信道40和軟解調(diào)器50之間的軟信道檢測器。
編碼器10使用預定的帶有糾錯的軟編碼方式，如低密度奇偶校驗(LDPC，low density parity check)編碼和/或turbo編碼，對輸入數(shù)據(jù)進行編碼。交織器20將所述編碼數(shù)據(jù)以一預定的順序進行交織，并且將此交織后的數(shù)據(jù)提供給調(diào)制器30。調(diào)制器30使用一適當?shù)姆椒?，例如使用游程長度受限(RLL)碼，對交織后的數(shù)據(jù)進行調(diào)制。調(diào)制后的數(shù)據(jù)在通過例如記錄介質(zhì)的傳輸信道40之后出現(xiàn)失真，然后輸入到軟解調(diào)器50中。
軟解調(diào)器50計算組成通過傳輸信道40輸入的碼字的各個位的概率，并提供該數(shù)據(jù)字的一個軟值給去交織器60。去交織器60對此軟值去交織并在解碼前恢復所述數(shù)據(jù)。迭代解碼器70根據(jù)編碼器10執(zhí)行的預定軟編碼方式對去交織數(shù)據(jù)進行軟解碼，輸出解碼數(shù)據(jù)和表示解碼是失敗還是成功的附加狀態(tài)信息，并且根據(jù)此附加狀態(tài)信息進行迭代解碼，從而增加信號檢測和誤差校正的性能。
圖3A示出了一個傳統(tǒng)碼表的例子。圖3B示出了一個用在圖2所示的軟解調(diào)器50中的碼表的例子，該碼表通過重新排列圖3A所示的碼字來降低復雜度。在圖3A和圖3B所示的例子中，一個16位的碼字被用來解碼一個2位的數(shù)據(jù)字。
如圖3A所示的傳統(tǒng)的碼表中，多個條目被簡單列舉在單個列中，在該單個列中每一行都有一個碼字。然而，在如圖3B所示的根據(jù)本發(fā)明的實施例的碼表中，相似的條目被排列組合在一起。也就是說，條目被安排在多個列中，每列具有若干不同的區(qū)段，以便碼字的共同部分被顯示在同一列中，共同鄰接部分在每一區(qū)段中被寫入一次。通過再次利用圖3B所示的碼表的計算結(jié)果可以減少計算量。在圖3B所示的碼表中，一列被分成三列。然而，所述列也可以被分為兩列或六列。
盡管在圖3B所示的碼表中具有和圖3A所示的傳統(tǒng)碼表相同的內(nèi)容，但是，由于在圖3B所示的碼表中的條目被有效排列，因而當計算記錄似然比(LLR)時可以減少計算量和計算時間。例如，假定公式(7)中所示的S1(K)是一組8個元素，如圖3A中傳統(tǒng)的碼表所示的那樣。當使用圖3A所示的傳統(tǒng)的碼表計算LLR時，需要進行8*17＝136次加或減運算。然而，當使用圖3B所示的碼表時，因為對所述碼字的每一個共同部分只進行一次運算，所以減少了加或減運算的數(shù)目。舉例來說，對000 000的一次計算結(jié)果被使用四次，對010 000一次計算結(jié)果被使用兩次，而不必重復計算。因此，當使用圖3B所示的碼表時，只需進行14*5+12＝82次加或減運算。
圖4A示出了傳統(tǒng)的碼表的另外一個例子。圖4示出了用在圖2所示的軟解調(diào)器50中的碼表的另一個例子，該碼表通過重新排列圖4A所示的碼字來降低復雜度。圖4A和4B比圖3A和圖3B更普遍化，在圖4A和4B中，每一個參考符號a、b、c、d、e和f都表示三位，一個16位的碼字被用來解碼一個2位的數(shù)據(jù)字。在圖4B所示的碼表中，一列被分成二列。然而，所述列也可以被分為三列或六列。
當用圖4A所示的傳統(tǒng)的碼表計算LLR時，需要10*17＝170次加或減運算并需要9次最大函數(shù)的計算。然而，當用根據(jù)圖4B所示的本發(fā)明的實施例的碼表計算LLR時，只需10*8+2＝82次加或減運算并需要7次最大函數(shù)的計算。
如上所述，在接收一個信道或者軟信道檢測器的輸出信號后，本發(fā)明使用一種有效配置的解碼表對RLL編碼進行軟解調(diào)，使用較少的計算次數(shù)并在較短的時間內(nèi)提供與傳統(tǒng)技術(shù)相同的軟解調(diào)結(jié)果。
盡管本發(fā)明是參照其特定的優(yōu)選實施例來描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進行形式和細節(jié)的各種修改，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求書及其等效范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種解調(diào)一具有大于第一預定位長的第二預定位長的碼字的裝置，該碼字從調(diào)制一具有第一預定位長的數(shù)據(jù)字中得到，該裝置包括包含多個碼字的碼表，其中相似的碼字被排列組合到一起；軟解調(diào)器，計算組成所述碼字的各個位的概率，并產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)字的軟解調(diào)值。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述碼表通過將包含所有碼字的一列轉(zhuǎn)換為預定數(shù)目的列而形成。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述碼字被分配到預定數(shù)目的列中，以便所述碼字的共同部分被安排到預定數(shù)目的列中的共同部分。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中共同鄰接部分在預定數(shù)目的列中的各個共同部分的單個區(qū)段中被寫入一次。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中當當前碼字具有一個等同于已計算的碼字部分時，所述軟解調(diào)器再次使用對碼表中該碼字部分的計算結(jié)果，而不必再進行一次計算。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述碼字相應于由軟解調(diào)器所接收的輸入信號。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述輸入信號是經(jīng)傳輸信道傳送或從軟信道檢測器輸出的游程長度受限碼信號。
8.一種解調(diào)一具有大于第一預定位長的第二預定位長的碼字的方法，該碼字從調(diào)制一具有第一預定位長的數(shù)據(jù)字中得到，該方法包括使用包含多個碼字的碼表，其中相似的碼字被排列組合到一起；以及計算組成所述碼字的各個位的概率，并產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)字的軟解調(diào)值。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述碼表通過將包含所有碼字的列轉(zhuǎn)換為預定數(shù)目的列而形成。
10.如權(quán)利要9所述的方法，其中所述碼字被分配到預定數(shù)目的列中，以便所述碼字的共同部分被安排到預定數(shù)目的列中的共同部分。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中共同鄰接部分在預定數(shù)目的列中的各個共同部分的單個區(qū)段中被寫入一次。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中當當前碼字具有一個等同于已計算的碼字部分時，產(chǎn)生軟解調(diào)值的步驟包括再次使用對碼表中該碼字部分的計算結(jié)果，而不必再進行一次計算。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括接收一個相應于所述碼字的輸入信號。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述輸入信號是經(jīng)傳輸信道傳送或由軟通道方法輸出的游程長度受限碼信號。
15.一種被軟解調(diào)器使用的碼表，該碼表包括多個碼字，被排列使得相似的碼字被組合到一起；其中所述碼表被分為包含所述碼字部分的預定數(shù)目的列，并且所述碼字的共同鄰接部分在各個列的單個區(qū)段中被寫入一次。
16.一種對從調(diào)制一個數(shù)據(jù)字得到的碼字進行解調(diào)的裝置，該裝置包括解調(diào)所述碼字的軟解調(diào)器；由所述軟解調(diào)器使用的碼表，在該碼表中，多個碼字的共同部分只被輸入一次，從而當計算記錄似然比時，可以減少計算量和計算時間。
17.一種對從調(diào)制一數(shù)據(jù)字得到的碼字進行解調(diào)的裝置，該裝置包括一個有效配置的解碼表，對RLL碼執(zhí)行軟解調(diào)；其中不必對多個碼字的共同部分進行重復計算。
全文摘要
一種使用降低復雜度的碼表的解調(diào)裝置和方法。該解調(diào)裝置包括一個包含多個碼字的碼表，其中相似的碼字被排列組合在一起；該裝置還包括一軟解調(diào)器，計算組成所述碼字的各個位的概率，并產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)字的軟解調(diào)值的。
文檔編號H03M7/14GK1549267SQ20031012545
公開日2004年11月24日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者韓聲休, 金基鉉, 樸仁植, 李胤雨 申請人:三星電子株式會社