專利名稱：編碼方法及系統(tǒng)、解碼方法、記錄方法及系統(tǒng)和讀取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種糾錯編碼方法，更具體地涉及一種使用LDPC(低密度奇偶校驗)碼的編碼方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的LDPC編碼方法中，由二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成的信息序列是由從二進(jìn)制LDPC碼的校驗矩陣獲得的生成矩陣編碼的，由此獲得由二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成的編碼序列。
如果由此獲得的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼序列應(yīng)用到諸如8元PSK(相移鍵控)的多電平調(diào)制，需要把在編碼序列中許多二進(jìn)制比特組合為一個8元PSK的符號的映射(例如見日本專利申請No.2003-176331)。
在接收側(cè)(或讀取側(cè))，當(dāng)解碼映射的信號時，需要從接收的符號中獲得對應(yīng)于多個比特的度量信息項。這時，通過近似，獲得用于分配給接收符號的每個比特的似然信息。由此，每個比特的似然信息包括來自初始值的誤差。
在現(xiàn)有技術(shù)中，由于所述LDPC碼是用包括這種誤差的度量值解碼的，所以此誤差對所述LDPC碼的迭代解碼的特性的惡化有很大的影響。
可以采用如多電平調(diào)制、M元QAM(正交幅度調(diào)制)、M元的RAM(脈沖幅度調(diào)制)、OFDM(正交頻分多路復(fù)用)、CDMA(碼分多址)等等。
另外，在用于獲得多電平編碼序列的傳統(tǒng)LDPC碼配置中，需要使用對應(yīng)于要使用的多電平數(shù)的多項式，來形成用于獲得奇偶校驗比特的校驗矩陣。在使用所述多項式的校驗矩陣的配置中，通過使用檢索滿足代碼字條件的校驗矩陣所必須的分析和所述多項式，減少了所述校驗矩陣中的自由度，不同于二進(jìn)制LDPC，不能自由地設(shè)置任意的編碼速率或者任意的碼長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面包括配置為通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗(LDPC)矩陣，以模N處理由N元符號(其中N是2的乘冪)組成的信息而產(chǎn)生N元奇偶性比特的校驗比特產(chǎn)生單元，配置為產(chǎn)生包括由N元符號和N元的奇偶性比特組成的信息的編碼序列的編碼序列產(chǎn)生單元，配置為利用具有N元調(diào)制符號的調(diào)制方案調(diào)制所述編碼序列、以產(chǎn)生調(diào)制信號的調(diào)制單元，配置為解調(diào)所述調(diào)制信號以產(chǎn)生解調(diào)信號的解調(diào)單元，配置為從解調(diào)信號產(chǎn)生用于N個調(diào)制信號點(diǎn)的每個的度量、以獲得多個度量的度量產(chǎn)生單元，以及解碼單元，配置為基于所述度量，通過根據(jù)具有由二進(jìn)制低密度奇偶校驗(LDPC)矩陣所定義的N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得所述符號的后驗概率而解碼所述編碼序列，所述二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣對應(yīng)于編碼所述編碼序列的LDPC編碼器。
本發(fā)明另一個方面包括配置為通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗(LDPC)矩陣，以模N處理由N元符號(其中N是2的乘冪)組成的信息而產(chǎn)生N元奇偶性比特的校驗比特產(chǎn)生單元，配置為產(chǎn)生包括由N元符號和N元的奇偶性比特組成的信息的編碼序列的編碼序列產(chǎn)生單元；配置為把所述編碼序列記錄在記錄介質(zhì)中的記錄單元，配置為讀取記錄在所述記錄介質(zhì)中的編碼序列的讀取單元，配置為從所述編碼序列產(chǎn)生用于N個符號每個的度量的度量產(chǎn)生單元，以及解碼單元，配置為通過根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得所述符號的后驗概率而解碼所述編碼序列，所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移具有由編碼所述編碼序列的二進(jìn)制LDPC編碼器基于所述度量所定義的N個狀態(tài)。


圖1示出了映射二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼串到8元的PSK符號上的操作的例子；圖2示出了用于基于兩個最接近的符號獲得度量值的處理的例子；圖3示出了LDPC編碼采用的校驗矩陣的例子；圖4示出了在所述狀態(tài)變量是兩個的情形中，在基于和-積(Sum-Product)算法的解碼中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移示圖；圖5示出了在所述狀態(tài)變量是四個的情形中，在基于和-積算法的解碼中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的示圖；圖6示出了在QPSK調(diào)制應(yīng)用中信號點(diǎn)標(biāo)記的示圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的編碼器配置的方框圖；圖8是示出在圖7中示出的編碼器中的N元LDPC編碼器的配置的方框圖；圖9示出了對應(yīng)于圖3中示出的校驗矩陣H的二分圖(bipartitegraph)的例子；圖10示出了用于基于兩個最接近的符號點(diǎn)獲得度量值的處理的例子；圖11示出了用于基于所有符號獲得度量值的處理的例子；圖12是示出適合于圖7中示出的編碼器的解碼器配置的方框圖；圖13示出了對應(yīng)于圖3中示出的校驗矩陣H的生成矩陣G的例子；圖14是示出采用圖13中示出的生成矩陣G的情形中N元LDPC編碼器配置的方框圖；圖15示出了在用基數(shù)4的狀態(tài)變量表示使用基數(shù)8的符號的狀態(tài)轉(zhuǎn)移情形中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的例子；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的編碼器配置的方框圖；圖17是示出適合于圖16中示出的編碼器的解碼器配置的方框圖；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的編碼器配置的方框圖；圖19是示出適合于圖18中示出的編碼器的解碼器配置的方框圖；
圖20是示出圖18中示出的編碼器的修改例子的配置的方框圖；圖21是示出適合于圖20中示出的編碼器的解碼器配置的方框圖；圖22是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的編碼器配置的方框圖；圖23是示出適合于圖22中示出的編碼器的解碼器配置的方框圖；圖24是示出圖22中示出的編碼器的修改例子的配置的方框圖；圖25是示出適合于圖24中示出的編碼器的解碼器配置的方框圖；圖26是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的記錄裝置配置的方框圖；圖27是示出適合于圖26中示出的記錄裝置的讀取裝置配置的方框圖；圖28是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的記錄裝置配置的方框圖；圖29是示出適合于圖28中示出的記錄裝置的讀取裝置配置的方框圖；圖30是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的記錄裝置配置的方框圖；圖31是示出適合于圖30中示出的記錄裝置的讀取裝置配置的方框圖；圖32是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的記錄裝置配置的方框圖；圖33是示出適合于圖32中示出的記錄裝置的讀取裝置配置的方框圖；圖34是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的記錄裝置配置的方框圖；圖35是示出適合于圖34中示出的記錄裝置的讀取裝置配置的方框圖；圖36是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的記錄裝置配置的方框圖；和圖37是示出適合于圖36中示出的記錄裝置的讀取裝置配置的方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下將解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
依照現(xiàn)有技術(shù)，已經(jīng)通過由二進(jìn)制元素構(gòu)成的生成矩陣G編碼在由二進(jìn)制元素組成的校驗矩陣H中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的信息序列而獲得LDPC碼，所述生成矩陣G滿足G×H＝0并且對應(yīng)于所述校驗矩陣。在這種情況下，所述編碼序列自然地作為二進(jìn)制數(shù)據(jù)獲得。如果由二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成的編碼序列分配給多電平調(diào)制的信號點(diǎn)然后發(fā)送，多個二進(jìn)制比特轉(zhuǎn)換為多電平符號，并且所述多電平符號作為發(fā)送符號而發(fā)送。圖1示出了例如使用8元PSK的映射操作。
如果三個比特映射到一個符號然后照這樣發(fā)送，在接收側(cè)上，包括在一個符號中的每個二進(jìn)制比特的接收度量需要近似地獲得對應(yīng)于來自所接收的8元符號的每個比特的度量值。對于這個方法，例如，在從所接收信號點(diǎn)到最接近其的分配有二進(jìn)制比特0與1的信號點(diǎn)之間距離的差值通常作為每個二進(jìn)制比特的度量值而處理。
每個比特的度量值是由從接收點(diǎn)到每個比特標(biāo)記0、1的最近點(diǎn)的距離d0與d1之間的差值d0-d1所獲得的。圖2示出了其中把比特分配給8元PSK的情形。在這種情況下，到接收點(diǎn)R的開始比特的標(biāo)記0、1的最近點(diǎn)是“0”與“5”。分配給8元PSK的三個比特的對開始比特的度量值是從在距離d0與d1之間的差值d0-d1獲得的。
然而，以這種方式，由于不使用關(guān)于不同于最近點(diǎn)的信號點(diǎn)的信息，所獲得的度量信息是近似值。為獲得最佳接收度量，需要使用關(guān)于不同于最近點(diǎn)的所有信號點(diǎn)的度量信息。
為了使用關(guān)于多電平調(diào)制的所有信號點(diǎn)的度量信息，分配給信號點(diǎn)的所發(fā)送的編碼序列不需要是二進(jìn)制，而是用所使用的多電平數(shù)表示的符號。另外，所分配的編碼序列需要作為符號的度量應(yīng)用于不被分解的解碼器。
作為利用多電平數(shù)據(jù)產(chǎn)生用于多電平調(diào)制的編碼符號的方法，例如，采用使用卷積碼的TCM(格碼調(diào)制)。在所述TCM中，當(dāng)編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)的信息序列時，用多電平符號輸出包括奇偶校驗比特的序列，以及由多電平符號的發(fā)送信號發(fā)送，以及以在接收側(cè)上利用多電平符號的形式的度量來執(zhí)行解碼。
由此，本發(fā)明人提議了一種LDPC碼的方法，通過使用將輸入信息轉(zhuǎn)換為N元符號的、由二進(jìn)制元素組成的LDPC校驗矩陣，并執(zhí)行操作(mod N)獲得具有N元符號的編碼序列。所述mod N表示通過由N除某個值獲得的余數(shù)。
由二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成的普通LDPC編碼的比特序列是通過把對應(yīng)于校驗矩陣各自行的奇偶性比特增加到信息序列而形成的。例如，當(dāng)使用圖3所示的校驗矩陣H時，增加了滿足以下公式(1)的奇偶性a+b+c=0b+c+e=0a+b+f=0]]>[公式1]圖3所示的校驗矩陣與用于獲得滿足公式(1)的奇偶性比特d、e、f的矩陣相同。在公式(1)中，a、b、c對應(yīng)于信息比特串[a，b，c]，“+”表示異或。如果信息序列是[1，0，1]，則從以下公式(2)獲得d＝0、e＝1、f＝1。
1+1+d=00+1+e=01+0+f=0]]>[公式2]這個操作對應(yīng)于在校驗矩陣的每個行中包括1的列。三個公式相應(yīng)于校驗矩陣H的行。這個操作還相應(yīng)于使用被認(rèn)為是校驗矩陣H的行中的1的信息序列中的元素總和mod 2的操作。在所述LDPC碼中，由這個操作獲得的奇偶性比特可以認(rèn)為是序列的狀態(tài)。
例如，如果在上述公式第一行中的工作是由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表示，使用信息比特a、c的和mod 2的操作對應(yīng)于每個狀態(tài)。在這個例子中，獲得奇偶性比特的操作可以定義為例如圖4中所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。在定義狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件下，可以由和-積算法執(zhí)行解碼，這是LDPC的普通解碼方法。
在圖4所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移中，信息比特a、c的狀態(tài)如實(shí)線表示的那樣轉(zhuǎn)變。在所述信息比特a、c的狀態(tài)轉(zhuǎn)移之后，對應(yīng)于與狀態(tài)0連接的分支的比特分配給對應(yīng)于奇偶性比特d的比特?？梢匀菀椎貜膱D4明白，在信息比特a、c的狀態(tài)轉(zhuǎn)移之后分配給d的比特是0。
在這個工作之后，所述編碼的比特串變?yōu)閇a，b，c|d，e，f]。在上述例子中，所述編碼的比特串變?yōu)閇1，0，1|0，1，1]。應(yīng)當(dāng)注意到，整個工作是由mod 2的操作執(zhí)行的。所述輸入信息比特是3比特，而所述編碼比特是6比特。通常，這個工作是基于mod 2的基本矩陣。
然而，如果認(rèn)為所述工作僅僅使所述校驗矩陣H的元素1對應(yīng)于指示參見信息序列的哪個比特去產(chǎn)生奇偶性的地址，則所述編碼工作還可以下面方式擴(kuò)展。
例如，將解釋通過使用校驗矩陣H基于mod 4添加奇偶性的方法。所述輸入信息比特序列設(shè)置為6比特序列[1，0，1，1，0，1]。如果這個比特序列每2比特被轉(zhuǎn)換、并且認(rèn)為是基于mod 4的信息序列，則所述比特串變?yōu)樾畔2，3，1]。如果這個序列應(yīng)用于上述解釋的公式，其可以由以下公式(3)表示。
2+1+d=03+1+e=02+3+f=0]]>[公式3]由此，可以獲得滿足所述公式的奇偶性符號[d，e，f]?；趍od4處理作為符號的奇偶性的d、e、f。如果所述公式(3)的操作是基于mod 4執(zhí)行的，獲得d＝1，e＝0，f＝3。在這種情況下，所述編碼的比特串變?yōu)閇2，3，1|1，0，3]。
這個操作可以表示為圖5中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。圖5示出了在所述公式(3)第一行中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。在由實(shí)線表示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移中，當(dāng)輸入信息符號[a，c]是[2，1]時，奇偶性符號d是1。類似地，基于mod N的編碼操作相當(dāng)于在具有N個狀態(tài)變量的狀態(tài)轉(zhuǎn)移中編碼，其中N是2的乘冪。
如所述例子中所述，在基于mod 4執(zhí)行的編碼中，所述信息符號是模4的符號，奇偶性符號也同樣。如果從這種4元符號獲得的編碼串例如分配給如圖6所示的QPSK，其具有作為調(diào)制信號的4元符號，則所述編碼的標(biāo)志與所述信息符號的標(biāo)志可以相互一一對應(yīng)。
上述解釋的操作不能在校驗矩陣與信息矩陣的基本矩陣操作中執(zhí)行，但是很清楚所述校驗矩陣H的元素1認(rèn)為是對應(yīng)于用于奇偶性產(chǎn)生的信息符號的地址。
圖7示出了執(zhí)行上述編碼的第一編碼器的配置。所述第一編碼器包括N元符號轉(zhuǎn)換器111，N元LDPC編碼器112、N元符號映射器113與N元調(diào)制器114。以下將描述在N＝8情形中的編碼操作。
所述N元符號轉(zhuǎn)換器111將二進(jìn)制輸入信息110轉(zhuǎn)換為8元符號，所述二進(jìn)制輸入信息110是信息比特(0，1)序列的輸入，例如每項三個比特(例如，八項000，001，010，011，100，101，110，111)，所述8元符號例如是0，1，2，3，4，5，6，7。在N元符號情況下，要轉(zhuǎn)換的信息比特的數(shù)量是log2N。
所述N元LDPC編碼器112由模N操作處理由N元符號轉(zhuǎn)換器111變?yōu)?元符號的信息，以及產(chǎn)生所述N元奇偶校驗比特。由此，N元LDPC編碼器112獲得并輸出由8元符號(例如，0，1，2，3，4，5，6，7)組成的碼字(N元符號信息與N元奇偶校驗比特)。
所述N元符號映射器113把作為從N元LDPC編碼器112輸出的由8元符號組成的碼字的編碼符號分別分配到諸如8-PSK的具有8元信號點(diǎn)的調(diào)制方案的信號點(diǎn)。
基于所述N元符號映射器113的分配結(jié)果，所述N元調(diào)制器114產(chǎn)生在8-PSK中調(diào)制的信號，上變頻所述調(diào)制信號為射頻信號，并且發(fā)送所述射頻信號。
圖8示出了N元LDPC編碼器112的配置。N元LDPC編碼器112包括定義普通二進(jìn)制LDPC校驗矩陣的校驗矩陣H(1121)，N元奇偶性符號發(fā)生器1122，和N元符號序列發(fā)生器1123。
N元奇偶性符號發(fā)生器1122通過直接使用校驗矩陣H從由N元符號轉(zhuǎn)換器111輸出的N元符號1120產(chǎn)生奇偶性符號序列，以及輸出產(chǎn)生的奇偶性符號序列和N元符號1120。
N元符號序列發(fā)生器1123通過合成從N元奇偶性符號發(fā)生器1122輸出的N元符號1120與奇偶性符號序列而產(chǎn)生由8元符號組成的碼字序列，以及輸出所述碼字序列到N元符號映射器113。
其次，將描述解碼多電平序列的例子。
由于用于由多電平符號產(chǎn)生的編碼符號的校驗矩陣H是二進(jìn)制LDPC校驗矩陣，由普通LDPC校驗矩陣定義的二分圖應(yīng)用于校驗矩陣H。
換句話說，所述多電平編碼符號可以由傳統(tǒng)的和-積算法解碼同時，編碼符號保持為多電平。圖9示出了對應(yīng)于圖3中示出的校驗矩陣H的二分圖。校驗節(jié)點(diǎn)與它們的連接表示在公式(1)的信息符號與由公式(1)產(chǎn)生的奇偶性符號之間的地址關(guān)系。
普通LDPC碼由和-積算法解碼。在結(jié)束和-積算法之后，如果假定的編碼序列[a，b，c，d，e，f]滿足校驗矩陣H、即公式(3)，認(rèn)為是已經(jīng)執(zhí)行正確的接收。如果假定的編碼串不滿足校驗矩陣H或者公式(3)，認(rèn)為是所接收的編碼序列包括誤差。
在和-積算法中，解碼是通過BCJR(Bahl Cocke Jelinek Raviv)算法，以極大似然估計處理由校驗矩陣H定義的狀態(tài)轉(zhuǎn)移而執(zhí)行的。
所述BCJR算法是用于通過應(yīng)用基于在形成狀態(tài)轉(zhuǎn)移中定義的每個分支的標(biāo)志的度量值、獲得在每個部分中的符號的后驗概率的解碼算法。在傳統(tǒng)的LDPC碼應(yīng)用于多電平調(diào)制的情形中，近似值已經(jīng)用作分配給每個部分的每個分支的度量值。
例如，用于分別分配給QPSK的兩個比特[A，B]的度量值是在下面公式中獲得的，其中接收的QPSK信號由r表示，發(fā)送的QPSK信號由s表示。
metric(A＝0)＝max aug(p(r|A＝0，s))[公式4]metric(A＝1)＝max aug(p(r|A＝1，s))metric(B＝0)＝max aug(p(r|B＝0，s))metric(B＝1)＝max aug(p(r|B＝1，s))aug(p(r|A＝0，s))表示當(dāng)在發(fā)送發(fā)送符號r之后獲得接收值r時、具有接收的二進(jìn)制比特A＝0的概率密度函數(shù)。Max()表示概率密度函數(shù)的最大值。
在QPSK情況下，被分配了二進(jìn)制比特A＝0的有兩個發(fā)送信號點(diǎn)。其中具有大的發(fā)送概率的一個發(fā)送信號點(diǎn)被認(rèn)為是近似。類似操作還對于二進(jìn)制比特B而執(zhí)行。
這個操作例如圖10中所示。由于所述度量值是通過使用可以發(fā)送的四個點(diǎn)中兩個的信息而獲得的，對于各自發(fā)送比特的度量值包括近似誤差。
在通過采用QPSK發(fā)送由建議的編碼方法獲得的4元符號情況下，所述各自符號的度量值可以由以下公式獲得，其中所發(fā)送的4元編碼符號是由S表示。
metric(S＝0)＝p(r|s＝0) [公式5]metric(S＝1)＝p(r|s＝1)metric(S＝2)＝p(r|s＝2)metric(S＝3)＝p(r|s＝3)由于編碼符號與由上述公式表示的發(fā)送的調(diào)制信號有一一對應(yīng)性，所以從接收的信號點(diǎn)R獲得的度量值直接地用作各個編碼符號的度量值。所述度量值不包括如分配二進(jìn)制比特的情形所示的近似誤差。圖11示出了所建議的編碼方法的操作。
由此獲得的度量值應(yīng)用于圖5中所示多電平符號的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，所述LDPC解碼是用BCJR算法執(zhí)行。圖12示出用于執(zhí)行這種解碼操作的第一解碼器的配置。所述解碼器相應(yīng)于圖7中所示的N元LDPC編碼器112。以下將解釋在N＝8情形中的解碼操作。
在圖12中所示的第一解碼器存儲校驗矩陣H120，并且包括解調(diào)器121，N元符號度量發(fā)生器122，和-積解碼器123與N元符號二進(jìn)制化器124。
所述解調(diào)器121接收、下變頻并解調(diào)從N元調(diào)制器114發(fā)送的無線電信號。
所述N元符號度量發(fā)生器122從由解調(diào)器121解調(diào)的接收信號獲得對應(yīng)于接收點(diǎn)R的N元，即8元調(diào)制信號點(diǎn)的每個的度量。所述度量例如是在接收信號與用于發(fā)送的8元信號點(diǎn)的每個之間的距離。
和-積解碼器123基于由N元符號度量發(fā)生器122獲得的度量，采用上述和-積算法執(zhí)行解碼操作。和-積解碼器123由N元BCJR算法處理器123a與N元奇偶校驗器123b組成。
N元BCJR算法處理器123a根據(jù)圖5所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，通過使用BCJR算法，獲得在N元碼序列中每個符號的后驗概率。
N元奇偶校驗器123b校驗，通過使處理器123a獲得的后驗概率經(jīng)受硬判決而獲得的由N元符號組成的解碼結(jié)果，是否滿足所述公式(3)的奇偶性條件，即是否伴隨式(syndrome)是0。如果伴隨式是0，譯碼過程結(jié)束。如果伴隨式不是0，處理器123a再次獲得后驗概率，以及重復(fù)所述操作。
和-積解碼器123的解碼結(jié)果的信息被解碼為所述N元符號。由此，N元符號二進(jìn)制化器124把所述N元符號恢復(fù)為二進(jìn)制信息(0，1)(000，001，010，011，100，101，110，111)，類似于二進(jìn)制輸入信息110，并且輸出作為解碼數(shù)據(jù)125的信息。
由此，在使用校驗矩陣H的編碼方法中，所述編碼序列是通過直接從校驗矩陣H獲得奇偶性符號而產(chǎn)生的。代替地，編碼可以由從校驗矩陣H產(chǎn)生的生成矩陣G執(zhí)行。以下將描述使用生成矩陣G的編碼操作。
圖13示出了對應(yīng)于圖3中示出的校驗矩陣H的生成矩陣G。普通的二進(jìn)制LDPC碼基于mod 2對二進(jìn)制信息序列[a，b，c]執(zhí)行二進(jìn)制信息的[a，b，c]×G的矩陣運(yùn)算，以獲得6比特編碼的比特串[a，b，c，d，e，f]。
如果所建議的使用生成矩陣G的多電平符號編碼方法用類似上述例子的基于mod 4的操作執(zhí)行，需要的奇偶性符號是從所述編碼方法進(jìn)一步以下面方式處理矩陣運(yùn)算的值而獲得的，類似于二進(jìn)制元素。
當(dāng)輸入信息是[2，3，1]時，所述值[2，3，1]×G是[2，3，1|3，4，5]的列向量。對于奇偶性符號的右邊三個符號不滿足基于校驗矩陣H的矩陣公式。為相應(yīng)于滿足矩陣公式的奇偶性符號，所述符號需要在下面等式中獲得。
把基于4-(X mod 4)的X獲得的奇偶性部分的符號值代入所述等式，得出[1，0，3]。作為碼字，得到編碼序列[2，3，1|1，0，3]，其類似于由校驗矩陣獲得的碼字串。
通常，基于mod N的多電平操作使用滿足mod N的信息符號序列C與二進(jìn)制生成矩陣G，基于模N操作的矩陣運(yùn)算N-(X mod N)得出作為C×G＝Q的編碼的符號序列Q。如果滿足校驗矩陣H的條件，不特別限制編碼方法。
從表示為任何一般的校驗矩陣形式的校驗矩陣H獲得的生成矩陣G表示為[I|P]形式，其中I表示單位矩陣，P表示奇偶性生成矩陣的轉(zhuǎn)置。由此，產(chǎn)生表示為[C|X]形式的碼字作為編碼序列，其中C表示信息符號序列，X表示奇偶性符號。C保持原樣，X受到由校驗矩陣H進(jìn)行的上述處理，變?yōu)槠媾夹苑枴?br> 圖14示出了用于以這種方式產(chǎn)生奇偶性的N元LDPC編碼器的配置。N元LDPC編碼器112存儲從校驗矩陣H(1124)產(chǎn)生的生成矩陣G，并且包括N元奇偶性符號發(fā)生器1122，N元符號串發(fā)生器1123和乘法器1125。
乘法器1125對輸入的N元符號和生成矩陣G執(zhí)行基于mod N的矩陣運(yùn)算。
N元奇偶性符號發(fā)生器1122通過使用生成矩陣G從基于mod N的乘法器1125的基于mod N的輸出產(chǎn)生奇偶性符號矩陣，以及輸出所述奇偶性符號矩陣和N元符號1120。
N元符號串發(fā)生器1123通過合成從N元奇偶性符號發(fā)生器1122輸出的N元符號1120與奇偶性符號串，而產(chǎn)生由8元符號組成的碼字串，以及把所述碼字串輸出到N元符號映射器113。
在上述配置中，由于所述N元編碼的符號分配給N元調(diào)制，在將二進(jìn)制符號分配給N元調(diào)制的分配時近似誤差不包括度量值內(nèi)，由此可以執(zhí)行最佳接收。
而且，將描述使用擴(kuò)展的多電平符號的編碼方法。
在上述產(chǎn)生碼字的方法中，基于mod N的編碼的符號串是通過把基于mod N的信息符號序列輸入到二進(jìn)制校驗矩陣H中而獲得的。應(yīng)該考慮的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的狀態(tài)數(shù)量是N。由此，將描述使用信息符號的另一擴(kuò)展基礎(chǔ)的編碼方法。
所述輸入信息比特序列是[1，0，1，1，1，0，0，1，1]，模8的信息符號序列[5，6，3]是通過將輸入信息序列3的每三個比特組合而編碼的。圖3所示的校驗矩陣H被用于編碼，類似于上述產(chǎn)生方法。對于由三個符號組成的信息符號序列的奇偶性符號認(rèn)為是滿足以下公式(6)的[d，e，f]。
5+3+d=06+3+e=05+6+f=0]]>[公式6]所述奇偶性符號是由mod 8的操作獲得的。上述編碼方法中所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移是通過把狀態(tài)數(shù)量設(shè)置為8而執(zhí)行的，而當(dāng)當(dāng)前編碼方法中考慮具有狀態(tài)數(shù)量4的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。在公式(4)中，模8的奇偶性符號[d，e，f]獲得為
。所獲得的編碼符號是[5，6，3|0，7，5]。
將考慮對于模8的輸入符號串，模4的狀態(tài)數(shù)量4的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。如果考慮狀態(tài)轉(zhuǎn)移用模8的符號序列代替模4的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，模8的符號按照下面方式分別對應(yīng)于模數(shù)4的符號。
mod 8的符號→0，1，2，3，4，5，6，7 [公式7]mod 4的狀態(tài)→0，1，2，3，0，1，2，3從所述對應(yīng)可以理解，當(dāng)mod 8的符號的狀態(tài)轉(zhuǎn)移對應(yīng)于mod 4的符號時，兩個符號分配給一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移。圖15示出了這個狀態(tài)轉(zhuǎn)移。在公式(4)第一行中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移是由圖15的實(shí)線表示。如果模8的符號的狀態(tài)轉(zhuǎn)移是由模4的狀態(tài)數(shù)量表示，如圖15所示兩個輸入遵循一個公共的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。
由此編碼的所述8元符號是例如由具有8元信號點(diǎn)的8-PSK發(fā)送。在這種情況下，所述模8的編碼符號可以直接地應(yīng)用到8-PSK的每個點(diǎn)。
另外，由于所述符號兩個不同的輸入可以遵循相同的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，接收側(cè)需要考慮分配給某個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移的度量值是發(fā)送到兩個不同的點(diǎn)。
例如，在由8-PSK發(fā)送符號的情形中，如果發(fā)送0的編碼符號，由用來在接收側(cè)上解碼LDPC的BCJR算法，如圖15所示，編碼符號遵循與符號4相同狀態(tài)轉(zhuǎn)移。即使不同的符號遵循相同的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，不改變所述BCJR算法的基本運(yùn)算。
圖16示出了執(zhí)行上述操作的第二操作器的配置。所述第二編碼器包括N元符號轉(zhuǎn)換器211，N元LDPC編碼器212，N元符號映射器213與N元調(diào)制器214。以下將描述在N＝8情形中的編碼操作。
N元符號轉(zhuǎn)換器211轉(zhuǎn)換二進(jìn)制輸入信息210，其是信息比特(0，1)序列的輸入，例如由三個比特(例如，八項000，001，010，011，100，101，210，211)到8元符號(例如，0，1，2，3，4，5，6，7)。在N元符號情況下，要轉(zhuǎn)換的信息比特的數(shù)量是log2N。
N元LDPC編碼器212包括如圖8或者圖14所示的配置，類似于N元LDPC編碼器112。N元LDPC編碼器212把由N元符號轉(zhuǎn)換器211變?yōu)?元符號的信息轉(zhuǎn)換為所述LDPC碼，以及由模M操作產(chǎn)生所述LDPC編碼信息的N元奇偶校驗比特。
由此，N元LDPC編碼器212獲得并輸出由8元符號(例如，0，1，2，3，4，5，6，7)組成的碼字(N元信息與N元奇偶校驗比特)。所述信息是8元的符號(例如，0，1，2，3，4，5，6，7)。伴隨所述信息的奇偶性符號是用4元符號(例如，0，1，2，3)自然地產(chǎn)生的。
N元符號映射器213把作為來自N元LDPC編碼器212的輸出的由4元符號組成的碼字的編碼符號分別分配到諸如8-PSK的具有8元信號點(diǎn)的調(diào)制方案的信號點(diǎn)。還通過利用所述8元信號點(diǎn)的任何四個點(diǎn)而分配所述4元奇偶性符號。
基于所述N元符號映射器213的分配結(jié)果，所述N元調(diào)制器214產(chǎn)生在8-PSK中調(diào)制的信號，上變頻所述調(diào)制信號為射頻信號，并且發(fā)送所述射頻信號。
圖17示出了用于解碼所述編碼信號的第二解碼器的配置。所述第二解碼器對應(yīng)于圖16中所示的第二編碼器。以下將解釋在N＝8情形中的解碼操作。
在附圖中所示的第二解碼器存儲校驗矩陣H 220，以及包括解調(diào)器221，N元符號度量發(fā)生器222，和-積解碼器223與N元符號二進(jìn)制化器224。
所述解調(diào)器221接收、下變頻與解調(diào)從N元調(diào)制器214發(fā)送的無線電信號。
N元符號度量發(fā)生器222從由解調(diào)器221解調(diào)的接收信號獲得對應(yīng)于所述N元的每個的度量，即接收點(diǎn)R的8元調(diào)制信號點(diǎn)。所述度量例如是在接收信號與用于發(fā)送的8元信號點(diǎn)的每個之間的距離。
和-積解碼器223用上述和-積算法、基于由N元符號度量發(fā)生器222獲得的度量執(zhí)行解碼操作。和-積解碼器223由N元BCJR算法處理器223a與N元奇偶校驗器223b組成。
N元BCJR算法處理器223a通過使用BCJR算法、根據(jù)圖15所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得在N元碼串中每個符號的后驗概率。狀態(tài)數(shù)量是對應(yīng)于奇偶性符號的M元符號的M個狀態(tài)。
N元奇偶校驗器223b校驗，通過使處理器223a獲得的后驗概率經(jīng)受硬判決而獲得的由N元符號組成的解碼結(jié)果，是否滿足奇偶性條件，即伴隨式是否是0。如果伴隨式是0，譯碼過程結(jié)束。如果伴隨式不是0，處理器223a再次獲得后驗概率，以及重復(fù)所述操作。
和-積解碼器223的解碼結(jié)果的信息被解碼為所述N元符號。由此，N元符號二進(jìn)制化器224把所述N元符號恢復(fù)為二進(jìn)制信息(0，1)(000，001，010，011，100，101，210，111)，類似于二進(jìn)制輸入信息210，以及輸出所述信息作為解碼數(shù)據(jù)225。
也在上述配置中，N元編碼符號分配給N元調(diào)制。由此，所述度量值不包括將二進(jìn)制符號分配給N元調(diào)制時的近似誤差，并且可以執(zhí)行最佳接收。
由于具有N元狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移相應(yīng)于M元符號，可以減少或者增加狀態(tài)數(shù)量，可以擴(kuò)展編碼器的最小自由距離，可以改善性能，以及可以減少操作量。
還將考慮再次二進(jìn)制化利用多電平符號編碼的信息的編碼方法。在普通二進(jìn)制LDPC編碼系統(tǒng)中，要使用的碼的序列長度是通過校驗矩陣H的大小定義的。
例如，在使用5,000行、10,000列的校驗矩陣的情形中，所述碼字比特長度具有10,000比特的碼長，產(chǎn)生了具有5,000比特的信息比特長度，5,000比特的奇偶校驗比特長度和編碼速率為1/2的編碼序列。
如果所述信息是以這個方法編碼的，并且作為多電平符號輸出，則產(chǎn)生具有10,000碼長的編碼序列，其中每個符號是多電平的。例如，如果二進(jìn)制信息比特序列被轉(zhuǎn)換為三個比特一組，然后執(zhí)行基于mod8的編碼方法，則由校驗矩陣產(chǎn)生的編碼符號長度是10,000。如果進(jìn)一步二進(jìn)制化編碼符號長度，產(chǎn)生具有30,000比特的編碼比特長度的碼字。在這種情況下，產(chǎn)生具有15,000比特的輸入比特長度和15,000比特的奇偶校驗比特長度的編碼序列。
當(dāng)使用這樣被二進(jìn)制化兩次的編碼比特序列時，對應(yīng)于mod 8的符號的度量值需要在接收側(cè)上，再次從接收信號產(chǎn)生，并且再次由BCJR算法解碼。
如果具有長的碼長度，所述LDPC碼具有非常有效的糾錯能力。在提出的情形中，例如，即使使用從其得到近似1,000比特的編碼序列的校驗矩陣，所述碼長可以在具有mod N基礎(chǔ)的編碼方法中通過編碼許多比特而增加到1,000×log2N。
在這種情況下，即使使用相同的校驗矩陣，與使用1,000比特的二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼相比較，可以由LDPC獲得具有1,000×log2N碼長的編碼增益。
圖18示出了執(zhí)行上述操作的第三編碼器的配置。所述第三編碼器包括N元符號轉(zhuǎn)換器311，N元LDPC編碼器312，N元符號二進(jìn)制化器313，二進(jìn)制符號映射器314與調(diào)制器315。以下將描述在N＝8情形中的編碼操作。
所述N元符號轉(zhuǎn)換器311轉(zhuǎn)換二進(jìn)制輸入信息310，其是例如三個比特一組的信息比特(0，1)序列的輸入，(例如，八項000，001，010，011，100，101，310，311)，到8元符號(例如，0，1，2，3，4，5，6，7)。在N元符號情況下，要轉(zhuǎn)換的信息比特的數(shù)量是log2N。
N元LDPC編碼器312包括如圖8或者圖14所示的配置，類似于N元LDPC編碼器112。N元LDPC編碼器312把由N元符號轉(zhuǎn)換器311變?yōu)?元符號的信息轉(zhuǎn)換為所述LDPC碼，以及由模N操作產(chǎn)生所述LDPC編碼信息的N元奇偶校驗比特。由此，N元LDPC編碼器312獲得并輸出由8元符號(例如，0，1，2，3，4，5，6，7)組成的碼字(N元信息與N元奇偶校驗比特)。
N元符號二進(jìn)制化器313再次把由N元LDPC編碼器312獲得的碼字中的每個符號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制符號(0，1)(例如，八項000，001，010，011，100，101，110，111)。
所述二進(jìn)制符號映射器314把作為來自N元符號二進(jìn)制化器313的輸出的由二進(jìn)制符號組成的碼字的編碼符號分別分配到具有M元信號點(diǎn)的調(diào)制方案的信號點(diǎn)，諸如M元PSK。
基于所述二進(jìn)制符號映射器314的分配結(jié)果，所述調(diào)制器315產(chǎn)生在M-PSK中調(diào)制的信號，上變頻所述調(diào)制信號為射頻信號，并且發(fā)送所述射頻信號。
圖19示出了用于解碼所述編碼信號的第三解碼器的配置。所述解碼器對應(yīng)于圖18中所示的第三編碼器。以下將解釋在N＝8情形中的解碼操作。
在圖19中所示的第三解碼器存儲校驗矩陣H 320，并且包括解調(diào)器321，二進(jìn)制符號度量發(fā)生器322，N元符號度量發(fā)生器323，和-積解碼器324與N元符號二進(jìn)制化器325。
所述解調(diào)器321接收、下變頻與解調(diào)從調(diào)制器315發(fā)送的無線電信號。
二進(jìn)制符號度量發(fā)生器322從由解調(diào)器321解調(diào)的接收信號產(chǎn)生對應(yīng)于每個發(fā)送的二進(jìn)制碼字符號的比特的度量值。
N元符號度量發(fā)生器323通過合成由二進(jìn)制符號度量發(fā)生器322產(chǎn)生的度量值獲得對應(yīng)于N元(例如8元)符號的度量。例如，每個度量值增加到“110”，以獲得符號“6”的度量。
和-積解碼器324用上述和-積算法、基于由N元符號度量發(fā)生器323獲得的度量執(zhí)行解碼操作。和-積解碼器324由N元BCJR算法處理器324a與N元奇偶校驗器324b組成。
N元BCJR算法處理器324a通過使用BCJR算法、根據(jù)圖18所示編碼器的奇偶性符號產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得在N元碼序列中每個符號的后驗概率。
N元奇偶校驗器324b校驗，通過使處理器324a獲得的后驗概率經(jīng)受硬判決而獲得的由N元符號組成的解碼結(jié)果，是否滿足奇偶性條件，即伴隨式是否是0。如果伴隨式是0，譯碼過程結(jié)束。如果伴隨式不是0，處理器324a再次獲得后驗概率，以及重復(fù)所述操作。
和-積解碼器324的解碼結(jié)果的信息被解碼為所述N元符號。由此，N元符號二進(jìn)制化器325把所述N元符號恢復(fù)為二進(jìn)制信息(0，1)(000，001，010，011，100，101，210，111)，類似于二進(jìn)制輸入信息210，以及輸出所述信息作為解碼數(shù)據(jù)326。
在這種情況下，通過把所述二進(jìn)制信息分配到多電平符號，在接收側(cè)的度量產(chǎn)生時引起近似誤差。然而，可以通過由如以下所描述的，交織器把由N元符號組成的編碼符號序列分解為許多二進(jìn)制符號，以及發(fā)送所述二進(jìn)制符號以便減少在二進(jìn)制符號之間的相關(guān)性，而獲得對于諸如衰落的在通信信道中脈沖符號的誤差的健壯性。
由于由N元符號編碼的序列分解成二進(jìn)制符號，可以改善具有l(wèi)og2N倍的碼長的編碼序列與所述LDPC的編碼增益。
圖18所示的第三編碼器可以改變?yōu)閳D20所示。換句話說，在圖18所示的第三編碼器中的N元符號二進(jìn)制化器313與二進(jìn)制符號映射器314之間提供交織器316。
交織器316交織由從N元符號二進(jìn)制化器313輸出的二進(jìn)制符號組成的碼字的編碼符號的置換，以改變編碼符號的次序。
二進(jìn)制符號映射器314把由交織器316交織的編碼符號分別分配到具有M元PSK的M元信號點(diǎn)的調(diào)制方案的信號點(diǎn)。
響應(yīng)于第三編碼器，圖19所示的第三解碼器修改為圖21所示。換句話說，在圖19所示的第三解碼器中，在二進(jìn)制符號度量發(fā)生器322與N元符號度量發(fā)生器323之間提供去交織器327。
對應(yīng)于交織器316的去交織器327，把由二進(jìn)制符號度量發(fā)生器322產(chǎn)生的度量值的次序恢復(fù)到原來的次序，該原來的次序與由交織器316改變的碼字中的次序相同。
N元符號度量發(fā)生器323通過合成從交織器327輸出的度量值而獲得對應(yīng)于N元(例如8元)符號的度量值。
否則，可以采用還把許多符號轉(zhuǎn)換為多電平符號的方法以及把一個多電平符號分解為許多低次比特的方法、等等。其中之一在圖22示為第四編碼器。
第四編碼器包括N元符號轉(zhuǎn)換器411，N元LDPC編碼器412，N元符號K元轉(zhuǎn)換器413，K元符號映射器414與K元調(diào)制器415。以下將描述在N＝8情形中的編碼操作。
N元符號轉(zhuǎn)換器411轉(zhuǎn)換二進(jìn)制輸入信息410，其是信息比特(0，1)序列的輸入，例如每三個比特一組(例如，八項000，001，010，011，100，101，410，411)，到8元符號(例如，0，1，2，3，4，5，6，7)。在N元符號情況下，要轉(zhuǎn)換的信息比特的數(shù)量是log2N。
N元LDPC編碼器412包括如圖8或者圖14所示的配置，類似于N元LDPC編碼器112。N元LDPC編碼器412把由N元符號轉(zhuǎn)換器411變?yōu)?元符號的信息轉(zhuǎn)換為所述LDPC碼，以及由模N操作產(chǎn)生所述LDPC編碼信息的N元奇偶校驗比特。由此，N元LDPC編碼器412獲得并輸出由8元符號(例如，0，1，2，3，4，5，6，7)組成的碼字(N元信息與N元奇偶校驗比特)。
N元符號K元轉(zhuǎn)換器413把由N元LDPC編碼器412獲得的碼字中的每個符號轉(zhuǎn)換為K元符號(例如，十六進(jìn)制符號0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15)。
K元符號映射器414把作為從N元符號K元轉(zhuǎn)換器413輸出的由K元符號組成的碼字中的編碼符號分別分配到具有K元PSK的K元信號點(diǎn)的調(diào)制方案的信號點(diǎn)，等等。
基于所述K元符號映射器414的分配結(jié)果，所述K元調(diào)制器415產(chǎn)生在K元PSK中調(diào)制的信號，上變頻所述調(diào)制信號為射頻信號，并且發(fā)送所述射頻信號。
圖23示出了用于解碼所述編碼信號的第四解碼器的配置。所述解碼器對應(yīng)于圖22中所示的第四編碼器。以下將解釋在N＝8情形中的解碼操作。
在圖23中所示的第四解碼器存儲校驗矩陣H 420，并且包括解調(diào)器421，K元符號度量發(fā)生器422，N元符號度量發(fā)生器423，和-積解碼器324與N元符號二進(jìn)制化器425。
所述解調(diào)器421接收、下變頻與解調(diào)從調(diào)制器315發(fā)送的無線電信號。
K元符號度量發(fā)生器422從由解調(diào)器221解調(diào)的接收信號產(chǎn)生對應(yīng)于每個發(fā)送的K元碼字符號的比特的度量值。
N元符號度量發(fā)生器423通過合成由K元符號度量發(fā)生器422產(chǎn)生的度量值而獲得對應(yīng)于N元(例如8元)符號的度量。例如，每個度量值增加到“124”，以獲得符號“7”的度量。
和-積解碼器424用上述和-積算法、基于由N元符號度量發(fā)生器423獲得的度量執(zhí)行解碼操作。
和-積解碼器424由N元BCJR算法處理器424a與N元奇偶校驗器424b組成。
N元BCJR算法處理器424a通過使用BCJR算法、根據(jù)圖22所示編碼器的奇偶性符號產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，獲得在N元碼串中每個符號的后驗概率。
N元奇偶校驗器424b校驗，通過使處理器424a獲得的后驗概率經(jīng)受硬判決而獲得由N元符號組成的解碼結(jié)果，是否滿足奇偶性條件，即伴隨式是否是0。如果伴隨式是0，譯碼過程結(jié)束。如果伴隨式不是0，處理器424a再次獲得后驗概率，以及重復(fù)所述操作。
和-積解碼器424的解碼結(jié)果的信息被解碼為所述N元符號。由此，N元符號二進(jìn)制化器425把所述N元符號恢復(fù)為二進(jìn)制信息(0，1)(000，001，010，011，100，101，210，111)，類似于二進(jìn)制輸入信息210，并且輸出所述信息作為解碼數(shù)據(jù)426。
在上述配置中，N元符號分解成或者合成到K元符號。因此，可以通過分散在分解中的碼長擴(kuò)展與通信信道的影響，以及縮短在合成中的發(fā)送符號長度而實(shí)現(xiàn)高速的通信。
圖22所示的第四編碼器可以改變?yōu)閳D24所示。換句話說，在圖22所示的第四編碼器中，在N元符號編碼器412與N元符號K元轉(zhuǎn)換器413之間提供交織器416。
交織器416交織由從N元LDPC編碼器412輸出的8元符號組成的碼字的編碼符號的置換，以改變編碼符號的次序。
N元符號K元轉(zhuǎn)換器413把由交織器416交織的編碼符號轉(zhuǎn)換為K元符號(例如，十六進(jìn)制符號0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15)。
響應(yīng)于第四編碼器，圖23所示的第四解碼器修改為圖25所示。換句話說，在圖23所示的第四解碼器中的N元符號度量發(fā)生器423與和-積解碼器424之間提供去交織器427。
對應(yīng)于交織器416的去交織器427，把由N元符號度量發(fā)生器423產(chǎn)生的度量的次序恢復(fù)到原來的次序，所述原來的次序與由交織器416改變的碼字中的次序相同。
和-積解碼器424用上述和-積算法、基于由去交織器427輸出的度量執(zhí)行解碼操作。
本發(fā)明不局限于如上所述的實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明精神與范圍下，可以各種方式修改本發(fā)明的組成元件。本發(fā)明的各個方面還可以從實(shí)施例中公開的許多組成元件的任何適當(dāng)組合中得到?？梢栽趯?shí)施例公開的所有組成元件中刪除一些組成元件。不同實(shí)施例描述的組成元件可以是任意組合的。
在上述實(shí)施例中，例如，編碼器與解碼器通過無線電通信發(fā)送信息。然而，發(fā)送方式不局限于無線電通信，而可以應(yīng)用于電纜通信。
另外，本發(fā)明應(yīng)用于通信，還可以應(yīng)用于把信息寫入到存儲介質(zhì)、或者從那里讀取信息。
例如，圖26示出了用于在諸如半導(dǎo)體存儲器、光學(xué)介質(zhì)、硬盤等的存儲介質(zhì)中記錄信息的記錄裝置的配置。在所述配置中，圖7所示的N元調(diào)制器114替換為記錄器114a。
記錄器114a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的記錄控制，以及在具有N元符號的映射規(guī)則下、基于N元符號映射器113的分配結(jié)果把信息記錄在存儲介質(zhì)中。所述存儲介質(zhì)可以是構(gòu)建在記錄裝置中、或者是可從其拆卸的。
圖27示出了適合于記錄裝置的讀取裝置的例子。所述讀取裝置讀取存儲在存儲介質(zhì)中的信息。在圖27中，圖12所示的解碼器的解調(diào)器121替換為讀取器121a。
讀取器121a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的讀取控制，以及在具有N元符號的映射規(guī)則下，從存儲介質(zhì)讀取信息，以及把所述信息輸出到N元符號度量發(fā)生器122。所述讀取器可以與圖26所示的記錄裝置集成，可以作為獨(dú)立單元而存在。所述存儲介質(zhì)可以是可從讀取器拆卸的。
另外，例如，記錄裝置可以具有圖28所示的配置。所述記錄裝置把信息記錄在諸如半導(dǎo)體存儲器、光學(xué)介質(zhì)、硬盤等的存儲介質(zhì)中。在所述配置中，圖16所示的N元調(diào)制器214替換為記錄器214a。
記錄器214a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的記錄控制，以及在具有N元符號的映射規(guī)則下，基于N元符號映射器213的分配結(jié)果把信息記錄在存儲介質(zhì)中。所述存儲介質(zhì)可以是內(nèi)建在記錄裝置中、或者是可從其拆卸的。
圖29示出了適合于記錄裝置的讀取裝置的例子。所述讀取裝置讀取存儲在存儲介質(zhì)中的信息。在圖29中，圖17所示的解碼器的解調(diào)器221替換為讀取器221a。
讀取器221a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的讀取控制，以及在具有N元符號的映射規(guī)則下，從存儲介質(zhì)讀取信息，以及把所述信息輸出到N元符號度量發(fā)生器222。所述讀取器可以與圖28所示的記錄裝置集成，也可以作為獨(dú)立單元而存在。所述存儲介質(zhì)可以是可從讀取器拆卸的。
此外，例如，記錄裝置可以具有圖30所示的配置。所述記錄裝置把信息記錄在諸如半導(dǎo)體存儲器、光學(xué)介質(zhì)、硬盤等的存儲介質(zhì)中。在所述配置中，圖18所示的編碼器的調(diào)制器315替換為記錄器315a。
記錄器315a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的記錄控制，以及在具有二進(jìn)制符號的映射規(guī)則下，基于二進(jìn)制符號映射器314的分配結(jié)果把信息記錄在存儲介質(zhì)中。所述存儲介質(zhì)可以是構(gòu)建在記錄裝置中、或者是可從其拆卸的。
圖31示出了適合于記錄裝置的讀取裝置的例子。所述讀取裝置讀取存儲在存儲介質(zhì)中的信息。在圖31中，圖19所示的解碼器的解調(diào)器321替換為讀取器321a。
讀取器321a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的讀取控制，以及在具有二進(jìn)制符號的映射規(guī)則下，從存儲介質(zhì)讀取信息，以及把所述信息輸出到二進(jìn)制符號度量發(fā)生器322。所述讀取器可以與圖30所示的記錄裝置集成，也可以作為獨(dú)立單元而存在。所述存儲介質(zhì)可以是可從讀取器拆卸的。
而且，例如，記錄裝置可以具有圖32所示的配置。所述記錄裝置把信息記錄在諸如半導(dǎo)體存儲器、光學(xué)介質(zhì)、硬盤等的存儲介質(zhì)中。在所述配置中，圖20所示的編碼器的調(diào)制器315替換為記錄器315a。
記錄器315a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的記錄控制，以及在具有二進(jìn)制符號的映射規(guī)則下，基于二進(jìn)制符號映射器314的分配結(jié)果把信息記錄在存儲介質(zhì)中。所述存儲介質(zhì)可以是構(gòu)建在記錄裝置中、或者是可從其拆卸的。
圖33示出了適合于記錄裝置的讀取裝置的例子。所述讀取裝置讀取存儲在存儲介質(zhì)中的信息。在圖33中，圖21所示的解碼器的解調(diào)器321替換為讀取器321a。
讀取器321a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的讀取控制，以及在具有二進(jìn)制符號的映射規(guī)則下，從存儲介質(zhì)讀取信息，以及把所述信息輸出到二進(jìn)制符號度量發(fā)生器322。所述讀取器可以與圖32所示的記錄裝置集成，也可以作為獨(dú)立單元而存在。所述存儲介質(zhì)可以是可從讀取器拆卸的。
而且，例如，記錄裝置可以具有圖34所示的配置。所述記錄裝置把信息記錄在諸如半導(dǎo)體存儲器、光學(xué)介質(zhì)、硬盤等的存儲介質(zhì)中。在所述配置中，圖22所示的編碼器的K元調(diào)制器415替換為記錄器415a。
記錄器415a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的記錄控制，以及在具有K元符號的映射規(guī)則下，基于K元符號映射器414的分配結(jié)果把信息記錄在存儲介質(zhì)中。所述存儲介質(zhì)可以是構(gòu)建在記錄裝置中、或者是可從其拆卸的。
圖35示出了適合于記錄裝置的讀取裝置的例子。所述讀取裝置讀取存儲在存儲介質(zhì)中的信息。在圖35中，圖23所示的解碼器的解調(diào)器421替換為讀取器421a。
讀取器421執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的讀取控制，以及在具有K元符號的映射規(guī)則下，從存儲介質(zhì)讀取信息，以及把所述信息輸出到K元符號度量發(fā)生器422。所述讀取器可以與圖34所示的記錄裝置集成，也可以作為獨(dú)立單元而存在。所述存儲介質(zhì)可以是可從讀取器拆卸的。
而且，例如，記錄裝置可以具有圖36所示的配置。所述記錄裝置把信息記錄在諸如半導(dǎo)體存儲器、光學(xué)介質(zhì)、硬盤等的存儲介質(zhì)中。在所述配置中，圖24所示的編碼器的K元調(diào)制器415替換為記錄器415a。
記錄器415a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的記錄控制，以及在具有K元符號的映射規(guī)則下，基于K元符號映射器414的分配結(jié)果把信息記錄在存儲介質(zhì)中。所述存儲介質(zhì)可以是構(gòu)建在記錄裝置中、或者是可從其拆卸的。
圖37示出了適合于記錄裝置的讀取裝置的例子。所述讀取裝置讀取存儲在存儲介質(zhì)中的信息。在圖37中，圖25所示的解碼器的解調(diào)器421替換為讀取器421a。
讀取器421a執(zhí)行對應(yīng)于存儲介質(zhì)的眾所周知的讀取控制，以及在具有K元符號的映射規(guī)則下，從存儲介質(zhì)讀取信息，以及把所述信息輸出到K元符號度量發(fā)生器422。所述讀取器可以與圖36所示的記錄裝置集成，也可以作為獨(dú)立單元而存在。所述存儲介質(zhì)可以是可從讀取器拆卸的。
不必說，還可以在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)不同地修改本發(fā)明。
附加的優(yōu)點(diǎn)與修改對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將是容易想到的。因此，本發(fā)明在其寬廣方面不局限于在這里示出與描述的細(xì)節(jié)與代表性實(shí)施例。因此，在不脫離如權(quán)利要求與其等同物中定義的通用發(fā)明構(gòu)思的精神或者范圍下，可以進(jìn)行多種修改。
權(quán)利要求
1.一種編碼方法，包括通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以模N處理由N元符號組成的信息，產(chǎn)生N元奇偶性比特，其中N是2的乘冪；產(chǎn)生包括由所述N元符號和所述N元奇偶性比特組成的信息的編碼序列；以及利用具有N元調(diào)制符號的調(diào)制方案，調(diào)制所述編碼序列。
2.一種編碼方法，包括通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以模M處理由N元符號組成的信息，產(chǎn)生M元奇偶性比特，其中M是小于N的2的乘冪；產(chǎn)生包括由所述N元符號和所述M元奇偶性比特組成的信息的編碼序列；以及利用具有N元調(diào)制符號的調(diào)制方案，調(diào)制所述編碼序列。
3.一種編碼方法，包括通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以模N處理由N元符號組成的信息，產(chǎn)生N元奇偶性比特，其中N是2的乘冪；產(chǎn)生包括由所述N元符號和所述N元奇偶性比特組成的信息的編碼序列；把所述編碼序列轉(zhuǎn)換為K元符號，其中K是2的乘冪，并且不是二進(jìn)制；以及利用具有K元調(diào)制符號的調(diào)制方案，調(diào)制所述K元符號。
4.一種編碼方法，包括通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以具有N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理由N元符號組成的信息，產(chǎn)生N元奇偶性比特，其中N是2的乘冪；產(chǎn)生包括由所述N元符號和所述N元奇偶性比特組成的信息的編碼序列；把所述編碼序列轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制符號；以及利用具有雙調(diào)制符號的調(diào)制方案，調(diào)制所述二進(jìn)制符號。
5.一種編碼方法，包括通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以具有N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理由N元符號組成的信息，產(chǎn)生N元奇偶性比特，其中N是2的乘冪；產(chǎn)生包括由所述N元符號和所述N元奇偶性比特組成的信息的編碼序列；把所述編碼序列轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制符號；以及利用具有K元符號的調(diào)制方案，調(diào)制所述二進(jìn)制符號，其中K是2的乘冪，并且不是二進(jìn)制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的編碼方法，其中產(chǎn)生所述N元奇偶性比特的步驟包括利用由所述低密度奇偶性校驗矩陣產(chǎn)生的生成矩陣，通過基于模N的N-(X mod N)的矩陣運(yùn)算，產(chǎn)生N元奇偶校驗比特X。
7.一種解碼方法，包括解調(diào)利用具有K元調(diào)制符號的調(diào)制方案調(diào)制的信號，其中K是大于2的自然數(shù)；從所述解調(diào)信號產(chǎn)生對于K個調(diào)制信號點(diǎn)的每個的度量，以獲得多個度量；以及基于所述度量，通過根據(jù)具有由二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣定義的N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移而獲得的所述符號的后驗概率來解碼所述調(diào)制信號，所述二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣對應(yīng)于編碼所述編碼序列的所述低密度奇偶校驗編碼器，其中N是2的乘冪。
8.一種解碼方法，包括解調(diào)利用具有K元調(diào)制符號的調(diào)制方案調(diào)制的信號，其中K是大于2的自然數(shù)；從所述解調(diào)信號產(chǎn)生對于K個調(diào)制信號點(diǎn)的每個的度量，以獲得多個度量；以及基于所述度量，通過根據(jù)具有由二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣定義的M個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移而獲得的所述符號的后驗概率來解碼所述調(diào)制信號，所述二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣對應(yīng)于編碼所述編碼序列的所述低密度奇偶校驗編碼器，其中M是小于N的2的乘冪。
9.一種解碼方法，包括解調(diào)利用具有K元調(diào)制符號的調(diào)制方案調(diào)制的信號，其中K是大于2的自然數(shù)；從所述解調(diào)信號產(chǎn)生對于K個調(diào)制信號點(diǎn)的每個的度量，以獲得多個第一度量；和把所述第一度量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于N元度量的第二度量，其中N是2的乘冪；以及基于所述第二度量，通過根據(jù)具有由二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣定義的N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得的所述符號的后驗概率而解碼所述調(diào)制信號，所述二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣對應(yīng)于編碼所述編碼序列的所述低密度奇偶校驗編碼器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的解碼方法，還包括以模N處理通過解碼獲得的解碼序列，以及基于所述模N的結(jié)果，判斷是否滿足由二進(jìn)制元素組成的校驗矩陣的奇偶性條件，以及通過使用所述二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣而獲得所述解碼序列的奇偶性符號的伴隨式。
11.一種編碼系統(tǒng)，包括校驗比特產(chǎn)生單元，配置為通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以模N處理由N元符號組成的信息，產(chǎn)生N元奇偶性比特，其中N是2的乘冪；編碼序列產(chǎn)生單元，配置為產(chǎn)生包括由所述N元符號與所述N元奇偶性比特組成的所述信息的編碼序列；調(diào)制單元，配置為利用具有N元調(diào)制符號的調(diào)制方案，調(diào)制所述編碼序列，以產(chǎn)生調(diào)制信號；解調(diào)單元，配置為解調(diào)所述調(diào)制信號，以產(chǎn)生解調(diào)信號；度量產(chǎn)生單元，配置為從所述解調(diào)信號產(chǎn)生對于N個調(diào)制信號點(diǎn)的每個的度量，以獲得多個度量；和解碼單元，配置為基于所述度量，通過根據(jù)具有由二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣定義的N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得所述符號的后驗概率而解碼所述編碼序列，所述二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣對應(yīng)于編碼所述編碼序列的所述低密度奇偶校驗編碼器。
12.一種記錄方法，包括通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以模N處理由N元符號組成的信息，產(chǎn)生N元奇偶性比特，其中N是2的乘冪；產(chǎn)生包括由所述N元符號和所述N元奇偶性比特組成的信息的編碼序列；以及把所述編碼序列記錄在記錄介質(zhì)中。
13.一種讀取方法，包括從記錄介質(zhì)讀取由K元符號記錄的信息，其中K是大于2的自然數(shù)；從所述信息獲得用于K個符號的每個的度量，以獲得多個度量；以及基于所述度量，通過根據(jù)具有由二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣定義的N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得的所述符號的后驗概率而解碼所述信息，其中N是2的乘冪，所述二進(jìn)制低密度奇偶校驗矩陣對應(yīng)于在所述記錄器中使用的所述低密度奇偶校驗編碼器。
14.一種記錄系統(tǒng)，包括校驗比特產(chǎn)生單元，配置為通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以模N處理由N元符號組成的信息，產(chǎn)生N元奇偶性比特，其中N是2的乘冪；編碼序列產(chǎn)生單元，配置為產(chǎn)生包括由所述N元符號與所述N元奇偶性比特組成的信息的編碼序列；記錄單元，配置為把所述編碼序列記錄在記錄介質(zhì)中；讀取單元，配置為讀取記錄在所述記錄介質(zhì)中的編碼序列；度量產(chǎn)生單元，配置為從所述編碼序列產(chǎn)生對于N個符號的每個的度量；和解碼單元，配置為基于所述度量，通過根據(jù)具有N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得的所述符號的后驗概率而解碼所述編碼序列，所述N個狀態(tài)是由編碼所述編碼序列的二進(jìn)制低密度奇偶校驗編碼器定義的。
15.一種編碼方法，包括輸入N元符號，其中N是2的乘冪；輸出包括由所述N元符號與所述N元奇偶性比特組成的信息的編碼序列，其是通過利用由二進(jìn)制元素組成的低密度奇偶校驗矩陣，以模N處理由N元符號組成的信息而產(chǎn)生的；和利用具有N元調(diào)制符號的調(diào)制方案，調(diào)制包括由所述N元符號與所述N元奇偶性比特組成的信息的所述編碼序列。
全文摘要
本發(fā)明涉及編碼方法及系統(tǒng)、解碼方法、記錄方法及系統(tǒng)和讀取方法。編碼系統(tǒng)包括配置為通過由二進(jìn)制元素組成的LDPC矩陣，以模N處理由N元符號(N是2的乘冪)組成的信息而產(chǎn)生N元奇偶性比特的校驗比特產(chǎn)生單元，配置為產(chǎn)生包括由N元符號和N元的奇偶性比特組成的信息的編碼序列的編碼序列產(chǎn)生單元，配置為利用具有N元調(diào)制符號的調(diào)制方案調(diào)制編碼序列以產(chǎn)生調(diào)制信號的調(diào)制單元，配置為解調(diào)調(diào)制信號以產(chǎn)生解調(diào)信號的解調(diào)單元，配置為從解調(diào)信號產(chǎn)生對于N個調(diào)制信號點(diǎn)的每個的度量的度量產(chǎn)生單元，和解碼單元，配置為所述度量，通過根據(jù)具有由二進(jìn)制LDPC矩陣定義的N個狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移獲得的符號的后驗概率而解碼編碼序列。
文檔編號H03M13/00GK1941636SQ20061007173
公開日2007年4月4日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月16日
發(fā)明者原田康祐 申請人:株式會社東芝