專利名稱：通信系統(tǒng)中的信道交織/解交織裝置及其控制方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總的涉及信道交織/解交織裝置及其控制方法，并且尤其涉及在利用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中的信道交織/解交織裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
移動通信系統(tǒng)的快速增長產(chǎn)生了對于開發(fā)在無線網(wǎng)絡中以堪比有線網(wǎng)絡的容量級發(fā)送大量數(shù)據(jù)的技術(shù)的需要。這要求能夠處理和發(fā)送各種信息，如圖像數(shù)據(jù)、無線數(shù)據(jù)，以及語音中心的業(yè)務的高速、高容量通信系統(tǒng)。因此，有必要利用合適的信道編碼方案來增加該系統(tǒng)傳輸效率，以便提高系統(tǒng)性能。然而，移動通信系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸期間不可避免的經(jīng)歷由于多種因素，包括噪音、干擾、衰落和信道狀況而發(fā)生的差錯。這些差錯可引起信息數(shù)據(jù)的丟失。
通過使用各種基于信道特性的差錯控制方案，以減小由于發(fā)生差錯而造成信息數(shù)據(jù)丟失，從而可以改善該移動通信系統(tǒng)的可靠性。最廣泛使用的差錯控制技術(shù)利用糾錯碼?，F(xiàn)在將描述作為典型的糾錯碼的Turbo碼和低密度奇偶檢驗(LDPC)碼。
眾所周知，在高速數(shù)據(jù)傳輸時，Turbo碼與常規(guī)用于糾錯的卷積碼相比在性能增益上是優(yōu)異的。Trubo碼的優(yōu)點在于，它能有效地糾正由在傳輸信道中發(fā)生的噪音引起的差錯，由此提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃??？梢岳没谝蜃訄D(factor graph)上的和-積算法的迭代譯碼算法對LDPC碼譯碼。在LDPC碼的譯碼器使用基于和-積算法的迭代譯碼算法的情況下，它比Turbo碼的譯碼器復雜度更低。另外，與用于Turbo碼的譯碼器相比，用于該LDPC碼的譯碼器更容易實施為并行處理譯碼器。
香農(nóng)信道編碼定理顯示了只有在數(shù)據(jù)速率不超過信道容量時，可靠的通信才是可能的。然而，香農(nóng)信道編碼定理沒有建議具體的信道編碼/譯碼方法來支持等于最大信道容量極限的數(shù)據(jù)速率。盡管具有非常大的分組大小的隨機碼通常顯示出接近香農(nóng)信道編碼定理的信道容量極限的性能，但是當使用極大后驗(MAP)或極大似然(ML)譯碼方案時，因為它繁重的計算負載，不可能實施該譯碼方案。
由Berrou、Glavieux和Thitimajshima在1993提出Turbo碼，并且具有接近香農(nóng)信道編碼定理的信道容量極限的優(yōu)異性能。使用Turbo碼的提議激起關(guān)于對迭代譯碼和代碼的圖形表示的積極研究。由Gallager在1962年提出的LDPC碼在該研究中被重新注意。在Turbo碼和LDPC碼的因子圖上存在循環(huán)(cycle)，并且眾所周知在存在循環(huán)的LDPC碼的因子圖上的迭代譯碼是次優(yōu)的。術(shù)語“循環(huán)”是指在LDPC代碼的因子圖中由將變量節(jié)點與校驗節(jié)點相連的邊形成的回路，并且該循環(huán)的長度定義為形成該循環(huán)的邊的數(shù)量。通過試驗也證明該LDPC碼通過迭代譯碼具有優(yōu)良的性能。公知的具有最高性能的LDPC碼曾經(jīng)顯示使用107的分組大小，在10-5誤比特率下與香農(nóng)信道編碼定理的信道容量極限僅相差0.04[dB]的性能。另外，盡管在q＞2的Galois域(GF)(即，GF(q))中定義的LDPC碼其譯碼處理的復雜度增加，但它在性能上比二進制碼優(yōu)異。然而，對于GF(q)中定義的LDPC碼通過迭代譯碼來成功譯碼，還沒有提出滿意的理論說明。
由Gallager提出的LDPC碼是由奇偶校驗矩陣定義的，在該矩陣中多數(shù)元素具有值0，而除了具有值0的元素以外的少數(shù)元素具有值1。例如，(N，j，k)LDPC碼是具有分組長度N的線性分組碼，并且由稀疏奇偶校驗矩陣定義，在該矩陣中，每列具有j個值為1的元素，每行具有k個值為1的元素，并且除了值為1的元素以外的所有元素都具有值0。
規(guī)則LDPC碼是奇偶校驗矩陣中每列的加權(quán)固定為j并且在該奇偶校驗矩陣中每行的加權(quán)固定為k的LDPC碼。其中，術(shù)語“加權(quán)”是指形成生成矩陣和奇偶校驗矩陣的元素當中具有非零值的元素的數(shù)量。與規(guī)則LDPC碼不同，不規(guī)則LDPC碼是奇偶校驗矩陣中每列的加權(quán)或奇偶校驗矩陣中每行的加權(quán)不固定的LDPC碼。眾所周知，不規(guī)則LDPC碼性能勝過規(guī)則LDPC碼。在不規(guī)則LDPC碼中，奇偶校驗矩陣中每列的加權(quán)或每行的加權(quán)不固定，它們是不規(guī)則的。因此，奇偶校驗矩陣中每列的加權(quán)或奇偶校驗矩陣中每行的加權(quán)必須進行適當?shù)恼{(diào)整，以保證不規(guī)則LDPC碼的優(yōu)異性能。
參考圖1，下面描述作為(N，j，k)LDPC碼的范例的(8，2，4)LDPC碼的奇偶校驗矩陣。
圖1示出了通常的(8，2，4)LDPC碼的奇偶校驗矩陣。
參考圖1，(8，2，4)LDPC碼的奇偶校驗矩陣H包括8列和4行，其中每列的加權(quán)固定為2，并且每行的加權(quán)固定為4。由于在該奇偶校驗矩陣中每列的加權(quán)和每行的加權(quán)是規(guī)則的，因此圖1所示的(8，2，4)LDPC碼是規(guī)則LDPC碼。
圖2示出了圖1的(8，2，4)LDPC碼的因子圖。參考圖2，該(8，2，4)LDPC碼的因子圖包括8個變量節(jié)點x1211、x2213、x3215、x4217、x5219、x6221、x7223和x8225，和4個校驗節(jié)點227、229、231和233。當在該(8，2，4)LDPC碼的奇偶校驗矩陣的第i行和第j列的交叉點存在具有值1(即，非零值)的元素時，在變量節(jié)點xi和第j校驗節(jié)點之間產(chǎn)生分支。
由于該LDPC碼的奇偶校驗矩陣具有如上所述非常小的加權(quán)，因此甚至在具有相對長的長度的分組碼中也可以執(zhí)行迭代譯碼，當不斷增加該分組碼的分組長度時，其顯示了像Turbo碼那樣接近香農(nóng)信道的容量極限的性能。MacKay和Neal證明使用流傳送方案的LDPC碼的迭代譯碼處理的性能接近Turbo碼的迭代譯碼處理。
為了產(chǎn)生高性能LDPC碼，必須滿足下列條件。
(1)必須考慮在LDPC碼的因子圖上的循環(huán)。
循環(huán)長度長意味著該LDPC碼的因子圖中形成回路的、連接變量節(jié)點與校驗節(jié)點的邊的數(shù)量大。相反，循環(huán)長度短意味著該LDPC碼的因子圖中形成回路的、連接變量節(jié)點與校驗節(jié)點的邊的數(shù)量小。
當該LDPC碼的因子圖中的循環(huán)變長時，該LDPC碼的性能效率由于下列原因增加。當在該LDPC碼的因子圖中產(chǎn)生長循環(huán)時，有可能防止當該LDPC碼的因子圖中存在太多具有短長度的循環(huán)時發(fā)生的性能降低，如差錯低限(error floor)。
(2)必須考慮LDPC碼的高效編碼。
與卷積碼或Turbo碼相比，因為它的高編碼復雜度，LDPC碼經(jīng)歷實時編碼很困難。為了降低LDPC碼的編碼復雜度，提出重復累積(RA)碼。然而，RA碼在降低LDPC碼的編碼復雜度的方面也有限。因此，必須考慮LDPC碼的高效編碼。
(3)必須考慮LDPC碼的因子圖上的度分布(degree distribution)。
通常，不規(guī)則LDPC碼性能勝過規(guī)則LDPC碼，因為不規(guī)則LDPC碼的因子圖具有各種度。術(shù)語“度”是指在LDPC碼的因子圖中與節(jié)點(即，變量節(jié)點和校驗節(jié)點)相連的邊的數(shù)量。在LDPC碼的因子圖上的短語“度分布”是指具有特定度的節(jié)點數(shù)量與節(jié)點的總數(shù)的比例。由Richardson證明，具有特定度分布的LDPC碼性能更優(yōu)異。
然而，在使用LDPC碼的常規(guī)通信系統(tǒng)中，沒有考慮基于LDPC碼特性的具體信道交織/解交織方法。因此，在使用LDPC碼的常規(guī)通信系統(tǒng)中需要基于LDPC碼特性的具體信道交織/解交織方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在利用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中的信道交織/解交織裝置及其控制方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在利用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中可以最小化差錯率的的信道交織/解交織裝置及其控制方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種在利用低密度校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中的信道交織裝置，包括編碼器，當輸入信息數(shù)據(jù)比特時，用于以預置編碼方案編碼信息數(shù)據(jù)比特，并且產(chǎn)生LDPC碼字；信道交織器，用于根據(jù)預置信道交織規(guī)則交織LDPC碼字；和調(diào)制器，用于在預置調(diào)制方案中調(diào)制經(jīng)信道交織的LDPC碼，并產(chǎn)生調(diào)制符號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在利用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中的信道解交織裝置，包括解調(diào)器，用于以與應用于信道交織裝置的調(diào)制方案相關(guān)的解調(diào)方案解調(diào)接收信號，該信道交織裝置與該信道解交織裝置相關(guān)；信道解交織器，用于以與應用于信道交織裝置的信道交織方案相關(guān)的信道解交織方案對解調(diào)的信號進行解交織；和譯碼器，用于以與應用于信道交織裝置的LDPC碼字的編碼方案相關(guān)的譯碼方案來譯碼信道解交織信號和恢復信息數(shù)據(jù)比特。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供一種在利用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中的信道交織方法，包括當輸入信息數(shù)據(jù)比特時，以預置編碼方案對信息數(shù)據(jù)比特進行編碼，和產(chǎn)生LDPC碼字；根據(jù)預置信道交織規(guī)則交織該LDPC碼字；和以預置調(diào)制方案調(diào)制經(jīng)信道交織的LDPC碼字并產(chǎn)生調(diào)制符號。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供一種在利用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中的信道解交織方法，包括以與在信道交織時應用的調(diào)制方案相關(guān)的解調(diào)方案解調(diào)接收的信號；以與在信道交織時應用的信道交織方案相關(guān)的信道解交織方案解交織該解調(diào)信號；和以與在信道交織時應用的LDPC碼字的編碼方案相關(guān)的譯碼方案對信道解交織信號進行譯碼，和恢復信息數(shù)據(jù)比特。


通過下面結(jié)合附圖的詳細描述，將更清楚的理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點，其中圖1示出通常的(8，2，4)低密度奇偶校驗(LDPC)碼的奇偶校驗矩陣；圖2示出圖1的(8，2，4)LDPC碼的因子圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明利用LDPC碼的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4示出基于常規(guī)16-正交幅度調(diào)制(16QAM)方案的調(diào)制星座；圖5是示出LDPC碼的每比特的誤比特率(BER)的圖表，該LDPC碼中碼字長度是576，并且編碼率是1/2；圖6是示出基于由本發(fā)明提出的規(guī)則1的信道交織器設計規(guī)則的示意圖；和圖7是示出基于由本發(fā)明提出的規(guī)則2和規(guī)則3的信道交織器設計規(guī)則的示意框圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下面本發(fā)明的描述中，為了清楚和簡明，將忽略所結(jié)合的公知功能和結(jié)構(gòu)的詳細描述。
本發(fā)明提供一種在利用低密度奇偶校驗(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中的信道交織/解交織裝置及其控制方法，其能最小化誤碼率。尤其是，本發(fā)明提供一種信道交織/解交織裝置及其控制方法，其通過調(diào)制符號映射和信道交織能最大化編碼性能，從而當調(diào)制編碼的LDPC碼字時，最小化差錯率。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的利用LDPC的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。
參考圖3，該通信系統(tǒng)具有發(fā)射機300和接收機350。發(fā)射機300包括編碼器311、信道交織器313和調(diào)制器315。該接收機350包括解調(diào)器351、信道解交織器353和譯碼器355。
下面描述發(fā)射機300。
當輸入信息數(shù)據(jù)比特時，將它們傳送給編碼器311。編碼器311接收傳送的信息數(shù)據(jù)比特，通過以預置編碼方案對信息數(shù)據(jù)比特進行編碼而產(chǎn)生碼字，然后向信道交織器313輸出產(chǎn)生的碼字。在此，編碼器311是LDPC編碼器，因而從該編碼器311產(chǎn)生的碼字為LDPC碼字。
信道交織器313接收從編碼器311輸出的LDPC碼字。它以預置信道交織方案交織LDPC碼字，并且向調(diào)制器315輸出經(jīng)交織的LDPC碼字。在此，信道交織器313以信道交織方案對從該編碼器311輸出的LDPC碼字進行交織，以防止由于包括(但不限于)衰落的許多因素引起的突發(fā)差錯。根據(jù)本發(fā)明的信道交織器設計規(guī)則，執(zhí)行該信道交織器313的信道交織操作，下面將對其進行詳細描述。
調(diào)制器315以預置調(diào)制方案調(diào)制從信道交織器313輸出的信號，即經(jīng)信道交織的LDPC碼字，并且通過發(fā)射天線(Tx.Ant)向接收機350發(fā)送調(diào)制后的LDPC碼字。在此，信道交織器313執(zhí)行信道交織操作，使得將信道交織LDPC碼字分配給調(diào)制符號以便當執(zhí)行調(diào)制方案時最小化差錯率。利用下面特性設計信道交織器313，即，LDPC碼字比特之間的可靠性根據(jù)LDPC碼字的循環(huán)特性、加權(quán)分布和與碼字比特相關(guān)的變量節(jié)點的度而不同。這將在下面進行詳細描述。
接收機350描述如下。
通過接收天線(Rx.Ant)接收來自發(fā)射機300發(fā)送的信號。通過Rx.Ant接收的信號傳送給解調(diào)器351。解調(diào)器351以與在調(diào)制器315中應用的調(diào)制方案相關(guān)的解調(diào)方案解調(diào)通過Rx.Ant接收的信號，并且向信道解交織器353輸出解調(diào)信號。
信道解交織器353以與在發(fā)射機300的交織器313中應用的信道交織方案相關(guān)的信道解交織方案解交織從解調(diào)器351中輸出的信號，并且向譯碼器355輸出解交織信號。在此，同樣根據(jù)本發(fā)明的信道交織器設計規(guī)則執(zhí)行信道解交織器353的信道解交織操作。這將在下面詳細描述。
譯碼器355以與在發(fā)射機300的編碼器311中應用的編碼方案相關(guān)的譯碼方案執(zhí)行譯碼操作，并且恢復最終信息數(shù)據(jù)比特。
盡管圖3中沒有示出在調(diào)制器315之后的用于處理和發(fā)射射頻(RF)信號的發(fā)射機結(jié)構(gòu)以及在解調(diào)器351之前的用于接收和處理RF信號的接收機結(jié)構(gòu)，但是從調(diào)制器315輸出的信號在RF信號處理之后通過發(fā)射機300發(fā)送，并且接收信號在RF信號處理之后通過接收機350提供給解調(diào)器351。
已經(jīng)參考圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的利用LDPC碼的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。接下來，將參考圖4描述基于常規(guī)的16正交幅度調(diào)制(16QAM)方案的調(diào)制星座。
圖4示意性示出了基于常規(guī)的16QAM方案的調(diào)制星座。
如圖4示出，映射到一個調(diào)制符號的比特(S3、S2、S1、S0)具有不同的可靠性。在圖4中，具有實值的i1和i2映射到調(diào)制符號S1和S2。其中，比特S3被映射為具有相對于Y軸(對應于虛軸)對稱的值0和1。然而，比特S1映射為在與y軸相鄰的區(qū)域中具有值0，和在遠離y軸的區(qū)域中具有值1。在接收機中，0被檢測為1的概率高于1被檢測為0的概率。由于不對稱性，映射為比特S1的值具有高差錯概率，因此它的可靠性降低。
在圖4中，具有虛值的q1和q2被映射為調(diào)制符號的S2和S0。因為S2和S0類似于S3和S1，因此S2的可靠性高于S0。
在本發(fā)明中，利用上述高階調(diào)制方案的不等差錯特性設計信道交織器。下面將參考圖5描述LDPC碼的每比特的誤比特率(BER)，在該LDPC碼中碼字長度是576，編碼率是1/2。
圖5是示出LDPC碼的每比特BER的曲線圖，在該LDPC碼中碼字長度是576，并且編碼速率是1/2。
參考圖5，x軸表示映射到奇偶校驗矩陣的第1到第576列的第1到第576比特。接著，y軸表示第1到第576比特的BER。
在碼字長度是576和編碼速率是1/2的LDPC碼中，第1到第192比特被映射為3度的變量節(jié)點，第193到第288比特被映射為6度的變量節(jié)點，并且剩余的比特被映射為2或3度的變量節(jié)點。其中，變量節(jié)點的度對應于相關(guān)列的加權(quán)，并且術(shù)語“加權(quán)”是指形成LDPC碼的生成矩陣和奇偶校驗矩陣的元素當中具有非零值的元素數(shù)。
從圖5中，可以看出映射為低度變量節(jié)點的第1到第192比特和第289到第576比特的BER高于映射為高度變量節(jié)點的第193到288比特的BER。從圖5中，可以看出BER是不同的，這是因為在與每個節(jié)點相連的循環(huán)結(jié)構(gòu)中的循環(huán)大小和循環(huán)的數(shù)量即使在映射為相同度的變量節(jié)點的比特中也是不同的。
利用基于因子圖上的和-積算法的迭代譯碼算法可以譯碼該LDPC碼。在該和-積算法特性中，每個編碼比特的可靠性受循環(huán)結(jié)構(gòu)影響。許多與短長度循環(huán)相連的比特具有低可靠性。因此，使用平均循環(huán)值作為測量可靠性的準則?？梢酝ㄟ^將與映射為編碼比特的相關(guān)因子圖的變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以循環(huán)的數(shù)量計算平均循環(huán)值。由此，與小平均循環(huán)值有關(guān)的變量節(jié)點的編碼比特的可靠性低，而與大平均循環(huán)值相關(guān)的變量節(jié)點的編碼比特的可靠性高。
LDPC碼的可靠性也受與變量節(jié)點相連的校驗節(jié)點的數(shù)量(即，變量節(jié)點的度)影響。映射為高度的變量節(jié)點的編碼比特的可靠性高。
因此，通過考慮循環(huán)大小和節(jié)點度的特性，本發(fā)明提供一種LDPC碼的信道交織器。信道交織器設計規(guī)則如下。
信道交織器設計規(guī)則規(guī)則1具有低可靠性的低度變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特。
規(guī)則2具有短平均循環(huán)長度的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特。其中，平均循環(huán)表示通過將與變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的總數(shù)而得到的值。
規(guī)則3形成一個短循環(huán)的變量節(jié)點被設置為具有預置距離值(d)或者更大。短長度循環(huán)是小于預置長度的循環(huán)。例如，預置長度可以小于循環(huán)8。
規(guī)則1的詳細描述如下所述。
在組成碼字中，即在LDPC碼字中，具有低度的變量節(jié)點被映射為調(diào)制符號中高可靠性的比特，從而可以進一步提高可靠性，由此提高BER特性。即，可以提高其中在LDPC碼字的編碼比特之間頻繁發(fā)生差錯的變量節(jié)點的可靠性。
規(guī)則2的詳細描述如下。
實際通信系統(tǒng)不需要檢測LDPC碼字的所有循環(huán)來應用規(guī)則2。同樣，該通信系統(tǒng)只檢測具有短長度的循環(huán)(例如，短于10循環(huán)長度)，并且具有許多短長度循環(huán)的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號中高可靠性的比特。
規(guī)則3的詳細描述如下所述。
再次，與短長度循環(huán)相連的變量節(jié)點具有低可靠性。由此，規(guī)則3包括在不同循環(huán)中的變量節(jié)點，以提高變量節(jié)點的可靠性，由此減小各個變量節(jié)點的依賴性。與短長度循環(huán)相連的變量節(jié)點在因子圖上距離短。因此，在LDPC碼字上，它們相互最大地分離。與短長度循環(huán)相連的變量節(jié)點在LDPC碼字上相互最大分離的原因是，可以防止在發(fā)生突發(fā)差錯的信道中(如在衰落信道中)連續(xù)產(chǎn)生具有低可靠性的比特。因此，提高相關(guān)比特的可靠性。
為了提高LDPC碼的性能，最好利用密度演變方案實施顯示最佳性能的度分布?？梢岳斫猓捎谠谝蜃訄D和硬件實施上對循環(huán)結(jié)構(gòu)的各種約束，實施具有顯示最佳性能的度分布的LDPC碼和應用基于規(guī)則1和規(guī)則3的所有信道交織器設計規(guī)則是困難的。然而，如果可能，最好通過使用信道交織器設計規(guī)則提高該性能。因為利用密度演變方案計算具有最佳性能的度分布的操作與本發(fā)明沒有直接關(guān)系，在此將省略其詳細描述。
下面將參考圖6描述基于規(guī)則1的信道交織器設計規(guī)則。
圖6示意性描述了基于本發(fā)明的規(guī)則1的信道交織器設計規(guī)則。
在描述圖6之前，假設當奇偶校驗矩陣定義為H時，奇偶校驗矩陣H包括具有低度的第1到第4列和具有高度的第5到第8列。假設16QAM方案應用于利用如圖4所示的LDPC碼的通信系統(tǒng)，調(diào)制符號的比特S3和S2的可靠性高于調(diào)制符號的比特S1和S0。根據(jù)規(guī)則1的信道交織器設計規(guī)則，映射為具有低度的變量節(jié)點的第一到第四比特被映射為具有高可靠性的S1和S0，并且映射為具有高度的第5到第8比特被映射為具有低可靠性的S3和S2。
當交織奇偶校驗矩陣H的第3到第6比特時，可以滿足信道交織器設計規(guī)則的規(guī)則1。即，奇偶校驗矩陣H的第1、2、3、4、5、6、7和8列被置換，使得產(chǎn)生由第1、2、5、6、3、4、7和8列形成的新奇偶校驗矩陣H’。當對于新奇偶校驗矩陣H’執(zhí)行信道交織處理時，BER被最小化，并且提高了LDPC碼的性能。結(jié)果，信道交織函數(shù)(CI)由如下等式(1)定義。
CI＝[12563478] (1)已經(jīng)參考圖6描述了基于本發(fā)明的規(guī)則1的信道交織器設計規(guī)則。下面，將參考圖7描述基于本發(fā)明的規(guī)則2和規(guī)則3的信道交織器設計規(guī)則。
圖7是示出基于本發(fā)明的規(guī)則2和規(guī)則3的信道交織器設計規(guī)則的示意性框圖。
參考圖7，奇偶校驗矩陣H具有一個奇偶校驗矩陣，其中變量節(jié)點v1、v2和v3，即，第1到第3列，具有如因子圖所示的循環(huán)4的結(jié)構(gòu)。根據(jù)信道交織器設計規(guī)則的規(guī)則2，具有短循環(huán)的變量節(jié)點映射為具有高可靠性的S3和S2。在此，在根據(jù)信道交織器設計規(guī)則的規(guī)則3信道交織之后，與相同循環(huán)4相連的兩個變量節(jié)點v1和v2或v2和v3相互分開預定距離d或更遠。預定距離d是由LDPC碼的分組大小，即，碼字長度確定的。
本發(fā)明通過考慮不均等的可靠性特性和控制利用LDPC碼的通信系統(tǒng)中的信道交織過程來提高LDPC碼的可靠性。尤其是，通過對于在構(gòu)造LDPC碼的比特中具有低可靠性的比特執(zhí)行信道交織過程，和增強具有發(fā)生突發(fā)差錯的高概率的無線信道環(huán)境(如衰落信道中)的健壯性，本發(fā)明提高可靠性?？煽康腖DPC碼的發(fā)送和接收能降低整個系統(tǒng)的差錯率，并允許在高速率下進行可靠的通信。
盡管參考特定優(yōu)選實施例已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明，但應當理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚各種修改、添加和刪減是可能的，只要不脫離附加權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的宗旨和范圍，包括其等同物的全部范圍。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中的信道交織裝置，包括編碼器，當輸入信息數(shù)據(jù)比特時用于以預置編碼方案編碼信息數(shù)據(jù)比特，并且產(chǎn)生低密度奇偶校驗(LDPC)碼字；信道交織器，用于根據(jù)預置信道交織規(guī)則交織該LDPC碼字；和調(diào)制器，用于以預置調(diào)制方案調(diào)制經(jīng)信道交織的LDPC碼字，并產(chǎn)生調(diào)制符號。
2.如權(quán)利要求1的信道交織裝置，還包括發(fā)射機，用于通過射頻處理發(fā)送從調(diào)制器產(chǎn)生的的調(diào)制符號。
3.如權(quán)利要求1的信道交織裝置，其中該信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有低度的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中的具有高可靠性的比特。
4.如權(quán)利要求1的信道交織裝置，其中該信道交織規(guī)則將在LDPC碼字的因子圖中具有短長度平均循環(huán)的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特。
5.如權(quán)利要求4的信道交織裝置，其中該平均循環(huán)是通過將與LDPC碼字的因子圖中的變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的數(shù)量而獲得的值。
6.如權(quán)利要求1的信道交織裝置，其中該信道交織規(guī)則在執(zhí)行信道交織的LDPC碼字中設置具有預置距離或更大距離的變量節(jié)點，該變量節(jié)點形成在LDPC碼字的因子圖中小于預置長度的循環(huán)。
7.如權(quán)利要求6的信道交織裝置，其中該預置距離是由該LDPC碼的分組大小確定的。
8.如權(quán)利要求1的信道交織裝置，其中該信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有低度的變量節(jié)點映射到調(diào)制符號的比特中具有高可靠性的比特，將LDPC碼字的因子圖中具有短長度平均循環(huán)的變量節(jié)點映射到調(diào)制符號的比特中具有高可靠性的比特，并且在執(zhí)行信道交織的LDPC碼字中設置具有預置距離或更大距離的變量節(jié)點，該變量節(jié)點形成在LDPC碼字的因子圖中小于預置長度的循環(huán)。
9.如權(quán)利要求8的信道交織裝置，其中該平均循環(huán)是通過將與LDPC碼字的因子圖中的變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的數(shù)量而獲得的值。
10.如權(quán)利要求8的信道交織裝置，其中該預置距離是由該LDPC碼的分組大小確定的。
11.一種通信系統(tǒng)中的信道交織方法，包括當輸入信息數(shù)據(jù)比特時以預置編碼方案編碼信息數(shù)據(jù)比特，并且產(chǎn)生低密度奇偶校驗(LDPC)碼字；根據(jù)預置信道交織規(guī)則交織該LDPC碼字；和以預置調(diào)制方案調(diào)制經(jīng)信道交織的LDPC碼字，并產(chǎn)生調(diào)制符號。
12.如權(quán)利要求11的信道交織方法，還包括通過射頻處理發(fā)送產(chǎn)生的調(diào)制符號。
13.如權(quán)利要求11的信道交織方法，其中該信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有低度的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特。
14.如權(quán)利要求11的信道交織方法，其中該信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有短長度平均循環(huán)的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特。
15.如權(quán)利要求14的信道交織方法，其中該平均循環(huán)是通過將與LDPC碼字的因子圖中的變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的數(shù)量而獲得的值。
16.如權(quán)利要求11的信道交織方法，其中該信道交織規(guī)則在執(zhí)行信道交織的LDPC碼字中設置具有預置距離或更大距離的變量節(jié)點，該變量節(jié)點形成在LDPC碼字的因子圖中小于預置長度的循環(huán)。
17.如權(quán)利要求16的信道交織方法，其中該預置距離是由該LDPC碼的分組大小確定的。
18.如權(quán)利要求11的方法，其中該信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有低度的變量節(jié)點映射到調(diào)制符號的比特中具有高可靠性的比特，將LDPC碼字的因子圖中具有短長度平均循環(huán)的變量節(jié)點映射到調(diào)制符號的比特中具有高可靠性的比特，并且在執(zhí)行信道交織的LDPC碼字中設置具有預置距離或更大距離的變量節(jié)點，該變量節(jié)點形成在LDPC碼字的因子圖中小于預置長度的循環(huán)。
19.如權(quán)利要求18的信道交織方法，其中該平均循環(huán)是通過將與LDPC碼字因子圖中變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的數(shù)量而獲得的值。
20.如權(quán)利要求18的信道解交織方法，其中該預置距離是由該LDPC碼的分組大小確定的。
21.一種通信系統(tǒng)中的信道解交織裝置，包括解調(diào)器，用于以與在信道交織裝置中應用的調(diào)制方案相關(guān)的解調(diào)方案來解調(diào)接收信號，該信道交織裝置與信道解交織裝置相關(guān)；信道解交織器，用于以與在信道交織裝置中應用的信道交織方案相關(guān)的信道解交織方案來解交織該解調(diào)信號；和譯碼器，用于以與在信道交織裝置中應用的低密度奇偶校驗(LDPC)碼字的編碼方案相關(guān)的譯碼方案譯碼信道解交織信號，和恢復信息數(shù)據(jù)比特。
22.如權(quán)利要求21的信道解交織裝置，還包括接收機，用于處理射頻信號和產(chǎn)生接收信號。
23.如權(quán)利要求21的信道解交織裝置，其中信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有低度的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特，調(diào)制符號是在該信息數(shù)據(jù)比特以編碼方案編碼后以調(diào)制方案產(chǎn)生的。
24.如權(quán)利要求21的信道解交織裝置，其中信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有短長度平均循環(huán)的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特，調(diào)制符號是在該信息數(shù)據(jù)比特以編碼方案編碼后以調(diào)制方案產(chǎn)生的。
25.如權(quán)利要求24的信道解交織裝置，其中該平均循環(huán)是通過將與LDPC碼字因子圖中變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的數(shù)量獲得的值。
26.如權(quán)利要求21的信道解交織裝置，其中該信道交織規(guī)則在執(zhí)行信道交織的LDPC碼字中設置具有預置距離或更大距離的變量節(jié)點，該變量節(jié)點形成在LDPC碼字的因子圖中小于預置長度的循環(huán)，并且其中調(diào)制符號是在該信息數(shù)據(jù)比特以編碼方案編碼后以調(diào)制方案產(chǎn)生的。
27.如權(quán)利要求26的信道解交織裝置，其中該預置距離是由該LDPC碼字的分組大小確定的。
28.如權(quán)利要求21的信道解交織裝置，其中信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有低度的變量節(jié)點映射到調(diào)制符號的比特中具有高可靠性的比特，將LDPC碼字的因子圖中具有短長度平均循環(huán)的變量節(jié)點映射到調(diào)制符號的比特中具有高可靠性的比特，并且在執(zhí)行信道交織的LDPC碼字中設置具有預置距離或更大距離的變量節(jié)點，該變量節(jié)點形成在LDPC碼字的因子圖中小于預置長度的循環(huán)，并且其中調(diào)制符號是在該信息數(shù)據(jù)比特以編碼方案編碼后以調(diào)制方案產(chǎn)生的。
29.如權(quán)利要求28的信道解交織裝置，其中該平均循環(huán)是通過將與LDPC碼字因子圖中變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的數(shù)量獲得的值。
30.如權(quán)利要求28的信道解交織裝置，其中該預置距離是由該LDPC碼字的分組大小確定的。
31.在通信系統(tǒng)中的信道解交織方法，包括步驟以與在信道交織時應用的調(diào)制方案相關(guān)的解調(diào)方案來解調(diào)接收信號；以與在信道交織時應用的信道交織方案相關(guān)的信道解交織方案來解交織該解調(diào)信號；和以與在信道交織時應用的低密度奇偶校驗(LDPC)碼字的編碼方案相關(guān)的譯碼方案譯碼經(jīng)信道解交織的信號，和恢復信息數(shù)據(jù)比特。
32.如權(quán)利要求31的信道解交織方法，還包括處理射頻信號并產(chǎn)生接收信號。
33.如權(quán)利要求31的信道解交織方法，其中信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有低度的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特，調(diào)制符號是在該信息數(shù)據(jù)比特以編碼方案編碼后以調(diào)制方案產(chǎn)生的。
34.如權(quán)利要求31的信道解交織方法，其中信道解交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有短長度平均循環(huán)的變量節(jié)點映射為調(diào)制符號比特中具有高可靠性的比特，調(diào)制符號是在該信息數(shù)據(jù)比特以編碼方案編碼后以調(diào)制方案產(chǎn)生的。
35.如權(quán)利要求34的信道解交織方法，其中該平均循環(huán)是通過將與LDPC碼字因子圖中變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的數(shù)量獲得的值。
36.如權(quán)利要求31的信道解交織方法，其中該信道交織規(guī)則在執(zhí)行信道交織的LDPC碼字中設置具有預置距離或更大距離的變量節(jié)點，該變量節(jié)點形成在LDPC碼字的因子圖中小于預置長度的循環(huán)，并且其中調(diào)制符號是在該信息數(shù)據(jù)比特以編碼方案編碼后以調(diào)制方案產(chǎn)生的。
37.如權(quán)利要求36的信道解交織方法，其中該預置距離是由該LDPC碼字的分組大小確定的。
38.如權(quán)利要求31的信道解交織方法，其中信道交織規(guī)則將LDPC碼字的因子圖中具有低度的變量節(jié)點映射到調(diào)制符號的比特中具有高可靠性的比特，將LDPC碼字的因子圖中具有短長度平均循環(huán)的變量節(jié)點映射到調(diào)制符號的比特中具有高可靠性的比特，并且在執(zhí)行信道交織的LDPC碼字中設置具有預置距離或更大距離的變量節(jié)點，該變量節(jié)點形成在LDPC碼字的因子圖中小于預置長度的循環(huán)，并且其中調(diào)制符號是在該信息數(shù)據(jù)比特以編碼方案編碼后以調(diào)制方案產(chǎn)生的。
39.如權(quán)利要求38的信道解交織方法，其中該平均循環(huán)是通過將與LDPC碼字的因子圖中的變量節(jié)點相連的所有循環(huán)的長度總和除以所有循環(huán)的數(shù)量而獲得的值。
40.如權(quán)利要求38的信道解交織方法，其中該預置距離是由該LDPC碼字的分組大小確定的。
全文摘要
在通信系統(tǒng)中，當輸入信息數(shù)據(jù)比特時以預置編碼方案編碼信息數(shù)據(jù)比特，并且產(chǎn)生低密度奇偶校驗(LDPC)碼字。根據(jù)預置信道交織規(guī)則交織該LDPC碼字。以預置的調(diào)制方案調(diào)制信道交織LDPC碼字，并且產(chǎn)生調(diào)制符號。
文檔編號H04B1/69GK1838543SQ20061007936
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者慶奎范, 崔承勛, 金宰烈, 樸圣恩 申請人:三星電子株式會社