通信設備及通過其執(zhí)行的方法
【專利說明】
[0001 ] 優(yōu)先權專利申請
[0002] 本發(fā)明專利申請要求于2014年9月30日提交的題為〃Non-binary LDPC codes for wireless and wired communications"的美國臨時申請 No. 62/057,438;以及于 2015 年9月 4 日提交的題為"Non-binary low density parity check(NB_LDPC)codes for communication systems"的美國臨時申請No. 62/214,692的優(yōu)先權，為了所有目的其兩者 的全部內(nèi)容在此通過引用結合在本文中并且構成本美國實用專利申請的部分。
技術領域
[0003] 本公開總體涉及通信系統(tǒng)；并且，更具體地，涉及在這樣的通信系統(tǒng)以內(nèi)的編碼和 解碼的錯誤校驗和糾正（ECC)編碼和/或前向錯誤糾正（FEC)編碼。
【背景技術】
[0004] 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)已連續(xù)連續(xù)發(fā)展多年。這樣的通信系統(tǒng)以內(nèi)的主要目標是使信息在 設備之間成功傳輸。令人遺憾地，許多東西會有害地影響這樣的系統(tǒng)以內(nèi)傳輸?shù)男盘?，導?通信的劣化乃至通信的完全失效。不利影響的實例包括會由各種來源所引起干擾和噪聲， 所述多個來源包括其他通信、低質(zhì)量鏈路、劣化或者被破壞的接口和連接器等。
[0005] -些通信系統(tǒng)使用前向錯誤糾正（FEC)編碼和/或錯誤校驗和糾正（ECC)編碼增 加可以在設備之間傳輸?shù)男畔⒌目煽啃院托畔⒘?。當傳輸期間信號發(fā)生一個或多個錯誤 時，接收器設備可以采用FEC或者ECC編碼來試圖糾正那些一個或多個錯誤。
[0006] 這個開發(fā)的區(qū)域中的連續(xù)和主要指示已經(jīng)是嘗試不斷降低在通信系統(tǒng)以內(nèi)實現(xiàn) 給定的誤碼率（BER)或者誤符號率（SER)的信號噪聲比（SNR)。香農(nóng)極限是對于給定的調(diào)制 和編碼率的信道容量的理論上的約束。理想的目標已經(jīng)是試圖在通信信道中達到香農(nóng)的信 道容量限制。香農(nóng)的限制可以被視為通信信道中使用的每單位帶寬的最大數(shù)據(jù)速率（即， 頻譜效率），具有特定的SNR，其中通過具有任意低的BER或者SER的通信信道的傳輸是可 實現(xiàn)的。傳統(tǒng)和現(xiàn)有技術不足以提供最優(yōu)的通信系統(tǒng)性能并且留下了許多改進的余地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種通信設備，包括：處理器，被配置為：接收非二 進制的低密度奇偶校驗NB-LDPC編碼信號；并且使用NB-LDPC矩陣解碼所述NB-LDPC編碼 信號以生成所述NB-LDPC編碼信號中的編碼信息位的估計，其中所述NB-LDPC矩陣的特征 在于基礎原始矩陣，所述基礎原始矩陣具有表示多個子矩陣的多個元素，其中所述多個元 素選自包括2位符號的有限伽羅瓦域，其中多個邊線基于所述NB-LDPC矩陣指定多個校驗 節(jié)點和多個可變節(jié)點之間的連接性，并且所述多個邊線的邊線子集的每個邊線具有共同的 權重，其中所述多個邊線對應于基于非零值2位符號的所述多個子矩陣的子矩陣。
[0008] 優(yōu)選地，所述基礎原始矩陣內(nèi)的零值2位符號表示所述多個子矩陣內(nèi)的全零值子 矩陣；所述基礎原始矩陣內(nèi)的第一零值2位符號表示所述多個子矩陣的第一子矩陣，即循 環(huán)置換子矩陣；所述基礎原始矩陣內(nèi)的第二零值2位符號表示所述多個子矩陣的第二子矩 陣，即兩個循環(huán)置換子矩陣的第一總和；并且所述基礎原始矩陣內(nèi)的第三零值2位符號表 示所述多個子矩陣的第三子矩陣，即三個循環(huán)置換子矩陣的第二總和。
[0009] 優(yōu)選地，對應于第一子矩陣的所述多個邊線的第一邊線子集的每個邊線具有第一 共同權重，其中所述第一子矩陣是基于第一非零值2位符號的所述多個子矩陣的第一子矩 陣；并且對應于第二子矩陣的所述多個邊線的第二邊線子集的每個邊線具有不同于所述第 一共同權重的第二共同權重，其中所述第二子矩陣是基于第二非零值2位符號的所述多個 子矩陣的第二子矩陣。
[0010] 優(yōu)選地，所述處理器進一步被配置為：執(zhí)行所述基礎原始矩陣的第一階段提升以 生成所述多個子矩陣；并且執(zhí)行所述多個子矩陣的第二階段提升以生成NB-LDPC矩陣。 [0011] 優(yōu)選地，所述處理器進一步被配置為：使用第一提升因數(shù)執(zhí)行所述基礎原始矩陣 的第一階段提升以生成所述多個子矩陣；并且使用不同于所述第一提升因數(shù)的第二提升因 數(shù)執(zhí)行所述多個子矩陣的第二階段提升以生成所述NB-LDPC矩陣，其中從所述基礎原始矩 陣至所述NB-LDPC矩陣的總提升因數(shù)是所述第一提升因數(shù)和所述第二提升因數(shù)的乘積。
[0012] 優(yōu)選地，所述處理器進一步被配置為：生成具有另外的多個元素的初步基礎原始 矩陣，其中所述另外的多個元素選自包括1位符號的另一個有限伽羅瓦域；并且利用選自 包括2位符號的有限伽羅瓦域的多個元素，代替所述初步基礎原始矩陣內(nèi)的所述另外的多 個元素的非零值元素以生成所述基礎原始矩陣。
[0013] 優(yōu)選地，所述處理器進一步被配置為：使用生成矩陣編碼其他信息位以生成另外 的NB-LDPC編碼信號，其中所述生成矩陣對應于所述NB-LDPC矩陣。
[0014] 優(yōu)選地，所述處理器進一步被配置為：支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、有線通 信系統(tǒng)、光纖通信系統(tǒng)、或者移動通信系統(tǒng)中的至少一個以內(nèi)的通信。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種通信設備，包括：處理器，被配置為：接收來 自另外的通信設備的第一非二進制的低密度奇偶校驗NB-LDPC編碼信號；使用NB-LDPC矩 陣解碼第一 NB-LDPC編碼信號以生成所述第一 NB-LDPC編碼信號中的編碼的第一信息位 的估計，其中所述NB-LDPC矩陣的特征在于基礎原始矩陣，所述基礎原始矩陣具有代表多 個子矩陣的多個元素，其中所述多個元素選自包括2位符號的有限伽羅瓦域，其中多個邊 線基于所述NB-LDPC矩陣指定多個校驗節(jié)點和多個可變節(jié)點之間的連接性，其中所述多個 邊線的第一邊線子集的每個邊線具有第一共同的權重，其中所述多個邊線對應于基于第一 非零值2位符號的所述多個子矩陣的第一子矩陣，并且其中所述多個邊線的第二邊線子集 的每個邊線具有不同于第一共同權重的第二共同權重，其中所述多個邊線對應于基于第二 非零值2位符號的所述多個子矩陣的第二子矩陣；并且使用生成矩陣編碼第二信息位以生 成第二NB-LDPC編碼信號，其中所述生成矩陣對應于所述NB-LDPC矩陣；并且將所述第二 NB-LDPC編碼信號發(fā)送至至少一個所述另外的通信設備或者至少一個其他通信設備中。
[0016] 優(yōu)選地，所述基礎原始矩陣內(nèi)的零值2位符號表示所述多個子矩陣內(nèi)的全零值子 矩陣；所述基礎原始矩陣內(nèi)的第一零值2位符號表示所述多個子矩陣的第一子矩陣，即循 環(huán)置換子矩陣；所述基礎原始矩陣內(nèi)的第二零值2位符號表示所述多個子矩陣的第二子矩 陣，即兩個循環(huán)置換子矩陣的第一總和；并且所述基礎原始矩陣內(nèi)的第三零值2位符號表 示所述多個子矩陣的第三子矩陣，即三個循環(huán)置換子矩陣的第二總和。
[0017] 優(yōu)選地，所述處理器進一步被配置為：使用第一提升因數(shù)執(zhí)行所述基礎原始矩陣 的第一階段提升以生成所述多個子矩陣；并且使用不同于所述第一提升因數(shù)的第二提升因 數(shù)執(zhí)行所述多個子矩陣的第二階段提升以生成所述NB-LDPC矩陣，其中從所述基礎原始矩 陣至所述NB-LDPC矩陣的總提升因數(shù)是所述第一提升因數(shù)和所述第二提升因數(shù)的乘積。
[0018] 優(yōu)選地，所述處理器進一步被配置為：生成具有另外的多個元素的初步基礎原始 矩陣，其中所述另外的多個元素選自包括1位符號的另一個有限伽羅瓦域；并且利用選自 包括2位符號的有限伽羅瓦域的多個元素，代替所述初步基礎原始矩陣內(nèi)的所述另外的多 個元素的非零值元素以生成所述基礎原始矩陣。
[0019] 優(yōu)選地，所述處理器進一步被配置為：支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、有線通 信系統(tǒng)、光纖通信系統(tǒng)、或者移動通信系統(tǒng)中的至少一個以內(nèi)的通信。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的有一個方面，提供一種通過通信設備執(zhí)行的方法，所述方法包括：經(jīng) 由所述通信設備的通信接口接收非二進制的低密度奇偶校驗NB-LDPC編碼信號；并且使用 NB-LDPC矩陣解碼所述NB-LDPC編碼信號以生成所述NB-LDPC編碼信號中的編碼信息位的 估計，其中所述NB-LDPC矩陣的特征在于基礎原始矩陣，所述基礎原始矩陣具有代表多個 子矩陣的多個元素，其中所述多個元素選自包括2位符號的有限伽羅瓦域，其中多個邊線 基于所述NB-LDPC矩陣指定多個校驗節(jié)點和多個可變節(jié)點之間的連接性，并且所述多個邊 線的邊線子集的每個邊線具有共同的權重，其中其中所述多個邊線對應于基于非零值2位 符號的所述多個子矩陣的子矩陣。
[0021] 優(yōu)選地，所述基礎原始矩陣內(nèi)的零值2位符號表示所述多個子矩陣內(nèi)的全零值子 矩陣；所述基礎原始矩陣內(nèi)的第一零值2位符號表示所述多個子矩陣的第一子矩陣，即循 環(huán)置換子矩陣；所述基礎原始矩陣內(nèi)的第二零值2位符號表示所述多個子矩陣的第二子矩 陣，即兩個循環(huán)置換子矩陣的第一總和；并且所述基礎原始矩陣內(nèi)的第三零值2位符號表 示所述多個子矩陣的第三子矩陣，即三個循環(huán)置換子矩陣的第二總和。
[0022] 優(yōu)選地，對應于第一子矩陣的所述多個邊線的第一邊線子集的每個邊線具有第一 共同權重，其中所述第一子矩陣是基于第一非零值2位符號的所述多個子矩陣的第一子矩 陣；并且對應于第二子矩陣的所述多個邊線的第二邊線子集的每個邊線具有不同于所述第 一共同權重的第二共同權重，其中所述第二子矩陣是對基于第二非零值2位符號的所述多 個子矩陣的第二子矩陣的。
[0023] 優(yōu)選地，進一步包括：使用第一提升因數(shù)執(zhí)行所述基礎原始矩陣的第一階段提 升以生成所述多個子矩陣；并且使用不同于所述第一提升因數(shù)的第二提升因數(shù)執(zhí)行所述 多個子矩陣的第二階段提升以生成所述NB-LDPC矩陣，其中從所述基礎原始矩陣至所述 NB-LDPC矩陣的總提升因數(shù)是所述第一提升因數(shù)和所述第二提升因數(shù)的乘積。
[0024] 優(yōu)選地，進一步包括：生成具有另外的多個元素的初步基礎原始矩陣，其中所述另 外的多個元素選自包括1位符號的另一個有限伽羅瓦域；并且利用選自包括2位符號的有 限伽羅瓦域的多個元素，代替所述初步基礎原始矩陣內(nèi)的所述另外的多個元素的非零值元 素以生成所述基礎原始矩陣。
[0025] 優(yōu)選地，進一步包括：使用生成矩陣編碼其他信息位以生成另外的NB-LDPC編碼 信號，其中所述生成矩陣對應于所述NB-LDPC矩陣。
[0026] 優(yōu)選地，進一步包括：將所述通信設備的所述通信接口操作為支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)、 無線通信系統(tǒng)、有線通信系統(tǒng)、光纖通信系統(tǒng)、或者移動通信系統(tǒng)中的至少一個以內(nèi)的通 ?目。
【附圖說明】
[0027] 圖IA是示出一個或多個通信系統(tǒng)的實施方式的示圖。
[0028] 圖IB是示出在一個或多個通信系統(tǒng)內(nèi)操作的通信設備的實例的示圖。
[0029] 圖IC是示出在一個或多個通信系統(tǒng)內(nèi)操作的通信設備的另一實例的示圖。
[0030] 圖2是示出無線通信系統(tǒng)的實施方式的示圖。
[0031] 圖3Α是示出在一個或多個通信系統(tǒng)內(nèi)操作的通信設備的實例的示圖。
[0032] 圖3Β是示出在一個或多個通信系統(tǒng)內(nèi)操作的通信設備的另一實例的示圖。
[0033] 圖3C是示出在一個或多個通信系統(tǒng)內(nèi)操作的通信設備的另一實例的示圖。
[0034] 圖4Α示出LDPC (低密度奇偶校驗）編碼二分圖的實例。
[0035] 圖4Β示出LDPC編碼信號的解碼的實例。
[0036] 圖4C示出劃分成子矩陣的LDPC矩陣的實例。
[0037] 圖5Α是示出劃分成左手側矩陣和右手側矩陣的LDPC矩陣的實例的示圖。
[0038] 圖5Β是示出LDPC矩陣的右手側矩陣的實例的示圖。
[0039] 圖5C是示出生成非二進制的低密度奇偶校驗（NB-LDPC)矩陣的實例的示圖。
[0040] 圖6Α是示出在至少一個可變節(jié)點和至少一個校驗節(jié)點之間具有多個邊線的原始 圖（proto-graph)和相應的矩陣的實例示圖。
[0041] 圖6B是示出生成基礎原始矩陣的實例的示圖。
[0042] 圖6C是示出生成NB-LDPC矩陣的另一實例的示圖。
[0043] 圖7A是從子矩陣生成NB-LDPC矩陣的實例的示圖。
[0044] 圖7B是從子矩陣生成NB-LDPC矩陣的另一實例的示圖。
[0045] 圖8A是示出由一個或多個無線通信設備執(zhí)行的方法的實施方式的示圖。
[0046] 圖8B是示出由一個或多個無線通信設備執(zhí)行的方法的另一實施方式的示圖。
【具體實施方式】
[0047] 圖IA是示出一個或多個通信系統(tǒng)的實施方式101的示圖。一個或多個網(wǎng)絡段116 為至少兩個通信設備110和112(在示圖中也指代特定位置中的通