用于解码器重用的信道码构造制造技术

本发明专利技术提供了一种码生成器(400)，该码生成器(400)用于从{N,K}码(103)生成{N’,K’}码(102)，以对在通信信道(101)中传输的数据进行编码和/或解码，其中，N和N’为码长度，K和K’为码维度。码生成器(400)用于缩短{N,K}码(103)以获得中间码(401)，以及扩展中间码(401)以获得{N’,K’}码(102)。本发明专利技术还提供了相应的码构造方法(600)。此外，本发明专利技术提供了一种用于对在通信信道(101)中传输的数据进行编码或解码的装置(100)，装置(100)用于基于从{N,K}码(103)生成的{N’,K’}码(102)对数据进行编码和/或解码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于解码器重用的信道码构造
本专利技术涉及编码和/或解码装置，其使用基于原始信道码的修改信道码。因此，本专利技术还涉及用于通过修改原始码来从原始码生成修改码的码生成器。特别地，根据本专利技术，通过修改原始码的校验矩阵获得由校验矩阵定义的修改码。本专利技术还涉及信道码生成方法。
技术介绍
信道码在所有数字通信系统中都是必不可少的。图7示出了用于前向纠错(forwarderrorcorrection，FEC)编码(也称为编码策略)的典型系统。该系统包括编码器(在发射器侧)和解码器(在接收器侧)，编码器和解码器通过通信信道连接。编码器向待在通信信道中传输的数据增加冗余，即，增加冗余数据。解码器利用该冗余纠正传输错误，使得尽管通信信道中存在噪声，接收器仍理想地获得无错误的传输数据。特别地，在图7中，待传输的数据u(称为信息字)被提供给编码器，编码器生成包含冗余的码字x。该码字x随后通过有噪声的通信信道传输，该信道通常会引入错误。输出向量y被提供给解码器，解码器生成传输码字和传输数据的估计。可能的码字的集合C被称为码(或信道码)，以下描述特别地与这样的码相关。由于编码器和解码器侧的复杂性，通常采用有限域上的线性码。因此为了简单起见，以下提供关于大小为2的有限域F2＝{0,1}的说明。然而，以下说明对于其他域或环也同样适用。特别地，长度为N、维度为K的码C(本文中标记为“{N,K}码”)可以由大小为KxN的生成器矩阵G定义为：在该情况下，将长度为K的信息字u映射到长度为N的码字x的编码器由下式给出：x＝u·G其中，在二进制域{0,1}上进行加法和乘法。或者，码字C可以由大小为(N-K)xN的奇偶校验矩阵H(在本文中简称“校验矩阵”)定义为根据这个定义，当且仅当x·HT＝0向量x是码字。对于给定的生成器矩阵，可以确定校验矩阵，反之亦然。在通信系统中，信息字u被编码至码字x，该码字x随后通过有噪声的通信信道传输，得到长度为N的观测向量y。基于该观测向量y，解码器确定最可能的码字(码字估计)和相应的信息字(信息字估计)这称为解码。例如，最大似然(maximum-likelihood，ML)解码器使错误决策的概率最小化，然而，这通常在高解码复杂度下实现。其他解码方法，如Chase解码或伴随式解码(syndromedecoding)，通常在更低的解码复杂度下接近该决策。信道码的一种重要属性是其最小距离d，d为最小汉明(Hamming)距离，即任何两个码字之间的不同位置的数量。由于码的线性，这也等于最小汉明重量，即任何码字的非零位置的数量。信道码的另一重要属性是这种最小距离码字的数量，也称为多样性(multiplicity)。最小距离与其多样性确定了在ML解码和在低噪声水平的许多其他解码方法的误码率。修改给定码的长度N或维度K的两种传统方法为所谓的“缩短”和“扩展”。这些操作对码的校验矩阵的影响如图8所示。具体地，假设{N,K}码的校验矩阵为H。将该码缩短p个位置得到{N–p,K–p}码，即，长度N和维度K均减小了p。通过移除p列使得矩阵的秩不变，可以从校验矩阵H获得缩短码的校验矩阵H’。扩展q个位置得到{N+q,K}码，即长度N增加了q，维度K保持不变。通过首先添加q个零列，然后添加q行，使得矩阵的秩增加了q，可以从校验矩阵H获得扩展码的校验矩阵H”。对于许多良好的代数码，例如汉明码或BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)码，有高效的解码算法，即，在低解码复杂度下实现低错误率的算法。然而，这样的码仅在长度N和维度K为特定值时可用。如果应用需要其他长度或维度，例如，需要{N’,K’}码，但目前仅提供了{N,K}码，则需要开发与特定{N’,K’}码匹配的新解码算法。即使N’和K’接近于N和K，这些算法可能也没有{N,K}码的算法高效。图9在码的校验矩阵方面示出了从原始{N,K}码构造新码{N’,K’}的传统方式——具有以上定义的约束。原始码首先被扩展到所需长度N’，然后删除到所需维度K’，从而增加了进一步的校验约束。图9所示的校验矩阵方面的过程如下：从原始码的校验矩阵H开始，通常，首先将q个零列附加到H，然后添加q+p行以获得新码的校验矩阵H’。由于q+p个新校验约束是以非结构化方式邻接的，因此不能有效地使用原始{N,K}码的解码器来解码新的{N’,K’}码。
技术实现思路
鉴于上述问题和缺点，本专利技术旨在改进传统的码修改方案。特别地，本专利技术的目的是提供一种码生成器，该码生成器用于从原始码生成修改码，使得修改码可以被原始码的解码器(或编码器)有效地重用。本专利技术还旨在提供一种基于修改码有效地操作的编码和/或解码装置。特别地，本专利技术希望通过增加原始码的码长度N并同时减少原始码的码维度K来修改原始码，使得新{N’,K’}码的解码器可以有效地重用原始{N,K}码的解码器。图10示出了这种所需的解码器。该解码器原本是原始{N,K}码的解码器，即，该解码器使用原始码对观测向量y进行解码，以获得码字估计和信息字估计然而，该解码器还可以使用新{N’,K’}码以执行该解码。本专利技术的目的通过所附独立权利要求中提供的解决方案实现。在从属权利要求中，进一步定义了本专利技术的有利实施方式。特别地，本专利技术提出以特定方式修改原始码——即通过组合的缩短和扩展操作——以获得新码(修改码)。获得的新码可以被原始码的现有解码器有效地使用。本专利技术的第一方面提供了一种用于对在通信信道中传输的数据进行编码和/或解码的装置，该装置用于基于从{N,K}码生成的{N’,K’}码对数据进行解码，其中，N和N’为码长度，K和K’为码维度，N’–N＝q>0，且K–K’＝p>0，并且其中，{N’,K’}码由校验矩阵定义，该校验矩阵包括{N–K+p+q}行和{N+q}列，该校验矩阵的{p+q}列中的每列的{N–K}个元素全为零，该校验矩阵的其余{N–p}列中的每列的{N–K}个元素为定义{N,K}码的校验矩阵中的元素。有利地，第一方面的装置可以使用新{N’,K’}码以编码数据，允许原始{N,K}码的解码器有效地重用修改码。此外，在该装置是原始码的解码器的情况下，第一方面的装置可以有效地重用新{N’,K’}码以解码数据。第一方面的装置甚至可以基于新{N’,K’}码和原始{N,K}码对数据执行有效编码和/或有效解码。在本文中，N、N’、K、K’、p、和q是大于零的自然数。在第一方面的一种实施方式中，校验矩阵的左{p+q}列中的上{N–K}个元素全为零，校验矩阵的其余{N–p}列中的上{N–K}个元素是定义{N,K}码的校验矩阵中的元素。该校验矩阵是在最小距离和降低新码的多样性方面产生特别好的结果的一个示例。可以向新(修改)码的校验矩阵应用行置换和/或列置换，得到的校验矩阵将会产生同样的结果。在第一方面的另一实施方式中，校验矩阵的左{p+q}列中的下{p+q}个元素构成单位矩阵。这允许本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对在通信信道(101)中传输的数据进行编码和/或解码的装置(100)，所述装置(100)用于：/n基于从{N,K}码(103)生成的{N’,K’}码(102)对所述数据进行编码和/或解码，其中，N和N’为码长度，K和K’为码维度，N’–N＝q>0，且K–K’＝p>0，并且其中，/n所述{N’,K’}码(102)由校验矩阵(200)定义，/n所述校验矩阵(200)包括{N–K+p+q}行(201)和{N+q}列(202)，/n所述校验矩阵(200)的{p+q}列(204)中的每列的{N–K}个元素(203)全为零，/n所述校验矩阵(200)的其余{N–p}列(206)中的每列的{N–K}个元素(205)是定义所述{N,K}码(103)的校验矩阵中的所述元素。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对在通信信道(101)中传输的数据进行编码和/或解码的装置(100)，所述装置(100)用于：
基于从{N,K}码(103)生成的{N’,K’}码(102)对所述数据进行编码和/或解码，其中，N和N’为码长度，K和K’为码维度，N’–N＝q>0，且K–K’＝p>0，并且其中，
所述{N’,K’}码(102)由校验矩阵(200)定义，
所述校验矩阵(200)包括{N–K+p+q}行(201)和{N+q}列(202)，
所述校验矩阵(200)的{p+q}列(204)中的每列的{N–K}个元素(203)全为零，
所述校验矩阵(200)的其余{N–p}列(206)中的每列的{N–K}个元素(205)是定义所述{N,K}码(103)的校验矩阵中的所述元素。


2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中
所述校验矩阵(200)的左{p+q}列(204)中的上{N–K}个元素(203)全为零，以及
所述校验矩阵(200)的所述其余{N–p}列(206)中的上{N–K}个元素(204)是定义所述{N,K}码(103)的所述校验矩阵中的所述元素。


3.根据权利要求2所述的装置(100)，其中
所述校验矩阵的所述左{p+q}列(204)中的下{p+q}个元素(300)构成单位矩阵。


4.根据权利要求2或3所述的装置(100)，其中，
下{p+q}行(301)中的每行都用交替的一和零填充。


5.根据权利要求1至4之一所述的装置(100)，其中
所述{N,K}码(103)和所述{N’,K’}码(102)是汉明码或Bose-Chaudhuri-Hocquenghem码。


6.根据权利要求1至4之一所述的装置(100)，其中
所述{N,K}码(103)是N＝127且K＝120的汉明码，以及
所述{N’,K’}码(102)是N’＝128且K’＝119的码。


7.根据权利要求1至6之一所述的装置(100)，包括根据权利要求8至15之一所述的码生成器(400)。


8.一种码生成器(400)，用于从{N,K}码(103)生成{N’,K’}码(102)，以对在通信信道(101)中传输的数据进行编码和/或解码，其中，N和N’为码长度，K和K’为码维度，所述码生成器(400)用于
缩短所述{N,K}码(103)以获得中间码(401)，以及
扩展所述中间码(401)以获得所述{N’,K’}码(102)。


9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧剑，赵志鹏，梁伟光，马克·弗索里尔，英格玛·兰德，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44