使用低密度奇偶校验码的编码器及其编码方法技术

一种使用低密度奇偶校验码的编码器，包括：　　　　奇偶校验矩阵生成器，用于生成奇偶校验矩阵Ｈ；和　　　　码字生成器，用于处理奇偶校验矩阵Ｈ来生成码字，　　　　其中，码字生成器包括：ＡＢ分解器，用于将奇偶校验矩阵Ｈ分解成矩阵Ａ和矩阵Ｂ；旋转单元，用于旋转奇偶校验矩阵Ｈ；位反转单元，用于对经旋转的矩阵进行位反转；ＬＵ分解器，用于将矩阵Ａ分解成矩阵Ｌ和Ｕ；和码字生成器单元，用于对矩阵Ａ、Ｂ、Ｌ和Ｕ执行逻辑运算。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在无线通信系统中的编码器和编码方法。更特别地，本专利技术涉及一种使用LDPC(低密度奇偶校验)码的编码器及其方法。
技术介绍
近来被积极研究的下一代多媒体移动通信需要提供一种国际漫游服务，该国际漫游服务允许任何人在任何时间和任何地点通过集成包括个人移动电话、无线寻呼功能、移动数据和卫星通信的各种系统进行呼叫，并且需要提供诸如语音、数据和图像之类的集成的多信息服务。由于需要高速传输和各种数据速率以便在移动通信中支持多媒体通信服务，因此通过根据信道和数据种类使用不同的编码来增加系统效率是必要的。近来提出了LDPC码用于第四代移动通信系统的信道编码方法。LDPC码性能优于传统的turbo码，具有复杂度较低的解码器，并且允许并行运算，从而允许高速处理，并且由于它们还使用与turbo解码器方式相同的迭代译码方法，因此它们适合于要求低误码率和高速数据处理性能的移动通信系统。在LDPC码中，对应于奇偶校验矩阵的H矩阵的组成包括二进制元素的情况和非二进制元素的另一情况。配有非二进制元素的H矩阵性能优于配有二进制元素的H矩阵，但具有复杂的伽罗瓦域(Galois field)运算。二进制LDPC码具有配有二进制元素0和1的H矩阵，并且将它们分为具有相同的H矩阵的行重量的规则LDPC码和具有不同行重量的不规则LDPC码。由于规则LDPC码要求恒定的行重量，因此不容易配置H矩阵。由于不规则LDPC码在H矩阵中没有恒定的行重量，因此对于不规则LDPC码比较容易配置配有高周长(girth)(除了4周(cycle)之外的最小周数)的H矩阵。此外，众所周知，不规则LDPC码性能通常超过规则LDPC码，但不规则LDPC码由于H矩阵的图像信息而增加了LDPC编码器和解码器的复杂度。
技术实现思路
本专利技术的一个优点是提供一种生成使用规则LDPC码表示不规则LDPC码性能的H矩阵的方法，以及一种使用该方法的LDPC编码器。在本专利技术的一个方面中，一种使用LDPC(低密度奇偶校验)码的编码器包括奇偶校验矩阵生成器，用于生成奇偶校验矩阵H；和码字生成器，用于处理奇偶校验矩阵H来生成码字，其中，码字生成器包括AB分解器，用于将奇偶校验矩阵H分解成矩阵A和矩阵B；旋转(pivoting)单元，用于旋转奇偶校验矩阵H；位反转单元，用于对经旋转的矩阵进行位反转；LU分解器，用于将矩阵A分解成矩阵L和U；和码字生成器单元，用于对矩阵A、B、L和U执行逻辑运算。码字生成器单元包括第一算子，用于对矩阵B和源输入信息向量s执行预定的运算来求出向量z；第二算子，用于对向量z和矩阵L执行预定的运算来求出向量y；和第三算子，用于对向量y和矩阵U执行预定的运算来求出码字c。第一算子通过向量s的长度执行逻辑乘积运算，并且执行逻辑和运算来生成向量z。码字生成器单元还包括用于存储矩阵A、B、L和U的存储器。码字生成器单元还包括临时存储单元，用于执行根据流水线方法的逻辑运算，并存储在逻辑运算处理期间计算出的结果。在本专利技术的另一方面中，一种使用低密度奇偶校验码的编码方法包括(a)生成奇偶校验矩阵H；(b)将矩阵H置换成满秩矩阵；(c)将满秩矩阵划分成矩阵A和B，并存储它们；(d)执行旋转并校验执行结果；(e)当校验结果为1时，将矩阵A分解成矩阵L和U，存储它们，并从矩阵A、B、L和U计算码字；和 (f)当校验结果不为1时，执行位反转并且执行旋转。步骤(e)包括(i)对矩阵B和源输入信息向量s执行预定的运算来求出向量z；(ii)对向量z和矩阵L执行预定的运算来求出向量y；和(iii)对向量y和矩阵U执行预定的运算来求出码字c。步骤(i)包括通过向量s的长度执行逻辑乘积运算来生成向量z。在(i)、(ii)和(iii)中，根据流水线方法执行预定的运算。附图说明并入且构成说明书的一部分的附解了本专利技术的实施例，并且和说明书一起用来说明本专利技术的原理图1显示了根据本专利技术优选实施例的、使用奇偶校验矩阵H编码LDPC码的处理；图2显示了根据本专利技术优选实施例的、在编码方法中的位反转处理；图3显示了使用在图2中生成的奇偶校验矩阵H来编码LDPC码的硬线连接图；图4显示了图3的码字生成器的简要配置方框图；图5显示了图4的码字生成器的详细方框图；和图6显示了编码处理的流程图。具体实施例方式在下面详细的描述中，仅仅通过说明由完成本专利技术的专利技术人预期的最佳模式的方式来显示和描述本专利技术的优选实施例。应当认识到，本专利技术能够在各种明显的方面进行不背离本专利技术的所有修改。因此，附图和说明书本质上应当认为是说明性的，而非限制性的。通常，编码LDPC码的方法包括通过生成矩阵G编码LDPC码的方法和通过奇偶校验矩阵H编码LDPC码的方法。通过生成矩阵G的编码方法为解码器求出奇偶校验矩阵H，并将矩阵H转换成生成矩阵G。通过高斯-乔丹消去法(Gauss-Jordan elimination method)求出生成矩阵G，但由于以电路或软件方式实现生成矩阵G的处理很不规则，因此需要许多操作。因此，在本专利技术实施例中将描述一种使用奇偶校验矩阵H而不必求出生成矩阵G来编码LDPC的方法和设备。通常，给出的码字u和(M×N)奇偶校验矩阵H满足下式。式1u·HT＝0当假设在码字u的右边提供消息位s而在其左边提供奇偶校验位c时，码字u由式2给出。式2u＝由此，奇偶校验矩阵H由式3给出。式3H＝其中A是(M×N)矩阵，B是{M×(N-M)}矩阵，并且矩阵H的左边矩阵A还是单位矩阵。由式2和式3，如下给出式1。式4Ac+Bs＝0因此，如下给出奇偶校验位c。式5c＝A-1Bs其中矩阵A是用来计算奇偶校验位c的满秩矩阵。由列置换得到的两个矩阵相互等价，因此，如果矩阵A是满秩矩阵，则在求出临时奇偶校验位c’后通过列置换求出奇偶校验位c。因此，需要求出满秩矩阵A以便在上述编码处理中生成奇偶校验矩阵H。然而，由于资源由列置换或行置换所限制，并不总是能容易地求出满秩矩阵A，而且当奇偶校验矩阵H变大时，奇偶校验矩阵H的生成时间会变得更长，或者对应的生成将变得不可能。近来，提出了一种当预定义奇偶校验矩阵H为几倍时编码奇偶校验矩阵H而不用实时生成它的方法。该方法重复子矩阵或者重复配置移位子矩阵，从而生成适合输入信息大小的奇偶校验矩阵并对其编码。在重复子矩阵的处理中，矩阵的大小变大，并且列重量也变大。在这种情况下，列重量的增加对LDPC码的性能改善没有影响。当将奇偶校验矩阵存储到ROM(只读存储器)中时，在其中存储具有重量的行和列的位置信息，并且当行或列的重量变大或者根据矩阵大小而改变时，对应的硬件复杂度也变大。因此，现在将描述一种有效地求出满秩矩阵的旋转方法和位反转方法。位反转方法对位执行旋转以便配置满秩矩阵，并且当旋转不能满足时反转位。当反转位时，旋转快速满足而不必改变规则LDPC码的奇偶校验矩阵H的行和列的重量。在位反转方法中，将行和列的元素0反转为1，将行和列的元素1反转为0。在这种情况下，也反转在矩阵中对角线方向上的位，以便不会改变奇偶校验矩阵H的行和列的重量。现在将描述一种根据本专利技术优选实施例的、生成满秩矩阵的方法。图1显示了根据本专利技术优选实施例的、使用奇偶校验矩阵H编码LDPC码的处理。如图所示，LDPC编码器使用由Gallag本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡洙昌，李龙守，崔正泌，朴润玉，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：