[發明專利]用于編碼準循環低密度奇偶校驗碼的方法及設備

在審

• 申請號: 201980057574.3
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN112655152A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: D·德克萊爾;B·瓦西奇;B·J·雷伊瓦爾
• 申請（專利權）人: 科得魯西達股份有限公司
• 主分類號: H03M13/01
• 分類號: H03M13/01;H03M13/15;H03M13/29
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉鋒

本發明提出一種用于編碼低密度奇偶校驗碼的方法及對應硬件設備，所述低密度奇偶校驗碼的奇偶校驗矩陣由循環塊組成。編碼器對經明智地設計的塊結構的奇偶校驗矩陣進行操作，此準許低成本硬件實施方案及高編碼吞吐量。

相關申請案的交叉參考

本申請案主張在2018年8月3日申請的第62/714,607號臨時申請案的權益，所述申請案中的每一者的全部內容特此宛如在本文中完全陳述那樣以引用方式并入。

技術領域

本發明大體上涉及用于信息傳輸、存儲及處理系統的錯誤校正編碼，例如有線及無線通信系統，例如光學通信系統、計算機存儲器、大容量數據存儲系統。更特定來說，其涉及用于例如低密度奇偶校驗(LDPC)碼的塊碼的編碼方法及設備，且更明確來說，涉及具有塊奇偶校驗矩陣的LDPC碼，稱為準循環(QC)LDPC碼。

背景技術

低密度奇偶校驗(LDPC)碼

錯誤校正碼通過保證數據的完整性來在通信、計算機、及存儲系統中發揮著重要作用。在過去的十年中，編碼理論方面的研究激增，這導致基于低密度奇偶校驗(LDPC)碼的高效編碼方案的發展。已展示迭代消息傳遞解碼算法與經適當設計的LDPC碼集合一起接近在無限碼字長度的極限下的信息理論信道容量。LDPC碼在例如無線網絡、衛星通信、深空通信、及電力線通信的數個應用中已標準化。

針對具有長度N、維度K的(N,K)LDPC碼，大小為M×N＝(N-K)×N的奇偶校驗矩陣(PCM)H(假設H是滿秩)由少量1組成。由d_v(j)來標示第j列的度，即，第j列中1的數目，1≤j≤N。類似地，由d_c(i)來標示第i行的度，即，第i行中1的數目，1≤i≤M。此外，將行及列的最大度定義為：

當H的列及行中的1的數目恒定時，LDPC碼稱為規則，否則LDPC碼被認為不規則。針對規則LDPC碼，使γ＝d_v＝d_v(j)，1≤j≤N，且ρ＝d_c＝d_c(i)，1≤i≤M.。(d_v，d_c)-規則LDPC碼集合表示特別感興趣的類型的LDPC碼。針對此類型，如果PCM H是滿秩，那么碼率是R＝K/N＝1-d_v/d_c。

如果標示為x＝[x₁，x₂，...，x_N]^T的長度為N的二進制列向量是碼字，那么其滿足Hx＝0，其中乘法及加法運算是在二進制字段GF(2)中執行，且0是長度為M的全零列向量。針對向量及矩陣兩者，x^T標示x的轉置。矩陣中的元素可以不同方式由H_m,n或H(m,n)標示。類似地，向量中的元素由x_n或x(n)標示。向量與矩陣的相應水平串接、垂直串接分別被標示為[A,B]、[A；B]。

準循環LDPC碼

本發明特定涉及準循環LDPC碼(QC-KDPC)的類別。在QC-LDPC碼中，PCM H由大小為L×L的方塊或子矩陣組成，如方程式(2)中描述，其中每一塊H_i,j是(i)全零L×L塊或(ii)循環置換矩陣(CPM)。

CPM被定義為循環群的本原元素的冪。本原元素例如通過L×L矩陣α定義，在針對L＝8的情況的方程式(3)中展示。因此，CPMα^k，其中k∈{0，...，L-1}，具有單位矩陣的形式，向左移位k個位置。換種方式來說，α^k的第一列的非零值的行索引是k+1。k的值稱為CPM值。CPM的主要特征是其在每一行/列中僅具有單個非零元素且可通過其第一行/列與用以產生剩余行/列的過程一起定義。此過程的簡單性轉化成在LDPC編碼器或解碼器中實現碼字位的子集與奇偶校驗方程式之間的物理連接所需的低硬件資源。