[发明专利]编码设备和编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种编码设备和编码方法，并且更具体地，涉及一种用于对预定信息进行线性编码的编码设备和编码方法。

背景技术

近年来，关于例如移动通信、深空通信等的通信领域内的研究，以及关于地面波广播、卫星数字广播等的广播领域内的研究已经取得了显著进步。与此同时，与编码理论相关的研究也得到充分的发展，从而实现纠错编码和解码的效率的改善。

作为码性能的理论限制，已知由香农(C.E.Shannon)信道编码理论所给出的香农极限。进行与编码理论相关的研究，以开发显示出接近香农极限的性能的码。近年来，作为显示出接近香农极限性能的编码方法，  已经开发了称作turbo编码(Turbo coding)的诸如并行级联卷积码(PCCC(ParallelConcatenated Convolutional Codes))或者串行级联卷积码(SCCC(Serially Concatenated Convolutional Codes))的技术。此外，虽然开发了这些turbo编码方法，但是作为一种长时间已知的编码方法的低密度奇偶校验码(Low DensityParity Check Codes)(在下文中将这种编码称作LDPC码)已经引起注意。

LDPC码首先由R.G.Gallager在非专利文献1中提出，此后在非专利文献2和非专利文献3等中再次引起注意。

近年来通过研究，如下情况变得清楚：与turbo码等相同，对于LDPC码，通过增加码长度来获得接近香农极限的性能。此外，因为LDPC码具有最小距离以与码长度成比例的方式增大的性质，所以LDPC码具有如下特性：它具有优良的块错误概率属性，并且优点还包括很少发生在turbo编码等的解码属性中观察到的错误平层(error floor)现象。

在下文中，更具体地描述上述这种LDPC码。还要注意，虽然LDPC码是线性码，并且并非必需是二维码，但是下面的描述是在假定LDPC码是二维码的情况下进行的。

LDPC码最显著的特性在于定义LDPC码的校验矩阵(奇偶校验矩阵)是稀疏矩阵。在此，稀疏矩阵是分量中“1”的数量很少的矩阵。如果用H来表示稀疏校验矩阵，则如刚才描述的这样的校验矩阵H可以是如下矩阵：例如，如图1所示，每列的汉明权重(Hamming weight)(“1”的数量)(weight)是“3”，每行的汉明权重是“6”等。

将由各行和各列的汉明权重以这种方式固定的校验矩阵H所定义的LDPC码称作规则LDPC码。同时，将由各行和各列的汉明权重不固定的校验矩阵H所定义的LDPC码称作非规则LDPC码。

通过基于校验矩阵H生成生成矩阵G，并且将生成矩阵G与二维信息字i相乘以生成码字，来实现编码成这样的LDPC码。更具体地，用于编码成LDPC码的编码设备首先针对校验矩阵H的转置矩阵H^T计算满足表达式GH^T＝0的生成矩阵G。在此，生成矩阵G是k×n矩阵(k行和n列的矩阵)，校验矩阵H是n-k行和n列的矩阵。

要注意，例如在n位的码字c与其中n-k位的奇偶位p设置在k位的信息字i之后的位串一致的组织码的情况下，其中，将n-k行和n列的校验矩阵H中的、与n位的码字c内的k位的信息字i相对应的n-k行和k列的部分称作信息部分，将与n-k位的奇偶位p相对应的n-k行和n-k列的部分称作奇偶部分，如果该奇偶部分是上三角矩阵或下三角矩阵，则可以使用校验矩阵H来将信息字i编码成LDPC码。

具体地，如果假设例如如图2所示，校验矩阵H包括下三角矩阵的奇偶部分，并且奇偶部分的下三角部分的所有分量都是1，则码字c的奇偶位p的第0位显示出通过对信息字i中的与校验矩阵H的信息部分的第0行中值为1的这些元素相对应的位进行EXOR(异或)算术运算而获得的值。

此外，码字c的奇偶位p的第1位具有通过对信息字i中的与校验矩阵H的信息部分的第1行中值为1的这些元素相对应的位和奇偶位p的第0位进行EXOR算术运算而获得的值。

此外，码字c的奇偶位p的第2位具有通过对信息字i中的与校验矩阵H的信息部分的第2行中值为1的这些元素相对应的位以及奇偶位p的第0位和第1位进行EXOR算术运算而获得的值。

类似地，码字c的奇偶位p的第m位具有通过对信息字i中的与校验矩阵H的信息部分的第m行中值为1的这些元素相对应的位以及奇偶位p的第0位到第m-1位进行EXOR算术运算而获得的值。