[发明专利]使用低密度奇偶校验码的信道解码方法和装置

说明书

本申请是申请日为2009年2月26日、中国申请号为200980114594.6、发明名称为“使用低密度奇偶校验码的通信系统中的信道编码和解码的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用低密度奇偶校验（Low-Density Parity-Check，LDPC）码的通信系统。更具体来说，本发明涉及用于从高阶调制中给定的LDPC码产生具有各种码字长度和码率的LDPC码的信道编码/解码方法和装置。

背景技术

在无线通信系统中，由于信道中的各种噪声、衰落现象以及码元间干扰（Inter-Symbol Interference，ISI）所致，链路性能显著下降。因此，为了实现例如下一代移动通信、数字广播和便携式互联网这样的要求高数据吞吐率和可靠性的高速数字通信系统，开发用于克服所述信道噪声、衰落和ISI的技术很重要。近来已对作为通过有效地恢复失真信息来提高通信可靠性的方法进行了密集的研究。

LDPC码最早由Gallager在19世纪60年代提出，由于无法为当时的技术所解决的实现复杂度这一问题，LDPC码一度失宠。但是，由于turbo码（由Berrou、Glavieus和Thitimajshima在1993年发现）呈现出接近香农信道极限的性能水平，因此对基于图的迭代解码和信道编码进行了研究并且对turbo码的性能和特性进行了分析。以此为动力，在19世纪90年代晚期对LDPC码进行了重新研究，证明如果通过将基于和积算法的迭代解码应用于与LDPC码对应的Tanner图（因子图的特殊情况）对LDPC码进行解码，则LDPC码会呈现出接近于香农信道极限的性能水平。

LDPC码通常使用图表示技术来表示，并且很多特性可以通过基于图论、代数学和概率论的方法来分析。一般地，信道码的图模型对于码的描述是有用的，并且通过将关于编码比特的信息映射到图中的顶点，并将比特之间的关系映射到图中的边，可以将图看作通信网络，在该通信网络中，顶点通过边交换预定的消息，因而有可能导出自然解码算法。例如，从可被看作一种图的格子结构（trellis）导出的解码算法可以包括公知的维特比算法和Bahl,Cocke,Jelinek和Raviv(BCJR)算法。

LDPC码一般被定义为奇偶校验矩阵，并且可以使用被称作Tanner图的二部图（bipartite graph）表示。二部图是形成图的顶点被划分为两个不同的类型的图，并且LDPC码通过由顶点组成的二部图表示，所述顶点中的一些被称为变量节点(variable node)，并且所述顶点中其他顶点被称为校验节点（check node）。变量节点被一对一映射到编码比特。

将参照图1和图2描述LDPC码的图表示方法。

图1示出了4行8列的LDPC码奇偶校验矩阵H₁的例子。参照图1，因为列数是8，所以奇偶校验矩阵H₁表示产生长度为8的码字的LDPC码，并且列被逐个地映射到8个编码比特。

图2示出与图1的奇偶校验矩阵H₁对应的Tanner图。

参照图2，该LDPC码的Tanner图包括8个变量节点x₁(202)、x₂(204)、x₃(206)、x₄(208)、x₅(210)、x₆(212)、x₇(214)和x₈(216)，以及四个校验节点218、220、222和224。LDPC码的奇偶校验矩阵H₁中的第i列和第j行被分别映射到变量节点x_i和第j个校验节点。此外，在LDPC码的奇偶校验矩阵H₁中第i列和第j行彼此相交的点处的值1，即非零值，指示在图2中所示的Tanner图上在变量节点x_i与第j个校验节点之间存在边。