专利名称：发送方法和装置、接收方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于低密度奇偶校验卷积码(LDPC-CC:Low_Density Parity-CheckConvolutional Codes)的编码方法、编码器以及解码器。
背景技术：
近年来，作为以可实现的电路规模来发挥高纠错能力的纠错码，低密度奇偶校验(LDPC:Low-Density Parity-Check)码备受瞩目。由于LDPC码纠错能力高且容易安装,所以在IEEE802.1ln的高速无线LAN系统和数字广播系统等的纠错编码方式中采用该LDPC码。LDPC码是以低密度奇偶校验矩阵H定义的纠错码。另外，LDPC码是具有与奇偶校验矩阵H的列数N相等的块长度的块码。例如，在非专利文献1、非专利文献2以及非专利文献3中提出了随机的LDPC码、Array LDPC码以及QC-LDPC码(QC: Quas1-Cyclic准循环)。·但是，当前的大多数的通信系统具有下述特征，即，如以太网(注册商标)那样，将发送信息汇总成每个可变长度的分组或帧来发送。在这样的系统中适用块码即LDPC码时，例如产生下述的问题，即，如何使固定长度的LDPC码的块与可变长度的以太网(注册商标)的帧相对应。在IEEE802.1ln中，通过对发送信息序列进行填充处理或删截处理，调节发送信息序列的长度和LDPC码的块长度，但难以避免因填充或删截而使编码率变化或发送冗余的序列。对这样的块码的LDPC码(以后，将其标识为LDPC-BC: Low-Density Parity-CheckBlock Code低密度奇偶校验块码)，正在研究可对任意长度的信息序列进行编码/解码的LDPC-CC (Low-Density Parity-Check Convolutional Codes:低密度奇偶校验卷积码)(例如，参照非专利文献I和非专利文献2)。LDPC-CC是由低密度奇偶校验矩阵定义的卷积码，例如
图1示出了编码率R=l/2(=b/c)的 LDPC-CC 的奇偶校验矩阵 Ht [O, η]。这里，Ht [O, η]的元素 Ii1 (m) (t)取“O”或“I”。另外，h/m)(t)以外的元素都为“O”。M表示LDPC-CC中的存储长度，η表示LDPC-CC的代码字的长度。如图1所示，LDPC-CC的奇偶校验矩阵具有下述特征，即，仅在矩阵的对角项和其附近的元素配置“ 1”，矩阵的左下方和右上方的元素为“0”，而且为平行四边形的矩阵。这里，图2表示，在Ii1⑹(t)=l，h2⑹(t)=l时，由奇偶校验矩阵Ht
Τ定义的LDPC-CC的编码器。如图2所示，LDPC-CC的编码器由Μ+1个的比特长度c的移位寄存器和mod2加法器构成。因此，与进行生成矩阵的乘法的电路或进行基于后退(前进)代入法的运算的LDPC-BC的编码器相比，LDPC-CC的编码器具有能够以非常简单的电路来实现的特征。另外，图2是卷积码的编码器，所以能够对任意长度的信息序列进行编码而无需将信息序列划分为固定长度的块来进行编码。非专利文献I ；R.G.Gallagerj “Low-density parity check codes，，，IRE Trans.1nform.Theory, IT-8, pp-21-28，1962.
非专利文献2:D.J.C.Mackay，“Good error-correcting codes based on verysparse matrices,，’ IEEE Trans.1nform.Theory, vol.45，n0.2，pp399_431，Marchl999.
非专利文献3:J.L Fan，“Array codes as low-density parity-checkcodes,，’proc.0f2nd Int.Symp.0n Turbo Codes, pp.543-546，Sep.2000.
非专利文献4:γ.Kouj S.Linj and M.P.C.Fossorierj uLow-density parity-checkcodes based on finite geometries:A rediscovery and new results，，，IEEE Trans.1nform.Theory, vol.47，n0.7，pp2711_2736，Nov.2001.
非专利文献5:A.J.Felstorom，and K.Sh.Zigangirovj iiTime-Varying PeriodicConvolutional Codes With Low-Density Parity-Check Matrix,，，IEEE Transactions onInformation Theory, Vol.45，N0.6，pp2181_2191，Septemberl999.
非专利文献6:R.Μ.Tanner，D.Sridhara，A.Sridharan，Τ.Ε.Fuja，andD.J.Costello Jr., “LDPC block and convolutional codes based on circulantmatrices, ” IEEE Trans.1nform.Theory, vol.50，n0.12，pp.2966-2984，Dec.2004.
非专利文献7:G.Richter，Μ.Kaupper，and K.Sh.Zigangirovj “Irregularlow-density parity-Check convolutional codes based on protographs，，，Proceedingof IEEE ISIT2006，ppl633-1637.
非专利文献8:R.D.Gal lager，u Low-Density Parity-CheckCodes, ” Cambridge，MA:MIT Press, 1963.
非专利文献9:Μ.P.C.Fossorier，Μ.Mihal jevic，and H.1maij “Reducedcomplexity iterative decoding of low density parity check codes based on beliefpropagation,，’ IEEE Trans.Commun.，vol.47.，n0.5，pp.673-680，Mayl999.
非专利文献10: J.Chen, A.Dholakiaj E.Eleftheriouj M.P.C.Fossorier, andX.-Yu Huj “Reduced-complexity decoding of LDPC codes，，，IEEE Trans.Commun., vol.53.，n0.8，pp.1288-1299，Aug.2005.
非专利文献11:小川裕一，“Turbo码的sum-product解码，”长岡技术科学大学修士论文，2007.
非专利文献12: S.Lin，D.J.Jr.，Co s t e 11 O，“Error controlcoding !Fundamental s and applications,，’Prentice-Hall.12.3 章 pp.538-544、13.4 章pp.640-645非专利文献13:和田山正，“低密度奇偶校验编码及其解码方法，”卜U > 〃 I^.pp.26-27非专利文献14:A.Pusane，R.Smarandache，P.Vontobel，and D.J.CostelloJr., iiOn deriving good LDPC convolutional codes from QC LDPC block codes, , Proc.0f IEEE ISIT2007，pp.1221-1225，June2007.
非专利文献 15:Α.Sridharan, D.Truhachevj M.Lentmaierj D.J.Costello, Jr.，K.Sh.Zigangirovj “Distance Bounds for an Ensemble of LDPC ConvolutionalCodes，，，IEEE Transactions on Information Theory, vol.53, n0.12, Dec.2007.
非专利文献16:Α.Pusane，Κ.S.Zigangirov，and D.J.Costel 1Jr., “Construction of irregular LDPC convolutional codes with fastencoding, ” Proc.
of IEEE ICC2006，pp.1160-1165，June2006.
非专利文献17:八嶋弘幸，“卷积码和Viterbi解码，”卜U夕义7.pp.20-29非专利文献18:R.Johannesson，and K.S.Zigangirov, “Fundamentals ofconvolutional coding，，，IEEE Press, pp.337-34
发明内容
本发明要解决的问题这里，在为块码时且发送数据的比特数不是代码的块长的整数倍时，需要发送多余的比特。因此，在使用块大小(size)较大的LDPC-BC或原模图(protograph)的大小(size)较大的LDPC-CC时，发送的多余的比特的数量增多。特别是，在分组通信中会产生下述问题，即，在将发送数据的比特数较小的分组发送时，由于发送多余的比特而使数据的传输效率显著降低。但是，非专利文献I 非专利文献7中所示的LDPC码难以解决该问题。为了解决该问题，要求设计能够由原模图的大小比非专利文献I 非专利文献7小的原模图构成的LDPC-CC。关于这方面，如果从卷积码生成LDPC-CC，则能够使原模图的大小比非专利文献I 非专利文献7小。另外，从卷积码生成LDPC-CC，并对信息序列进行使用了 LDPC-CC的纠错编码而发送时,要求设法提高接收质量。本发明鉴于 上述各方面而完成，提供在从卷积码生成LDPC-CC并对信息序列进行使用了 LDPC-CC的纠错编码而发送时，能够获得良好的接收质量的用于LDPC-CC的编码方法、编码器以及解码器。解决问题的方案根据本发明一实施例，提供了发送方法，所述发送方法包括以下步骤:提供用于生成奇偶校验矩阵的、满足零的3种不同的奇偶校验多项式的步骤，所述奇偶校验矩阵用于生成时变周期为3、编码率为(n-l)/n的低密度奇偶校验卷积码，其中η为2以上的整数；所述3种不同的奇偶校验多项式以时变周期3有规律地进行切换，对于信息序列以及以前所计算的奇偶序列，使用所述3种不同的奇偶校验多项式进行异或运算算出奇偶序列，获得作为低密度奇偶校验卷积码代码字的所述信息序列和所述奇偶序列的步骤，所述3种不同的奇偶校验多项式，通过式(I 一 k)来表达，包括信息序列Xj的多项式表达即Xj (D)以及奇偶序列的多项式表达即P (D)，其中，k为1、2、3，j为I以上η-1以下的整数，所述Xj(D)的系数以及所述P (D)的系数表示所述奇偶校验矩阵中包含的“I”的要素的位置，所述Xj (D)的系数的次数即,1),1、,1),2、,1),3为整数、其中，p=l、2、3、…n-1，而 a#k,p,
I ^ # k, p, 2 ^ # k, p, 3,
所述P (D)的系数的次数即bsmbWybsu为整数、而b Φ b#k,2#b#k,3，所述3种不同的奇偶校验多项式作为将所述Xj (D)的系数的次数以及P (D)的系数的次数除以3得到的余数的组合，(a#kjja%3, 3#1;」,2%3、^,3%3)为(0、1、2)、(0、2、1)、(1、0、2)、(1、2、0)、(2、0、1)、(2、1、0)中的任一个的多项式，(b # ka%3、b # k,2%3、b#1;,3%3)为(0、1、2)、(0、2、1)、(1、0、2)、(1、2、0)、(2、0、1)、(2、1、0)中的任一个的多项式，所述3种不同的奇偶校验多项式(I 一 k)为
权利要求
1.发送方法，所述发送方法包括以下步骤: 提供用于生成奇偶校验矩阵的、满足零的3种不同的奇偶校验多项式的步骤，所述奇偶校验矩阵用于生成时变周期为3、编码率为(n-l)/n的低密度奇偶校验卷积码，其中η为2以上的整数； 所述3种不同的奇偶校验多项式以时变周期3有规律地进行切换，对于信息序列以及以前所计算的奇偶序列，使用所述3种不同的奇偶校验多项式进行异或运算算出奇偶序列，获得作为低密度奇偶校验卷积码代码字的所述信息序列和所述奇偶序列的步骤， 所述3种不同的奇偶校验多项式，通过式(I 一 k)来表达，包括信息序列Xj的多项式表达即Xj (D)以及奇偶序列的多项式表达即P (D)，其中，k为1、2、3，j为I以上n-Ι以下的整数，所述Xj (D)的系数以及所述P (D)的系数表示所述奇偶校验矩阵中包含的“I”的要素的位置，所述Xj (D)的系数的次数即a#^、a#k,p,2、a#k,p,3为整数、其中，p=l、2、3、…n-1，而 a#k,pa Φ a#k,p,2 Φ a#k,p,3，所述 P (D)的系数的次数即 b # ka、b # k,2、b # k,3 为整数、而b#!^古b#k,2古b#k,3，所述3种不同的奇偶校验多项式作为将所述Xj (D)的系数的次数以及P (D)的系数的次数除以3得到的余数的组合，」,3%3)为(0、1、2)、(0、2、1)、(1、0、2)、(1、2、0)、(2、0、1)、(2、1、0)中的任一个的多项式，(b#1^%3、13#1;,2%3、13#1;,3%3)为(0、1、2)、(0、2、1)、(1、0、2)、(1、2、0)、(2、0、1)、(2、1、0)中的任一个的多项式， 所述3种不同的奇偶校验多项式(I 一 k)为 I, l_|_pa#k, I, 2_|_pa#k, I, 3) χ ①)+ ①過，2，l+j^aftk，2，2_|_pa#k, 2，3) χ ①)+ _|_ ( ■ pa#k, n-1, l_|_pa#k, n-1，2_|_pa#k, n-1，3) χ ①)+l_|_pb#k, 2_|_pb#k, 3) p ①)—Q 将所述信息序列和获得的所述奇偶序列进行发送的步骤。
2.如权利要求1所述的发送方法， 在所述3种不同的奇偶校验多项式中， 所述Xj (D)的系数的次数即为O的情况下，将所述Xj (D)的系数的次数除以3所得的余数的组合中(a#为(1、2)、(2、I)中的任一个， 所述P (D)的系数的次数即b #k,3为O的情况下，将所述P (D)的系数的次数除以3所得的余数的组合中(b # k,#3、b # k ,2%3 )为(1、2 )、( 2、I)中的任一个。
3.发送装置，所述发送装置包括: 奇偶计算单元，用于提供用于生成奇偶校验矩阵的、满足零的3种不同的奇偶校验多项式， 所述奇偶校验矩阵用于生成时变周期为3、编码率为(n-l)/n的低密度奇偶校验卷积码，其中η为2以上的整数， 所述3种不同的奇偶校验多项式以时变周期3有规律地进行切换，对于信息序列以及以前所计算的奇偶序列，使用所述3种不同的奇偶校验多项式进行异或运算算出奇偶序列，获得作为低密度奇 偶校验卷积码代码字的所述信息序列和所述奇偶序列， 所述3种不同的奇偶校验多项式，通过式(I 一 k)来表达，包括信息序列Xj的多项式表达即Xj (D)以及奇偶序列的多项式表达即P (D)，其中，k为1、2、3，j为I以上n-Ι以下的整数，所述Xj (D)的系数以及所述P (D)的系数表示所述奇偶校验矩阵中包含的“I”的要素的位置，所述Xj (D)的系数的次数即a#^、a#k,p,2、a#k,p,3为整数、其中，p=l、2、.3、…n-1，而
4.接收方法，所述接收方法包括以下步骤: 接收包括信息序列和奇偶序列的信号的步骤； 对接收的所述信号附加由各比特值为零的规定数的比特构成的比特序列的步骤； 利用低密度奇偶校验卷积码的置信传播，使用对应于3种不同的奇偶校验多项式的校验矩阵进行行处理运算的步骤， 所述3种不同的奇偶校验多项式，通过式(1- k)来表达，包括信息序列X」的多项式表达即Xj (D)以及奇偶序列的多项式表达即P (D)，其中，k为1、2、3，j为I以上n-Ι以下的整数，η为2以上的整数，所述Xj (D)的系数以及所述P (D)的系数表示所述奇偶校验矩阵中包含的“I”的要素的位置，所述Xj (D)的系数的次数即3#^1、,1),2、3#1;,1),3为整数、其中，P=l、2、3、…n-Ι,而关a#k,p,2关a#k,p,3,所述P (D)的系数的次数即b# k,l、b # k,2、b # k,3 为整数、而# k，3 所述3种不同的奇偶校验多项式作为将所述Xj (D)的系数的次数以及P (D)的系数的次数除以3得到的余数的组合，(1、0、2)、(1、2、0)、(2、0、1)、(2、1、0)中的任一个的多项式，(b # ka%3, b # kj2%3, b # kj3%3)为(0、1、2)、(0、2、1)、(1、0、2)、(1、2、0)、(2、0、1)、(2、1、0)中的任一个的多项式， 所述奇偶校验多项式(I 一 k)为
5.接收装置，所述接收装置包括: 接收单元，用于接收包括信息序列和奇偶序列的信号； 附加单元，用于对接收的所述信号附加由各比特值为零的规定数的比特构成的比特序列； 行处理运算单元，用于利用低密度奇偶校验卷积码的置信传播，使用对应于3种不同的奇偶校验多项式的校验矩阵进行行处理运算，所述3种不同的奇偶校验多项式，通过式(I 一 k)来表达，包括信息序列Xj的多项式表达即Xj (D)以及奇偶序列的多项式表达即P (D)，其中，k为1、2、3，j为I以上n-Ι以下的整数，η为2以上的整数，所述Xj (D)的系数以及所述P (D)的系数表示所述奇偶校验矩阵中包含的“I”的要素的位置，所述Xj (D)的系数的次数即3#^1、,1),2、3#1;,1),3为整数、其中，P=l、2、3、…n-Ι,而关a#k,p,2关a#k,p,3,所述P (D)的系数的次数即b# k,l、b # k,2、b # k,3 为整数、而# k，3 所述3种不同的奇偶校验多项式作为将所述Xj (D)的系数的次数以及P (D)的系数的次数除以3得到的余数的组合，(1、0、2)、(1、2、0)、(2、0、1)、(2、1、0)中的任一个的多项式，(b # ka%3, b # kj2%3, b # kj3%3)为(0、1、2)、(0、2、1)、(1、0、2)、(1、2、0)、(2、0、1)、(2、1、0)中的任一个的多项式， 所述3种不同的奇偶校验多项式(I 一 k)为 (■ pa#k, I, l_|_pa#k, I, 2_|_pa#k, I, 3) χ ①)+ ①過，2，l+j^aftk，2，2_|_pa#k, 2，3) χ ①)+ _|_ ①過，n- 1, l_|_pa#k, η-1，2_|_pa#k, η-1，3) χ ①)+l_|_pb#k, 2_|_pb#k, 3) p ①)—Q 列处理运算单元，用于使用所述校验矩阵进行列处理运算； 判定单元，用于利用所述行处理运算单元和列处理运算单元的运算结果估计所述信息序列。
全文摘要
公开了发送方法和装置、接收方法和装置，所述发送方法包括以下步骤提供用于生成奇偶校验矩阵的、满足零的3种不同的奇偶校验多项式的步骤，所述奇偶校验矩阵用于生成时变周期为3、编码率为(n-1)/n的低密度奇偶校验卷积码，其中n为2以上的整数；所述3种不同的奇偶校验多项式以时变周期3有规律地进行切换，对于信息序列以及以前所计算的奇偶序列，使用所述3种不同的奇偶校验多项式进行异或运算算出奇偶序列，获得作为低密度奇偶校验卷积码代码字的所述信息序列和所述奇偶序列的步骤，将所述信息序列和获得的所述奇偶序列进行发送的步骤。
文档编号H03M13/11GK103220004SQ201310151519
公开日2013年7月24日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年9月28日
发明者村上丰, 冈村周太, 折桥雅之, 岸上高明, 冈坂昌藏 申请人:松下电器产业株式会社