10gbase-t系统中ldpc编码器的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请实施例一般涉及数据通信中的检错，并尤其涉及基于低密度奇偶校验(LDPC)编码的检错和/或纠错。
[0002]相关技术背景
[0003]许多通信系统使用纠错码。具体而言，纠错码可通过在数据流中引入冗余度来补偿这些系统中固有的信息传递不可靠性。低密度奇偶校验(LDPC)码是一种特定类型的纠错码，其使用迭代编码系统。LDPC码可由二部图(常常称为“Tanner图”)来表示，其中一组变量节点对应于码字的信息位，并且一组校验节点表示定义该码的奇偶校验约束。变量节点和校验节点在该图中若被边连接，则它们被认为是“邻居”。当且仅当对于每个校验节点，与所有相邻变量节点相关联的位的模2总和为O (即，它们包括偶数个I)时，与变量节点序列具有一对一关联的位序列才是有效码字。
[0004]例如，图1A示出表示示例性LDPC码的二部图100。二部图100包括连接至4个校验节点120 (由正方形表示)的一组5个变量节点100 (由圆形表示)。图100中的边将变量节点110连接至校验节点120。图1B示出二部图100的矩阵表示150。矩阵表示150包括奇偶校验矩阵H和码字向量X，其中1115表示码字X的位。更具体地，当且仅当Hx =O时，码字向量X才表示有效码字。
[0005]所接收到的LDPC码字可被解码以产生原始码字的经重构版本。在不存在差错的情况下或者在可纠正差错的情形中，解码可被用来恢复已被编码的原始数据单元。例如，LDPC解码器可通过以下操作来工作:沿着各边在二部图100内交换消息，以及通过基于传入消息在各节点处执行计算来更新这些消息。图100中的每个变量节点110可初始地被提供以“软位”(例如，表示码字的收到位)，其指示如由从通信信道所作的观察所确定的相关联位的值的估计。LDPC解码器可以通过基于对应的LDPC码的奇偶校验约束来迭代地从存储器读取软位及将软位迭代地写回存储器来更新软位。
[0006]用于解码LDPC码字的奇偶校验矩阵H是“稀疏”的(即，矩阵H包含的I显著少于O)。例如，IEEE 802.3an以太网标准所采用的LDPC码为行权重为32且列权重为6的384x2048矩阵。换句话说，H的每一行有32个1，并且H的每一列由6个I。H的稀疏性使得能对所接收到的码字进行高效解码。相反，一般用于对LDPC码字进行编码的生成矩阵(G)并不是稀疏的(例如，GHt= O)。由此，由于此类高编码复杂度，实现生成矩阵G的LDPC编码器常常是十分复杂和/或低效的。
[0007]概沭
[0008]提供本概述以便以简化形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题内容的关键特征或必要特征，亦非旨在限定要求保护的主题内容的范围。
[0009]所公开的操作的设备和方法可协助对要被传送到另一设备的数据进行编码。对于一些实施例，该设备可包括用以存储要被编码成码字(C)的一组信息的存储器元件，其中该码字包括该组信息位和一组奇偶校验位；以及一个或多个处理器，用以(i)将第一位值指派给该组奇偶校验位中的第一奇偶校验位，以及(ii)至少部分地基于指派给第一奇偶校验位的第一位值来编码该组奇偶校验位中的剩余奇偶校验位。该一个或多个处理器可以使用该组信息位和用于低密度奇偶校验(LDPC)码的奇偶校验矩阵(H)来对剩余的奇偶校验位进行编码。该一个或多个处理器也可以确定经编码的码字在给定了该LDPC码的前提下是否是有效码字，并且若其不是有效码字则改变该码字的一个或多个位值。
[0010]对于一些实施例，可以基于奇偶校验矩阵H的线性无关行来生成新的奇偶校验矩阵(H。)。每个剩余的奇偶校验位可以接着基于方程:Η# = O来被迭代地求值。具体地，剩余的奇偶校验位可以通过迭代地解一个或多个向量方程来被求值。
[0011]对于一些实施例，若该码字不是有效码字，则第一奇偶校验位可以被指派第二位值。该一个或多个处理器可以接着确定剩余的奇偶校验位中的哪些(若有)受到第一奇偶校验位的影响，并且改变这些受影响的奇偶校验位的位值。例如，该一个或多个处理器可以在查找表中查找受影响的奇偶校验位。
[0012]使用奇偶校验矩阵H(例如，而非生成矩阵G)来编码LDPC码字会由于H的稀疏性而实质性地降低编码操作的复杂度。此外，假定第一奇偶校验位的位值以及基于该假定迭代地对剩余的奇偶校验位进行求值使得LDPC编码操作能以实质上线性的方式被快速执行。此外，因为仅有有限数目的剩余奇偶校验位可能受到第一奇偶校验位的值的不正确假定的影响，所以基于不正确的假定所生成的码字可以后续用单步被纠正(例如，通过改变受影响的奇偶校验位的位值)。
[0013]附图简沐
[0014]本发明各实施例是作为示例来解说的，且不旨在受附图中各图的限定，其中:
[0015]图1A-1B示出了示例性LDPC码的图和矩阵表示；
[0016]图2示出根据一些实施例的通信系统；
[0017]图3是描绘根据一些实施例的数据编码操作的解说性流程图；
[0018]图4是根据一些实施例的LDPC处理设备的框图；
[0019]图5是描绘根据一些实施例的对码字的奇偶校验位进行求值的方法的解说性流程图；
[0020]图6是描绘根据一些实施例的另一数据编码操作的解说性流程图；以及
[0021]图7是根据一些实施例的编码器的框图。
[0022]详细描沐
[0023]在以下描述中，阐述了众多具体细节(诸如具体组件、电路、和过程的示例)，以提供对本公开的透彻理解。如本文所使用的，术语“耦合”意指直接连接到、或通过一个或多个居间组件或电路来连接。而且，在以下描述中并且出于解释目的，阐述了具体的命名以提供对本公开各实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，可以不需要这些具体细节就能实践本发明各实施例。在其他实例中，以框图形式示出公知的电路和设备以避免混淆本公开。本文所描述的各种总线上所提供的任何信号可以与其他信号进行时间复用并且在一条或多条共用总线上提供。另外，各电路元件或软件块之间的互连可被示为总线或单信号线。每条总线可替换地是单信号线，而每条单信号线可替换地是总线，并且单线或总线可表示用于各组件之间的通信的大量物理或逻辑机制中的任一个或多个。本发明各实施例不应被解释为限于本文描述的具体示例，而是在其范围内包括由所附权利要求所限定的所有实施例。
[0024]图2示出根据一些实施例的通信系统200。发射机210将信号发射到信道220上，并且接收机230从信道220接收该信号。发射机210和接收机230可以是例如计算机、交换机、路由器、集线器、网关、和/或类似设备。对于一些实施例，通信系统是基于IEEE802.3an以太网标准的10GBASE-T以太网系统(例如，信道220是有线链路)，虽然其他的有线通信标准也可以被系统200所采用。在其他实施例中，信道220可以是无线的。
[0025]通信系统200中的各个组件的瑕疵可能成为信号损伤的源，并由此导致信号降级。例如，信道220中的瑕疵可能引入信道畸变，其可包括线性畸变、多径效应、和/或加性高斯白噪声(AWGN)。为了对抗潜在的信号降级，发射机210和接收机230可分别包括LDPC编码器和解码器。特别地，发射机210可对传出数据执行LDPC编码以产生能由接收机230后续解码(例如，通过LDPC解码操作)以恢复原始数据的码字。对于一些实施例，发射机210可基于与发射机210和接收机230双方所使用的LDPC码相关联的奇偶校验矩阵(H)来生成码字。进一步，对于一些实施例，发射机210可以通过为第一奇偶校验位假定初始位值并且基于该第一奇偶校验位的初始位值迭代地对剩余的奇偶校验位进行求值来为该码字生成一组奇偶校验位。
[0026]图3是描绘根据一些实施例的数据编码操作300的解说性流程图。例如，参照图2，发射机210首先接收要被编码和传送的一组信息位(310)。对于一些实施例，这些信息位可以基于发射机210和接收机230之间共享的LDPC码来被编码成LDPC码字(c)。每个码字c可包括原始信息位(Cs)以及可被用来对原始信息位(^执行奇偶校验和/或恢复原始信息位Cs的一组奇偶校验位(c p)。对于一些实施例，LDPC码可对应于基于802.3an以太网标准(例如，10GBASE-T)的(2048, 1723)常规LDPC码。特别地，在802.3an以太网标准下，1723个信息位与325个奇偶校验位被组合以形成2048位码字。
[0027]发射机210接着将初始位值(b。)指派给码字c的第一奇偶校验位(cp [O]) (320)。如将会在以下更为详细地描述的，初始位值b。是第一奇偶校验位c p[0]的真实位值的“假定”。由此，对于一些实施例，初始位值b。可以是若该假定在后续被确定为不正确则可被改变或被纠正的任意性值(例如，O或者I)。应当注意，在本申请实施例中，仅为了简化起见，假定是针对“第一”奇偶校验位(即，cp[0])来做出的。对于其他实施例，初始位值b。可以为任何奇偶校验位Cp [O]-Cp [η]来假定。
[0028]最终，发射机210至少部分地基于被指派给第一奇偶校验位Cp [O]的初始位值b。来编码剩余的奇偶校验位(cp[l]-cp[n])。对于一些实施例，剩余的奇偶校验位cp[l]-cp[n]可以基于奇偶校验矩阵H(例如通过求解:Hc = O (mod 2))来被求值。进一步，对于一些实施例，发射机210可以例如通过确定最终的码字c对于给定的LDPC码而言是否是有效码字来验证奇偶校验位Cp[O]-Cp[η]是否被正确地编码了。若码字c并不代表有效的LDPC码字，那么发射机210可以基于初始位值b。来“翻转”或改变第一奇偶校验位c p[0]和未被正确地编码的任何剩余的奇偶校验位cp[l]-cp[n]的位值。
[0029]图4是根据一些实施例的LDPC处理设备400的框图。LDPC处理设备400包括编码器410、解码器420和收发机430，收发机430经由通信信道(例如，图2的信道220)传送和/或接收经LDPC编码的码字。对于一些实施例，通信信道可以对应于10GPBASE-T以太网信道(虽然可以使用其他通信介质)。对于一些实施例，LDPC码可以是基于802.3an以太网标准(例如，1