在单个ldpc码字内使用多个编码强度的编码技术的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于通信和数据存储应用的编码技术。
【背景技术】
[0002]低密度奇偶校验(LDPC)编码技术正变得越来越流行，并且已为若干通信标准所接受，例如IEEE 802.ll(W1-Fi?)WiMAX?、长期演进(LTE)、数字视频广播(DVBc2)、电缆数据服务接口规范(D0CSIS3.1)等。
[0003]LDPC编码是一种块编码。在编码侧，编码器向每k个彳目息比特添加m个奇偶(冗余)比特以形成n = k+m个编码比特。在解码侧，解码器使用m个奇偶校验等式从η个编码比特提取k个信息比特。码率被定义为k/n。
[0004]像所有的前向纠错(FEC)编码技术一样，LDPC编码使用冗余比特中携带的额外信息来恢复丢失或损坏的信息比特。换言之，LDPC码字发送比原始信息比特更多的“信息”并将原始信息与冗余信息“互连”以便解码器能够恢复丢失或损坏的原始信息比特。所使用的编码的恢复能力被定义为编码强度。
【附图说明】
[0005]图1是用图片例示了本文给出的编码技术的图示。
[0006]图2A和图2B是根据本文给出的技术在组合的单个码字中使用的两个示例码的Tanner 图0
[0007]图3例示了图2A和图2B的Tanner图的组合/并联。
[0008]图4是类似于图3、但示出在图2A和图2B的两个Tanner图之间连接的交叉分支的图示。
[0009]图5是更详细地示出图2A和图2B的两个Tanner图之间的交叉分支的放置的图不O
[0010]图6是描绘了根据本文给出的技术的用于编码信息比特的操作的流程图。
[0011]图7是例示了符号星座的示例的图示，该符号星座中不同位置的比特利用不同的编码强度被分组并编码。
[0012]图8是根据本文给出的技术被配置来编码信息比特的设备的框图。
【具体实施方式】
[0013]皿
[0014]本文给出用于编码信息比特的技术。所述信息比特基于各个比特的对信道损害的免疫性和固有可靠性被划分为至少两组。每组信息比特利用不同的编码强度/编码率被编码。产生的码字可在存储介质中存储或在通信信道中发送。
[0015]示例实施例
[0016]目前的低密度奇偶校验(LDPC)编码技术对所有信息比特同等地应用相同的编码强度。即，单个码率被用于码字中包含的所有信息比特。
[0017]本文给出的是基于对相应信息比特的信道损害的固有可靠性和免疫性、不同编码强度/编码率被应用于不同信息比特的编码技术。多个编码强度/编码率被用在单个LDPC码字内。该多编码强度/编码率LDPC码字的优点包括更好的编码增益和更少的编码开销。
[0018]信息比特被用来表示用于在数据存储设备或介质中存储或在通信信道中通信的数据。一般地，每个信息比特对信道损害不具有相同可靠性或免疫性。例如，在通信应用中，比特被映射到符号并且比特到符号映射是“不同等的”，导致对信道损害的可靠性和免疫性的不同。该不同等的比特到符号映射的示例在下面结合图7来描述。
[0019]对所有信息比特应用相同的编码强度(编码率)不对所有信息比特提供同等的纠错能力，因为比特天生具有不同的可靠性(不同的编码要求)。这与编码的目的，即，“平均”所有比特的可靠性以便丢失或损坏的比特能够被恢复相矛盾。
[0020]因此，本文给出了这样的编码方案，其中取决于信息比特对信道损害(诸如通信信道中的损害或与特定存储设备或存储介质相关的损害)的固有可靠性和免疫性，不同的编码强度被应用于单个码字(例如，单个LDPC码字)内的不同组的信息比特。码字是从利用不同编码强度(编码率)编码的多个成分码字构造的，内分支将多个码字连接在一起。内分支被结构化以满足某种码的性能标准(例如，满足预定标准的复合码的围长)。
[0021]该LDPC编码方案存在若干优点。第一，它减少了复杂性。一些信息比特可以利用较高码率来编码，导致较少的计算。第二，它具有更好的编码增益。比特的固有可靠性作为因素被计入代码结构，在产生的码字中取得改善的编码增益。第三，它享有较少的编码开销。一些比特利用较高的码率被编码，使得总编码率增加，导致降低的编码开销。
[0022]现在参考图1，图1是用图片示出根据这些技术的编码方案的图示。在图1中，信息比特串在标号10处被示出。该比特串10待编码以用于通信信道中的通信或存储。在信息比特串10中，一些比特天生地更容易遭受信道损害或较不可靠，并且这些比特在标号12处被示出。相反，串10中的其他比特天生地较不易遭受信道损害并且更可靠，并且这些比特在标号14处被示出。较高可靠性比特14被分组在一起并利用较低编码强度/较高编码率被编码，如标号16处所示。较低可靠性比特12被分组在一起并利用较高编码强度/较低编码率被编码，如标号18处所示。产生的码字20因而包括利用较低编码强度/较高编码率来编码较高可靠性比特14所产生的第一成分码字的第一多个比特22，以及利用较高编码强度/较低编码率来编码较低可靠性比特12所产生的第二成分码字的第二多个比特24。码字20是具有多个编码强度/编码率、即具有分别被利用不同编码强度来编码的两个(或更多个)互连的成分码字的单个码字。图1的示例中示出的比特数目不打算成为限制性的，而是仅用于本文给出的编码技术的一般概念的例示性目的。
[0023]现在参考图2A和图2B。这些图中示出的图示被称为Tanner图。Tanner图是LDPC奇偶校验矩阵的图形表示，并且被广泛用于LDPC编码/解码。Tanner图包括两列节点，左列包括表示信息比特的可变节点，右列包括表示约束(奇偶校验等式)或冗余比特的校验节点。在可变节点的数目为k、校验节点的数目为m的示例中，编码率为k/ (k+m)。
[0024]图2A 示出用于第一码 Cl 的 Tanner 图 G1，其中 Cl(nl，kl，ml = nl_kl)，图 2B 示出用于第二码C2的Tanner图G2，其中C2 (n2，k2，m2 = n2~k2)。图2A和图2B示出的节点数目仅用于例示目的并且不打算精确指示编码器和解码器中使用的校验节点和信息节点的实际数目，也不打算精确指示图2A和图2B所示示例中使用的编码率。码Cl的编码率为CRl = kl/nl，并且C2的编码率为CR2 = k2/n2。在这些示例中，CRl > CR2，意味着码C2强于码Cl。编码率被定义为k/n，k为信息比特的数目，η为编码比特的数目。编码率越高，码中的奇偶比特越少，所以编码强度越弱，反之亦然。编码强度与码率/编码率成反比。图2Α和图2Β所示的码Cl和C2的Tanner图在下文中被用于描述将信息比特编码到单个多编码强度码字中的编码方案。
[0025]图3例示了码Cl和C2的Tanner图Gl和G2的组合/并联，以构造用于复合码字的具有k = kl+k2个可变节点和m = ml+m2个校验节点的更大Tanner图G。在组合的Tanner图G中，码Cl和C2被称为成分码或成分码字。
[0026]接下来，在图4中，分支被放置在码Cl和C2的Tanner图Gl和G2之间。这些分支在标号30处被示出并被称为交叉分支。这些交叉分支的数目L可通过Tanner图Gl和G2的“度”来确定。例如，L = max (Dl, D2)，其中Dl和D2分别为Tanner图Gl和G2的平均度。“度”指代从k个节点(表示信息比特)到m个校验节点(表示冗余或校验比特)的连接的数目。
[0027]现在转向图5，示出Tanner图Gl和G2之间的交叉分支30的连接的图示被提供。将交叉分支连接到可变节点和校验节点的过程被描述如下。
[0028]1.第一交叉分支被连接到Tanner图Gl中的第一可变节点。
[0029]2.被选交叉分支被连接到Tanner图G2的第一校验节点。
[0030]3.带有添加的交叉分支的复合Tanner图G的最小围长值被计算。码的围长是其Tanner图中最短循环的长度。如本领域已知的，“循环”指代在穿过信息节点和校验节点后从开始点节点回到该同一节点的所有路径之和。
[0031]4.如果最小围长满足预定标准，则下一交叉分支被选择并且处理在操作I处重复。否则，不同的对被选择，所述对是Gl的可变节点和G2的校验节点，或者是G2的可变节点和Gl的校验节点，并且处理去往操作3。例如，预定标准可以是最小围长为3。
[0032]5.如果所有交叉分支被连接，则处理停止。如果不是，则最小围长标准(降低要求)改变或者不同的成分码Cl和C2被选择。
[0033]总而言之，(与不同编码强度/编码率相关的)成分码字的Tanner图表示之间的交叉分支被计算，其中交叉分支的数目是基于每个码字的Tanner图表示的平均度的。交叉分支被计算以便产生的作为成分码字的复合的单个码字具有满足预定标准的围长。
[0034]现在参考图6来描述描绘了根据本文给出的技术的编码处理的操作的流程图。为了该描述，还参考图5。在40处，待编码的信息比特基于各个比特的对信道损害的固有可靠性和免疫性被划分成(至少两)组。例如，如图5所示，k个信息比特被划分成分别具有kl和k2个信息比特的两组，使得kl+k2 = k0该划分是以kl个比特天生比k2个比特更可靠的方式完成的。
[0035]在50处，每组彳目息比特利用不同的编码强度/编码率被编码。例如，在图5中，kl个比特根据码强度/码率CRl被映射到Tanner图Gl中的可变节点上，并且k2个比特根据码强度/码率CR2被映射到Tanner图G2中的可变节点上。该映射的实际实施可通过相应的复合奇偶校验矩阵来完成。编码率对于kl和k2个比特分别为CRl和CR2。有效编码率将为(kl+k2)/(nl+n2)。再次，在本示例中，CRl > CR2。
[0036]在60处，产生的码字被存储在存储设备或存储介质中，