[发明专利]处理分块低密度奇偶校验码的系统和方法

说明书

本申请是国际申请日为2004年8月26日、中国申请号为200480023682.2、发明名称为“在移动通信系统中编码/解码分块低密度奇偶校验码的装置和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及移动通信系统，尤其是，涉及一种用于编码/解码分块低密度奇偶校验(LDPC)码的装置和方法。

背景技术

随着在二十世纪七十年代后期在美国对蜂窝移动通信系统的引入，韩国开始以高级移动电话服务(AMPS)系统(第一代(1G)模拟移动通信系统)提供电话通信业务。在二十世纪九十年代中期，韩国使码分多址(CDMA)系统(第二代(2G)移动通信系统)商业化，以提供语音和低速数据业务。

在二十世纪九十年代的后期，韩国部分地部署了一种IMT-2000(国际移动电信-2000)系统(第三代(3G)移动通信系统)，其目标是高级无线多媒体业务、在世界范围内的漫游和高速数据业务。第3代移动通信系统是顺应服务数据量的迅速增长、为了以高速传输数据而特别开发的。也就是说，该第3代移动通信系统已经发展成数据分组业务通信系统，并且该数据分组业务通信系统给多个移动站传送突发分组数据，并且被设计用于传输海量数据。该数据分组业务通信系统正在被开发用于高速数据分组业务。

第3代移动通信系统正演进为第4代(4G)移动通信系统。4G移动通信系统正在进行标准化，除前代移动通信系统提供的单纯的无线通信服务之外，4G移动通信系统还对有线通信网络和无线通信网络之间的交互作用和集成化进行标准化。必须为无线通信网络开发用于传输高达有线通信网络中可获得的容量级别的大量数据的技术。

由于需要能够处理和传输诸如图像和无线电数据的数据以及单纯话音业务数据的高速、大容量通信系统，所以，为了改善系统性能，必须使用一种适宜的信道编码方案来提高系统传输效率。根据在数据传输期间的信道条件，移动通信系统不可避免地遭遇由于噪声、干扰和衰落而出现的差错。该差错的存在导致信息数据的损失。

为了降低由于差错的存在而导致的该信息数据损失，通过使用各种各样的差错控制技术有可能改善移动通信系统的可靠性。一种使用纠错码的技术是最流行使用的差错控制技术。现在将描述作为典型纠错码的turbo码和低密度奇偶校验(LDPC)码。

Turbo码

Turbo码是在同步3G移动通信系统和异步3G移动通信系统中使用的纠错码。众所周知，在高速数据发送期间，turbo码在性能增益方面优于先前用作主前向纠错码的卷积码。此外，turbo码在以下的方面是有益的，即，其可以高效地纠正由在传输信道中产生的噪音所引起的差错，从而提高数据发送的可靠性。

LDPC码

LDPC码可以使用基于因子图的和积算法的迭代译码算法来解码。因为LDPC码的解码器使用基于和积算法的迭代译码算法，因此比turbo码的解码器的复杂度低。此外，与turbo码的解码器相比较，LDPC码的解码器容易以并行处理解码器来实现。当利用因子图表示LDPC码的时候，在LDPC码的因子图上存在环。众所周知，在存在环的LDPC码的因子图上的迭代译码是次于最优化的(次最优的)。此外，已经用实验方法证明，通过迭代译码，LDPC码具有极好的性能。但是，当许多具有短长度的环存在于LDPC码的因子图当中的时候，LDPC码性能降低。因此，正在不断地进行研究，旨在开发一种用于设计LDPC码的技术，以便在LDPC码的因子图上不存在短长度的环。

由于生成矩阵通常具有高重量密度的特性，LDPC码的编码过程已经发展成一种使用具有低重量密度的奇偶校验矩阵的编码过程。“重量”代表构成生成矩阵和奇偶校验矩阵的元素当中具有非零值的元素。尤其是，如果在奇偶校验矩阵中对应于奇偶性的部分矩阵具有规则的格式，更加高效的编码是可能的。

因为LDPC码包括具有非零值的各种各样的码，所以在将LDPC码投入到实际使用时，开发用于各种类型LDPC码的高效编码算法和高效解码算法是非常重要的。此外，因为LDPC码的奇偶校验矩阵决定LDPC码的性能，因此设计具有极好性能的奇偶校验矩阵也是非常重要的。也就是说，为了产生一个高性能的LDPC码，必须同时考虑具有极好性能的高效奇偶校验矩阵、高效编码算法和高效解码算法。

一个LDPC码是由奇偶校验矩阵定义的，在奇偶校验矩阵中大部分的元素具有0值，并且除具有0值的元素之外的小部分元素具有1值。例如，(N，j，k)LDPC码是具有分组长度N的线性分组码，并且是通过稀疏的奇偶校验矩阵定义的，在稀疏的奇偶校验矩阵中，每列具有j个具有1值的元素，每个行具有k个具有1值的元素，并且除了具有1值的元素之外的所有元素都具有0值。