[发明专利]用于将校验不规则非系统IRA码编码和解码的系统和方法

说明书

本发明涉及用于在其中期望容量实现编码的任何通信或电子系统中，将消息的校验不规则非系统IRA码编码和解码的系统和方法。根据这些系统和方法，采用了改善的IRA编码策略，包括采用不规则且展现低错误平层的容量接近非系统IRA码的IRA编码策略。这些非系统IRA码在其中可由于信道损害引起达一半的编码位损失，和/或其中期望互补编码位经由两个或更多通信子信道传输的情境中是特别有利的。编码器包括信息位重复器和编码器、一个或多个交织器、校验节点组合器、校验节点旁路和累加器。解码器包括去映射器、一个或多个校验节点处理器、累加器解码器、位解码器，以及一个或多个交织器/去交织器。

相关申请的交叉引用

本申请要求由相同发明人于2012年12月3日提交的、题为“用于将校验不规则非系统IRA码编码和解码的系统和方法”的第13/693,029号美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于在其中期望实现编码的的容量的任何通信系统中编码和解码消息的方法和系统，其中该通信系统包括全数字或混合数字无线电(HD无线电或HDR)通信发射器和接收器，以及其他无线或有线通信系统。

背景技术

Turbo码和低密度奇偶校验(LDPC)码是先进的前向纠错(FEC)方案。随着信息块大小增大，已知这些码性能接近香农极限。同样，这些码在设计现代有线和无线通信系统，诸如3G蜂窝、Wi-Fi、Wi-MAX、DVB-x(-C2/T2/S2、-SH、-RCS/RCS2、-NGH)、ADSL2+和遥测技术(CCSDS)中以及对于磁盘的可靠性是有吸引力的。实践中，考虑到并行解码架构，LDPC码可有效实施并实现高数据吞吐量。LDPC码可具有比turbo码更好的纠错能力，尤其是对于较高的编码速率和较大的块大小。如本领域中已知，不规则重复累积(IRA)码是特征在于比通常的LDPC码更低的编码复杂性的具有可比较的误码率性能的一类LDPC码。

在本领域中普遍意识到这些容量实现码(例如，turbo、LDPC和IRA)需要是系统性的以使得能够在低信噪比实现其收敛。在系统码中，信息位与编码位或奇偶校验位一起经由信道传输。信息数目对奇偶校验位数目的比率取决于编码率(R)。在非系统码中，不传输信息位但仅传输编码位。直到近来，缺少关于非系统容量实现码的工作。然而，应注意在某些现有技术系统中，非系统IRA码可与系统IRA码一样执行。重要地，在一些通信情境下，非系统容量实现码可具有优于系统容量实现码的显著优点。

非系统码优于系统码的典型情境是：(i)在所接收的编码位流的一小部分上存在强干扰或其他信道损害；(ii)卫星分集(当由于严重的遮蔽或多径衰落因此来自一个卫星的信号损失时)；(iii)MIMO传输，或通常的传输分集(例如，来自两个或更多个站点或天线的信号传输，或在时间或频率上的多个信号传输)；以及(iv)混合自动重复请求(HARQ或混合ARQ)系统(其中包重发可采用全互补编码位)。

例如，在具有双卫星分集的系统诸如Sirius卫星数字无线电系统中，例如，其中相同信息包从两个卫星传输，期望在两个卫星编码符号流上实施互补编码，使得每个流具有编码率R但来自两个流的组合信号具有编码率R/2。这可用非系统码通过采用速率R/2的已编码流的互补删余(puncturing)以获得每个的速率均为R的两个互补的已编码流容易地实现。因此，当来自两个卫星的信号都有效接收时，接收具有强FEC的组合信号。如果来自卫星中的一个的信号被树或建筑物衰减或遮挡，则来自另一卫星的信号仍受速率R的FEC码保护。关于系统容量实现码，互补编码和组合不是有效的，因为通常所有系统位需要在两个流中重复，并且仅奇偶校验位可以是互补的，因此，引起组合信号中较低效的FEC保护。对于本领域技术人员，在包括上述通信情境的其他前述通信情境下系统码为什么不可以是期望的相似推论是明显的。因此，需要具有低错误平层的容量接近的非系统码，包括改善的IRA编码策略。