用于将校验不规则非系统ira码编码和解码的系统和方法_2

文档序号:9402331阅读:来源:国知局
外部信息交织和将对应于 第一级编码位的外发消息去交织。一个或多个位交织器(例如,矩形交织器)可包括在累 加器与一个或多个符号映射器之间。
[0019] 本发明的其他益处和特征可从结合附图考虑的以下详述变得清楚。然而,应理解 仅出于例示的目的绘制附图,并且不作为本发明的限制的定义,该本发明的限制应参考所 附权利要求书。
【附图说明】
[0020] 结合附图,通过实施方式的以下详述,本发明的其他特征、其性质和各优点将变得 清楚,在附图中:
[0021] 图1是采用IRA编码器的发射器的简化框图;
[0022] 图2是汉明(8,4)码的Tanner图;
[0023] 图3是根据本发明某些实施方式的用于校验不规则非系统IRA解码器的解码器简 化框图;
[0024] 图4是根据本发明某些实施方式的解码器消息经过流程和校验不规则非系统IRA 码的Tanner图;
[0025] 图5示出了在本发明某些实施方式中使用的校验不规则非系统IRA码和turbo码 的性能比较,其中编码率R= 1/3,呈现BPSK调制,其中图5 (a)示出了在误码率方面的性 能,而图5(b)示出了在误帧率方面的性能;
[0026] 图6示出了在本发明的某些实施方式中使用的校验不规则非系统IRA码和turbo 码的性能比较,其中编码率R = 5/12,呈现BPSK调制,其中图6(a)示出了在误码率方面的 性能,而图6(b)示出了在误帧率方面的性能;
[0027] 图7示出了在本发明的某些实施方式中使用的校验不规则非系统IRA码和呈现 BPSK调制的具有可比较帧大小的来自DVB-S2标准的系统IRA码的性能比较;
[0028] 图8是示出使用根据本发明某些实施方式的具有互补删余码的校验不规则非系 统IRA码的框图;
[0029] 图9示出了在本发明某些实施方式中使用的不规则非系统IRA码和turbo码的性 能比较,其中全编码率R= 1/3和5/12,两个或一个边带(互补码)被接收,呈现BPSK调 制;
[0030] 图10示出了具有接收的两个或一个边带的在本发明某些实施方式中使用的校验 不规则非系统IRA码和卷积码的性能比较,其中,独立瑞利衰落信道,BPSK调制,编码率R = 1/3,其中图10(a)示出了在误码率方面的性能,而图10(b)示出了在误帧率方面的性能;
[0031] 图11示出了具有接收的两个或一个边带的在本发明某些实施方式中使用的校验 不规则非系统IRA码和卷积码的性能比较,其中,独立瑞利衰落信道,BPSK调制,编码率R = 5/12,其中图11(a)示出了在误码率方面的性能,而图11(b)示出了在误帧率方面的性能;
[0032] 图12是示出使用根据本发明某些实施方式的在AM HD无线电数字广播系统中的 适于用64-QAM进行边带(上/下边带)传输的校验不规则非系统IRA码的框图;
[0033] 图13示出了在AM HD无线电数字广播系统中使用的64-QAM调制映射(MA3);
[0034] 图14示出了根据本发明某些实施方式的具有一个或多个边带的校验不规则非系 统IRA码的性能,其中,64-QAM (M3),R = 5/12,AWGN,其中图14(a)示出了在误码率方面的 性能,而图14(b)示出了在误帧率方面的性能;
[0035] 图15示出了根据本发明某些实施方式的具有一个或多个边带的约束长度9的卷 积码的性能,其中,64-QAM(M3),R= 5/12, AWGN,其中图15(a)示出了在误码率方面的性 能,而图15(b)示出了在误帧率方面的性能;
[0036] 图16示出了在独立瑞利衰落中的在本发明某些实施方式中使用的校验不规则非 系统IRA码和卷积码的性能比较,其中,64-QAM (M3),R = 5/12,其中图16(a)示出了在误 码率方面的性能,而图16(b)示出了在误帧率方面的性能;
[0037] 图17示出了由用于将AM HD无线电性能建模的地面传导结构(GCS)引起的信道 响应的示例;
[0038] 图18示出了在存在以不同概率发生的GCS的情况下,在AWGN信道中在本发 明某些实施方式中使用的校验不规则非系统IRA码和卷积码的性能比较,其中采用 64-QAM (M3)并且码率R = 5/12,其中图18(a)示出了在误码率方面的性能,而图18(b)示 出了在误帧率方面的性能。用于卷积码的时间分集分离等于3秒;
[0039] 图19示出了在存在以不同概率发生的GCS的情况下,在拉普拉斯噪音信道中在 本发明某些实施方式中使用的校验不规则非系统IRA码和卷积码的性能比较,其中采用 64-QAM (M3)并且码率R = 5/12,其中图19(a)示出了在误码率方面的性能,而图19(b)示 出了在误帧率方面的性能。用于卷积码的时间分集分离等于3秒;以及
[0040] 图20示出了在存在以不同概率发生的GCS的情况下,在拉普拉斯噪音信道中在 本发明某些实施方式中使用的校验不规则非系统IRA码和卷积码的性能比较,其中采用 64-QAM (M3)并且码率R = 5/12,其中图19(a)示出了在误码率方面的性能,而图19(b)示 出了在误帧率方面的性能。用于卷积码的时间分集分离等于4. 5秒。
【具体实施方式】
[0041] 校验不规则非系统IRA编码器和发射器
[0042] 根据某些实施方式在图1中示出了典型的简化发射器,其中该发射器具有校验不 规则非系统IRA编码器。发射器5100包括不同度数的也称为位重复器节点的一组位重复 器,其共同被称为不规则位重复器5101,其中不规则位重复器5101以不规则形式将线路 5107上的信息位序列u重复。例如,如本领域中已知,度数m的位重复器产生信息位的m个 相同副本。这些重复的信息位表示第一级编码位。交织器5102对线路5108上的重复的位 序列V执行伪随机置换,并在线路5109上产生交织的第一级编码位ν'。
[0043] 共同称为校验节点5103的一组不同度数的校验节点组合器对线路5109上的交织 器输出ν'进行操作,以产生线路5110上的第二级编码位,即校验位序列c。度数η的校验 节点组合器执行在{〇, 1}域中表示的η个输入位的模2加法,度数1的校验节点是旁路校 验节点,或简单地是校验旁路,其将输入位简单地转到输出。第二级编码位由仅是差分编码 器的累加器5104处理,从而产生线路5111上的第三级编码位,即编码位序列α。然后,使 用期望的调制映射(如BPSK、QPSK、M-QAM或其他期望的调制映射)将线路5111上的第三 级编码位变换成调制符号,在框5105中在线路5112上产生将要在信道5106上传输的调制 符号X。为了简单起见,这里考虑等效基带模型,省略了步骤诸如载波调制、功率放大和如在 本领域中已知的其他步骤。信道可包括加性高斯白噪音(AWGN)、乘性衰落,或其他形式的 多径衰落,以及可能的冲击干扰和其他干扰。最终,线路5113上的序列y是接收的基带信 号,包括通过上面提到的各种信道损害而失真的、传输的符号X。在用于接收器的本领域中 公知的处理之后,并且具体是在解调器采样后,一个符号间隔中的接收的符号可表示为
[0044] yk= A k · xk+nk+wk (I)
[0045] 在⑴中,Xk表示第k个符号间隔中的传输的调制符号,Ak表示乘性失真诸如衰 落的幅度,n k表示在同相(I)和正交(Q)信道中具有方差σ 2的复杂高斯白噪音,以及^表 示可能的干扰,其为了简便在进一步的方程中被忽略。每个调制符号Xk包括m个信息位, 其中m = Iog2(M),{xk(j)},j = 1,…,m,其中M是调制阶数。
[0046] 除图1所示的处理框之外,通常采用CRC编码器(为简便未示出)。同样,发射器 5100可包括如本领域中已知的和如在其他实施方式中讨论的各种其他框。
[0047] 在现有技术中,诸如在S. ten Brink等人的方法中,校验节点5103是双规则的并 包括度数1的校验节点(即,校验旁路,通过将进入的消息位简单转发到累加器5104)和度 数3的校验节点,该度数3的校验节点在将编码位转到累加器5104之前执行来自交织器 5102的每三个进入位的模2加法。根据某些实施方式,做出若干实质改善。首先,不同于 S. ten Brink等人的方法,为改善BER性能并降低错误平层,用速率R = 1/2的线性块码的 码字,例如与Park等人的方法中相似地使用汉明(8,4)替代5101中重复2位节点的子组。
[0048] 在一个示例性实施方式中,与在Park等人的方法中一样,汉明(8,4)码字对应于 具有以下奇偶校验矩阵的线性块码,
[0049] (2)
[0050] 以及可在某些实施方式中采用的图2所示的因子图5120。在该图中,空心圆 5125-5128、黑色圆5129-5132和校验方框5121-5124分别表明信息位节点、奇偶校验位节 点和校验节点。在Tanner图上使用置信传播,例如使用和-积算法(SPA)或最小和算法 (MSA)或基于块或基于网格的最大值A后验(MAP)概率解码器,或如本领域中已知的任何其 他基于软输入软输出(SISO)的算法,将汉明(8,4)码字解码。
[0051] 在另一实施方式中,不同于S. ten Brink等人的方法,5101中较高度数诸如24和 49的位节点重复器可以被附加,以改善BER性能并降低错误平层。在另一实施方式中,不 同于S. ten Brink等人和Park等人的方法,在5103中附加度数4的校验节点,使得码更不 规则,且优于分别在Park等人、S. ten Brink等人的方法中的校验规则码和校验双规则码。 此外,多个不同度数的校验节点的不规则结构提供设计期望编码率的良好码的额外的灵活 性,即自由度。在另一实施方式中,不同于S. ten Brink等人和Park等人的方法,用具有较 大存储器顺序的R= 1的卷积码替代累加器5104。这增加了网格状态的数目并提高解码复 杂性但进一步降低错误平层。
[0052] 在另一实施方式中,可在5101中添加预编码器如累加器或外码,用于将由重复2 节点和/或更易遭受错误的汉明(8,4)码字与重复3位节点编码的位的额外保护,并因此 改善总体码性能。例如,外码可以是单奇偶校验(SPC)码或一些其他高编码率码,诸如BCH、 Reed-Solomon码、Fountain码或Raptor码。在另一实施方式中,线路5107上的所有消息 位可通过高速率码进行编码。在另一实施方式中,较不有效的源位可被引导至较不容错的 位置,例如51
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