Способ и устройство для пространственно-временного кодирования в системе беспроводной связи с использованием кодов проверки на четность с низкой плотностью, поддерживающих поднятие

Способ и устройство для пространственно-временного кодирования в системе беспроводной связи с использованием кодов проверки на четность с низкой плотностью, поддерживающих поднятие

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к устройству кодера/декодера в системе беспроводной связи, использующей набор антенн, и более конкретно к способу и устройству для пространственно-временного кодирования/декодирования с использованием кодов проверки на четность с низкой плотностью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В соответствии с методикой пространственно-временного кодирования сигналы, выводимые через схему кодирования, передают через набор антенн передачи таким образом, что схема кодирования, используемая во временной области, может быть также осуществлена в пространственной области, таким образом достигая низкой частоты ошибок.

На фиг.1 показано представление, иллюстрирующее передатчик/приемник, использующий пространственно-временную схему. Что касается фиг.1, передатчик/приемник включает в себя пространственно-временной кодер 100, пространственно-временной декодер 102, набор антенн 110-114 передачи для осуществления передачи сигналов, выводимых из пространственно-временного кодера 100, и набор антенн 120-124 приема для осуществления приема сигналов, выводимых от антенн 110-114 передачи. Число антенн 110-114 передачи может отличаться от количества антенн 120-124 приема.

Пространственно-временной кодер 100 кодирует входные сигналы (входные данные) в соответствии с заданной скоростью кодирования. Если количеством входных данных является k, и количеством данных, выводимых из пространственно-временного кодера 100, является N, скоростью кодирования пространственно-временного кодера 100 является k/N.

Антенны 110-114 передачи последовательно передают символы, выводимые из пространственно-временного кодера 100. Если символы передают через N_T антенн передачи, скоростью кодирования пространственно-временного кодера 100 является .

Каждая из антенн 120-124 приема принимает символы, передаваемые через антенны 110-114 передачи. Первая антенна 120 приема принимает символы, передаваемые через антенны 110-114 передачи от первой до N_T-й. Вторая антенна 122 приема принимает символы, передаваемые через антенны 110-114 передачи от первой до N_T-й. N_R-я антенна 124 приема принимает символы, передаваемые через антенны передачи 110-114 от первой до N_T-й.

Пространственно-временный декодер 102 декодирует символы, принятые через антенны 120-124 приема, в соответствии с заданной скоростью декодирования. Скорость декодирования пространственно-временного декодера 102 задают в соответствии со скоростью кодирования пространственно-временного кодера 100. То есть, если скоростью кодирования пространственно-временного кодера 100 является k/N, то скоростью декодирования пространственно-временного декодера 102 является N/k.

Пространственно-временный декодер 102 осуществляет поиск сигналов, переданных от антенн 110-114 передачи, декодируя принятые символы. Пространственно-временной кодер 100 будет описан более подробно ниже в документе.

На фиг.2 показано представление, иллюстрирующее обычный многоуровневый пространственно-временной кодер.

Термин "многоуровневый" означает, что кодированные данные канала передают через каждую антенну передачи в соответствии с заданной схемой.

Что касается фиг.2, канальный кодер, используемый в многоуровневом пространственно-временном кодере, использует заданную схему канального кодирования. Скоростью кодирования многоуровневого пространственно-временного кодера является N_T×R, при этом R является скоростью кодирования канального кодера, и N_T является количеством антенн. Многоуровневый пространственно-временной кодер включает в себя канальный кодер 200, последовательно/параллельный преобразователь 202 для преобразования последовательных (последовательно передаваемых) сигналов в параллельные сигналы, набор антенных (соотнесенных с антенной) перемежителей 204-206, блоки 208-210 отображения сигналов, используемые для каждой антенны, и многоэлементные (множество) антенны 212-214. На фиг.2, Π₁ является i-м антенным перемежителем. Число антенных перемежителей 204-206 и блоков 208-210 отображения сигналов определяют в соответствии с числом многоэлементных антенн 212-214.

Входные данные кодируют посредством канального кодера 200, чтобы порождать сигнал с высокой надежностью. Выходные данные канального кодера 200 проходят через последовательно/параллельный преобразователь 202 для передачи на N_T антенн. Выходные данные последовательно/параллельного преобразователя 202 являются входными данными в антенные перемежители 204-206, которые последовательно перемежают входные данные.

Кроме того, выходные данные антенных перемежителей 204-206 отображают в требуемые сигналы посредством блоков 208-210 отображения сигналов прежде, чем выходные данные передают на антенны передачи. Блоки 208-210 отображения сигналов определяют символы входных битов в качестве сигналов, подлежащих передаче через антенны передачи, на основании комбинации, соответствующей набору из k битов.

Соответственно, комбинация может изменяться в зависимости от размера n, то есть количества входных битов. Например, если значением n является 1, комбинация может быть осуществлена посредством схемы BPSK (двоичная фазовая манипуляция), в которой фазу сигнала преобразуют в соответствии с кодом передачи, используя несущую, имеющую постоянную амплитуду и частоту. Если значением n является 2, комбинация может быть осуществлена посредством схемы QPSK (квадратурная фазовая манипуляция). Далее, если значением n является 3, комбинация может быть осуществлена посредством схемы 8QAM (квадратурная амплитудная модуляция).

На фиг.3 показано представление, иллюстрирующее обычный многоуровневый пространственно-временный декодер. Более конкретно, пространственно-временный декодер, проиллюстрированный на фиг.3, называют "многоуровневым пространственно-временным декодером", соответствующим многоуровневому пространственно-временному кодеру, проиллюстрированному на фиг.2.

Что касается фиг.3, массив данных кадра, переданный через набор антенн передачи, принимают в заданной антенне приема. Если предусмотрены три антенны приема, все три антенны приема могут принимать массив данных кадра, передаваемый через три антенны передачи. Многоуровневый пространственно-временный декодер включает в себя N_R антенн 300-302 приема, детектор 304, декодер 312, N_R антенных обращенных перемежителей 306-308, N_R антенных перемежителей 316-318, параллельно/последовательный преобразователь 310, и последовательно/параллельный преобразователь 314.

Каждая из N_R антенн 300-302 приема принимает сигналы, передаваемые от каждой из антенн передачи. Данные, принятые в антеннах 300-302 приема, обнаруживают посредством детектора 304, и выявляют сигнал передачи для каждой антенны передачи. Выходные данные детектора 304 являются входными в антенные обращенные перемежители 306-308, соответствующие антенным перемежителям 204-206 многоуровневого пространственно-временного кодера. То есть перемеженные данные антенн многоуровневого пространственно-временного кодера обращенно перемежают, чтобы получить исходные данные.

Выходные данные обращенного перемежителя антенны являются входными в параллельно/последовательный преобразователь 310, который преобразует параллельно передаваемые данные в последовательно передаваемые данные, так что выходные данные являются преобразованными в последовательно передаваемые данные. Кроме того, выходные данные параллельно/последовательного преобразователя 310 являются вводимыми в декодер 312. Декодер 312 соответствует кодеру многоуровневого пространственно-временного кодера и используется, чтобы надежно восстанавливать сигнал.

Выходные данные декодера 312, если нет какой-либо ошибки, вызванной средой канала, являются идентичными сигналам, которые не были декодированы в передатчике. Однако, если происходит ошибка вследствие среды канала, выполняют итеративное декодирование, чтобы точно декодировать сигнал приема.

Соответственно, выходные данные декодера 312 проходят через последовательно/параллельный преобразователь 314, который преобразовывает последовательные данные в параллельные данные, и являются вводимыми данными в антенные перемежители 316-318. Выходные данные антенного перемежителя являются снова вводимыми в детектор, и выполняют итеративное декодирование. Итеративное декодирование может повысить надежность восстановленных данных.

Если сигнал является надежно восстановленным в декодере 312 посредством итеративного декодирования, то выходные данные декодера 312 определяют в качестве сигнала приема.

Цель системы беспроводной мобильной радиосвязи следующего поколения состоит в том, чтобы предоставлять мультимедийные услуги с использованием наземной сети связи и спутниковой сети связи. Чтобы предоставлять мультимедийные услуги, требуются высокая скорость передачи и низкая частота ошибок. Следовательно, чтобы непрерывно передавать данные с высоким качеством и высокой надежностью в несовершенной среде передачи, в пространственно-временном кодировании должна быть использована методика эффективного канального кодирования.

Методика канального кодирования может изменяться в соответствии с качеством канала. Например, для методики канального кодирования используется код с исправлением ошибок. Цель кода с исправлением ошибок состоит в том, чтобы получить надежную связь в условиях несовершенной среды канала. То есть, используя код канала, данные кодируют прежде, чем данные передают через канал, и затем, информацию, идентичную исходной информации, извлекают из выходных данных канала на терминале приема.

Основная характеристика такой системы основана на теории кодирования канала, разработанной Шэнноном (Shannon). В соответствии с теорией Шэннона для кодирования канала, если выполняют оптимальное кодирование в отношении информации, существует ограничение, чтобы уменьшать возникновение ошибок в канале с наличием шумов, не вызывая потери скорости передачи информации. Такая теория кодирования была разработана в течение нескольких десятилетий.

В числе каскадных кодов, использующих сверточные коды, турбокоды, использующие способ итеративного декодирования, предусмотрены для методики высоконадежного канального кодирования для системы связи IMT-2000 3-го поколения, которая обеспечивает услуги передачи речи и низкоскоростного мультимедиа от нескольких сотен кбит/с до нескольких Мбит/с. Турбокоды, которые были представлены в 1993 г., могут выполнять операцию кодирования с использованием параллельных каскадных RSC (рекурсивных систематических сверточных) кодов и выполнять операцию декодирования согласно способу итеративного декодирования. Кроме того, турбокоды представляют лучшую рабочую характеристику, приближающуюся к ограничению Шэннона с точки зрения частоты ошибок в битах (BER), если размер перемежителя является значительным, и итеративное декодирование выполняют в достаточной мере.

Однако, если применяют турбокоды, количество операций может увеличиваться, таким образом вызывая сложность. Кроме того, поскольку увеличивается количество перемежителей и операций итеративного декодирования, может происходить задержка времени, затрудняя осуществление процесса в реальном времени.

Системы беспроводной связи 4-го поколения были разработаны, чтобы обеспечивать услуги передачи речи и высокоскоростного мультимедиа. Код с исправлением ошибок для системы беспроводной радиосвязи 4-й поколения еще не определен. Поскольку система беспроводной радиосвязи 4-го поколения требует более низкой частоты ошибок (речь и данные: 10^-6-10^-9), является необходимым обеспечить новый корректирующий код.

По этой причине был предложен код проверки на четность с низкой плотностью (LDPC). Код LDPC имеет лучшие характеристики кодирования по сравнению с обычными турбокодами с точки зрения сложности и эффективности. Код LDPC является линейным блочным кодом, в котором большинство элементов матрицы (проверочной матрицы, H) проверки на четность являются "0". Код LDPC не мог быть осуществлен технически на момент времени изобретения из-за сложности декодирования. В результате код LDPC не был осуществлен в течение долгого времени.

Mackay и Neal восстановили код LDPC и нашли, что код LDPC представляет лучшую характеристику, если используется простая вероятностная методика кодирования, разработанная Галлагером (Gallager).

Более конкретно, код LDPC задают посредством случайной матрицы H проверки на четность, в которой количество "1" в матрице является разреженно распределенным. Матрица H проверки на четность является матрицей для определения, является ли кодирование выполненным нормально в отношении сигнала приема. Если значение, полученное посредством умножения кодированного сигнала приема и матрицы H проверки на четность, является "0", то ошибка не происходит.

Сначала создают заданную матрицу проверки на четность, которая имеет результатом значение "0", если ее умножают на кодированные сигналы приема, и затем в кодере передатчика выполняют операцию кодирования в соответствии с заданной матрицей проверки на четность. Матрица H проверки на четность имеет структурные характеристики, как изложено ниже.

Во-первых, каждую строку образуют с помощью элементов, имеющих значение "1" с весами k, причем k является образуемым насколько возможно однородно.

Во вторых, каждый столбец образуют с помощью элементов, имеющих значение "1" с весами j. Обычно j есть 3 или 4.

В-третьих, между двумя столбцами случайным образом создают перекрытие так, чтобы перекрытие не было больше, чем "1". При этом вес означает число элементов, которые имеют отличные от "0" значения, имеющиеся в каждом столбце матрицы проверки на четность. Кроме того, перекрытие между двумя столбцами означает скалярное произведение между строками. Соответственно, вес строки и столбца является очень малым по сравнению с длиной кода.

Код LDPC может быть декодирован в виде фактор-графа с использованием алгоритма итеративного декодирования, который основан на алгоритме суммы-произведения. Согласно применению методики декодирования, использующей алгоритм итеративного декодирования на основании алгоритма суммы-произведения, декодер, поддерживающий код LDPC, имеет сложность ниже таковой для декодера, использующего турбокод, и может быть легко осуществлен декодер параллельной обработки.

Если код LDPC представлен в виде фактор-графа, цикл образуется в фактор-графе кода LDPC. Как является общеизвестным в области техники, итеративное декодирование в фактор-графе кода LDPC с наличием цикла является условно оптимальным (субоптимальным) декодированием. Кроме того, эксперимент показывает, что код LDPC представляет лучшую рабочую характеристику вследствие итеративного декодирования. Однако, если в фактор-графе кода LDPC имеется множество циклов, имеющих короткую длину, рабочие характеристики кода LPDC могут ухудшиться. Поэтому был последовательно выполнен ряд исследований, чтобы создать код LDPC так, что циклы, имеющие короткую длину, не могут присутствовать в фактор-графе кода LDPC.

Вследствие характеристики порождающей матрицы, имеющей высокий вес, процедуру кодирования для кода LDPC выполняют, используя матрицу проверки на четность, имеющую низкую плотность весов. В частности, если частичная матрица, соответствующая четности из матрицы проверки на четность, имеет однородную структуру, LDPC может быть кодирован эффективно.

Поскольку LDPC включает в себя коды с различными значениями, отличными от "0", очень важно разработать алгоритмы эффективного кодирования и декодирования для различных кодов LDPC для того, чтобы код LDPC использовать практически. Кроме того, поскольку матрица проверки на четность для кода LDPC может определять рабочую характеристику кода LDPC, очень важно создать эффективную матрицу проверки на четность, имеющую лучшую рабочую характеристику. То есть эффективная матрица проверки на четность, имеющая лучшую рабочую характеристику, и алгоритмы эффективного кодирования и декодирования должны рассматриваться одновременно, чтобы создать код LDPC, имеющий лучшую рабочую характеристику.

Как описано выше, код LDPC задают посредством матрицы проверки на четность, в которой большинство ее элементов имеют значения "0", а ее остальные элементы имеют значения "1". Например, код LDPC (N,j,k) является линейным блочным кодом, имеющим длину блока, равную N, в котором j-элементы, имеющие значения "1", представлены в каждом столбце, и k-элементы, имеющие значения "1", представлены в каждой строке. Элементы, кроме элементов, имеющих значения "1", задают посредством матрицы проверки на четность, имеющей разреженную структуру, включающей в состав элементы, имеющие значения "0".

Код LDPC называют "регулярным кодом LDPC", если j-веса регулярно образованы в каждом столбце матрицы проверки на четность, и k-веса регулярно образованы в каждой строке матрицы проверки на четность. Однако, если количество весов в каждом столбце и каждой строке матрицы проверки на четность образовано нерегулярно, код LDPC называют "нерегулярным кодом LDPC". Обычно нерегулярный код LDPC имеет лучшую рабочую характеристику по сравнению с регулярным кодом LDPC. В нерегулярном коде LDPC вес в каждом столбце матрицы проверки на четность не является идентичным весу в каждой строке матрицы проверки на четность. Соответственно, веса в каждом столбце и каждой строке матрицы проверки на четность должны быть надлежаще установлены, чтобы обеспечивать лучшую рабочую характеристику.

Соответственно, пространственно-временной кодер/декодер, проиллюстрированный на фиг.1 и 2, может иметь лучшую рабочую характеристику канального кодирования/декодирования, если пространственно-временной кодер/декодер выполняет операцию кодирования/декодирования с использованием кода LDPC.

Обычный многоуровневый пространственно-временный код должен осуществлять операции кодирования различных каналов, чтобы получать оптимальную эффективность кодирования по отношению к различным антеннам. Следовательно, является трудным использовать различные антенны. То есть канальный кодер, используемый для двух антенн, не может быть использован для трех антенн. Используя многоуровневый пространственно-временный код возможно получать высокую эффективность кодирования при высокой корреляции между сигналами, передаваемыми на антенны. Однако является невозможным получить высокую корреляцию между сигналами передачи, если используется случайный код канала.

То есть при использовании многоуровневого пространственно-временного кода сигналы являются передаваемыми на антенны индивидуально, и лучшая рабочая характеристика не может быть обеспечена. Более конкретно, если используется вышеупомянутый код LDPC, лучшая рабочая характеристика может быть обеспечена по мере того, как становится высокой корреляция между битами, передаваемыми через многоэлементную антенну. Однако, если код LDPC создают случайным образом, является трудным повысить корреляцию между сигналами, передаваемыми на антенны.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение было создано, чтобы решить вышеупомянутые и другие проблемы, встречающиеся в предшествующем уровне техники, и задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа многоуровневого пространственно-временного кодирования/декодирования, которые используют поддерживающий поднятие ("лифтинг" или векторизацию, то есть преобразование в векторную форму) код проверки на четность с низкой плотностью для повышения корреляции между битовыми массивами, передаваемыми через набор антенн в беспроводной системе связи, использующей набор антенн.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать устройство и способ, предназначенные для передачи данных без ошибок, посредством совершенствования взаимосвязей между битовыми массивами, передаваемыми через многоэлементную антенну.

Следующая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать устройство и способ, предназначенные для эффективной передачи битовых массивов, если число антенн больше количества битовых массивов, подлежащих передаче в заданное время.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать устройство и способ, предназначенные для расширения многоуровневого пространственно-временного кода и восстановления данных, принятых через схему кодирования LDPC, таким образом получая лучшую надежность.

Чтобы решить вышеупомянутые и другие задачи, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предназначен способ передачи сигнала с использованием кода проверки на четность с низкой плотностью в системе мобильной связи, которая передает сигнал через набор антенн передачи согласно пространственно-временному кодированию сигнала. Способ включает в себя этапы, на которых формируют поддерживающую поднятие матрицу проверки на четность с низкой плотностью посредством расширения значений элементов в матрице проверки на четность с низкой плотностью с помощью подматрицы, соответствующей числу антенн передачи; кодируют сигнал, подлежащий передаче, с использованием поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью; и осуществляют последовательно/параллельное преобразования кодированного сигнала и передают кодированный сигнал через антенны передачи.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ декодирования сигнала приема с использованием кода проверки на четность с низкой плотностью в системе мобильной связи, которая передает сигнал через набор антенн передачи согласно пространственно-временному кодированию сигнала. Способ включает в себя этапы, на которых формируют поддерживающую поднятие матрицу проверки на четность с низкой плотностью посредством расширения значений элементов в матрице проверки на четность с низкой плотностью с помощью подматрицы, соответствующей числу антенн передачи; декодируют сигнал приема с использованием поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью; и обеспечивают символ приема посредством жесткого решения относительно декодированного сигнала.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложено устройство для передачи сигнала с использованием кода проверки на четность с низкой плотностью в системе мобильной связи, которая передает сигнал через набор антенн передачи согласно пространственно-временному кодированию сигнала. Устройство включает в себя поддерживающий поднятие кодер проверки на четность с низкой плотностью, который формирует поддерживающую поднятие матрицу проверки на четность с низкой плотностью посредством расширения значений элементов в матрице проверки на четность с низкой плотностью с помощью подматрицы, соответствующей числу антенн передачи, и кодирует сигнал, подлежащий передаче, с использованием поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью; и последовательно/параллельный преобразователь для преобразования последовательного кодированного сигнала в параллельный кодированный сигнал.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предложено устройство для декодирования сигнала приема, использующее код проверки на четность с низкой плотностью, в системе мобильной связи, которая передает сигнал через набор антенн передачи согласно пространственно-временному кодированию сигнала. Устройство включает в себя запоминающее устройство для хранения поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью посредством формирования поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью путем расширения значений элементов в матрице проверки на четность с низкой плотностью с помощью подматрицы, соответствующей числу антенн передачи; и поддерживающий поднятие декодер проверки с низкой плотностью для декодирования сигнала приема с использованием поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью, хранимой в запоминающем устройстве.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 - представление, иллюстрирующее обычный передатчик/приемник, использующий общую схему пространственно-временного кодирования;

фиг.2 - представление, иллюстрирующее обычный многоуровневый пространственно-временной кодер;

фиг.3 - представление, иллюстрирующее обычный многоуровневый пространственно-временный декодер;

фиг.4 - представление, иллюстрирующее матрицу проверки на четность для обычного регулярного кода LDPC;

фиг.5 - фактор-граф на основании матрицы проверки на четность, проиллюстрированной на фиг.4;

фиг.6A - представление, иллюстрирующее изменение ветви в соответствии с поднятием в коде проверки на четность с низкой плотностью в случае k=2;

фиг.6B - представление, иллюстрирующее изменение ветви в соответствии с поднятием в коде проверки на четность с низкой плотностью в случае k=3;

фиг.6C - представление, иллюстрирующее изменение ветви в соответствии с поднятием в коде проверки на четность с низкой плотностью в случае k=4;

фиг.7A - представление, иллюстрирующее изменение поддерживающей поднятие матрицы кода проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.7B - фактор-граф поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.8A - представление, иллюстрирующее изменение поддерживающей поднятие матрицы кода проверки на четность с низкой плотностью в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.8B - фактор-граф поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - схема последовательности операций, иллюстрирующая процедуры кодирования многоуровневого пространственно-временного кодера, использующего поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - блок-схема, иллюстрирующая многоуровневый пространственно-временной кодер, использующий поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - блок-схема, иллюстрирующая процедуру декодирования для многоуровневого пространственно-временного декодера, использующего поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

фиг.12 - блок-схема, иллюстрирующая многоуровневый пространственно-временный декодер, использующий поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно ниже в документе со ссылкой на сопроводительные чертежи. Кроме того, подробное описание включаемых при этом известных функций и конфигураций будет опущено, если это может затенить предмет настоящего изобретения.

Настоящее изобретение обеспечивает поддерживающий поднятие код LDPC, чтобы расширять код LDPC в соответствии с числом антенн в пространственно-временном кодере/декодере, использующем поддерживающий поднятие код LDPC. Кроме того, настоящее изобретение предлагает поддерживающий поднятие код LDPC, способный повышать корреляцию между сигналами, передаваемыми на каждую антенну в пространственно-временном кодере/декодере, таким образом обеспечивая надежное кодирование/декодирование сигнала.

Настоящее изобретение не является ограниченным в соответствии с нижеследующим описанием, но применимо для различных кодеров и декодеров, использующих код LDPC, в системе передачи сигналов с использованием многоэлементной антенны.

Прежде описания многоуровневого пространственно-временного кодера/декодера, использующего поддерживающий поднятие код LDPC согласно настоящему изобретению, будут подробно описаны структуры кода LDPC и поддерживающий поднятие код LDPC, используемые для многоуровневого пространственно-временного кодера/декодера.

На фиг.4 показано представление, иллюстрирующее матрицу проверки на четность для кода LDPC (8,2,4), в качестве примера кода LDPC (N,j,k). Что касается фиг.4, матрица H проверки на четность для кода LDPC (8,2,4) включает в себя восемь столбцов и четыре строки. Вес 2 является регулярно добавленным для каждого столбца. Поскольку вес является регулярно добавлен для каждого столбца матрицы проверки на четность, то код LDPC (8,2,4) становится регулярным кодом LDPC. Если вес является нерегулярно добавленным для каждого столбца данной матрицы, код LDPC (8,2,4) становится нерегулярным кодом LDPC.

На фиг.5 показан фактор-граф (или двудольный граф) регулярного кода LDPC (8,2,4), проиллюстрированного на фиг.4. Что касается фиг.5, фактор-граф регулярного кода LDPC (8,2,4) включает в себя восемь переменных узлов (то есть от V₁ 500 до V₈ 514) и четыре проверочных узла 516, 518, 520, и 522. Если элемент, имеющий "1", присутствует в точке пересечения i-го столбца и j-й строки в матрице проверки на четность для кода LDPC (8,2,4), создается ветвь между переменным узлом V_i и j-м проверочным узлом.

Например, в первой строке матрицы проверки на четность, проиллюстрированной на фиг.4, 1-й, 3-й, 5-й, и 7-й столбцы имеют значения "1". Следовательно, первый проверочный узел 516, проиллюстрированный на фиг.5, связан с V₁ 500, V₃ 504, V₅ 508 и V₇ 512.

Аналогично во второй строке матрицы проверки на четность, те 4-й, 6-й, и 8-й столбцы имеют значения "1", и второй проверочный узел 518 связан с V₁ 500, V₄ 506, V₆ 510 и V₈ 514. Соответственно, третий и четвертый проверочные узлы 520 и 522 могут быть представлены таким же образом, как описано выше.

Поскольку матрица проверки на четность для кода LDPC имеет меньшее количество отличных от нуля элементов, декодирование может быть осуществлено посредством итеративного декодирования даже в блочном коде, имеющем относительно значительную длину. Кроме того, подобно турбокоду, код LDPC имеет лучшую рабочую характеристику, то есть приближение к ограничению Шэннона для пропускной способности канала связи, если длина блока блочного кода непрерывно увеличивается. Кроме того, Mackay и Neal уже доказали, что процедура итеративного декодирования для кода LDPC, использующая схему потоковой передачи, представляет рабочую характеристику, подобную характеристике процедуры итеративного декодирования для турбокода.

Ниже в документе будет описан поддерживающий поднятие код LDPC, основанный на коде LDPC и используемый для настоящего изобретения. Термин "поднятие" означает способ расширения размерности основной матрицы через подстановку подматрицы относительно матрицы, состоящей из "0" и "1". То есть согласно поддерживающему поднятие коду LDPC значение каждого элемента в матрице проверки на четность для кода LDPC является расширенным посредством подстановки подматрицы.

Поддерживающий поднятие код LDPC будет описан подробно со ссылкой на фиг.6A к 6C.

Как описано выше, ветвь создают между переменным узлом V_s и j-м проверочным узлом C_j, если элемент, имеющий весовое значение "1", присутствует в точке пересечения i-го столбца и j-й строки в матрице проверки на четность для кода LDPC. В соответствии со схемой поднятия, заданная подматрица k×k является замещаемой на элемент, имеющий значение "1", в матрице проверки на четность, так что переменный узел V_i является расширенным в V_i.1, V_i.2,..., V_i.k, и j-ый проверочный узел Cj является расширенным в C_j.1, C_j.2,..., C_j.k.

Расширенные k-переменных узлов и k-проверочных узлов могут быть представлены в форме фактор-графа в соответствии с подматрицей k×k. На фиг.6A-6C проиллюстрированы изменения ветви между переменным узлом V_i и j-м проверочным узлом C_j, если k для подматрицы k×k является 2, 3 и 4.

На фиг.6A проиллюстрированы изменение ветви между проверочным узлом и переменным узлом, если элемент, имеющий значение "1", в матрице проверки на четность замещают двумя подматрицами 2×2 для того, чтобы использовать поддерживающий поднятие код LDPC, если используются две антенны передачи. То есть заданная матрица проверки на четность может быть расширена в две матрицы, как проиллюстрировано на фиг.6A относительно элемента, имеющего значение "1". Соответственно, элемент может быть представлен посредством двух фактор-графов, включая фактор-граф, в котором C_j.1 образует ветвь вместе с V_i.1, и C_j.2 образует ветвь вместе с V_i.2, и фактор-граф, в котором C_i.1 образует ветвь вместе с V_i.2, и C_j.2 образует ветвь вместе с V_i.1.

На фиг.6B проиллюстрирован фактор-граф, представляющий изменение ветви, если элемент, имеющий значение "1", замещают подматрицей 3×3 для того, чтобы использовать поддерживающий поднятие код LDPC, если используются три антенны передачи. Что касается фиг.6B, элемент, имеющий значение "1" в матрице проверки на четность, может быть представлен через три фактор-графа.

На фиг.6C проиллюстрирован фактор-граф, представляющий изменение ветви, если элемент, имеющий значение "1", замещен подматрицами 4×4 для того, чтобы использовать поддерживающий поднятие код LDPC, если используются четыре антенны передачи. Что касается фиг.6C, элемент, имеющий значение "1" в матрице проверки на четность, может быть представлен через четыре фактор-графа.

Соответственно, кроме матрицы, проиллюстрированной на фиг.6A-6C, другие матрицы перестановок могут быть использованы для поддерживающего поднятие кода LDPC.

Дополнительно, ветвь может быть различным образом изменена в соответствии с подматрицей, которую подставляют для элемента "1" матрицы проверки на четность, как проиллюстрировано на фиг.6A-6C. Далее в документе со ссылками на фиг.7A-8B будет описан способ использования поддерживающего поднятие кода LDPC в пространственно-временном коде, если используются две антенны передачи.

На фиг.7A показано представление, иллюстрирующее изменение поддерживающей поднятие матрицы кода проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, и на фиг.7B показан фактор-граф, представляющий поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью, показанный на фиг.7A. Кроме того, на фиг.8A показано представление, иллюстрирующее изменение поддерживающей поднятие матрицы кода проверки на четность с низкой плотностью в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения и на фиг.8B показан фактор-граф, представляющий поддерживающий поднятие код проверки на четность низкий плотности, проиллюстрированный на фиг.8A.

Вариант 1 осуществления

На фиг.7A проиллюстрирована матрица, в которой единичная матрица помещена в позицию элемента, имеющего значение "1", в матрице 700 размерности 4×8, и 0-матрица помещена в позицию элемента, имеющего значение "0", таким образом осуществляя поднятие основной матрицы 702 размерности 4×8 в матрицу 704 размерности 8×16. Что касается фиг.7A, матрица (H) 700 проверки на четность преобразована в основную матрицу 702 размерности 4×8, и каждый элемент, имеющий значение "1" в матрице проверки на четность, замещают матрицей 2×2 согласно заданному способу, как описано со ссылкой на фиг.6A. То есть 13 элементов, имеющих значение "1", в имеющей размерность 4×8 матрице (H) 700 проверки на четность замещают подматрицей 2×2, включая S₁-S₁₃, таким образом осуществляя поднятие матрицы (H) 700 проверки на четность.

Подматрицы 2×2 для S₁-S₁₃ могут быть осуществлены в виде различных структур. На фиг.7A, S₁-S₁₃ представлены в форме единичной матрицы. Следовательно, имеющая размерность 4×8 матрица (H) 700 проверки на четность поднята на ма