CN1898891A - 在移动通信***中通过具有不等出错概率的编码器发送和接收编码数据的设备和方法 - Google Patents

在移动通信***中通过具有不等出错概率的编码器发送和接收编码数据的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中、在用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码信息位之后发送信息位的设备。该设备包含将高信息位映射到低变量节点和将低信息位映射到高变量节点的LDPC编码器，在信息位当中，高信息位具有高重要性优先级和低信息位具有低重要性优先级，其中，在LDPC码的要素图中，低变量节点是具有低出错概率值的变量节点和高变量节点是具有高出错概率值的变量节点。

Description

在移动通信***中通过具有不等出错概率 的编码器发送和接收编码数据的设备和方法
技术领域
本发明涉及移动通信***，尤其涉及通过具有不等出错概率值(unequalerror probability value)的编码器发送和接收编码数据的设备和方法。
背景技术
随着美国在二十世纪七十年代末期引入蜂窝式移动通信***，韩国开始在高级移动电话服务(AMPS)***，即，第一代(1G)模拟移动通信***中提供语音通信服务。在二十世纪九十年代中期，韩国将提供语音和低速数据服务的码分多址(CDMA)***，即，第二代(2G)移动通信***推向市场。
在二十世纪九十年代末期，韩国部分部署了旨在提供高级无线多媒体服务、全球漫游、和高速数据服务的IMT-2000(国际移动电信-2000)***，即，第三代(3G)移动通信***。顺应服务数据量的迅速增加，3G移动通信***被专门开发成高速率地发送数据。也就是说，3G移动通信***已经演变成分组服务通信***，并且分组服务通信***将突发分组数据发送到数个移动台和被设计成发送海量数据。人们正在为高速分组服务开发分组服务通信***。
3G移动通信***正在演变成***(4G)移动通信***。超越前一代移动通信***提供的简单无线通信服务，当前人们正在为标准化有线通信网络和无线通信网络之间的交互作用和一体化开发4G移动通信***。人们必须为无线通信网络开发出以和高达可用在有线通信网络中的容量水平发送大量数据的技术。
同时，控制信息的重要性正在随高质量、高可靠性通信***的必要性增加而增加。为这样的高质量、高可靠性通信***提出的方法之一是自适应调制和编码(AMC)方案。
AMC方案根据信道状况应用不同的编码速率和不同的调制方案。具体地说，AMC方案将高程度编码速率和调制方案应用于高信道质量的信道，以便可以高速地通过高质量信道发送数据，和将低程度编码速率和调制方案应用于低信道质量的信道，从而提高发送信号的可靠性。
但是，当指示信道状况的控制信息出错时，尽管信道状况不好，控制信息仍有可能被错误地解码，和用于高质量信道的编码速率和调制方案可以被错误地用在通过低质量信道发送数据之中。因而，不可能构造出高质量的通信***。
在下文中，作为需要不等出错信息的信息的例子，将详细描述用在AMC方案中的控制信息。用在AMC方案中的控制信息将信道状况分类成从0到最大16个级别。一般说来，控制信息拥有4个或5个位。为了方便起见，假设控制信息具有用4个(二进制)位表述的从0到15的值之一，控制信息可以通过如下所示的表1表达。
表1
  AMC级别   控制信息位
  0   0000
  1   0001
  2   0010
  3   0011
  4   0100
  5   0101
  6   0110
  7   0111
  8   1000
  9   1001
  10   1010
  11   1011
  12   1100
  13   1101
  14   1110
  15   1111
参照表1，当发送第15级控制信息‘1111’时，如果最后一位出错和信息被错误地接收成‘1110’，那么，AMC级别被误译成第14级，而不是第15级。与此不同，如果第15级控制信息‘1111’的第一位出错和信息被错误地接收成‘0111’，而不是‘1111’，那么，AMC级别被误译成第7级。因此，第一位出错的控制信息比最后一位出错的控制信息损失更多的信道信息。因此，最好使控制信息第一位出错比最后一位出错少一些。
如上所述，为了构造出具有高质量和高可靠性的通信***，在发送诸如控制信息之类各位具有不同可靠性的数据的过程中，将不等出错概率值或不同重要性优先级应用于这些位，以及使这些位变成第一位出错比最后一位出错少的代码是必不可少的。
但是，人们难以作出利用对最小距离加权的传统非叠代解码将不等出错概率提供给典型线性块码的设计。也就是说，典型块码的每个位几乎具有相同的出错概率值，并且极难设计出能够编码带有不同出错概率值的发送位的编码器。
发明内容
于是，本发明就是为了解决出现在现有技术中的上述问题而作出的，本发明的一个目的是提供在利用不等低密度奇偶校验(unequal Low DensityParity Check，LDPC)码将不同出错概率值应用于发送位的同时发送这些位的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供通过不等LDPC码编码需要不等出错概率值的控制信息来发送更高质量数据的设备和方法。
为了实现这些目的，本发明提供了在信道编码和发送信息位的无线通信***中、在用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码信息位之后发送信息位的设备。该设备包括将高信息位映射到低变量节点和将低信息位映射到高变量节点的LDPC编码器，在信息位当中，高信息位具有高重要性优先级和低信息位具有低重要性优先级，其中，在LDPC码的要素图中，低变量节点是具有低出错概率值的变量节点和高变量节点是具有高出错概率值的变量节点。
按照本发明的另一个方面，提供了在信道编码和发送信息位的无线通信***中、接收用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码的信息位的设备。该设备包括与将高信息位映射到低变量节点和将低信息位映射到高变量节点的预定编码器相对应地用于反映射的LDPC解码器，在信息位当中，高信息位具有高重要性优先级和低信息位具有低重要性优先级，其中，在LDPC码的要素图中，低变量节点是具有低出错概率值的变量节点和高变量节点是具有高出错概率值的变量节点。
按照本发明的另一个方面，提供了在信道编码和发送信息位的无线通信***中、在用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码信息位之后发送信息位的方法。该方法包括如下步骤：将信息位当中具有高重要性优先级的信息位映射到LDPC码的要素图中具有低出错概率值的变量节点，并且将信息位当中具有低重要性优先级的信息位映射到LDPC码的要素图中具有高出错概率值的变量节点。
按照本发明的另一个方面，提供了在信道编码和发送信息位的无线通信***中，接收用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码的信息位的方法。该方法包括如下步骤：与将信息位当中具有高重要性优先级的信息位映射到LDPC码的要素图中具有低出错概率值的变量节点的预定规则相对应地反映射信息位，和与将信息位当中具有低重要性优先级的信息位映射到LDPC码的要素图中具有高出错概率值的变量节点的预定规则相对应地反映射信息位。
按照本发明的另一个方面，提供了在信道编码和发送信息位的无线通信***中编码和发送数据的方法。该方法包括如下步骤：生成信息位并且根据生成信息位的重要性优先级将生成信息位映射到编码器的输入节点；按照不等低密度奇偶校验编码器的编码进行映射信息位的信道编码；信号映射信道编码信息位和根据在移动通信***中事先设置的方案调制映射信号；和发送调制之后输出的最后数据。
按照本发明的另一个方面，提供了在信道编码和发送信息位的无线通信***中解码接收数据的方法。该方法包括如下步骤：接收通过信道从发送方发送的信号，并且根据与最初应用于信号的调制方案相对应的解调方案解码接收信号；反向映射解码数据，并且通过根据反向映射信号的重要性优先级将反向映射信号映射到具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码进行信道解码；和输出信道解码数据作为最后输出数据。
按照本发明的另一个方面，提供了在信道编码和发送信息位的无线通信***中，根据信息位的重要性优先级将信息位映射到低密度奇偶校验(LDPC)码的方法。该方法包括如下步骤：(a)根据程度最高的变量在任何其它变量之前的序列排列LDPC码的奇偶校验矩阵的要素图中的变量节点，并且为具有高优先级的信息位的指定设置第一序列索引；(b)从未指定变量节点当中建立包括程度最高的变量节点的变量节点组，和确认变量节点组的元素；(c)当变量节点组包括单个变量节点时，将单个变量节点指定给信息位，和当变量节点组包括多个元素时，为包括在变量节点组中的信息位的指定设置第二序列索引；和(d)根据第二序列索引确定最高程度的变量节点，和将信息位指定给具有相同程度的变量节点当中循环最长的变量节点。
按照本发明的另一个方面，提供了在信道编码和发送信息位的无线通信***中，解码具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码的设备。该设备包括：变量节点解码器，用于根据列的权重将变量节点与LDPC码的校验矩阵的列相联系，从而获得概率值；第一加法器，用于从变量节点解码器的输出信号中减去在先前解码中生成的信号；去交织器，用于按照奇偶校验矩阵去交织第一加法器的输出信号；校验节点解码器，用于根据列的权重将校验节点与LDPC码的校验矩阵的列相联系，从而获得从去交织器输出的信号的概率值；第二加法器，用于从校验节点解码器的输出信号中减去去交织器的输出信号；交织器，用于按照奇偶校验矩阵交织第二加法器的输出信号；控制器，用于生成奇偶校验矩阵并且按照奇偶校验矩阵控制去交织和交织；和存储器，用于存储具有不等出错概率值的LDPC码的奇偶校验矩阵，以便根据信息位的重要性优先级编码或解码信息位，其中，去交织器由控制器根据存储在存储器中的奇偶校验矩阵控制。
附图说明
通过参照附图对本发明的示范性实施例进行如下详细描述，本发明的上面和其它目的、特征和优点将更加清楚，在附图中：
图1例示了(8，2，4)LDPC码的典型奇偶校验矩阵；
图2例示了如图1所示的(8，2，4)LDPC码的奇偶校验矩阵的要素图；
图3例示了根据本发明一个实施例的具有不等出错概率值的LDPC码的要素图；
图4是根据本发明一个实施例，根据位的重要性优先级将信息位映射到LDPC码的过程的流程图；
图5是根据本发明一个实施例的数据发送设备的方块图；
图6是根据本发明一个实施例的数据接收设备的方块图；
图7是根据本发明一个实施例的数据发送方法的流程图；
图8是根据本发明一个实施例的数据接收方法的流程图；和
图9是示出根据本发明一个实施例的用于不等LDPC块码的解码器的内部结构的方块图。
优选实施例详述
在下文中，将参照附图对本发明的优选实施例加以描述。在如下的描述中，当有可能使本发明的主题不突出时，将省略包含在其中的众所周知功能和配置的详细描述。
为了实现具有不等出错概率值的代码，本发明应用了低密度奇偶校验(LDPC)码，从而解决了现有技术中传统线性块码不能具有不等出错概率值的问题。
因此，本发明提出了将需要高可靠性的位映射到LDPC码的要素图中具有低出错概率值的节点和将需要低可靠性的位映射到LDPC码的要素图中具有高出错概率值的节点的不等LDPC码。
同时，LDPC码的要素图中每个节点的出错概率值依赖于每个节点的循环和程度。具体地说，每个节点的循环越长，出错概率值就越低。此外，每个节点的程度越高，出错概率值就越低。
一般说来，在LDPC码中，变量节点的程度越高，可靠性就越高。因此，这种特性可以用于通过将较高程度指定给各位具有不同重要程度的数据当中重要性优先级较高的位，设计出具有不等出错概率值的代码。
并且，LDPC码不仅可以用在叠代解码中，而且各位可以具有不同出错概率值。因此，LDPC码适合设计具有不等出错概率值的代码。
在下文中，简要描述LDPC码，以帮助人们了解本发明。
LDPC代码可以利用基于要素图的和-积算法的叠代解码算法解码。由于LDPC码的解码器使用了基于和-积算法的叠代解码算法，它比涡式码的解码器更简单。另外，与涡式码的解码器相比，LDPC码的解码器易于用并行处理解码器实现。
当LDPC码用要素图表达时，在LDPC码的要素图上存在循环。众所周知，对存在循环的LDPC码的要素图的叠代解码比最佳差一点(次最佳)。此外，实验证明，LDPC码在整个叠代解码过程中具有卓越的性能。但是，当在LDPC码的要素图上存在许多短长度的循环时，LDPC码存在性能变差的缺点。因此，人们正在继续研究，开发出设计LDPC码，以便在LDPC码的要素图上不存在短长度的循环的技术。
由于一般具有高权重密度的生成矩阵的特性，LDPC码的编码过程已经演变成使用具有低权重密钥的奇偶校验矩阵的编码过程。“权重”代表构成生成矩阵和奇偶校验矩阵元素当中具有非零值的元素。尤其，如果与奇偶校验矩阵中的奇偶相对应的部分矩阵具有规则形式，可以进行更有效的编码。
LDPC码由Gallager提出，一个LDPC码通过主要元素具有0的值和除了具有0的值的元素之外的次要元素具有1的值的奇偶校验矩阵定义。
更具体地说，LDPC编码方案是通过用生成矩阵G对数据I进行运算编码发送数据I的块码编码方案。这里，当将编码数据写成C时，编码数据C被表达成下面的方程1。
I·G＝C             方程(1)
当解码编码数据C时，用奇偶校验矩阵H对编码数据C进行运算，和当奇偶校验矩阵对所有C的运算结果像下面的方程2所示那样时，确定不存在错误。
H·C＝0，C        方程(2)
因此，LDPC码和LDPC的运算复杂性两者都可以通过奇偶校验矩阵H定义。
例如，(N，j，k)LDPC码是具有块长N的线性块码，并且通过稀疏奇偶校验矩阵来定义，在稀疏奇偶校验矩阵中，每列含有具有值1的j个元素，每行含有具有值1的k个元素，并且除了具有值1的元素之外所有元素具有值0。
如上所述的奇偶校验矩阵中每列的权重值固定(fix)为‘j’和奇偶校验矩阵中每行的权重值固定为‘k’的LDPC码被叫做“规则LDPC码”。这里，权重值代表权重的个数。与规则LDPC码不同，奇偶校验矩阵中每列的权重值和奇偶校验矩阵中每行的权重值不固定的LDPC码被叫做“不规则LDPC码”。众所周知，不规则LDPC码在性能上优于规则LDPC码。但是，在不规则LDPC码的情况中，由于奇偶校验矩阵中每列的权重值和奇偶校验矩阵中每行的权重值是不固定的，即，非规则的，必要适当地调整奇偶校验矩阵中每列的权重值和奇偶校验矩阵中每行的权重值，以保证具有卓越的性能。
现在参照图1和2，对作为(N，j，k)LDPC码的一个例子的(8，2，4)LDPC码的奇偶校验矩阵加以描述。
图1是例示一般(8，2，4)LDPC码的奇偶校验矩阵的图形。
参照图1，(8，2，4)LDPC码的奇偶校验矩阵H由8列4行组成，每列的权重值固定为2，每行的权重值固定为4。由于如上所述，奇偶校验矩阵中每列的权重值和每行的权重值是规则的，如图1所示的(8，2，4)LDPC码变成规则LDPC码。
下文参照图2描述结合图1所述的(8，2，4)LDPC码的要素图。
图2是例示图1的(8，2，4)LDPC码的要素图的图形。
参照图2，(8，2，4)LDPC码的要素图由x1211、x2213、x3215、x4217、x5219、x6221、x7223和x8225的8个变量节点以及4个校验节点227、229、231和233组成。当在(8，2，4)LDPC码的奇偶校验矩阵的第i行和第j列鼻息相交的点上存在具有即值1的权重的元素时，在变量节点xj和第i校验节点之间形成分支。
由于如上所述，LDPC码的奇偶校验矩阵具有小权重值，即使在块码的块长不断增加的时候呈现与诸如涡式码之类的Shannon信道的容量极限接近的性能、具有相对较长长度的块码中，也可以通过叠代解码过程进行解码。已经证明，利用流传送技术的LDPC码的叠代解码过程在性能上几乎与涡式码的叠代解码过程接近。
为了生成高性能LDPC码，应该满足如下条件。
(1)应该考虑LDPC码的要素图上的循环。
“循环”指的是LDPC码的要素图中连接变量节点和校验节点的边形成的环路，并且循环的长度定义为构成环路的边的数量。循环长度长意味着LDPC码的要素图中构成环路的连接变量节点和校验节点的边的数量大。相反，循环长度短意味着LDPC码的要素图中构成环路的连接变量节点和校验节点的边的数量小。
随着LDPC码的要素图中的循环变长，由于如下原因，LDPC的性能功效增强了。也就是说，当在LDPC码的要素图中生成长循环时，可以防止诸如当在LDPC码的要素图上存在太多短长度的循环时出现的最低出错率之类的性能变差。
(2)在LDPC码的要素图上程度较高的位具有较好的性能。
一般说来，由于程度较高的位可以通过经边连接的其它位经叠代解码得到恢复，所以在LDPC码的要素图上程度较高的位具有较好的性能。“程度”指的是LDPC码的要素图中连接变量节点和校验节点的边的数量。并且，LDPC码的要素图上的“程度分布”指的是具有特定程度的节点数量与总节点数量之比。
因此，本发明提出了利用如上所述的不等LDPC码中节点的出错概率值之间的差值，有效编码和解码含有重要程度不同的位的信息(譬如，控制信息)的方法。
图3是例示根据本发明实施例的具有不等出错概率值的LDPC码的要素图的图形。图3示出了接收4个信息位和生成8个编码位的、具有1/2的编码速率的LDPC码。
参照图3，根据本发明实施例的具有不等出错概率值的LDPC码的要素图可以用变量节点300、校验节点330、和交织器320表达。例如，要素图可以包括分别为V.N1到V.N8303到319的8个变量节点、和分别为C.N1到C.N4331到337的4个校验节点。交织器320根据确定的LDPC码互连变量节点300和校验节点330。
同时，在变量节点300当中，V.N1303、V.N2305、V.N3307和V.N4309是其中信息位被映射和运算的信息部分301的变量节点，和V.N5313、V.N6315、V.N7317和V.N8319是其中映射和运算映射信息位生成的奇偶位的奇偶部分311的变量节点。
连接到每个变量节点的线代表连接到多个校验节点的边，连接到每个节点的边的数量暗示着节点的程度。也就是说，V.N1303具有6的程度，因为6条边与V.N1303连接，V.N2305具有5的程度，因为5条边与V.N2305连接。如上所述，程度越高，映射到相应节点的信息位的出错概率值就越小。
因此，在本发明中，根据每个节点的程度，就是说，根据连接到每个节点的边的数量，反映信息位的重要程度地进行编码。换句话说，在要编码和发送的信息位当中，将具有高权重的位映射到高程度的节点，并且将具有低权重的位映射到低程度的节点。并且，在具有相同程度的节点之间，将具有较高权重的位映射到具有较大循环的节点，因为具有较大循环的节点具有较低的出错概率值。
在下文中，将参照图3详细描述根据本发明一个实施例映射位的方法。
首先，对于优先级最高的位的指定，获取{V.N1}，作为具有最高程度的变量节点组。这里，获得的组只包括一个元素，具有最高优先级(即，最高权重)的位被指定给节点V.N1 303。
接着，对于优先级次最高的位的指定，获取未指定变量节点当中具有最高程度的变量节点组。由于除了已指定变量节点之外的变量节点的最高程度是5，获取{V.N2，V.N3}，作为程度为5的变量节点组。获得的组包括2个元素。在这种情况下，由于两个变量节点具有相同程度，比较两个变量程度的循环，并且选择循环较大的变量节点。如果V.N3 307具有比V.N2 305大的循环，则将优先级次最高的位指定给V.N3 307，和将优先级第三高的位指定给V.N2 305。相反，如果V.N3 307具有比V.N2 305小的循环，将优先级次最高的位指定给V.N2 305，和将优先级第三高的位指定给V.N3 307。
接着，对于优先级第四高的位的指定，选择程度为4的V.N4 309。总之，将优先级最高的位映射到节点V.N1 303，将优先级次最高的位映射到V.N3307，将优先级第三高的位映射到V.N2 305，和将优先级第四高的位映射到V.N4 309。
这里，将信息位映射到变量节点的方法包括在根据上述的映射序列重新排列信息位之后进行映射的方法、和在固定输入信息位的时候交换LDPC码中奇偶校验矩阵的列的方法。
例如，当发送的信息位具有如表1所示随从最高有效位(MSB)到最低有效位(LSB)逐渐降低的重要程度时，可以取代奇偶校验位的第2列和第3列以进行有效映射。取而代之，可以取代输入信息位的第2位和第3位以进行有效映射。
同时，在LDPC码的设计中，可以通过适当地设计交织器320提高最小循环来提高整个码性能。
在下文中，将推广和参照图4描述如上面参照图3所述的根据本发明实施例映射LDPC码和信息位的方法。
图4是根据位的重要性优先级将信息位映射到LDPC码的过程的流程图。
参照图4，在步骤401中，首先按照程度最高的位在任何其它位之前的序列排列根据给定LDPC码的奇偶校验矩阵的要素图。这里，在步骤403中，将表示根据程度最高的位在任何其它位之前的序列指定相应位的轮流的索引i设置成0。然后，在步骤405中，获取其余未指定变量节点当中程度最高的一组变量节点。然后，在步骤407中，检查包含在获得变量节点组中的元素的数量。
作为从步骤407得出的确定结果，当在步骤405中获得的变量节点组包括单个元素时，在步骤409中将信息位指定给单个变量节点。与此不同，作为从步骤407得出的确定结果，当在步骤405中获得的变量节点组包括多个元素时，执行如下的过程，以便确定具有相同程度的组中变量节点的优先级。
首先，为了指定属于该组的位，在步骤411中将序列索引j设置成0。此后，在步骤413中选择和将信息位指定给最高程度的可变节点当中具有最大循环的节点。然后，在步骤415中将序列索引j与该组中的元素的数量相比较。当序列索引j小于该组中的元素的数量时，在步骤417中将序列索引j加1。然后，重复上面的过程，直到将信息位指定给该组的所有变量节点为止。
同时，将通过步骤415中的比较将信息位指定给该组的所有变量节点时，在步骤419中将序列索引i与输入位的个数K相比较。这里，如果序列索引i小于输入位的个数K，在步骤421中将该组中的元素的数量与序列索引i相加。然后，从步骤405开始再一次重复该过程。最后，当所有输入位的指定都已完成时，在步骤423中根据位分配排列奇偶校验矩阵中的变量节点和确定映射序列。也就是说，根据要发明的信息位的序列确定变量节点的序列。
这里，如上所述，根据其重要程度将信息位映射到LDPC码的方法包括在固定LDPC码的时候在根据映射序列重新排列信息位之后进行映射的方法、和在固定输入信息位的时候交换LDPC码中奇偶校验矩阵的列的方法。
这里，通过执行上述的过程，可以根据其重要程度或优先级将要发送的信息位映射到LDPC码。并且，映射方案由决定LDPC码的出错概率值的每个变量节点的循环和每个变量节点的边数(或程度)决定。也就是说，在要发送的信息位当中，映射具有高权重的位，以便通过LDPC码的要素图中的变量节点当中具有低出错概率值的变量节点编码，同时，映射具有低权重的位，以便通过LDPC码的要素图中的变量节点当中具有高出错概率值的变量节点编码。
在下文中，将参照图5到8描述根据本发明一个实施例、根据LDPC编码方案发送/接收数据的设备和方法。
首先，参照图5和6描述数据发送设备和数据接收设备。
图5是根据本发明一个实施例的数据发送设备的方块图。
参照图5，与移动通信***中的典型发送器类似，根据本发明一个实施例的数据发送设备包括信道编码器501、信号映射器503和调制器505。
首先，将要发送的信息位输入信道编码器501中。然后，信道编码器501将输入信息位编码成编码位。这里，为了将附加信息加入信息位中，编码过程是必不可少的，从而校正可能出现在信道中的任何错误和实现可靠性更高的通信。信道编码器501可以是典型移动通信***中的卷积编码器、涡式编码器或LDPC编码器。
根据本发明一个实施例的信道编码器可以是不等LDPC编码器，和可以根据基于本发明一个实施例的方法编码输入信息位当中需要不等出错概率值的信息位。也就是说，根据本发明一个实施例的不等LDPC编码器在根据信息位的重要性优先级将不同出错概率值应用于信息位的同时，将输入信息位映射到LDPC码的要素图中的变量节点。
根据本发明一个实施例的数据发送设备进一步包括位排列控制器507。位排列控制器507可以控制信息位成为根据其重要程度排列的LDPC码。但是，当将重要程度的序列事先确定的发送信息位输入信道编码器501中时，位排列控制器507是多余的，可以根据重要程度的预定序列映射LDPC码。
接着，通过信号映射器503映射作为信道编码器501的输出数据的编码位。这里，信号映射器503可以根据应用在移动通信中的调制方案以各种各样的方式映射输入位码元。例如，当二进制相移键控(BPSK)方案用作调制方案时，将输入信号映射器503中的0的输入位映射成1和将1的输入位映射成-1。
通过调制器505将映射信号调制成发送信号。调制器505是能够接收来自信号映射器503的信号和将信号发送到传输链路，即，将信号转换成修改类型的电信号的器件。调制器505可应用的调制方案包括BPSK方案、正交相移键控(QPSK)方案、8相移键控(8PSK)方案、16正交调幅(16QAM)方案、和64QAM方案。这样的调制方案与本发明无直接关系，因此，这里省略它们的详细描述。
上面参照图5所述的数据发送设备发送的数据可以由如图6所示的接收设备根据与上述顺序相反的顺序接收。
图6是根据本发明一个实施例的数据接收设备的方块图。
参照图6，与移动通信***中的典型接收器类似，根据本发明一个实施例的数据接收设备包括解调器601、反向信号映射器603、和信道解码器605。
首先，将天线(未示出)通过无线信道接收的信号经过无线电处理器(未示出)无线电处理之后输入调制器601中。解调器601根据与图5的数据发送设备中的调制器505的调制方案相对应的解调方案解调接收信号。例如，根据与BPSK方案相对应的解调方案解调根据BPSK方案调制的数据。
来自解调器601的输出信号对应于被图5的数据发送设备中的调制器505调制之前的映射信号的元素。换句话说，为了在发送设备中发送而调制的信号被恢复成调制之前的信号。
同时，通过反向信号映射器603估计解调器601的输出数据和将其转换成经过图5的信号映射器503之前的数据。也就是说，反向信号映射器603是与图5的信号映射器503对应的单元，它找出有关经过信号映射器503之前的位的估计值，以便将解调器601的输出数据转换成信道解码器605的输入数据。
接着，将反向信号映射器603的输出数据输入信道解码器605中。这里，信道解码器605执行与图5的信道编码器501的过程相反的过程。这里，信道解码器605根据反向信号映射器603的输出数据估计和输出发送的信息位。
同时，基于图5的信道编码器501的结构的各种类型的编码解码器可以用作信道解码器605。应用在本发明一个实施例中的信道解码器605是具有不等出错概率值的LDPC解码器。
也就是说，由于从图5的信道编码器501发送的信息位是在考虑了信息位的重要性优先级之后映射到不等LDPC编码器的变量节点的，解码接收信号的信道解码器605最好是与用作编码编码器501的LDPC编码器对应的不等LDPC解码器。
同时，数据接收设备可以包括相当于发送设备中的位排列控制器507的位排列控制器607。位排列控制器607与根据信息位的重要性优先级映射不等LDPC码的方法有关地控制信道解码器605和映射信息。
在下文中，将参照图7和8描述数据发送方法和数据接收方法。
图7是根据本发明一个实施例的数据发送方法的流程图。
参照图7，首先，在步骤701中生成要发送的信息位。在步骤703中，根据信息位的重要性优先级将信息位映射到编码器的输入节点。然后，在步骤705中，通过与映射方案相对应的不等LDPC编码器进行信道编码。在步骤707中通过信号映射器信号映射信道编码信息位，和将经信号映射的信号输入调制器中。在步骤709中，根据与预定***条件相对应的调制方案调制输入调制器的信号，和在步骤711中将最后数据发送到接收方。
根据下面参照图8所述的数据接收方法可以接收根据上面参照图7所述的数据发送方法发送的数据。该数据接收方法与上述的数据发送方法相反。
图8是根据本发明一个实施例的数据接收方法的流程图。
参照图8，在步骤801中接收来自信道的信号，和在步骤803中将接收信号解调成与解调之前的数据相对应的数据。这里，解调应用了与发送方的调制方案相对应的解调方案。然后，在步骤805中，通过反向信号映射器反向映射解调数据。这里，反向信号映射器进行有关信号映射之前的数据的估计。
接着，在步骤807中，将通过反向信号映射器反向映射的输出值输入解码器中，解码器根据其重要程度将值解码成编码之前的数据。这里，解码应用了与上面参照图7所述的编码方案相对应的解码方案。具体地说，根据本发明一个实施例的解码使用了具有不等出错概率值的LDPC码。最后，在步骤809中输出解码信号作为信息数据。
在下文中，将描述下面参照图9所述的不等LDPC解码器根据本发明的一个实施例解码不等LDPC码的过程。
图9是示出根据本发明实施例的用于不等LDPC块码的解码器的内部结构的方块图。
参照图9，用于不等LDPC块码的解码器包括变量节点解码部分900、加法器915、去交织器917、交织器919、控制器921、存储器923、加法器925、校验节点解码部分950、和硬判决单元929。并且，变量节点解码部分900包括变量节点解码器911和开关913，校验节点解码部分950包括校验节点解码器927。
首先，将通过无线信道接收的信号输入到变量节点解码部分900的变量节点解码器911。变量节点解码器911计算输入信号的概率值，并且更新和向开关913和加法器915输出计算的概率值。这里，变量节点解码器911按照事先设置在用于LDPC块码的解码器中的奇偶校验矩阵连接变量节点，和进行输入值和输出值的个数与连接到每个变量节点的值‘1’的个数相同的更新操作。连接到每个变量节点的值‘1’的个数等于奇偶校验矩阵的每个列的权重。因此，变量节点解码器911根据奇偶校验矩阵的列的权重进行不同内部操作。
加法器915接收从变量节点解码器911输出的信号和在先前叠代解码过程中从交织器919输出的信号。此外，加法器915从变量节点解码器911的输出信号中减去先前叠代解码过程中交织器919的输出信号，并且将差值信号输出到去交织器917。这里，当解码是第一次解码时，自然假设去交织器917的输出信号为0。
去交织器917接收加法器915的输出信号，根据事先设置的方案对信号去交织，并且将它输出到加法器925和校验节点解码器927。这里，去交织器917具有与奇偶校验矩阵相对应的内部结构。这是因为，与去交织器917对应的与交织器919的输入值有关的输出值随奇偶校验矩阵中具有值‘1’的元素的位置而不同。
同时，加法器925接收在先前叠代解码过程中从校验节点解码器927输出的信号和从去交织器917输出的信号。此外，加法器925从先前叠代解码过程中校验节点解码器927的输出信号中减去去交织器917的输出信号，并且将差值信号输出到交织器919。这里，校验节点解码器927按照事先设置在用于LDPC块码的解码器中的奇偶校验矩阵来连接校验节点，并且进行输入值和输出值的个数与连接到每个校验节点的值‘1’的个数相同的更新操作。连接到每个校验节点的值‘1’的个数等于奇偶校验矩阵的每个行的权重。因此，校验节点解码器927根据奇偶校验矩阵的行的权重来进行不同内部操作。
接着，交织器919在控制器921的控制下根据事先设置的方案交织加法器925的输出信号，并且将交织信号输出到加法器915和变量节点解码器911。这里，控制器921读取与基于根据本发明设计的奇偶校验矩阵存储在存储器925中的交织方案有关的信息，并且控制交织器919的交织。并且，当解码是第一次解码时，自然，必须认为去交织器917的输出信号是0。
这里，如上所述，根据本发明的与具有不等出错概率值的代码有关的奇偶校验矩阵被事先存储在存储器中，并且去交织器遵从基于存储在存储器中的奇偶校验矩阵的在控制器中设置的方案。
通过重复执行上面的过程，可以实现不出错的高可靠性解码。在进行重复解码预定次数之后，开关913切断变量节点解码器911和加法器915之间的连接，并接通变量节点解码器911和硬判决单元929之间的连接，以便可以将从变量节点解码器911输出的信号输入硬判决单元929。硬判决单元929硬判决从变量节点解码器911输出的信号并且输出硬判决结果，这是最后解码值。
同时，将根据本发明实施例的不等LDPC码存储在存储器923中。这里，存储的不等LDPC码是在考虑了发送信息位的重要程度之后为LDPC编码和解码设置的代码。因此，当有关发送信息位的重要程度的序列发生变化时，可以交换LDPC码的列，或可以根据本发明改变映射序列。
在如上所述的根据本发明的移动通信***中，利用具有各种各样程度的LDPC码设计具有不等出错概率值的代码，将它们用在诸如控制信息之类具有不同重要程度的编码信息中，从而提高了***的性能。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (59)

1.一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中、在用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码信息位之后发送信息位的设备，该设备包括：
LDPC编码器，用于将高信息位映射到低变量节点和将低信息位映射到高变量节点，在信息位当中，高信息位具有高重要性优先级和低信息位具有低重要性优先级，其中，在LDPC码的要素图中，低变量节点是具有低出错概率值的变量节点和高变量节点是具有高出错概率值的变量节点。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，每个变量节点的出错概率值由每个变量节点的程度决定。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，每个变量节点的程度越高，每个变量节点的出错概率值就越小。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，每个变量节点的出错概率值由每个变量节点的循环决定。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，每个变量节点的循环越长，每个变量节点的出错概率值就越小。
6.根据权利要求1所述的设备，进一步包括调制器，用于调制和发送根据重要性优先级映射和输出的信息位。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，交换LDPD码的奇偶校验矩阵的列。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，固定LDPC码，并且根据信息位的重要性优先级重新排列信息位。
9.根据权利要求1所述的设备，进一步包括位排列控制器，用于控制映射，以便根据信息位的重要性优先级将信息位映射到LDPC码。
10.一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中、接收用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码的信息位的设备，该设备包括：
LDPC解码器，用于与将高信息位映射到低变量节点和将低信息位映射到高变量节点的预定编码器相对应地反映射，在信息位当中，高信息位具有高重要性优先级和低信息位具有低重要性优先级，其中，在LDPC码的要素图中，低变量节点是具有低出错概率值的变量节点和高变量节点是具有高出错概率值的变量节点。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，每个变量节点的出错概率值由每个变量节点的程度决定。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，每个变量节点的程度越高，每个变量节点的出错概率值就越小。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，每个变量节点的出错概率值由每个变量节点的循环决定。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，每个变量节点的循环越长，每个变量节点的出错概率值就越小。
15.根据权利要求10所述的设备，进一步包括解调器，用于根据与发送信息位的发送方的调制方案相对应的解调方案来解调信息位。
16.根据权利要求10所述的设备，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，交换LDPD码的奇偶校验矩阵的列。
17.根据权利要求10所述的设备，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，固定LDPC码，并且根据信息位的重要性优先级重新排列信息位。
18.根据权利要求10所述的设备，进一步包括位排列控制器，用于控制映射，以便根据信息位的重要性优先级将信息位映射到LDPC码。
19.一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中、在用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码信息位之后发送信息位的方法，该方法包括如下步骤：
将信息位当中具有高重要性优先级的信息位映射到LDPC码的要素图中具有低出错概率值的变量节点；和
将信息位当中具有低重要性优先级的信息位映射到LDPC码的要素图中具有高出错概率值的变量节点。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，每个变量节点的出错概率值由每个变量节点的程度决定。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，每个变量节点的程度越高，每个变量节点的出错概率值就越小。
22.根据权利要求19所述的方法，其中，每个变量节点的出错概率值由每个变量节点的循环决定。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，每个变量节点的循环越长，每个变量节点的出错概率值就越小。
24.根据权利要求19所述的方法，进一步包括如下步骤：调制和发送根据重要性优先级映射和输出的信息位。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，交换LDPD码的奇偶校验矩阵的列。
26.根据权利要求19所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，固定LDPC码，并且根据信息位的重要性优先级重新排列信息位。
27.根据权利要求19所述的方法，进一步包括如下步骤：控制映射，以便根据信息位的重要性优先级将信息位映射到LDPC码。
28.一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中、接收用具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码编码的信息位的方法，该方法包括如下步骤：
与将信息位当中具有高重要性优先级的信息位映射到LDPC码的要素图中具有低出错概率值的变量节点的预定规则相对应地反映射信息位；和
与将信息位当中具有低重要性优先级的信息位映射到LDPC码的要素图中具有高出错概率值的变量节点的预定规则相对应地反映射信息位。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，每个变量节点的出错概率值由每个变量节点的程度决定。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，每个变量节点的程度越高，每个变量节点的出错概率值就越小。
31.根据权利要求28所述的方法，其中，每个变量节点的出错概率值由每个变量节点的循环决定。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，每个变量节点的循环越长，每个变量节点的出错概率值就越小。
33.根据权利要求28所述的方法，进一步包括如下步骤：根据与发送信息位的发送方的调制方案相对应的解调方案解调信息位。
34.根据权利要求28所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，交换LDPD码的奇偶校验矩阵的列。
35.根据权利要求28所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，固定LDPC码，并且根据信息位的重要性优先级重新排列信息位。
36.根据权利要求28所述的方法，进一步包括如下步骤：控制映射，以便根据信息位的重要性优先级将信息位映射到LDPC码。
37.一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中编码和发送数据的方法，该方法包括如下步骤：
生成信息位并且根据生成信息位的重要性优先级将生成信息位映射到编码器的输入节点；
按照不等低密度奇偶校验编码器的编码进行映射信息位的信道编码；
信号映射信道编码信息位并且根据在移动通信***中事先设置的方案调制来映射信号；和
发送调制之后输出的最后数据。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，当根据信息位的重要性优先级将信息位映射到编码器的输入节点时，重要性优先级对应于变量节点的出错概率值，每个出错概率值由每个变量节点的程度决定。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，每个变量节点的程度越高，每个变量节点的出错概率值就越小。
40.根据权利要求37所述的方法，其中，当根据信息位的重要性优先级将信息位映射到编码器的输入节点时，重要性优先级对应于变量节点的出错概率值，每个出错概率值由每个变量节点的循环决定。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，每个变量节点的循环越长，每个变量节点的出错概率值就越小。
42.根据权利要求37所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，交换LDPD码的奇偶校验矩阵的列。
43.根据权利要求37所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，固定LDPC码，和根据信息位的重要性优先级重新排列信息位。
44.根据权利要求37所述的方法，进一步包括如下步骤：控制映射，以便根据信息位的重要性优先级将信息位映射到LDPC码。
45.一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中解码接收数据的方法，该方法包括如下步骤：
接收通过信道从发送方发送的信号，并且根据与最初应用于信号的调制方案相对应的解调方案解码接收信号；
反向映射解码数据，并且通过根据反向映射信号的重要性优先级将反向映射信号映射到具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码进行信道解码；和
输出信道解码数据作为最后输出数据。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，当根据信息位的重要性优先级映射信息位时，重要性优先级对应于变量节点的出错概率值，每个出错概率值由每个变量节点的程度决定。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，每个变量节点的程度越高，每个变量节点的出错概率值就越小。
48.根据权利要求45所述的方法，其中，当根据信息位的重要性优先级映射信息位时，重要性优先级对应于变量节点的出错概率值，每个出错概率值由每个变量节点的循环决定。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，每个变量节点的循环越长，每个变量节点的出错概率值就越小。
50.根据权利要求45所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，交换LDPD码的奇偶校验矩阵的列。
51.根据权利要求45所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，固定LDPC码，和根据信息位的重要性优先级重新排列信息位。
52.根据权利要求45所述的方法，进一步包括如下步骤：控制映射，以便根据信息位的重要性优先级将信息位映射到LDPC码。
53.一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中，根据信息位的重要性优先级将信息位映射到低密度奇偶校验(LDPC)码的方法，该方法包括如下步骤：
(a)根据程度最高的变量在任何其它变量之前的序列排列LDPC码的奇偶校验矩阵的要素图中的变量节点，并且为具有高优先级的信息位的指定设置第一序列索引；
(b)从未指定变量节点当中建立包括程度最高的变量节点的变量节点组，并且确认变量节点组的元素；
(c)当变量节点组包括单个变量节点时，将单个变量节点指定给信息位，并且当变量节点组包括多个元素时，为包括在变量节点组中的信息位的指定设置第二序列索引；和
(d)根据第二序列索引确定最高程度的变量节点，并且将信息位指定给具有相同程度的变量节点当中循环最长的变量节点。
54.根据权利要求53所述的方法，进一步包括如下步骤：将第二序列索引与变量节点组中的元素的数量相比较，当信息位已经指定给变量节点组中的所有变量节点时将第一序列索引与输入位的个数相比较，并且当已经指定了所有输入信息位时根据信息位的序列排列奇偶校验矩阵的变量节点的映射序列。
55.根据权利要求53所述的方法，进一步包括如下步骤：将第二序列索引与变量节点组的元素的数量相比较，当第二序列索引小于变量节点组的元素的数量时将第二序列索引加1，并且重复步骤a到e。
56.根据权利要求53所述的方法，进一步包括如下步骤：将第一序列索引与输入位的个数相比较，当第一序列索引小于输入位的个数时将变量节点组的元素的数量与第一序列索引相加，并且重复步骤a到e。
57.根据权利要求53所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，固定LDPC码，并且根据信息位的重要性优先级重新排列信息位。
58.根据权利要求53所述的方法，其中，当根据重要性优先级映射信息位时，固定输入信息位，并且交换LDPD码的奇偶校验矩阵的列。
59.一种在信道编码和发送信息位的无线通信***中解码具有不等出错概率值的低密度奇偶校验(LDPC)码的设备，该设备包括：
变量节点解码器，用于根据列的权重将变量节点与LDPC码的校验矩阵的列相联系，从而获得概率值；
第一加法器，用于从变量节点解码器的输出信号中减去在先前解码中生成的信号；
去交织器，用于按照奇偶校验矩阵去交织第一加法器的输出信号；
校验节点解码器，用于根据列的权重将校验节点与LDPC码的校验矩阵的列相联系，从而获得从去交织器输出的信号的概率值；
第二加法器，用于从校验节点解码器的输出信号中减去去交织器的输出信号；
交织器，用于按照奇偶校验矩阵交织第二加法器的输出信号；
控制器，用于生成奇偶校验矩阵并且按照奇偶校验矩阵控制去交织和交织；和
存储器，用于存储具有不等出错概率值的LDPC码的奇偶校验矩阵，以便根据信息位的重要性优先级编码或解码信息位，
其中，去交织器由控制器根据存储在存储器中的奇偶校验矩阵控制。
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