10gbase-t系統(tǒng)中l(wèi)dpc編碼器的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請實(shí)施例一般涉及數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)，并尤其涉及基于低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼的檢錯(cuò)和/或糾錯(cuò)。
[0002]相關(guān)技術(shù)背景
[0003]許多通信系統(tǒng)使用糾錯(cuò)碼。具體而言，糾錯(cuò)碼可通過在數(shù)據(jù)流中引入冗余度來補(bǔ)償這些系統(tǒng)中固有的信息傳遞不可靠性。低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼是一種特定類型的糾錯(cuò)碼，其使用迭代編碼系統(tǒng)。LDPC碼可由二部圖(常常稱為“Tanner圖”)來表示，其中一組變量節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于碼字的信息位，并且一組校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)表示定義該碼的奇偶校驗(yàn)約束。變量節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)在該圖中若被邊連接，則它們被認(rèn)為是“鄰居”。當(dāng)且僅當(dāng)對于每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，與所有相鄰變量節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的位的模2總和為O (即，它們包括偶數(shù)個(gè)I)時(shí)，與變量節(jié)點(diǎn)序列具有一對一關(guān)聯(lián)的位序列才是有效碼字。
[0004]例如，圖1A示出表示示例性LDPC碼的二部圖100。二部圖100包括連接至4個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)120 (由正方形表示)的一組5個(gè)變量節(jié)點(diǎn)100 (由圓形表示)。圖100中的邊將變量節(jié)點(diǎn)110連接至校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)120。圖1B示出二部圖100的矩陣表示150。矩陣表示150包括奇偶校驗(yàn)矩陣H和碼字向量X，其中1115表示碼字X的位。更具體地，當(dāng)且僅當(dāng)Hx =O時(shí)，碼字向量X才表示有效碼字。
[0005]所接收到的LDPC碼字可被解碼以產(chǎn)生原始碼字的經(jīng)重構(gòu)版本。在不存在差錯(cuò)的情況下或者在可糾正差錯(cuò)的情形中，解碼可被用來恢復(fù)已被編碼的原始數(shù)據(jù)單元。例如，LDPC解碼器可通過以下操作來工作:沿著各邊在二部圖100內(nèi)交換消息，以及通過基于傳入消息在各節(jié)點(diǎn)處執(zhí)行計(jì)算來更新這些消息。圖100中的每個(gè)變量節(jié)點(diǎn)110可初始地被提供以“軟位”(例如，表示碼字的收到位)，其指示如由從通信信道所作的觀察所確定的相關(guān)聯(lián)位的值的估計(jì)。LDPC解碼器可以通過基于對應(yīng)的LDPC碼的奇偶校驗(yàn)約束來迭代地從存儲器讀取軟位及將軟位迭代地寫回存儲器來更新軟位。
[0006]用于解碼LDPC碼字的奇偶校驗(yàn)矩陣H是“稀疏”的(即，矩陣H包含的I顯著少于O)。例如，IEEE 802.3an以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)所采用的LDPC碼為行權(quán)重為32且列權(quán)重為6的384x2048矩陣。換句話說，H的每一行有32個(gè)1，并且H的每一列由6個(gè)I。H的稀疏性使得能對所接收到的碼字進(jìn)行高效解碼。相反，一般用于對LDPC碼字進(jìn)行編碼的生成矩陣(G)并不是稀疏的(例如，GHt= O)。由此，由于此類高編碼復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)生成矩陣G的LDPC編碼器常常是十分復(fù)雜和/或低效的。
[0007]概沭
[0008]提供本概述以便以簡化形式介紹將在以下的詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述并非旨在標(biāo)識出要求保護(hù)的主題內(nèi)容的關(guān)鍵特征或必要特征，亦非旨在限定要求保護(hù)的主題內(nèi)容的范圍。
[0009]所公開的操作的設(shè)備和方法可協(xié)助對要被傳送到另一設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。對于一些實(shí)施例，該設(shè)備可包括用以存儲要被編碼成碼字(C)的一組信息的存儲器元件，其中該碼字包括該組信息位和一組奇偶校驗(yàn)位；以及一個(gè)或多個(gè)處理器，用以(i)將第一位值指派給該組奇偶校驗(yàn)位中的第一奇偶校驗(yàn)位，以及(ii)至少部分地基于指派給第一奇偶校驗(yàn)位的第一位值來編碼該組奇偶校驗(yàn)位中的剩余奇偶校驗(yàn)位。該一個(gè)或多個(gè)處理器可以使用該組信息位和用于低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的奇偶校驗(yàn)矩陣(H)來對剩余的奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行編碼。該一個(gè)或多個(gè)處理器也可以確定經(jīng)編碼的碼字在給定了該LDPC碼的前提下是否是有效碼字，并且若其不是有效碼字則改變該碼字的一個(gè)或多個(gè)位值。
[0010]對于一些實(shí)施例，可以基于奇偶校驗(yàn)矩陣H的線性無關(guān)行來生成新的奇偶校驗(yàn)矩陣(H。)。每個(gè)剩余的奇偶校驗(yàn)位可以接著基于方程:Η# = O來被迭代地求值。具體地，剩余的奇偶校驗(yàn)位可以通過迭代地解一個(gè)或多個(gè)向量方程來被求值。
[0011]對于一些實(shí)施例，若該碼字不是有效碼字，則第一奇偶校驗(yàn)位可以被指派第二位值。該一個(gè)或多個(gè)處理器可以接著確定剩余的奇偶校驗(yàn)位中的哪些(若有)受到第一奇偶校驗(yàn)位的影響，并且改變這些受影響的奇偶校驗(yàn)位的位值。例如，該一個(gè)或多個(gè)處理器可以在查找表中查找受影響的奇偶校驗(yàn)位。
[0012]使用奇偶校驗(yàn)矩陣H(例如，而非生成矩陣G)來編碼LDPC碼字會由于H的稀疏性而實(shí)質(zhì)性地降低編碼操作的復(fù)雜度。此外，假定第一奇偶校驗(yàn)位的位值以及基于該假定迭代地對剩余的奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行求值使得LDPC編碼操作能以實(shí)質(zhì)上線性的方式被快速執(zhí)行。此外，因?yàn)閮H有有限數(shù)目的剩余奇偶校驗(yàn)位可能受到第一奇偶校驗(yàn)位的值的不正確假定的影響，所以基于不正確的假定所生成的碼字可以后續(xù)用單步被糾正(例如，通過改變受影響的奇偶校驗(yàn)位的位值)。
[0013]附圖簡沐
[0014]本發(fā)明各實(shí)施例是作為示例來解說的，且不旨在受附圖中各圖的限定，其中:
[0015]圖1A-1B示出了示例性LDPC碼的圖和矩陣表示；
[0016]圖2示出根據(jù)一些實(shí)施例的通信系統(tǒng)；
[0017]圖3是描繪根據(jù)一些實(shí)施例的數(shù)據(jù)編碼操作的解說性流程圖；
[0018]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的LDPC處理設(shè)備的框圖；
[0019]圖5是描繪根據(jù)一些實(shí)施例的對碼字的奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行求值的方法的解說性流程圖；
[0020]圖6是描繪根據(jù)一些實(shí)施例的另一數(shù)據(jù)編碼操作的解說性流程圖；以及
[0021]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的編碼器的框圖。
[0022]詳細(xì)描沐
[0023]在以下描述中，闡述了眾多具體細(xì)節(jié)(諸如具體組件、電路、和過程的示例)，以提供對本公開的透徹理解。如本文所使用的，術(shù)語“耦合”意指直接連接到、或通過一個(gè)或多個(gè)居間組件或電路來連接。而且，在以下描述中并且出于解釋目的，闡述了具體的命名以提供對本公開各實(shí)施例的透徹理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，可以不需要這些具體細(xì)節(jié)就能實(shí)踐本發(fā)明各實(shí)施例。在其他實(shí)例中，以框圖形式示出公知的電路和設(shè)備以避免混淆本公開。本文所描述的各種總線上所提供的任何信號可以與其他信號進(jìn)行時(shí)間復(fù)用并且在一條或多條共用總線上提供。另外，各電路元件或軟件塊之間的互連可被示為總線或單信號線。每條總線可替換地是單信號線，而每條單信號線可替換地是總線，并且單線或總線可表示用于各組件之間的通信的大量物理或邏輯機(jī)制中的任一個(gè)或多個(gè)。本發(fā)明各實(shí)施例不應(yīng)被解釋為限于本文描述的具體示例，而是在其范圍內(nèi)包括由所附權(quán)利要求所限定的所有實(shí)施例。
[0024]圖2示出根據(jù)一些實(shí)施例的通信系統(tǒng)200。發(fā)射機(jī)210將信號發(fā)射到信道220上，并且接收機(jī)230從信道220接收該信號。發(fā)射機(jī)210和接收機(jī)230可以是例如計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、路由器、集線器、網(wǎng)關(guān)、和/或類似設(shè)備。對于一些實(shí)施例，通信系統(tǒng)是基于IEEE802.3an以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的10GBASE-T以太網(wǎng)系統(tǒng)(例如，信道220是有線鏈路)，雖然其他的有線通信標(biāo)準(zhǔn)也可以被系統(tǒng)200所采用。在其他實(shí)施例中，信道220可以是無線的。
[0025]通信系統(tǒng)200中的各個(gè)組件的瑕疵可能成為信號損傷的源，并由此導(dǎo)致信號降級。例如，信道220中的瑕疵可能引入信道畸變，其可包括線性畸變、多徑效應(yīng)、和/或加性高斯白噪聲(AWGN)。為了對抗?jié)撛诘男盘柦导?，發(fā)射機(jī)210和接收機(jī)230可分別包括LDPC編碼器和解碼器。特別地，發(fā)射機(jī)210可對傳出數(shù)據(jù)執(zhí)行LDPC編碼以產(chǎn)生能由接收機(jī)230后續(xù)解碼(例如，通過LDPC解碼操作)以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)的碼字。對于一些實(shí)施例，發(fā)射機(jī)210可基于與發(fā)射機(jī)210和接收機(jī)230雙方所使用的LDPC碼相關(guān)聯(lián)的奇偶校驗(yàn)矩陣(H)來生成碼字。進(jìn)一步，對于一些實(shí)施例，發(fā)射機(jī)210可以通過為第一奇偶校驗(yàn)位假定初始位值并且基于該第一奇偶校驗(yàn)位的初始位值迭代地對剩余的奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行求值來為該碼字生成一組奇偶校驗(yàn)位。
[0026]圖3是描繪根據(jù)一些實(shí)施例的數(shù)據(jù)編碼操作300的解說性流程圖。例如，參照圖2，發(fā)射機(jī)210首先接收要被編碼和傳送的一組信息位(310)。對于一些實(shí)施例，這些信息位可以基于發(fā)射機(jī)210和接收機(jī)230之間共享的LDPC碼來被編碼成LDPC碼字(c)。每個(gè)碼字c可包括原始信息位(Cs)以及可被用來對原始信息位(^執(zhí)行奇偶校驗(yàn)和/或恢復(fù)原始信息位Cs的一組奇偶校驗(yàn)位(c p)。對于一些實(shí)施例，LDPC碼可對應(yīng)于基于802.3an以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(例如，10GBASE-T)的(2048, 1723)常規(guī)LDPC碼。特別地，在802.3an以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)下，1723個(gè)信息位與325個(gè)奇偶校驗(yàn)位被組合以形成2048位碼字。
[0027]發(fā)射機(jī)210接著將初始位值(b。)指派給碼字c的第一奇偶校驗(yàn)位(cp [O]) (320)。如將會在以下更為詳細(xì)地描述的，初始位值b。是第一奇偶校驗(yàn)位c p[0]的真實(shí)位值的“假定”。由此，對于一些實(shí)施例，初始位值b?？梢允侨粼摷俣ㄔ诤罄m(xù)被確定為不正確則可被改變或被糾正的任意性值(例如，O或者I)。應(yīng)當(dāng)注意，在本申請實(shí)施例中，僅為了簡化起見，假定是針對“第一”奇偶校驗(yàn)位(即，cp[0])來做出的。對于其他實(shí)施例，初始位值b?？梢詾槿魏纹媾夹ｒ?yàn)位Cp [O]-Cp [η]來假定。
[0028]最終，發(fā)射機(jī)210至少部分地基于被指派給第一奇偶校驗(yàn)位Cp [O]的初始位值b。來編碼剩余的奇偶校驗(yàn)位(cp[l]-cp[n])。對于一些實(shí)施例，剩余的奇偶校驗(yàn)位cp[l]-cp[n]可以基于奇偶校驗(yàn)矩陣H(例如通過求解:Hc = O (mod 2))來被求值。進(jìn)一步，對于一些實(shí)施例，發(fā)射機(jī)210可以例如通過確定最終的碼字c對于給定的LDPC碼而言是否是有效碼字來驗(yàn)證奇偶校驗(yàn)位Cp[O]-Cp[η]是否被正確地編碼了。若碼字c并不代表有效的LDPC碼字，那么發(fā)射機(jī)210可以基于初始位值b。來“翻轉(zhuǎn)”或改變第一奇偶校驗(yàn)位c p[0]和未被正確地編碼的任何剩余的奇偶校驗(yàn)位cp[l]-cp[n]的位值。
[0029]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的LDPC處理設(shè)備400的框圖。LDPC處理設(shè)備400包括編碼器410、解碼器420和收發(fā)機(jī)430，收發(fā)機(jī)430經(jīng)由通信信道(例如，圖2的信道220)傳送和/或接收經(jīng)LDPC編碼的碼字。對于一些實(shí)施例，通信信道可以對應(yīng)于10GPBASE-T以太網(wǎng)信道(雖然可以使用其他通信介質(zhì))。對于一些實(shí)施例，LDPC碼可以是基于802.3an以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(例如，1