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

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в системе беспроводной связи. Технический результат - повышение помехоустойчивости информации в канале с наличием шумов при высокой скорости передачи. Для этого сигналы передают с использованием кода проверки на четность с низкой плотностью. Поддерживающую поднятие матрицу проверки на четность с низкой плотностью формируют путем расширения значений элементов в матрице проверки на четность с низкой плотностью с помощью подматрицы, соответствующей некоторому числу антенн передачи. Подлежащие передаче сигналы кодируют с использованием поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью. После этого кодированные сигналы последовательно/параллельно преобразуют и передают через антенны передачи. 4 н. и 32 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

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 матрицу 2×2, и создана матрица 704 размерностью 8×16.

Кроме того, поддерживающая поднятие матрица LDPC, показанная на фиг.7A, может быть представлена посредством фактор-графа, проиллюстрированного на фиг.7B. Что касается фиг.7B, поскольку элементы, имеющие значение "1", в матрице 700 проверки на четность замещают единичной матрицей, фактор-граф 708 может быть представлен в виде двух фактор-графов, которые получены посредством двукратного расширения фактор-графа 706. Соответственно, фактор-граф 708 представлен в виде двух фактор-графов 706 прежде, чем было выполнено поднятие.

В фактор-графе 708 части, относящиеся к V_i,1, указывают данные, передаваемые через первую антенну, и части, относящиеся к V_i,2, указывают данные, передаваемые через вторую антенну.

Вариант 2 осуществления

Ниже в документе со ссылкой на фиг.8A и 8B будет описан второй вариант осуществления настоящего изобретения для повышения корреляции между битовыми массивами, передаваемыми на каждую антенну.

Обычно переменные узлы, связанные с одним и тем же проверочным узлом, имеют высокую корреляцию между собой в течение процедуры декодирования. Следовательно, в многоуровневом пространственно-временном коде, использующем поддерживающий поднятие код LDPC в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения данные, передаваемые на различные антенны, связывают с тем же проверочным узлом, таким образом повышая корреляцию между данными, передаваемыми на многоэлементную антенну. Например, отлично от первого варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг.7A и 7B, второй вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг.8A и 8B, не замещает единичной матрицей элементы, имеющие значение "1", а замещает элементы матрицей перестановок, таким образом повышая корреляцию между сигналами передачи.

Кроме того, как показано в уравнении (1), две матрицы перестановок, имеющие размерность 2×2, могут использоваться в качестве матриц перестановок.

Соответственно, если элементы, имеющие значение "1" в матрице 800 размерности 4×8, последовательно замещены P₁ и P₂, как показано в уравнении 1, могут быть получены поддерживающие поднятие матрицы 802 и 804.

Что касается фиг.8A, после формирования матрицы H 800 проверки на четность размерности 4×8, элементы, имеющие значение "1", в матрице H 800 проверки на четность замещают матрицей 2×2 посредством способа, согласно описанному относительно фиг.6A. То есть 13 элементов, имеющих значение "1" в матрице H 800 проверки на четность, расширены на подматрицу 2×2 для S₁-S₁₃, таким образом осуществляя поднятие матрицы 800 H проверки на четность.

Подматрица 2×2 для S₁-S₁₃ может быть осуществлена в виде различных структур. На фиг.8A, S₁-S₁₃ представлены в форме матриц P₁ и P₂ перестановок. Следовательно, матрица (H) 800 размерности 4×8 проверки на четность, поднята на матрицу 2×2, так что создана матрица 804 размерностью 8×16. То есть в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения P₁ применяют к S₂, S₃, S₅, S₈, S₉ и S₁₂, и P₂ применяют к S₁, S₄, S₆, S₇, S₁₀, S₁₁, и S₁₃.

Матрицы P₁ и P₂ перестановок в качестве альтернативы могут быть отображены на ту же позицию матрицы проверки на четность. Если подматрицы отображают на позицию "1", по меньшей мере один из элементов, предусмотренный в одной строке, должен отличаться от других элементов подматрицы, как, например, S₇ из первой строки, состоящей из S₃, S₇ и S₁₂.

Поддерживающая поднятие матрица LDPC, проиллюстрированная на фиг.8A, может быть представлена в виде фактор-графа, проиллюстрированного на фиг.8B. Что касается фиг.8B, поскольку элементы, имеющие значение "1", в поддерживающей поднятие матрице проверки на четность замещают матрицей P₁ или P₂ перестановок, фактор-граф 808 может быть представлен в виде двух фактор-графов, которые получают посредством двукратного расширения фактор-графа 806. Кроме того, отлично от первого варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг.7B, расширенные два фактор-графа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения имеют корреляцию между собой, таким образом образуя ветвь, как проиллюстрировано на фиг.8B.

Более конкретно, на фиг.8B части, представленные сплошными линиями, являются ветвями, связанными с данными, передаваемыми на первую антенну, а части, представленные пунктирными линиями, являются ветвями, связанными с данными, передаваемыми на вторую антенну. Соответственно, понятно из фактор-графа 808 для поддерживающей поднятие матрицы, использующей матрицы перестановок, что битовые массивы, передаваемые от каждой антенны, связаны с тем же проверочным узлом отлично от битовых массивов в фактор-графе 708, проиллюстрированном на фиг.7B. То есть первый проверочный узел C_1,1 образует ветви вместе с V_3,1, V_5,2 и V_8,1 в соответствии с поддерживающей поднятие матрицей LDPC, проиллюстрированной на фиг.8A. Соединенные с V_3,1 и V_8,1 ветви, представленные сплошными линиями, связаны с данными, передаваемыми на первую антенну. Кроме того, соединенная с V_5,2 ветвь, представленная пунктирной линией, связана с данными, передаваемыми на вторую антенну. Соответственно, понятно, что битовые массивы, переданные от двух антенн, связаны с тем же проверочным узлом. Такое же правило применяется к остальным проверочным узлам C_1,2-C_4,2.

Чтобы подвести итог, если поддерживающую поднятие матрицу LDPC образуют в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения корреляция между битовыми массивами, передаваемыми от каждой антенны, может быть повышена. Конечно, корреляция между битовыми массивами, передаваемыми от каждой антенны, может быть повышена посредством различных способов кроме вышеупомянутого способа. Например, корреляция между битовыми массивами может быть повышена посредством различного формирования подматриц при поднятии матрицы LDPC.

Хотя первый и второй варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в отношении двух антенн, настоящее изобретение является также применимым, если предусматриваются три антенны или более, посредством преобразования размерности поддерживающей поднятие матрицы. Если предусматриваются три антенны, элементы матрицы LDPC расширяют на подматрицы 3×3. Если предусматриваются n антенн, элементы матрицы LDPC расширяют на подматрицы n×n. Соответственно, могут использоваться различные подматрицы, чтобы улучшать взаимосвязи между данными, передаваемыми через каждую антенну.

На фиг.9 показана последовательность операций, иллюстрирующая процедуру кодирования для пространственно-временного кодера, которые использует поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Что касается фиг.9, кодирование поддерживающего поднятие LDPC выполняют на этапе 900 над данными, подлежащими передаче посредством ряда антенн. Схема кодирования для поддерживающего поднятие LDPC является идентичной схеме кодирования LDPC, как описано со ссылкой на фиг.7A-8B. LDPC-кодированные данные являются последовательно-параллельно преобразованными на этапе 902 и распределенными для передачи через многоэлементные антенны передачи. Распределенные данные могут проходить через перемежение антенн передачи на этапе 904. Однако не является необходимым обеспечивать перемежители антенн передачи, имеющие одинаковые структуры. Данные, проходящие через этап 904 перемежения антенн передачи, являются входными в блок отображения сигналов, чтобы на этапе 906 выполнять отображение символа относительно данных вводимых для этого. Данные затем передают через многоэлементные антенны передачи.

На фиг.10 показана блок-схема, иллюстрирующая пространственно-временной кодер, использующий поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Ниже в документе пространственно-временной кодер, который использует поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью, обозначен как "пространственно-временной кодер поднятия LDPC".

Что касается фиг.10, пространственно-временной кодер поднятия LDPC включает в себя поддерживающий поднятие кодер 1004 LDPC, последовательно/параллельный преобразователь 1006, и перемежители 1008-1010 и блоки 1012-1014 отображения сигналов, соответствующие антеннам 1016-1018 передачи. Кроме того, пространственно-временной кодер поднятия LDPC включает в себя блок 1000 информации об антенне передачи для ввода информации, относящейся к числу антенн передачи, и контроллер 1002 для управления поднятием в соответствии с числом предусмотренных антенн передачи.

Количество перемежителей 1008-1010 и блоков 1012-1014 отображения сигналов соответствует числу антенн передачи. Перемежители 1008-1010 и блоки 1012-1014 отображения сигналов имеют одинаковые структуры или различные структуры, соответственно. На фиг.10 числом антенн передачи является N_T, и числом перемежителей и блоков отображения сигналов также является N_T, соответственно.

Блок 1000 информации об антенне передачи передает информацию, относящуюся к числу антенн передачи 1016-1018, на контроллер 1002 поднятия, чтобы давать возможность пространственно-временному кодеру поднятия LDPC создавать надлежащий, поддерживающий поднятие код LDPC, который соответствует числу антенн 1016-1018 передачи.

Кроме того, контроллер 1002 поднятия, принимающий информацию, относящуюся к числу антенн 1016-1018 передачи, управляет поддерживающим поднятие кодером 1004 LDPC, чтобы давать возможность поддерживающему поднятие кодеру 1004 LDPC выполнять кодирование поднятия LDPC в соответствии с числом антенн передачи. То есть для выполнения пространственно-временного кодирования поднятия LDPC, кодирование поднятия LDPC выполняют относительно сигналов, вводимых в поддерживающий поднятие кодер 1004 LDPC, который использует коды LDPC, имеющие лучшую рабочую характеристику, под управлением контроллером 1002 поднятия в соответствии с числом антенн передачи, которое получают, используя информацию из блока 1000 информации об антенне передачи.

Выходные данные поддерживающего поднятие кодера 1004 LDPC распределяют на N_T антенн передачи через последовательно/параллельный преобразователь 1006. Данные, распределяемые на антенны передачи, являются перемеженными посредством антенных перемежителей 1008-1010. Данные, проходящие через антенные перемежители 1008-1010, являются символьно-отображенными посредством блоков 1012-1014 отображения сигналов прежде, чем их передают на антенны 1016-1018 передачи. Блоки 1012-1014 отображения сигналов могут выполнять отображение символов по отношению к данным через различные схемы модуляции, такие как BPSK (двоичная фазовая манипуляция), QPSK (квадратурная фазовая манипуляция), 16QAM (квадратурная амплитудная модуляция), 64QAM, и 128QAM. Выходные данные блоков 1012-1014 отображения сигналов передают через N_T антенн 1016-1018 передачи.

Обычный кодер LDPC распределяет входные сигналы в каждую из антенн передачи без выполнения вышеуказанной процедуры поднятия. В результате является трудным создавать коды LDPC, которые соответствуют числу антенн передачи.

Однако, в соответствии с настоящим изобретением, код LDPC является поднятым согласно заданному правилу на основании числа антенн передачи. В качестве результата можно легко осуществлять кодирование LDPC. Кроме того, поднятие может быть получено посредством различных схем поднятия, так что может быть повышена корреляция между данными, передаваемыми через антенны передачи, таким образом снижая частоту ошибок, вызванных низкокачественной средой канала.

На фиг.11 показана последовательность операций, иллюстрирующая процедуру декодирования для пространственно-временного декодера, использующего поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Что касается фиг.11, сигналы, передаваемые от N_T антенн передачи, принимают в N_R приемных антенн на этапе 1100. Каждая из антенн приема может принимать все сигналы, передаваемые от N_T антенн передачи. То есть первая антенна приема может принимать сигналы, передаваемые от первой до N-й антенн передачи. Таким же образом, каждая из антенн приема от второй до N_R-й может принимать сигналы, передаваемые от первой до N_T-й антенны передачи.

Сигналы, переданные от каждой из антенн передачи, обнаруживают посредством детектора на основании сигналов, принятых в каждой из антенн приема, на этапе 1102. Сигналы могут быть обнаруживаемыми посредством различных схем обнаружения. Кроме того, поскольку схемы обнаружения сигналов непосредственно не относятся к настоящему изобретению, то они не будут дополнительно описаны ниже.

Если обнаружены сигналы, переданные от j-й антенны передачи, то переданные в течение k-го промежутка времени данные могут быть представлены в виде вектора x_k, включающего в состав N_T элементов, и данные, принятые в течение промежутка времени, могут быть представлены в виде вектора y_k, включающего в состав N_R элементов. Кроме того, если оценкой канала с затуханием является матрица (H_k) размерности N_R×N_T и шум является вектором N_k, включающим в состав N_R элементов, данные y_k приема представляют, как показано в уравнении (2).

Если множество битов (b¹ _j, b² _j,..., bⁿ _j) образует сигнал x_j, переданный от j-й антенны через N_T блоков отображения сигналов, LLR (логарифмическое отношение правдоподобия) для детектора по отношению к i-му биту (bⁱ _j) может быть представлено, как показано в уравнении (3).

Обнаруженное значение i-го бита (bⁱ _j), передаваемого на j-ю антенну, является обращенно перемеженным на этапе 1104 посредством обращенных перемежителей для перемежителя, используемого в j-й антенне. Помимо обнаруженного значения i-го бита (bⁱ _j), передаваемого на j-ю антенну, обнаруженные значения для данных, переданных от других антенн передачи, также являются обращенно перемеженными.

Данные, проходящие через N_R антенных обращенных перемежителей являются входными в параллельно/последовательный преобразователь, так что параллельные данные являются преобразованными в последовательные данные на этапе 1106. Выходное значение параллельно/последовательного преобразователя подлежат декодированию на этапе 1108 для первого переменного узла в соответствии с заданной схемой поднятия, которая может быть изменяться в зависимости от числа антенн передачи.

После того как выполнено кодирование переменного узла, на этапе 1110 определяют, удовлетворено ли условие аварийного прекращения декодирования. Если условие аварийного прекращения декодирования удовлетворено, на этапе 1114 выполняют жесткое решение для выходных данных декодера переменного узла, чтобы остановить декодирование.

Кроме того, условие аварийного прекращения декодирования может быть установлено в согласовании со временем итеративного декодирования. То есть является возможным остановить процедуру декодирования после выполнения процедуры декодирования заданное количество раз. Кроме того, условие аварийного прекращения декодирования может быть установлено в согласовании с другими условиями. В этом случае, процедура декодирования будет остановлена, если представлено заданное значение других условий.

Если условие аварийного прекращения декодирования не удовлетворено на этапе 1110, данные на этапе 1112 являются перемежаемыми перемежителем, под управлением блока управления, на основании матрицы проверки на четность, хранимой в запоминающем устройстве. Выходные данные перемежителя подлежат декодированию на этапе 1116 для проверочного узлом согласно заданной схеме поднятия, которая может изменяться в зависимости от числа антенн передачи.

На этапе 1118 данные, используемые для декодирования проверочного узла, проходят через обращенный перемежитель под управлением блока управления на основании матрицы проверки на четность, хранимой в запоминающем устройстве.

Обращенно-перемеженные данные на этапе 1120 подлежат декодированию для второго переменного узла через вышеупомянутые схемы поднятия. Значение декодирования переменного узла преобразуют в параллельное значение через последовательно/параллельный преобразователь на этапе 1122 и вводят в детектор на этапе 1102, после того, как на этапе 1124 подвергают перемежению для N_T антенн.

Соответственно, процедуру декодирования выполняют многократно с тем, чтобы сигнал приема мог быть декодированным точно. После этапа декодирования первого переменного узла, осуществляют жесткое решение относительно декодированного сигнала, принимая в рассмотрение условие аварийного прекращения декодирования, таким образом осуществляя окончательный вывод декодированного сигнала.

В вышеуказанной процедуре декодирования этапы обращенного перемежения антенн, перемежения антенн, декодирования переменного узла, и декодирования проверочного узла выполняют согласно поддерживающему поднятие коду LDPC настоящего изобретения. То есть этапы антенного обращенного перемежения, антенного перемежения, декодирования переменного узла, и декодирования проверочного узла выполняют в соответствии с кодом LDPC, поднятым в соответствии с числом антенн передачи.

Поскольку сигналы, передаваемые от антенн передачи, и обнаруженные из сигналов, принятых в приемных антеннах декодера, имеют между собой высокую корреляцию, декодирование может быть эффективно выполнено, даже если среды канала для сигналов, переданных от антенн передачи, отличаются друг от друга.

На фиг.12 показана блок-схема, иллюстрирующая пространственно-временный декодер, который использует поддерживающий поднятие код проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Что касается фиг.12, пространственно-временный декодер поднятия LDPC включает в себя N_R многоэлементных приемных антенн 1200-1202, детектор 1204, N_R антенных обращенных перемежителей 1206-1208, параллельно/последовательный преобразователь 1210, первый декодер 1212 переменного узла, второй декодер 1224 переменного узла, декодер 1220 проверочного узла, перемежитель 1214, обращенный перемежитель 1222, последовательно/параллельный преобразователь 1226, и блок 1234 жесткого решения. Кроме того, предусмотрены запоминающее устройство 1216, контроллер 1218 перемежителя и контроллер 1232 поднятия, чтобы выполнять пространственно-временное декодирование поддерживающего поднятие LDPC в соответствии с настоящим изобретением.

Дополнительно, антенные перемежители 1228-1230 и антенные обращенные перемежители 1206-1208 могут обрабатывать сигналы передачи для каждой антенны передачи. Предпочтительно, число антенных перемежителей 1228-1230 и антенных обращенных перемежителей 1206-1208 является равным числу антенн передачи.

Запоминающее устройство 1216 хранит матрицу проверки на четность для кода LDPC перед поднятием, и контроллер 1218 перемежителя управляет перемежителем 1214 и обращенным перемежителем 1222 с использованием матрицы проверки на четность, хранимой в запоминающем устройстве 1216. Кроме того, контроллер 1232 поднятия управляет декодерами 1212 и 1214 переменного узла и декодером 1220 проверочного узла в соответствии с заданной схемой поднятия, которая может меняться в соответствии с изменением числа антенн передачи.

Как описано выше, каждая из многоэлементных антенн 1200-1202 приема может принимать все сигналы, передаваемые от многоэлементных антенн передачи. То есть первая многоэлементная антенна 1200 приема может принимать все сигналы, передаваемые от N_T антенн 1010-1012 передачи, проиллюстрированных на фиг.10, и N_R-я многоэлементная антенна 1202 приема также принимает все сигналы, передаваемые от N_T антенн 1010-1012 передачи, проиллюстрированных на фиг.10.

Сигналы, принятые в антеннах приема, являются входными в детектор 1204, и детектор 1204 обнаруживает сигналы, переданные от антенн 1014-1016 передачи, на основании принятых сигналов и выводит данные антенных перемежителей 1228-1230 через вышеупомянутую схему обнаружения. Выходные данные детектора 1204 являются входными в N_T антенных обращенных перемежителей 1206-1208.

Антенный обращенный перемежитель 1206 соответствует перемежителю 1006 антенны, проиллюстрированному на фиг.10, и восстанавливает данные перемежения в исходные данные. Выходные данные антенных обращенных перемежителей 1206-1208 являются вводимыми в параллельно/последовательный преобразователь 1210, так что из параллельно/последовательного преобразователя 1210 являются выводимыми последовательные данные. Кроме того, выходные данные параллельно/последовательного преобразователя 1210 являются вводимыми в первый декодер 1212 переменного узла. Первый декодер 1212 переменного узла вычисляет значение вероятности для вводимых в него сигналов и обновляет и выводит значение вероятности для сигналов.

Контроллер 1232 поднятия управляет первым декодером 1212 переменного узла таким образом, что первый декодер 1212 переменного узла может исполнять декодирование переменного узла в соответствии с числом антенн передачи на основании информации, относящейся к антеннам передачи. Как описано со ссылкой на фиг.7A к 8B, один переменный узел и один проверочный узел являются расширенными в N_T переменных узлов и N_T проверочных узлов, соответственно, в соответствии с заданной схемой поднятия, при формировании ветвей между переменными узлами и проверочными узлами.

Кодирование переменного узла для первого декодера 1212 переменного узла выполняют на основании значения вероятности для сигналов, передаваемых через ветвь, образуемую между переменным узлом и проверочным узлом. Значение вероятности для сигналов передают от N_T переменных узлов на N_T проверочных узлов в соответствии с заданной схемой поднятия.

Выходные данные первого декодера 1212 переменного узла являются входными в перемежитель 1214. Выходные данные, проходящие через перемежитель 1214, являются декодированными посредством декодера 1220 проверочного узла.

Декодер 1220 проверочного узла обновляет и выводит значение вероятности для сигналов в соответствии с правилом обновления проверочного узла. Подобным образом значение вероятности для сигналов, передаваемых на переменные узлы от проверочных узлов, может быть получено через схему поднятия, обеспечиваемую контроллером 1232 поднятия в соответствии с информацией об антеннах передачи.

Выходные данные декодера 1220 проверочного узла проходят через обращенный перемежитель 1222 под управлением контроллера 1218 перемежителя на основании матрицы проверки на четность для кода LDPC, хранимой в запоминающем устройстве 1216, и являются вводимыми во второй декодер 1224 переменного узла. Второй декодер 1224 переменного узла вычисляет значение вероятности, которое будет передано на детектор 1204 в соответствии с правилом обновления, основанном на значении вероятности, переданном на него от проверочных узлов.

Декодирование переменного узла также выполняют с использованием второго декодера 1224 переменного узла в соответствии со схемой поднятия в согласовании с числом антенн передачи. Выходные данные второго декодера 1224 переменного узла являются выводимыми в виде параллельных данных через последовательно/параллельный преобразователь 1226 и параллельные данные являются входными в N_T антенных перемежителей 1228-1230. Антенные перемежители 1228-1230 содержат функции, идентичные таковым для антенных перемежителей 1006-1008, проиллюстрированных на фиг.10.

Выходные данные антенных перемежителей 1228 и 1230 являются вновь вводимыми в детектор с целью итеративного декодирования. Выполняя итеративное декодирование посредством вышеуказанной процедуры, можно достичь пространственно-временное декодирование поддерживающего поднятие LDPC с более высокой надежностью. Как описано выше, итеративное декодирование выполняют многократно. Когда итеративное декодирование закончено, блок 1234 жесткого решения принимает жесткое решение относительно выходных данных декодера 1212 переменного узла, и выводят окончательный сигнал декодирования.

Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением поддерживающий поднятие код LDPC используется для пространственно-временного кодирования, чтобы улучшать взаимосвязи между битовыми массивами, передаваемыми от многоэлементных антенн, таким образом давая возможность, чтобы данные передавались без ошибки. Принятые данные могут быть точно восстановлены благодаря эффективному (пространственному) разнесению антенн, и может быть достигнута более высокая надежность данных.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает пространственно-временный код, имеющий лучшую рабочую характеристику посредством простой схемы кодирования/декодирования. Настоящее изобретение является приспосабливаемым для системы, включающей в состав набор антенн передачи/приема.

Тогда как настоящее изобретение было показано и описано со ссылкой на некоторые предпочтительные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что при этом могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях без выхода за пределы существа и объема настоящего изобретения, как определено в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.

1. 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, заключающийся в том, что

формируют поддерживающую поднятие матрицу проверки на четность с низкой плотностью путем расширения значений элементов в матрице проверки на четность с низкой плотностью с помощью подматрицы, соответствующей числу антенн из набора антенн передачи;

кодируют подлежащий передаче сигнал, используя поддерживающую поднятие матрицу проверки на четность с низкой плотностью;

преобразуют кодированный сигнал из последовательного в параллельный; и

передают кодированный сигнал через набор антенн передачи.

2. Способ по п.1, в котором, если числом антенн из набора антенн передачи является N_T, подматрица имеет размер N_T×N_T.

3. Способ по п.1, в котором поддерживающая поднятие матрица проверки на четность с низкой плотностью, расширенная посредством подматрицы, включает в себя матрицу проверки на четность с низкой плотностью.

4. Способ по п.1, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "0", подматрица расширения значений элементов включает в себя "0"-матрицу.

5. Способ по п.1, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "1", подматрица расширения значений элементов включает в себя единичную матрицу.

6. Способ по п.1, в котором, если значения элементов в проверочной матрице с низкой плотностью являются "1", подматрица расширения значений элементов включает в себя матрицу, выбранную из матриц перестановок, формируемых путем замены строк единичной матрицы.

7. Способ по п.6, в котором, по меньшей мере, один из элементов, имеющих значение "1", в строке матрицы проверки с низкой плотностью расширен с использованием подматрицы, которая является отличной от матрицы перестановок.

8. 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, заключающийся в том, что

формируют поддерживающую поднятие матрицу проверки на четность с низкой плотностью путем расширения значений элементов в матрице проверки на четность с низкой плотностью с помощью подматрицы, соответствующей числу антенн из набора антенн передачи;

декодируют сигнал приема с использованием поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью; и

обеспечивают символ приема посредством решения относительно декодированного сигнала.

9. Способ по п.8, в котором если числом антенн из набора антенн передачи является N_T, подматрица имеет размер N_T×N_T.

10. Способ по п.8, в котором поддерживающая поднятие матрица проверки на четность с низкой плотностью, расширенная посредством подматрицы, включает в себя матрицу проверки на четность с низкой плотностью.

11. Способ по п.8, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "0", подматрица расширения значений элементов включает в себя "0"-матрицу.

12. Способ по п.8, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "1", подматрица расширения значений элементов включает в себя единичную матрицу.

13. Способ по п.8, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "1", подматрица расширения значений элементов включает в себя матрицу, выбранную из матриц перестановок, формируемых путем замены строк единичной матрицы.

14. Способ по п.13, в котором по меньшей мере один из элементов, имеющих значение "1", в строке матрицы проверки на четность с низкой плотностью расширен с использованием подматрицы, которая является отличной от матрицы перестановок.

15. Способ по п.8, в котором дополнительно классифицируют сигнал приема на несколько групп, каждая из которых является распределенной в каждую антенну из набора антенн передачи, перед декодированием сигнала приема.

16. Способ по п.8, в котором дополнительно выполняют итеративное декодирование в соответствии со схемой декодирования кода проверки на четность с низкой плотностью посредством повторения этапа декодирования для проверочного узла после декодирования сигнала приема.

17. Способ по п.8, в котором решение является жестким решением.

18. Устройство для передачи сигнала, использующее код проверки на четность с низкой плотностью, в системе мобильной связи, которая передает сигнал через набор антенн передачи согласно пространственно-временному кодированию сигнала, содержащее

поддерживающий поднятие кодер проверки на четность с низкой плотностью для 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 из набора антенн передачи, и кодирования подлежащего передаче сигнала с использованием поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью;

последовательно-параллельный преобразователь для преобразования последовательного кодированного сигнала в параллельный кодированный сигнал;

контроллер поднятия для управления поддерживающим поднятие кодером проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с информацией, связанной с числом антенн из набора антенн передачи;

набор перемежителей для перемежения сигналов, передаваемых через каждую антенну из набора антенн передачи для того, чтобы в соответствии с набором антенн передачи дифференцировать сигналы, которые являются последовательно/параллельно преобразованными посредством последовательно/параллельного преобразователя; и

набор блоков отображения сигналов для установления соответствия сигналов, выводимых из каждого из перемежителей, с заданным символом.

19. Устройство по п.18, в котором если числом антенн из набора антенн передачи является N_T, подматрица имеет размер N_T×N_T.

20. Устройство по п.18, в котором поддерживающая поднятие матрица проверки на четность с низкой плотностью, расширенная посредством подматрицы, включает в себя матрицу проверки на четность с низкой плотностью.

21. Устройство по п.18, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "0", подматрица расширения значений элементов включает в себя "0"-матрицу.

22. Устройство по п.18, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "1", подматрица расширения значений элементов включает в себя единичную матрицу.

23. Устройство по п.18, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "1", подматрица расширения значений элементов включает в себя матрицу, выбранную из матриц перестановок, формируемых путем замены строк единичной матрицы.

24. Устройство по п.23, в котором, по меньшей мере, один из элементов, имеющих значение "1", в строке матрицы проверки на четность с низкой плотностью, расширен с использованием подматрицы, которая является отличной от матрицы перестановок.

25. Устройство для 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, содержащее

запоминающее устройство для хранения поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью, предназначенное для 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;

поддерживающий поднятие декодер проверки с низкой плотностью для декодирования сигнала приема с использованием хранимой в запоминающем устройстве поддерживающей поднятие матрицы проверки на четность с низкой плотностью;

блок жесткого решения для обеспечения символа приема посредством жесткого решения относительно сигнала, декодированного посредством поддерживающего поднятие декодера проверки на четность с низкой плотностью;

контроллер поднятия для управления поддерживающим поднятие декодером проверки на четность с низкой плотностью в соответствии с информацией, связанной с числом антенн из набора антенн передачи;

детектор для обнаружения принятых через антенны приема сигналов согласно классификации сигналов на несколько групп в соответствии с набором антенн передачи; и

набор обращенных перемежителей для обращенного перемежения сигналов, классифицированных посредством детектора на несколько групп в соответствии с набором антенн передачи, посредством схемы обращенного перемежения, идентичной схеме перемежения кодера.

26. Устройство по п.25, в котором поддерживающий поднятие декодер проверки на четность с низкой плотностью содержит

первый декодер переменного узла для выполнения декодирования переменного узла по четности с низкой плотностью в отношении сигнала приема в соответствии с поддерживающей поднятие матрицей четности с низкой плотностью;

декодер проверочного узла, перемежающий выходной сигнал первого декодера переменного узла, для выполнения декодирования проверочного узла по четности с низкой плотностью в отношении выходного сигнала; и

второй декодер переменного узла, перемежающий выходной сигнал декодера проверочного узла для выполнения декодирования переменного узла по четности с низкой плотностью в отношении выходного сигнала декодера проверочного узла.

27. Устройство по п.26, в котором поддерживающий поднятие декодер проверки на четность с низкой плотностью содержит контроллер перемежителя для управления перемежением и обращенным перемежением в соответствии с числом антенн из набора антенн передачи.

28. Устройство по п.26, в котором выходной сигнал второго декодера переменного узла является последовательно/параллельно преобразованным и перемеженным, и преобразованный и перемеженный выходной сигнал обнаруживают посредством детектора для выполнения итеративного декодирования.

29. Устройство по п.28, в котором выходной сигнал первого декодера переменного узла определяют в качестве окончательного сигнала декодирования, если итеративное декодирование многократно выполняют заданное количество раз.

30. Устройство по п.29, дополнительно содержащее блок жесткого решения для обеспечения символа приема посредством жесткого решения относительно сигнала, декодированного через первый декодер переменного узла.

31. Устройство по п.25, в котором если числом антенн из набора антенн передачи является N_T, подматрица имеет размер N_T×N_T.

32. Устройство по п.25, в котором поддерживающая поднятие матрица проверки на четность с низкой плотностью, расширенная посредством подматрицы, включает в себя матрицу проверки на четность с низкой плотностью.

33. Устройство по п.25, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "0", подматрица расширения значений элементов включает в себя "0"-матрицу.

34. Устройство по п.25, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "1", подматрица расширения значений элементов включает в себя единичную матрицу.

35. Устройство по п.25, в котором, если значения элементов в матрице проверки с низкой плотностью являются "1", подматрица расширения значений элементов включает в себя матрицу, выбранную из матриц перестановок, формируемых путем замены строк единичной матрицы.

36. Устройство по п.35, в котором, по меньшей мере один из элементов, имеющих значения "1" в строке матрицы проверки на четность с низкой плотностью, расширен с использованием подматрицы, которая является отличной от матрицы перестановок.