[发明专利]用于对低密度奇偶校验编码信号解码的设备和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及通信接收器。更具体地说，本发明涉及利用诸如低密 度奇偶校验编码的方法来处理系统中的纠错信号。

技术背景

本节预定向读者介绍可能与以下将描述和/或声明的本发明各方面相 关的各个技术方面。该讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以便于更 好地理解本发明各方面。因此，应该理解，应就此而论来阅读这些声明， 而不应将它们看作先有技术的许可。

众所周知，近些年来卫星电视系统已变得越来越普及。实际上，自从 1994年引入数字卫星电视，已有超过1200万美国家庭成为卫星电视用户。 这些用户中的大多数都住在独户住宅中，在独户住宅中圆盘卫星电视天线 比较容易安装和连接。例如，可以将圆盘卫星电视天线安装在屋顶上。为 了持续增长，用户经常期望每年得到更多服务。因而，服务提供商一直在 考虑新的特征和升级，如记录、多室操作以及更大、更好的内容。最近， 更多地关注高清晰视频和音频信号。

高清晰信号需要比卫星系统当前提供的服务更大的容量或带宽。而且， 是在当前服务以外又提供许多高清晰服务，而不是替代当前服务。为了提 供这些新服务，一些服务提供商正在增大他们的系统的总容量。可以以多 种方式来增大容量，包括增加转发器或可用卫星信道的数量，或者增加所 用卫星的数量。卫星系统的最大变化涉及改变实际通信系统规范。

最新技术发展已允许卫星服务提供商考虑通过以多种方式改变系统规 范来增大容量，包括使用新解码算法，例如由通常被称为MPEG-4的运动图 像专家组(MPEG)所创建的解码算法。另外，有可能使用更高级的调制格 式，例如在为数字视频广播(DVB)创建的被称为DVB-S2的标准中发现的8 相相移键控(8PSK)。DVB-S2标准也提供一种被称为低密度奇偶校验(LDPC) 编码的新纠错系统，该纠错系统允许进一步增大总系统容量。虽然这些变 化可以增大通信系统的容量，但是它们也可能改变信号接收的操作裕度， 并迫使改变接收器设计。

几乎所有的通信系统，尤其是数字系统如上述卫星系统，都采用某种 形式的纠错方法来提高接收器性能。这些方案可能涉及必须在发送器或接 收器上、或发送器和接收器两者上执行的非常复杂功能。如上所述，一种 这样的普遍方案是LDPC编码。

LDPC编码是一种纠错方法，它为一段较大的数据流的小部分生成奇偶 校验位，并将这些奇偶校验位附加到数据流上。所操作的数据流段可以很 大，例如64800位，并且可以为小得多的部分如组中的3位，生成奇偶校 验位。

虽然对数据流段执行处理，但是输入数据流仍然保持连续。输入数据 流典型地是数字形式的视频或音频信号，因而必须在有限时间内完成处理。 为处理数据流段而分配的时间典型地被称为LDPC帧时间。另外，奇偶校验 组可能重叠，其中一个位可以是多个奇偶校验组的成员，从而可能有多个 奇偶校验位对数据位的奇偶性负责。分配这些组和奇偶校验位的方法通常 是周知且预先确定的，以便解码器尤其是解码器的控制器来适当管理奇偶 校验过程。

LDPC解码可以具有几层处理复杂性。可以对现在包含附加奇偶校验位 的数据流执行非常简单的第一奇偶校验操作。该简单的奇偶校验操作涉及， 仅仅基于奇偶校验组的奇偶性及其关联奇偶校验位来执行常规奇偶校验。 如果发现错误，则可以基于奇偶校验组检查的结果来校正错误。然而，有 可能某些错误仍然不可校正，因为可能仍然不能确定准确的错误位。为了 进一步提高纠错性能，常常将相同数据位用于多个奇偶校验分组中。

即使同时利用简单奇偶校验和多组奇偶校验，也可能仍然不能明确校 正所有错误。另外，由于奇偶校验分组的特性，每个位不仅固有地、而且 非固有地包含关于其值的信息。可以用位的实际值来表征数据位的固有信 息，包括通过利用奇偶信息执行奇偶校验操作所获得的知识。非固有信息 包括，可以根据数据流中其它数据位(例如和待处理当前数据位相邻的数 据位或奇偶校验分组中的其它位)的值来确定的位值信息。同时使用固有 和非固有信息需要更复杂的校正算法，该校正算法涉及在迭代过程中使用 这两种信息元，以便确定最终正确位值。