一種基于似然比信息對ldpc編碼進(jìn)行解碼的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的方法及系統(tǒng)，所述方法包含：步驟101）將接收數(shù)據(jù)以LDPC碼的碼長為一組，計算該組的似然信息；步驟102）以得到的似然信息作為初始值，初始化各變量節(jié)點；步驟103）以變量節(jié)點的初始值更新校驗節(jié)點的似然信息，并依據(jù)校驗節(jié)點更新后的似然信息更新變量節(jié)點的似然信息；步驟104）基于上步驟中更新的變量節(jié)點的數(shù)據(jù)進(jìn)行似然比估計和判決；步驟105）依據(jù)步驟103）更新的變量節(jié)點的似然比信息提取可靠的數(shù)據(jù)位，對提取的可靠的數(shù)據(jù)位進(jìn)行硬判決，將硬判決后的可靠數(shù)據(jù)位上的信息作為已知信息；步驟106）根據(jù)得到的N個比特的估計值判斷接收端解碼是否成功，當(dāng)解碼成功則結(jié)束解碼；否則繼續(xù)迭代。
【專利說明】-種基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及信道編碼技術(shù)中的低密度奇偶校驗（Low DensityParityCheck,LDPC)碼技術(shù)，具體涉及一種基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼 的方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在通信中的信道編碼領(lǐng)域中，低密度奇偶校驗碼（LDPC)碼是最接近Shannon極限 的編碼方式之一。它于1962年由Gallager在博士論文中提出，但是受當(dāng)時計算機水平的限 制，未能引起人們的注意。1996年，Mackay和Neal對LDPC碼的重新研究發(fā)現(xiàn)，該碼是一種 性能接近Shannon限、可以實現(xiàn)的好碼，其性能甚至超過Turbo碼，此后LDPC碼迅速成為編 碼領(lǐng)域的熱點。另外的仿真表明，在BPSK調(diào)制下，碼率1/2碼長為107的非規(guī)則LDPC碼在 AWGN中傳輸，誤碼率（BitErrorRate，BER)為1(T5時的性能距Shannon限僅有0? 0045dB， 是目前已知最接近Shannon極限的碼。與其他編碼方式相比，LDPC碼有對相關(guān)衰落的衰落 速度不敏感；良好的自交織性；譯碼方法簡單；合理構(gòu)造校驗矩陣誤碼平臺較低等特性。
[0003]LDPC碼有很多種譯碼算法，本質(zhì)上大都是基于Tanner圖的消息迭代譯碼算法， 其基本思想是：信息節(jié)點向其連接的每一個校驗節(jié)點傳遞所有的已有的消息，包括從其他 校驗節(jié)點前一次迭代得到的外部消息和接收的信道消息，使得校驗節(jié)點進(jìn)行更新；然后由 校驗節(jié)點將除接收節(jié)點擁有信息之外的全部外部消息傳向信息節(jié)點，使得信息節(jié)點進(jìn)行更 新，完成一次迭代過程；重復(fù)迭代過程，直到達(dá)到最大迭代次數(shù)或得到正確輸出。
[0004]LDPC譯碼器在迭代中進(jìn)行消息傳遞時，平等地看待每個數(shù)據(jù)位，而實際上由于不 同的數(shù)據(jù)位經(jīng)歷的噪聲有浮動，一些數(shù)據(jù)位更加可靠，而另一些相對不可靠的數(shù)據(jù)為，因 此，采用傳統(tǒng)LDPC解碼算法會削減可靠數(shù)據(jù)位的作用而增加不可靠數(shù)據(jù)的傳遞，從而導(dǎo)致 性能上的損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有技術(shù)的LDPC譯碼器進(jìn)行消息傳播時，因平等地看 待每個數(shù)據(jù)位而導(dǎo)致的性能損失，提供一種更為魯棒的實用LDPC碼算法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的方 法，所述方法包含：
[0007] 步驟101)將接收數(shù)據(jù)以LDPC碼的碼長為一組，計算該組的似然信息，得到與LDPC 碼的碼長相同數(shù)目的似然信息；
[0008] 步驟102)以得到的似然信息作為初始值，初始化各變量節(jié)點，且所述變量節(jié)點的 數(shù)量與LDPC碼的碼長相等；
[0009] 步驟103)以變量節(jié)點的初始值更新校驗節(jié)點的似然信息，并依據(jù)校驗節(jié)點更新后 的似然信息更新變量節(jié)點的似然信息；
[0010] 步驟104)基于上步驟中更新的變量節(jié)點的數(shù)據(jù)進(jìn)行似然比估計和判決，得到所有 N個比特的估計值，其中N為LDPC碼的碼長；
[0011] 步驟105)依據(jù)步驟103)更新的變量節(jié)點的似然比信息提取可靠的數(shù)據(jù)位，對提 取的可靠的數(shù)據(jù)位進(jìn)行硬判決，將硬判決后的可靠數(shù)據(jù)位上的信息作為已知信息，更新已 知信息的位置和對應(yīng)的比特值，并依據(jù)更新的已知信息的位置和對應(yīng)的比特值重新初始化 變量節(jié)點的似然比信息；
[0012] 步驟106)根據(jù)得到的N個比特的估計值判斷接收端解碼是否成功，當(dāng)判斷得到解 碼成功或者達(dá)到設(shè)定的最大迭代次數(shù)時，則退出迭代并輸出判決結(jié)果，解碼結(jié)束；否則返回 步驟103)繼續(xù)迭代過程，直至解碼成或達(dá)到設(shè)定的最大迭代次數(shù)。
[0013] 上述步驟101)的似然信息為后驗似然信息，具體計算公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的方法，所述方法包含： 步驟101)將接收數(shù)據(jù)以LDPC碼的碼長為一組，計算該組的似然信息，得到與LDPC碼 的碼長相同數(shù)目的似然信息； 步驟102)以得到的似然信息作為初始值，初始化各變量節(jié)點，且所述變量節(jié)點的數(shù)量 與LDPC碼的碼長相等； 步驟103)以變量節(jié)點的初始值更新校驗節(jié)點的似然信息，并依據(jù)校驗節(jié)點更新后的似 然信息更新變量節(jié)點的似然信息； 步驟104)基于上步驟中更新的變量節(jié)點的數(shù)據(jù)進(jìn)行似然比估計和判決，得到所有N個 比特的估計值，其中N為LDPC碼的碼長； 步驟105)依據(jù)步驟103)更新的變量節(jié)點的似然比信息提取可靠的數(shù)據(jù)位，對提取的 可靠的數(shù)據(jù)位進(jìn)行硬判決，將硬判決后的可靠數(shù)據(jù)位上的信息作為已知信息，更新已知信 息的位置和對應(yīng)的比特值，并依據(jù)更新的已知信息的位置和對應(yīng)的比特值重新初始化變量 節(jié)點的似然比信息； 步驟106)根據(jù)得到的N個比特的估計值判斷接收端解碼是否成功，當(dāng)判斷得到解碼成 功或者達(dá)到設(shè)定的最大迭代次數(shù)時，則退出迭代并輸出判決結(jié)果，解碼結(jié)束；否則返回步驟 103)繼續(xù)迭代過程，直至解碼成或達(dá)到設(shè)定的最大迭代次數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的方法，其特征在于， 所述步驟101)的似然信息為后驗似然信息，具體計算公式如下：
其中，Xi是發(fā)送端的第i個發(fā)送數(shù)據(jù)，Yi為接收端的第i個接收數(shù)據(jù)，σ 2為信道中噪 聲的方差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的方法，其特征在于， 所述步驟103)進(jìn)一步包含： 步驟103-1)對所有M個校驗節(jié)點進(jìn)行消息更新，且用于消息更新的消息從與各校驗節(jié) 點相連的變量節(jié)點中獲取，具體公式如下：
其中，1彡j彡M，i e N(j)，N(j)為與校驗節(jié)點j相連的變量節(jié)點的集合，N(j)\i表 示N(j)中除去變量節(jié)點i之后的集合,L(gq)表示變量節(jié)點i從與它相連的校驗節(jié)點j中 獲得的似然信息，L(hy表示校驗節(jié)點j從與它相連的變量節(jié)點i中獲得的似然信息； 步驟103-2)進(jìn)行所有N個變量節(jié)點的消息更新，且用于消息更新的消息從與各變量節(jié) 點相連的校驗節(jié)點中獲取，具體公式如下：
其中，1彡i彡N，j e M(i)，M(i)為與變量節(jié)點i相連的校驗節(jié)點的集合，M(i)\j為 M⑴除去校驗節(jié)點j之后的集合，Lci⑴表示變量節(jié)點初始化得到似然信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的方法，其特征在于， 所述步驟104)對符號進(jìn)行似然比估計的公式為：
其中，1彡i彡N且kP ; 根據(jù)似然估計對符號進(jìn)行判決的公式為：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的方法，其特征在于， 所述步驟105)進(jìn)一步包含： 步驟105-1)計算某次迭代輸出的長度為N似然信息)的絕對值和NCL值，其中， 所述NCL值的計算公式為廣
步驟105-2)根據(jù)提取的已知信息的位置，輸出位置已知信息的集合P ; 步驟105-3)采用如下公式將位置P處的似然信息硬判決后作為新的已知信息，其它位 置處的值置為〇作為未知信息，并輸出長度為N的信息集合B = [Id1, b2，…，bN];
步驟105-4)在下次迭代時將步驟105-3)輸出的集合B中位置P處的值作為已知值進(jìn) 行信息節(jié)點與校驗節(jié)點之間的信息傳遞。
6. -種基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含： 似然信息獲取模塊，用于將接收數(shù)據(jù)以LDPC碼的碼長為一組，計算該組的似然信息； 初始化模塊，用于以得到的似然信息作為初始值，初始化各變量節(jié)點； 似然信息更新模塊，用于以變量節(jié)點的初始值更新校驗節(jié)點的似然信息，并依據(jù)校驗 節(jié)點更新后的似然信息更新變量節(jié)點的似然信息； 似然比估計和判決模塊，用于基于更新的變量節(jié)點的數(shù)據(jù)進(jìn)行似然比估計和判決，得 到所有N個比特的估計，其中N為LDPC碼的碼長； 解碼判決輸出模塊，用于根據(jù)似然比信息提取可靠的數(shù)據(jù)位硬判決，將硬判決后的比 特信息作為已知信息，更新已知信息的位置和對應(yīng)的比特值，并重新初始化似然比信息； 根據(jù)得到的N個比特的估計判斷解碼是否成功，當(dāng)判斷得到解碼成功或者達(dá)到最大迭 代次數(shù)，則退出迭代并輸出判決結(jié)果，解碼結(jié)束；否則繼續(xù)迭代過程。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，其特征在于， 所述似然信息為后驗似然信息，具體計算公式如下：
其中，Xi是第i個發(fā)送數(shù)據(jù)，Yi為第i個接收數(shù)據(jù)，σ 2為信道中噪聲的方差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，其特征在于， 所述似然信息更新模塊進(jìn)一步包含： 校驗節(jié)點似然信息更新子模塊，用于對所有M個校驗節(jié)點進(jìn)行消息更新，且消息更新 時所需的消息從與它相連的變量節(jié)點中獲取，計算如下：
其中，1彡j彡M，i e N(j)，N(j)為與校驗節(jié)點j相連的變量節(jié)點的集合，N(j)\i表 示N(j)中除去變量節(jié)點i之后的集合,L(gq)表示變量節(jié)點i從與它相連的校驗節(jié)點j中 獲得的似然信息，L(hy表示校驗節(jié)點j從與它相連的變量節(jié)點i中獲得的似然信息； 變量節(jié)點似然信息更新子模塊，用于進(jìn)行所有N個變量節(jié)點的消息更新，且用于消息 更新的消息從與它相連的校驗節(jié)點中獲取，計算如下：
其中，1彡i彡N，j e M(i)，M(i)為與變量節(jié)點i相連的校驗節(jié)點的集合，M(i)\j為 M(i)除去校驗節(jié)點j之后的集合，U(i)表示初始的后驗似然信息，P和h的定義見步驟 105-3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于似然比信息對LDPC編碼進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，其特征在于， 所述似然比估計和判決模塊進(jìn)一步包含： 似然比估計子模塊，用于采用如下方式計算似然估計結(jié)果：
其中，1彡i彡N且以尸； 判決子模塊，用于根據(jù)似然估計對符號進(jìn)行判決，公式為：
【文檔編號】H03M13/11GK104518802SQ201310461877
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】戚肖克, 李宇, 黃海寧 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所