一種用于ldpc碼的交疊譯碼方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種用于LDPC碼的交疊譯碼方法，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法先將奇偶校驗(yàn)矩陣按列進(jìn)行分組，每組具有相同的列數(shù)，對(duì)每個(gè)分組依次進(jìn)行垂直更新運(yùn)算和水平更新運(yùn)算，最后當(dāng)滿(mǎn)足迭代停止條件或者譯碼成功時(shí)，輸出譯碼結(jié)果，結(jié)束譯碼。本方法對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣的第一分組進(jìn)行垂直更新運(yùn)算后，在依次對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣剩余分組進(jìn)行垂直更新運(yùn)算的同時(shí)，開(kāi)始依次對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣的分組進(jìn)行水平更新運(yùn)算，相鄰的兩個(gè)分組的垂直更新運(yùn)算和水平更新運(yùn)算交疊進(jìn)行。本發(fā)明能夠提高LDPC碼譯碼器的硬件資源利用率，提高譯碼速率，減少硬件資源消耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于LDPC碼的交疊譯碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種LDPC碼的交疊譯碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LDPC碼,全稱(chēng)Low Density Parity Check Code,即低密度奇偶校驗(yàn)碼。在目前已有的編碼方法中，LDPC碼的編碼方法在某些情況下已經(jīng)顯示出了接近香農(nóng)限(Shannon’ slimit)的編碼性能；在譯碼方面，與同樣是長(zhǎng)碼的Turbo碼相比，LDPC碼的誤碼平層出現(xiàn)在很低的誤碼率區(qū)域，且錯(cuò)誤碼字無(wú)法檢測(cè)的概率趨近于O ;LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣H的絕大多數(shù)元素為“0”，此即“低密度”的命名由來(lái)，而這樣的特性使其能夠通過(guò)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)的譯碼方法進(jìn)行譯碼，具有極高的實(shí)用價(jià)值。由于以上幾點(diǎn)原因，使得LDPC在近年來(lái)成為研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)，例如:第二代衛(wèi)星數(shù)字電視視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB-S2)以及我國(guó)的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)都使用LDPC碼作為核心的信道編碼，但就其譯碼方法的應(yīng)用而言，還存著很多值得研究的問(wèn)題。
[0003]本領(lǐng)域內(nèi)公知，傳統(tǒng)的LDPC譯碼算法包含兩種運(yùn)算:變量節(jié)點(diǎn)更新運(yùn)算和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新運(yùn)算，這兩種運(yùn)算交替進(jìn)行。這類(lèi)兩種運(yùn)算交替進(jìn)行的算法可以歸結(jié)為雙向消息傳遞(two phase message passing,簡(jiǎn)稱(chēng) TPMP)譯碼算法,可以用 log-BP (Log-BeliefPropagation)算法或者最小和(min sum,簡(jiǎn)稱(chēng)MS)算法實(shí)現(xiàn),也可以用1g-BP或最小和算法的各種變體算法實(shí)現(xiàn)，它們的運(yùn)算流程一致。由于這兩種更新運(yùn)算必須交替進(jìn)行，所以使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行譯碼的譯碼器的硬件利用率(hardware usage ratio,簡(jiǎn)稱(chēng)HUE)只有50%。
[0004]在文獻(xiàn)“Y.Chen and K.K.Parh1.0verlapped message passing forquas1-cyclic low-density parity check codes，，和 “Y.M.Dai, Z.Y.Yan, and N.Chen.0ptimal overlapped message passing decoding of quas1-cyclic LDPC codes，，中，作者提出了一種交疊(overlapped message passing,簡(jiǎn)稱(chēng)0MP)譯碼算法及其改進(jìn)算法。在OMP算法中，通過(guò)改變矩陣中各行與各列的運(yùn)算順序，使得變量節(jié)點(diǎn)更新運(yùn)算和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新運(yùn)算可以部分交疊運(yùn)行，從而提高了 HUE。由于OMP算法改變的僅僅是校驗(yàn)矩陣各行與各列的運(yùn)算順序，其有效性很大程度上取決于碼字自身的結(jié)構(gòu)，而且為了解決交疊區(qū)運(yùn)算單元對(duì)迭代存儲(chǔ)器的訪問(wèn)沖突，通常需要額外增加一倍的迭代信息存儲(chǔ)器或采用雙倍時(shí)鐘使得兩種更新單元對(duì)迭代信息存儲(chǔ)器進(jìn)行交替訪問(wèn)。
[0005]在最近幾年,TDMP (turbo decoding message passing)譯碼算法由于具有更快的收斂速度，受到了研究者的廣泛關(guān)注。TDMP算法是將校驗(yàn)矩陣分成若干層，各層依次進(jìn)行譯碼，如果能滿(mǎn)足每一層的每一列最多包含一個(gè)“I”的約束條件，那么TDMP算法的HUE可以達(dá)到1，而且所需的存儲(chǔ)器塊數(shù)以及存儲(chǔ)量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于TPMP算法；反之，如果校驗(yàn)矩陣的每一層的每一列包含“I”的個(gè)數(shù)大于1，那么TDMP算法消耗的存儲(chǔ)器資源以及迭代周期都要遠(yuǎn)大于TPMP算法，所以，TDMP算法僅適用于部分LDPC碼，例如子矩陣重量為I的QC-LDPC碼。此外，TDMP算法中各層之間的運(yùn)算具有依賴(lài)性，導(dǎo)致各層的運(yùn)算只能順序執(zhí)行，從而限制了譯碼器的最大吞吐率。[0006]綜上所述，TPMP算法能適用于所有LDPC碼，但是HUE較低；TDMP算法HUE高，但適用的LDPC碼有限，并且最高譯碼速率受限。因此，一種高HUE，能適用所有LDPC碼，能高速譯碼的譯碼方法是一種需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種LDPC碼的交疊譯碼方法，用以提高譯碼器的硬件資源利用率以及譯碼速率。
[0008]本發(fā)明提供的一種用于LDPC碼的交疊譯碼方法，其步驟包括:
[0009]步驟1:對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣按列進(jìn)行分組，每組具有相同的列數(shù)；
[0010]步驟2:對(duì)每個(gè)分組依次進(jìn)行垂直更新運(yùn)算；每個(gè)分組的垂直更新運(yùn)算的結(jié)果參與本次迭代對(duì)應(yīng)分組的水平更新運(yùn)算以及下次迭代的對(duì)應(yīng)分組的垂直更新運(yùn)算；
[0011]步驟3:對(duì)每個(gè)分組依次進(jìn)行水平更新運(yùn)算；本次迭代的前一分組的水平更新運(yùn)算的結(jié)果參與本次迭代當(dāng)前分組的水平更新運(yùn)算，最后一分組的水平更新運(yùn)算的結(jié)果參與下次迭代的垂直更新運(yùn)算；
[0012]步驟4:判斷是否滿(mǎn)足迭代停止條件或者譯碼成功，若是，則輸出譯碼結(jié)果，結(jié)束譯碼；否則，重復(fù)上述步驟2至步驟3，進(jìn)行迭代，直到譯碼成功或滿(mǎn)足迭代停止條件。
[0013]所述的步驟2進(jìn)行垂直更新運(yùn)算，具體是:第k次迭代時(shí)，與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m相關(guān)聯(lián)的
變量節(jié)點(diǎn)j的譯碼迭代信息#_為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于LDPC碼的交疊譯碼方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣按列進(jìn)行分組，每組具有相同的列數(shù)；設(shè)L為分組數(shù)； 步驟2:對(duì)每個(gè)分組依次進(jìn)行垂直更新運(yùn)算；每個(gè)分組的垂直更新運(yùn)算的結(jié)果參與本次迭代對(duì)應(yīng)分組的水平更新運(yùn)算以及下次迭代的對(duì)應(yīng)分組的垂直更新運(yùn)算； 步驟3:對(duì)每個(gè)分組按照下式依次進(jìn)行水平更新運(yùn)算；本次迭代的前一分組的水平更新運(yùn)算的結(jié)果參與本次迭代當(dāng)前分組的水平更新運(yùn)算，最后一分組的水平更新運(yùn)算的結(jié)果參與下次迭代的垂直更新運(yùn)算； 步驟4:判斷是否滿(mǎn)足迭代停止條件或者譯碼成功，若是，則輸出譯碼結(jié)果，結(jié)束譯碼；否則，重復(fù)步驟2至步驟3，進(jìn)行迭代，直到譯碼成功或滿(mǎn)足迭代停止條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LDPC碼的交疊譯碼方法，其特征在于，所述的步驟2中進(jìn)行的垂直更新運(yùn)算，具體為: 第k次迭代時(shí)，與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m相關(guān)聯(lián)的變量節(jié)點(diǎn)j的譯碼迭代信息Lkmj為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于LDPC碼的交疊譯碼方法，其特征在于，所述的步驟3中進(jìn)行水平更新運(yùn)算，具體是: 第k次迭代時(shí),對(duì)位于第t分組的每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m,統(tǒng)計(jì)與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m相關(guān)聯(lián)的所有變量節(jié)點(diǎn)的譯碼迭代信息的最小值I和次小值疋 t=l,…，L:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LDPC碼的交疊譯碼方法，其特征在于，所述的步驟2中，對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣的第一分組進(jìn)行垂直更新運(yùn)算后，在依次對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣第2~L個(gè)分組進(jìn)行垂直更新運(yùn)算的同時(shí)，開(kāi)始依次對(duì)奇偶校驗(yàn)矩陣的第I~(L-1)個(gè)分組進(jìn)行水平更新運(yùn)算，相鄰的兩個(gè)分組的垂直更新運(yùn)算和水平更新運(yùn)算交疊進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LDPC碼的交疊譯碼方法，其特征在于，所述的步驟4中，在每次迭代的水平更新運(yùn)算完成后，判斷所有校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的全部譯碼迭代信息的符號(hào)位的異或結(jié)果是否均為O，若是，表示譯碼成功，否則，表示譯碼不成功。
【文檔編號(hào)】H03M13/11GK103731161SQ201410010490
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】趙嶺, 韓江雪, 侯毅, 劉榮科 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)