專利名稱：一種適用于低密度奇偶校驗(yàn)碼的多值修正最小和解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的迭代譯碼方法，屬于信道糾錯(cuò)編碼的譯碼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
各種通信系統(tǒng)中，傳輸比特受信道隨機(jī)噪聲的影響而產(chǎn)生隨機(jī)錯(cuò)誤。理論和實(shí)踐證明，通過(guò)引入冗余度來(lái)提供傳輸可靠性的糾錯(cuò)編碼方法是一類行之有效的手段。而近年來(lái)引入的Turbo碼和低密度奇偶校驗(yàn)(Low-DensityParity-Check，簡(jiǎn)稱LDPC)碼是至今發(fā)現(xiàn)的糾錯(cuò)能力最強(qiáng)的編碼方案之一。相比于Turbo碼而言，LDPC碼的設(shè)計(jì)更為靈活(不同碼率/碼長(zhǎng))，LDPC碼解碼算法的全并行結(jié)構(gòu)使得設(shè)計(jì)高吞吐率的LDPC解碼器更容易。因此，未來(lái)通信系統(tǒng)中有關(guān)信道編碼的標(biāo)準(zhǔn)化大都選用LDPC碼。LDPC碼的標(biāo)準(zhǔn)迭代解碼算法主要包括三種和積算法(Sum-ProductAlgorithm， SPA)、最小和算法(Min-Sum Algorithm, MSA)、比特翻轉(zhuǎn)解碼算法(Bit-Flipping，BF)。在這三種算法中，SPA算法性能最好，但實(shí)現(xiàn)也最復(fù)雜；BF算法性能最差，但實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單。MSA 算法對(duì)SPA算法的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算單元做簡(jiǎn)化處理，是降低SPA算法運(yùn)算復(fù)雜度的一個(gè)有效途徑，由于MSA算法在復(fù)雜度和性能上取得了較好的折中，因此它是實(shí)際通信系統(tǒng)中LDPC 解碼器的優(yōu)選算法。MSA算法和SPA算法有相似的迭代結(jié)構(gòu)，也是變量節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)兩層節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)交替迭代計(jì)算過(guò)程。但是MSA算法中的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算單元采用近似方法計(jì)算校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)輸出信息，有效地降低了校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算復(fù)雜度，原先SPA算法中的指數(shù)和對(duì)數(shù)運(yùn)算被簡(jiǎn)單的比較運(yùn)算所取代。在節(jié)點(diǎn)重量相同的條件下，MSA算法中校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn)的計(jì)算復(fù)雜度近似相等。雖然MSA算法的復(fù)雜度明顯低于SPA譯碼算法，但簡(jiǎn)化處理也使得其譯碼性能相比SPA算法有較大的差距，SPA算法的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)輸出信息可靠度大小應(yīng)當(dāng)略小于 MSA算法的輸出幅值。所以如果要很好的逼近標(biāo)準(zhǔn)輸出結(jié)果，必須適當(dāng)降低MSA近似輸出信息的絕對(duì)值大小。J. Chen等人提出了一類無(wú)條件修正方案，主要分為兩類通過(guò)一個(gè)乘性因子修正MSA算法校驗(yàn)式輸出，對(duì)應(yīng)的改進(jìn)MSA算法稱為乘性修正的MSA (匪SA，Normalized Min Sum)；通過(guò)一個(gè)偏移因子修正MS算法校驗(yàn)式輸出，對(duì)應(yīng)的改進(jìn)算法稱為偏移修正的 MSA(0MSA, Offset Min Sum)。這兩種改進(jìn)MSA算法都是在原始算法的基礎(chǔ)上，引入了修正因子，它們與原始MSA 算法的共同點(diǎn)是都只用了變量節(jié)點(diǎn)輸入信息的最小值和次最小值，因此都沒(méi)有利用較多的變量節(jié)點(diǎn)輸入信息，導(dǎo)致了這些算法與SPA算法的性能仍存在一定差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種性能好、復(fù)雜度低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的低密度奇偶校驗(yàn)碼的譯碼方法。
本發(fā)明包括如下技術(shù)方案一種適用于低密度奇偶校驗(yàn)碼的多值修正最小和譯碼方法，低密度奇偶校驗(yàn)碼的校驗(yàn)矩陣為Hmxn= [hm,n]，低密度奇偶校驗(yàn)碼包括變量節(jié)點(diǎn)集合{vn，n e [1，N]}和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)集合{cm，me [1，M]}，變量節(jié)點(diǎn)\參與的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)集合為A(n) = {j，、η = 1}，包含于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)cm的變量節(jié)點(diǎn)集合為B (m) = {1,^,, = 1}；所述譯碼方法包括按照如下順序執(zhí)行的步驟(1)確定初始的各變量節(jié)點(diǎn)總的輸出信息1^以及初始的各變量節(jié)點(diǎn)向每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)輸出的信息
權(quán)利要求
1. 一種適用于低密度奇偶校驗(yàn)碼的多值修正最小和譯碼方法，低密度奇偶校驗(yàn)碼的校驗(yàn)矩陣為Hmxn= [hm,n]，低密度奇偶校驗(yàn)碼包括變量節(jié)點(diǎn)集合{vn，n e [1，N]}和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)集合{cm，me [1，M]}，變量節(jié)點(diǎn)\參與的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)集合為A(n) = {j，、η = 1}，包含于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)cm的變量節(jié)點(diǎn)集合為B(m) = {i,hfflji = 1}；其特征在于所述譯碼方法包括按照如下順序執(zhí)行的步驟(1)確定初始的各變量節(jié)點(diǎn)總的輸出信息Lf5n以及初始的各變量節(jié)點(diǎn)向每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)輸出的信息<,，ne [1,N], j e A(n)；并設(shè)置初始迭代次數(shù)k = 1，開始迭代譯碼；(2)根據(jù)第k-Ι次迭代的各變量節(jié)點(diǎn)Vi向校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)Cm輸出的信號(hào)<；;1Je^m)，計(jì)算出第k次迭代每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)Cm向各變量節(jié)點(diǎn)Vi輸出的信號(hào)e B{m)；首先根據(jù)信號(hào)qt,、J e B{m)的符號(hào)做乘法求得總的輸出符號(hào)eD= I]同時(shí)按照信號(hào)的絕對(duì)值大小比較出絕對(duì)值最小的三個(gè)數(shù)值，KiHlCl^Id，ii' i2，i3 e B(m)，并記錄最小值對(duì)應(yīng)的輸入變量節(jié)點(diǎn)序號(hào)I1 ；并針對(duì)序號(hào)“的變量節(jié)點(diǎn)，禾_<二和更新向變量節(jié)點(diǎn)“的輸出，計(jì)算方法如下向其他變量節(jié)點(diǎn)i興i e B(m)的輸出更新計(jì)算方法如下么=一(☆)五卞 J[|C| + l。g(l + exp㈠ <「><如)-l。g(l + exp㈠(3)計(jì)算第k次迭代各變量節(jié)點(diǎn)總的輸出信息《及第k次迭代各變量節(jié)點(diǎn)向與之相連的每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)輸出的信息；對(duì)于每個(gè)變量節(jié)點(diǎn)vn，η e [1，N]，將所有與之相連的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)Cj，j e A (η)向變量節(jié)點(diǎn)νη輸出的信息么，_/ e 4 )以及該變量節(jié)點(diǎn)的初始輸出信息《相加，作為該變量節(jié)點(diǎn)vn總的輸出信息<=^+ ξ、心。各變量節(jié)點(diǎn)Vn將總輸出信號(hào)4減去對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)…，j e A(η)的輸入信號(hào)，作為所述信息j = Ln- r} Yi ；(4)根據(jù)《的符號(hào)硬判得到一個(gè)輸出序列Wk;如果該輸出序列滿足如下條件 Wi//Mx/mod2 = 0, θ為全零行向量；則將該序列Wk作為譯碼輸出，宣布譯碼成功，終止譯碼；否則迭代次數(shù)k加1，如果迭代次數(shù)k大于預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)K，則譯碼失敗，終止譯碼，否則繼續(xù)迭代譯碼跳轉(zhuǎn)至步驟( 進(jìn)行下一次迭代。
全文摘要
一種適用于低密度奇偶校驗(yàn)碼的多值修正最小和解碼方法，對(duì)每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)將關(guān)聯(lián)的變量節(jié)點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)符號(hào)相乘得到總的輸出符號(hào)，同時(shí)比較相鄰變量節(jié)點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)的絕對(duì)值大小，得到最小值、次最小值以及第三最小值，另外記錄最小值對(duì)應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)序號(hào)；對(duì)于最小值所對(duì)應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)，將次最小值和第三最小值作對(duì)數(shù)似然比(LLR)域的加法運(yùn)算，得到的結(jié)果乘以所述總的輸出符號(hào)和該變量節(jié)點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)符號(hào)，作為向最小值對(duì)應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)的輸出信息；對(duì)于其他變量節(jié)點(diǎn)，則將最小值和第三最小值做LLR域的加法運(yùn)算，得到的結(jié)果乘以所述總的輸出符號(hào)和該變量節(jié)點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)符號(hào)，作為向該變量節(jié)點(diǎn)的輸出信息。本發(fā)明的譯碼方法性能好、復(fù)雜度低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H03M13/11GK102412846SQ20111038788
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者姜明, 竇金芳 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所