專利名稱：一種有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種有限幾何低密度奇偶校驗碼(LDPCCodes，Low Density Parity Check Codes)的譯碼方法。

背景技術(shù)：
低密度奇偶校驗碼(簡稱LDPC碼)是一種逼近香農(nóng)限的糾錯碼，大量研究工作證明其性能已經(jīng)超過了Turbo碼，離香農(nóng)限只差0.0045分貝。由于其強大的糾錯能力，已經(jīng)被歐洲數(shù)字電視廣播DVB-S2，無線個人區(qū)域網(wǎng)(IEEE 802.15)，寬帶無線接入網(wǎng)(IEEE 802.16)，IEEE802.3an-2006(10GBASE-T)采納為信道糾錯碼。
LDPC碼是一種線性分組碼，其校驗矩陣是一個稀疏矩陣，即其矩陣元素絕大部分為0，其余為1。這種性質(zhì)保證了LDPC碼強大的糾錯能力和低復(fù)雜度的譯碼。LDPC碼按照校驗矩陣1的分布可以分為規(guī)則的LDPC碼和非規(guī)則的LDPC碼。其中規(guī)則的LDPC碼中有一類基于有限幾何的碼，包括射影幾何低密度校驗碼(PG-LDPC)和歐氏幾何低密度校驗碼(EG-LDPC)，該類碼是一種循環(huán)碼或者準(zhǔn)循環(huán)碼，碼的循環(huán)特性使得編碼非常簡單。同時，基于有限幾何構(gòu)造的LDPC碼具有很好的碼距，并且無周期為四的環(huán)，所以基于有限幾何構(gòu)造的LDPC碼具有很低的誤碼平臺和強大的糾錯能力。
LDPC碼有多種譯碼方法，其中性能最好的譯碼方法是置信傳播(BP)算法，它也是復(fù)雜度較高的譯碼方法。對于有限幾何構(gòu)造的LDPC碼，還可以用更簡單的譯碼方法，例如加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)方法。
現(xiàn)有技術(shù)中給出了關(guān)于LDPC碼的相關(guān)定義，簡單介紹如下 一個(N，K)(λ，ρ)規(guī)則的LDPC碼，碼長為N，信息位為K位，LDPC碼由校驗矩陣H＝[Hm，n]唯一表示， H是一個M行N列的矩陣。H矩陣的每一行有ρ個1，H矩陣的每一列有λ個1， H矩陣任何兩行最多在一個比特位置上都為1。定義集合N(m)＝{n:Hm，n＝1}，即校驗矩陣的第m行中元素為1的列號所組成的集合。如圖1所示的(15，7)(4，4)EG-LDPC碼的校驗矩陣，N(1)＝{8，9，11，15}，N(5)＝{4，12，13，15}等。定義集合M(n)＝{m:Hm，n＝1}，即校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合。以圖1提供的校驗矩陣為例，M(2)＝{3，7，9，10}，M(15)＝{1，5，7，8}等。接收實信號向量表示為y＝(y1，y2，...，yN)，定義譯碼輸出向量z＝(z1，z2，...，zN)，其中zi被初始化為接收信號的硬判決結(jié)果，(即如果yi為正則zi取1，否則zi取0) 現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)(Weighted Bit-Flipping)方法。(下文也稱為標(biāo)準(zhǔn)WBF方法)，該方法包括以下步驟 第一步計算M個校驗方程各自的置信度量Lm，每個校驗方程的置信度量等于參與該校驗對應(yīng)比特的接收信號的最小幅值。
第二步計算M個校驗和sm，若M個校驗和sm都為0，則終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果z，否則，執(zhí)行第三步。
其中，表示模二加，即0+1＝1，0+0＝0，1+1＝0。
第三步計算每個比特的加權(quán)校驗和Wn。
第四步搜索Wn，n＝1，2...N的最大值，翻轉(zhuǎn)最大值對應(yīng)的比特。
其中，翻轉(zhuǎn)即將0變成1，或者將1變成0。若迭代次數(shù)等于設(shè)置的最大允許次數(shù)，則終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果；否則迭代次數(shù)加1，返回第二步繼續(xù)迭代。
現(xiàn)有技術(shù)中還有一種譯碼方法，改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)WBF方法的第三步，提出了改進(jìn)的加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)方法，(下文也稱其為改進(jìn)的WBF方法)。其第三步具體操作如下計算每個比特的加權(quán)校驗和Wn 其中，α一個正的常數(shù)，不同的碼取不同的值，α值針對不同的碼通過計算機仿真選擇。
上述現(xiàn)有LDPC碼譯碼技術(shù)的缺點是迭代譯碼收斂慢，硬件實現(xiàn)復(fù)雜度高，實用性差。


發(fā)明內(nèi)容
為了提高譯碼收斂速度和降低硬件實現(xiàn)的復(fù)雜度，本發(fā)明提供了一種有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法。所述技術(shù)方案如下 一種有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，所述方法包括 步驟A計算每個校驗方程的置信度量； 步驟B計算譯碼輸出向量的校驗和，如果所計算出的校驗和都為0，則執(zhí)行步驟F；否則，執(zhí)行步驟C； 步驟C根據(jù)計算出的置信度量與校驗和，計算每個比特的加權(quán)校驗和； 步驟D將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)門限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇滿足預(yù)設(shè)條件的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位； 步驟E判斷迭代次數(shù)是否等于預(yù)設(shè)最大允許次數(shù)，如果是，執(zhí)行步驟F；否則，將所述迭代次數(shù)加1，返回步驟B； 步驟F終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果。
所述步驟A為 計算校驗方程的置信度量等于參與該校驗對應(yīng)比特的接收信號的最小幅值。
所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為 其中，M(n)為校驗矩陣第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，α為正數(shù)，|yn|為接收信號的幅值； 相應(yīng)地，所述步驟D包括 將計算出的加權(quán)校驗和與0進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和大于0的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為 其中，M(n)為校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，α為正數(shù)，|yn|為接收信號的幅值，β為一個常數(shù)； 相應(yīng)地，所述步驟D包括 將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)門限進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和大于所述預(yù)設(shè)常數(shù)門限的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選出的比特位。
所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為 其中，M(n)為校驗矩陣第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，α為正數(shù)，|yn|為接收信號的幅值； 相應(yīng)地，所述步驟D包括 將計算出的加權(quán)校驗和與0進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和小于0的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
所述α為針對不同的碼預(yù)先根據(jù)計算機仿真選取出的誤碼率盡可能小的α值。
所述步驟A為 計算置信度量等于校驗方程滿足的概率與校驗方程不滿足概率的對數(shù)似然比的絕對值。
所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為 其中，M(n)為校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，rn為第n個比特為1或0概率對數(shù)似然比的絕對值，也等于兩倍接收信號幅值除以噪聲方差； 相應(yīng)地，所述步驟D包括 將計算出的加權(quán)校驗和與0進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和大于0對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為 其中，M(n)為校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，rn為第n個比特為1或0概率對數(shù)似然比的絕對值，或也等于兩倍接收信號幅值除以噪聲方差； 相應(yīng)地，所述步驟D包括 將計算出的加權(quán)校驗和與0進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和小于0對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為 其中，M(n)為校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，rn為第n個比特為1和0的對數(shù)似然比的絕對值，或也等于兩倍接收信號幅值除以噪聲方差，β為一個常數(shù)； 相應(yīng)地，所述步驟D包括 將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)門限進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和大于所述預(yù)設(shè)常數(shù)門限的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是 通過翻轉(zhuǎn)滿足預(yù)設(shè)條件的所有加權(quán)校驗和對應(yīng)的譯碼輸出向量zn中的比特位，可以對符合要求的zn進(jìn)行并行處理，提高了收斂速度，并降低了硬件復(fù)雜度，其計算復(fù)雜度和實現(xiàn)的硬件復(fù)雜度都比標(biāo)準(zhǔn)的WBF方法、改進(jìn)的WBF方法和置信傳播算法低得多，從而大大提高了譯碼芯片的吞吐率。



圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的(15，7)(4，4)EG-LDPC碼的校驗矩陣； 圖2是本發(fā)明實施例1提供的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法流程圖； 圖3是本發(fā)明實施例2提供的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法流程圖； 圖4是本發(fā)明提供的(1057，813)(33，33)PG-LDPC碼應(yīng)用實施例1的譯碼方法、實施例2的譯碼方法、標(biāo)準(zhǔn)WBF方法、改進(jìn)的WBF方法譯碼終止時的平均迭代次數(shù)比較示意圖； 圖5是本發(fā)明提供的(1057，813)(33，33)PG-LDPC碼應(yīng)用實施例1的譯碼方法、實施例2的譯碼方法、標(biāo)準(zhǔn)WBF方法、改進(jìn)的WBF方法和現(xiàn)有置信傳播算法的譯碼的誤碼性能比較示意圖。

具體實施例方式 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
信道譯碼器收到解調(diào)器發(fā)送的信號后，基于LDPC校驗矩陣對信號的每個比特進(jìn)行譯碼。
實施例1 參見圖2，本實施例提供了一種有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，以校驗方程的總個數(shù)M為例，該方法包括以下步驟 步驟101計算M個校驗方程各自的置信度量Lm，每個校驗方程的置信度量等于參與該校驗方程對應(yīng)比特的接收信號的最小幅值。
其中，N(m)為校驗矩陣的第m行中元素為1的列號所組成的集合，|yn|為接收信號的幅值，M為校驗矩陣的總行數(shù)，也即校驗方程的總個數(shù)。
步驟102計算M個校驗和sm 其中，表示模二加，即0+1＝1，0+0＝0，1+1＝0。zi為接收信號的硬判決結(jié)果，即如果yi為正則zi取1，否則zi取0。
步驟103判斷是否M個校驗和sm都為0，即M個校驗方程都成立；如果是，執(zhí)行步驟107，否則，執(zhí)行步驟104。
步驟104計算每個比特的加權(quán)校驗和Wn 其中α一個正的常數(shù)，不同的碼取不同的值，可以通過計算機仿真選取一個誤碼性能最好的α值，即選擇誤碼率盡可能小的α值。N表示校驗矩陣中的總列數(shù)，M(n)校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合。
步驟105將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)門限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇滿足預(yù)設(shè)條件的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)選出的比特位。
常數(shù)門限優(yōu)選0，也可以是其它常數(shù)，可以根據(jù)加權(quán)校驗和Wn的具體計算形式預(yù)先設(shè)定。
本實施例根據(jù)步驟104中的加權(quán)校驗和Wn公式，翻轉(zhuǎn)所有Wn＞0對應(yīng)的比特zn。實際應(yīng)用時，根據(jù)需要也可以對步驟104中的加權(quán)校驗和Wn公式進(jìn)行多種變化，，針對不同的變換，對應(yīng)不同的預(yù)設(shè)常數(shù)門限，也對應(yīng)不同的預(yù)設(shè)條件。如乘以一個負(fù)1或者n＝1，2，....，N，此時，翻轉(zhuǎn)所有Wn＜0對應(yīng)的比特zn；或者加上一個常數(shù)β，此時，翻轉(zhuǎn)所有Wn大于預(yù)設(shè)常數(shù)門限T對應(yīng)的比特zn；也可以加上一個常數(shù)β后，乘以負(fù)1，此時，翻轉(zhuǎn)所有Wn小于預(yù)設(shè)常數(shù)門限T對應(yīng)的比特zn。這里，T可以等于β，也可以不等于β，如β＝0.1，T＝0.01。
其中，翻轉(zhuǎn)即把0變成1，或者把1變成0。
步驟106判斷迭代次數(shù)是否等于預(yù)先設(shè)置的最大允許次數(shù)，如果是，執(zhí)行步驟107；否則迭代次數(shù)加1，返回步驟102繼續(xù)迭代。
步驟107終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果。
本實施例每次翻轉(zhuǎn)多個比特位，而標(biāo)準(zhǔn)的WBF方法和改進(jìn)的WBF方法每次只翻轉(zhuǎn)1個比特位。并且本實施例不需要搜索加權(quán)校驗和Wn的最大值，大大降低了譯碼硬件實現(xiàn)復(fù)雜度，也節(jié)省譯碼時間。同時，本實施例中的計算每個比特的加權(quán)校驗和Wn與改進(jìn)的加權(quán)比特翻轉(zhuǎn)方法中的對應(yīng)步驟相同，但是α的取值不同，本實施例根據(jù)不同的碼仿真效果選取最優(yōu)的α。
實施例2 參見圖3，本實施例提供了另一種有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，以校驗方程的總個數(shù)M為例，該方法包括以下步驟 步驟201計算M個校驗方程各自的置信度量Lm，該置信度量取值為給定初始硬判決結(jié)果z，校驗方程滿足的概率與校驗方程不滿足概率的對數(shù)似然比的絕對值。
其中，σ2是噪聲方差，|yn|為接收信號的幅值，N為校驗矩陣的總列數(shù)，rn為第n個比特為1或0概率對數(shù)似然比的絕對值，也等于兩倍接收信號幅值除以噪聲方差，即第n個比特置信度量； M為校驗矩陣的總行數(shù)，也即校驗方程的總個數(shù)。
步驟202計算M個校驗和sm 其中，表示模二加，即0+1＝1，0+0＝0，1+1＝0。zi為接收信號的硬判決結(jié)果，即如果yi為正則zi取1，否則zi取0，N(m)校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合。
步驟203判斷是否M個校驗和sm都為0，即M個校驗方程都成立；如果是，執(zhí)行步驟207，否則，執(zhí)行步驟204。
步驟204計算每個比特的加權(quán)校驗和Wn 其中，M(n)校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合。
步驟205將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)門限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇滿足預(yù)設(shè)條件的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)選出的比特位。
本實施例根據(jù)步驟204中的加權(quán)校驗和Wn公式，翻轉(zhuǎn)所有Wn＞0對應(yīng)的比特zn。實際應(yīng)用時，根據(jù)需要也可以對步驟204中的加權(quán)校驗和Wn公式進(jìn)行多種變化，針對不同的變換，對應(yīng)不同的預(yù)設(shè)常數(shù)門限，也對應(yīng)不同的預(yù)設(shè)條件。如乘以一個負(fù)1或者此時，翻轉(zhuǎn)所有Wn＜0對應(yīng)的比特zn；或者加上一個常數(shù)β，此時，翻轉(zhuǎn)所有Wn大于預(yù)設(shè)常數(shù)門限T對應(yīng)的比特zn；也可以加上一個常數(shù)β后，乘以負(fù)1，此時，翻轉(zhuǎn)所有Wn小于預(yù)設(shè)常數(shù)門限T對應(yīng)的比特zn。這里，T優(yōu)選等于β，也可以不等于β，如β＝0.1，T＝0.01。
其中，翻轉(zhuǎn)即將0變成1，或者將1變成0。
步驟206判斷迭代次數(shù)是否等于預(yù)先設(shè)置的最大允許次數(shù)，如果是，執(zhí)行步驟207；否則迭代次數(shù)加1，返回步驟202繼續(xù)迭代。
步驟207終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果。
本實施例提供的方法中的計算M個校驗方程各自的置信度量Lm與實施1提供的不同。由于置信度量Lm計算不同，導(dǎo)致了計算加權(quán)校驗和Wn的不同，使加權(quán)校驗和Wn不需要對不同的碼事先確定α值，方便了實際應(yīng)用。
具體應(yīng)用例1 信道譯碼器收到解調(diào)器發(fā)送的信號后，以圖1提供的(15，7)(4，4)EG-LDPC碼為例，應(yīng)用實施例1提供的方法說明譯碼的過程，具體步驟如下 選擇α＝1，最大迭代次數(shù)為5。先對接收信號硬判決，硬判決結(jié)果為z； 硬判決如果y＞0，則z＝1；否則，z＝0，即z取y的符號位。
第一步計算15個校驗方程的置信度量如下 L1＝min{|y8|，|y9|，|y11|，|y15|}L2＝min{|y1|，|y9|，|y10|，|y12|} L3＝min{|y2|，|y10|，|y11|，|y13|} L4＝min{|y3|，|y11|，|y12|，|y14|} L5＝min{|y4|，|y12|，|y13|，|y15|} L6＝min{|y1|，|y5|，|y13|，|y14|} L7＝min{|y2|，|y6|，|y14|，|y15|} L8＝min{|y1|，|y3|，|y7|，|y15|} L9＝min{|y1|，|y2|，|y4|，|y8|} L10＝min{|y2|，|y3|，|y5|，|y9|} L11＝min{|y3|，|y4|，|y6|，|y10|}L12＝min{|y4|，|y5|，|y7|，|y11|} L13＝min{|y5|，|y6|，|y8|，|y12|}L14＝min{|y6|，|y7|，|y9|，|y13|} L15＝min{|y7|，|y8|，|y10|，|y14|} 第二步計算15個校驗和 s1＝z8z9z11z15 s2＝z1z9z10z12 s3＝z2z10z11z13s4＝z3z11z12z14 s5＝z4z12z13z15s6＝z1z5z13z14 s7＝z2z6z14z15 s8＝z1z3z7z15 s9＝z1z2z4z8 s10＝z2z3z5z9 s11＝z3z4z6z10 s12＝z4z5z7z11 s13＝z5z6z8z12 s14＝z6z7z9z13 s15＝z7z8 z10z14 若s1＝0，s2＝0，...，s15＝0，則譯碼終止，輸出譯碼結(jié)果z，否則進(jìn)行第三步。
第三步計算每個比特的加權(quán)校驗和 W1＝(2s2-1)L2+(2s6-1)L6+(2s8-1)L8+(2s9-1)L9-|y1| W2＝(2s3-1)L3+(2s7-1)L7+(2s9-1)L9+(2s10-1)L10-|y2 | W3＝(2s4-1)L4+(2s8-1)L8+(2s10-1)L10+(2s11-1)L11-|y3| W4＝(2s5-1)L5+(2s9-1)L9+(2s11-1)L11+(2s12-1)L12-|y4| W5＝(2s6-1)L6+(2s10-1)L10+(2s12-1)L12+(2s13-1)L13-|y5| W6＝(2s7-1)L7+(2s11-1)L11+(2s13-1)L13+(2s14-1)L14-|y6| W7＝(2s8-1)L8+(2s12-1)L12+(2s14-1)L14+(2s15-1)L15-|y7| W8＝(2s1-1)L1+(2s9-1)L9+(2s13-1)L13+(2s15-1)L15-|y8| W9＝(2s1-1)L1+(2s2-1)L2+(2s10-1)L10+(2s14-1)L14-|y9| W10＝(2s2-1)L2+(2s3-1)L3+(2s11-1)L11+(2s15-1)L15-|y10| W11＝(2s1-1)L1+(2s3-1)L3+(2s4-1)L4+(2s12-1)L12-|y11| W12＝(2s2-1)L2+(2s4-1)L4+(2s5-1)L5+(2s13-1)L13-|y12| W13＝(2s3-1)L3+(2s5-1)L5+(2s6-1)L6+(2s14-1)L14-|y13| W14＝(2s4-1)L4+(2s6-1)L6+(2s7-1)L7+(2s15-1)L15-|y14| W15＝(2s1-1)L1+(2s5-1)L5+(2s7-1)L7+(2s8-1)L8-|y15| 第四步zn＝zn1，If Wn＞0 for n＝1，2，...，15。若迭代次數(shù)等于5，則終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果，否則迭代次數(shù)加一，跳轉(zhuǎn)到第二步繼續(xù)迭代。
具體應(yīng)用例2 信道譯碼器收到解調(diào)器發(fā)送的信號后，以圖1提供的(15，7)(4，4)EG-LDPC碼為例，應(yīng)用 實施例2提供的方法說明譯碼的過程，第一步 因為實施例2提供的方法與實施例1提供的方法主要是生成校驗方程的置信度量的過程不同，其余步驟類似，這里不再贅述。
根據(jù)上述兩個具體應(yīng)用實例的方法，以(1057，813)(33，33)PG-LDPC碼為例做計算機仿真實驗，先根據(jù)計算機仿真選取性能最佳時的α值實施例1供的譯碼方法α值選為2；改進(jìn)的WBF方法α值選為1.8。
實驗比較結(jié)果如下 參見圖4，當(dāng)最大仿真迭代次數(shù)設(shè)置為50時，信噪比為4.5分貝時，實施例1和實施例2提供的譯碼方法平均只需要2次迭代即可收斂，而標(biāo)準(zhǔn)WBF方法和改進(jìn)的WBF方法平均需要20次迭代才能收斂。
參見圖5，使用實施例1提供的譯碼方法和實施例2提供的譯碼方法都能達(dá)到改進(jìn)的WBF方法性能，但本發(fā)明提供的方法只需要6次迭代就已接近收斂，而改進(jìn)的WBF方法20次迭代還遠(yuǎn)末收斂。本發(fā)明方法性能都超過了標(biāo)準(zhǔn)WBF方法的性能。在誤碼率為百萬分之一時，本發(fā)明方法的性能比最優(yōu)的置信傳播算法(BP算法)僅差0.7分貝。
通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種譯碼方法通過翻轉(zhuǎn)所有加權(quán)校驗和滿足預(yù)設(shè)條件的加權(quán)校驗和對應(yīng)的譯碼輸出向量zn中的比特位，可以對符合要求的zn進(jìn)行并行處理，提高了收斂速度，并降低了硬件復(fù)雜度，其性能相比置信傳播算法BP損失大概0.7分貝，但是其計算復(fù)雜度和實現(xiàn)的硬件復(fù)雜度都比置信傳播算法低得多，從而大大提高了譯碼芯片的吞吐率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述方法包括
步驟A計算每個校驗方程的置信度量；
步驟B計算譯碼輸出向量的校驗和，如果所計算出的校驗和都為0，則執(zhí)行步驟F；否則，執(zhí)行步驟C；
步驟C根據(jù)計算出的置信度量與校驗和，計算每個比特的加權(quán)校驗和；
步驟D將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)門限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇滿足預(yù)設(shè)條件的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位；
步驟E判斷迭代次數(shù)是否等于預(yù)設(shè)最大允許次數(shù)，如果是，執(zhí)行步驟F；否則，將所述迭代次數(shù)加1，返回步驟B；
步驟F終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述步驟A為
計算校驗方程的置信度量等于參與該校驗對應(yīng)比特的接收信號的最小幅值。
3.如權(quán)利要求2所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為
n＝1，2，....，N.
其中，M(n)為校驗矩陣第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，α為正數(shù)，|yn|為接收信號的幅值；
相應(yīng)地，所述步驟D包括
將計算出的加權(quán)校驗和與0進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和大于0的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
4.如權(quán)利要求2所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為
n＝1，2，....，N.
其中，M(n)為校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，α為正數(shù)，|yn|為接收信號的幅值，β為一個常數(shù)；
相應(yīng)地，所述步驟D包括
將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)門限進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和大于所述預(yù)設(shè)常數(shù)門限的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選出的比特位。
5.如權(quán)利要求2所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為
n＝1，2，....，N.
其中，M(n)為校驗矩陣第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，α為正數(shù)，|yn|為接收信號的幅值；
相應(yīng)地，所述步驟D包括
將計算出的加權(quán)校驗和與0進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和小于0的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
6.如權(quán)利要求3至5中任一權(quán)利要求所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述α為針對不同的碼預(yù)先根據(jù)計算機仿真選取出的誤碼率盡可能小的α值。
7.如權(quán)利要求1所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述步驟A為
計算置信度量等于校驗方程滿足的概率與校驗方程不滿足概率的對數(shù)似然比的絕對值。
8.如權(quán)利要求7所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為
n＝1，2，....，N.
其中，M(n)為校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，rn為第n個比特為1或0概率對數(shù)似然比的絕對值，或也等于兩倍接收信號幅值除以噪聲方差；
相應(yīng)地，所述步驟D包括
將計算出的加權(quán)校驗和與0進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和大于0對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
9.如權(quán)利要求7所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為
n＝1，2，....，N.
其中，M(n)為校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，rn為第n個比特為1或0概率對數(shù)似然比的絕對值，或也等于兩倍接收信號幅值除以噪聲方差；
相應(yīng)地，所述步驟D包括
將計算出的加權(quán)校驗和與0進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和小于0對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
10.如權(quán)利要求7所述的有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，其特征在于，所述步驟C中的計算每個比特的加權(quán)校驗和為
n＝1，2，....，N.
其中，M(n)為校驗矩陣的第n列中元素為1的行號所組成的集合，sm為校驗和，Lm為每個校驗方程的置信度量，rn為第n個比特為1和0的對數(shù)似然比的絕對值，或也等于兩倍接收信號幅值除以噪聲方差，β為一個常數(shù)；
相應(yīng)地，所述步驟D包括
將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)門限進(jìn)行比較，選擇所有加權(quán)校驗和大于所述預(yù)設(shè)常數(shù)門限的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)所有選擇的比特位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有限幾何低密度奇偶校驗碼的譯碼方法，屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括計算每個校驗方程的置信度量與校驗和，如果所計算出的校驗和都為0，則終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果；否則，計算每個比特的加權(quán)校驗和，將計算出的加權(quán)校驗和與預(yù)設(shè)常數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇滿足預(yù)設(shè)條件的加權(quán)校驗和對應(yīng)的比特位，翻轉(zhuǎn)選出的比特位；判斷迭代次數(shù)是否等于預(yù)設(shè)最大允許次數(shù)，如果是，終止譯碼，輸出譯碼結(jié)果，否則繼續(xù)迭代譯碼；本發(fā)明通過翻轉(zhuǎn)滿足預(yù)設(shè)條件的所有加權(quán)校驗和對應(yīng)的譯碼輸出向量中的比特位，可以對符合要求的比特位進(jìn)行并行處理，提高了收斂速度，并降低了硬件復(fù)雜度。
文檔編號H04L1/00GK101106437SQ20071012005
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者劍 李, 張賢達(dá) 申請人:清華大學(xué)