低复杂度的多元LDPC码校验节点单元及数字通信设备制造技术

本发明专利技术公开了一种低复杂度的多元LDPC码校验节点单元，包括：查找器，用于从d

【技术实现步骤摘要】
低复杂度的多元LDPC码校验节点单元及数字通信设备


[0001]本专利技术属于数字通信系统的纠错编码
，具体涉及一种低复杂度的多元LDPC码校验节点单元及数字通信设备。

技术介绍

[0002]多元LDPC(Low Density Parity Check)码是一种定义在有限域上的信道编码。相比于二元LDPC码，多元LDPC码在中短码长上具有更高的编码增益和更强的抗突发错误能力，并且非常适宜与高阶调制方案结合。多元LDPC码可应用于高阶调制、MIMO(Multi-Input Multi-Output，多输入多输出)等高吞吐量传输系统，以及可应用于空间通信等功率受限系统。例如，北斗三号卫星导航系统就采用了多元LDPC码。多元LDPC码的经典译码算法是多元和积算法(q-ary sum-product algorithm，QSPA)，但QSPA的译码复杂度较高，阻碍了多元LDPC码在实际数字通信系统中的应用。
[0003]2017年提出的FMS(fixed paths min-sum)算法，是一种基于网格图进行译码的算法；其中，所谓的网格图包括多列由变量节点传递给校验节点的消息，每列消息对应一个变量节点，每个消息为一个数据对，该数据对包括消息的路径度量值和消息对应的有限域元素。FMS算法因其具有较低的计算复杂度、较低的存储复杂度以及较高的并行度，被认为是一种适于在数字通信系统中应用的多元LDPC码的译码算法。
[0004]由于译码器的复杂度主要取决于校验节点的更新过程，故如果能够基于FMS算法实现译码器校验节点的相应功能，则多元LDPC码在实际的数字通信系统中将更实用。
[0005]然而，目前对于如何基于FMS算法在实际数字通信系统上实现多元LDPC码校验节点，尚没有切实可行的方案。

技术实现思路

[0006]为了基于FMS算法在实际数字通信系统上实现多元LDPC码校验节点，本专利技术提供了一种低复杂度的多元LDPC码校验节点单元。
[0007]本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种低复杂度的多元LDPC码校验节点单元，包括：查找器、网格数据生成器、路径构造器以及输出消息生成器；其中，
[0009]所述查找器，用于通过两个最小次小查找器，从d
c
个变量节点传递来的一组消息中查找FMS算法定义的四个目标变量节点编号；其中，每个所述变量节点均向所述查找器传递来n
m
个消息；
[0010]所述网格数据生成器，用于基于所述一组消息和所述四个目标变量节点编号，通过四个d
c
选一的数据选择器以及d
c-2个三选一的数据选择器，生成符合FMS算法定义的包含d
c
+2列消息的网格数据；其中，每个所述数据选择器对应输出所述网格数据中的一列消息；
[0011]所述路径构造器，用于基于所述网格数据，计算每个所述变量节点的候选路径的校验值和路径度量值；
[0012]所述输出消息生成器，用于基于所述候选路径的校验值和和所述候选路径的路径度量值，通过d
c
个并串转换器、d
c
个加法器、d
c
个判决器以及d
c
个多选一的数据选择器，生成并输出传递给所述d
c
个变量节点的消息；其中，所述并串转换器用于将所述候选路径串行输出；所述判决器用于根据预设阈值从串行输出的候选路径中筛选合格路径；所述加法器用于根据合格路径的校验值和零节点的有限域元素，计算传递给变量节点的消息中的有限域元素；所述d
c
个多选一的数据选择器用于按照变量节点编号顺序并行输出传递给所述d
c
个变量节点的消息。
[0013]优选地，所述四个目标变量节点编号包括：
[0014]各个变量节点向所述查找器传递来的第2个消息中，最小的消息度量值所属的变量节点编号l
min1
和次小的消息度量值所属的变量节点编号l
min2
，以及，各个变量节点向所述查找器传递来的第n
m
/2个消息中，最小的消息度量值所属的变量节点编号l'
min1
和次小的消息度量值所属的变量节点编号l'
min2
；
[0015]所述网格数据生成器，具体用于：
[0016]基于所述一组消息和所述四个目标变量节点编号，通过所述四个d
c
选一的数据选择器，分别生成所述网格数据的第一列消息、第二列消息、第d
c
+1列消息以及第d
c
+2列消息，并通过所述d
c-2个三选一的数据选择器和第一查找表模块，生成所述网格数据的第3至d
c
列消息；
[0017]其中，所述第一查找表模块，用于基于l
min1
和l
min2
，输出所述d
c-2个三选一的数据选择器的数据选择信号；所述四个d
c
选一的数据选择器的数据选择信号分别与l
min1
、l
min2
、l'
min1
、l'
min2
对应。
[0018]优选地，所述第一查找表模块，基于l
min1
和l
min2
，输出所述d
c-2个三选一的数据选择器的数据选择信号，包括：
[0019]基于所述变量节点编号与l
min1
、l
min2
的大小关系，生成第一映射关系；
[0020]基于所述第一映射关系，输出所述d
c-2个三选一的数据选择器的数据选择信号；
[0021]其中，所述第一映射关系是P(k)与k的映射关系；k表示所述网格数据中的第k列消息，k∈[3，d
c
]；P(k)表示所述变量节点编号，且P(k)表征所述网格数据中的第k列消息对应第P(k)个变量节点。
[0022]优选地，所述第一映射关系的生成方式，包括：
[0023]如果P(k)＜l
min1
且P(k)＜l
min2
，则P(k)＝k-2；
[0024]如果l
min1
＜P(k)＜l
min2
或l
min2
＜P(k)＜l
min1
，则P(k)＝k-1；
[0025]如果P(k)＞l
min1
且P(k)＞l
min2
，则P(k)＝k。
[0026]优选地，所述输出消息生成器，具体用于：
[0027]针对第j个变量节点，
[0028]通过一个并串转换器，将该变量节点的候选路径串行输出；
[0029]通过一个判决器，比较串行输出的候选路径的路径度量值与所述预设阈值的大小，并将路径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低复杂度的多元LDPC码校验节点单元，其特征在于，包括：查找器、网格数据生成器、路径构造器以及输出消息生成器；其中，所述查找器，用于通过两个最小次小查找器，从d
c
个变量节点传递来的一组消息中查找FMS算法定义的四个目标变量节点编号；其中，每个所述变量节点均向所述查找器传递来n
m
个消息；所述网格数据生成器，用于基于所述一组消息和所述四个目标变量节点编号，通过四个d
c
选一的数据选择器以及d
c-2个三选一的数据选择器，生成符合FMS算法定义的包含d
c
+2列消息的网格数据；其中，每个所述数据选择器对应输出所述网格数据中的一列消息；所述路径构造器，用于基于所述网格数据，计算每个所述变量节点的候选路径的校验值和路径度量值；所述输出消息生成器，用于基于所述候选路径的校验值和和所述候选路径的路径度量值，通过d
c
个并串转换器、d
c
个加法器、d
c
个判决器以及d
c
个多选一的数据选择器，生成并输出传递给所述d
c
个变量节点的消息；其中，所述并串转换器用于将所述候选路径串行输出；所述判决器用于根据预设阈值从串行输出的候选路径中筛选合格路径；所述加法器用于根据合格路径的校验值和零节点的有限域元素，计算传递给变量节点的消息中的有限域元素；所述d
c
个多选一的数据选择器用于按照变量节点编号顺序并行输出传递给所述d
c
个变量节点的消息。2.根据权利要求1所述的多元LDPC码校验节点单元，其特征在于，所述四个目标变量节点编号包括：各个变量节点向所述查找器传递来的第2个消息中，最小的消息度量值所属的变量节点编号l
min1
和次小的消息度量值所属的变量节点编号l
min2
，以及，各个变量节点向所述查找器传递来的第n
m
/2个消息中，最小的消息度量值所属的变量节点编号l'
min1
和次小的消息度量值所属的变量节点编号l'
min2
；所述网格数据生成器，具体用于：基于所述一组消息和所述四个目标变量节点编号，通过所述四个d
c
选一的数据选择器，分别生成所述网格数据的第一列消息、第二列消息、第d
c
+1列消息以及第d
c
+2列消息，并通过所述d
c-2个三选一的数据选择器和第一查找表模块，生成所述网格数据的第3至d
c
列消息；其中，所述第一查找表模块，用于基于l
min1
和l
min2
，输出所述d
c-2个三选一的数据选择器的数据选择信号；所述四个d
c
选一的数据选择器的数据选择信号分别与l
min1
、l
min2
、l'
min1
、l'
min2
对应。3.根据权利要求2所述的多元LDPC码校验节点单元，其特征在于，所述第一查找表模块，基于l
min1
和l
min2
，输出所述d
c-2个三选一的数据选择器的数据选择信号，包括：基于所述变量节点编号与l
min1
、l
min2
的大小关系，生成第一映射关系；基于所述第一映射关系，输出所述d

【专利技术属性】
技术研发人员：袁瑞敏，朱敏，王荆宁，白宝明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：