低密度奇偶校验码译码方法及装置制造方法及图纸

一种低密度奇偶校验码的译码装置，包括：变量节点消息存储器；控制器，用于控制节点计算单元对变量节点消息存储器的读和写操作以及控制ＬＤＰＣ码译码器的迭代过程；节点计算单元，用于进行校验节点和变量节点消息的更新以及判决消息的计算，包括：变量消息产生单元，计算在校验消息计算单元中用到的变量消息；校验消息计算单元，更新校验消息；变量节点消息更新单元，更新对应的变量节点消息；硬判决计算单元，为相应的变量节点计算硬判决消息；奇偶校验单元，计算校验比特，向译码终止控制器输出结果。利用本发明专利技术，能够满足性能要求的同时，降低校验节点的译码复杂度，减少迭代次数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字通信系统的编解码技术，具体地，涉及一种低密 度奇偶校验码的译码方法和使用该方法的装置。
技术介绍
对于通信系统，信道编码技术是确保在有噪声的信道中进行可靠通信的关键技术。当前的一些通信标准已经采用Turbo码和低密度奇 偶校验码(low-density parity-check，简记为LDPC)等现代编码作为 其前项纠错码。在IEEE802.16e移动全球互通微波接入标准中，Turbo 码和LDPC码同时作为可选的前项纠错码。除此之外，第二代数字卫 星电卞见广J番系纟充(Digital video broadcasting satellite version 2， 简i己 为DVB-S2)、清华大学提出的地面数字电视广播系统(Digital television terrestrial broadcasting system ， 简i己为DVB-T)禾口 TiMi公 司提出的移动多媒体广播系统(Mobile multimedia broadcasting system,简记为CMMB)都采用了 LDPC码作为信道编码。由于LDPC码具有卓越的纠错性能和相对较低的译码复杂度，人 们认为它比Turbo码更具有效性。在设计LDPC码译码器过程中，有 一些因素必须仔细考虑。首先，需要确定译码器的并行度。分组并行 (Block-level parallel)和次分组并行(sub-block-level parallel)是常 用的结构，这两种结构在译码器实现复杂度和吞吐量之间做了较好的 折中。其次，需要考虑的因素是迭代译码过程中消息的存储方式。在 传统的置信传播算法(belief propagation,简记为BP，参见对比文件 1: F.R. Kschischang and B丄Frey， and H.A. Loeliger， Factor graphs and the sum-product algorithm. 2001. IEEE Trans. Inf. Theory, 47(2), pp.498~519)中，当前迭代运算用到前一次迭代运算的结果，所以这些 消息必须存储下来。然而，基于变量节点消息向量(variable node message vector,简记为VN—M )以校验节点为中心(check node central,简记为CN—C)的BP算法。消息的更新是触发式的，不需要存储前一次迭代的结果，因此， 这种算法可以使用较少的消息存储器。此外，译码所需的迭代次数是 LDPC码译码器的一个重要特性。使用传统BP算法，译码所需的迭 代次数一般是从30次到50次不等，具体的迭代次数取决于性能要求。 但是为达到相同的性能，CN—CBP算法所需的迭代次数近似传统BP 算法的一半。最后需要考虑的因素是满足性能要求的同时尽可能降低 校验节点的译码复杂度。为了实现并行译码，LDPC码的校验矩阵需要有特殊的结构。 Wimax系统和DVB-T系统中采用了准循环LDPC码，这类码是基于 循环矩阵构造的。在DVB-S2和CMMB系统中，使用的LDPC码具 有更随机的结构，此类码采用基矩阵和一定的扩展规则构造的，具有 潜在的并行性。译码器并行分支数、消息存储和更新方法要根据LDPC 码校验矩阵的结构和系统吞吐量来确定。下面，简单介绍传统BP算法和CN一C BP算法。BP算法可以用 二部图很好的表示，参见图1。 二部图包括两个节点集合， 一个是IOI 所示的对应于码字比特的变量节点集合一个是102所示的对应于约束 关系的校验节点集合。令M(w)(0^"^7V- 1)(如103是^(3)={1,2})定义为连接变量节 点"的校验节点集合；M>)(0^m^M-l) (104是7V(3)二 {4,5,6,7}) 定义为参与第m个校验方程的变量节点的集合。令^T(w)\m表示从集 合M(")中删除m后所剩元素的集合；相似的，7V(m)\"表示从集合iV(m) 中删除m后所剩元素的集合。另外，另《 —w(0) m(l))为基于集 合M^7》m，变量节点m传递给校验节点m的关于变量节点n是O (1) 的条件概率；相似的， (0) "(l))定义成基于集合W(m)\"， 校验节点m传递给变量节点"的关于变量节点"是0 (1)的条件概率。最后，另^;=00, x,， ...，xw—,)禾B ^ = (y0,力，…JV-i)分别为传输向量和接收向量。在概率域，BP译码算法的输入为后验概率"/ as^n'w"/probabilities, 简记为APP)= i^(x" = O[y")和《 —=尸力(x" = l[y")，这两 个值都是基于信道统计特性计算出来的。另外，定义对数似然比(Log Likelihood Ratio'简记为LLRUZJ sz…00三log( "—,"(o)Ul))(变 量消息105，简记为V—M)和、— 三log(" (0)/ (l))(校 验消息106)。传统BP算法根据双曲正切准则，传统的BP算法可以描述为 初始化每一个变量节点"赋予一个后验概率"x [y ) = log(尸(、=0[y )/PO =1[>0)(这个后验概率称为信道信息，简记为Ch一M)。令2 _00 =消息更新步骤i:(校验节点更新)对于每一个校验节点m和ne:A^0，计算w.g"U》〕x 2tanh陽1 ( rL'e )v to"U )|/2)〕 (1)步骤2:(变量节点更新)对于每个变量节点m计算d,0") = Z0》")+Zm'e M")、m"(义")for each w G(2)= 丄OD +Zm e 0")(3)译码判决如果Z(x") 2 0则x =0和Z(x ) < 0则x =1得到向量x。 = (x; x ,...， x;.,)。如果)fHT-0，则停止译码，否则重复步骤l。如果迭代次数达到译码器设定的最大值"，，仍不满足x'HT-O，则宣告译码失败。 为了计算当前迭代中每个节点的输出消息，式(1)和(2)需要前一次迭代得到的z_m和。为了存储前一次迭代的结果，LDPC 码译码器共需要(2《+l)5iV比特的存储单元(其中《是平均变量节 点度数，^是消息比特宽度)。CN—C BP算法对于CN一CBP算法，计算以校验节点为中心来组织校验节点消 息是依次更新的，并且当校验节点消息更新之后立即更新相应的变量 节点的消息V一Ms。这里需要注意的是由于立即更新变量消息，在 接下来的校验消息更新中(这里指的是同一次迭代)使用的是已经更 新的变量消息，也就是利用了可信度更高的变量消息，加快了消息收 敛速度，从而减少了所需的迭代译码次数。CN一C BP译码算法如下所述 初始化每一个V—M赋予对应的信道信息Ch一M，所有的校验节点消息置0。消息更新步骤1:令W = 0;步骤2:利用公式(1)对每一个"eM(m)计算校验消息i^^0O;步骤3:利用公式(2)，为每一个w C M(m)和j' e iV("》w更新变量 节点消息z^/xj ;计算z"(^);步骤4: m十+;如果m等于AZ-l，完成一次迭代运算；如果W小于 M-l，则继续步骤2;译码判决如果ZOO ^ 0有Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低密度奇偶校验码ＬＤＰＣ的译码装置，包括：　变量节点消息存储器，用于存储变量节点消息向量，　控制器，用于控制节点计算单元对变量节点消息存储器的读和写操作，以及控制ＬＤＰＣ码译码器的迭代过程；　节点计算单元，用于进行校验 节点和变量节点消息的更新以及判决消息的计算，包括：　变量消息产生单元，根据变量节点消息向量，计算在校验消息计算单元中用到的变量消息；　校验消息计算单元，更新校验消息；　变量节点消息更新单元，更新对应的变量节点消息；　 硬判决计算单元，为相应的变量节点计算硬判决消息；　奇偶校验单元，计算校验比特，向译码终止控制器输出结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朴范镇，朴盛镇，汝聪翀，王单，魏立军，
申请(专利权)人：北京三星通信技术研究有限公司，三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]