一种用于LDPC码的交叠译码方法技术

本发明专利技术提供了一种用于LDPC码的交叠译码方法，属于通信技术领域。本方法先将奇偶校验矩阵按列进行分组，每组具有相同的列数，对每个分组依次进行垂直更新运算和水平更新运算，最后当满足迭代停止条件或者译码成功时，输出译码结果，结束译码。本方法对奇偶校验矩阵的第一分组进行垂直更新运算后，在依次对奇偶校验矩阵剩余分组进行垂直更新运算的同时，开始依次对奇偶校验矩阵的分组进行水平更新运算，相邻的两个分组的垂直更新运算和水平更新运算交叠进行。本发明专利技术能够提高LDPC码译码器的硬件资源利用率，提高译码速率，减少硬件资源消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种用于LDPC码的交叠译码方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种LDPC码的交叠译码方法。
技术介绍
LDPC码，全称LowDensityParityCheckCode，即低密度奇偶校验码。在目前已有的编码方法中，LDPC码的编码方法在某些情况下已经显示出了接近香农限(Shannon’slimit)的编码性能；在译码方面，与同样是长码的Turbo码相比，LDPC码的误码平层出现在很低的误码率区域，且错误码字无法检测的概率趋近于0；LDPC码的奇偶校验矩阵H的绝大多数元素为“0”，此即“低密度”的命名由来，而这样的特性使其能够通过简单易于实现的译码方法进行译码，具有极高的实用价值。由于以上几点原因，使得LDPC在近年来成为研究与应用的热点，例如：第二代卫星数字电视视频广播标准(DVB-S2)以及我国的数字电视地面传输标准都使用LDPC码作为核心的信道编码，但就其译码方法的应用而言，还存着很多值得研究的问题。本领域内公知，传统的LDPC译码算法包含两种运算：变量节点更新运算和校验节点更新运算，这两种运算交替进行。这类两种运算交替进行的算法可以归结为双向消息传递(twophasemessagepassing，简称TPMP)译码算法，可以用log-BP(Log-BeliefPropagation)算法或者最小和(minsum，简称MS)算法实现，也可以用log-BP或最小和算法的各种变体算法实现，它们的运算流程一致。由于这两种更新运算必须交替进行，所以使用传统方法进行译码的译码器的硬件利用率(hardwareusageratio，简称HUE)只有50％。在文献“Y.ChenandK.K.Parhi.Overlappedmessagepassingforquasi-cycliclow-densityparitycheckcodes”和“Y.M.Dai,Z.Y.Yan,andN.Chen.Optimaloverlappedmessagepassingdecodingofquasi-cyclicLDPCcodes”中，作者提出了一种交叠(overlappedmessagepassing，简称OMP)译码算法及其改进算法。在OMP算法中，通过改变矩阵中各行与各列的运算顺序，使得变量节点更新运算和校验节点更新运算可以部分交叠运行，从而提高了HUE。由于OMP算法改变的仅仅是校验矩阵各行与各列的运算顺序，其有效性很大程度上取决于码字自身的结构，而且为了解决交叠区运算单元对迭代存储器的访问冲突，通常需要额外增加一倍的迭代信息存储器或采用双倍时钟使得两种更新单元对迭代信息存储器进行交替访问。在最近几年，TDMP(turbodecodingmessagepassing)译码算法由于具有更快的收敛速度，受到了研究者的广泛关注。TDMP算法是将校验矩阵分成若干层，各层依次进行译码，如果能满足每一层的每一列最多包含一个“1”的约束条件，那么TDMP算法的HUE可以达到1，而且所需的存储器块数以及存储量均远远小于TPMP算法；反之，如果校验矩阵的每一层的每一列包含“1”的个数大于1，那么TDMP算法消耗的存储器资源以及迭代周期都要远大于TPMP算法，所以，TDMP算法仅适用于部分LDPC码，例如子矩阵重量为1的QC-LDPC码。此外，TDMP算法中各层之间的运算具有依赖性，导致各层的运算只能顺序执行，从而限制了译码器的最大吞吐率。综上所述，TPMP算法能适用于所有LDPC码，但是HUE较低；TDMP算法HUE高，但适用的LDPC码有限，并且最高译码速率受限。因此，一种高HUE，能适用所有LDPC码，能高速译码的译码方法是一种需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种LDPC码的交叠译码方法，用以提高译码器的硬件资源利用率以及译码速率。本专利技术提供的一种用于LDPC码的交叠译码方法，其步骤包括：步骤1：对奇偶校验矩阵按列进行分组，每组具有相同的列数；步骤2：对每个分组依次进行垂直更新运算；每个分组的垂直更新运算的结果参与本次迭代对应分组的水平更新运算以及下次迭代的对应分组的垂直更新运算；步骤3：对每个分组依次进行水平更新运算；本次迭代的前一分组的水平更新运算的结果参与本次迭代当前分组的水平更新运算，最后一分组的水平更新运算的结果参与下次迭代的垂直更新运算；步骤4：判断是否满足迭代停止条件或者译码成功，若是，则输出译码结果，结束译码；否则，重复上述步骤2至步骤3，进行迭代，直到译码成功或满足迭代停止条件。所述的步骤2进行垂直更新运算，具体是：第k次迭代时，与校验节点m相关联的变量节点j的译码迭代信息为：第k次迭代时，变量节点j的后验概率为：其中，m为校验节点的编号，j为变量节点的编号，常数a表示归一化因子，M(j)表示与变量节点j相关联的所有校验节点的集合，和分别表示第k-1次迭代时与校验节点i相关联的第1到L组的变量节点的译码迭代信息的最小值与次小值，通过水平更新运算获得，L为分组数，sign函数是符号函数，表示第k-1次迭代时与校验节点i相关联的变量节点j的译码迭代信息。当k＝1时，设置等于初始化信息Ij，设置等于初始化信息Ij；Ij表示输入到译码器的变量节点j的初始化信息。所述的步骤3进行水平更新运算，具体是：第k次迭代时，对位于第t分组的每一个校验节点m，统计与校验节点m相关联的所有变量节点的译码迭代信息的最小值和次小值其中，N(m)表示与校验节点m相关联的所有变量节点的集合，sign函数是符号函数，Min函数是求最小值函数，形式(A\B)表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于LDPC码的交叠译码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对奇偶校验矩阵按列进行分组，每组具有相同的列数；设L为分组数；步骤2：对每个分组依次进行垂直更新运算；每个分组的垂直更新运算的结果参与本次迭代对应分组的水平更新运算以及下次迭代的对应分组的垂直更新运算；步骤3：对每个分组按照下式依次进行水平更新运算；本次迭代的前一分组的水平更新运算的结果参与本次迭代当前分组的水平更新运算，最后一分组的水平更新运算的结果参与下次迭代的垂直更新运算；步骤4：判断是否满足迭代停止条件或者译码成功，若是，则输出译码结果，结束译码；否则，重复步骤2至步骤3，进行迭代，直到译码成功或满足迭代停止条件。

【技术特征摘要】
1.一种用于LDPC码的交叠译码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对奇偶校验矩阵按列进行分组，每组具有相同的列数；设L为分组数；步骤2：对每个分组依次进行垂直更新运算；每个分组的垂直更新运算的结果参与本次迭代对应分组的水平更新运算以及下次迭代的对应分组的垂直更新运算；所述的垂直更新运算，具体为：第k次迭代时，与校验节点m相关联的变量节点j的译码迭代信息为：第k次迭代时，第j个变量节点的后验概率为：其中，常数a表示归一化因子，M(j)表示与变量节点j相关联的所有校验节点的集合，和分别表示第k-1次迭代时与校验节点i相关联的第1到L组的变量节点的译码迭代信息的最小值与次小值，通过水平更新运算获得；sign函数是符号函数，表示第k-1次迭代时与校验节点i相关联的变量节点j的译码迭代信息；当k＝1时，设置等于初始化信息Ij，设置等于初始化信息Ij；Ij表示输入到译码器的变量节点j的初始化信息；步骤3：对每个分组依次进行水平更新运算；本次迭代的前一分组的水平更新运算的结果参与本次迭代当前分组的水平更新运算，最后一分组的水平更新运算的结果参...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵岭，韩江雪，侯毅，刘荣科，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11