[发明专利]一种具备缓存容错能力的低密度奇偶校验码译码方法

说明书

本发明提出一种具备缓存容错能力的低密度奇偶校验码译码方法，属于通信编码领域。该方法首先将信道软信息作为译码输入并设定信道软信息的每个数值的量化位宽；将信道软信息作为当前软信息分组并对分组后的每组当前软信息进行自适应内嵌编码并输出新的每组当前软信息；对每组当前软信息并进行内嵌译码，输出每组译码得到的软信息；对所有译码软信息进行变量节点运算得到新的当前软信息：若达到迭代次数上限，则对当前软信息进行判决并作为译码输出。本发明能够在不占用额外存储资源，并且几乎不损失译码性能的条件下使LDPC译码方法具备缓存容错能力，提高LDPC译码方法的鲁棒性。

技术领域

本发明属于通信编码领域，特别涉及一种具备缓存容错能力的低密度奇偶校验码译码方法。

背景技术

通信编码，又称信道编码，是现代通信系统最基础的模块之一。其基本原理是在通信发送端按特定的约束关系对原数据添加冗余信息并发送给通信接收端，通信接收端根据该约束关系对接收到的数据进行译码，利用冗余信息消除通信中特定的传输差错，保障通信的可靠性。

低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)编码是一种接近香农理论极限的信道编码方案，同时具备可并行操作的特点和较低的实现复杂度。作为目前主流的编码方案之一，低密度奇偶校验编码被国际空间数据系统咨询委员会选定为空间数据通信标准编码方案应用于卫星通信，同时被选定为下一代移动通信5G标准编码方案。

现有的LDPC码的译码方法流程图如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

(1)将信道软信息作为译码输入并由缓存器进行缓存为当前软信息，信道软信息即是由接收机接收到的受到干扰后的信息。

(2)令初始迭代次数k＝0，并设置迭代次数上限；

(3)对当前软信息进行变量结点运算，将运算得到的新的当前软信息同样由缓存器进行缓存。

(4)对迭代次数进行判定：若达到预定的迭代次数上限，则将步骤(3)的变量结点运算输出进行判决并作为译码输出；若未达到预定的迭代次数，则进入步骤(5)。

(5)对步骤(3)得到的当前软信息进行校验结点运算，更新为新的当前软信息后再次进行缓存，令k＝k+1，然后重新返回步骤(3)。

在LDPC码的软信息译码迭代过程中，将产生大量的中间软信息，并且需占用规模较大的缓存器对其进行缓存，而缓存器的硬件可靠性相对较低，上述方法无缓存容错能力，易发生数据的读写差错。尤其在卫星通信等航天应用中，由于外层空间高能粒子的撞击，缓存器易发生单粒子效应，表现为存储区的逻辑翻转或永久性损坏。而在航天器中，损坏的器件通常无法得到维修或更换。在这种背景下，对LDPC译码方法法进行缓存容错设计是十分有必要的。

现有的LDPC译码方法中缓存容错都是利用纠错编码方案，按一定比例引入额外的存储资源对数据进行纠错保护，如BCH编码等。由于LDPC译码本身即占用大量的存储资源，按比例引入额外存储将进一步加重系统负担。

LDPC译码过程中所缓存的数据都是对软信息的比特量化值，典型的量化位数为4至7比特，通常来讲，量化位数越多，数据表征越精确，译码性能越好。最高位比特表征正负符号，剩余比特表征绝对值。对于LDPC译码来说，符号位携带了最主要的译码信息，而低位比特仅表示量化精度，携带信息量相对较少。现有方案考虑牺牲一定的量化精度，对最重要的符号位进行保护，即可在不引入额外存储的情况下实现译码方法的鲁棒性。

现有的一种内嵌编码采用三模冗余保护的LDPC译码方法。整体流程如图2所示，该方法包括以下步骤：

(1)将信道软信息作为译码输入记为当前软信息，

(2)令初始迭代次数k＝0，并设定迭代次数的上限；