[发明专利]一种LDPC码的硬判决比特翻转译码算法在审

专利信息
申请号: 201811413220.1 申请日: 2018-11-21
公开(公告)号: CN109510629A 公开(公告)日: 2019-03-22
发明(设计)人: 王中风;崔航轩;林军 申请(专利权)人: 南京大学
主分类号: H03M13/11 分类号: H03M13/11
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 210023 江苏省南京市栖*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 码元 校验和 算法 硬判决译码 译码算法 译码 判定 译码复杂度 比特翻转 传输数据 接收码字 纠错能力 一次迭代 译码码字 惩罚项 软消息 硬判决 翻转 迭代 概率 预设 相等 信道 捕获 应用
【说明书】:

发明涉及一种LDPC码的硬判决译码算法。该方法包括:在每一次迭代开始时先计算校验和,利用校验和与当前迭代次数判定译码是否完成;对于当前译码码字中的每一个码元,首先,判定其是否与接收码字中对应码元相等;其次,计算与该码元所连接的校验和值之和;第三,基于预设的概率值产生一个值为0或1的随机惩罚项。上述三部分之和为该码元的能量值。能量值反映每个码元的可靠性,对应能量值最大的码元将会被翻转。本发明的算法只需要利用硬消息进行译码,因此其译码复杂度很低。应用本发明的算法能够大大降低硬判决译码被困在捕获集中的概率。在软消息无法获得的情况下,如BEC信道,本发明所公开的译码算法大幅提高了对传输数据的纠错能力。

所属技术领域

本发明涉及通信编码技术领域的译码算法,特别涉及到通信领域中一种针对于LDPC码的高性能低复杂度的硬判决比特翻转译码算法。

背景技术

在目前的通信系统中,信号由发生源产生,在经过有噪信道传输后到达接收端。因此接收到的信号是经过干扰的,噪声会使得接受信号中的一些消息与发射信号不符,导致接收到的信息并不是所希望得到的。为了保证接受信息与发射信息的一致性,在通信系统中引入了信道编码技术来克服有噪信道对传输消息的影响。该技术在发送信号中加入一些冗余校验位,接收端通过这些校验位来判定哪些消息是错误的并对其进行纠正。

低密度奇偶校验(LDPC)码是由Gallager在1963年提出的。由于其比较高的译码复杂度以及当时较低的科技水平,在很长一段时间内都没有受到人们的关注。在上世纪九十年代,D.MacKay重新将LDPC码带回公众的视线,很快引起了广泛的研究热潮。目前,LDPC码由于其具有接近香农限的译码性能,已经被广泛应用于光纤通信、以太网、微波通信、SSD、硬盘通信、5G通信等无线通信标准中。

LDPC码遵循迭代消息传递的译码过程,其译码算法主要分为软判决和硬判决两大类。软判决利用从信道中得到的软消息,在迭代中不断的对其进行修正,最终得到译码判决输出。软判决常用的算法为置信传播算法。由于其非常高的计算复杂度,最小和算法作为其一种简化版被更加广泛地使用在实际应用当中。偏差值和分层结构的引入保证了最小和译码算法的译码性能。虽然软判决译码算法可以以高复杂度为代价来获得很好的译码性能,但随之而来的问题是高复杂度对译码器吞吐率的限制,这使得软判决译码算法在需要很高吞吐率的应用场景下具有很大的缺陷。并且,在很多情况下,得到软消息所需要的延时和计算是无法接受的,因此译码器端只能得到二进制的硬消息,这也使得软判决译码无法正常执行。

与软判决译码算法相对的是硬判决译码算法。这一类算法在译码过程中只迭代传递硬消息,因此硬判决译码算法的译码复杂度很低,但译码性能也远逊于软判决译码算法。由于低复杂度带来的高吞吐率,在要求高速处理的环境下硬判决译码算法具有广阔的应用前景。目前常用的硬判决译码算法是比特翻转算法。为了提高比特翻转算法的译码性能,近些年提出了一种基于梯度下降的比特翻转算法。在该算法中首先定义了一个目标函数,之后将译码的过程看作是对这个目标函数的最大化过程,梯度下降算法被用于求解这个最大化问题。为了确定每次迭代中被翻转的比特,在该算法中定义了一个翻转方程,该方程的值表征了每个比特的能量值,每次迭代中能量值最大的比特将会被翻转。尽管如此,在无法获得软消息的环境下,如二进制对称信道(BSC),该算法的译码性能仍然较差,不能满足实际通信需求。

发明内容

本发明针对上述问题,提出了一种基于用于LDPC码的硬判决比特翻转译码算法,在保证低复杂度的前提下,提升了目前比特翻转译码算法的译码性能,使之具有更加广阔的应用前景。具体发明内容如下:

一种LDPC码的硬判决译码算法,其特征在于,当译码码字c不满足校验方程时,所述的译码方法包括:

对于译码码字中的每一个码元,根据接收到的消息计算其可靠性值,在每一次迭代时将最不可靠的码字进行翻转。

所述的方法还包括:

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