[发明专利]一种应用于深空通信的多模式LDPC译码器

权利要求书

1.一种应用于深空通信的多模式LDPC译码器，其特征在于，译码流程采用TDMP算法，信息更新采用NMSA算法；TDMP算法将校验矩阵的基矩阵中每一行作为译码过程中的一层，并逐层进行译码；每一层的译码分为校验节点更新和变量节点更新两次扫描，在两次扫描中，每个时钟周期只更新一个子矩阵对应的节点信息，具体流程为：

(1)初始化

迭代译码开始前，变量节点的后验信息利用信道信息进行初始化；采用BPSK调制，信道噪声为AWGN时，若噪声功率为N₀，则信息初始化为：

同时，所有外信息R_mn初始化为0：

(2)各层子迭代过程：

校验节点信息更新如下：

对该层中任一校验节点c_m，变量节点v_n传递给它的先验信息L_mn的计算公式为：

即先验信息等于v_n的后验信息与上一次迭代c_m传递给v_n的外信息之差，然后更新校验节点到变量节点的外信息：

变量节点信息更新如下：

根据前面得到的先验信息和本次迭代更新的外信息，更新v_n的后验信息：

(3)重复步骤(2)，直到所有层对应的子迭代全部完成，本次迭代结束；

所述NMSA算法中校验节点的信息更新公式如下：

R_mn＝α∏_{n′∈N(m)\n}sign(L_mn′)·min_{n′∈N(m)\n}|L_mn′|， (7)

其中，R_mn表示校验节点m传递给变量节点n的外信息，L_mn表示变量节点n传递给校验节点m的先验信息，α表示归一化因子；y_n：码元n经过AWGN信道后，接收端解调得到的原始信息；I_n：变量节点n的本征信息；S_n：变量节点n的后验信息，也称和信息；u_n：变量节点n的硬判决结果；M(n)：与变量节点n相邻的校验节点集合；N(m)：与校验节点m相邻的变量节点集合；M(n)\m：除校验节点m外，与变量节点n相邻的校验节点集合；N(m)\n：除变量节点n外，与校验节点m相邻的变量节点集合；c_m：校验节点m；v_n：变量节点n。

2.根据权利要求1所述的应用于深空通信的多模式LDPC译码器，其特征在于，包括：输入缓冲器，输出缓冲器，节点处理单元，控制模块，校验模块，以及存储后验信息的变量节点存储器(记为VNM)，存储压缩后外信息的存储器(记为CNM)；暂存临时外信息的暂存存储器(记为TM)，存储译码控制指令的存储器(记为ROMs)；

首先，从ROMs中读取指令，通过控制模块对译码器进行配置，此配置在有译码过程中保持不变；然后当来自解调器的LLR信息到来时，首先被暂存到输入缓冲器中，然后进入存储系统，存储系统包括CNM、VNM、TM；节点处理单元反复从存储系统中读取、计算并写回数据，当译码完成以后，将数据从存储系统中读出到输出缓冲模块，然后输出数据；每个模块的具体功能如下：输入缓存接收来自解调器的LLR信息，在存满一帧数据后被分批存储到VNM的相应地址中，开始译码；节点处理单元用于进行校验节点和变量节点信息更新，负责实现节点信息的数据调度和计算；所述校验模块是在变量节点后验信息更新的同时进行奇偶校验，在一次迭代完成时给出校验结果，送到控制模块；输出缓冲器在译码完成后从VNM读取译码结果，存满一帧后将结果串行输出到后续模块；输入缓冲器和输出缓冲器均由寄存器组构建而成，同时需要一定的控制逻辑，以控制其行为并输出其状态信息；所述控制模块在上一次译码完成后，若检测到输入缓冲器输入完成的信号，就根据外部输入的码型信息确定指令的初始地址，开始从指令ROMs按顺序读取指令，先对译码器进行初始化配置，然后根据后续指令产生相应的控制信号以控制译码器其他模块的工作，开始译码；译码成功或迭代次数达到预先设定的最大值时，停止译码，控制输出缓冲器输出译码结果。