[发明专利]用于准循环低密度奇偶校验码的垂直分层解码的方法及装置

说明书

本申请案涉及一种用于使用垂直分层迭代消息传递算法对准循环低密度奇偶校验码进行垂直分层解码的方法及装置。所述方法的所述算法通过使用利用预测性量值映射预测的一或多个额外量值来计算消息并更新校验节点状态而提高校验节点更新的效率。所述方法允许在所述校验节点更新中降低处理单元的计算复杂度以及存储需求。呈现所述装置的数个实施例，其使用一或多个预测性量值映射，目标是显著节省资源使用及功率消耗，同时最小化对错误校正性能损失的影响。

技术领域

本发明一般来说涉及用于信息传输、存储及处理系统(例如有线及无线通信系统、光学通信系统、计算机存储器、大容量数据存储系统等)的错误校正译码。更特定来说，本发明涉及用于低密度奇偶校验(LDPC)码的垂直分层迭代解码器的低复杂度实施方案的简化及优化，且更具体来说涉及由块循环置换矩阵组成的LDPC码，称作准循环LDPC(QC-LDPC)码。

背景技术

错误校正码通过确保数据的完整性而在通信、计算机及存储系统中起重要作用。过去数十年已见证译码理论研究的激增，其导致基于LDPC码的高效译码方案的发展。迭代消息传递解码算法以及经适当设计的LDPC码已展示出在无限码字长度的限制下接近信息-理论信道容量。LDPC码在例如无线网络、卫星通信、深空通信及电力线通信等若干个应用中被标准化。

针对具有长度N及尺寸K的(N,K)LDPC码，大小为M×N＝(N－K)×N的奇偶校验矩阵(PCM)H(假设H是满秩)由很少数目个非零项(即，很少数目个1)组成。以d_v(n)(1≤n≤N)标示第n列的度数，即，第n列中1的数目。类似地，以d_c(m)(1≤m≤M)标示第m行的度数，即，第m行中1的数目。此外，定义行及列的最大度数：

当H的列及行中1的数目恒定时，将LDPC码称为规则的，否则将LDPC码称为不规则的。针对规则LDPC码，γ＝d_v＝d_v(n)(1≤n≤N)且p＝d_c＝d_c(m)(1≤m≤M)。(d_v,d_c)规则LDPC码代表特别有趣的LDPC码类型。针对此类型，如果PCM H是满秩，那么码率是R＝K/N＝1－d_v/d_c。除非对于论证的清晰性有必要，否则将在行及列的度数标示中删除索引n或m。然而，显然，本发明的所有实施例适用于规则及不规则LDPC码两者。

如果长度为N的二进制列向量(标示为x＝[x₁,x₂,…,x_N]^T)是码字，那么其满足Hx＝0，其中在二进制字段GF(2)中执行乘法及加法运算，且0是长度为M的全零列向量。对于向量及矩阵两者，x^T标示x的转置。矩阵中的元素可由H_m,n或H(m,n)不同地标示。类似地，向量中的元素由x_n或x(n)标示。向量及矩阵的水平串联及垂直串联分别标示为[A,B]及[A；B]。

本发明涉及QC-LDPC类别。在QC-LDPC码中，PCM H由大小为L×L的正方形块或子矩阵组成，如方程式(2)中所描述，其中每一块H_i，j是(i)全零L×L块或(ii)循环置换矩阵(CPM)。

CPM定义为循环群组的原始元素的幂。原始元素例如由方程式(3)中针对L＝8的情形展示的L×L矩阵α定义。因此，CPMα^k(其中k∈{0,…,L－1})具有向左移位k个位置的单位矩阵的形式。换种方式说，α^k的第一列的非零值的行索引是k+1。k的值称为CPM值。CPM的主要特征是其在每一行/列中仅具有单个非零元素且可由其第一行/列以及用以产生其余行/列的过程一起定义。此过程的简单性转化为在QC-LDPC编码器或解码器中实现码字位的子集与奇偶校验方程式的子集之间的物理连接所需的低复杂度。