用于ldpc码解码的非均匀量化编码方法及其在解码器的应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法及其在解码器的应用，该方法根据初始消息L(Pi)的信息分布，确定消息L(rji)、L(qij)和L(Qi)的量化范围，并采用编码的方式对L(rji)、L(qij)和L(Qi)进行非均匀量化：将正数与负数部分的量化区间各分为m个段落，编码为由1比特的极性码、k比特的段码和(n-1-k)比特的段内码组成的码字，极性码标示正数或负数，段码标示不同的段落，段内码表示数据在段落内的具体大小；将每个段落分为2g个小段，该小段即为相应段落的量化间隔。该方法减少了硬件存储资源、运算处理单元和布局布线资源的消耗，降低了小值数据的量化误差，提高了解码性能。
【专利说明】用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法及其在解码器的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LDPC码解码【技术领域】，特别是一种用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法及其在解码器的应用。
【背景技术】
[0002]最经典的LDPC码解码算法是置信传播(Belief_propagation,BP)算法,工程上一般采用基于BP算法的简化算法——最小和算法及其各种修正算法。在实际应用中，LDPC码解码器处理的是数字信号，数据的量化和截位是不可避免的处理方式，而量化和截位所带来的误差会直接影响LDPC码的解码性能。另外，LDPC码置信传播算法需要存储大量的中间数据，由于LDPC码的码长很长，即使采用各种优化算法，解码器处理的数据量仍然十分庞大。因此，量化方法和量化位数不仅关系到所需存储器的大小，还决定着运算处理单元的复杂性，以及数据传输通道和资源的占用等。
[0003]由于均匀量化的硬件实现最为简单，目前大多数LDPC码解码器都采用均匀量化作为其数据量化的方法，不同的只是在量化位数和小数位数的选择上。均匀量化最主要的缺点在于，不论数据大小，其量化误差是固定不变的，故表示同样数据范围的数值时所需的量化位数比较多。针对这一问题，有些学者提出了动态量化的方法:在前几次迭代过程中采用较小数据范围，使量化精度较高；在后几次迭代过程中，通过一个伸缩因子的处理，在量化位数不变的情况下，降低量化精度来扩大量化范围。这种量化方法在一定程度上减少了量化位数，但其本质仍然是均匀量化，在后几次迭代过程中小值数据的量化误差较大。而且解码过程中数据的扩张速度并不是一成不变的，与信噪比和正确解码的迭代次数有很大的关联，难以准确确定多少次迭代后改变量化范围，更难以确定伸缩因子的取值大小。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法及其在解码器的应用，该方法减少了硬件存储资源、运算处理单元和布局布线资源的消耗，降低了小值数据的量化误差，提高了解码性能。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法，包括以下步骤:
(1)根据初始消息ZR.)的信息分布，确定消息Z(Tyi)J(^7)和Z说)的量化范围，其中Z O0i)为信道传递给变量节点i的初始概率似然比消息(Tj)为校验节点J传递给变量节点i的外信息，L (JCh)为变量节点i传递给校验节点j的外信息，L说)为硬判决消息；
(2)采用编码的方式对消息ZCryiKZ (^7)和Z(A)进行非均匀量化，方法如下: 将正数部分与负数部分的量化区间各分为《个段落，编码为字长为比特的码字，包括
I比特的极性码、左比特的段码和P(/7-1-幻比特的段内码，极性码用于标示正数部分或负数部分，段码用于标示不同的段落，段内码用于表示数据在段落内的具体大小；将每个段落均匀地分为2〃个小段，所述小段即为相应段落的量化间隔Λ,.，i=l, 2，…，t则第i段第J小段的终值为++JAi，其中ai为第i段的起始值。
[0006]进一步的，在步骤(2)中，将正数部分与负数部分的量化区间各分为4个段落，编码为由I比特的极性码、2比特的段码和^=(/7-3)比特的段内码组成的码字；消息Lirj^Liqij)和Z他)的量化范围为(-2"，2")，正数部分各个段落的分段范围分别为(0，^3-A1), (^3, nm ^1-A3) {T\ 2"-Λ 4)，负数部分各个段落的分段范围分别为(0，-^+A1), {-T\ -^2+Δ2), {-Τ\ -f+Aj 和(-2"—1，-2"+Λ4)，对应的量化间隔分别为A1=A2=F3' A3=^iP A4=F1'其中/7为一整数。
[0007]进一步的，上述用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法在解码器的一种应用，在TPMP消息传递机制下，解码器按如下步骤进行解码:
步骤Al:解码器首先根据从信道接收到的消息计算出初始消息Z Pi)，采用所述非均匀量化编码对消息Z (I7)进行初始化，并写入存储器；
步骤Α2:解码器根据式(I)进行水平运算，得到更新后的消息L (Tjl)，并写入存储器；
【权利要求】
1.一种用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据初始消息的信息分布，确定消息Z(4)』(知)和z(q.)的量化范围，其中Z O0i)为信道传递给变量节点i的初始概率似然比消息(Tj)为校验节点J传递给变量节点i的外信息，L (JCh)为变量节点i传递给校验节点j的外信息，L说)为硬判决消息； (2)采用编码的方式对消息ZCryiKZ (^7)和Z(A)进行非均匀量化，方法如下: 将正数部分与负数部分的量化区间各分为《个段落，编码为字长为比特的码字，包括I比特的极性码、左比特的段码和P(/7-1-幻比特的段内码，极性码用于标示正数部分或负数部分，段码用于标示不同的段落，段内码用于表示数据在段落内的具体大小；将每个段落均匀地分为2〃个小段，所述小段即为相应段落的量化间隔Λ,.，1=1, 2，…，ffi，则第i段第J小段的终值为++JAi，其中ai为第i段的起始值。
2.根据权利要求1所述的用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法，其特征在于，在步骤(2)中，将正数部分与负数部分的量化区间各分为4个段落，编码为由I比特的极性码、2比特的段码和Pfc-3)比特的段内码组成的码字MlLiTjiUUqi)和Z他)的量化范围为(-2"，20，正数部分各个段落的分段范围分别为(O, r3-A1)'(2"_3，n2)、(2"_2，2^-Λ3)和(f1，2"-Λ4)，负数部分各个段落的分段范围分别为(0，-^+A1), {-Τ\-2"_2+Λ2)、{-Τ\ -2^+Λ3)和(-广1，-2"+Λ 4)，对应的量化间隔分别为 A1=A2=K3'Δ 3=2"_2_λ和Λ ff1'其中P为一整数。
3.根据权利要求1或2所述的用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法在解码器的应用，其特征在于，在TPMP消息传递机制下，解码器按如下步骤进行解码: 步骤Al:解码器首先根据从信道接收到的消息计算出初始消息Z Pi)，采用所述非均匀量化编码对消息Z (I7)进行初始化，并写入存储器； 步骤Α2:解码器根据式(I)进行水平运算，得到更新后的消息L (Tjl)，并写入存储器；
4.根据权利要求1或2所述的用于LDPC码解码的非均匀量化编码方法在解码器的应用，其特征在于，在TDMP消息传递机制下，解码器按如下步骤进行解码: 步骤B1:解码器首先根据从信道接收到的消息计算出初始消息Z Pi)，采用所述非均匀量化编码对消息Z (Qi) J(Tyi)进行初始化，Z (Qi) =Z (.Z(Tyy)=O,并写入存储器； 步骤Β2:解码器对相应的消息Z (Qi) U(rjy)进行解量化操作，并根据式(4)得到更新后的消息Z (^7)，并对其进行非均匀量化编码；
【文档编号】H03M13/11GK103957015SQ201410197490
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】苏凯雄, 吴子静 申请人:福州大学