专利名称：低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法
技术领域：
本发明涉及低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法。
背景技术：
随着通信技术的发展，纠错编码技术已成为现代通信领域不可或缺的一项关键技 术。随着宽带数字通信等领域对其所采用的纠错编码技术的要求越来越高，LDPC(低密度 奇偶校验迭代译码)信道编码以其优良的译码性能受到业界的重视。LDPC译码利用迭代反馈进行译码，常见LDPC的迭代译码步骤包括利用信息节点 和校验节点之间的联系，反复迭代这两类节点之间的信息，以信息节点可靠性程度的更新， 最终达到收敛。收敛即为通过迭代，各信息节点的置信度会变大，当置信度增大到一定程度 后，就趋于稳定不会继续增大，此称之为收敛。迭代终止策略对LDPC译码系统的设计具有 关键的作用。在硬件设计中，信号均以二进制表示，承载每个信号的信号线宽度是有限的， 如果信号的数值太大，该信号就不能用该信号线正确表示出，这种情况称为定点溢出。好的 迭代终止方法可以有效防止在迭代过程中发生定点溢出，并且对提高系统吞吐量起到非常 重要的作用。目前迭代终止方法主要包括(1)设置固定的迭代次数。这种方法不具有自适应提前终止迭代的功能。其缺点 为1)可能因为迭代次数设定的过高，在定点运算过程中发生溢出；幻可能会因为迭代次 数设定的过低，译码尚未恢复出原始数据即结束译码，使得译码性能降低；；3)迭代次数设 定的过高也会导致LDPC译码系统的吞吐量下降。(2)提前终止迭代译码。如图1所示，LDPC译码每完成一次迭代过程，计算其校验 矩阵(H*vT = 0)，当校验矩阵验证成立或者当迭代次数达到迭代门限(n = max_iter)后终 止迭代，将译码输出。这种方法具有自适应提前终止迭代的功能，但是常规的计算校验矩阵 是一个很复杂的过程，并且需要消耗大量的资源。比较码字的变化也因需要很长的周期，需 要经过复杂的运算才能获得正确的迭代终止条件，从而使得码字读出很大的时延。C3)通过比较连续的两个码字是否发生变化，来判断是否终止迭代。但是这种方法 还是会因为码字读出占用太多的时长，导致LDPC译码系统的吞吐量低下。
发明内容
针对目前低密度奇偶校验迭代译码(LDPC)的过程过于繁琐而导致其耗费大量的 资源和时间，本发明提供了一种低密度奇偶校验迭代译码(LDPC)的方法，该方法具有提前 终止迭代策略，并且方法实现简单，硬件容易实现，资源消耗很少，每次迭代完成后的判决 几乎没有时延，节约了大量的时间，极大的提高了系统的实际吞吐率。本发明的低密度奇偶校验迭代译码(LDPC)提前终止的方法，包括步骤a.对接收到的数字信息通过校验矩阵进行初始化；b.校验节点更新；
c.信息节点更新；d.对累加门限赋值；设置累加变量，在每次迭代开始时将累加变量的值归零；e.将信息节点更新后的置信度绝对值累加，并将累加值赋予累加变量；f.判断累加变量的值是否达到累加门限，如果达到累加门限，则终止迭代，并将信 息经硬判决后输出；如果未达到累加门限，迭代至步骤b执行。LDPC迭代译码算法主要是基于置信度传播(BP又称Sum-Product最小和算法)算 法，该算法每次迭代主要包括两步校验节点的更新和信息节点的更新。这种方式对LDPC 迭代译码中的所有算法通用，其中步骤a至步骤c可以通过现有的方式以实现。将信息的 置信度进行累加用于判断是否能够正确译码，其原理是利用了迭代译码算法中信息置信度 的收敛性。在正确译码的条件下，每次迭代完成后，正确的信息节点的置信度绝对值会增 加，错误的信息节点的置信度值会向正确的方向递增，将所有信息节点的置信度绝对值累 加，当累加值达到预定的条件，即可以判断能够正确译码。图3中表示出了在LDPC迭代之 前各信息节点的置信度，此时置信度的绝对值很低。如图4所示，如果各信息节点置信度的 最小绝对值预定为20即可正确译码，在经过若干次迭代，各节点置信度的绝对值都得到了 提高，其中最小绝对值(信息节点10)已达到20的水平，此时即将所有信息节点置信度的 绝对值相加设为累加门限，作为判决能够正确译码的条件。硬判决是根据信号判决空间或 信号的代数结构将信号数据处理成为离散值，如“0”和“ 1 ”，这是一种在译码中是常见的算 法。进一步的方案为，系统中设置迭代门限和迭代次数变量，并对迭代次数变量赋初 值，每迭代一次将迭代次数变量的值加1，如果迭代次数变量加1后的值达到了迭代门限， 便将信息经硬判决后输出。如果信号的传输环境很差，LDPC译码器可能出现不能正确译码 的情况，在迭代的过程中所有信息节点的置信度都不会增加，而是在某一范围内摆动，不能 达到收敛。为了节约功耗等资源，避免无谓的浪费，可以在系统中设置迭代门限，以限制译 码中迭代的最多次数，同时还应设置有迭代次数变量用于记录迭代次数。为了避免迭代次 数变量出现空指针等问题，应对迭代次数变量赋初值(通常为0)，在每次迭代时将迭代次 数变量的值累加1，在每次迭代完成后进行判断，如果迭代次数变量的值达到了迭代门限， 便将信息经硬判决后输出，如果迭代次数变量的值未达到迭代门限并且累加变量的值也未 达到累加门限，便继续进行迭代译码。进一步的方案为，步骤c所述的信息节点更新为分层更新方式，每一层信息节点 更新后返回至步骤b，直到所有的信息节点都被更新。通常全部信息节点的更新不是一次性 统一更新的，而是分层更新的，即每次更新一部分信息节点，经过多次的更新迭代后才将全 部信息节点更新完毕，再进入步骤d。一种优选的方案为，步骤d所述的累加门限通过仿真测试设定。累加门限决定了 能够正确译码的所有信息节点的置信度的最小累加值，当译码结果的值达到或超过累加门 限时，即能够正确译码。如果累加门限设置过高，在译码中迭代次数便会大量增加，浪费功 耗、资源和时间，设置过低则不能正确译码。因此设置一个合适的累加门限对系统的优化非 常重要。通过大量的仿真测试得出的累加门限是针对具体的环境和设备在近似真实环境中 综合了大量的测试数据后得到的，其准确性非常高，有利于节省系统资源。设定累加门限的 另一种方式可以通过估计预期的信息节点平均置信度，然后根据信息节点的数量对平均置信度累加求和计算获得，但是由于各点的置信度水平不一样，计算出的门限值需要通过仿 真验证。一种确定累加门限的优选方式为，在迭代译码前通过仿真测试，每次仿真测试的 迭代完成后查看各节点的置信度绝对值，如果所有节点的置信度绝对值都达到了预定值， 则将各节点置信度的绝对值累加值设为累加门限。仿真测试在仿真平台上进行，仿真平台 是由译码算法的开发人员开发，然后根据该平台再进行硬件设计。一种设迭代门限的优选方式为，设定的迭代门限与系统的最大吞吐率相适应，当 能够正确译码时，根据达到累加门限的迭代次数对迭代门限进行缩放调整。不同的系统对 信息量的最大吞吐率不同。迭代门限设定过大会当不能正确译码时进行多余的迭代，迭代 门限设定过小会在还未译出码时即终止迭代了。针对具体的系统设定迭代门限，更能够符 合具体的环境，避免资源和时间的浪费。累加门限的大小决定了迭代的次数，当能够正确译 码时，根据达到累加门限的迭代次数对迭代门限进行缩放调整，能够更有效的利用资源，提 高效率。由此可知，通过本发明的低密度奇偶校验迭代译码(LDPC)的方法，该方法具有提 前终止迭代策略，并且方法实现简单，硬件容易实现，资源消耗很少，因为每次迭代完成后 的判决几乎没有时延，节约了大量的时间，因此极大的提高了系统的实际吞吐率。以下结合由附图所示实施例的具体实施方式
，对本发明的上述内容再作进一步的 详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明 上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应 包括在本发明的范围内。
图1是传统LDPC译码提前终止的流程图。图2是本发明低密度奇偶校验迭代译码的方法的流程图。图3是LDPC迭代之前各信息节点置信度的示意图。图4是LDPC迭代之后各信息节点置信度的示意图。
具体实施例方式如图2所示，本发明的低密度奇偶校验迭代译码(LDPC)提前终止的方法，包括步 骤a.对接收到的数字信息通过校验矩阵进行初始化；b.校验节点更新；c.信息节点更新；d.对累加门限iter_limit赋值；设置累加变量ets_reg，在每次迭代开始时将累 加变量的值归零；e.将所有信息节点更新后的置信度绝对值累加，并将累加值赋予累加变量；f.判断累加变量的值是否达到累加门限iter_limit，如果达到累加门限iter_ limit，则终止迭代，并将信息经硬判决后输出；如果未达到累加门限iter_limit，迭代至 步骤b执行。
在系统中还设置有迭代门限maxjter和迭代次数变量iter，迭代门限maxjter 根据系统的最大吞吐率确定。先对迭代次数变量iter赋初值(通常为0)，避免出现空指针 错误。每迭代一次将迭代次数变量iter的值加1，如果迭代次数变量iter加1后的值达到 了迭代门限maX_iter，便将信息经硬判决后输出。如果信号的传输环境很差，LDPC译码器可能出现不能正确译码的情况，在迭代的 过程中所有信息节点的置信度都不会增加，而是在某一范围内摆动，不能达到收敛。为了节 约功耗等资源，避免无谓的浪费，在系统中设置有迭代门限maX_iter，以限制译码中迭代的 最多次数，同时设置有迭代次数变量iter用于记录迭代次数。为了避免迭代次数变量iter 出现空指针等问题，应对迭代次数变量iter赋初值(通常为0)。在每次迭代时将迭代次数 变量iter的值累加1，在每次迭代完成后进行判断，如果迭代次数变量iter的值=迭代门 限maX_iter，便将信息经硬判决后输出，如果迭代次数变量iter的值<迭代门限maxjter 并且累加变量ets_reg的值也未达到累加门限iter_limit，便继续进行迭代译码。图2所示的方法原理是利用迭代译码算法中信息置信度的收敛性。在迭代译码 前通过在仿真平台上进行仿真测试，每次仿真测试的迭代完成后查看各节点的置信度绝对 值，如果所有节点的置信度绝对值都达到了某一预定值，则将各节点置信度的绝对值累加 值设为累加门限iter_limit。在正确译码的条件下，每次迭代完成后，正确的信息节点的置 信度绝对值会增加，错误的信息节点的置信度值会向正确的方向递增，将所有信息节点的 置信度绝对值累加，当累加值达到预定的条件，即可以判断能够正确译码。图3中表示出了在LDPC迭代之前各信息节点的置信度，此时置信度的绝对值很 低。如图4所示，如果各信息节点置信度的最小绝对值预定为20即可正确译码，在经过若 干次迭代，各节点置信度的绝对值都得到了提高，其中最小绝对值(信息节点10)已达到20 的水平，此时即将所有信息节点置信度的绝对值相加设为累加门限iter_limit，作为判决 能够正确译码的条件。得到累加门限iter_limit以后，开始进行迭代译码。其中迭代译码的步骤a、步骤 b和步骤c可以利用传统的方法进行，其中需要应用的变量包括L (un)传递给LDPC信息节点的初始化信息(似然比信息)。M(η)与信息节点η相连的校验节点的集合。M(n)\m:与信息节点η相连的校验节点的集合，但不包含第m个校验节点。N(m)与校验节点m相连的信息节点的集合。N (m) \n 与校验节点m相连的信息节点的集合，但不包含第η个信息节点。qn^ffl(x)，χ e {0，1}信息从信息节点η传入校验节点m的概率。rmi(x)，χ e {0，1}信息从校验节点m传入信息节点η的概率。
def q (0)
权利要求
1.低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法，其特征为包括步骤a.对接收到的数字信息通过校验矩阵进行初始化；b.校验节点更新；c.信息节点更新；d.对累加门限赋值；设置累加变量，在每次迭代开始时将累加变量的值归零；e.将信息节点更新后的置信度累加，并将累加值赋予累加变量；f.判断累加变量的值是否达到累加门限，如果达到累加门限，则终止迭代，并将信息经 硬判决后输出；如果未达到累加门限，迭代至步骤b执行。
2.如权利要求1所述的低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法，其特征为系统中设 置迭代门限和迭代次数变量，并对迭代次数变量赋初值，每迭代一次将迭代次数变量的值 加1，如果迭代次数变量加1后的值达到了迭代门限，便将信息经硬判决后输出。
3.如权利要求1所述的低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法，其特征为步骤c所 述的信息节点更新为分层更新方式，每一层信息节点更新后返回至步骤b，直到所有的信息 节点都被更新。
4.如权利要求1至3之一所述的低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法，其特征为 步骤d所述的累加门限通过仿真测试设定。
5.如权利要求4所述的低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法，其特征为所述的累 加门限，其设定方式为在迭代译码前通过仿真测试，每次仿真测试的迭代完成后查看各节 点的置信度绝对值，如果所有节点的置信度绝对值都达到了预定值，则将各节点置信度的 绝对值累加值设为累加门限。
6.如权利要求2至4之一所述的低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法，其特征为 设定的迭代门限与系统的最大吞吐率相适应，当能够正确译码时，根据达到累加门限的迭 代次数对迭代门限进行缩放调整。
全文摘要
本发明涉及低密度奇偶校验迭代译码提前终止的方法，包括步骤a.信息初始化；b.校验节点更新；c.信息节点更新；d.对累加门限赋值；设置累加变量；e.将所有信息节点更新后的置信度累加，并将累加值赋予累加变量；f.判断累加变量的值是否达到累加门限，如果达到累加门限，则终止迭代，并将信息经硬判决后输出；如果未达到累加门限，迭代至步骤b执行。针对目前低密度奇偶校验迭代译码(LDPC)的过程过于繁琐而导致其耗费大量的资源和时间，本发明的方法，具有提前终止迭代策略，并且方法实现简单，硬件容易实现，资源消耗很少，因为每次迭代完成后的判决几乎没有时延，节约了大量的时间，因此极大的提高了系统的实际吞吐率。
文档编号H04L1/00GK102111241SQ201110052448
公开日2011年6月29日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者刘光辉, 吴亮明, 李传磊 申请人:四川虹微技术有限公司