专利名称：迭代解映射解码方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信息传输技术领域，尤其涉及一种迭代解映射解码方法和系统。
背景技术：
数字通信系统，包括典型的无线移动通信系统和地面数字广播系统，其根本任务之一是实现数字信息的高效可靠传输。利用信道编码进行差错控制是实现这一根本任务的有效方法和手段。为了适应数字信息在常见模拟信道环境下的传输需求，信道编码技术通常需要与数字调制技术结合。信道编码与调制结合构成的编码调制系统，是数字通信系统发射端的子系统，也是其核心模块之一，对应的编码调制技术是数字通信系统的核心技术。与编码调制系统相对应，解调和信道解码的结合构成数字通信系统接收端的解调解码系统，对应的解调解码技术也是数字通信系统的核心技术。低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check7LDPC)码通常由校验矩阵H进行描述，校验矩阵H的化零空间即LDPC码的码字空间，其主要特点是校验矩阵具有稀疏性。LDPC码不仅有逼近香农限的优异性能，而且解码复杂度较低，结构灵活，是近年来信道编码领域的研究热点，目前已广泛应用于深空通信、光纤通信、地面及卫星数字电视广播等领域。LDPC (N, K)码具有(N_K) XN维的H矩阵，其中，N为码字长度(简称码长)，K为信息位长度，N-K—般称作校验位长度,对应码率为K/N。H矩阵的每一行代表一个校验方程，在Tanner图中称为校验节点(Check Node)，共(N_K)个；每一列代表一个信息比特，在Tanner图中称为变量节点(Variable Node)，共N个；H矩阵中的元素I表示其所在行的校验节点和所在列的变量节点之间的连接关系，在Tanner图中称为边(edge)。
图1表示传统的LDPC码编码调制及解调解码系统。如图1所示，在发射端，输入信息比特经LDPC编码得到编码比特，再经星座映射(即调制)得到输出符号，完成编码调制。在接收端，通常采用软入软出的星座解映射(即解调，后文简称解映射)和LDPC解码技术，此时，比特软信息通常以对数似然比(Logarithm Likelihood Ratio, LLR)表示。包含信道状态信息的接收符号，经解映射得到对应的待解码比特软信息，再经LDPC解码得到输出信息比特，完成解调解码。LDPC码迭代解码过程通常可以视为两个分量码解码器的迭代解码过程，即内码为一组重复码(Repetition Code)、外码为一组奇偶校验码(Parity Check Code)的两个分量码解码器的级联，二者之间通过边的交织(edge interleaving)形成迭代解码结构，完成LDPC解码。重复码解码器一般又被称为变量节点解码器(Variable Node Decoder, VND)，奇偶校验码解码器一般又被称为校验节点解码器(Check Node Decoder, CND)。LDPC解码算法较多，目前应用比较广泛的是最小和算法(Min-Sum Algorithm)及其改进算法。最小和算法作为基于LLR软信息的置信度传播算法(Belief Propagation Algorithm)的一种近似简化算法，虽然在性能上有所损失，但是大大降低了硬件实现复杂度，因此十分适合工程实现。传统最小和解码算法的主要流程可简单表示为:I)初始化
Znm = Cn(I)2)校验节点解码运算(Check Node Decoding Process，CNDP)，或称水平运算(HorizontalProcess, HP)
权利要求
1.一种迭代解映射解码方法，其特征在于，包括以下步骤: S1:初始化控制单元和包括解映射器、变量节点解码器和校验节点解码器在内的各运算单元； 52:解映射器达到启动条件时，控制单元启动解码流程； 53:在控制单元的控制下运行解码流程，其中所有运算单元中至少部分运算单元并行地执行各自的运算； 54:达到解码停止条件时，控制单元停止解码流程，输出解码结果码字。
2.如权利要求1所述的迭代解映射解码方法，其特征在于，所述控制单元控制运算资源在各运算单元之间的动态分配。
3.如权利要求1所述的迭代解映射解码方法，其特征在于，所述步骤S3中包括解映射器、变量节点解码器和校验节点解码器在内的各运算单元根据各自的输入并行地执行各自的运算。
4.如权利要求1所述的迭代解映射解码方法，其特征在于，所述步骤S3中所述变量节点解码器和校验节点解码器串行交替执行运算，并且所述解映射器的运算与所述变量节点解码器和校验节点解码器串行交替执行的运算并行地执行。
5.如权利要求1所述的迭代解映射解码方法，其特征在于，所述步骤S3中所述变量节点解码器和校验节点解码器并行地执行各自的运算，并且所述解映射器的运算与所述变量节点解码器和校验节点解码器并行执行的运算串行地执行。
6.如权利要求1所述的迭代解映射解码方法，其特征在于，所述步骤S3中所述解映射器的运算包括:由接收符号、信道状态信息和解映射先验信息运算得到解映射外信息，所述解映射外信息通过比特软信息解交 织后作为第一解码先验信息送给所述变量节点解码器。
7.如权利要求1所述的迭代解映射解码方法，其特征在于，所述步骤S3中所述变量节点解码器的运算包括:由第一解码先验信息和第二解码先验信息运算得到第一解码外信息和第二解码外信息，所述第一解码外信息通过比特软信息交织后作为解映射先验信息送给所述解映射器，所述第二解码外信息通过边的解交织后作为第三解码先验信息送给所述校验节点解码器。
8.如权利要求1所述的迭代解映射解码方法，其特征在于，所述步骤S3中所述校验节点解码器的运算包括:由第三解码先验信息运算得到第三解码外信息，所述第三解码外信息通过边的交织后作为第二解码先验信息送给所述变量节点解码器。
9.一种迭代解映射解码系统，其特征在于，包括: 解映射器，与外部接收机前级模块、存储器和控制单元连接，用于在控制单元的控制下，结合从前级模块输入的信道状态信息和从存储器读出的解映射先验信息，对接收符号进行软解映射运算，得到解映射外信息，写入存储器； 变量节点解码器，与存储器和控制单元连接，用于在控制单元的控制下，对从存储器读出的第一解码先验信息和第二解码先验信息进行变量节点解码运算，得到第一解码外信息、第二解码外信息和解码结果码字写入存储器； 校验节点解码器，与存储器和控制单元连接，用于在控制单元的控制下，对从存储器读出的第三解码先验信息进行校验节点解码运算，得到第三解码外信息写入存储器；同时，完成解码校验，并将结果反馈给控制单元；控制单元，用于控制各运算单元的启动和停止，产生存储器的读写控制信号和地址信号，控制解码流程的启动及结束，控制解码结果码字的输出； 存储器，用于在控制单元的控制下存储和输送对应的信息、完成比特软信息的交织和解交织、边的交织和解交织功能； 其中，当达到解码结束条件时，解码结果码字可以从所述变量节点解码器、存储器和校验节点解码器三者中的任意一个单元输出。
10.如权利要求9所述的迭代解映射解码系统，其特征在于，所述存储器包括: 解映射外信息存储器，与解映射器、变量节点解码器和控制单元连接，用于存储从解映射器写入的解映射外信息，通过控制单元控制解映射外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成比特软信息解交织的功能，将所述解映射外信息完成所述比特软信息解交织后作为第一解码先验信息送至变量节点解码器； 第一解码外信息存储器，与解映射器、变量节点解码器和控制单元连接，用于存储从变量节点解码器写入的第一解码外信息，通过控制单元控制第一解码外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成比特软信息交织的功能，将所述第一解码外信息完成所述比特软信息交织后作为解映射先验信息送至解映射器； 第二解码外信息存储器，与变量节点解码器、校验节点解码器和控制单元连接，用于存储从变量节点解码器写入的第二解码外信息和解码结果码字，通过控制单元控制第二解码外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成边的解交织的功能，将所述第二解码外信息完成所述边的解交织后作为第三解码先验信息送至校验节点解码器，并将解码结果码字同时送至校验节点解码器； 第三解码外信息存储器，与变量节点解码器、校验节点解码器和控制单元连接，用于存储从校验节点解码器写入的第三解码外信息，通过控制单元控制第三解码外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成边的交织的功能，将所述第三解码外信息完成所述边的交织后作为第二解码先验信息送至变量节点解码器。
11.如权利要求9所述的迭代解映射解码系统，其特征在于，所述存储器包括: 解映射外信息存储器，与解映射器、变量节点解码器和控制单元连接，用于存储从解映射器写入的解映射外信息，通过控制单元控制解映射外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成比特软信息解交织的功能，将所述解映射外信息完成所述比特软信息解交织后作为第一解码先验信息送至变量节点解码器； 第一解码外信息存储器，与解映射器、变量节点解码器和控制单元连接，用于存储从变量节点解码器写入的第一解码外信息，通过控制单元控制第一解码外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成比特软信息交织的功能，将所述第一解码外信息完成所述比特软信息交织后作为解映射先验信息送至解映射器； 第二及第三解码外信息存储器，与变量节点解码器、校验节点解码器和控制单元连接，一方面，在变量节点解码器运算而校验节点解码器等待的周期段，用于存储从变量节点解码器写入的第二解码外信息和解码结果码字，通过控制单元控制第二及第三解码外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成边的解交织的功能，将所述第二解码外信息完成所述边的解交织后作为第三解码先验信息送至校验节点解码器，并将解码结果码字同时送至校验节点解码器；另一方面，在校验节点解码器运算而变量节点解码器等待的周期段，用于存储从校验节点解码器写入的第三解码外信息，通过控制单元控制第二及第三解码外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成边的交织的功能，将所述第三解码外信息完成所述边的交织后作为第二解码先验信息送至变量节点解码器。
12.—种独立解映射解码系统，其特征在于，包括: 解映射器，与外部接收机前级模块、存储器和控制单元连接，用于在控制单元的控制下，结合从前级模块输入的信道状态信息，对接收符号进行软解映射运算，得到解映射外信息，写入存储器； 变量节点解码器，与存储器和控制单元连接，用于在控制单元的控制下，对从存储器读出的第一解码先验信息和第二解码先验信息进行变量节点解码运算，得到第二解码外信息和解码结果码字写入存储器。
校验节点解码器，与存储器和控制单元连接，用于在控制单元的控制下，对从存储器读出的第三解码先验信息进行校验节点解码运算，得到第三解码外信息写入存储器；同时，完成解码校验，并将结果反馈给控制单元； 控制单元，用于控制各运算单元的启 动和停止，产生存储器的读写控制信号和地址信号，控制解码流程的启动及结束，控制解码结果码字的输出； 存储器，用于在控制单元的控制下存储和输送对应的信息、完成比特软信息解交织、边的交织和解交织功能； 其中，当达到解码结束条件时，解码结果码字可以从所述变量节点解码器、存储器和校验节点解码器三者中的任意一个单元输出。
13.如权利要求12所述的独立解映射解码系统，其特征在于，所述存储器包括: 解映射外信息存储器，与解映射器、变量节点解码器和控制单元连接，用于存储从解映射器写入的解映射外信息，通过控制单元控制解映射外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成比特软信息解交织的功能，将所述解映射外信息完成所述比特软信息解交织后作为第一解码先验信息送至变量节点解码器； 第二解码外信息存储器，与变量节点解码器、校验节点解码器和控制单元连接，用于存储从变量节点解码器写入的第二解码外信息和解码结果码字，通过控制单元控制第二解码外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成边的解交织的功能，将所述第二解码外信息完成所述边的解交织后作为第三解码先验信息送至校验节点解码器，并将解码结果码字同时送至校验节点解码器； 第三解码外信息存储器，与变量节点解码器、校验节点解码器和控制单元连接，用于存储从校验节点解码器写入的第三解码外信息，通过控制单元控制第三解码外信息存储器的读写控制信号和地址信号，完成边的交织的功能，将所述第三解码外信息完成所述边的交织后作为第二解码先验信息送至变量节点解码器。
全文摘要
本发明公开了一种迭代解映射解码方法及系统，所述迭代解映射解码方法包括以下步骤S1初始化控制单元和包括解映射器、变量节点解码器和校验节点解码器在内的各运算单元；S2解映射器达到启动条件时，控制单元启动解码流程；S3在控制单元的控制下运行解码流程，其中所有运算单元中至少部分运算单元并行地执行各自的运算；S4达到解码停止条件时，控制单元停止解码流程，输出解码结果码字。所述迭代解映射解码系统包括实现上述方法的控制单元、存储器、解映射器、变量节点解码器和校验节点解码器。本发明解决实际系统面临的运算效率较低、复杂度较高以及吞吐能力受限等问题。
文档编号H04L1/00GK103188035SQ20111045746
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者彭克武, 刘在爽, 宋健, 潘长勇, 杨知行 申请人:清华大学