专利名称：用于低密度奇偶校验解码器的节点信息存储方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及节点信息存储方法和系统，更具体地，涉及用于低密度奇偶校验解码 器的节点信息存储方法和系统。
背景技术：
在信息理论中，低密度奇偶校验(LDPC)码，或Villager码，是误差修正码。LDPC 编码是在噪音传输信道上传输消息的方法。LDPC码允许数据传输率接近在噪音传输信道上 传输消息的理论最大值，称为香农极限。通过稀疏奇偶校验矩阵(主要填充了零的矩阵) 定义LDPC码。该稀疏矩阵通常随机产生，并且受到稀疏性限制。LDPC码是利用二元稀疏MXN奇偶校验矩阵H描述的块码。矩阵H的每行(M)与 奇偶校验相对应，以及每列(N)表示解调符号。每行或列中的非零元素的数量分别被称为 行重或列重。具有一致的行重和列重的LDPC码被称为常规码。否则它就被称为非常规码。 如果每个变量节点具有每变量节点相同度(degree)的j校验节点连接，以及每个校验节点 具有每校验节点相同度的k变量节点连接。通过以下给出长度N = 10以及维数M = 5的LDPC码的示例性奇偶校验矩阵H。
Zi 1 1 0 1 i 1 i \ f IiHlOl § § Q: 1 I腿=IiiiiiiiiiI
O 1 9 O 1 1 § § 1 I \§ 1 § β O § 1 1 O 1 /其中，每列或每个变量节点具有两个1，以及每行或每个校验节点具有四个1。奇 偶校验矩阵H的任何行的最左边是LDPC码的开始，以及任何行的最右边是LDPC码的结束。 如矩阵H中所示，每列两个1意味着每个变量节点有两个边缘连接，以及每行4个1意味着 每个校验节点有四个边缘连接。Tarmer图是双向图，该双向图的顶分为不相交的集合。LDPC码可以由在一侧的N 个节点和在另一个侧的M个节点之间的Tarmer图表示，在一侧的N个节点被称为与码字的 集合相对应的变量(或消息)节点，在另一个侧的M个节点被称为与奇偶校验约束的集合 相对应的校验(或约束)节点。每个边缘与奇偶校验矩阵中的非零条目相对应。在迭代 LDPC解码过程期间，存储和更新节点信息。图1描述了传统的Tarmer图100。图1的所描述的传统Tarmer图100与以上描述 的长度N = 10以及维数M = 5的LDPC码的示例性奇偶校验矩阵H相对应。传统的Tarmer 图100包括校验节点102、变量节点104、校验至变量消息106、以及变量至校验消息108。行为j(j = 1，…，Μ)以及列为i(i = 1，…，N)的奇偶校验矩阵中的1表示第i 个变量节点Vi以及第j个校验节点…之间的边缘连接。与第i个变量节点Vi相关联的边 缘数量被称为等于列i中的1的数量的变量节点度d(Vi)。类似地，与第j个校验节点Cj相 连接的边缘数量被称为等于行j中的1的数量的校验节点度d(Cj)。
如图1中所述，每个变量节点104具有与每个变量节点104上的边缘连接的数量 相对应的d(Vi) = 2的列重或度，此外，每个校验节点102具有与每个校验节点102上的边 缘连接的数量相对应的d(Cj) =4的行重或度。因此，图1描述了(2，4)常规LDPC码。在 编码理论中，线性块码C的奇偶校验矩阵是码的二重的生成器矩阵。这样，有且仅有矩阵矢 量积H*c = 0时，码字c在C中。可以通过迭代置信传播(BP)算法(也已知为和-乘算 法)有效地对LDPC码进行解码。BP解码算法的结构直接匹配传统Tarmer图100的约束。 消息的解码在每个传统的变量节点104和每个传统的校验节点102上进行计算，并且通过 相邻节点之间的边缘连接迭代地进行传送。在解码期间，延边缘连接交换置信消息，且更新 变量和校验节点的信息。一般地，LDPC解码器硬件实施方式使用固定点的方法。由于非线性函数用于BP 算法的计算中，所以实施方式的复杂性相对高。传统的解码系统可以使用超大规模集成电 路(VLSI)解决方案，来对LPDC块码进行解码。然而，典型的VLSI解决方案由于路由选择 拥塞(尤其是对于不规则LDPC)可以导致的校验节点和变量节点之间的消息拥塞。此外， 由于试图同时访问相同节点的信息，典型的VLSI解决方案会造成数据拥塞。
发明内容
描述了系统的实施例。在一个实施例中，系统是用于接收与低密度奇偶校验 (LDPC)码相关联的信号的接收机。该接收机包括存储器设备、地址生成器、和LDPC解码器。 LDPC解码器包括行指示器和位置指示器。存储器设备存储与LDPC解码过程相关的数据。 地址生成器生成针对所存储数据的存取地址。LDPC解码器执行LDPC解码过程。行指示器 将奇偶校验矩阵中的行指示为父行，并将奇偶校验矩阵中的多个相应的行指示为子行。位 置指示器根据父行中每个父非零元素的实际位置顺序，指示父行的每个父非零元素的原始 位置顺序。实际位置顺序包括父非零元素的数字顺序。也描述了该系统的其它实施例。也描述了 LDPC解码方法的实施例。在一个实施例中，该方法是用于将LDPC码进 行解码的方法。该方法包括存储与LDPC解码过程相关的数据。该方法还包括生成针对所 存储数据的存取地址。该方法还包括将奇偶校验矩阵中的行指示为父行。该方法还包括将 奇偶校验矩阵中的多个相应的行指示为子行。该方法还包括根据父行中每个父非零元素的 实际位置顺序指示父行的每个父非零元素的原始位置顺序。实际位置顺序包括父非零元素 的数字顺序。也描述了该方法的其它实施例。
结合附图，从以下的详细描述中，通过本发明的原则的示例解释，本发明的实施例 的其它方面和优点将变得显而易见。图1描述了传统的Tarmer图。图2描述了用于卫星陆地交互式多服务基础设施(STiMi)的Tarmer图。图3描述了低密度奇偶校验(LDPC)系统的一个实施例的示意性框图。图4描述了与图3的LDPC解码器一起使用的变量节点信息存储方案的一个实施 例的示意性框图。图5描述了与图3的LDPC解码器一起使用的校验节点信息存储方案的一个实施例的示意性框图。图6描述了与图3的模加器一起使用的节点信息存储方法的一个实施例的示意性 流程框图。在整个说明书中，类似的参考数字可以用于标识类似的元素。
具体实施例方式图2描述了用于卫星陆地交互式多服务基础设施(STiMi)的Tarmer图。STiMi规 定了用于卫星传输的LDPC码。所描述的STiMi Tanner图200包括STiMi校验节点202、 STiMi变量节点204、STiMi校验至变量消息206、以及STiMi变量至校验消息208。图2的STiMi Tanner图200与长度N = 9216以及维数M = 4608的LDPC码(对 应于1/2码率)的奇偶校验矩阵H相对应。在示例性STiMi Tanner图200中，每列中有3 个1，每行中有6个1。因此，针对1/2码率，每个变量节点具有三个边缘连接(变量节点总 数为9216)，以及每个校验节点具有六个边缘连接(校验节点的总数为460 。同样，针对 3/4码率(未示出)，每个变量节点具有三个边缘连接(变量节点总数为9216)，以及每个校 验节点具有十二个边缘连接(校验节点的总数为2304)。在图2中，仅出于示例性解释的目 的，示出用于STiMi示例的边缘连接。可以利用与图2不同的连接实现特定STiMi变量节 点204和特定STiMi校验节点202之间的实际边缘连接。在LDPC解码过程中，解码操作包括在每个节点处Bayes法则的本地应用和与邻近 节点的消息或结果的交换。在任何给定的迭代中，传递两种类型的消息一从符号节点至校 验节点的概率或“置信(belief) ”，以及从校验节点至符号节点的概率或“置信”。在图2的 STiMi Tanner图200中示出了迭代置信传播(BP)算法的框架。在一个实施例中，结合BP 算法使用原始的位置节点信息存储(OPNS)过程。在一些实施例中，结合基于BP的算法和 /或基于BP算法的修改使用0PNS。令M(n)表示与变量节点连接的校验节点的集合(例如在H的第η个列中1的位 置)，以及令N(m)表示参与第m个奇偶校验等式的变量节点的集合(例如H的第m个行中 1的位置)。N(m) \n表示从集合N(m)中排除η。M(η) \m表示从集合M(η)中排除m。此夕卜， Qnm(O)和qmn⑴表示从变量节点η到校验节点m的消息，这些消息分别表示基于包括η (除 去m)的所有校验，符号η为0和1的概率。类似地，rmn(0)和rmn⑴表示从第m个校验节 点到第η个符号节点的消息，这些消息分别表示基于通过m(除去η)校验的所有变量，符 号η为0和1的概率。yn表示在通过加性白高斯噪声(AWGN)信道的传输之后接收机所调 制的字，以及Fn是变量节点的初始信息。lOO^ogUOV^dUhflogKOViG))，以及χ = [Xl, x2,…，xN]表示所传输的码字，以及y = Ly1, J2,…，yN]表示所接收的字。在初始化期间，根据以下，针对每个位置(m，n)为每个变量节点η分配后验的对数 似然比(LLR)L (xn I yn) = log (P (xn = 0 | yn) /P (xn = 11 yn)
从而
权利要求
1.一种接收机，用于接收与低密度奇偶校验LDPC码相关联的信号，所述接收机包括存储器设备，用于存储与LDPC解码过程相关的数据；与所述存储器设备耦合的地址生成器，用于生成针对所存储数据的存取地址；以及与所述地址生成器耦合的LDPC解码器，用于执行所述LDPC解码过程，其中所述LDPC 解码器包括行指示器，用于将奇偶校验矩阵中的行指示为父行，并将奇偶校验矩阵中的多个相应 的行指示为子行；以及与行指示器耦合的位置指示器，所述位置指示器根据父行中每个父非零元素的实际位 置顺序，指示所述父行的每个父非零元素的原始位置顺序，其中，所述实际位置顺序包括所 述父非零元素的数字顺序。
2.如权利要求1所述的接收机，其中所述位置指示器还配置用于将每个子非零元素 与相应父非零元素的原始位置顺序相关。
3.如权利要求1所述的接收机，其中所述存储器设备还配置用于根据父行中所述父 非零元素的原始位置顺序，存储与每个父非零元素相关联的数据。
4.如权利要求1所述的接收机，其中所述存储器设备还配置用于根据所述相应父非 零元素的原始位置顺序，存储与每个子非零元素相关联的数据。
5.如权利要求4所述的接收机，其中所述存储器设备还包括与所述LDPC解码器耦合的 查找表TLU，所述TLU生成针对每个父非零元素的父节点信息的父存取地址，其中所述父存 取地址包括与父行的列相关联的列存取地址；以及偏移存取地址，其中所述TLU配置用于根据与所述父行相关联的子行的数量生成偏移。
6.如权利要求5所述的接收机，其中所述地址生成器还配置用于生成针对与每个子 非零元素相关联的数据的子存取地址，其中所述子存取地址基于TLU生成的父存取地址。
7.如权利要求6所述的接收机，其中所述地址生成器还包括与LDPC解码器耦合的模加 器，所述模加器基于列存取地址生成子存取地址。
8.如权利要求6所述的接收机，其中所述地址生成器还包括与LDPC解码器耦合的计数 器，所述计数器基于偏移生成子存取地址，其中通过偏移加1生成第一子行存取地址，以及 通过偏移加N生成第N子行存取地址。
9.一种LDPC解码方法，包括存储与LDPC解码过程相关的数据；生成针对所存储数据的存取地址；将奇偶校验矩阵中的行指示为父行；以及将奇偶校验矩阵中的多个相应的行指示为子 行；以及根据父行中每个父非零元素的实际位置顺序，指示父行中每个父非零元素的原始位置 顺序，其中所述实际位置顺序包括父非零元素的数字顺序。
10.如权利要求9所述的LDPC解码方法，还包括将每个子非零元素与相应父非零元 素的原始位置顺序相关。
11.如权利要求9所述的LDPC解码方法，还包括根据父行中所述父非零元素的原始位置顺序，存储与每个父非零元素相关联的数据。
12.如权利要求9所述的LDPC解码方法，还包括根据相应父非零元素的原始位置顺 序，存储与每个子非零元素相关联的数据。
13.如权利要求12所述的LDPC解码方法，还包括生成针对每个父非零元素的父节点 信息的父存取地址，其中生成所述父存取地址还包括生成与父行的列相关联的列存取地址；以及生成与由查找表所生成的偏移相关联的偏移存取地址，其中根据与所述父行相关联的 子行的数量，生成所述偏移。
14.如权利要求13所述的LDPC解码方法，还包括生成针对与每个子非零元素相关联的数据的子存取地址，其中所述子存取地址基于由 查找表生成的父存取地址。
15.如权利要求14所述的LDPC解码方法，还包括基于所述列存取地址生成所述子存 取地址。
16.如权利要求14所述的LDPC解码方法，还包括基于所述偏移生成所述子存取地 址，其中通过所述偏移加1来生成第一子行存取地址，以及通过所述偏移加N来生成第N子 行存取地址。
17.一种计算机程序产品，包括用于存储计算机可读程序的计算机可用存储介质，当 在计算机上执行所述计算机可读程序时，使所述计算机执行以下操作，所述操作包括存储与LDPC解码过程相关的数据； 生成针对所存储数据的存取地址；将奇偶校验矩阵中的行指示为父行，并将奇偶校验矩阵中的多个相应的行指示为子行；根据父行中每个父非零元素的实际位置顺序，指示所述父行的每个父非零元素的原始 位置顺序，其中，所述实际位置顺序包括所述父非零元素的数字顺序。
18.如权利要求17所述的计算机程序产品，其中当在计算机上执行时，所述计算机可 读程序使所述计算机执行以下操作将每个子非零元素与相应父非零元素的原始位置顺序 相关。
19.如权利要求17所述的计算机程序产品，其中当在计算机上执行时，所述计算机可 读程序使所述计算机执行以下操作根据父行中所述父非零元素的原始位置顺序，存储与每个父非零元素相关联的数据；以及根据所述相应父非零元素的原始位置顺序，存储与每个子非零元素相关联的数据。
20.如权利要求19所述的计算机程序产品，其中当在计算机上执行时，所述计算机可 读程序使所述计算机执行以下操作，所述操作包括生成与父行的列相关联的列存取地址；生成与由查找表生成的偏移相关联的偏移存取地址，其中根据与父行相关联的子行的 数量，生成所述偏移；基于所述列存取地址生成子存取地址；以及基于所述偏移生成所述子存取地址，其中通过所述偏移加1来生成第一子行存取地址，以及通过所述偏移加N来生成第N子行存取地址。
全文摘要
一种用于接收与低密度奇偶校验(LDPC)码相关联的信号的接收机。该接收机包括存储器设备、地址生成器、和LDPC解码器。LDPC解码器包括行指示器和位置指示器。存储器设备存储与LDPC解码过程相关的数据。地址生成器生成存储数据的存取地址。LDPC解码器执行LDPC解码过程。行指示器将奇偶校验矩阵中的行指示为父行，并将奇偶校验矩阵中的多个相应的行指示为子行。位置指示器根据父行中每个父非零元素的实际位置顺序，指示父行的每个父非零元素的原始位置顺序。实际位置顺序包括父非零元素的数字顺序。
文档编号H03M13/11GK102067458SQ200980123073
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者李定, 李峰, 温弘, 胡建豪 申请人:Nxp股份有限公司