低密度奇偶校验码的简化译码校验方法及装置的制作方法

专利名称：低密度奇偶校验码的简化译码校验方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域中的前向纠错技术，特别涉及低密度奇偶校验码的译码校验方法和装置。
背景技术：
低密度奇偶校验码(LDPC)是由Villager于1962年首先提出的一种纠错码。低密度奇偶校验码的主要思想是用低密度校验矩阵表示分组码，以便降低分组码编译码的复杂性，并且可使用迭代译码算法，从而使得码长的限制放宽，可以使用长码来逼近aiarmon 信道容量。非正则LDPC码的性能不仅优于正则LDPC码，甚至还优于Turbo码，是目前已知的最接近香农限的码，已经公布的最好的性能与香农限仅相差0. 0045dB。由于其良好的编码性能、易于进行理论分析和研究，译码简单且可实行并行操作，适合硬件实现等优点，目前在多种通信系统中被采用。例如中国数字电视地面广播标准(DMB-TH)、DVB-S2、802. lln、 WIMAX等标准都采用了 LDPC码。LDPC码属于线性分组码。LDPC码可通过校验矩阵来表示，该校验矩阵的行的大小为N，列的大小为M，码率R= (N-M)/N。校验矩阵中每行中所含“1”的个数叫做行重，每列中所含“1”的个数叫做列重。规则LDPC码是指校验矩阵中所有的行重都相等，所有的列重也相等。非规则LDPC码与规则LDPC码相似，但是校验矩阵中所有的行中存在行重和其他行重不同的行，或者所有的列中存在列重与其他列重不同的列。如

图1所示，码率R = (7-4)/7 = 3/7，第一行的行重为3，第一列的列重位2，由于第三行的行重为2，而其他行的行重为3，所以此LDPC码为非规则码。校验矩阵是一种稀疏矩阵，矩阵中“1”的个数非常稀少，例如DMB-TH标准中0. 4码率的校验矩阵中“1”的密度仅为0. 001。本发明主要与LDPC 码的译码相关，下面介绍LDPC码的译码算法。目前，研究人员已提出多种基于置信传递的译码算法，算法原理相似，其主要的区别在于传递的信息。主要的译码算法有置信传递(BP)算法、MPC Fossorier等人提出的最小和算法和美国伊利诺伊州大学Mansour，M.M.和SianWiag，N. R.提出的TDMP算法。由于 TDMP算法加快迭代速度，减少译码延时，美国伊利诺伊州大学Mansour，Μ. Μ.和SiarAhag， N. R.提出TDMP算法。TDMP算法不但计算量小，且节省数据存储量，这有利于减小LDPC译码器面积、降低功耗。为了便于理解本发明，下面对TDMP算法进行简短的数学描述。该算法主要针对校验矩阵符合AA架构的非规则LDPC码。所谓AA架构是指这个校验矩阵可分为Sl X S2个子矩阵，即校验矩阵分为Sl行，每行又分为S2列，分解后的每个子矩阵中每行和每列中“1”个数不会超过1。在本发明中，所谓的子行是指校验矩阵被分成的Sl行；所谓的子矩阵是指每个子行又被分解成的S2列。如图3所示，矩阵分为Sl = 4个子行，每个子行又可以分为S2 = 8个子列，一共分为了 S1XS2 = 32个子矩阵，每个子矩阵为3X3矩阵。该算法的校验和信息节点的更新采用最小和算法，基本流程如下(a)信息初始化。初始化变量节点信息Lqv为初始信道信息，初始化校验节点信息Rcv为零。(b)信息迭代计算。R。v为当前子矩阵行计算时校验节点c向变量节点ν传递的信息。R。/为上一次子行计算时校验节点c向变量节点ν传递的信息。N(C)/V表示与校验节点c相连的除了变量节点ν外的其余变量节点的集合。N(v)表示与校验节点c相连的所有变量节点的集合。Lqv'表示上一次子行计算时与变量节点ν相连的除了校验节点c外其余校验节点的集合。Lqv表示当前子行中与变量节点ν相连的所有校验节点的信息和。等式(1)和O)的计算基于子行进行，完成校验节点信息的更新。每个子行的校验节点信息计算完成后，根据等式(3)，完成变量节点信息的更新。
权利要求
1.一种低密度奇偶校验码的简化校验方法，其特征在于该方法包括阈值表的设置、 低信噪区码字校验、高信噪区码字校验和校验结果输出四个步骤，其中，首先根据仿真设置一个阈值表，迭代译码时，根据输入码字的码率和信噪比从阈值表中得到相应的阈值；在迭代的过程中，高信噪区码字校验和低信噪区码字校验分别根据阈值进行判断并输出校验标志，校验结果根据阈值表中得到的标志位选择高信噪区还是低信噪区的校验标志，并输出译码终止标志。当校验结果为1时，停止迭代。
2.根据权利要求1所述的译码校验方法，其特征在于在所述阈值表的设置步骤中，阈值表包括四个部分信噪比(Eb/ΝΟ)、码率、阈值和标志位，其中，阈值根据信噪比和码率设置，标志位区分高信噪比区和低信噪比区，1标志高信噪比区，0标志低信噪比区。
3.根据权利要求1所述的译码校验方法，其特征在于在所述低信噪区码字校验的步骤中，首先根据信噪比和码率从阈值表中得到阈值，然后把迭代次数与该阈值相比较，若迭代次数大于等于阈值则低信噪区码字校验标志为1，否则为0。
4.根据权利要求1所述的译码校验方法，其特征在于在所述高信噪区码字校验的步骤中，首先根据信噪比和码率从阈值表中得到阈值，然后将该阈值与子行更新计算前后符号位连续不改变的子行总数进行比较，如果子行更新计算前后符号位连续不改变的子行总数大于等于该阈值，则高信噪区码字校验标志为1，否则为0。
5.根据权利要求1所述的译码校验方法，其特征在于在所述校验结果输出的步骤中， 根据信噪比和码率从阈值表中得到标志位，标志位为1时输出高信噪区校验标志，标志位为0时输出低信噪区校验标志。
6.一种低密度奇偶校验码的译码校验装置，其特征在于该装置包括控制器模块、阈值表存储器模块、子矩阵符号位改变校验模块、子行符号位改变校验模块、高信噪区码字校验模块、低信噪区码字校验模块和校验结果产生模块，其中，控制器模块控制整个装置的操作；阈值表存储器模块存储预先设置的参数；子矩阵符号位改变判断模块判断一个子矩阵更新前后信息位的符号位是否改变；子行符号位改变判断模块判断一个子行更新前后信息位的符号位是否改变；高信噪区码字校验模块根据子行符号位不改变的连续子行的个数与从阈值表中得到的阈值进行比较输出校验标志；低信噪区码字校验模块把输入的迭代次数和从阈值表中得到的阈值进行比较输出校验标志；校验结果产生模块处理对高信噪区和低信噪区的校验结果进行处理，并输出译码终止标志。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于在所述阈值表存储器模块中，存储器是一个只读存储器，存储高信噪区和低信噪区的阈值，同时还存储高低信噪区的区别标志；低信噪区的阈值代表迭代次数的阈值；高信噪区的阈值代表连续子行迭代后符号位不变的计数值的阈值，无论是在高信噪区还是低信噪区，当超过这个阈值时，迭代将终止。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述子矩阵符号位改变判断模块判断每次子行更新前后信息位的符号位是否改变，其通过更新前后信息位的符号位进行“异或”操作，再进行“与”操作得到结果。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述子行符号位改变判断模块判断每次子行更新前后信息位的符号位是否改变，其累加本子行更新的子矩阵的符号位改变判断结果，本行的累加结束后，若累加结果为零，输出1，否则输出0。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述高信噪区码字校验模块通过对子行符号位改变判断模块的输入数据进行累加计算，计算结果保存在其自身寄存器中；然后与阈值进行比较，若大于等于阈值则高信噪区校验结果输出1，否则输出0。
11.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述低信噪区码字校验模块根据所输入的迭代次数与从阈值表中得到的阈值进行比较得到校验标志。
12.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述校验结果产生模块根据所根据阈值查找表中的标志位，选择高低信噪区的码字校验标志，译码结束后清除校验结果。
全文摘要
本发明涉及了一种低密度奇偶校验码的简化校验方法及装置，属于通信技术领域。本发明校验时不需要检验矩阵。在低信噪区根据不同的信噪比设置不同的迭代次数阈值，在高信噪区根据不同的信噪比设置子行更新前后信息位的符号位连续不变的子行个数的阈值。当超过这个阈值时，迭代译码将结束。相对于传统校验矩阵参与校验的方法，本发明不使用校验矩阵，大大减少了每次校验计算的计算量，降低了存储器的带宽要求，从而减少硬件开销，节省功耗，减小面积。
文档编号H03M13/11GK102195740SQ20101011850
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者余磊, 刘静, 崔建明, 张小军, 李宝将, 田应洪, 赖宗声 申请人:华东师范大学