专利名称：一种低密度奇偶校验码译码的提前终止方法
技术领域：
本发明涉及一种译码技术，尤其涉及一种低密度奇偶校验码译码的提前终止方法。
背景技术：
低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code,简称LDPC码)是一种线性分组码，可以通过生成矩阵、相应的校验矩阵或者二分图(Tanner图)进行描述；其译码算法包括比特翻转(Bit Flipping)、置信传播类(Belief Propagation)、迭代排序统计译码(Iterative Ordered Statistics Decoding)三类算法；其中，基于二分图的置信传播类算法如BP译码算法、最小和译码算法具有良好的译码性能。性能优异的规则或非规则LDPC码长码，其迭代收敛性能较好，当设置的最大迭代次数足够大时，大部分错误的帧可以通过迭代趋于收敛，最后被成功译码。当信噪比比较高时，大量的迭代译码过程只需要经过少量的迭代即可以完成译码，平均需要的迭代次数通常远小于提前设定的最大迭代次数。在实际的译码系统中，为了提高译码器的工作效率，降低译码器硬件功耗，一般采用提前终止策略，根据译码结果是否收敛来判断是否提前终止迭代过程。通常使用的LDPC码的提前终止迭代译码策略主要包括标准的校验式判断准则(CAS)、硬判决符号变化准则(HAD)、译码输出信息变化趋势准则以及基于边信息的自动停止方法(EB-AS)。标准的校验式判断准则即根据LDPC码的校验矩阵进行校正子计算从而判断译码结果是否收敛。若计算出来的校正子均为0，则说明译码硬判比特序列属于LDPC码字集合，迭代过程可以停止。在使用这种提前终止策略时，译码器需要在相邻的两次迭代之间插入一段空隙用以计算校正子，因此会降低译码器的工作效率。硬判决符号变化准则比较简单，即根据相邻两次迭代中计算所得的译码硬判结果是否完全相同判断迭代译码是否已经收敛。若相邻两次迭代的译码硬判结果完全相同，则认为译码硬判结果已经收敛，停止迭代，输出译码硬判结果。由于这种方法没有结合LDPC码本身的校验矩阵进行判断，因此产生误判的概率比较大，特别是在信噪比比较高的场景中。根据译码输出信息变化趋势判断译码结果是否收敛，例如对互信息量进行计算来判断时，进行互信息统计需要大量的计算，复杂度较高，在实际系统中通常不被采用。基于边信息的自动停止方法即在更新校验节点向变量节点传递的信息时利用边信息(变量节点向校验节点传递的信息)的硬判结果进行校正子计算。该方法与“标准的校验式判断准则”原理相同，均是根据校正子来判断，不同点在于EB-AS准则计算校正子时用的是边信息的硬判结果，而CAS准则采用的则是变量节点的输出似然比信息的硬判结果进行校正子的计算。与变量节点的输出似然比信息相比，边信息的收敛速度较慢，这使得采用EB-AS准则时译码的平均迭代次数通常比采用CAS准则时译码的平均迭代次数要多(当信噪比较高时，一般不少于两次)。可以看到，相对于CAS准则，使用基于边信息的自动停止准则时，译码器需要的平均迭代次数更大。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可以实现低密度奇偶校验码译码自动提前终止的方法，用以实现在保证译码准确性的同时，尽量降低译码器的工作时延，提高工作效率。技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种低密度奇偶校验码译码的提前终止方法，对于采用置信传播类译码算法的译码器，在每次迭代计算变量节点向校验节点传递的边信息时，先将计算出来的每个变量节点的译码硬判比特，搭载到该变量节点向与其在二分图上相连的所有校验节点传递的边信息的最高有效位之前或最低有效位之后，构成同时包含有边信息和译码硬判比特的组合信息，然后将构成的组合信息传递给相应的校验节点；在计算校验节点向变量节点传递的信息以及该校验节点对应的校正子之前，每个校验节点先从与其在二分图上相连的变量节点传递过来的组合信息中提取出边信息和译码硬判比特，然后利用提取出的边信息更新校验节点向变量节点传递的信息，同时利用提取出的译码硬判比特计算校正子序列:如果校正子序列全部为零，则提前终止迭代译码，输出本次迭代的译码硬判比特序列；否则判断是否达到最大迭代次数，若达到则终止译码，输出当前迭代的译码硬判比特序列，否则继续迭代译码。具体来说，上述方法包括如下步骤:首先定义低密度奇偶校验码的校验矩阵为HMXN=[hm，n]，对应的二分图变量节点和校验节点集合分别为V={vn，n G [1，N]}和C= {cm, m G [1，M]};定义变量节点vnS与的校验节点集合为A(n) = {j, hj，n=l},校验节点Cm参与的变量节点集合为B(m) = {i，Iinu=Il ;定义校验节点集合A(n)中去除校验节点(^的节点集合为A (n) \m，定义变量节点集合B (m)中去除变量节点Vn的节点集合为B (m) \n，编码所得码字序列为W={wn，n G [1，N]};对码子序列W={wn，n G [1，N]}进行BPSK调制，得至IjX=Ixn, n G [1，N]}，其中xn=l-2wn，再经过零均值方差为O2的高斯白噪声信道，得到接收信号序列Y={yn|yn=xn+gn, n G [1，N]},其中gn为第n个接收符号上的加性高斯白噪声分量；利用接收信号序列Y={yn|yn=Xn+gn，n e [1，N]}和高斯白噪声信道的方差o 2进行计算’得到接收信号的输入似然比信息!^=!!。,，」^^^。2，!！^ [1，N]};对接收信号的输入似然比信息进行量化，得到量化后的输入似然比信息l’ ch={r ch,jr ch,n为1一量化的结 果，n G [I, N]} ；sgn(x)表示对x取符号位，
权利要求
1.一种低密度奇偶校验码译码的提前终止方法，其特征在于:对于采用置信传播类译码算法的译码器，在每次迭代计算变量节点向校验节点传递的边信息时，先将计算出来的每个变量节点的译码硬判比特，搭载到该变量节点向与其在二分图上相连的所有校验节点传递的边信息的最高有效位之前或最低有效位之后，构成同时包含有边信息和译码硬判比特的组合信息，然后将构成的组合信息传递给相应的校验节点；在计算校验节点向变量节点传递的信息以及该校验节点对应的校正子之前，每个校验节点先从与其在二分图上相连的变量节点传递过来的组合信息中提取出边信息和译码硬判比特，然后利用提取出的边信息更新校验节点向变量节点传递的信息，同时利用提取出的译码硬判比特计算校正子序列:如果校正子序列全部为零，则提前终止迭代译码，输出本次迭代的译码硬判比特序列；否则判断是否达到最大迭代次数，若达到则终止译码，输出当前迭代的译码硬判比特序列，否则继续迭代译码。
2.根据权利要求1所述的低密度奇偶校验码译码的提前终止方法，其特征在于:包括如下步骤:定义低密度奇偶校验码的校验矩阵为HMXN=[hm，n]，对应的二分图变量节点和校验节点集合分别为V=Ivn, n e [1，N]}和C={cm, m e [I, Μ]};定义变量节点νη参与的校验节点集合为A(n) = {j, hJ；n=l},校验节点Cm参与的变量节点集合为B(m) = {i，hm；i=l};定义校验节点集合A(n)中去除校验节点cm的节点集合为A(n) \m，定义变量节点集合B(m)中去除变量节点Vn的节点集合为B (m) \n，编码所得码字序列为W= {wn, n e [1，N]};对码子序列W= {wn, n e [I, N]}进行BPSK调制，得到X= {xn, n e [1，N]}，其中xn=l-2wn,再经过零均值方差为σ2的高斯白噪声信道，得到接收信号序列Y={yn|yn=Xn+gn，n e [1，《}，其中811为第1!个接收符号上的加性高斯白噪声分量；利用接收信号序列Y={yn|yn=xn+gn，ne [ ,Ν]}和高斯白噪声信道的方差ο 2进行计算，得到接收信号的输入似然比信息1^={1。_| Ic^n=Zyn/σ2,η e [1，N]};对接收信号的输入似然比信息进行量化，得到量化后的输入似然比信息L’ch={l’eh，nl I’eh，n 为 leh，n 量化的结果，n e [I, N]} ；sgn(x)表示对 x 取符号位，
3.根据权利要求2中所述的低密度奇偶校验码译码的提前终止方法，其特征在于:对于步骤S106中所述的校验节点cm(m G [I, M])对应的第k次迭代时的校正子的计算方法包括:将步骤S105中所述的校验节点Cm (me [I,M])对应的译码硬判比特<( ￡巩》0)进行模二相加，得到步骤S106中所述的校验节点cm(m G [I, M])对应的第k次迭代时的校正子4:0 e [I,M]):
4.根据权利要求2中所述的低密度奇偶校验码译码的提前终止方法，其特征在于:对于步骤S106中所述的校验节点cm(m G [I,M])对应的第k次迭代时的校正子< (me [I, ikf])的计算方法包括:对于S105中所述的与校验节点cm(m G [I,M])对应的译码硬判比特Oe那《)):对于为0的译码硬判比特，用正数表示；对于为I的译码硬判比特，用负数表示；将这些有符号的数相乘，如果乘出来的结果为正数，则步骤S106中所述的校验节点cffl(m G [I, M])对应的第k次迭代时的校正子Oe[l，M])为0，否则为I ;假设用+1表示为0的译码硬判比特，用-1表示为I的译码硬判比特，则相应的判断准则为:
全文摘要
本发明公开了一种低密度奇偶校验码译码的提前终止方法，对于采用置信传播类译码算法的译码器，在每次迭代计算变量节点向校验节点传递的边信息时，先将计算出来的每个变量节点的译码硬判比特，搭载到该变量节点向与其在二分图上相连的所有校验节点传递的边信息的最高有效位之前或最低有效位之后，构成组合信息一起传递给校验节点；在计算校验节点向变量节点传递的信息的同时，每个校验节点从与其在二分图上相连的变量节点传递来的组合信息中提取上述的译码硬判比特，并进行校正子计算如果所有的校正子均为零，则提前终止迭代译码。本分发明方法，能够在保证译码准确性的同时，尽量降低译码器的工作时延，提高工作效率。
文档编号H03M13/11GK103208995SQ20131010276
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者姜明, 汪莹, 赵春明, 张华 , 黄鹤 申请人:东南大学