一种SC-LDPC码的残差滑窗译码方法、装置、电子设备及介质

本发明涉及通信，具体涉及一种sc-ldpc码的残差滑窗译码方法、装置、电子设备及介质。

背景技术：

1、随着科技的进步以及生活水平的提高，人们对通信的需求量日渐增长，信道编码已经融入人们的生活；sc-ldpc码(spatially-coupled low-density parity-check，空间耦合低密度奇偶校验码)自提出以来就引起了研究人员的关注，sc-ldpc码具有bp(beliefpropagation，置信传播)译码阈值接近对应规则ldpc码的最大后验概率map译码阈值的特性，其在未来的无线通信、深空通信和数字电视地面广播等领域有广泛的应用场景，而纠错码是一项保证信息准确传输的技术，具有极为重要的作用。

2、sc-ldpc码的构造基于原模图，单原模图包含jg个校验节点和kg个变量节点；图3展示sc-ldpc码原模图的构造过程，其中，图3(a)所示是一个度分布为(3，6，l)ldpc码原模图单元，其中v代表变量节点，c代表校验节点；将单原模图复制l次，如图3(b)所示，形成耦合长度为l的原模图序列；图3(c)展示了边缘扩展的过程，将t时刻原模图的边端变量节点连接到位置为t，t+1，t+2，…，t+w的检验节点上，w为耦合宽度；图(d)表示耦合长度为l且w＝2时，将图3(b)中每个时刻的单原模图重复图3(c)中边缘扩展后，形成的sc-ldpc码原模图链，在原模图链右侧需要额外的w个校验节点终止边缘扩展。目前，对于sc-ldpc码通常采用swd方法(sliding window decoding，滑窗译码方法)对其进行译码，图4展示了用swd方法对sc-ldpc码沿对角线原模图滑窗译码的过程；窗口矩阵hwd的校验节点数量为w×jg×m0，变量节点数量为w×kg×m0，m0表示为扩展因子；首先窗口矩阵位于校验矩阵左上角，在整个窗口内执行bp译码，在整个窗口译码结束后只输出目标符号，目标符号译码完成之后，整个窗口向右下方滑动，在下一个窗口内继续对目标符号进行译码，直到译码窗口移出校验矩阵。

3、然而在sc-ldpc码中，由于原模图链中相邻的w个原模图单元具有耦合关系，即目标符号的校验节点与相邻原模图的部分信息节点相连，因此每个窗口内目标符号的信息更新受到前续窗口译码时关联边信息的影响，相关的边信息也将参与每个窗口的奇偶校验判断。下面结合图5说明swd方法在译码时sc-ldpc码错误传播现象，图5为w＝2的窗口译码示意图，编号①的码块信息是来自时刻p的窗口的输出对数似然比，该码块将作为目标符号相关信息参与到第p+1时刻窗口的译码中去；依据耦合宽度w的取值，第p时刻的码块信息将会对连续w个时刻窗口译码产生影响，因此如果当前窗口未能译码成功，不可靠的目标符号的译码信息会传递到后续的w个窗口中从而可能触发一系列码块的译码错误，这种现象称为滑窗译码的错误传播；在这种情况下，错误传播在窗与窗之间有可能引发“译码失控”，产生“爆炸式”的译码错误；因此，swd方法虽然可以降低延迟和复杂度，但其译码性能损失较大，且更容易受到错误传播现象的干扰，导致误码率性能较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种sc-ldpc码的残差滑窗译码方法、装置、电子设备及介质，能够确保降低延迟的同时，有效抑制了错误传播的影响。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种sc-ldpc码的残差滑窗译码方法，所述方法包括：

4、根据设置的参数获取待译码的sc-ldpc码的码字序列；

5、对当前译码位置的当前译码窗口内各变量节点进行残差迭代译码，获得当前译码窗口内目标符号的译码结果；

6、将当前译码窗口滑向下一译码位置，返回步骤“对当前译码位置的当前译码窗口内各变量节点进行残差迭代译码，获得当前译码窗口内各目标符号的译码结果”，直至所述码字序列中的所有目标符号完成译码。

7、结合第一方面，优选的，所述对当前译码位置的当前译码窗口内各变量节点进行残差迭代译码的步骤包括：

8、步骤a:基于所述码字序列，对新进入当前译码窗口的边信息进行初始化；

9、步骤b:结合前一次更新的边信息，更新计算当前译码窗口当前次的残差矩阵；

10、步骤c:在所计算的当前次的残差矩阵中筛选出其最大残差值对应的校验节点和变量节点，以更新各变量与各校验节点之间的边信息及其残差值；其中，最大残差值对应的校验节点和变量节点之间的边信息残差值更新为零；

11、步骤d:分别计算当前次更新后的各变量节点输出的对数似然比，并进行译码判决，获得各变量节点当前次更新的译码结果；

12、步骤e:重复步骤b至步骤d对各所述变量节点的译码结果进行迭代更新，直至达到最大迭代次数或者各变量节点当前次更新的译码结果符合奇偶校验时停止迭代，获得当前译码窗口内目标符号的最终译码结果。

13、结合第一方面，优选的，所述设置的参获包括sc-ldpc码的扩展因子和耦合长度、译码窗口的尺寸、残差迭代译码的最大迭代次数。

14、结合第一方面，优选的，所述计算当前译码窗口当前次的残差矩阵的步骤包括：

15、通过公式(1)计算当前译码窗口内各校验节点与各变量节点之间边信息的残差值：

16、

17、式中：和分别表示更新前后当前译码窗口内第i个校验节点ci传递给第j个变量节点vj的边信息，表示校验节点ci与变量节点vj的边信息的残差值。

18、结合第一方面，优选的，所述更新各变量与各校验节点之间的边信息及其残差值的步骤包括：

19、优先更新最大残差值对应的校验节点ci与变量节点vj之间的边信息，并对该边信息的残差值置零，其计算公式如下：

20、

21、

22、式中：表示第l次迭代中最大残差值对应的校验节点ci传递给变量节点vj的边信息，vk∈n(ci)/vj表示vk为除最大残差值对应的变量节点vj外与校验节点ci相连的其它变量节点集合，表示第l-1次迭代中将变量节点集合vk传递给校验节点ci的边信息；表示校验节点ci传递给变量节点vj的边信息残差值；

23、再通过公式(3)更新变量节点vj传递给校验节点集合ca的边信息及其残差值：

24、

25、

26、式中：表示为第l次迭代中将变量节点vj的信息传递给校验节点集合ca的边信息，表示变量节点vj的节点初始化信息，ck∈n(vj)/ci表示ck为最大残差值对应的校验节点ci外与变量节点vj相连的其它校验节点集合，表示为第l次迭代中将校验节点集合ck传递给变量节点vj的边信息；分别表示更新前后校验节点集合ck传递给变量节点vj的边信息，表示校验节点ca与相连的变量节点vb{vb|vb∈n(ca)/vj}所在边信息的残差值。

27、结合第一方面，优选的，所述分别计算当前次更新后的各变量节点输出的对数似然比，并进行译码判决，获得各变量节点当前次更新的译码结果，包括以下步骤：

28、通过公式(4)计算当前次更新后的各变量节点输出的对数似然比：

29、

30、式中：表示变量节点vj经过l次迭代后输出的对数似然比，cx∈n(vj)表示与变量节点vj相连的校验节点集合，表示第l次迭代中将校验节点集合cx信息传递给变量节点vj的边信息；

31、根据各变量节点输出的对数似然比，结合公式(5)进行译码判决，获得各变量节点当前次更新的译码结果：

32、

33、式中：变量节点vj经第l次迭代更新的译码结果；当对数似然比大于等于0时，变量节点vj经第l次迭代更新的译码结果判定为0，当对数似然比小于0时，变量节点vj经第l次迭代更新的译码结果判定为1。

34、第二方面，本发明提供了一种sc-ldpc码的残差滑窗译码装置，所述装置包括：

35、获取模块，用于根据设置的参数获取待译码的sc-ldpc码的码字序列；

36、残差迭代译码模块，用于对当前译码位置的当前译码窗口内各变量节点进行残差迭代译码，获得当前译码窗口内目标符号的译码结果；

37、完成译码模块，用于将当前译码窗口滑向下一译码位置，返回步骤“对当前译码位置的当前译码窗口内各变量节点进行残差迭代译码，获得当前译码窗口内各目标符号的译码结果”，直至所述码字序列中的所有目标符号完成译码。

38、结合第二方面，优选的，所述残差迭代译码模块包括：

39、初始化单元：用于基于所述码字序列，对新进入当前译码窗口的边信息进行初始化；

40、第一更新单元，用于结合前一次更新的边信息，更新计算当前译码窗口当前次的残差矩阵；

41、第二更新单元，用于在所计算的当前次的残差矩阵中筛选出其最大残差值对应的校验节点和变量节点，以更新各变量与各校验节点之间的边信息及其残差值；其中，最大残差值对应的校验节点和变量节点之间的边信息残差值更新为零；

42、第三更新单元:分别计算当前次更新后的各变量节点输出的对数似然比，并进行译码判决，获得各变量节点当前次更新的译码结果；

43、迭代更新单元，用于利用第一更新单元、第一更新单元和第三更新单元对各所述变量节点的译码结果进行迭代更新，直至达到最大迭代次数或者各变量节点当前次更新的译码结果符合奇偶校验时停止迭代，获得当前译码窗口内目标符号的最终译码结果。

44、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器及存储介质；

45、所述存储介质用于存储指令；

46、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行如第一方面任一所述的sc-ldpc码的残差滑窗译码方法的步骤。

47、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面任一所述的sc-ldpc码的残差滑窗译码方法的步骤。

48、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

49、本发明通过对当前译码窗口内各变量节点进行残差迭代译码，能够有效抑制滑窗译码中错误传播现象；本发明提供的残差迭代译码通过在当前译码窗口内计算边信息更新前后的残差值，动态选择残差值最大(可靠度最低)的边信息优先传输，降低边信息无效更新的频率，有效减少平均迭代次数，提高窗内译码收敛速度，降低了整体译码复杂度，抑制错误传播效果明显，并且降低整体译码时延的同时提高了窗口内边信息更新的精准性和窗口输出的可靠性。