[發明專利]雙向糾正的多狀態置信傳播迭代的LDPC譯碼方法

無效

• 申請號: 200910067811.2
• 申請日: 2009-02-03
• 公開（公告）號: CN101707487A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 門愛東;蘭軍;唐光;王洪湔;華建軍;陳志;歐陽書平
• 申請（專利權）人: 天津博微科技有限公司
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11;H03M13/15
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬于數字信息傳輸技術領域，尤其是一種雙向糾正的多狀態置信傳播迭代的LDPC譯碼方法。

背景技術

低密度奇偶校驗(LDPC，Low?Density?Parity?Check)碼是目前數字信息傳輸領域中大量使用的信道編碼。LDPC碼作為一種普通的線性分組碼，通常用生成矩陣G和校驗矩陣H來表示，其特點是：奇偶校驗矩陣H中非零元素的個數遠遠小于零元素的個數。在信息傳輸過程中，接收端需要對LDPC碼進行譯碼，LDPC譯碼方法主要有樹形譯碼、概率譯碼、和積譯碼、最小和譯碼、比特翻轉譯碼和大數邏輯譯碼等，上述各種譯碼方法均存在一定的局限性。置信傳播譯碼方法是一種比較常用的譯碼方法。

置信傳播(Belief?Propagation)譯碼方法，實質上是概率譯碼方法的對數域運算。譯碼器的輸入為接收序列的對數似然比，在對數空間下，通過利用變量節點和校驗節點的約束關系進行迭代譯碼。此時，變量節點的約束關系表現為“和”的形式，即各變量節點的輸出是各個輸入對數似然比的和；而校驗節點的約束關系表現為“積”的形式，即各校驗節點的輸出是各個輸入對數似然值某種函數的乘積，由于兩個校驗節點的計算特性，因此該譯碼方法也被稱之為和積譯碼方法。以下對置信傳播譯碼方法(BP譯碼方法)進行說明：

為便于描述，定義幾個符號集，集合M(n)表示與比特節點n相連的校驗節點的集合。M(n)|m表示集合M(n)中不包含校驗節點m的集合；N(m)表示與校驗節點m相連的比特節點的集合。N(m)|n表示N(m)集合不包含比特節點n的集合。由于LDPC碼是一類線性分組碼，因此碼集C中的碼字c＝(c₁，c₂，L，c_N)，滿足伴隨式S＝H·c^T＝0，其中H為LDPC碼的校驗矩陣，c^T表示判決得到的碼字c的矩陣轉置。譯碼器就是根據接收序列y和約束條件S＝H·c^T＝0判斷發送碼字c的取值。通過計算后驗概率P(c_n|y，S＝0)，得碼字其中argmax表示尋找使得f(x)達到最大值時的x值。

BP譯碼方法的具體實現步驟為：

步驟1初始化

對每個校驗節點m和變量節點和n，計算變量節點n傳遞給相鄰校驗節點的信息：

步驟2迭代過程

(1)更新校驗節點傳遞給變量節點的信息：

(2)更新變量節點：

對每個變量節點n＝1，L，N和m∈M(n)，計算

對每個變量節點n＝1，L，N，計算

步驟3：嘗試判決

其中，函數返回的符號的整數：

(1)計算校驗和S＝Hc^T，如果S＝0或循環迭代次數達到門限值，則譯碼結束；

(2)若以上條件不滿足則繼續步驟2進行下一次循環。

可以看出BP譯碼方法含大量雙曲正切和反正切運算，運算復雜度較高，因此實現困難，并且，對于中短碼長的LDPC碼，BP譯碼方法的譯碼性能只能近似最大后驗概率(MAP，Maximum?A?Posteriori)譯碼，兩者之間存在性能差異。為了提高中短碼長的LDPC的BP譯碼方法的譯碼性能，有兩種改進的譯碼方法：一種是將置信度排序譯碼(OSD，Ordered?Statistic?Decoding)結合到BP譯碼方法中，但OSD譯碼方法復雜度過高，很難應用碼長大于500的LDPC碼上；另一種是增加型BP(Augmented?BP)譯碼方法，通過列表嘗試譯碼，能夠有效地提高譯碼性能，尤其是瀑布區域(Waterfall?Region)，但結構過于復雜。

綜上所述，BP譯碼方法及其改進譯碼方法均存在實現方法復雜的問題，而且譯碼性能和最大后驗概率譯碼之間存在性能差距，使得信道信息糾正的準確性及譯碼性能較差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種雙向糾正的多狀態置信傳播迭代的LDPC譯碼方法，該方法基于信道信息的糾正的多狀態BP迭代的結果，判斷從正方向和還是反方向糾正信道信息，增加了信道信息糾正的準確性，提高譯碼性能。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種雙向糾正的多狀態置信傳播迭代的LDPC譯碼方法，包括以下步驟：

(1)執行標準置信傳播譯碼步驟，如果伴隨式則譯碼結束；否則執行步驟(2)；

(2)執行基于信道信息修改的二次BP迭代步驟：

①外循環迭代：