[發(fā)明專利]一種LDPC-CC譯碼算法及譯碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210089263.5
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102611462A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳赟;周昌盛;黃躍斌;郭志遠(yuǎn);葛云龍;陳緒斌;樊文華;曾曉洋
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種前向糾錯碼的譯碼算法及其譯碼器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

R.Gallager于1962年首先提出了LDPC碼，但由于當(dāng)時的計算水平及人們對這種碼的認(rèn)識不足，LDPC碼在此后的幾十年并未受到重視。在1993年后，MacKay等人重新發(fā)現(xiàn)了LDPC碼。?該碼的性能十分優(yōu)異，甚至在碼長較長時能夠逼近Shannon極限，并且LDPC還具有較小的譯碼錯誤概率和較低的譯碼復(fù)雜度。由于LDPC具有許多優(yōu)點，人們對LDPC做了大量的研究工作，并且在很多通信標(biāo)準(zhǔn)中采用了LDPC碼作為其中的一種前向糾錯碼（Forward?Error?Correct,?FEC）,?如CMMB、DTMB、DVB-S2和IEEE802.16e等。

當(dāng)前絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的LDPC碼都是分塊形式的(LDPC-BC），而LDPC-BC的發(fā)展存在一些問題：

1、碼長固定。如在CMMB與DTMB中只有一種碼長，分別是9216與7493，而在DVB-S2中只有兩種（16200與64800）。雖然在IEEE?802.16e中有19種碼長（576－2304，步進(jìn)為96），但它的碼長仍然是固定的，而且這種可變碼長增加了編碼與譯碼的復(fù)雜度。碼長固定意味著傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)比特需要被劃分成若干幀碼長的數(shù)據(jù)。這十分不便，尤其是在手持式通信設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳輸中，數(shù)據(jù)比特長度十分靈活，隨機(jī)性很大。

2、LDPC-BC碼的糾錯性能十分依賴于其碼長。碼長越長，其糾錯性能越好，但碼長的增長將巨大的增加譯碼器的硬件資源消耗，代價十分昂貴。

3、LDPC-BC碼的編碼也變得越來越復(fù)雜，尤其是需要支持可變碼長時。

為此近年來人們開始關(guān)注由Felstrom?和?Zigangarov在1999年提出的LDPC-BC的變種：卷積形式的LDPC碼，LDPC-CC。它具有以下優(yōu)點：

1、碼長可變。?LDPC-CC碼的校驗矩陣具有周期性并且可延伸到無限長，所以其碼長可以根據(jù)數(shù)據(jù)比特的長度任意調(diào)整。

2、LDPC-CC碼的糾錯性能與LDPC-BC碼相當(dāng)。?在其存儲深度（Memory?Depth）較小便能取得與LDPC-BC碼相當(dāng)?shù)募m錯性能。?

3、LDPC-CC碼的編碼十分簡單。由于LDPC-CC碼具有卷積特性，其編碼十分簡單，可由若干延時單元與異或邏輯實現(xiàn)。

4、LDPC-CC碼的編碼與譯碼都是在已知的初始狀態(tài)下進(jìn)行的，故其幀頭部分將變成一個強(qiáng)校驗，而幀頭部分通常包括一些重要的信息。?

由于上述優(yōu)點，LDPC－CC碼十分適用于手持式通信與網(wǎng)絡(luò)傳輸，并且近年來得到較多的關(guān)注。然而相對而言該碼發(fā)展并不成熟，現(xiàn)有的譯碼算法是傳統(tǒng)的BP算法，收斂速度慢。譯碼器大多采用寄存器作為存儲單元，消耗了大量的硬件資源與能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提出一種收斂速度快的LDPC-CC譯碼算法，同時提供一種適合該算法的高效譯碼器電路，以降低需要的存儲單元，減少硬件資源消耗，提高算法效率與硬件利用效率。

一、LDPC-CC譯碼算法

LDPC-CC是由一周期性無限長的校驗矩陣所定義，?而人們通常使用其轉(zhuǎn)置形式。?如附圖2顯示了一碼率為b/c的LDPC-CC碼的示意圖，其中為碼的存儲深度，（?m=0,?1,?…,?M,?t=0,?1,?…）是c?x?(c-b)的周期性子矩陣，必須為滿軼。（T_p為周期）對任意m和t都成立。與LDPC-BC類似，LDPC-CC的校驗矩陣也可以在Tanner圖中顯示出來，其中每一行為一信息節(jié)點，每一列為一校驗節(jié)點。附圖3顯示了一簡單的碼率為1/2的LDPC-CC碼的校驗矩陣。圖中的與分別代表校驗節(jié)點與信息節(jié)點。

在詳細(xì)描述算法之前先給出一些定義：是經(jīng)過信道后信息節(jié)點V的本征信息，是信息節(jié)點V的后驗信息，是校驗節(jié)點C到信息節(jié)點V的外信息，是信息節(jié)點V到校驗節(jié)點C的前驗信息，是歸一化因子，?是所有與校驗節(jié)點C有連接關(guān)系的信息節(jié)點的集合，是所有與信息節(jié)點V有連接關(guān)系的校驗節(jié)點的集合，是除去符號，是信息節(jié)點V的硬判結(jié)果。

傳統(tǒng)的LDPC-CC譯碼算法是由Felstrom?和?Zigangarov在1999年提出LDPC-CC時提出的BP算法，類似于LDPC-BC中的TPMP。所有信息都存儲在FIFO中，數(shù)據(jù)在處理器中不斷向后移動。它的算法可表述為：

（1）初始化

??????????????????????（1）