[發明專利]一種基于似然比信息對LDPC編碼進行解碼的方法及系統

有效

• 申請號: 201310461877.6
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN104518802B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 戚肖克;李宇;黃海寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司11318
• 代理人: 楊小蓉,楊林

技術領域

本發明涉及通信領域，特別涉及信道編碼技術中的低密度奇偶校驗（Low DensityParity Check，LDPC）碼技術，具體涉及一種基于似然比信息對LDPC編碼進行解碼的方法及系統。

背景技術

在通信中的信道編碼領域中，低密度奇偶校驗碼（LDPC）碼是最接近Shannon極限的編碼方式之一。它于1962年由Gallager在博士論文中提出，但是受當時計算機水平的限制，未能引起人們的注意。1996年，Mackay和Neal對LDPC碼的重新研究發現，該碼是一種性能接近Shannon限、可以實現的好碼，其性能甚至超過Turbo碼，此后LDPC碼迅速成為編碼領域的熱點。另外的仿真表明，在BPSK調制下，碼率1/2碼長為10⁷的非規則LDPC碼在AWGN中傳輸，誤碼率（Bit Error Rate，BER）為10^-5時的性能距Shannon限僅有0.0045dB，是目前已知最接近Shannon極限的碼。與其他編碼方式相比，LDPC碼有對相關衰落的衰落速度不敏感；良好的自交織性；譯碼方法簡單；合理構造校驗矩陣誤碼平臺較低等特性。

LDPC碼有很多種譯碼算法，本質上大都是基于Tanner圖的消息迭代譯碼算法，其基本思想是：信息節點向其連接的每一個校驗節點傳遞所有的已有的消息，包括從其他校驗節點前一次迭代得到的外部消息和接收的信道消息，使得校驗節點進行更新；然后由校驗節點將除接收節點擁有信息之外的全部外部消息傳向信息節點，使得信息節點進行更新，完成一次迭代過程；重復迭代過程，直到達到最大迭代次數或得到正確輸出。

LDPC譯碼器在迭代中進行消息傳遞時，平等地看待每個數據位，而實際上由于不同的數據位經歷的噪聲有浮動，一些數據位更加可靠，而另一些相對不可靠的數據為，因此，采用傳統LDPC解碼算法會削減可靠數據位的作用而增加不可靠數據的傳遞，從而導致性能上的損失。

發明內容

本發明的目的在于，為克服現有技術的LDPC譯碼器進行消息傳播時，因平等地看待每個數據位而導致的性能損失，提供一種更為魯棒的實用LDPC碼算法。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于似然比信息對LDPC編碼進行解碼的方法，所述方法包含：

步驟101）將接收數據以LDPC碼的碼長為一組，計算該組的似然信息，得到與LDPC碼的碼長相同數目的似然信息；

步驟102）以得到的似然信息作為初始值，初始化各變量節點，且所述變量節點的數量與LDPC碼的碼長相等；

步驟103）以變量節點的初始值更新校驗節點的似然信息，并依據校驗節點更新后的似然信息更新變量節點的似然信息；

步驟104）基于上步驟中更新的變量節點的數據進行似然比估計和判決，得到所有N個比特的估計值，其中N為LDPC碼的碼長；

步驟105）依據步驟103）更新的變量節點的似然比信息提取可靠的數據位，對提取的可靠的數據位進行硬判決，將硬判決后的可靠數據位上的信息作為已知信息，更新已知信息的位置和對應的比特值，并依據更新的已知信息的位置和對應的比特值重新初始化變量節點的似然比信息；

步驟106）根據得到的N個比特的估計值判斷接收端解碼是否成功，當判斷得到解碼成功或者達到設定的最大迭代次數時，則退出迭代并輸出判決結果，解碼結束；否則返回步驟103）繼續迭代過程，直至解碼成或達到設定的最大迭代次數。

上述步驟101）的似然信息為后驗似然信息，具體計算公式如下：

其中，x_i是發送端的第i個發送數據，y_i為接收端的第i個接收數據，σ²為信道中噪聲的方差。

上述步驟103）進一步包含：

步驟103-1）對所有M個校驗節點進行消息更新，且用于消息更新的消息從與各校驗節點相連的變量節點中獲取，具體公式如下：

其中，1≤j≤M，i∈N(j)，N(j)為與校驗節點j相連的變量節點的集合，N(j)/i表示N(j)中除去變量節點i之后的集合，L(g_i'j)表示變量節點i從與它相連的校驗節點j中獲得的似然信息，L(h_ji)表示校驗節點j從與它相連的變量節點i中獲得的似然信息；

步驟103-2）進行所有N個變量節點的消息更新，且用于消息更新的消息從與各變量節點相連的校驗節點中獲取，具體公式如下：