[發明專利]一種基于比特翻轉算法的硬判決譯碼實現方法

在審

• 申請號: 201611263986.7
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106877881A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 代明軍;王霞;王暉;林曉輝;陳彬
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11;H03M13/13
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 羅志偉

技術領域

本發明涉及通信，尤其涉及一種基于比特翻轉算法的硬判決譯碼實現方法。

背景技術

1、基于線性分組碼的譯碼方式是提高糾錯能力的一種譯碼方法。它分為硬判決譯碼(HDD)和軟判決譯碼(SDD)。

(1)硬判決：指解調器根據其判決門限對接收到的信號波形直接進行判決后輸出0或1，換句話說，就是解調器供給譯碼器作為譯碼用的每個碼元只取0或1兩個值，以序列之間的漢明距離作為度量進行譯碼，適用于二進制對稱信道(BSC)。

在數字通信的差錯控制中，對于糾錯碼，通常利用碼字的代數結構知識，進行硬判決譯碼。代數硬判決譯碼算法尋找與接收到的硬判決序列漢明距離最近的碼字作為譯碼結果。利用碼的代數結構進行硬判決譯碼的方法相對簡單、易于實現。

(2)軟判決：先將判決輸入量化成N個值，通過最大后驗概率計算每個值最有可能的原值是多少，算法比較復雜，誤碼率也更低。軟判決的解調器不進行判決，直接輸出模擬量，或是將解調器輸出波形進行多電平量化，然后送往譯碼器，即編碼信道的輸出是沒有經過判決的“軟信息”。

2、目前主要有兩大類譯碼算法：一類是基于概率的置信傳播(Belief Propagation)迭代譯碼算法，簡稱BP算法，一般用于軟判決。另一類是基于校驗和統計迭代的比特翻轉譯碼算法(Bit Flipping Algorithm),簡稱BF算法，一般用于硬判決。

(1)基于概率的置信傳播(Belief Propagation)迭代譯碼算法在碼長較大時性能可逼近香農限，但是譯碼算法復雜。

(2)比特翻轉譯碼算法(BF)操作簡單，復雜度低易于工程實現。目前提出了多種有效的改進方案。如加權的比特翻轉算法(WBF)及其改進形式、多比特翻轉(MBF)譯碼算法、引入“環檢測”和比特翻轉約束機制等。

3、加權的比特翻轉算法(WBF)：將一種特殊的量(即校驗節點鄰接的信息節點的最小幅度)作為雙極性校驗子的權重，構造出新的翻轉函數，此時，待翻轉信息節點的位置完全取決于信息節點鄰接的校驗式提供的加權信息，而與信息節點自身的可靠度基本無關。它通過給不同的校驗方程引入不同的可靠性度量值進而有效地提高了BF算法的譯碼性能。

4、多比特翻轉(MBF)譯碼算法：具有良好的譯碼性能和收斂速度。該算法在選擇下一個翻轉比特時，需要利用碼字的Tanner圖生成當前翻轉比特的低相關度集，再從集合中選擇需要翻轉的比特。

1、基于概率的置信傳播(Belief Propagation)迭代譯碼算法運算量非常大，必須使用RAM資源存儲迭代過程中產生的大量的中間數據，不利于工程實現。

2、在硬判決算法方面，最具有代表性的是由Gallager提出的基于判決門限的比特翻轉算法(BF)，該算法操作簡單、復雜度較低、易于硬件實現，但是其性能比較差。

3、加權比特翻轉(WBF)算法，該算法在每一輪的迭代中，都對每個變量節點進行可靠性計算，并翻轉可靠性最小的變量節點，大大提高了性能，但是由于每輪迭代只能翻轉一個變量節點，這樣會增大迭代的次數，影響整體譯碼的速度；且需要引入可靠性的計算，導致算法的復雜度增加。

4、基于多比特翻轉(MBF)算法，該算法的翻轉比特選擇機制只能利用串行電路實現，大大地限制了實際構造譯碼器的吞吐量。并且生成低相關度集的運算復雜，而且延遲現象明顯，不利于硬件實現。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種基于比特翻轉算法的硬判決譯碼實現方法。

本發明提供了一種基于比特翻轉算法的硬判決譯碼實現方法，

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