[發明專利]一種降低計算復雜度和硬件成本的硬判決譯碼方法

有效

• 申請號: 201810301389.1
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108683476B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 梁煜;陸薇;張為
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/15
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種降低計算復雜度和硬件成本的硬判決譯碼方法，基于CS?RiBM算法進行改進，包括下面幾個方面：(1)在保證得到正確譯碼結果的前提下，采用新的初始化條件，直接將新數據流中的第1次迭代的結果賦值為初始值進行運算；(2)加入判斷校驗子的0次項s₀是否為0的機制；(3)刪除每次迭代中必然出現的一個零值，即減少一個冗余的處理單元；(4)為實現在合適的時機將輸出設為0，對原處理單元進行一定的修改，修改后的處理單元與原來處理單元相比，加入一個二路選擇器用以在合適的時機將輸出設置為0。

所屬技術領域

本發明屬于信道編碼中差錯控制編碼領域，涉及一種降低計算復雜度和硬件成本的硬判決譯碼算法。

背景技術

隨著科技進步和發展，信息交換日益頻繁，通信技術現已能克服對空間和時間的限制，正向著數字化、綜合化、智能化等方向快速發展。相比于模擬通信，數字通信具有抗干擾能力強、靈活性高、便于集成化、可實現高質量的遠距離通信、易于加密等優點，因此應用范圍越來越廣，已成為現代通信的主要傳輸方式。然而，由于傳輸信道的不理想，數字信號在傳輸過程中會不可避免地受到外界噪聲干擾而出現傳輸錯誤，如何利用差錯控制以使數據得到可靠重現成為數字通信系統設計的一個重要課題。在各類常見的差錯控制碼中，RS碼屬于非二進制BCH碼最重要的一個子類，具有非常出色的糾正隨機符號錯誤和隨機突發錯誤能力，因此在通信和數據存儲中得到廣泛的應用，涉及從深空通信到高密度磁盤等多個方面。

RS碼的譯碼算法主要有兩大類：軟判決譯碼算法和硬判決譯碼算法。硬判決雖然不能獲得與軟判決相當的譯碼增益，但是譯碼算法和VLSI實現都比較簡單，因此成為目前的工業實現中的主流算法。BM(Berlekamp-Massey)算法作為最經典的譯碼算法之一，由于存在大量的求逆運算導致硬件實現較為困難，因此去除了逆運算單元的iBM(inversionless BM)算法被提出。然而iBM算法仍然存在硬件架構不規則且關鍵路徑延遲過長的問題，因此RiBM(Reformulated inversionless BM)算法進入了人們的視線。RiBM硬件架構包含了3t+1個齊次的處理單元(ProcessingElement，PE)，排列規則，僅需要2t次迭代就可以完成錯誤位置多項式和錯誤估值多項式的計算，每次迭代占1個時鐘周期，因此完成計算總共需要2t個時鐘周期，在本說明中，t指代RS碼的糾錯能力。目前最先進的硬判決譯碼算法是2016年在RiBM算法基礎上衍生出的CS-RiBM(Compensated Simplified-Reformulated inversionless BM)算法，該算法在保證譯碼性能不損失的前提下，去掉了t-1個冗余的處理單元，顯著降低了硬件資源消耗。

值得注意的是，一方面，以上幾種算法的迭代次數均為2t，由于未與具體的數據流實例相結合，因此缺少縮減迭代次數的相關研究或發現。另一方面，從理論層面分析，在每次迭代中，錯誤位置多項式系數至多占據t+1個處理單元，錯誤估值多項式系數至多占據t個處理單元，因此必不可少的處理單元數目是2t+1。而即使在最先進的CS-RiBM譯碼架構中，處理單元數目仍為2t+2個。綜上兩方面所述，以CS-RiBM算法為基礎，一個能夠最大限度降低計算復雜度和硬件成本的硬判決譯碼方法需要得到進一步的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種保證譯碼器譯碼性能的前提下，最大程度地縮減迭代次數、精簡譯碼器架構的硬判決譯碼方法，主要技術方案如下：

一種降低計算復雜度和硬件成本的硬判決譯碼方法，基于CS-RiBM算法進行改進，包括下面幾個方面：

(1)在保證得到正確譯碼結果的前提下，采用新的初始化條件：得到新的數據流，Δ(r，z)指代錯誤位置多項式Λ(r,z)和校驗子多項式S(z)的乘積，指代Δ(r,z)的高階部分；Θ(r，z)指代中間多項式B(r,z)和S(z)的乘積，指代Θ(r，z)的高階部分，指代和B(r,z)的組合多項式，之后直接將新數據流中的第1次迭代的結果賦值為初始值進行運算；