[發明專利]一種具備緩存容錯能力的低密度奇偶校驗碼譯碼方法

有效

• 申請號: 201810668860.0
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108880564B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 殷柳國;葛廣君;王平
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 北京智信四方知識產權代理有限公司 11519
• 代理人: 葛啟宏

本發明提出一種具備緩存容錯能力的低密度奇偶校驗碼譯碼方法，屬于通信編碼領域。該方法首先將信道軟信息作為譯碼輸入并設定信道軟信息的每個數值的量化位寬；將信道軟信息作為當前軟信息分組并對分組后的每組當前軟信息進行自適應內嵌編碼并輸出新的每組當前軟信息；對每組當前軟信息并進行內嵌譯碼，輸出每組譯碼得到的軟信息；對所有譯碼軟信息進行變量節點運算得到新的當前軟信息：若達到迭代次數上限，則對當前軟信息進行判決并作為譯碼輸出。本發明能夠在不占用額外存儲資源，并且幾乎不損失譯碼性能的條件下使LDPC譯碼方法具備緩存容錯能力，提高LDPC譯碼方法的魯棒性。

技術領域

本發明屬于通信編碼領域，特別涉及一種具備緩存容錯能力的低密度奇偶校驗碼譯碼方法。

背景技術

通信編碼，又稱信道編碼，是現代通信系統最基礎的模塊之一。其基本原理是在通信發送端按特定的約束關系對原數據添加冗余信息并發送給通信接收端，通信接收端根據該約束關系對接收到的數據進行譯碼，利用冗余信息消除通信中特定的傳輸差錯，保障通信的可靠性。

低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check,LDPC)編碼是一種接近香農理論極限的信道編碼方案，同時具備可并行操作的特點和較低的實現復雜度。作為目前主流的編碼方案之一，低密度奇偶校驗編碼被國際空間數據系統咨詢委員會選定為空間數據通信標準編碼方案應用于衛星通信，同時被選定為下一代移動通信5G標準編碼方案。

現有的LDPC碼的譯碼方法流程圖如圖1所示，該方法主要包括以下步驟：

(1)將信道軟信息作為譯碼輸入并由緩存器進行緩存為當前軟信息，信道軟信息即是由接收機接收到的受到干擾后的信息。

(2)令初始迭代次數k＝0，并設置迭代次數上限；

(3)對當前軟信息進行變量結點運算，將運算得到的新的當前軟信息同樣由緩存器進行緩存。

(4)對迭代次數進行判定：若達到預定的迭代次數上限，則將步驟(3)的變量結點運算輸出進行判決并作為譯碼輸出；若未達到預定的迭代次數，則進入步驟(5)。

(5)對步驟(3)得到的當前軟信息進行校驗結點運算，更新為新的當前軟信息后再次進行緩存，令k＝k+1，然后重新返回步驟(3)。

在LDPC碼的軟信息譯碼迭代過程中，將產生大量的中間軟信息，并且需占用規模較大的緩存器對其進行緩存，而緩存器的硬件可靠性相對較低，上述方法無緩存容錯能力，易發生數據的讀寫差錯。尤其在衛星通信等航天應用中，由于外層空間高能粒子的撞擊，緩存器易發生單粒子效應，表現為存儲區的邏輯翻轉或永久性損壞。而在航天器中，損壞的器件通常無法得到維修或更換。在這種背景下，對LDPC譯碼方法法進行緩存容錯設計是十分有必要的。

現有的LDPC譯碼方法中緩存容錯都是利用糾錯編碼方案，按一定比例引入額外的存儲資源對數據進行糾錯保護，如BCH編碼等。由于LDPC譯碼本身即占用大量的存儲資源，按比例引入額外存儲將進一步加重系統負擔。

LDPC譯碼過程中所緩存的數據都是對軟信息的比特量化值，典型的量化位數為4至7比特，通常來講，量化位數越多，數據表征越精確，譯碼性能越好。最高位比特表征正負符號，剩余比特表征絕對值。對于LDPC譯碼來說，符號位攜帶了最主要的譯碼信息，而低位比特僅表示量化精度，攜帶信息量相對較少。現有方案考慮犧牲一定的量化精度，對最重要的符號位進行保護，即可在不引入額外存儲的情況下實現譯碼方法的魯棒性。

現有的一種內嵌編碼采用三模冗余保護的LDPC譯碼方法。整體流程如圖2所示，該方法包括以下步驟：

(1)將信道軟信息作為譯碼輸入記為當前軟信息，

(2)令初始迭代次數k＝0，并設定迭代次數的上限；