[發(fā)明專利]一種LDPC碼的解碼方法和解碼裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910557662.1
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110190856A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳惕生
• 申請（專利權(quán)）人: 本征信息技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種LDPC碼的解碼方法和解碼裝置。該解碼方法為消息傳遞算法的一種子集近似。其解碼性能與消息傳遞算法接近。但是，由于采用了子集近似的原因，其計算和存儲的開銷遠(yuǎn)低于消息傳遞算法。在一些實施例中，該解碼方法的計算和存儲開銷與MinSum算法接近，同時其解碼性能與消息傳遞算法接近。相比MinSum算法，該解碼方法在解碼性能上有優(yōu)勢。相比消息傳遞算法，該解碼方法在計算和存儲開銷方面有優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信和存儲領(lǐng)域，尤其是一種解碼方法和解碼裝置。

背景技術(shù)

信道編碼廣泛應(yīng)用于通信和存儲系統(tǒng)，以處理由信道噪聲或存儲介質(zhì)缺陷引起的數(shù)據(jù)錯誤。1953年，R.Gallager發(fā)明了低密度奇偶校驗碼(LDPC)，見學(xué)術(shù)論文“Low-DensityParity-Check Codes”(IRE Trans.Inf.Theory,Vol.8,pp.21-28)。1997年，M.Luby等人進一步發(fā)明了不規(guī)則LDPC碼。后來，T.Richardson等人發(fā)現(xiàn)不規(guī)則LDPC碼的解碼性能更優(yōu)于規(guī)則的LDPC碼，在碼長較長時，其性能可接近香農(nóng)極限，見學(xué)術(shù)論文“Design of Capacity-Approaching Irregular Low-Density Parity-Check Codes”(IEEE Trans.Inf.Theory,Vol.47,pp.619-637)。由于其突出的性能優(yōu)勢，近年來LDPC碼已廣泛應(yīng)用于通信及存儲設(shè)備中。

二進制LDPC碼可以用一個維度為M×N的奇偶校驗矩陣H來描述。它也可以用一個二分圖來表示，其中有N個變量節(jié)點與碼字中的符號對應(yīng)，以及M個校驗節(jié)點與奇偶校驗方程相對應(yīng)。每條邊連接一個變量節(jié)點和一個校驗節(jié)點，當(dāng)且僅當(dāng)該變量節(jié)點參與到與該校驗節(jié)點對應(yīng)的奇偶校驗方程時。如果每個變量節(jié)點連接到d_v個校驗節(jié)點，且每個校驗節(jié)點連接到d_c個變量節(jié)點，則該LDPC碼稱為(d_v,d_c)-規(guī)則。對不規(guī)則LDPC碼，我們用d_v和d_c分別表示變量節(jié)點和校驗節(jié)點的最大度。

我們用表示與變量節(jié)點n相連接的所有校驗節(jié)點的集合；用表示與校驗節(jié)點m相連接的所有變量節(jié)點的集合；用表示從中扣除變量節(jié)點n的子集；用λ_nm表示從變量節(jié)點n發(fā)送到校驗節(jié)點m的消息；用Λ_mn表示從校驗節(jié)點m發(fā)送到變量節(jié)點n的消息。

對數(shù)似然比(LLR)是節(jié)點消息的一種表示形式。一個二進制隨機變量X的LLR定義為：這里P(X＝x)表示X取值為x的概率。對兩個相互獨立的二進制隨機變量X和Y，所謂的“tanh規(guī)則”如下：

定義“框加函數(shù)”，f(a,b)，為：

當(dāng)a≥0且b≥0，它簡化為

f(a,b)＝min(a,b)+log(1+e^-(a+b))-log(1+e^-|a-b|). (2)

使用“框加算符”，方程1可重寫為：

可以證明，框加算符具有如下性質(zhì)：

方便起見，可用符號來表示基于框加算符的連續(xù)求和，簡稱為“框和”。這類似于用符號Σ表示普通的連續(xù)求和。

著名的消息傳遞(BP)解碼算法，在LLR表示形式下，其基本過程可概括如下。

初始化：根據(jù)信道輸出，給每個變量節(jié)點n設(shè)定一個初始的后驗對數(shù)似然比(LLR)，L_n。對每組滿足H_mn＝1的(m,n)，設(shè)定