[發明專利]一種基于簡化BP算法的LDPC譯碼方法

在審

• 申請號: 202010157798.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111416627A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 張治中;王昊;鐘儲苓
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明涉及一種基于簡化BP算法的LDPC譯碼方法，屬于無線通信技術領域。該方法實現BP算法的化簡，降低LDPC譯碼的復雜度，并能夠適應5G NR的標準。運用等誤差線性逼近原理生成的分段線性近似函數，替代BP算法中校驗節點更新中的非線性函數，改進后的BP算法只含有乘法和加法，從而降低BP算法在5G終端中硬件實現的復雜度。該方法適用于5G QC?LDPC，并對各種LDPC碼具有適用性，具有低復雜度、高吞吐率的特點，適合無線通信技術的信道譯碼領域。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種基于簡化BP算法的LDPC譯碼方法。

背景技術

通信的目的是將信源信息通過信道髙效且可靠地傳送到信宿，使得接收端精確地或以給 定的失真度重現信源的輸出。無線通信是現代通信中的重要組成部分，經過幾十年的發展， 無線通信由最初的第一代無線通信系統(first generation wireless system,1G)的模擬通信開始， 歷經2G、3G、4G數字通信的發展壯大，到如今，5G已經成為現代通信技術的研究重點，并且， 逐步進入到商用部署階段。

增強型移動帶寬(eMBB)是第五代無線通信系統(fifth generation wirelesssystem,5G)的三 大應用場景之一。為了滿足eMBB場景下對于5G超大數據吞吐量的要求，第三代合作伙伴計劃 (Third Generation Partnership Project,3GPP)在其標準中確認eMBB場景下5G新空口(New radio, NR)數據信道的編碼方法為低密度奇偶校驗碼(Low-density parity-check,LDPC)，而控制信道的 編碼方法為極化碼(Polar code)。在此基礎上，將LDPC的一類編碼方式——準循環 LDPC(Quasi-Cyclic LDPC,QC-LDPC)引入5G NR的數據信道。同時，在3GPP的相關標準中已經確 立了QC-LDPC的結構。

譯碼算法的復雜性對于LDPC譯碼器的整體性能至關重要。過去已經研究的各種算法始終 會在譯碼算法的復雜度和譯碼性能之間進行權衡。LDPC譯碼算法根據判決方式可以分為硬判 決算法和軟判決算法，硬判決算法一般是比特翻轉(Bit Flipping,BF)算法及其改進型算法，這類 算法的硬件實現較為簡單，但其譯碼性能較弱。軟判決算法是基于消息傳遞(Message Passing, MP)算法的置信傳播(Belief Propagation,BP)算法，這是LDPC最原始的軟判決譯碼算法，其具有 逼近香農極限的優秀譯碼性能。然而在BP算法中，校驗節點更新過程包含大量的雙曲函數計 算，因此硬件實現復雜度相對較高，不利于實際應用。

隨著5G技術的進一步發展，對于5G的需求也不斷增強。3GPP標準已經明確了5GQC-LDPC 的結構和編碼過程，因此，對于其譯碼的研究也不斷深入。為了保證5G對于功耗、成本等的 高要求，LDPC譯碼也需要低復雜度實現并能滿足5G的各種場景需求。

綜上所述，LDPC譯碼算法需要實現低復雜度，譯碼性能優異，在無線通信中，滿足5G NR 的相關標準，并能適應其他的LDPC編碼。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于簡化BP算法的LDPC譯碼方法，該方法降低 了BP算法的譯碼復雜度，能夠保持較好的譯碼性能，能夠滿足5G終端高吞吐量的要求，克 服傳統譯碼算法高復雜度和硬件實現困難的缺陷。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于簡化BP算法的LDPC譯碼方法，該方法包括以下步驟：

S1：校驗矩陣H＝M×N，其中M＝1,2,…,m，N＝1,2,…,n；

S2：初始化：變量節點L_j初始化為信道信息，其中j表示第j個變量節點；設置迭代次數；

S3：對變量節點和校驗節點進行更新，并獲得每一層更新后變量節點的后驗信息；