[發明專利]一種改進的匹配追蹤LDPC碼的譯碼方法

在審

• 申請號: 202011138901.9
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112217524A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 陳晶;單欣;郭建中;張宇;艾勇
• 申請（專利權）人: 武漢大學;上海航天電子通訊設備研究所
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉琰

本發明公開了一種改進的匹配追蹤LDPC碼的譯碼方法，包括以下步驟：步驟1：根據接收碼字計算伴隨式，并對譯碼器初始化；步驟2：計算殘差與校驗矩陣每一列的內積，作為匹配度量；3、選擇內積最小的首個列作為最佳匹配，并記錄該列在校驗矩陣中的序號即為差錯位置；步驟4：檢查選出匹配的列是否存在誤配；步驟5：根據選出的列，進行殘差處理和迭代更新處理；步驟6：根據差錯位置求出差錯圖案，計算譯碼輸出碼字。本發明提高了譯碼過程中匹配的準確度，降低了誤碼率；加快了殘差的收斂速度，減少了實際迭代次數，加快了譯碼速度；本譯碼方法空間復雜度和時間復雜度低，容易硬件實現，因此，本發明適用于高速通信和存儲系統的糾錯碼譯碼方案。

技術領域

本發明涉及通信信道編碼領域，尤其涉及一種改進的匹配追蹤LDPC碼的譯碼方法。

背景技術

空間激光通信、水下光通信、燈光通信等無線光通信技術一直是研究的熱點。在無線光通信中，由于背景光、湍流的影響，通信環境十分惡劣，突發錯誤嚴重，需要糾錯碼來提高抗干擾能力。LDPC(Low Density Parity Check)碼性能優異，被廣泛研究應用于光通信中。LDPC碼有硬判決和軟判決兩種譯碼方案，其中軟判決譯碼性能接近香農限，但譯碼復雜，延時大；硬判決譯碼只涉及二進制整數運算，譯碼簡單，延時小，但性能和前者差距較大。除此以外，軟判決譯碼(包括軟信息譯碼)要求光模塊輸出原始電壓或電流，然后進行模數轉換，大大增加了硬件實現難度和成本；而在硬判決譯碼中，光模塊只需輸出“0”或“1”信號，大大降低了系統的復雜度。因此，探索好的硬判決譯碼方法，提高LDPC碼的糾錯能力，且保持較低的譯碼復雜度，以滿足不同通信系統的要求，是長期研究的課題。

近年來提出的基于匹配追蹤的LDPC譯碼算法就是一種性能好、復雜度低的硬判決譯碼方法。匹配追蹤算法以內積作為匹配度量，每次挑選與殘差內積最大的原子(校驗矩陣的列)作為最佳匹配，并以此列所在校驗矩陣中的位置序號為差錯位置的序號，繼而求出差錯圖案。GF(2)域上的匹配追蹤算法不同于實數域，它有以下兩個特點：(1)由于LDPC碼校驗矩陣的稀疏性，在求匹配時會以大概率出現多個列與殘差的內積相同，即匹配度量相同，甚至包括沒有出錯的列，這給二進制匹配選擇帶來了困難；(2)因為求殘差是模2和運算，若匹配出錯一次，則殘差計算的可導致后面多次出錯(即出現差錯傳播)，從而差錯位置和差錯圖案都出錯，無法糾正誤碼。

綜上所述，選擇匹配是該譯碼方法最關鍵的環節。本發明就是要提出一種方法，從這些度量相同的匹配中選擇正確的匹配，剔除錯誤的匹配，以降低誤碼率。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種改進的匹配追蹤LDPC碼的譯碼方法，這種方法的核心在于降低誤配率，提高譯碼準確率。經典的匹配追蹤算法建立在希爾伯特空間，在求稀疏解時，不存在誤配的問題。基于匹配追蹤的LDPC譯碼是建立在GF(2)域上，且校驗矩陣是稀疏的，容易出現內積相同而發生誤配。誤配容易導致差錯傳播，只有每一步都選出正確的匹配，殘差才會逐漸減小最終收斂為0；若出現一次誤配，則導致殘差出錯，繼而導致后續誤配，經過多次迭代，殘差不收斂，還會出現某些列被反復匹配。

針對上述問題和現象，本發明提出一種改進的方法：設置一個列表或向量，用來存放差錯位置的序號，這些序號與校驗矩陣的列標相對應。在后續的匹配迭代中，如果再出現這一序號，則表示它是誤配，我們從差錯列表中將該序號刪去，將殘差與該序號對應的矩陣的列進行模2和運算，以還原誤配前的殘差，然后將檢驗矩陣對應的列置零，以后匹配將不會再選到這一列。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供一種改進的匹配追蹤LDPC碼的譯碼方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：接收待譯碼的碼字，并輸入校驗矩陣；根據接收碼字計算伴隨式，并以此作為殘差初值對譯碼器初始化；

步驟2：計算殘差與校驗矩陣每一列的內積，作為匹配度量；