[發明專利]用于5G-NR系統短塊長低碼率LDPC碼的修正譯碼方法

有效

• 申請號: 202110258973.5
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113055024B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 姜明;何海;趙春明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

本發明涉及譯碼技術領域，尤其涉及用于5G?NR系統短塊長低碼率LDPC碼的修正譯碼方法，針對5G?NR系統短塊長低碼率LDPC碼譯碼性能的平層問題，提出一種修正的譯碼方法。對于常規迭代譯碼器輸出的錯誤碼字，即輸出信息比特序列的循環冗余校驗(CRC)不滿足時，通過查詢表格，使用循環修正的方式，即對指定位置的譯碼比特進行翻轉，最大重復次數為Z(5G?NR系統中LDPC碼的擴展因子)，對每次翻轉結果進行CRC檢測，滿足即輸出信息比特序列。該方法在少量增加算法復雜度的情況下，有效降低了5G?NR系統短塊長低碼率LDPC碼的譯碼錯誤平層。

技術領域

本發明涉及譯碼技術領域，尤其涉及用于5G-NR系統短塊長低碼率LDPC碼的修正譯碼方法。

背景技術

LDPC碼即低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check,LDPC)碼，因其具有接近香農限的突出性能而成為近20多年的研究熱點。它最早是由Gallager博士在上世紀60年代提出，并在Turbo碼和迭代譯碼出現后于上世紀90年代被Mackey等人重新發現。由于LDPC碼譯碼算法復雜度低，結構靈活，可實現高速并行譯碼等特點，目前已經廣泛應用于存儲、WiFi、WiMax、數字廣播電視、光纖通信和深空通信等領域。2016年，LDPC碼被采納為第五代移動通信技術增強移動寬帶場景下數據業務的編碼方案。

(N,K)LDPC碼是一類線性分組碼，其碼長為N，信息比特數為K。LDPC碼通過一個大小為M×N的校驗矩陣H描述。LDPC碼的任一碼字與其對應的校驗矩陣H互為零空間。

原型圖是一個小的二分圖，它有一個變量節點和一個校驗節點集合組成，其對應的雙邊鄰接矩陣稱為碼字的原型圖矩陣(基矩陣)，計為H_b。工業界常用的準循環(QC)LDPC是原型圖碼中的一種。當原型圖的基矩陣H_b中的每個元素用一個Z×Z循環移位陣替換時，便得到一個QC結構的LDPC碼，其中移位參數一般稱之為偏移值，因此可以擴展出多個偏移值矩陣。對于一個由大小M_b×N_b的偏移值矩陣經Z擴展得到的LDPC碼校驗矩陣H，H矩陣的分塊陣為大小Z×Z的單位置換陣或全零陣。3GPP為LDPC碼定義了兩個QC結構的原型圖矩陣BG1和BG2，每個原型圖矩陣由8個偏移值矩陣構成的集合組成，每個偏移值矩陣支持一組擴展因子。

Gallager在介紹LDPC碼的同時給出了兩種迭代譯碼算法：硬判決和軟判決譯碼算法。硬判決譯碼算法即現在的比特翻轉算法，譯碼復雜度低但性能較差。軟判決譯碼算法主要是基于MacKay等人提出的置信傳播譯碼算法，性能優于比特翻轉算法，但復雜度高，硬件較難實現。在此基礎上，歸一化最小和(NMS)算法和偏移最小和(OMS)算法被提出，在譯碼性能和計算復雜度之間取得了一個較好的折中，其中NMS算法應用最為廣泛。

LDPC碼糾錯能力受限于停止集和陷阱集。當特殊的低重量的錯誤模式出現時，會造成譯碼錯誤。

3GPP為LDPC碼定義了兩個QC結構的原型圖矩陣BG1和BG2，BG2結構中間16行沒有采用類似BG1的準正交設計，能夠使得短碼長低碼率場景具有更好的性能。

發明內容

本發明的技術問題是，克服5G-NR系統短塊長低碼率LDPC碼常規迭代譯碼方法錯誤平層不能滿足通信系統對譯碼性能要求的問題，本發明提出了用于5G-NR系統短塊長低碼率LDPC碼的修正譯碼方法。該方法基于常規迭代譯碼算法，對常規迭代譯碼輸出的錯誤碼字進行循環修正，有效降低了5G-NR系統短塊長低碼率LDPC碼的錯誤平層。復雜度方面，循環修正算法的最大重復次數為5G-NR系統LDPC碼的擴展因子Z，在錯誤平層出現的高信噪比情況下，對整體算法復雜度基本無影響。