[發(fā)明專利]用于準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗碼的垂直分層解碼的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110385012.0
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113517895A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·J·雷伊瓦爾;D·德克萊爾;V·K·耶拉
• 申請（專利權(quán)）人: 科得魯西達(dá)股份有限公司
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉鋒

本申請案涉及一種用于使用垂直分層迭代消息傳遞算法對準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗碼進行垂直分層解碼的方法及裝置。所述方法的所述算法通過使用利用預(yù)測性量值映射預(yù)測的一或多個額外量值來計算消息并更新校驗節(jié)點狀態(tài)而提高校驗節(jié)點更新的效率。所述方法允許在所述校驗節(jié)點更新中降低處理單元的計算復(fù)雜度以及存儲需求。呈現(xiàn)所述裝置的數(shù)個實施例，其使用一或多個預(yù)測性量值映射，目標(biāo)是顯著節(jié)省資源使用及功率消耗，同時最小化對錯誤校正性能損失的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般來說涉及用于信息傳輸、存儲及處理系統(tǒng)(例如有線及無線通信系統(tǒng)、光學(xué)通信系統(tǒng)、計算機存儲器、大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)等)的錯誤校正譯碼。更特定來說，本發(fā)明涉及用于低密度奇偶校驗(LDPC)碼的垂直分層迭代解碼器的低復(fù)雜度實施方案的簡化及優(yōu)化，且更具體來說涉及由塊循環(huán)置換矩陣組成的LDPC碼，稱作準(zhǔn)循環(huán)LDPC(QC-LDPC)碼。

背景技術(shù)

錯誤校正碼通過確保數(shù)據(jù)的完整性而在通信、計算機及存儲系統(tǒng)中起重要作用。過去數(shù)十年已見證譯碼理論研究的激增，其導(dǎo)致基于LDPC碼的高效譯碼方案的發(fā)展。迭代消息傳遞解碼算法以及經(jīng)適當(dāng)設(shè)計的LDPC碼已展示出在無限碼字長度的限制下接近信息-理論信道容量。LDPC碼在例如無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、深空通信及電力線通信等若干個應(yīng)用中被標(biāo)準(zhǔn)化。

針對具有長度N及尺寸K的(N,K)LDPC碼，大小為M×N＝(N－K)×N的奇偶校驗矩陣(PCM)H(假設(shè)H是滿秩)由很少數(shù)目個非零項(即，很少數(shù)目個1)組成。以d_v(n)(1≤n≤N)標(biāo)示第n列的度數(shù)，即，第n列中1的數(shù)目。類似地，以d_c(m)(1≤m≤M)標(biāo)示第m行的度數(shù)，即，第m行中1的數(shù)目。此外，定義行及列的最大度數(shù)：

當(dāng)H的列及行中1的數(shù)目恒定時，將LDPC碼稱為規(guī)則的，否則將LDPC碼稱為不規(guī)則的。針對規(guī)則LDPC碼，γ＝d_v＝d_v(n)(1≤n≤N)且p＝d_c＝d_c(m)(1≤m≤M)。(d_v,d_c)規(guī)則LDPC碼代表特別有趣的LDPC碼類型。針對此類型，如果PCM H是滿秩，那么碼率是R＝K/N＝1－d_v/d_c。除非對于論證的清晰性有必要，否則將在行及列的度數(shù)標(biāo)示中刪除索引n或m。然而，顯然，本發(fā)明的所有實施例適用于規(guī)則及不規(guī)則LDPC碼兩者。

如果長度為N的二進制列向量(標(biāo)示為x＝[x₁,x₂,…,x_N]^T)是碼字，那么其滿足Hx＝0，其中在二進制字段GF(2)中執(zhí)行乘法及加法運算，且0是長度為M的全零列向量。對于向量及矩陣兩者，x^T標(biāo)示x的轉(zhuǎn)置。矩陣中的元素可由H_m,n或H(m,n)不同地標(biāo)示。類似地，向量中的元素由x_n或x(n)標(biāo)示。向量及矩陣的水平串聯(lián)及垂直串聯(lián)分別標(biāo)示為[A,B]及[A；B]。

本發(fā)明涉及QC-LDPC類別。在QC-LDPC碼中，PCM H由大小為L×L的正方形塊或子矩陣組成，如方程式(2)中所描述，其中每一塊H_i，j是(i)全零L×L塊或(ii)循環(huán)置換矩陣(CPM)。

CPM定義為循環(huán)群組的原始元素的冪。原始元素例如由方程式(3)中針對L＝8的情形展示的L×L矩陣α定義。因此，CPMα^k(其中k∈{0,…,L－1})具有向左移位k個位置的單位矩陣的形式。換種方式說，α^k的第一列的非零值的行索引是k+1。k的值稱為CPM值。CPM的主要特征是其在每一行/列中僅具有單個非零元素且可由其第一行/列以及用以產(chǎn)生其余行/列的過程一起定義。此過程的簡單性轉(zhuǎn)化為在QC-LDPC編碼器或解碼器中實現(xiàn)碼字位的子集與奇偶校驗方程式的子集之間的物理連接所需的低復(fù)雜度。