[發明專利]基于動量的非二元LDPC碼符號翻轉譯碼方法

在審

• 申請號: 202211601658.9
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN115801023A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 焦曉鵬;史越;趙展展;慕建君;韓輝;馬國臣
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發明公開了一種基于動量的非二元LDPC碼符號翻轉譯碼方法，主要解決現有符號翻轉SFDP譯碼方法譯碼性能較差的問題。其方案是：計算信道接收到的每個碼字符號的硬判決值；更新每個校驗節點的信息；改變現有SFDP譯碼方法的翻轉機制，引入維持每個符號當前狀態能力的動量項到SFDP的翻轉度量公式中，計算翻轉度量對應的翻轉值；根據翻轉值更新硬判決符號序列并重置翻轉碼字符號對應的動量；對于不滿足譯碼停止條件的硬判決符號序列，更新每個校驗節點的當前信息，進行下一輪譯碼。本發明增加了目標函數逃離偽局部最大值的概率，降低了非二元LDPC碼的錯誤平層，提高了SFDP譯碼器的誤幀率性能，可用于磁盤存儲與深空通信。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，特別涉及一種非二元LDPC碼符號翻轉譯碼方法，可用于磁盤存儲與深空通信。

背景技術

二元低密度奇偶校驗LDPC碼是校驗矩陣中除了包含少量1元素外，其余均為0元素的一種編碼。與二元低密度奇偶校驗LDPC碼相比較，非二元低密度奇偶校驗LDPC碼的圍長更長，且Tanner圖稀疏更易獲得更好的誤幀率FER譯碼性能。因而，具有低譯碼復雜度和逼近香農限良好性能的非二元低密度奇偶校驗LDPC碼已經被廣泛應用于磁盤存儲與深空通信等多種數字通信領域中，并被802.11n、802.16e、10GBASE-T等各種現代通信標準普遍采納。近年來，有關低密度奇偶校驗LDPC碼及其譯碼方法已經成為信道編碼領域普遍關注的研究熱點。

申請號為CN 201911097917.7的專利文獻中公開了一種基于多元LDPC碼噪聲增強的符號翻轉譯碼方法，其通過將隨機擾動引入到基于預測的符號翻轉譯碼SFDP的翻轉度量中，增加SFDP譯碼方法的目標函數逃離局部最大值的概率，進而降低某些非二元低密度奇偶校驗LDPC碼的錯誤平層，并大大提高SFDP譯碼器的誤幀率性能。但該方法由于在譯碼過程中對于每個碼字符號及其候選符號的翻轉度量均添加了隨機噪聲作為懲罰項，因而使得翻轉度量中的更新復雜度較高。

Dai等人在其發表的論文“Symbol Flipping Algorithm With Self-AdjustmentStrategy for LDPC Codes Over GF(q)”(IEEE Transactions on VehicularTechnology，2019，68(7)，pp.7189-7193.)中提出了一種自調整的非二元低密度奇偶校驗LDPC碼的符號翻轉譯碼方法。其通過統計迭代過程中每個符號被翻轉成某個非二元值的次數，并將該次數加權后引入到SFDP譯碼方法的翻轉度量中，使得SFDP譯碼方法的翻轉度量能夠懲罰被多次翻轉的符號，以避免翻轉符號在迭代過程中出現周期震蕩，進而提高SFDP譯碼方法的譯碼性能。但該方法對于環長為6的非二元低密度奇偶校驗LDPC碼，在用基于漢明距離預測的符號翻轉譯碼SFDP方法譯碼時，仍會出現在高信噪比SNR區域下的錯誤平層問題，影響譯碼性能的提升。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術中的不足，提出一種基于動量的非二元低密度奇偶校驗LDPC碼符號翻轉譯碼方法，以降低非二元低密度奇偶校驗LDPC碼的錯誤平層，減小翻轉度量中的更新復雜度，進一步提高SFDP碼的譯碼性能。

實現本發明目的的技術思路是：改變SFDP譯碼方法的翻轉度量，通過將表示維持符號當前狀態能力的動量項引入到SFDP譯碼的翻轉度量中，以增加SFDP譯碼的目標函數逃離不期望的局部最大值的概率，進而提高SFDP碼的譯碼性能；通過迭代過程中不同的動量值動態地選擇與漢明距離相關的權重系數，避免目標函數陷入不期望的局部最大值，提高譯碼器的誤幀率性能，降低非二元低密度奇偶校驗LDPC碼的錯誤平層。通過在更新翻轉度量時僅考慮來自信道信息的軟可靠度和來自基于校驗信息的硬可靠度及當前狀態能力的動量項，降低翻轉度量中的更新復雜度。

根據上述思路，本發明基于動量的非二元低密度奇偶校驗LDPC碼符號翻轉譯碼方法，是通過迭代計算每個碼字符號的動量值和翻轉度量值，更新硬判決符號序列，重置對應的碼字符號的動量完成譯碼，實現步驟包括如下：