[发明专利]准循环低密度奇偶校验码解码器及解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字电视地面广播传输领域，特别是涉及一种校验矩阵行 重和列重变化的非规则QC-LDPC(准循环低密度奇偶校验，Quasi-Cyclic  Low-Density Parity-Check)码和规则QC-LDPC码解码器。本发明还涉及 一种准循环低密度奇偶校验码的解码方法。

背景技术

低密度奇偶校验(LDPC)码是一类线性分组码，其对较大的数据传输 和存储信道集合提供了目前最逼近香农极限的一类纠错码。在1963年， Gallager在其博士论文中首次提出了规则LDPC码：(n，j，k)，在规则的 LDPC码中，校验矩阵H具有恒定的行重和列重。但限于当时的科学技术， LDPC码一度被认为是无效码，在很长一段时间内没有受到人们的重视。

直到1981年，Tanner在他的一篇奠基性的文章中正式提出了用图模 型来描述码字的概念，从而将LDPC码的校验矩阵对应到Tanner图上。 Tanner图上具有变量节点V和校验节点C。当奇偶校验矩阵H的元素H_i，j为1时，变量节点V与校验节点C相连。图1给出了规则LDPC码的稀疏 奇偶校验矩阵H和相应的Tanner图的示例。H矩阵的维数是m×n，每一 行对应一个校验方程，每一列对应码字的一个信息位。每一行中非零元素 的个数称为行重d_c，每一列中非零元素的个数称为列重d_v。规则LDPC码 的行重d_c相同，列重d_v相同，即Tanner图中校验节点和变量节点的度为d_c 和d_v。

1998年，MacKay和Spielman发明了非规则的LDPC码。非规则LDPC 码的行重d_c不相同，列重d_v不相同，即Tanner图中校验节点的度d_c不相 同，变量节点的d_v度不相同。与规则LDPC码相比，非规则码具有更大的 扩展性和更好的收敛性，纠错性能更强。图2给出了非规则LDPC码的稀 疏奇偶校验矩阵H和相应的Tanner图的示例。

QC-LDPC码是LDPC码的一种，其生成矩阵和校验矩阵都有准循环的 特点。QC-LDPC码生成矩阵G_qc为：

(公式1)

其中，I是b×b阶单位矩阵，0是b×b阶零阵，而G_ij是b×b循环矩阵， 令0≤i≤k-1，0≤j≤c-1，k为源码按长度b的分块数，c为校验方程按 长度b的分块数，码长为(c+k)×b。LDPC码信息位在后，校验位在前。

QC-LDPC码校验矩阵H_qc为：

(公式2)

其中，A_i，j是b×b的矩阵，行重为1，A_i，j＝n，则表示此矩阵第一行的 第n列为1，其余列为0，其余各行均是上一行的循环移位。c为校验矩 阵H_qc行按长度b的分块数，t＝(c+k)为校验矩阵H_qc列按长度b的分块数。 变量节点的个数为t×b，校验节点的个数为c×b。由于QC-LDPC码的良好的 编解码特性，被广泛的应用于现代通信系统中。比如，中国数字电视地面 广播传输标准DTMB以及欧洲卫星数字电视标准DVB-S2中均采用了 QC-LDPC码作为纠错码。

LDPC译码算法是采用基于置信度传播(也称消息传递)机制的迭代 译码算法，通过对接收码字信息进行迭代译码。算法是基于编码的Tanner 图表示，即在变量节点V和校验节点C之间传递消息。传统的对数域BP 译码算法调度机制为溢出调度，即先进行校验节点更新，再进行变量节点 更新，往复操作，直到译码结束。调度机制决定了更新规则，即Tanner 图上节点之间传递消息次序。

传统的对数域BP解码算法调度机制为溢出调度，输入信号为接收到 的代表码字的概率信息的对数似然比(LLR)信息。为了方便说明，以下 给出在迭代解码算法说明中所用到的符号的解释：

λ_mn表示从变量节点n发送给校验节点m的对数似然比消息。

Λ_mn表示从校验节点m发送给变量节点n的对数似然比消息。

M(n)表示与第n个变量节点相关联的校验节点集合。