[发明专利]混合比特翻转和大数逻辑的LDPC译码方法

说明书

技术领域

本发明属于数字信息传输技术领域，尤其是一种混合比特翻转和大数逻辑的LDPC译码方法。

背景技术

低密度奇偶校验(LDPC，Low Density Parity Check)码是目前数字信息传输领域中大量使用的信道编码。LDPC码作为一种普通的线性分组码，通常用生成矩阵G和校验矩阵H来表示，其特点是：奇偶校验矩阵H中非零元素的个数远远小于零元素的个数。在信息传输过程中，接收端需要对LDPC码进行译码，LDPC译码方法主要有树形译码、概率译码、和积译码、最小和译码、比特翻转译码和大数逻辑译码等，上述各种译码方法均存在一定的局限性。比特翻转译码方法是一种比较常用的译码方法。

比特翻转(BF，Bit flipping)译码属于一种硬判决译码方法，该译码方法首先将输入译码器的数据进行硬判决，得到的‘0’和‘1’序列代入所有的校验方程，计算各个校验子的结果，然后根据校验结果，找出使得校验式不成立数目最多的变量节点，最后将该变量节点所对应的比特翻转，至此完成一次迭代，整个译码过程不断地重复前面的各个步骤，直到所有的校验式都成立，或者到达了事先设定的最大迭代次数，完成译码过程。下面对比特翻转译码方法(BF译码方法)进行说明：

这里记集合N(c)表示参与校验c的所有比特节点，M(v)表示比特节点v参与的所有校验。N(c)/v表示集合N(c)中除去比特节点v的其它比特节点，同理M(v)/c表示M(v)中除去校验c的其他校验。对于规则的(d_v，d_c)LDPC码，有|M(v)|＝d_v和|N(c)|＝d_c。

设一个(N，K)LDPC码字c＝(c₁，c₂，c₃，.....，c_N)，其码校验矩阵有M行。经BPSK调制后通过AWGN信道，在接收端得到序列y＝(y₁，y₂，y₃，.....，y_N)，其中比特节点v处的y_v＝2c_v-1+w_v，w_v是服从均值为0，方差为N₀/2的高斯随机变量，对应的硬判决序列为z＝(z₁，z₂，z₃，.....，z_N)。

其译码过程如下：

(1)对信道输出做硬判，z⁰＝(z₁⁰，z₂⁰，z₃⁰，.....，z_N⁰)(如果y_n＞0，则z_n＝1，否则z_n＝0)，初始化迭代次数：k＝1。

(2)计算伴随式m＝1，2，...，M，这里h_m，n表示校验矩阵H第m行的第n个元素。

(3)统计每个变量节点v_n所对应的校验式中不成立的个数

(4)从f＝(f₁，f₂，...，f_N)中找出最大值f_max，将它所对应的变量节点的比特z_max翻转，得到新的的码字z^k。

(5)重复步骤(2)～(4)，直到所有的校验式都满足，或到达事先设定的最大迭代次数为止。

BF译码每次迭代译码选择f_n最大的变量节点翻转，每次只改变一个比特的值，当LDPC码的码长较长时，需要的迭代次数很大，计算过程比较复杂.当然也可以设定某个门限，当f_n大于该门限时，进行翻转，这样一次迭代不止翻转一个比特，能够减少迭代次数。但是如果同时翻转多个比特，有可能导致出现不可检测错误，即译成别的码字，造成译码性能的下降。通常BF译码适合用于光纤通信等信道条件很好的情况下使用。

为了增强BF译码的纠错能力，可以采用加权比特翻转(WBF，WeightedBit-Flipping)译码方法中，其将校验式的所有变量节点对应的信道输出幅度的最小值作为加权因子，对翻转判据加权处理，其具体的译码步骤如下：