[发明专利]一种低译码复杂度的快速多元LDPC码译码方法

说明书

一种低译码复杂度的快速多元LDPC码译码方法，属移动通信信道编码技术领域。该多元LDPC码译码方法在存储译码消息时，只存储校验矩阵H中非零元素位置所对应的译码消息，由于校验矩阵H的稀疏性，该译码方法在使用软件或者硬件实现时可以大大减少译码消息所占用的存储空间。在译码时，通过先前统计好的校验矩阵H中非零元素的信息，包括非零元素的行号、列号及其元素值，可以加快译码消息的寻址速度；同时，在译码迭代过程中，对校验节点消息进行处理时引入快速傅里叶变换来降低译码运算复杂度，从而加快译码速度。该种译码方法不但译码复杂度相对较低、需要的存储空间小，而且可以较大程度的提高译码速度。

技术领域

本发明涉及一种低译码复杂度的快速多元LDPC码译码方法，属移动通信信道编码技术领域。

背景技术

随着通信技术的发展和实际应用的需要，人们不断地寻找能够逼近Shannon限的信道编码方法。1962年，Gallager首次提出LDPC码，随后MacKay等人在研究中发现LDPC码在编译码复杂度较低的情况下其纠错能力具有接近并有可能超越Turbo码的优点，因而出现了LDPC码的研究热潮，成为当今信道编码领域最瞩目的热点。

1998年,Mac Kay和Davey在“Low Density Parity Check codes over GF(q)”一文中首次提出了基于多元域GF(q)的多元LDPC码，使得LDPC码的研究进入了一个全新的领域。多元LDPC码的性能在相同码率下要优于二元LDPC码，并且具有消除小环的潜力。在多元域条件下，连续的多个突发错误比特形成了数量较少的码元符号错误，因此多元LDPC码的抗突发错误能力优于其他二元码种。由于多元LDPC码的码元可以非常方便的映射为高阶调制下的信息矢量，因此在同高阶调制方案相结合后，多元LDPC码还可以为系统提供更高的数据传输速率。因此，对多元LDPC码的研究和应用有着重要的研究价值。多元LDPC码在B3G、4G无线通信领域有广泛的应用前景。但是，由于在多元域中的运算并非像二元域那样简便，多元LDPC码的译码复杂度随着多元域阶数的增大而急剧增长，限制了其实际应用，而对校验节点消息的处理是多元LDPC码译码过程中复杂度最高的部分，因此多元LDPC码的译码复杂度相比二元LDPC码来说更高。

Tanner图与LDPC码校验矩阵H有着很强的对应关系，通常在进行译码时所存储的译码消息的数目与LPDC码校验矩阵H的维数相同，其中校验矩阵H的维数为M×N，通常校验矩阵的维数是非常大的，这意味着采用传统方式存储译码消息会浪费大量的存储空间。而且随LDPC码码长的增加所使用的存储空间会急剧增加，不利于软、硬件的实现。由于每个多进制码元是有多个二进制码元组合而成，相比于二元LDPC码的译码，多元LDPC码的译码变得更加复杂，译码计算量有了显著的增加。论文“多进制准循环LDPC码编译码算法研究”【哈尔滨工程大学，张晗，硕士毕业论文，2013.03】中所使用的译码消息存储方式即如上所述，在译码时会浪费大量的存储空间，而且随LDPC码码长的增加所使用的存储空间会急剧增加；其论文中所采用的传统的译码方法，译码复杂，计算量大，不利于快速译码的实现。

发明内容

针对背景技术中所述的缺陷和不足，本发明提出了一种低译码复杂度的快速多元LDPC码译码方法，它采用一种新型的译码消息存储方式及译码实现方法。与其他的译码消息存储方式相比，这种译码消息存储方式只存储多元LDPC码校验矩阵H中非零元素所对应的译码消息，故其占用内存小；在迭代译码时引入快速傅里叶变换，可降低运算的复杂度，译码时能加快译码速度。

本发明的技术方案如下：