CN101405944A

CN101405944A - 一种ldpc码的纠删译码方法及系统

Info

Publication number: CN101405944A
Application number: CNA2007800003296A
Authority: CN
Inventors: 武雨春
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Honor Device Co Ltd
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2027-05-23
Also published as: CN101405944B; CN101162965B; US7774687B2; WO2008043282A1; CN101162965A; US20080086675A1

Abstract

本发明涉及一种LDPC码的纠删译码方法，该方法包括：将接收到的码字中各删余位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域GF(2)中的值，生成第一个待译码字；将接收到的码字中各删余位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值，生成第二个待译码字；对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算，获得硬译码运算的译码结果；根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。本发明还涉及一种LDPC码的纠删译码系统和记录有LDPC码的纠删译码程序的计算机可读存储介质。应用本发明能够针对BEC信道进行LDPC码的纠删译码，提高了对BED信号传输数据的的纠错能力。

Description

一种 LDPC码的纠删译码方法及系统技术领域

本发明涉及一种纠删译码的方法及系统，尤其涉及一种 LDPC码的纠删译码方法及系统。发明背景

国际互联网（Internet )在日常生活中起到越来越重要的作用，它是一种典型的由二进制删余信道（BEC )构成的网络，为了使数据能够在 Internet上更快更有效的传输，需要在基于 BEC信道的 Internet上应用快速大批量数据传输和糾错技术。

目前，在基于 BEC信道的 Internet网络的数据传输过程中，广泛应用的为前向纠错的低密度校检（LDPC )码。 LDPC 码主要包括两种类型：梯（StairCase ) 型码和三角（Triangle ) 型码。梯型码和三角型码是 LDPC码走向实用化最典型的两类码。这两种码之所以得到广泛应用是因为它们的编码运算量小，其编码运算量的减少主要依赖于其校检矩阵中和校检比特对应的子矩阵具有特定的梯型或三角型结构。

但是，从译码角度来说，接收方进行糾错译码的方式主要包括硬译码和软译码。在 BEC信道中，接收方的译码输入只有硬值,，无法釆用常用的软译码算法，如和积译码算法（SPA ) 等进行译码。现有的硬译码算法，如比特翻转（BF ) 纠错算法，其运算量较大，并且纠错能力有限。

在 BEC信道中，接收方对传输过来的数据包是否正确是已知的，接收方接收到的数据包只可能被确定为两种状况，即，传输过来的数据包是正确的或者是错误的。利用 BEC信道中接收方接收到的数据的上述特点，可以采用纠删译码方式对接收到的数据进行译码，获得较好的译码性能，提高纠错能力。但是现有技术中还没有针对 LDPC 码的纠删译码算法。

可见，现有技术中使用 BEC信道传输数据时，接收方对数据进行译码时，缺少纠删译码的方法，并且目前采用的硬译码方法运算量较大，较之纠删译码方法，其纠错能力有限。发明内容

本发明实施例提供一种 LDPC码的纠删译码的方法、系统以及记录有 LDPC码的纠删译码程序的存储介质，能够在 BEC信道中针对 LDPC码，采用纠删译码算法进行译码计算，提高对数据的纠错能力。

一种 LDPC码的纠删译码方法，所述的方法包括：

将接收到的码字中各删余位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域 GF(2)中的值，生成第一个待译码字；将接收到的码字中各删余位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值，生成第二个待译码字；

对所述第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算，获得硬译码运算的译码结果；

根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。

一种 LDPC码的纠删译码系统，所述的系统包括待译码字获取单元、硬译码运算单元和运算结果处理单元；其中：

待译码字获取单元，用于将接收到的码字中各删余位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域 GF(2)中的值，生成第一个待译码字；将接收到的码字中各删余位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值，生成第二个待译码字；

硬译码运算单元，用于对所述第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算，获得硬译码运算的译码结果；

运算结果处理单元，用于根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。

一种记录有 LDPC码的纠删译码程序的计算机可读存储介质，所述程序能够使计算机执行如下步骤：

将接收到的码字中各删余位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域 GF(2)中的值，生成第一个待译码字；

将接收到的码字中各删余位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值，生成第二个待译码字；

对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算，获得硬译码运算的译码结果；

根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的 LDPC码的纠删译码的方法、系统以及记录有 LDPC码的纠删译码程序的存储介质，能够针对 BEC信道进行纠删译码算法，从而提高了对 BEC信号传输数据的纠错能力。

另外，本发明实施例中的纠删译码方法采用的大数逻辑译码 ( MLD ) 方式，进一步降低了纠删译码的复杂度和运算量，从而进一步提高了在 BEC信道中进行纠删译码的性能和吞吐量。附图简要说明

图 1为本发明实施例中 LDPC码的纠删译码方法实施例一的流程图；图 2为本发明实施例中 LDPC码的纠删译码方法实施例二的流程图；

图 3为本发明实施例中 LDPC码的 MLD纠错译码方法实施例的流程图；

图 4为本发明实施例中 LDPC码的纠删译码系统的结构图。实施本发明的方式

本发明实施例是将接收到的码字中各删余位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域（Galois Field ) GF(2)中的值，生成第一个待译码字；将接收到的码字中各删余位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值，生成第二个待译码字；对所述第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算；并根据硬译码结果确定纠删译码结果。

本发明实施例中的取反操作为：若码元的值为 1 , 则经过取反操作后，该码元的值变为 0; 同理，若码元的值为 0, 则经过取反操作后，该码元的值变为 1。

本发明实施例中 LDPC码的纠删译码方法和系统可以应用于任何 BEC信道中，典型的应用为 Internet网络数据传输过程中的 BEC信道。

在本发明实施例中，纠删译码过程中使用的硬译码包括 MLD纠错译码或者需要进行多次叠代的 BF纠错译码等硬译码方式。由于 MLD 纠错译码的运算量相对较小，本发明实施例中优先使用 MLD纠错码作为硬译码。

图 1示出了本发明实施例中 LDPC码的纠删译码方法实施例的流程。在本实施例中，对基于欧几里得有限域 EG(m )构造的 LDPC码进行纠删译码， EG(m )表示定义在 GF(2 上的 m维空间。其中，纠删译码方法中釆用的硬译码方法为 MLD纠错译码。

假设在 BEC信道中，已知错误的码位只可能出现在(6，，... )这 d · -1

2t个位置，即删余位置为（，.·. ), 其中， t = 为最小

2 码距。如图 1所示，本实施例中 LDPC码的纠删译码方法具体包括：步骤 11：将接收到的码字中各删余位置的值设置为 ( … ） e GF{2) , (e_h,e_i2,-e_i = (f_l,f₂,-f_2l) f_t e GF{2) , 生成第一个待译码字。

步骤 12: 对第一个待译码字进行 MLD纠错译码，得到第一个错误模式和第一个译码是否成功标志。

步骤 13：将接收到的码字中各删余位置的值设置为 (7 ,··· _2ί) f_t GF{2) , 即^，^，…^^ ，… ,） e GF(2) , 生成第二个待译码字。

步骤 14: 对第二个待译码字进行 MLD纠错译码，得到第二个错误模式和第二个译码是否成功标志。

步骤 15:对两次 MLD纠错译码是否成功进行判断，如果两次 MLD 纠错译码均成功，执行步骤 16, 否则，执行步骤 17。

步骤 16: 取两次 MLD纠错译码结果错误模式汉明重量（ Hamming Weight ) 小的对应译码结果为纠删译码结果，并确定纠删译码成功。纠删译码流程结束。

步骤 17: 对两次 MLD纠错译码中是否有一次成功进行判断，如果两次 MLD纠错译码中有一次成功，执行步骤 18, 否则，执行步骤 19。

步骤 18: 取 MLD纠错译码成功的对应译码结果为纠删译码结果，并确定纠删译码成功。纠删译码流程结束。

步骤 19: 确定纠删译码失败。下面以在 BEC信道中设定的码长值为 15 , 已知错误只可能出现于 e_k,e_h,e_h,e_u 1≤ < 16四个位置的情况为例，对本发明实施例中的纠删译码方法进^"详细说明。

图 2示出了本发明实施例中 LDPC码的纠删译码方法实施例二的流程。如图 2所示，本实施例中 LDPC码的纠删译码方法具体包括：步骤 21: 取 (^，^，^^) /。，/，/，/ ) y;_ec^(2)为第一待译码字。在本实施例中采用常见的方法，取，¾) = (0，0，0，0), 生成第一待译码字。

步骤 22: 对第一待译码字进行 MLD糾错译码，得到第一错误样式和第一译码是否成功标志。

步骤 23: 取 (^，^^^ /。，） y;_ec^(2)为第二待译码字。在本实施例中取， e_k， e_h， e ) = (1,1,1,1) , 生成第二待译码字。

步骤 24: 对第二待译码字进行 MLD纠错译码，得到第二错误样式和第二译码是否成功标志。

步骤 25:对两次 MLD纠错译码是否成功进行判断，如果两次 MLD 纠错译码均成功，执行步骤 26, 否则，执行步骤 27。

步骤 26:取两种错误样式中汉明重量最小的错误样式为纠删错误样式，将纠删错误样式和接收到的码字进行模 2加，作为纠删译码结果，确定纠删译码成功。纠删译码流程结束。

步骤 27: 对两次 MLD纠错译码中是否有一次成功进行判断，如果两次 MLD纠错译码中有一次成功，执行步骤 28, 否则，执行步骤 29。

步骤 28: 取对应成功的 MLD纠错译码的错误样式为纠删错误样式，将纠删错误样式和接收到的码字进行模 2加，作为纠删译码结果，确定纠删译码成功。纠删译码流程结束。

步骤 29: 确定译码失败。

可见，本发明实施例中提供的纠删译码方法能够在 BEC信道中进行纠删译码，提高了对 BED信号传输数据的纠错能力。码，进一步降低译码的复杂度和运算量。

下面详细说明本发明实施例中 MLD纠错译码方法。

图 3示出了本发明实施例中 LDPC码的 MLD纠错译码方法实施例的流程。在本实施例中， MLD纠错译码为基于有限域 EG(m )构造的

LDPC码的 MLD纠错译码，其译码流程具体包括：

步骤 31 : 将接收到的码字和 LDPC码的对应校检矩阵 Hf相乘，得到伴随序列^ ，… ^。

步骤 32:从伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列。

其中，错误比特对应的伴随序列是由校检矩阵中矩阵元素值为 1 且其列号与错误比特的序号相同的矩阵元素的行号构成。

数量是否为一半以上，如果是，则该伴随序列对应的错误比特值为 1; 否则值为 0。对错误图样中的任一个错误比特 ^β'·的纠错即是选取错误比特对应的几个 · ·Α·₂ , 如果其中有一半以上为，则 =1 , 否则 =0。具体可以为：设当前处理的错误图样中的错误比特为第 i个比特，则的第 i个元素为 1。下面以 EGijn ) (m = 2 s = 2)的情况为例，对 MLD纠错译码流程进行评细说明。

在 <^ ) = 2 = 2)的情况下，共存在 "_1 = 2 -1 = 15个非零点，存在 J= (^2(m— ~^l)(2mS―¹) =15条不过零点的线; 对应生成的校检矩阵 H

-1

为：

该 LDPC码实际上是生成多项式为 g(x) = X⁸ +x⁷ +x⁶ +x⁴ +1的 (n,k,d_m = (15,7,5)的循环码。

假设 BEC信道中发射的码字为错误图样为 g = (_e v_ei4), 接收到的码字为 j = (j j i₁₄

首先对。进行纠错，即要计算。的错误图样 e。。取 H中/^ =1的所有行向量，共 ί ^ __{1 =} 4个，即 H中的前 4行。将接收序列 j和这 4 个行向量分别作 GF(2)域的点积，得到^ ，^ 。如果，中有一半以上为 1, 则 e =l, 否则 =0 类似的，可以进行其它位置的纠错操作，即，可以按照同样的方法对 J . · 的各个位置进行纠错操作。

由上述过程可以看出，本发明实施例中的 MLD纠错译码的运算量较小，以中等码长参数 w = 2，s = 6为例， MLD译码算法平均到 H中每一个元素 1上的运算量仅为 2次加法，明显降低了硬译码的复杂度和运算量，从而进一步降低了纠删译码的运算量，提高了在 BEC信道中进行纠删译码的性能和吞吐量。

下面基于上述纠删译码方法，对本发明实施例中 LDPC码的纠删译码系统进行详细说明。

图 4示出了本发明实施例中 LDPC码的纠删译码系统的结构。如图 4所示， LDPC码的纠删译码系统包括待译码字获取单元、硬译码运算单元和运算结果处理单元。

硬译码运算单元，用于第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算，获得硬译码运算结果；

运算结果处理单元，用于根据硬译码运算结果确定纠删译码结果。

其中，运算结果处理单元进一步包括译码判断模块和结果处理模块。

译码判断模块，用于确定硬译码运算结果中硬译码成功的数量。结果处理模块，用于根据硬译码成功的数量，确定纠删译码结果。其中，所述结果处理模块包括：当两次硬译码成功时，确定两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应硬译码结果为纠删译码结果的单元；当只有一次硬译码成功时，确定成功的硬译码结果为纠删译码结果的单元；当两次硬译码均失败时，确定纠删译码失败的单元。

在本实施例中，硬译码运算为大数逻辑纠错译码运算。硬译码运算单元进一步包括伴随序列生成模块、错误比特对应的伴随序列生成模块和错误图样处理模块。

伴随序列生成模块，用于将接收到的码字和 LDPC码的校检矩阵 Hf相乘，生成伴随序列。

错误比特对应的伴随序列生成模块，用于从伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列。

错误图样处理模块，用于根据错误比特对应的伴随序列中的各个伴随元素确定所述的错误比特的值。

可见，本发明提供的 LDPC码的纠删译码方法及系统能够针对 BEC信道的基于有限域构造的 LDPC码的纠删译码算法，提高了系统的纠错能力，从而也提高了系统的性能和吞吐量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

权利要求书

1、一种 LDPC码的纠删译码方法，其特征在于，所述的方法包括：将接收到的码字中各删余位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域 GF(2)中的值，生成第一个待译码字；

将接收到的码字中各删余位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值，生成第二个待译码字；

对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算，获得硬译码运算的译码结果；

根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。
2、如权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算获得硬译码运算的译码结果具体包括：

对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算，分别得到第一个错误模式、第一个译码是否成功标志和第二个错误模式、第二个译码是否成功标志。
3、如权利要求 1或 2所述的方法，其特征在于，所述根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果具体包括：

若两次硬译码都成功，取两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应译码结果为纠删译码结果，并确定纠删译码成功；

若只有一次硬译码成功，取硬译码成功的对应译码结果为纠删译码结果，并确定纠删译码成功；

若两次硬译码均失败，确定纠删译码失败。
4、如权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述取两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应译码结果为纠删译码结果具体包括：取两种错误样式中汉明重量最小的错误样式为纠删错误样式，将纠删错误样式和接收到的码字进行模 2加后作为纠删译码结果；取对应成功硬译码的错误样式为纠删错误样式，将纠删错误样式和接收到的码字进行模 2加后后作为纠删译码结果。
5、如权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述的硬译码运算为大数逻辑 MLD纠错译码运算。
6、如权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述的大数逻辑纠错译码运算具体包括：

将接收到的码字和 LDPC码的校检矩阵 Hf相乘，得到伴随序列；从所述的伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列；

如果伴随序列中值为 1的伴随元素的数量为一半以上，则所述伴随序列对应的的错误比特的值为 1; 否则为 0。
7、如权利要求 6所述的方法，其特征在于，所述选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列具体包括：

ΐ曰误比特的序号相同的矩阵元素的行号构成伴随序列。
8、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述纠删译码方法包括应用于二进制删余信道 BEC的纠删译码方法。
9、一种 LDPC码的纠删译码系统，其特征在于，包括：待译码字获取单元，用于将接收到的码字中各删余位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域 GF(2)中的值，生成第一个待译码字；将接收到的码字中各删余位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值，生成第二个待译码字；硬译码运算单元，用于对所述第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算，获得硬译码运算结果；

运算结果处理单元，用于根据所述硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。
10、如权利要求 9所述的系统，其特征在于，所述的运算结果处理单元包括：

译码判断模块，用于确定所述硬译码运算结果中硬译码成功的数量；

结果处理模块，用于根据所述硬译码成功的数量，确定纠删译码结果。
11、根据权利要求 10所述的系统，其特征在于，所述结果处理模块包括：当两次硬译码成功时，确定两次译码结果错误模式汉明重量小的对应硬译码结果为纠删译码结果的单元；当只有一次硬译码成功时，确定成功的硬译码结果为纠删译码结果的单元；当两次硬译码均失败时，确定纠删译码失败的单元。
12、如权利要求 9所述的系统，其特征在于，所述的硬译码运算单元包括：

伴随序列生成模块，用于将接收到的码字和 LDPC码的校检矩阵 Hf相乘，生成伴随序列；

错误比特对应的伴随序列生成模块，用于从所述伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列；

错误图样处理模块，用于根据所述错误比特对应的伴随序列中的各个伴随元素确定所述的错误比特的值。
13、一种记录有 LDPC码的纠删译码程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述程序能够使计算机执行如下步骤：将接收到的码字中各删余位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域 GF(2)中的值，生成第一个待译码字；

将接收到的码字中各删余位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值，生成第二个待译码字；

对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算，获得硬译码运算的译码结果；

根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。
14、如权利要求 13所述的存储介质，其特征在于，所述对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算获得硬译码运算的译码结果具体包括：

对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算，分别得到第一个错误模式、第一个译码是否成功标志和第二个错误模式、第二个译码是否成功标志。
15、如权利要求 13或 14所述的存储介质，其特征在于，所述根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果具体包括：

若两次硬译码都成功，取两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应译码结果为纠删译码结果，并确定纠删译码成功；

若只有一次硬译码成功，取硬译码成功的对应译码结果为纠删译码结果，并确定纠删译码成功；

若两次硬译码均失败，确定纠删译码失败。
16、如权利要求 15所述的存储介质，其特征在于，所述取两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应译码结果为纠删译码结果具体包括：

取两种错误样式中汉明重量最小的错误样式为纠删错误样式，将纠删错误样式和接收到的码字进行模 2加后作为纠删译码结果；取对应成功硬译码的错误样式为纠删错误样式，将纠删错误样式和接收到的码字进行模 2加后后作为纠删译码结果。
17、如权利要求 13所述的存储介质，其特征在于，所述的硬译码运算为大数逻辑 MLD纠错译码运算。
18、如权利要求 17所述的存储介质，其特征在于，所述的大数逻辑纠错译码运算具体包括：

将接收到的码字和 LDPC码的校检矩阵 Hf相乘，得到伴随序列；从所述的伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列；

如果伴随序列中值为 1的伴随元素的数量为一半以上，则所述伴随序列对应的的错误比特的值为 1; 否则为 0。
19、如权利要求 18所述的存储介质，其特征在于，所述选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列具体包括：

普误比特的序号相同的矩阵元素的行号构成伴随序列