CN111510161B - Ldpc码与crc结合的并行校验译码方法及装置 - Google Patents

Ldpc码与crc结合的并行校验译码方法及装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法及装置，其LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法包括：步骤1，在LDPC码迭代译码的迭代过程中，将CRC检测和H矩阵校验并行计算；步骤2，判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验；步骤3，如果同时满足CRC检测和H矩阵校验，则完成译码。本公开在不改变译码系统可靠性的前提下，能够降低译码时延，提高译码效率。

Description

LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法及装置
技术领域
本公开涉及通信领域，尤其涉及一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法及装置。
背景技术
低密度奇偶校验(low-density parity-check，LDPC)码是一类基于大型随机矩阵的线性分组码，具有很强的纠错能力，且译码复杂度低、可以并行实现，在众多通信系统中得到了广泛应用。MacKay和Neal证明了，在与置信传播(BeliefPropagation，BP)的迭代译码相结合的条件下，LDPC码具有逼近Shannon限的性能，因此BP算法及其演进算法成了LDPC译码的经典算法。
循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)利用线性码原理，按照一定规则产生校验码，附在原始数据后面一起发送，接收端以同样的规则进行检验，从而判断接收信息是否正确。近年来，随着信道编码的发展，尤其是以迭代译码为基础的Turbo码与LDPC码的运用，CRC会被加入到信道译码中参与迭代过程。CRC的串联使用，不仅可以评估接收器的准确性，同时也可以提高译码的性能。
CRC与信道编码结合，可以降低译码的误码平层，提高系统的可靠性，并且可以作为重传方案中的检错机制。而加入到Turbo码和LDPC码的译码迭代中，可以作为提前终止迭代的条件，提高译码效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法及装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法，包括：
步骤1，在LDPC码迭代译码的迭代过程中，将CRC检测和H矩阵校验并行计算；
步骤2，判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验；
步骤3，如果同时满足CRC检测和H矩阵校验，则完成译码。
在本公开的一些实施例中，还包括：
步骤4，如果不同时满足CRC检测和H矩阵校验，则判断是否达到最大迭代次数；
步骤5，如果未达到最大迭代次数，则返回步骤1重新采用LDPC码迭代译码。
在本公开的一些实施例中，还包括：
步骤6，如果达到最大迭代次数，则进行重传。
在本公开的一些实施例中，所述步骤1前还包括：
步骤0，计算信道传递给变量节点的初始概率似然比消息L(Pi)，然后对每一个变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)，设定变量节点消息的初始值
L(0)(qij)＝L(Pi)
其中，L(qij)表示变量节点消息，即校验节点传递给变量节点的外部概率似然比消息；C(i)表示与变量节点i相连的校验节点的集合。
在本公开的一些实施例中，所述步骤1包括：
子步骤11，对所有的校验节点j和与其相邻的变量节点i∈R(j)，第l次迭代时，计算校验节点消息，即变量节点传向校验节点的外部概率似然比消息
Figure BDA0002491633270000021
其中，L(rji)表示校验节点消息，L(qij)表示变量节点消息，tanh为双曲正切函数；
子步骤12，对所有的变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)，第l次迭代时，计算变量节点消息
Figure BDA0002491633270000022
其中，L(qij)表示变量节点消息，L(Pi)为信道初始概率似然比消息，L(rji)表示校验节点消息；
子步骤13，对所有变量节点计算
Figure BDA0002491633270000031
子步骤14，根据变量节点计算结果，进行判决，若L(l)(qi)＞0，则
Figure BDA0002491633270000032
若L(l)(qi)≤0，则
Figure BDA0002491633270000033
子步骤15，将得到的前k位判决量信息
Figure BDA0002491633270000034
同时与CRC的并行计算矩阵M和H矩阵相乘。
在本公开的一些实施例中，步骤2中判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验的条件为
Figure BDA0002491633270000038
并且
Figure BDA0002491633270000035
根据本公开的一个方面，提供了一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码装置，包括：
并行计算模块，用于在LDPC码迭代译码的迭代过程中，将CRC检测和H矩阵校验并行计算；
并行判断模块，用于判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验；如果同时满足CRC检测和H矩阵校验，则完成译码。
在本公开的一些实施例中，还包括：
最大迭代次数检测模块，用于并行判断模块中未同时满足CRC检测和H矩阵校验时，判断是否达到最大迭代次数；如果达到最大迭代次数，则进行重传；如果未达到最大迭代次数，则重新进行LDPC码迭代译码。
在本公开的一些实施例中，并行判断模块的判断条件为
Figure BDA0002491633270000036
并且
Figure BDA0002491633270000037
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法及装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)本公开在LDPC码译码的过程中加入CRC，在不改变译码系统可靠性的前提下，能够降低译码器的计算复杂度并提高译码效率。
(2)本公开将CRC检测与H矩阵校验并行计算，降低译码时延。
(3)本公开通过CRC检测，对LDPC码的迭代译码进行反馈控制，提高了译码效率。
附图说明
图1为本公开实施例LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法的流程框图。
图2为本公开实施例LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法的逻辑示意图。
图3为加入CRC后的LDPC码码字构成示意图。
具体实施方式
本公开提供了一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法及装置，其LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法包括：步骤1，在LDPC码迭代译码的迭代过程中，将CRC检测和H矩阵校验并行计算；步骤2，判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验；步骤3，如果同时满足CRC检测和H矩阵校验，则完成译码。本公开在不改变译码系统可靠性的前提下，能够降低译码时延，提高译码效率。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法。图1为本公开实施例LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法的流程框图。图2为本公开实施例LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法的逻辑示意图。如图1和图2所示，本公开LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法包括：
步骤0，计算信道传递给变量节点的初始概率似然比消息L(Pi)，然后对每一个变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)，设定变量节点消息的初始值
L(0)(qij)＝L(Pi)
其中，L(qij)表示变量节点消息，即校验节点传递给变量节点的外部概率似然比消息；C(i)表示与变量节点i相连的校验节点的集合。
步骤1，在LDPC码迭代译码的迭代过程中，将CRC检测和H矩阵校验并行计算。所述步骤1包括：
子步骤11，对所有的校验节点j和与其相邻的变量节点i∈R(j)，第l次迭代时，计算校验节点消息，即变量节点传向校验节点的外部概率似然比消息
Figure BDA0002491633270000051
其中，L(rji)表示校验节点消息，L(qij)表示变量节点消息，tanh为双曲正切函数；
子步骤12，对所有的变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)，第l次迭代时，计算变量节点消息
Figure BDA0002491633270000052
其中，L(qij)表示变量节点消息，L(Pi)为信道初始概率似然比消息，L(rji)表示校验节点消息；
子步骤13，对所有变量节点计算
Figure BDA0002491633270000053
子步骤14，根据变量节点计算结果，进行判决，若L(l)(qi)＞0，则
Figure BDA0002491633270000054
若L(l)(qi)≤0，则
Figure BDA0002491633270000055
子步骤15，将得到的前k位判决量信息
Figure BDA00024916332700000510
同时与CRC的并行计算矩阵M和H矩阵相乘。
步骤2，判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验。
步骤3，如果同时满足CRC检测和H矩阵校验，则完成译码。具体的，判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验为判断是否同时满足
Figure BDA0002491633270000056
和
Figure BDA0002491633270000057
即
Figure BDA0002491633270000058
和
Figure BDA0002491633270000059
作“与运算”，如果结果为0，则同时满足。
步骤4，如果不同时满足CRC检测和H矩阵校验，则判断是否达到最大迭代次数。
步骤5，如果未达到最大迭代次数，则返回步骤1重新采用LDPC码迭代译码。
步骤6，如果达到最大迭代次数，则进行重传。最大迭代次数一般根据译码需要求设定。
在本公开的第一个示例性实施例中，还提供了一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码装置，包括：
并行计算模块，用于在LDPC码迭代译码的迭代过程中，将CRC检测和H矩阵校验并行计算；
并行判断模块，用于判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验；如果同时满足CRC检测和H矩阵校验，则完成译码；
最大迭代次数检测模块，用于并行判断模块中未同时满足CRC检测和H矩阵校验时，判断是否达到最大迭代次数；如果达到最大迭代次数，则进行重传；如果未达到最大迭代次数，则重新进行LDPC码迭代译码。其中，并行判断模块的判断条件为
Figure BDA0002491633270000061
并且
Figure BDA0002491633270000062
图3为加入CRC后的LDPC码码字构成示意图。如图3所示，n为编码后的总长度，k为信息比特长度(其中包含r位CRC校验位)，m＝n-k为添加的编码冗余比特。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法，在不改变译码系统可靠性的前提下，能够降低译码时延，提高译码效率。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的启示一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本公开也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本公开的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本公开的最佳实施方式。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法，包括：
步骤1，在LDPC码迭代译码的迭代过程中，将CRC检测和H矩阵校验并行计算；
步骤2，判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验；
步骤3，如果同时满足CRC检测和H矩阵校验，则完成译码；
其中，所述步骤1包括：
子步骤11，对所有的校验节点j和与其相邻的变量节点i∈R(j)，第l次迭代时，计算校验节点消息，即变量节点传向校验节点的外部概率似然比消息
Figure FDA0003881647570000011
其中，L(rji)表示校验节点消息，L(qij)表示变量节点消息，tanh为双曲正切函数；
子步骤12，对所有的变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)，第l次迭代时，计算变量节点消息
Figure FDA0003881647570000012
其中，L(qij)表示变量节点消息，L(Pi)为信道初始概率似然比消息，L(rji)表示校验节点消息；
子步骤13，对所有变量节点计算
Figure FDA0003881647570000013
子步骤14，根据变量节点计算结果，进行判决，若L(l)(qi)＞0，则
Figure FDA0003881647570000014
若L(l)(qi)≤0，则
Figure FDA0003881647570000015
子步骤15，将得到的前k位判决量信息
Figure FDA0003881647570000016
同时与CRC的并行计算矩阵M和H矩阵相乘；
其中，所述步骤2中判断是否同时满足所述CRC检测和所述H矩阵校验的条件为
Figure FDA0003881647570000017
并且
Figure FDA0003881647570000018
2.根据权利要求1所述的LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法，其中，还包括：
步骤4，如果不同时满足CRC检测和H矩阵校验，则判断是否达到最大迭代次数；
步骤5，如果未达到最大迭代次数，则返回步骤1重新采用LDPC码迭代译码。
3.根据权利要求2所述的LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法，其中，还包括：
步骤6，如果达到最大迭代次数，则进行重传。
4.根据权利要求1所述的LDPC码与CRC结合的并行校验译码方法，其中，所述步骤1前还包括：
步骤0，计算信道传递给变量节点的初始概率似然比消息L(Pi)，然后对每一个变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)，设定变量节点消息的初始值
L(0)(qij)＝L(Pi)
其中，L(qij)表示变量节点消息，即校验节点传递给变量节点的外部概率似然比消息；C(i)表示与变量节点i相连的校验节点的集合。
5.一种LDPC码与CRC结合的并行校验译码装置，包括：
并行计算模块，用于在LDPC码迭代译码的迭代过程中，将CRC检测和H矩阵校验并行计算；
并行判断模块，用于判断是否同时满足CRC检测和H矩阵校验；如果同时满足CRC检测和H矩阵校验，则完成译码；
其中，所述并行计算模块用于：
子步骤11，对所有的校验节点j和与其相邻的变量节点i∈R(j)，第l次迭代时，计算校验节点消息，即变量节点传向校验节点的外部概率似然比消息
Figure FDA0003881647570000031
其中，L(rji)表示校验节点消息，L(qij)表示变量节点消息，tanh为双曲正切函数；
子步骤12，对所有的变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)，第l次迭代时，计算变量节点消息
Figure FDA0003881647570000032
其中，L(qij)表示变量节点消息，L(Pi)为信道初始概率似然比消息，L(rji)表示校验节点消息；
子步骤13，对所有变量节点计算
Figure FDA0003881647570000033
子步骤14，根据变量节点计算结果，进行判决，若L(l)(qi)＞0，则
Figure FDA0003881647570000034
若L(l)(qi)≤0，则
Figure FDA0003881647570000035
子步骤15，将得到的前k位判决量信息
Figure FDA0003881647570000036
同时与CRC的并行计算矩阵M和H矩阵相乘。
6.根据权利要求5所述的LDPC码与CRC结合的并行校验译码装置，其中，还包括：
最大迭代次数检测模块，用于并行判断模块中未同时满足CRC检测和H矩阵校验时，判断是否达到最大迭代次数；如果达到最大迭代次数，则进行重传；如果未达到最大迭代次数，则重新进行LDPC码迭代译码。
7.根据权利要求5所述的LDPC码与CRC结合的并行校验译码装置，其中，并行判断模块的判断条件为
Figure FDA0003881647570000037
并且
Figure FDA0003881647570000038
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