CN116318179A - 低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，包括：在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；译码模块根据检测模块经过第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中检测模块第一次检测迭代的输入。本发明通过保留译码迭代后输出的校验信息，使整个接收机的消息连续得到保证，在一定程度提升系统性能的前提下，极大地降低了整个系统的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法。
背景技术
大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)可以大幅提高信道容量和频谱效率，但需要以基带处理中难以承受的计算复杂度作为代价。因此，设计出具有优良性能和复杂度折中的MIMO接收机极为重要。
接收机的检译码方式可以区分为分离检测译码和迭代(Iteration)检测译码两种，其中迭代检测译码具有更好的极限检测性能。基于块期望传播算法的迭代检测译码方案充分调用了检测器(Detector)和译码器(Decoder)的迭代极限性能，给予每个模块充分的迭代次数，性能优异，但复杂度难以承受，且时延很高。基于双期望传播算法的迭代检测译码方案，在译码器译码前后都考虑基于后验分布的矩匹配(Moment Matching,MM)，从而从消息传递的角度实现了期望的连续性传播，达到低复杂度高性能的效果。
但是，基于双期望传播算法的迭代检测译码方案中，译码模块在每一次外循环中都考虑充分的译码迭代次数，造成不必要的复杂度冗余。
发明内容
针对相关技术存在的上述问题，本发明实施例提供一种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法。
第一方面，本发明提供一种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，包括：在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；译码模块根据所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过所述第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入。
在一些实施例中，所述经过所述第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，包括：在第l+1次译码迭代中，根据比特节点信息
和校验约束更新并输出校验信息
所述比特节点信息/>
为校验信息/>
和所述译码模块的输入信息/>
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的步骤进行迭代，直至所述l+1的取值达到L，输出校验信息/>
作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入；其中，所述校验信息/>
为第l次译码迭代中更新的校验信息；所述译码模块的输入信息/>
在第1次译码迭代中为所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息；在第2至第L次译码迭代中为所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息和上一次外循环迭代中经过所述第一预设次数的译码迭代后更新并输出的校验信息之和；l的取值为0至L-1的整数，L为所述第一预设次数；t为所述当前外循环的迭代次数。
在一些实施例中，所述检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息，包括：在第s+1次检测迭代中，根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息
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的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]，和，所述根据所述先验信息PrDI[t][s]的矩匹配更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]的步骤进行迭代，直至所述s+1的取值达到S，输出空腔信息EDI[t][s]，作为当前外循环中所述译码模块第一次译码迭代的输入；其中，所述外信息EDI[t][s]为第s次检测迭代中更新的空腔信息；所述比特校验节点信息/>
为上一次外循环中所述译码模块经过所述第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和；s的取值为0至S-1的整数，S为所述第二预设次数；t为所述当前外循环的迭代次数。
在一些实施例中，该方法还包括：
初始化第一次外循环；对于所述当前外循环，所述检测模块进行所述第二预设次数的检测迭代的同时，所述译码模块并行进行所述第一预设次数的译码迭代；所述当前外循环除所述第一次外循环之外的外循环；所述检测模块将空腔信息输出给所述译码模块作为输入，所述译码模块将校验信息输出给所述检测模块作为输入；当达到预设的最大并行次数时，根据所述译码模块输出的比特软信息，判决信息比特。
第二方面，本发明实施例还提供一种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码装置，包括：
检测模块，用于在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；
译码模块，用于根据所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过所述第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法。
第五方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法。
本发明提供的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，在双期望传播结构的迭代检测译码方案的基础上，通过保留PLDC编译码的MIMO系统中当前外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息，作为下一次外循环中检测模块的输入，使得整个接收机的消息连续得到保证，在一定程度提升系统性能的前提下，极大地降低了整个系统的复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的LDPC编译码MIMO系统的检译码方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的基于期望传播检测算法的迭代检测译码接收机的普适因子图；
图3是本发明实施例提供的DEP和PDD-EP之间消息传递的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的LDPC编码MIMO系统中的时序分析图；
图5是本发明实施例提供的不同检测译码接收机的性能及复杂度对比图之一；
图6是本发明实施例提供的不同检测译码接收机的性能及复杂度对比图之二；
图7是本发明实施例提供的不同检测译码接收机的性能及复杂度对比图之三；
图8是本发明实施例提供的给定误码率下不同MIMO接收机的复杂度对比示意图；
图9是本发明实施例提供的给定误码率下不同MIMO接收机的时延/复杂度对比图；
图10是本发明实施例提供的LDPC编译码MIMO系统的检译码装置的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为了更好地对本发明实施例中的技术方案进行描述，下面对相关知识进行介绍。
(1)MIMO系统：与空间复用、空间分集和信道编译码相结合的大规模多输入多输出技术是第五代移动通信系统以及未来通信的关键技术之一。为了极大地提高信道容量，MIMO系统在发送端和接收端都使用多根天线，在收发之间形成多个信道，大幅度提高了信道容量和频谱效率。然而，由于大规模配置和高阶调制的存在，信道容量和频谱效率的提升是以难以承受的计算复杂度作为代价的。因此，设计具有优良性能和复杂度折中的MIMO接收机及其重要。
上行链路的MIMO接收机主要分为信道估计、信号检测和译码三个模块，在假定具有完美信道状态信息的情况下，信号检测和译码对接收机性能的影响尤为重要。MIMO检测的作用是从接收信号和噪声中恢复出多路发射信号，再根据已经建立好的符号-比特映射关系恢复出比特信息。比特信息作为译码器的输入通过译码器的译码算法得到信息比特的似然比软信息并用于判决每一个比特。
(2)检测器及检测算法：对于检测器，检测算法主要区分为线性检测算法和贝叶斯类检测算法。线性算法中主流的有迫零算法(Zero Forcing,ZF)和最小均方误差算法(Minimum Mean Square Error,MMSE)，线性检测算法的复杂度是多项式级别的，但是性能不是最优的。贝叶斯类算法主要有低复杂度的消息传递算法(Message PassingAlgorithm,MPA)和置信传播算法(Belief Propagation，BP)，以及高性能高复杂度的期望传播算法(Expectation Propagation,EP)。其中，期望传播算法的复杂度是三次多项式级的，相关技术中已有一系列近似算法通过近似其矩阵求逆过程来降低复杂度，这一近似伴随的性能损失随着天线比负载(发射天线数/接收天线数)的减小而逐渐减轻。
(3)MIMO接收机的检测译码：对于目前的MIMO接收机，其检测译码方式可以区分为分离检测译码和迭代检测译码。
在分离检测译码方案中，检测器经过充分次数的迭代达到其最优检测性能，并将其更新出的符号软信息转化为比特软信息作为译码器的输入。译码器通过充分次数的迭代译码算法得到比特的软信息用于判决信息比特。这一设计具有较高的时延，并且由于检测器性能受限于信道的噪声和天线配置，从而使得译码性能也具有其局限性。虽然检测器通过充分迭代次数已达到单独检测模块的最优性能，但是这一最优性能是单个检测模块的极限，如果有外信息可供检测器用于迭代，理应具有更好的极限检测性能。
基于此，迭代检测译码方案被提出，迭代检测译码的本质是实现检测和译码的各自约束(Constraint)下产生的外信息对另一个模块的纠正作用。
(4)检测译码和期望传播算法：在传统的基于期望传播检测算法的接收机中，检测器更新出的符号信息依据确定的符号-比特映射关系转化为比特信息经译码后，直接作出比特判决，这一算法被称作分离检测译码算法。对于进一步提高空口传输的可靠性以及降低空口传输时延而言，传统的分离检测译码算法已经无法满足现实需求。
因此，受启发于涡轮(Turbo)码的设计机制：译码器1和译码器2根据自身的先验约束根据输入获得相应的外信息作为另一个译码器的输入，将检测器视作一种译码器，设计出了迭代检测译码算法，其性能相较于传统的分离检测译码算法具有非常大的提升。
然而，对于基于EP期望传播检测的迭代检测译码算法而言，这一设计由于其极高的外循环次数和内循环次数，仍然具有高复杂度和高时延。
(5)迭代检测译码和块期望传播算法：相关技术中已有基于块期望传播(BlockExpectation Propagation,BEP)算法的迭代检测译码方案，通过将译码器的校验约束产生的外信息转换为符号先验信息，符号先验信息近似为高斯分布并用均值和方差表示。符号先验信息用作期望传播算法中联合后验模型里的先验概率，使得检测器具有更好的初始化从而有着更好的性能，再将检测器通过其信道约束下的充分迭代次数(10次为最优)的检测算法产生的外信息转换为比特先验信息反馈给译码器，使得译码器具有更好的性能。这一方案充分调用了检测器的迭代极限性能和译码器的迭代极限性能，给予每个模块充分的迭代次数，性能优异，但是其复杂度是不可承受的，以及有着非常高的时延。
(6)低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code,LDPC)：由k位信息位和n-k位校验位组成的二元LDPC码是(n，k)线性分组码的一种，通过一个生成矩阵G将信息序列映射为发送序列。对于生成矩阵，完全等效的存在一个奇偶校验矩阵H，所有的码字序列(信息位)构成校验矩阵H的零空间，其生成矩阵G可以按照一般线性分组码的编码方式获得。线性分组码，即线性分组编码，包括用于传递信息的信息位和用于校验的校验位，信息码元和校验码元之间的关系为线性关系。
LDPC码由于其译码复杂度较低(相较于Turbo码)并且其结构适用于部分并行或者全并行译码，有利于实现高吞吐率译码，在通信系统中被广泛采用。LDPC译码的性能主要依赖于其编码构造和译码算法。对于编码，主要有随机构造和代数构造两类方法：随机构造通过计算机搜索的方法在一定的限定条件下求得校验矩阵；代数构造主要是利用组合构造方法、图论方法等方法设计出性能优秀的校验矩阵。对于译码，分为和积算法和比特翻转算法，在无线通信系统中，应用的更为广泛的是和积算法。
LDPC码的编码方法主要分为两类：一是基于LDPC码的生成矩阵G的编码，二是基于LDPC码的校验矩阵H的编码。针对迭代检测译码接收机，对第一类编码方案进行简单介绍：
对于给定的(n-k)×n的校验矩阵H，先通过高斯-约旦(Gauss-Jordan)消元法将其转换为(n-k)×k的P矩阵和(n-k)×(n-k)的单位矩阵In-k，满足计算公式：H＝[P In-k]。
进一步根据线性分组码中生成矩阵G和校验矩阵H的关系可以得到：G＝[IkPT]。其中，PT为P矩阵的转置矩阵。然后根据生成矩阵G的定义可以得到码字c的计算方式为：c＝uG＝[uuPT]。其中，u为信息比特行向量。
LDPC码的译码算法主要分为两类：一是和积算法(又称为软判决)，二是比特翻转算法(又称为硬判决)。在无线通信系统中主要采用软判决算法及其简化算法。
和积算法是一种基于因子图的消息传递算法，适用于所有用因子图描述的系统，其性能主要取决于系统的因子图的结构，如果因子图是无环的，和积算法就是精确的；而如果因子图是有环的，则和积算法是近似的，但是依然具有优秀的性能。因此，和积算法及其简化算法是LDPC的主要译码算法。在本发明中使用的是复杂度极低的对数域最小和算法(Min-Sum Algorithm,MSA)，其主要过程可以表述为：
①校验节点j对比特节点i′的信息进行更新，满足如下计算公式：
其中，
为除了i′之外的与j相邻的比特节点，αi′j为比特节点i′对校验节点j的信息/>
的符号，βi′j为比特节点i′对校验节点j的信息/>
的幅值，上标(l)表示迭代次数为l，上标(l+1)表示迭代次数为l+1。
②比特节点i对校验节点j′的信息进行更新，满足如下计算公式：
其中，
是译码器输入软判决信息，/>
表示除了j′之外的与i相邻的校验节点，上标(l+1)表示迭代次数为l+1，上标(l-1)表示迭代次数为l-1。用于译码器判决的软信息为：
(7)MIMO检测中的期望传播算法：对于一个有Nt个发送天线和Nr个接收天线的平坦MIMO信道，MIMO信道模型可以表示为：
其中，
为接收信号，/>
为高斯信道矩阵，/>
为发送信号，
为高斯白噪声，/>
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服从均值为0，方差为/>
的复高斯分布。信道矩阵的第i行第j列表示从第j个发送天线到第i个接收天线的复信道增益。
该信道模型基于贝叶斯理论的发送信号
的联合概率密度函数可以表达成：
其中，pr(ui)为真实的符号先验分布。基于期望传播近似算法，本概率模型又可表达成：
其中近似后的联合高斯后验分布的方差和均值可以表示为：
其中，Λ和γ分别为拟合的符号的边缘先验分布的方差的倒数向量和均值向量。由于近似联合后验概率密度服从高斯分布，所以可以直接得出每一个符号的边缘后验分布的均值μi和方差
根据消息传递的原则，从边缘后验分布中剔除当前符号的先验分布便可以得到用于求下一轮矩匹配迭代的空腔分布的方差和均值，具体如下：
在这一空腔分布的基础上，便可假设先验分布是均匀分布，从而通过矩匹配获得更新后的边缘先验概率的均值和方差用于下一轮求联合后验分布，具体如下：
并且由于数据拟合的稳定性需要，通常采用阻尼因子来优化迭代后的数据，具体如下：
(8)LDCP和期望传播算法：期望传播检测算法作为一种高鲁棒性的软信息迭代检测算法，其输出信息从硬判决的角度来说不仅仅是所有非线性检测算法中较优的，从软判决的角度来说由于近似信息本身是物理意义清晰的概率域模型，其可靠程度也是所有检测算法中较优的，这使得期望传播检测算法和基于软输入软输出的LDPC编译码有着联合的可能性。
BEP将检测器和译码器视作两个独立的模块，每个模块经过自身充分的迭代次数后将最优的软信息反馈给另一个模块。值得一提的是，BEP是从Turbo原则的角度去反馈信息的，这一原则的本质在于一个节点接收到另一个节点的信息不应该包括其本身，这样可以最大程度的发挥设计好的先验约束的作用。
BEP确认了检测器相对于译码器的外信息是检测自身更新出的空腔分布，以及译码器相对于检测器的外信息是LDPC译码算法的校验节点自身的信息之和。
对于外信息的使用方面，检测器的外信息是直接作为信道输入部分反馈给译码器的，而译码器的外信息则分为两种情况作用于检测器：一是对于检测器自身的多次迭代(不包括每次外循环的第一次检测)，BEP将译码器的信息作为先验信息与检测器自身的空腔分布结合，进而通过矩匹配拟合出具有高斯分布的先验信息。二是对于每次外循环的第一次检测，BEP将译码器的信息直接以均值和方差的形式近似成高斯概率模型作为检测器的第一次迭代输入。这一工作有着优异的性能，但无论从检测器和译码器的角度来说，其复杂度和时延都是不可承受的。
双期望传播(Double Expectation Propagation,DEP)算法能够以极低的检测复杂度达到BEP的检测性能，其改进在于优化了译码器的外信息的使用。不论是第一次检测还是后续的迭代过程，DEP都将译码器的外信息作为矩匹配的一部分参与检测自身的后验信息的拟合，以极低的复杂度达到了BEP的性能，同时在任意天线比和调制阶数下都取得了较BEP更优的性能。
DEP中，在译码器译码前后都考虑基于后验分布的矩匹配，从而从消息传递的角度实现了期望的连续性传播，实现了迭代检测译码的低复杂度和高性能。但是，其译码模块以及整个架构上仍然具有优化空间。
其检测模块已经做到了低复杂度设计，但是译码模块由于在每一次外循环中都考虑充分的译码迭代次数，复杂度和时延仍然很高。并且，相关技术中基于DEP的迭代译码检测方案通常将译码器作为一个独立的模块去考虑，充分的迭代次数虽然保证了译码器的最优性能，但是忽略了译码器自身由于置信传播算法的消息传递的连续性，从而造成了不必要的复杂度冗余。
此外，检测器和译码器的工作并不同步，检测器工作时译码器处于停止状态，译码器工作时检测器处于停止状态，模块滞空时间较长，造成硬件资源的浪费。因此，提出一种适用于LDPC编译码和期望传播检测算法的MIMO系统的低时延接收机具有重要意义。
针对相关技术中存在的上述问题，本发明实施例提供一种LDPC编译码MIMO系统的检译码方法，在双期望传播结构的迭代检测译码方案的基础上，通过保留PLDC编译码的MIMO系统中当前外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息，作为下一次外循环中检测模块的输入，使得整个接收机的消息连续得到保证，在一定程度提升系统性能的前提下，极大地降低了整个系统的复杂度。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的LDPC编译码MIMO系统的检译码方法的流程示意图，如图1所示，该方法的执行主体可以为LDPC编码的MIMO接收机，该方法至少包括如下步骤：
步骤101、在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息。
步骤102、译码模块根据检测模块经过第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中检测模块第一次检测迭代的输入。
具体的，在LDPC编译码和多进制正交幅度调制(Multiple Quadrature AmplitudeModulation,MQAM)的MIMO系统中，基于期望传播进行检测，针对当前外循环，检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息。
进一步的，译码模块根据检测模块经过第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中检测模块第一次检测迭代的输入。其中，检测模块可以是检测器，译码模块可以是译码器。第一预设次数即译码迭代的最大迭代次数，第二预设次数即检测迭代的最大迭代次数。检测模块和译码模块都通过充分的迭代次数，达到了较好的性能，同时保证检测器和译码器之间消息传递的连续性，达到降低复杂度的效果。需要说明的是，步骤101和步骤102可以同时执行，以降低系统时延。
本发明实施例提供的LDPC编译码MIMO系统的检译码方法，在双期望传播结构的迭代检测译码方案的基础上，通过保留PLDC编译码的MIMO系统中当前外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息，作为下一次外循环中检测模块的输入，使得整个接收机的消息连续得到保证，在一定程度提升系统性能的前提下，极大地降低了整个系统的复杂度。
在一些实施例中，步骤102中检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息，包括：在第s+1次检测迭代中，根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息
的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]；根据先验信息PrDI[t][s]的矩匹配更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]；对根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息/>
的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]，和，根据先验信息PrDI[t][s]的矩匹配更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]的步骤进行迭代，直至s+1的取值达到S，输出空腔信息EDI[t][S]，作为当前外循环中译码模块第一次译码迭代的输入。其中，外信息EDI[t][s]为在第s次检测迭代中更新的空腔信息；比特校验节点信息/>
为上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和；s的取值为0至S-1的整数，S为第二预设次数；t为当前外循环的迭代次数。
具体的，对于LDPC编译码的MIMO接收机的检测器，整个DEP的流程可以用第t次外循环来表示，具体如下：
①符号节点ui根据相邻的接收节点的外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息
的矩匹配更新出先验信息：PrDI[t][s]。
②接收节点y根据比特节点的先验信息的矩匹配更新出空腔信息：EDI[t][s+1]。
③如果s+1等于S(S为预设的最大内循环迭代次数，即第二预设次数)，即内循环迭代达到S次，则用②中更新出来的空腔信息作为译码器输入进行固定次数的译码，得到比特校验节点信息
令t＝t+1，s＝0，EDI[t][0]＝EDI[t-1][S]并跳转到①；否则，令s＝s+1并跳转到①。
为便于说明，采用上标t和s来区分传递的消息，其中t表示第t+1次Turbo迭代(即外循环迭代(Outer Loop))，s表示第s+1次检测迭代(即内循环迭代(Inner Loop))。其中，EDI为外信息(Extrinsice Distribution Information)，也是空腔信息；PrDI为先验信息(Prior Distribution Information)。
图2是本发明实施例提供的基于期望传播检测算法的迭代检测译码接收机的普适因子图，如图2所示，其中Polar Decoder为极化码译码器。对于检测器，空腔信息的生成可以看作是接收节点y以和积算法的形式获得了每一个符号变量节点的外信息(EDI)，再传递给与其相连的每一个符号节点
对于每一个符号节点ui，信息处理过程为将相连接的接收节点传递过来的外信息EDI和译码器传递过来的反馈先验信息(Feedback Prior Distribution Information,FPrDI)(对应比特校验节点信息)相乘通过矩匹配得到先验信息PrDI传递给对应的接收节点。
重复这一过程可以通过期望传播算法以最小化KL(Kullback-Leibler)散度的方式去优化外信息，再将最优的外信息传递给译码器；进而通过译码器的和积算法在校验节点
的运算下得到每一个比特节点ci,q(i∈1,…，Nt；q∈1,…,Q)(其中Q为调制星座图的容量)的外信息再传递给映射节点Mi(i∈1,…,Nt)，映射节点Mi通过确定性的调制关系将比特外信息整合为反馈先验信息传递给符号变量节点。符号变量节点通过矩匹配更新出每一个符号节点的先验信息，再传递给检测器的接收节点用于下一轮外循环中的检测内循环。
对于DEP而言，主要创新在于③中的“EDI[t][0]＝EDI[t-1][S]”，为了便于从因子图的角度说明，称其为非重启机制。而对于BEP而言，则会将EDI[t][0]重新置为0。即，在每次开启外循环迭代的过程中都除去了检测器上一轮外循环的内循环的最后一轮检测迭代的空腔信息。
基于消息传递的迭代接收机是基于软信息进行迭代的，因此因子图具有普适性的消息传递模式，由此可以分析得到译码侧的消息传递也可以通过非重启机制来实现复杂度的降低和有效信息的保留。
在一些实施例中，步骤102中经过第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，包括：在第l+1次译码迭代中，根据比特节点信息
和校验约束更新并输出校验信息/>
比特节点信息/>
为校验信息/>
和译码模块的输入信息/>
对根据比特节点信息/>
和校验约束更新并输出校验信息/>
的步骤进行迭代，直至l+1的取值达到L，输出校验信息/>
作为下一次外循环中检测模块第一次检测迭代的输入。其中，校验信息/>
为第l次译码迭代中更新的校验信息；译码模块的输入信息/>
在第1次译码迭代中为检测模块经过第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息；在第2至第L次译码迭代中为检测模块经过第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息和上一次外循环迭代中经过第一预设次数的译码迭代后更新并输出的校验信息之和；l的取值为0至L-1的整数，L为第一预设次数；t为当前外循环的迭代次数。
具体的，译码器的非重启机制如下：为便于说明，用上标t表示第t+1次外循环，l表示第l+1次译码迭代(设最大的译码迭代次数为L，即第一预设次数为L)，整个DEP过程为：
①比特节点c用相邻的校验节点的校验信息
和译码器输入信息/>
作为比特节点信息：/>
②校验节点S以比特节点信息
作为输入，根据自身约束关系更新出校验信息：/>
③如果l+1等于L，则用②更新出来的校验信息作为检测器的输入进行第二预设次数的检测迭代，得到空腔信息作为译码器输入信息
令t＝t+1，l＝0，/>
并跳转到①；否则，令l＝l+1并跳转到①。
需要说明的是，译码器的非重启机制可以单独使用，也可以和检测器的非重启机制共同使用(称之为双边非重启机制)。基于双边非重启机制，步骤101和步骤102可以同时执行，在降低系统时延的同时还可以提高信息在模块之间的转换效率，从而提升误码率性能。
下文中将检测器和译码器的双边非重启机制，结合期望传播检测算法的接收机称为DEP-dNRe(基于EP检测的双边非重启机制的迭代接收机)。
本发明实施例提供的LDPC编译码MIMO系统的检译码方法，首先给出了双期望传播的因子图模型以及整个接收机的因子图模型，从因子图模型的角度推导出双期望传播结构低复杂度高性能的原因，并且从因子图的角度提出了所有基于消息传递的译码算法都应该保留其校验节点经过一定迭代次数的更新信息并称之为非重启机制。基于此重启机制，整个接收机的消息连续性得以保证，从而可以使检测器在处理信息过程中同时考虑译码器的处理信息，使得检测器和译码器同时处于工作状态，这一设计充分调动了检测器和译码器对信息的互相利用程度，可以在一定程度提升系统性能的前提下，极大地降低整个系统的时延。与相关技术中最优的基于双期望传播检测的接收机相比，本发明显著降低了译码复杂度和总体迭代次数，并且在部分提升系统误码率性能的同时降低了系统的时延。
在一些实施例中，该低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，还包括：初始化第一次外循环；对于当前外循环，检测模块进行第二预设次数的检测迭代的同时，译码模块并行进行第一预设次数的译码迭代，当前外循环为除第一次外循环之外的外循环；检测模块将空腔信息输出给译码模块作为输入，译码模块将校验信息输出给检测模块作为输入；当达到预设的最大并行次数时，根据译码模块输出的比特软信息，判决信息比特。
具体的，在不损失性能的前提下，虽然前述实施例中提及的译码器的非重启机制已经很大程度降低了译码器的复杂度，或者，双边非重启机制已经很大程度地降低了检测器和译码器的复杂度，但是其时延依然是冗长的，传统的迭代检测译码(IterativeDetection and Decoding,IDD)设计方式也有进一步提升性能的空间，并且由于两个模块之间的输入输出的依赖关系造成了整个系统的两个模块具有相当长的滞空时间。
因此，基于前述实施例中提及的双边非重启机制，提出了一种在减少模块滞空时间的同时又提升了信息更新频率从而提升误码率性能的高效实现方案。具体算法过程如下所述：
①初始化：等效于DEP-dNRe的第一轮外迭代。
②并行循环迭代：在双边非重启机制的基础之上，在检测器进行S次迭代的同时，译码器进行L次迭代。
③信息交换：检测器将自身的外信息输出给译码器用作下一轮译码器的信息更新，译码器将自身的外信息输出给检测器用作下一轮的检测器更新。具体为，检测器将接收节点确定的空腔信息输出给译码器作为输入，译码器将校验节点确定的校验信息输出给检测器作为输入。
④如果达到设置的最大并行次数，则根据译码器的输出的比特软信息进行硬判决输出；否则，跳转到②。
本实施例中方案的迭代过程分为第一轮外迭代和并行循环迭代。在第一轮外迭代中，由于此时检测器的接收节点和译码器的校验节点都没有可保留的信息，此时检测器和译码器的信息处理过程等同于DEP的第一轮外迭代过程，并称作初始化过程。为了区分DEP和并行循环迭代，图3是本发明实施例提供的DEP和PDD-EP之间消息传递的流程示意图，图3中(a)和(b)表示两种算法中的信息处理流图。
由于双边非重启机制的存在，检测器和译码器都有上一轮迭代中所留下的外信息可供使用，因此检测器/译码器可以将这一信息作为输入同时进行下一轮先验信息/比特节点信息的更新。待两个模块各自更新完信息后，检测器/译码器分别将接收节点/校验节点的外信息作为交换作为对方的模块输入，再进行下一轮的并行迭代直到达到预设的最大并行迭代次数。
为了便于说明，将这一迭代过程称为并行循环迭代过程，并且将优化后的迭代检测译码接收机称作基于期望传播检测算法的并行迭代检测译码算法(EP-based ParallelIterative Detection and Decoding，PDD-EP)。
本发明实施例提供的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，在双边非重启机制的基础上，通过迭代检测译码算法的并行实现，减少了两个模块之间输入输出的依赖关系造成的滞空时间，同时又提升了信息更新频率从而提升误码率性能。
下面以一个具体的实施例对本发明提供的技术方案进一步进行说明。
图4是本发明实施例提供的LDPC编码MIMO系统中的时序分析图，如图4所示，在码长1280，码率0.5625的LDPC编码、256阶正交幅度调制、8×16的MIMO系统中，假设可以完美得到信道状态。为便于说明，采用时钟周期数目作为指标来衡量算法的时延。
基于基本的硬件实现原则，除了除法占用5个时钟周期之外，其他的运算模块都只占用1个时钟周期。对于每一个并行迭代(Parallel Loop)过程，其包含一次完成的期望传播检测和一次完整的译码，并且由图5可知检测器花费177个时钟周期而译码器花费182个时钟周期。
经过并行优化，两次并行迭代总共花费461个时钟周期。对于同样的处理次数，DEP则需要花费693个时钟周期，其中包括两次检测迭代以及一次外信息的转换花费395个时钟周期，以及两次译码器花费298个时钟周期。
另外，由于在DEP算法中，译码器的消息传递是遵循重启原则的，其性能会大大降低。为了保证DEP方案具有较好的性能，设定了最高20次译码迭代次数，这样一来DEP则需要花费2781个时钟周期用于达到DEP-dNRe的性能，然而，这样的时延是无法接受的。对于DEP-dNRe而言，虽然其性能有所提升，但是其时延和复杂度依然没有取得较好的折中，只有并行优化的使用后，整个接收机才以较低的时延达到了更好的误码率性能。
进一步的，针对本发明实施例提供的PDD-EP方案，以及已有的基于双期望传播算法的分离检测译码接收机(DEP)、基于MMSE检测的迭代检测译码接收机(MMSE-IDD)和基于双期望传播结构的双边非重启机制的迭代检测译码接收机(DEP-dNRe)，进行了性能与计算复杂度的仿真。
图5是本发明实施例提供的不同检测译码接收机的性能及复杂度对比图之一，如图5所示，给出了DEP、DEP-dNRe和PDD-EP在码长1280，码率0.5625的LDPC编码、256阶正交幅度调制、32×64的MIMO系统中，随着迭代次数变化的误码率(Bit Error Rate,BER)性能和内循环译码迭代次数之间的关系。其中，横坐标T为时间，纵坐标为BER，D为译码迭代次数。
从图5中可以看出，DEP在译码迭代次数设置到20次时拥有较好的性能，但是其时延是无法接受的。对于DEP-dNRe来说，译码迭代次数设置4次便可以超过DEP本身的性能，充分证明了双边非重启机制的优异性能。
此外，PDD-EP在同样的迭代次数的成本下，可以获得更好的性能，进一步说明了PDD-EP在性能上的优势。具体地来说，三者花费的译码迭代次数在外迭代次数为8时分别为33、32和160,而在外迭代次数达到12时分别为50、48和240。综上所述，PDD-EP无论是在时延还是性能上都是优于DEP的。
图6是本发明实施例提供的不同检测译码接收机的性能及复杂度对比图之二，图6给出了PDD-EP、MMSE-IDD、SDD-EP和DEP-dNRe在码长4096，码率0.5的LDPC编码，16阶和256阶正交幅度调制下，各种天线配比(发射天线/接收天线)情况的MIMO系统中的性能对比。其中，横坐标Average Received SNR为平均接收信噪比(Signal Noise Ratio)，纵坐标BER为误码率；天线配比分别为16×32(对应图6中(a))、16×24(对应图6中(b))和32×48(对应图6中(c))。为了便于比较，还给出了加性白高斯噪声(Additive White Gaussion Noise,AWGN)信道下单输入单输出(Single Input Single Output,SISO)天线比情况的迭代接收机的理论性能极限。
图7是本发明实施例提供的不同检测译码接收机的性能及复杂度对比图之三，图7给出了PDD-EP、MMSE-IDD/SDD-EP和DEP-dNRe在码长4096，码率0.5的LDPC编码，256阶正交幅度调制下，各种天线配比情况的MIMO系统中的性能对比。其中，横坐标为AverageReceived SNR为平均接收信噪比，纵坐标BER为误码率；天线配比分别为64×128(对应图7中(a))、64×96(对应图7中(b))和64×192(对应图7中(c))。为了便于比较，还给出了AWGN信道下SISO天线比情况的迭代接收机的理论性能极限。
根据图6和图7可以看出，所有的算法离AWGN信道下SISO天线比情况的迭代接收机的理论性能极限有着2dB左右的差距，这一差距随着迭代检测算法的不同又有着各自的区别。
无论是DEP-dNRe还是PDD-EP都比SDD-EP性能在信噪比上领先0.2到0.5dB，并且比MMSE IDD好出1个dB以上。对于DEP-dNRe，其性能收敛于12次外循环。
当外循环次数为7或者8的时候，PDD-EP已经达到了DEP-dNRe的极限性能。可以看出PDD-EP有优异的收敛性能。如果考虑同样的复杂度情况，PDD-EP则有着0.2到0.25dB的信噪比领先。当外循环次数达到15次时，PDD-EP逐渐达到收敛性能。
总之，上述仿真表明，PDD-EP有着更好的性能优势，并且这一优势随着天线比的增大而逐渐明显。这一性能优势主要来源于PDD-EP有着更快的信息交换速率，使得更新的信息能够及时的被另一个模块所使用。
进一步的，因为本发明主要采用的是最小和译码算法，其复杂度相较于检测器来说可以忽略不计，几种算法的差别主要来自于检测迭代次数的不同，因此，在复杂度的检测方面，主要考虑检测模块以及信息转换模块(比特级信息和符号级信息之间的相互转换过程)的复杂度，另外，还有实数域的乘法、除法以及指数运算的复杂度之和。
图8是本发明实施例提供的给定误码率下不同MIMO接收机的复杂度对比示意图，图8给出了SDD-EP、DEP-dNRe和PDD-EP在码长4096，码率0.5的LDPC编码，16阶和256阶正交幅度调制的MIMO系统中，对于给定的BER性能，不同天线比的复杂度(Complexity)和信噪比的关系。其中，天线配比分别为16×32(对应图8中(a))和64×92(对应图8中(b))。
PDD-EP可以以67％和66.7％的复杂度超过DEP-dNRe的收敛性能。而当PDD-EP以12次外迭代次数时，其性能有着接近0.2dB的增益，其中PDD-EP(T＝12)略高于DEP-dNRe是由于并行实现导致的额外一倍的信息转换的复杂度。
进一步的，图9是本发明实施例提供的给定误码率下不同MIMO接收机的时延/复杂度对比图，图9给出了PDD-EP和DPE-dNRe在码长1280、码率0.5625的LDPC编码，256阶正交幅度调制的8×16的MIMO系统中，给定误码率(BER＝4×10-4)下，迭代次数从8递增到15，仿真时延(Latency)和信噪比的关系(对应图9中(a))，以及复杂度(Complexity)和信噪比的关系(对应图9中(b))。
可以看出，在考虑相同的性能的前提下，PDD-EP的仿真时延远远低于DPE-dNRe的仿真时延，并且其复杂度也有很大的节省。在考虑相同的复杂度情况下，PDD-EP的时延花费为DEP-dNRe的60.3％，而性能提升则为0.2dB。
下面对本发明提供的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码装置进行描述，下文描述的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码装置与上文描述的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法可相互对应参照。
图10是本发明实施例提供的LDPC编译码MIMO系统的检译码装置的结构示意图，如图10所示，该装置至少包括：
检测模块1001，用于在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；
译码模块1002，用于根据所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过所述第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入。
在一些实施例中，译码模块1002还用于：
在第l+1次译码迭代中，根据所述比特节点信息
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所述比特节点信息/>
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作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入；其中，所述校验信息/>
为第l次译码迭代中更新的校验信息；所述译码模块的输入信息/>
在第1次译码迭代中为所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息；在第2至第L次译码迭代中为所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息和上一次外循环迭代中经过所述第一预设次数的译码迭代后更新并输出的校验信息之和；l的取值为0至L-1的整数，L为所述第一预设次数；t为所述当前外循环的迭代次数。
在一些实施例中，检测模块1001还用于：
在第s+1次检测迭代中，根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息
的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]；根据所述先验信息PrDI[t][s]的矩匹配更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]；对所述根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息/>
的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]和所述根据所述先验信息PrDI[t][s]的矩匹配更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]的步骤进行迭代，直至所述s+1的取值达到S，输出空腔信息EDI[t][S]，作为当前外循环中所述译码模块第一次译码迭代的输入；其中，所述外信息EDI[t][s]为第s次检测迭代中更新的空腔信息；所述比特校验节点信息/>
为上一次外循环中所述译码模块经过所述第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和；s的取值为0至S-1的整数，S为所述第二预设次数；t为所述当前外循环的迭代次数。
在一些实施例中，该装置还包括并行模块，用于：
初始化第一次外循环；对于所述当前外循环，所述检测模块进行所述第二预设次数的检测迭代的同时，所述译码模块并行进行所述第一预设次数的译码迭代；所述当前外循环为除第一次外循环之外的外循环；所述检测模块将空腔信息输出给所述译码模块作为输入，所述译码模块将校验信息输出给所述检测模块作为输入；当达到预设的最大并行次数时，根据所述译码模块输出的比特软信息，判决信息比特。
图11是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1110、通信接口(Communications Interface)1120、存储器(memory)1130和通信总线1140，其中，处理器1110，通信接口1120，存储器1130通过通信总线1140完成相互间的通信。处理器1110可以调用存储器1130中的逻辑指令，以执行种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，该方法包括：
在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；
译码模块根据检测模块经过第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中检测模块第一次检测迭代的输入。
此外，上述的存储器1130中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的以执行种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，该方法包括：
在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；
译码模块根据检测模块经过第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中检测模块第一次检测迭代的输入。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的以执行种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，该方法包括：
在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；
译码模块根据检测模块经过第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中检测模块第一次检测迭代的输入。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，其特征在于，包括：
在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；
译码模块根据所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过所述第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入。
2.根据权利要求1所述的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，其特征在于，所述经过所述第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，包括：
在第l+1次译码迭代中，根据比特节点信息
和校验约束更新并输出校验信息
所述比特节点信息/>
为校验信息/>
和所述译码模块的输入信息/>
对所述根据比特节点信息
和校验约束更新并输出校验信息/>
的步骤进行迭代，直至所述l+1的取值达到L，输出校验信息/>
作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入；
其中，所述校验信息
为第l次译码迭代中更新的校验信息；所述译码模块的输入信息/>
在第1次译码迭代中为所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息；在第2至第L次译码迭代中为所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息和上一次外循环迭代中经过所述第一预设次数的译码迭代后更新并输出的校验信息之和；l的取值为0至L-1的整数，L为所述第一预设次数；t为所述当前外循环的迭代次数。
3.根据权利要求1或2所述的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，其特征在于，所述检测模块根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息，包括：
在第s+1次检测迭代中，根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息
的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]；
根据所述先验信息PrDI[t][s]的矩匹配更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]；
对所述根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息
的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]，和，所述根据所述先验信息PrDI[t][s]的矩匹配更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]的步骤进行迭代，直至所述s+1的取值达到S，输出空腔信息EDI[t][s]，作为当前外循环中所述译码模块第一次译码迭代的输入；
其中，所述外信息EDI[t][s]为第s次检测迭代中更新的空腔信息；所述比特校验节点信息
为上一次外循环中所述译码模块经过所述第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和；s的取值为0至S-1的整数，S为所述第二预设次数；t为所述当前外循环的迭代次数。
4.根据权利要求3所述的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法，其特征在于，所述方法还包括：
初始化第一次外循环；
对于所述当前外循环，所述检测模块进行所述第二预设次数的检测迭代的同时，所述译码模块并行进行所述第一预设次数的译码迭代；所述当前外循环为除所述第一次外循环之外的外循环；
所述检测模块将空腔信息输出给所述译码模块作为输入，所述译码模块将校验信息输出给所述检测模块作为输入；
当达到预设的最大并行次数时，根据所述译码模块输出的比特软信息，判决信息比特。
5.一种低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于在低密度奇偶校验码编译码和多进制正交幅度调制的多输入多输出系统中，基于期望传播进行检测，对于当前外循环，根据上一次外循环中译码模块经过第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和，经过第二预设次数的检测迭代，更新并输出空腔信息；
译码模块，用于根据所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息，经过所述第一预设次数的译码迭代，更新并输出校验信息，作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入。
6.根据权利要求5所述的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码装置，其特征在于，所述译码模块还用于：
在第l+1次译码迭代中，根据比特节点信息
和校验约束更新并输出校验信息
所述比特节点信息/>
为校验信息/>
和所述译码模块的输入信息/>
对所述根据比特节点信息
和校验约束更新并输出校验信息/>
的步骤进行迭代，直至所述l+1的取值达到L，输出校验信息/>
作为下一次外循环中所述检测模块第一次检测迭代的输入；
其中，所述校验信息
为与第l次译码迭代中更新的校验信息；所述译码模块的输入信息/>
在第1次译码迭代中为所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息；在第2至第L次译码迭代中为所述检测模块经过所述第二预设次数的检测迭代后输出的空腔信息和上一次外循环迭代中经过所述第一预设次数的译码迭代后更新并输出的校验信息之和；l的取值为0至L-1的整数，L为所述第一预设次数；t为所述当前外循环的迭代次数。
7.根据权利要求5或6所述的低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码装置，其特征在于，所述检测模块还用于：
在第s+1次检测迭代中，根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息
的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]；
根据所述先验信息PrDI[t][s]的矩匹配，更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]；
对所述根据外信息EDI[t][s]和比特校验节点信息
的矩匹配获取先验信息PrDI[t][s]，和，所述根据所述先验信息PrDI[t][s]的矩匹配更新并输出空腔信息EDI[t][s+1]的步骤进行迭代，直至所述s+1的取值达到S，输出空腔信息EDI[t][S]，作为当前外循环中所述译码模块第一次译码迭代的输入；
其中，所述外信息EDI[t][s]为第s次检测迭代中更新的空腔信息；所述比特校验节点信息
为上一次外循环中所述译码模块经过所述第一预设次数的译码迭代后输出的校验信息之和；s的取值为0至S-1的整数，S为所述第二预设次数；t为所述当前外循环的迭代次数。
8.一种接收机，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310307409.7A CN116318179A (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310307409.7A CN116318179A (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116318179A true CN116318179A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86783266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310307409.7A Pending CN116318179A (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 低密度奇偶校验码编译码多输入多输出系统的检译码方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116318179A (zh) |
-
2023
- 2023-03-27 CN CN202310307409.7A patent/CN116318179A/zh active Pending
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Legal Events
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