一种5GLDPC码译码方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种5G LDPC码译码方法与装置，所述译码方法为：首先对5GLDPC码的校验矩阵按照提升值进行分层，然后根据行层度数、首两列邻接数和二阶行层度数这三个指标确定优化的层更新顺序。在分层译码调度中，按照前述优化的层更新顺序进行译码，可以提升5G LDPC码的纠错性能、加快译码的收敛速度。所述译码装置即采用了前述优化的层更新顺序的译码装置，该译码装置包括了控制模块、内存模块和计算模块。控制模块内记录了前述优化的层更新顺序，用于控制译码装置按照优化的层更新顺序从内存模块中读取相应层的数据，并输送到计算模块进行译码。块进行译码。块进行译码。

【技术实现步骤摘要】
一种5G LDPC码译码方法与装置


[0001]本专利技术涉及一种5G LDPC码译码方法与装置。

技术介绍

[0002]由于在通信信道中不可避免地会存在各种类型的噪声污染，由通信系统发送端发出的信息经过有噪信道后必然会出现失真。接收端为了将接收到的失真的信息恢复成原始信息，需要利用各种方法。其中，信道编码技术是提升通信系统可靠性的一种十分有效地方法。在发送端，信道编码器通过在原始信息中添加冗余信息以抵抗噪声。在接收端，信道译码器利用冗余信息，采用与编码方法相适配的译码方法，可以高效地恢复出原始信息。
[0003]在众多的信道编码方案中，低密度奇偶校验(Low
‑
Density Parity
‑
Check，LDPC)码是一种十分先进的信道编码方案，它具有十分逼近香农极限的纠错性能。LDPC码最早由美国麻省理工学院的R.Gallager博士于1962年专利技术。受限于当时的计算机性能，LDPC码的提出并未引起足够的重视，沉寂了三十多年。直到上世纪90年代，D.Mackay等人重新发现了LDPC码。从那时起，LDPC码引起了工业界和学术界的广泛关注，并被多种通信系统标准采纳为信道编码方案。
[0004]在最新的第五代移动通信(5th Generation Mobile Communications，5G)标准中，LDPC码成为了增强移动宽带场景下数据信道的编码方案。LDPC码具备显著的优点，比如编码/译码复杂度低、纠错性能强、大并行度高吞吐率的编码器和译码器工程上易于实现等。5G标准中的LDPC码具有两个显著的特点。首先，在5G LDPC码的校验矩阵中，行度分布极度不规则，行度可以从最小为3变化到最大为19。此外，在5G LDPC码的码字向量中，前2Z个比特永远不被发送，其中Z为提升值。
[0005]针对LDPC码的译码，存在两种译码调度方式。一种方式是洪泛式译码调度。在洪泛式译码调度中，校验矩阵内所有校验节点到变量节点(Check
‑
to
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Variable，C2V)的消息同时被更新，之后，利用已更新的C2V消息，所有变量节点到校验节点(Variable
‑
to
‑
Check，V2C)的消息同时被更新。C2V消息的一次更新与其后续的V2C消息的一次更新，称之为一次迭代。由于在洪泛式译码调度中，最新的V2C消息只能在下一次迭代中被用于C2V消息的更新，所以洪泛式译码调度的收敛速度较慢。欲达到良好的纠错性能，洪泛式译码调度需要消耗较大的迭代次数。另外，由于所有C2V消息同时被更新、所有V2C消息同时被更新，对洪泛式译码调度进行硬件实现时会面临硬件资源消耗大、布线困难等难题。
[0006]另一种方式是分层式译码调度。在分层式译码调度中，校验矩阵被分为若干层。每一层内部的V2C消息先被更新为来自上一层的后验概率(A
‑
Posteriori Probability，APP)消息与本层上一次迭代遗留的C2V消息之差，之后利用已被更新的V2C消息，进行C2V消息的更新。最后再将APP消息更新为本层最新的V2C消息与C2V消息之和。到此，对当前层的译码完成。更新过后的APP消息被运用到下一层进行相应地译码。由此从上到下遍历一次校验矩阵的所有层称为一次迭代。由于对每一层进行译码而得到的最新的APP消息能被立即应用到下一层进行译码，所以分层式译码调度的收敛速度会比洪泛式译码调度快速很多。分层
式译码调度能够实现在较少的译码次数下获取较优的纠错性能。此外，由于分层式译码调度并不是对整个校验矩阵内部的各种节点消息进行同时更新，而是在某一定时间内只对校验矩阵的一层进行消息更新，因此分层式译码调度的硬件实现较为友好，其所消耗的硬件资源相较洪泛式译码调度而言将大幅减少。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是现有技术方案译码性能不佳、收敛速度慢的问题。现有技术方案没有考虑5G LDPC码具有打孔位、校验矩阵行重分布极度不均匀的特点，从而导致译码性能不佳、收敛速度慢的问题。而本专利技术将上述5G LDPC码的特点纳入考量，优化了分层译码的层更新顺序，从而获得更优的译码性能、更快的收敛速度。
[0008]本专利技术提供了一种5G LDPC码译码方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，根据传输的信息位长度与传输码率，按照5G标准确定5G LDPC码校验矩阵的参数M、N和Z，其中M、N分别表示校验矩阵行数和列数，Z是所使用的5G LDPC码的提升值；
[0010]步骤2，用提升值Z对校验矩阵进行分块；
[0011]步骤3，统计所有行层的行层度数、首两列邻接数和二阶行层度数；
[0012]步骤4，确定优化的层更新顺序；
[0013]步骤5，将迭代次数i初始化为0；
[0014]步骤6，采用优化的层更新顺序进行一次迭代译码；
[0015]步骤7，将i更新为i+1；
[0016]步骤8，判定码字是否满足Hc
T
＝0，其中H为校验矩阵，c为译码所得的码字向量，T表示矩阵转置，如果是，结束译码，否则判定i是否等于最大迭代次数，如果是，结束译码，否则返回步骤6。
[0017]步骤2中，在校验矩阵中，从上到下每Z行构成一个行层，从左到右每Z列构成一个列层。
[0018]步骤3包括：
[0019]步骤3
‑
1，位于行层i和列层j的子矩阵通过有序数对(i，j)进行索引，如果子矩阵(i，j)是一个非零矩阵，则称行层i和列层j是邻接的；如果子矩阵(i，j)是一个全零矩阵，则称行层i和列层j是非邻接的；
[0020]行层i中非零子矩阵的个数称为行层i的行层度数，记为R
i
；
[0021]在首两个列层，即列层0与列层1中，与行层i邻接的列层个数称为行层i的首两列邻接数，记为P
i
；
[0022]与列层j邻接的所有行层的行层度数之和，称为列层j的累加行层度数，记为S
i
；
[0023]与行层i邻接的所有列层的累加行层度数之和，称为行层i的二阶行层度数，记为T
i
；
[0024]步骤3
‑
2，按照步骤3
‑
1所述的方式，对任意5G LDPC码的校验矩阵进行分层，并计算每一个行层的行层度数、首两列邻接数、二阶行层度数。
[0025]步骤4中，优化的层更新顺序通过如下方法确定：在所有行层中，行层度数最小的行层最先进行更新；在行层度数相同的行层中，首两列邻接数最小的行层最先进行更新；在首两列邻接数相同的行层中，二阶行层度数最小的行层最先进行更新；在二阶行层度数相
同的行层中，索引值最小的行层最先进行更新。
[0026]本专利技术还提供了一种5G LDPC码译码装置，所述译码装置中记录了步骤4所述优化的层更新顺序；
[0027]所述译本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5G LDPC码译码方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据传输的信息位长度与传输码率，按照5G标准确定5G LDPC码校验矩阵的参数M、N和Z，其中M、N分别表示校验矩阵行数和列数，Z是所使用的5GLDPC码的提升值；步骤2，用提升值Z对校验矩阵进行分块；步骤3，统计所有行层的行层度数、首两列邻接数和二阶行层度数；步骤4，确定优化的层更新顺序；步骤5，将迭代次数i初始化为0；步骤6，采用优化的层更新顺序进行一次迭代译码；步骤7，将i更新为i+1；步骤8，判定码字是否满足Hc
T
＝0，其中H为校验矩阵，c为译码所得的码字向量，T表示矩阵转置，如果是，结束译码，否则判定i是否等于最大迭代次数，如果是，结束译码，否则返回步骤6。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，在校验矩阵中，从上到下每Z行构成一个行层，从左到右每Z列构成一个列层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3包括：步骤3
‑
1，位于行层i和列层j的子矩阵通过有序数对(i,j)进行索引，如果子矩阵(i,j)是一个非零矩阵，则称行层i和列层j是邻接的；如果子矩阵(i,j)是一个全零矩阵，则称行层i和列层j是非邻接的；行层i中非零子矩阵的个数称为行层i的行层度数，记为R
i
；在首两个列层，即列层0与列层1中，与行层i邻接的列层个数称为行层i的首两列邻接数，记为P
i
；与列层j邻接的所有行层的行层度数之和，称为列层j的累加行层度数，记为S
i
；与行层i邻接的所有列层的累加行层度数之和，称为行层i的二阶行层度数，记为T
i
；步骤3
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2，按照步骤3
‑
1所述的方式，对任意5G LDPC码的校验矩阵进行分层，并计算每一个行层的行层度数、首两列邻接数、二阶行层度数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤4中，优化的层更新顺序通过如下方法确定：在所有行层中，行层度数最小的行层最先进行更新；在行层度数相同的行层中，首...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中风，周杨灿，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：