一種解碼器及解碼方法
2023-06-06 10:20:26
專利名稱：一種解碼器及解碼方法
技術領域：
本發明涉及解碼領域，尤其涉及一種解碼器及解碼方法。
背景技術：
在通信系統中糾錯碼用來提高數據傳輸的可靠性，低密度奇偶校驗碼(LDPC， Low-Density Parity-Check碼)是一種基於稀疏校驗矩陣的線性分組碼，由於具有逼近香 農限的解碼性能和可並行實現的編解碼算法，它逐漸成為信道編碼界研究的熱點，在無線 通信、衛星通信等領域得到了很多應用。目前，採用水平分層解碼算法和部分並行處理的解碼方法，具體的為解碼器接 收到的數據在輸入緩存中緩存，根據LDPC碼H矩陣中各行校驗方程的關係，通過「 π正交 換網絡」進行選擇路由，對每個校驗節點選擇其關聯的變量節點，進入SIS0(Soft In Soft Out，軟輸入軟輸出)模塊進行校驗節點更新計算和存儲，通過η 2逆交換網絡進行逆交換 恢復到原序列順序，進行變量節點的計算，完成一次迭代計算過程。完成預先設定的迭代次 數後輸出。隨著光傳輸系統的發展，對FEC O^rward Error Correction，前向糾錯)技術提出 了更高的要求，特別是100(ibpS長距離光傳輸系統的發展，相對於40(ibpS速率的系統，要求 至少4dB更強的FEC增益性能，LDPC碼成為適用於100(ibpS高速光傳輸系統的極具潛力的 糾錯碼，可望成為該系統的編碼方案。要實現高速光傳輸系統的編解碼方案，並保證低錯誤 平層的性能，所設計的LDPC碼長通常會較長，並且其吞吐量大，達到100(ibpS，現有技術中 應用在無線通信、衛星通信中的解碼方法無法實現單個解碼器如此高的吞吐量。
發明內容
本發明的實施例提供一種解碼器及解碼方法，在進行LDPC解碼的過程中能夠較 大程度的提高解碼器的吞吐量。為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案—種解碼器，包括R個層運算模塊和硬判決輸出模塊；所述R個層運算模塊依次 連接，在任意相鄰的兩個層運算模塊中，前一個層運算模塊的輸出是後一個層運算模塊的 輸入；R為H矩陣的子循環矩陣層的層數；第N個層運算模塊，用於以預定碼字長度為並行位寬並行接收待解碼數據對應的 後驗概率信息APP值，根據所述H矩陣的第N個子循環矩陣層的結構特徵，對接收的APP值 進行更新運算，得到所述待解碼數據對應的經過該層運算模塊更新運算後的APP值，並將 所述更新運算後得到的APP值以所述預定碼字長度為並行位寬並行輸出；其中，N為自然 數，1彡N彡R ；所述硬判決輸出模塊，用於接收第R個層運算模塊輸出的APP值，並將其進行硬判 決輸出。一種解碼方法，包括
以預定碼字長度為並行位寬並行接收待解碼數據，將所述待解碼數據以後驗概率 信息APP值的形式進行R層層運算對所述待解碼數據對應的APP值進行更新；在任意相鄰 的兩層層運算之間，前一層層運算的輸出是後一層層運算的輸入；所述R為H矩陣的子循環 矩陣層的層數；第N層層運算是根據所述H矩陣的第N個子循環矩陣層的結構特徵，對以所述預 定碼字長度為並行位寬並行輸入的APP值進行更新運算，並將更新運算得到的APP值以所 述預定碼字長度為並行位寬並行輸出；其中，N為自然數，1將第R層層運算得到的APP值進行硬判決輸出。本發明實施例提供的技術方案，採用全並行解碼結構，並且解碼器的多個層運算 模塊進行全流水處理，從而能夠較大程度的提高解碼器的吞吐量。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例1中一種解碼器的組成結構示意圖；圖2為本發明實施例1中另一種解碼器的組成結構示意圖；圖3為本發明實施例1中另一種解碼器的組成結構示意圖；圖4為本發明實施例1和實施例2中列重為2的解碼矩陣的子矩陣示意圖；圖5為本發明實施例2中一種解碼方法的流程圖；圖6為本發明實施例2中將所述待解碼數據以後驗概率信息APP值的形式進行全 並行解碼處理的流程圖；圖7為本發明實施例2中另一種解碼方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例1本發明實施例提供一種解碼器，如圖1所示，該解碼器包括R個層運算模塊1和 硬判決輸出模塊2。所述R個層運算模塊1依次連接，在任意相鄰的兩個層運算模塊中，前一個層運算 模塊的輸出是後一個層運算模塊的輸入；R為H矩陣的子循環矩陣層的層數，子循環矩陣層 由循環子矩陣組成。其中，如下所示的H矩陣，列舉該H矩陣只是為了便於理解本發明實施 例，本發明對H矩陣不做具體的限制，該H矩陣由2 X 3個3 X 3的子矩陣構成，每個子矩陣
為一個循環矩陣，矩陣的列為變量節點(如下矩陣所標識的vl，v2，......，v9)，矩陣的行
為校驗節點(如下矩陣所標識的cl，c2，......，c6)，節點中「1」表示該列上的變量節點與行上的校驗節點相關聯，該H矩陣的子循環矩陣層的層數為2層，每個子循環矩陣層包含3
個3X3循環子矩陣。
權利要求
1.一種解碼器，其特徵在於，包括R個層運算模塊和硬判決輸出模塊；所述R個層運 算模塊依次連接，在任意相鄰的兩個層運算模塊中，前一個層運算模塊的輸出是後一個層 運算模塊的輸入；R為H矩陣的子循環矩陣層的層數；第N個層運算模塊，用於以預定碼字長度為並行位寬並行接收待解碼數據對應的APP 值，根據所述H矩陣的第N個子循環矩陣層的結構特徵，對接收的APP值進行更新運算，得 到所述待解碼數據對應的經過該層運算模塊更新運算後的APP值，並將所述更新運算後得 到的APP值以所述預定碼字長度為並行位寬並行輸出；其中，N為自然數，l^N^R；所述硬判決輸出模塊，用於接收第R個層運算模塊輸出的APP值，並將其進行硬判決輸出ο
2.根據權利要求1所述的解碼器，特徵在於，每一個層運算模塊均包括最小和MS單 元陣列和APP存儲陣列；第一個層運算模塊還包括選擇輸入單元；所述R個層運算模塊中 除第一個層運算模塊以外的每個層運算模塊均還包括交換網絡陣列；所述選擇輸入單元，用於以所述預定碼字長度為並行位寬並行接收待解碼數據對應的 初始APP值，並將接收到的所述APP值發送給其所在層模塊的MS單元陣列；所述交換網絡陣列，用於以所述預定碼字長度為並行位寬並行接收上一個層運算模塊 輸出的APP值，並將所述APP值以固定連線交換的方式發送給其所在層運算模塊的MS單元 陣列；所述MS單元陣列，用於根據其所在層運算模塊所對應的所述H矩陣的子循環矩陣層的 結構特徵，對其接收到的APP值進行更新運算，得到更新運算後的APP值，並將所述更新後 的APP值發送給其所在層運算模塊的APP存儲陣列；所述APP存儲陣列，用於暫存其所在層運算模塊的MS單元陣列發送的APP值，當緩存 得到所述待解碼數據對應的更新運算後的AAP值後，將所述待解碼數據對應的更新運算後 的AAP值以所述預定碼字長度為並行位寬並行輸出。
3.根據權利要求2所述的解碼器，其特徵在於，所述MS單元用於根據其所在層運算模 塊所對應的所述H矩陣的子循環矩陣層的結構特徵，對其接收到的APP值進行更新運算，得 到更新運算後的APP值，包括根據接收的所述選擇輸入單元或者所述交換網絡陣列發送的APP值並行計算變量節 點的值；根據所述變量節點的值計算與所述變量節點相關聯的校驗節點的值；其中，所述變量 節點與所述校驗節點的關聯關係是由所述MS單元所在層運算模塊所對應的所述H矩陣的 子循環矩陣層的結構特徵決定的；將所述變量節點的值加上所述校驗節點的值得到更新後的APP值。
4.根據權利要求2所述的解碼器，其特徵在於，當所述待解碼數據需要進行迭代解碼 處理，且所述迭代解碼處理沒有達到預定迭代次數時，第R個層運算模塊還用於將其更新 運算得到後的APP值以所述預定碼字長度為並行位寬並行輸出給所述第一個層運算模塊；所述第一個層運算模塊接收的待解碼數據對應的APP值具體為所述第R個層運算模塊 更新運算得到的APP值。
5.根據權利要求4所述的解碼器，其特徵在於，所述選擇輸入單元還用於選擇所述第R 個層運算模塊更新運算得到的APP值以所述預定碼字長度為並行位寬進行並行接收。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的解碼器，其特徵在於，當所述H矩陣的第N個子 循環矩陣層的列重大於等於2時，所述第N個層運算模塊還包括APP更新計算模塊，用於根據第N個層運算模塊的MS單元陣列更新運算得到的第N個 子循環矩陣層的同一列所關聯的至少兩個校驗節點所對應的更新後的APP值，以及輸入到 第N個層運算模塊與該列對應的APP值，計算得到該列對應的更新後的APP值，並將所述該 列對應的更新後的APP值發送給第N個層運算模塊的APP存儲陣列。
7.根據權利要求6所述的解碼器，其特徵在於，所述第N個層運算模塊的APP更新計算 模塊根據第N個層運算模塊的MS單元陣列更新運算得到的第N個子循環矩陣層的同一列 所關聯的至少兩個校驗節點所對應的更新後的APP值，以及輸入到第N個層運算模塊與該 列對應的APP值，計算得到該列對應的更新後的APP值包括將所述第N個子循環矩陣層的同一列所關聯的至少兩個校驗節點所對應的更新後的 APP值相加，減去所述輸入到第N個層運算模塊與該列對應的APP值，得到所述該列對應的 更新後的APP值。
8.—種解碼方法，其特徵在於，包括以預定碼字長度為並行位寬並行接收待解碼數據，將所述待解碼數據以後驗概率信息 APP值的形式進行R層層運算對所述待解碼數據對應的APP值進行更新；在任意相鄰的兩 層層運算之間，前一層層運算的輸出是後一層層運算的輸入；所述R為H矩陣的子循環矩陣 層的層數；第N層層運算是根據所述H矩陣的第N個子循環矩陣層的結構特徵，對以所述預定碼 字長度為並行位寬並行輸入的APP值進行更新運算，並將更新運算得到的APP值以所述預 定碼字長度為並行位寬並行輸出；其中，N為自然數，1彡N彡R ；將第R層層運算得到的APP值進行硬判決輸出。
9.根據權利要求8所述的解碼方法，其特徵在於，當所述待解碼數據需要進行迭代譯 碼處理時，該方法還包括當所述迭代解碼處理未達到預定迭代次數時，將第R層層運算得到的以所述預定碼字 長度為並行位寬並行輸出的APP值，作為第一層層運算的輸入；當所述迭代解碼處理達到預定迭代次數時，將第R層層運算解碼處理得到的APP值進 行硬判決輸出。
10.根據權利要求8或9所述的解碼方法，其特徵在於，所述第N層層運算是根據所述 H矩陣的第N個子循環矩陣層的結構特徵，對以所述預定碼字長度為並行位寬並行輸入的 APP值進行更新運算，包括根據並行輸入的所述APP值並行計算變量節點的值；根據所述變量節點的值計算與所述變量節點相連的校驗節點的值；其中，所述變量節 點與所述校驗節點的關聯關係是由所述MS單元所在層運算模塊所對應的所述H矩陣的子 循環矩陣層的結構特徵決定的；將所述變量節點的值加上所述校驗節點的值，得到更新後的APP值。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的解碼方法，其特徵在於，當所述H矩陣的第N 個子循環矩陣層的列重大於等於2時，所述第N層層運算還包括根據第N個子循環矩陣層的同一列所關聯的至少兩個校驗節點所對應的更新後的APP值，以及第N層層運算中該列對應的輸入的APP值，計算得到該列對應的更新後的APP值； 將所述H矩陣的第N個循環矩陣的所有列對應的更新後的APP值，作為第N層層運算 的輸出。
12.根據權利要求11所述的解碼方法，其特徵在於，所述根據第N個子循環矩陣層的同 一列所關聯的至少兩個校驗節點所對應的更新後的APP值，以及第N層層運算中該列對應 的輸入的APP值，計算得到該列對應的更新後的APP值，包括將所述第N個子循環矩陣層的同一列所關聯的至少兩個校驗節點所對應的更新後的 APP值相加，並減去所述第N層層運算中該列對應的輸入的APP值，得到該列對應的更新後 的APP值。
全文摘要
本發明實施例公開了一種解碼器及解碼方法，涉及解碼領域，能夠較大程度的提高解碼器的吞吐量。本發明的解碼器包括R個層運算模塊和硬判決輸出模塊；所述R個層運算模塊依次連接，在任意相鄰的兩個層運算模塊中，前一個層運算模塊的輸出是後一個層運算模塊的輸入；第N個層運算模塊以預定碼字長度為並行位寬並行接收待解碼數據對應的APP值，對接收的APP值進行更新運算，得到所述待解碼數據對應的經過該層運算模塊更新運算後的APP值，並將更新運算後的APP值以預定碼字長度為並行位寬並行輸出；硬判決輸出模塊接收第R個層運算模塊輸出的APP值並將其進行硬判決輸出。本發明實施例主要用於高吞吐量解碼的過程中。
文檔編號H03M13/11GK102136842SQ20101057103
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月2日 優先權日2010年12月2日
發明者喻凡, 常德遠, 肖治宇 申請人:華為技術有限公司