一種用于打孔LDPC硬判決譯碼的預處理方法技術

本發(fā)明專利技術提供了一種用于打孔LDPC硬判決譯碼的預處理方法，首先，根據(jù)編碼打孔算法對編碼后的打孔校驗信息位置進行確定；然后，根據(jù)打孔位置找到生成矩陣G位置相關單元；再利用接收到的信息，按照LDPC編碼算法做預編碼處理，補全打孔丟失的校驗信息；最后，將補全的接收信息按硬判決算法做LDPC譯碼工作，達到編碼糾錯性能。本發(fā)明專利技術對硬件資源的消耗少，且易于工程實現(xiàn)；對于打孔的情況能提供約0.5dB的譯碼增益，特別是在打孔位置較多、信道條件較差的情況，糾錯性能更為顯著。

Preprocessing method for punching LDPC hard decision decoding

The present invention provides a preprocessing method for hard decision decoding of LDPC drilling, firstly, according to the encoding algorithm to determine the drilling drilling position after the check information encoding; then, according to the position of the holes to find matrix location related G unit; using the received information, do precoding processing according to the LDPC encoding algorithm. Complete the punch check information lost; finally, according to the information received will complement the hard decision algorithm of LDPC decoding, encoding error correcting performance reached. The invention of the hardware resources consumption, and is easy to be implemented; for the drilling can provide coding gain of about 0.5dB, especially in the position of the holes, more bad channel condition, the error correcting performance is more significant.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于信道編碼領域，涉及一種用于打孔LDPC硬判決譯碼的預處理方法。
技術介紹
低密度奇偶校驗碼(LDPC)在通信系統(tǒng)中表現(xiàn)出迄今為止最接近香農極限的糾錯性能，已經廣泛應用于光通信、衛(wèi)星通信、深空通信、第四代移動通信、高速與甚高速率數(shù)字用戶線和磁記錄等系統(tǒng)中。但是與其他糾錯碼相比，LDPC碼的編解碼通常需要大量的硬件資源消耗和處理時間，這就大大限制了其實際應用。近年來，研究的努力方向主要集中在降低編譯碼復雜度、應用嵌入式微系統(tǒng)和提高電子系統(tǒng)的運行速度等方面，然而硬件水平的限制使得大量研究人員更關注對現(xiàn)有算法的改進或替代。通過改進或替代算法來降低硬件實現(xiàn)的復雜度是明智且合理的選擇，改進后的算法在某種程度上可以降低對硬件的要求，從而達到降低成本、易于實用的目的。在LDPC譯碼中，主要分為硬判決譯碼和軟判決譯碼兩大類，硬判決譯碼不需要任何軟信息即可實現(xiàn)解碼，結構簡單，運算量較小，易于工程實現(xiàn)，但較軟判決譯碼糾錯性能約低2～3dB。軟判決譯碼具有良好的的性能，但資源需求量大，實現(xiàn)復雜度較高。對LDPC碼進行打孔處理是一種實現(xiàn)可變速率LDPC的方法，其思想是通過刪除校驗信息中的一些信息比特，來達到實現(xiàn)調整碼率和碼長的目的。在實際應用中，經常會遇到調整碼長或碼率來匹配通信的速率的情況，目前主要采用軟判決譯碼的方法來進行譯碼。然而在碼長較長、硬件資源緊張的條件下，軟判決譯碼的實現(xiàn)難度異常大甚至是不可能的，若采用硬判決LDPC譯碼方法，譯碼糾錯增益就會有較大的損失，特別是在打孔信息較多、信道條件較差的情況下硬判決LDPC譯碼甚至會失去譯碼糾錯能力。
技術實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提供一種用于打孔LDPC硬判決譯碼的預處理方法，根據(jù)打孔信息位置，結合生成矩陣，對接收到的信息進行預編碼處理，再進行譯碼，最后得到譯碼結果。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：(1)根據(jù)編碼打孔算法，確認編碼后打孔校驗信息的位置K1，K2…Kn，從接收信息中找出編碼信息C，即信息比特；(2)根據(jù)校驗矩陣H變換得到生成矩陣G，找出與打孔信息Ki對應的生成矩陣G中的第Ki列Gi，其中對應關系指的是第Ki個信息位與生成矩陣G的第Ki列互為對應關系；(3)將所有生成矩陣第Ki列中非0元素對應的接收碼字中編碼信息單元C，模2求和，得到預編碼后的校驗信息Pki；利用編碼信息C做部分重新編碼處理來恢復打孔部分的校驗信息；(4)重復步驟(2)、(3)，遍歷i的各個取值，分別求出所有打孔位置校驗信息恢復值Pki；(5)分別用求出的Pki來補全接收信息中第Ki個打孔校驗信息，恢復出完整的碼字S’；(6)將S’作為新的接收編碼信息，運用LDPC硬判決譯碼算法解出譯碼信息。本專利技術的有益效果是：(1)本專利技術提出的預處理方法，在譯碼之前對接收信息做了部分重新編碼處理，恢復打孔部分信息，為譯碼處理提供了更多可信信息，相比于以往直接進行硬判決譯碼的做法，能有約0.5dB的譯碼增益，特別是在打孔、信道條件較為苛刻時，效果更加明顯；(2)本專利技術提出的預處理方法，僅對與打孔信息相關部分做重新編碼處理，由于LDPC碼的H矩陣和生成矩陣G都是稀疏矩陣，即矩陣中大部分單元為0，少量單元為1，根據(jù)矩陣乘運算規(guī)則，只需取G相關單元中非零單元的信息，簡化運算，只需增加少量的硬件資源，相比于應用軟判決譯碼算法的做法，對硬件資源的消耗少很多，更符合實際應用和成本方面的考慮。附圖說明圖1是本專利技術進行預處理方法的處理流程圖；圖2是本專利技術預處理方法應用過程圖；圖3是具體實施例中的進行預處理性能仿真對比圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明，本專利技術包括但不僅限于下述實施例。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是根據(jù)打孔信息位置，結合生成矩陣，對接收到的信息進行預編碼處理，再譯碼，最后得到譯碼結果，具體包括以下步驟：(1)初始化根據(jù)編碼打孔算法，確認編碼后打孔校驗信息的位置K1，K2…Kn，從接收信息中找出編碼信息C，即信息比特。(2)確定對應應的生成矩陣G單元根據(jù)校驗矩陣H變換得到生成矩陣G，找出與打孔信息Ki對應的生成矩陣G中的第Ki列Gi，其中對應關系指的是第Ki個信息位與生成矩陣G的第Ki列互為對應關系。(3)預編碼處理將所有生成矩陣第Ki列中非“0”元素對應的接收碼字中編碼信息單元C，模2求和，得到預編碼后的校驗信息Pki。根據(jù)編碼原理S＝C×G，其中S為編碼后碼字，C為接收信息中的編碼信息，G為生成矩陣。由于接收碼字S是由編碼信息C和校驗信息J拼接而成的，利用接收碼字中編碼信息C，做部分重新編碼處理來恢復打孔部分的校驗信息，即預編碼處理。(4)重復(2)、(3)步驟得出所有恢復值Pki將i從1累計到n，重復第(2)、(3)步驟，分別求出所有打孔位置校驗信息恢復值Pki。(5)補全打孔位置校驗信息，恢復碼字S’分別用求出的Pki來補全碼字中第Ki個打孔校驗信息，恢復出完整的碼字S’即接收信息+打孔信息恢復值。(6)LDPC硬判決譯碼將S’作為新的接收的編碼信息，再運用LDPC硬判決譯碼算法，按照硬判決譯碼的步驟，解出譯碼信息。下面以碼率為1/2的(1250,2500)準循環(huán)LDPC碼為例，對本專利技術的預處理方法的具體實施方式進行說明。由于(1250,2500)LDPC碼不是一個碼長較為規(guī)則的碼，在實際系統(tǒng)中，通信速率為62.5kbps，再加上編碼后的CRC校驗，為了匹配通信速率，對LDPC做了打孔處理，在這種情況下應用本專利技術的預處理進行譯碼處理具體步驟如下：步驟1初始確定打孔位置及編碼信息為了滿足速率匹配的要求，系統(tǒng)完成編碼后，對校驗位的最后150bits做了打孔處理，由于(1250,2500)LDPC碼是用50bits*50bits的循環(huán)碼組成，以50bits為一個單位進行處理，我們選擇第23、24、25個打孔單元，并對接收到的數(shù)據(jù)分組，每50bit為一組，前25組即為接收到的編碼信息C1、C2、……C25。步驟2確定3組打孔相應的生成矩陣G單元組通過Matlab軟件計算出該H矩陣對應的G矩陣，找到第23個打孔單元對應的G矩陣的單元G23。一般情況下，需要求出生成矩陣G才能進行后續(xù)步驟，但對應一些特殊的LDPC碼來說，G矩陣是很容易得到的，如準循環(huán)LDPC(QC-LDPC)碼，下三角結構LDPC碼、雙對角結構LDPC碼，特別是一些直接構造G矩陣的LDPC碼等。在G矩陣不易得到的碼，可以參考編碼部分借用編碼生成的G矩陣，可以節(jié)約很多時間和精力。步驟3對第23個打孔相關信息做預編碼處理，得到恢復值P23。根據(jù)編碼原理S＝C×G，其中S為編碼后碼字，C為接收信息中的編碼信息，G為生成矩陣。由于接收碼字s是由編碼信息C和校驗信息J拼接而成的，利用接收碼字s中編碼信息C，做部分重新編碼處理來恢復打孔部分的校驗信息，即預編碼處理。在G矩陣中，第23列矩陣單元中，只有第5、11、17、25個矩陣單元為非零單元，其循環(huán)移位次數(shù)分別是：17、18、5、34。將接收到碼字中的編碼信息單元C5、C11、C17、C25分別作17、18、5、34次向右循環(huán)移位操作，按列對移位后的編碼信息C’5、C’11、C’17、C’25做模2和運算，得到了第23個打孔單元的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于打孔LDPC硬判決譯碼的預處理方法，其特征在于包括下述步驟：(1)根據(jù)編碼打孔算法，確認編碼后打孔校驗信息的位置K1，K2…Kn，從接收信息中找出編碼信息C，即信息比特；(2)根據(jù)校驗矩陣H變換得到生成矩陣G，找出與打孔信息Ki對應的生成矩陣G中的第Ki列Gi，其中對應關系指的是第Ki個信息位與生成矩陣G的第Ki列互為對應關系；(3)將所有生成矩陣第Ki列中非0元素對應的接收碼字中編碼信息單元C，模2求和，得到預編碼后的校驗信息Pki；利用編碼信息C做部分重新編碼處理來恢復打孔部分的校驗信息；(4)重復步驟(2)、(3)，遍歷i的各個取值，分別求出所有打孔位置校驗信息恢復值Pki；(5)分別用求出的Pki來補全接收信息中第Ki個打孔校驗信息，恢復出完整的碼字S’；(6)將S’作為新的接收編碼信息，運用LDPC硬判決譯碼算法解出譯碼信息。

【技術特征摘要】
1.一種用于打孔LDPC硬判決譯碼的預處理方法，其特征在于包括下述步驟：(1)根據(jù)編碼打孔算法，確認編碼后打孔校驗信息的位置K1，K2…Kn，從接收信息中找出編碼信息C，即信息比特；(2)根據(jù)校驗矩陣H變換得到生成矩陣G，找出與打孔信息Ki對應的生成矩陣G中的第Ki列Gi，其中對應關系指的是第Ki個信息位與生成矩陣G的第Ki列互為對應關系；(3)將所有生成矩陣第Ki列中非0元...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馬志剛，王亞軍，蘇翠萍，張軻，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第二十研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61