基于改进的整数量化 LDPC 码分层译码算法.pdfVIP

2014年 12月 西 北 工 业 大 学 学 报 Dec． 2014 第32卷第 6期 JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversity Vol_32 No．6 基于改进的整数量化 LDPC码分层译码算法 劳玲玲，李立欣，朱梦，张会生 (西北工业大学 电子信息学院，陕西 西安 710129) 摘 要：LDPC码分层译码算法在进行整数量化操作时，存储单元的限制会导致译码信息的溢出。本 文系统分析了溢出错误的原因，并提出了两种改进的分层译码方案，错误部分消除方案(partially eliminatingerrorsscheme，PEES)和不同比特量化方案(differentbitquantizationscheme，DBQS)。两种 改进方案分别从消除部分错误和避免溢出错误的角度来改进译码性能，且硬件实现时只需增加一定 数量的加法器和移位操作。通过对不同码长、不同量化比特的LDPC码进行仿真，结果表明，2种方案 均有效地抑制了溢出错误，与基于全精度浮点数运算的修正算法相比，在误码率为 1．0x10 时，分别 仅有约 1dB和 1．8dB的性能损耗。 关 键 词：低密度奇偶校验码，分层译码，整数量化，溢出错误 中图分类号：TN911．22 文献标志码 ：A 文章编号：1000—2758(2014)06-0974．06 LDPC(1ow—densityparity—check)码作为一种特 BP算法相比，该算法具有更快的收敛速度、更低的 别的纠错码，相对 Turbo码而言，译码算法简单，具 硬件实现复杂度、更少的存储单元等优点。但是在 有较高的吞吐量和 良好的译码性能，并且 LDPC码 对信息进行量化处理后，该算法的译码性能大大降 的译码算法可实现完全并行的操作，具备实现高速 低，为解决这些问题许多基于整数量化的分层译码 译码的潜力。LTE-Advanced系统要求 1Gbit／s的传 算法被提出 J。同时许多学者开始致力于 LDPC 输速率，LDPC码将会是比较理想的纠错编码选择。 码分层译码器的设计 ¨mJ。文献 [13]提出了一种 传统的LDPC码译码算法研究中基本采用高精度浮 基于图的近似最优计划方案，该方案允许多行运算 ， 点数进行运算，但在实际的硬件实现中高精度浮点 并克服了分层译码算法中寄存器争用的问题。但分 数不容易实现。基于此，很多学者提出基于整数量 层译码算法在进行整数量化操作时存在溢出现象， 化的LDPC码译码算法，文献 [1]提出一种 MRBI— 这会造成严重的译码错误，对该现象进行分析并采 MLGD译码算法，对接收到的信息Y进行 b比特均 取措施解决该问题是我们需要进行研究 的。对 匀量化以实现对信息的整数运算处理。文献 [2]提 LDPC码的分层译码算法进行研究与改进，在保证 出一种IDRB—MLGD的非二进制LDPC码译码算法， 较好性能的前提下设计复杂度低适于硬件实现的译 对纠错性能和译码复杂度有效折中。文献 [3]提出 码算法，能够解决4G通信系统中实时性、大容量数 一 种 MISRB—MS译码算法，算法引进了乘性因子，虽 据传输的瓶颈，提高信息传输的可靠性。 然增加了一些乘法运算，但实现了更好的性能。这 些算法虽然一定程度地降低了硬件实现的复杂度， 1 LDPC码分层译码算法 但是 BP算法需要更新全部的校验信息和变量信 息，这需要大量的运算，且正确译码需要的迭代次数 LDPC码分层译码算法 (TDMP)将校验矩阵日 比较大，这会使整体的译码速度降低。 以行为单位划分为几个水平分层，每一个分层包含 基于此，LDPC码的分层译码算法_4被提出，与 收稿 日期：20