專利名稱：減小復雜性的ldpc解碼器的制作方法
技術領域：
本文公開一種在不犧牲性能的情況下減小實現(xiàn)低密度奇偶校驗(LDPC)解碼所需 的存儲器的方法以及相關裝置和系統(tǒng)。
背景技術：
糾錯碼(ECC)通常用于通信和存儲系統(tǒng)。通信信道中和存儲裝置中發(fā)生的各種物 理現(xiàn)象導致破壞通信或存儲的信息的噪聲效果。糾錯編碼方案能夠用于保護通信或存儲的 信息以避免由此引起的錯誤。通過在經通信信道傳輸或存儲在存儲裝置之前對信息進行編 碼來實現(xiàn)這一點。編碼處理通過把冗余碼加入到信息來把信息比特序列i變換成碼字X。 隨后能夠使用這個冗余碼以便通過解碼處理從被破壞的碼字χ恢復該信息。ECC解碼器對
被破壞的碼字1進行解碼并恢復比特序列i，比特序列ι:有高概率應該等于原始信息比特序列i。一個常見的ECC類是線性二進制分組碼的類。維度為K的長度為N的線性二進制 分組碼是長度為K的信息比特序列到長度為N的碼字的線性映射，其中N > K。碼率定義為 R = K/N。維度為IXN的碼字χ的編碼處理通常通過根據(jù)下面表達式把維度為IXK的信 息比特序列i乘以維度為KXN的生成矩陣G來完成ν = i · G (1. 1)通常還定義維度為MXN的奇偶校驗矩陣H，其中M = N_K。該奇偶校驗矩陣通過 下面表達式與生成矩陣相關GHT = 0 (1. 2)能夠使用奇偶校驗矩陣以便檢查長度為N的二進制向量是否是有效碼字。當且僅 當下面表達式成立時1 XN的二進制向量χ是有效碼字H · ν1 = 0 (1. 3)近年來，迭代編碼方案已變得非常普遍。在這些方案中，碼構造為幾個簡單組成碼 的級聯(lián)并且通過在簡單碼的組成解碼器之間交換信息使用迭代解碼算法而被解碼。另一族 的迭代解碼器工作于能夠使用描述校驗節(jié)點和比特節(jié)點之間的相互聯(lián)系的偶圖定義的碼。 在這種情況下，解碼可以被視為經偶圖的邊的消息的迭代傳遞。一類普遍的迭代碼是LDPC碼。LDPC碼是由稀疏奇偶校驗矩陣H定義的線性二進 制分組碼。如

圖1中所示，該碼也能夠由具有N個比特節(jié)點的集合V、M個校驗節(jié)點的集合 C和把比特節(jié)點連接到校驗節(jié)點的邊的集合E的稀疏偶圖G= (V，C，E)定義。比特節(jié)點對 應于碼字比特，校驗節(jié)點對應于比特的奇偶校驗約束或者可替換地對應于奇偶校驗矩陣H 的行。一個比特節(jié)點由邊連接到與該比特節(jié)點關聯(lián)的校驗節(jié)點。能夠使用迭代消息傳遞解碼算法來解碼LDPC碼。這些算法通過經代表所述碼的 基本偶圖的邊在比特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換消息而進行工作。解碼器具有碼字比特的初 始估計值。初始估計值是一組可靠性度量。例如，如果數(shù)據(jù)存儲在閃存中(在閃存中，用于 保存數(shù)據(jù)的基本單元是單元(cell))，則每個比特的可靠性是從一組比特到被編程至閃存
7單元的狀態(tài)的映射的函數(shù)。每個比特的可靠性還是從閃存單元讀取的電壓帶的函數(shù)。通過 施加作為有效碼字的這些比特應該滿足的奇偶校驗約束，精煉并改進這些初始估計值(根 據(jù)表達式(1. 3))。這一點是通過使用經過圖的邊傳遞的消息在代表碼字比特的比特節(jié)點和 代表對碼字比特的奇偶校驗約束的校驗節(jié)點之間交換信息來實現(xiàn)的。在迭代解碼算法中，經常使用“軟”比特估計值，所述“軟”比特估計值既傳達比特 估計值自身又傳達比特估計值的可靠性。由經過圖的邊傳遞的消息傳達的比特估計值能夠以多種形式表達。用于表達“軟” 比特估計值的常見度量是由下面表達式給出的對數(shù)似然比(LLR)
權利要求
1.一種對碼字的表現(xiàn)進行解碼的方法，其中K個信息比特被編碼為N > K個碼字比特， 該方法包括(a)通過下面的步驟更新碼字比特的估計值在包括N個比特節(jié)點和N-K個校驗節(jié)點 的圖中，在至少一個消息交換迭代期間在比特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換消息；(b)定義大于兩個比特的完全消息長度，利用所述完全消息長度在計算期間表達各消息；(c)在每個迭代中，存儲在比特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換的消息的至少一部分的表示；其中，對于所述節(jié)點中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該節(jié)點 發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲所述 消息中的至少一個消息的表示。
2.如權利要求1所述的方法，其中利用所述完全消息長度存儲在所述一個迭代期間從 所述至少一個節(jié)點發(fā)送的另一個消息的表示。
3.如權利要求2所述的方法，其中使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的 比特來存儲除所述另一個消息之外的在所述一個迭代期間從該節(jié)點發(fā)送的所有消息。
4.如權利要求1所述的方法，其中使用正好兩個比特存儲所述至少一個消息的表示。
5.如權利要求1所述的方法，其中使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的 比特來存儲所述消息中的至少一個消息的表示的節(jié)點是校驗節(jié)點。
6.如權利要求5所述的方法，其中存儲在所述至少一個迭代之一期間從校驗節(jié)點發(fā)送 的所有消息的表示，其中對于每個校驗節(jié)點，使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長 度少的比特來存儲從該校驗節(jié)點發(fā)送的所述消息中的至少一個消息的表示，并且利用所述 完全消息長度存儲從該校驗節(jié)點發(fā)送的另一個消息的表示。
7.如權利要求1所述的方法，其中對于存儲在所述至少一個迭代之一期間從該節(jié)點發(fā) 送的消息的表示的每個節(jié)點，使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存 儲從該節(jié)點發(fā)送的所述消息中的至少一個消息的表示，并且利用所述完全消息長度存儲從 該節(jié)點發(fā)送的另一個消息的表示。
8.如權利要求1所述的方法，其中對于所述節(jié)點中的至少一個節(jié)點，在存儲從該節(jié)點 發(fā)送的消息的表示的所述至少一個迭代中的每個迭代中，使用至少兩個比特但使用比所述 完全消息長度少的比特來存儲所述消息中的至少一個消息的表示，并且利用所述完全消息 長度存儲另一個消息的表示。
9.如權利要求1所述的方法，其中根據(jù)置信傳播算法交換所述消息。
10.如權利要求9所述的方法，其中根據(jù)洪水式調度交換所述消息。
11.如權利要求9所述的方法，其中根據(jù)串行調度交換所述消息。
12.—種對碼字的表現(xiàn)進行解碼的解碼器，其中K個信息比特被編碼為N > K個碼字比 特，所述解碼器包括(a)至少一個存儲器；以及(b)至少一個處理器，用于通過執(zhí)行根據(jù)下面的步驟更新碼字比特的估計值的算法對 碼字的表現(xiàn)進行解碼(i)在包括N個比特節(jié)點和N-K個校驗節(jié)點的圖中，在至少一個消息交換迭代期間在比特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換消息，利用大于兩個比特的完全消息長度在計算期間表達各消 息，以及(ii)在所述至少一個存儲器中，存儲在比特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換的消息的至少一 部分的表示，其中，對于所述節(jié)點中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該節(jié)點 發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲所述 消息中的至少一個消息的表示。
13.一種存儲器控制器，包括(a)編碼器，用于把K個信息比特編碼為N>K個碼字比特的碼字；(b)解碼器，包括(i)至少一個解碼器存儲器；以及( )至少一個處理器，通過執(zhí)行根據(jù)下面的步驟更新碼字比特的估計值的算法對碼字 的表現(xiàn)進行解碼(A)在包括N個比特節(jié)點和N-K個校驗節(jié)點的圖中，在至少一個消息交換迭代期間在比 特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換消息，利用大于兩個比特的完全消息長度在計算期間表達各消 息，以及(B)在所述至少一個解碼器存儲器中，存儲在比特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換的消息的 至少一部分的表示，其中，對于所述節(jié)點中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該節(jié)點 發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲所述 消息中的至少一個消息的表示。
14.如權利要求13所述的存儲器控制器，還包括(c)電路，用于把所述碼字的至少一部分存儲在主存儲器中并且用于從該主存儲器檢 索所述碼字的所述至少一部分的表現(xiàn)。
15.一種存儲器裝置，包括(a)如權利要求14所述的存儲器控制器；以及(b)所述主存儲器。
16.一種接收器，包括(a)解調制器，對從通信信道接收的消息進行解調制，由此提供K個信息比特被編碼為 N > K個碼字比特的碼字的表現(xiàn)；(b)解碼器，包括(i)至少一個存儲器；以及( )至少一個處理器，通過執(zhí)行根據(jù)下面的步驟更新碼字比特的估計值的算法對碼字 的表現(xiàn)進行解碼(A)在包括N個比特節(jié)點和N-K個校驗節(jié)點的圖中，在至少一個消息交換迭代期間在比 特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換消息，利用大于兩個比特的完全消息長度在計算期間表達各消 息，以及(B)在所述至少一個存儲器中，存儲在比特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換的消息的至少一 部分的表示，其中，對于所述節(jié)點中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該節(jié)點 發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲所述 消息中的至少一個消息的表示。
17.一種用于發(fā)送和接收消息的通信系統(tǒng)，包括(a)發(fā)射器，包括(i)編碼器，用于把消息的K個信息比特編碼為N > K個碼字比特的碼字，以及( )調制器，用于經由通信信道按照調制信號發(fā)送所述碼字；以及(b)接收器，包括(i)解調制器，從通信信道接收所述調制信號并對所述調制信號進行解調制，由此提供 所述碼字的表現(xiàn)，以及( )解碼器，包括(A)至少一個存儲器；以及(B)至少一個處理器，通過執(zhí)行根據(jù)下面的步驟更新碼字比特的估計值的算法對碼字 的表現(xiàn)進行解碼(I)在包括N個比特節(jié)點和N-K個校驗節(jié)點的圖中，在至少一個消息交換迭代期間在比 特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換消息，利用大于兩個比特的完全消息長度在計算期間表達各消 息，以及(II)在所述至少一個存儲器中，存儲在比特節(jié)點和校驗節(jié)點之間交換的消息的至少一 部分的表示，其中，對于所述節(jié)點中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該節(jié)點 發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲所述 消息中的至少一個消息的表示。
18.—種對碼字的表現(xiàn)進行解碼的方法，其中K個信息比特被編碼為N > K個碼字比 特，該方法包括(a)提供具有N-K行和N列的奇偶校驗矩陣；(b)通過下面的步驟更新碼字比特的估計值在至少一個消息交換迭代期間在所述矩 陣的行和列之間交換消息；(c)定義大于兩個比特的完全消息長度，利用所述完全消息長度在計算期間表達各消息；(d)存儲在行和列之間交換的消息的至少一部分的表示；其中，對于所述行或列中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該行 或列發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲 所述消息中的至少一個消息的表示。
19.一種對碼字的表現(xiàn)進行解碼的解碼器，其中K個信息比特被編碼為N > K個碼字比 特，該解碼器包括(a)至少一個存儲器；以及(b)至少一個處理器，用于通過執(zhí)行根據(jù)下面的步驟更新碼字比特的估計值的算法對 碼字的表現(xiàn)進行解碼(i)提供具有N-K行和N列的奇偶校驗矩陣，(ii)在至少一個消息交換迭代期間在所述矩陣的行和列之間交換消息，利用大于兩個 比特的完全消息長度表達各消息，以及(iii)在所述至少一個存儲器中，存儲在行和列之間交換的消息的至少一部分的表示， 其中，對于所述行或列中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該行或列發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲 所述消息中的至少一個消息的表示。
20.一種存儲器控制器，包括(a)編碼器，用于把K個信息比特編碼為N> K個碼字比特的碼字；以及(b)解碼器，包括(i)至少一個存儲器；以及( )至少一個處理器，用于通過執(zhí)行根據(jù)下面的步驟更新碼字比特的估計值的算法對 碼字的表現(xiàn)進行解碼(A)提供具有N-K行和N列的奇偶校驗矩陣，(B)在至少一個消息交換迭代期間在所述矩陣的行和列之間交換消息，利用大于兩個 比特的完全消息長度在計算期間表達各消息，以及(C)在所述至少一個存儲器中，存儲在行和列之間交換的消息的至少一部分的表示， 其中，對于所述行或列中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該行或列發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲 所述消息中的至少一個消息的表示。
21.如權利要求20所述的存儲器控制器，還包括(c)電路，用于把所述碼字的至少一部分存儲在主存儲器中并且用于從該主存儲器檢 索所述碼字的所述至少一部分的表現(xiàn)。
22.—種存儲器裝置，包括(a)如權利要求21所述的存儲器控制器；以及(b)所述主存儲器。
23.一種接收器，包括(a)解調制器，用于對從通信信道接收的消息進行解調制，由此提供K個信息比特被編 碼為N > K個碼字比特的碼字的表現(xiàn)；(b)解碼器，包括(i)至少一個存儲器；以及( )至少一個處理器，用于通過執(zhí)行根據(jù)下面的步驟更新碼字比特的估計值的算法對 碼字的表現(xiàn)進行解碼(A)提供具有N-K行和N列的奇偶校驗矩陣，(B)在至少一個消息交換迭代期間在所述矩陣的行和列之間交換消息，利用大于兩個 比特的完全消息長度在計算期間表達各消息，以及(C)在所述至少一個存儲器中，存儲在行和列之間交換的消息的至少一部分的表示， 其中，對于所述行或列中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該行或列發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲 所述消息中的至少一個消息的表示。
24. 一種用于發(fā)送和接收消息的通信系統(tǒng)，包括(a)發(fā)射器，包括(i)編碼器，用于把消息的K個信息比特編碼為N > K個碼字比特的碼字，以及 ( )調制器，用于經由通信信道按照調制信號發(fā)送所述碼字；以及(b)接收器，包括(i)解調制器，用于從通信信道接收調制信號并對調制信號解調制，由此提供碼字的表 現(xiàn)，以及( )解碼器，包括(A)至少一個存儲器；以及(B)至少一個處理器，用于通過執(zhí)行根據(jù)下面的步驟更新碼字比特的估計值的算法對 碼字的表現(xiàn)進行解碼(I)提供具有N-K行和N列的奇偶校驗矩陣，(II)在至少一個消息交換迭代期間在所述矩陣的行和列之間交換消息，利用大于兩個 比特的完全消息長度在計算期間表達各消息，以及(III)在所述至少一個存儲器中，存儲在行和列之間交換的消息的至少一部分的表示， 其中，對于所述行或列中的至少一個，如果存儲在所述至少一個迭代之一期間從該行或列發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲 所述消息中的至少一個消息的表示。
全文摘要
為了對K個信息比特被編碼為N＞K個碼字比特的碼字的表現(xiàn)進行解碼，在N個比特節(jié)點和N-K個校驗節(jié)點之間交換消息。在計算期間，利用大于兩個比特的完全消息長度表達各消息。在每個迭代中，存儲交換的消息中的至少一些消息的表示。對于至少一個節(jié)點，如果存儲從該節(jié)點發(fā)送的消息的表示，則使用至少兩個比特但使用比所述完全消息長度少的比特來存儲所述消息中的一個或多個消息的表示，并且利用所述完全消息長度存儲另一個消息的表示。優(yōu)選地，使用比所述完全消息長度少的比特存儲的消息是從校驗節(jié)點發(fā)送的消息。
文檔編號H03M13/11GK102138282SQ200980129270
公開日2011年7月27日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權日2008年6月23日
發(fā)明者E·沙龍, I·奧羅德, S·利特辛 申請人:特拉維夫大學拉莫特有限公司