低密度奇偶檢查的解碼方法與電子裝置制造方法
【專利摘要】一種低密度奇偶檢查的解碼方法與使用此解碼方法的電子裝置。此解碼方法包括：接收一個訊息，并對此訊息執(zhí)行一個迭代解碼；在第(i-1)次迭代時，取得訊息的第一信心值；取得第一信心值的第一能量總和；在第i次迭代時，取得訊息的第二信心值；取得第二信心值的第二能量總和；判斷第二能量總和是否小于第一能量總和，并且第二能量總和與第一能量總和之間的差距是否大于第一臨界值；若第二能量總和小于第一能量總和，并且第二能量總和與第一能量總和之間的差距大于第一臨界值，根據(jù)第一信心值產(chǎn)生解碼結(jié)果。藉此，可以降低解碼的位元錯誤率。
【專利說明】低密度奇偶檢查的解碼方法與電子裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種解碼方法，且特別是有關(guān)于一種低密度奇偶檢查的解碼方法以及使用此方法的電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在低密度奇偶檢查(low density parity check, LDPC)的解碼過程中，會用迭代的方式計算出解碼結(jié)果。在迭代的過程中所計算的一個實數(shù)會用若干個位元來儲存。然而，迭代次數(shù)以及這些位元的個數(shù)(亦稱為位元寬)都是有限的。一般來說，解碼錯誤的原因有三個。第一是所接收到的訊息被破壞的很嚴重，因此無法產(chǎn)生此訊息的解碼結(jié)果。第二是迭代次數(shù)的上限已經(jīng)達到，所以無法正確的產(chǎn)生解碼結(jié)果。第三是由于位元寬不足，導致溢位(overflow)的發(fā)生，進而使解碼失敗。若發(fā)生上述任何一種情況，都會導致解碼的位元錯誤率提升。
[0003]因此，如何降低低密度奇偶檢查在解碼時的位元錯誤率，為此領(lǐng)域技術(shù)人員所關(guān)心的議題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實施例提出一種低密度奇偶檢查的解碼方法以及使用此方法的電子裝置，其可以降低解碼的位元錯誤率。
[0005]本發(fā)明的一實施例提出一種低密度奇偶檢查的解碼方法，用于一電子裝置。解碼方法包括:接收一個訊息，并且對此訊息執(zhí)行低密度奇偶檢查的迭代解碼；在迭代解碼的第(1-ι)次迭代時，取得訊息的多個第一信心值，其中i為大于I的正整數(shù)；取得第一信心值的第一能量總和；在迭代解碼的第i次迭代時，取得訊息的多個第二信心值；取得第二信心值的第二能量總和；判斷第二能量總和是否小于第一能量總和，并且第二能量總和與第一能量總和之間的一個差距是否大于第一臨界值；以及若第二能量總和小于第一能量總和，并且第二能量總和與第一能量總和之間的差距大于第一臨界值，根據(jù)第一信心值產(chǎn)生上述訊息的解碼結(jié)果。
[0006]在一實施例中，上述的第一能量總和為第一信心值的絕對值的和。第二能量總和為第二信心值的絕對值的和。
[0007]在一實施例中，上述在判斷第二能量總和是否小于第一能量總和，并且第二能量總和與第一能量總和之間的差距是否大于第一臨界值的步驟之前，解碼方法更包括:判斷第二信心值是否通過低密度奇偶檢查的一個奇偶檢查；以及若第二信心值通過奇偶檢查，根據(jù)第二信心值產(chǎn)生訊息的解碼結(jié)果。
[0008]在一實施例中，上述的解碼方法，更包括:若第二能量總和不小于第一能量總和，或者第二能量總和與第一能量總和之間的差距不大于臨界值，則判斷迭代解碼的一個迭代次數(shù)是否大于第二臨界值；以及若迭代次數(shù)大于第二臨界值，停止迭代解碼并且根據(jù)第二信心值產(chǎn)生訊息的解碼結(jié)果。[0009]以另外一個角度來說，本發(fā)明一實施例提出一種電子裝置，用于低密度奇偶檢查的解碼。此電子裝置包括檢查電路與運算電路。運算電路用以接收一個訊息，并且對訊息執(zhí)行低密度奇偶檢查的迭代解碼。在迭代解碼的第(1-Ι)次迭代時，運算電路用以取得此訊息的多個第一信心值，其中i為大于I的正整數(shù)。在迭代解碼的第i次迭代時，運算電路用以取得此訊息的多個第二信心值。檢查電路用以取得第一信心值的第一能量總和，并且取得第二信心值的第二能量總和。檢查電路用以判斷第二能量總和是否小于第一能量總和，并且第二能量總和與第一能量總和之間的一個差距是否大于第一臨界值。若第二能量總和小于第一能量總和，并且第二能量總和與第一能量總和之間的差距大于第一臨界值，運算電路會根據(jù)第一信心值產(chǎn)生訊息的一個解碼結(jié)果。
[0010]在一實施例中，上述的檢查電路更用以判斷第二信心值是否通過低密度奇偶檢查的一個奇偶檢查。若第二信心值通過上述的奇偶檢查，運算電路用以根據(jù)第二信心值產(chǎn)生訊息的解碼結(jié)果。
[0011]在一實施例中，若第二能量總和不小于第一能量總和，或者第二能量總和與第一能量總和之間的差距不大于臨界值，檢查電路用以判斷迭代解碼的一個迭代次數(shù)是否大于第二臨界值。若迭代次數(shù)大于第二臨界值，運算電路停止迭代解碼并且根據(jù)第二信心值產(chǎn)生上述訊息的解碼結(jié)果。
[0012]基于上述，本發(fā)明實施例提出的低密度奇偶檢查的解碼方法以及使用此方法的電子裝置，可以提早停止迭代解碼，藉此降低位元錯誤率。
[0013]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)一實施例繪示電子裝置的方塊`圖。
[0015]圖2根據(jù)一實施例繪示迭代解碼的示意圖。
[0016]圖3是根據(jù)一實施例繪示電子裝置100的運作流程圖。
[0017]圖4是根據(jù)一實施例繪示提早停止迭代解碼的示意圖。
[0018]圖5是根據(jù)一實施例繪示低密度奇偶檢查的解碼方法的流程圖。
[0019]【主要元件符號說明】
[0020]100:電子裝置
[0021]110:訊息
[0022]120:解碼結(jié)果
[0023]130:運算電路
[0024]140:檢查電路
[0025]21 f 216:訊息節(jié)點
[0026]221~223:檢查節(jié)點
[0027]S302、S304、S306、S308、S310、S312、S314、S316、S502、S504、S506、S508、S510:低
密度奇偶檢查的解碼方法的步驟
【具體實施方式】[0028]圖1是根據(jù)一實施例繪示電子裝置的方塊圖。
[0029]請參照圖1，電子裝置100接收訊息110，對訊息110執(zhí)行低密度奇偶檢查的解碼方法，最后輸出解碼結(jié)果120。電子裝置100可以被實作為電腦、服務(wù)器、通訊設(shè)備或是任何形式的嵌入式系統(tǒng)，本發(fā)明并不在此限。
[0030]電子裝置100包括了運算電路130與檢查電路140。檢查電路140是耦接至運算電路。運算電路130是用以對訊息110執(zhí)行低密度奇偶檢查的一個迭代解碼(iterationdecoding)。檢查電路140會判斷是否要停止迭代解碼。若檢查電路140判斷要停止迭代解碼，運算電路130會停止迭代解碼并且產(chǎn)生解碼結(jié)果120。
[0031]圖2根據(jù)一實施例繪示迭代解碼的示意圖。
[0032]請參照圖2，在此假設(shè)訊息110包括了 6個訊息位元，其中3個訊息位元是資料位元，另外3個訊息位元是檢查位元。檢查位元是用以檢查資料位元是否正確。6個訊息位元可以被表示為訊息節(jié)點(message nodes) 2lf 216 ;而3個檢查位元所對應(yīng)的檢查運算式可以被表示為檢查節(jié)點(check nodes) 22f223。訊息節(jié)點2lf 216與檢查節(jié)點22f223之間的連線表示每一個檢查運算式所要檢查的訊息位元。例如，檢查節(jié)點222是連接到訊息節(jié)點213與215，此表示訊息節(jié)點213與訊息節(jié)點215所對應(yīng)的訊息位元相加以后除以2的余數(shù)應(yīng)該為O。
[0033]在一實施例中，訊息節(jié)點211~216與檢查節(jié)點221~223之間的連線可以被表示為一個檢查矩陣。在圖2所示的實施例中，此檢查矩陣的維度是3-乘6 (3-by-6)。此外，6個訊息位元可以被表示為一個向量。若此檢查矩陣與訊息位元所組成的向量(維度是6-乘-1)的相乘為零向量，則表示每一個檢查運算式所計算出的結(jié)果都為0，因此這些訊息位元會被當作解碼結(jié)果。此檢查矩陣與向量相乘的運算亦被稱為奇偶檢查(paritycheck)。若檢查矩陣與向量相乘的結(jié)果為零向量，則表示已通過奇偶檢查。然而，在其他實施例中，訊息110可以包括數(shù)目更多或更少的訊息位元，本發(fā)明并不在此限。本發(fā)明也不限制檢查矩陣的內(nèi)容以及檢查位元的個數(shù)。
[0034]在迭代解碼的每一次迭代中，訊息節(jié)點2l1~ 216會傳送多個機率值給檢查節(jié)點221~223 ;并且檢查節(jié)點221~223會回傳多個機率值給訊息節(jié)點211~216。這些機率值表示一個訊息位元正確解碼為“O”或是“1”的機率。因此，迭代解碼的過程也可被稱為信心傳播(belief propagation)。在檢查節(jié)點221~223回傳機率值給訊息節(jié)點211~216以后,這些機率值用以產(chǎn)生多個信心值。每一個訊息位元(即，訊息節(jié)點211~216)都會對應(yīng)至一個信心值。這些信心值的大小是用來判斷一個訊息位元應(yīng)該被解碼為“O”或是“1”。例如，若一個信心值大于等于0，則此信心值對應(yīng)的訊息位元會被解碼為“0”，否則此訊息位元會被解碼為“1”。迭代解碼可以采用總和-乘積演算法(Sum-ProductAlgorithm)、最小值-總和演算法(Min-Sum Algorithm)、或其他適合的演算法。本領(lǐng)域具有通常知識者應(yīng)可根據(jù)這些演算法計算出上述的機率值與信心值，在此便不再贅述。
[0035]迭代解碼的過程中，每一次迭代所產(chǎn)生的信心值應(yīng)該會越來越兩極化(即，越來越大或是越來越小)。然而，一個信心值是以若干個位元來表示。當信心值太大或太小時，可能會產(chǎn)生溢位(overflow)的情形，進而無法正確地解碼。在此實施例中，電子裝置100可以檢測出溢位，并且降低解碼的位元錯誤率(bit error rate)。
[0036]圖3是根據(jù)一實施例繪示電子裝置100的運作流程圖。[0037]請參照圖3，在步驟S302中，運算電路130會對所接收的訊息110執(zhí)行迭代解碼。在每一次的迭代中，運算電路130會產(chǎn)生此訊息的多個信心值。
[0038]在步驟S304中，檢查電路140會判斷這些信心值是否通過低密度奇偶檢查的奇偶檢查。例如，檢查電路140會根據(jù)這些信心值的大小產(chǎn)生多個訊息位元，并且將檢查矩陣與這些訊息位元所組成的一個向量相乘。若檢查矩陣與該向量相乘的結(jié)果為零向量，則檢查電路140會判斷這些信心值已通過奇偶檢查。
[0039]若步驟S304的結(jié)果為“是”，在步驟S306中，運算電路130會停止迭代解碼并且輸出解碼結(jié)果。例如，運算電路130會根據(jù)這些信心值的大小判斷訊息110中每一個訊息位元應(yīng)該被解碼為“O”或是“ I ”，藉此產(chǎn)生解碼結(jié)果。
[0040]若步驟S304的結(jié)果為“否”，在步驟S308中，檢查電路140會計算目前(第i次迭代，其中i為大于I的正整數(shù))的能量總和Sumi。例如，檢查電路140會對每一個信心值取絕對值，并且計算這些絕對值的和(即為能量總和)。當一個信心值的絕對值越大時，表示此信心值的能量越大。在一般的迭代解碼中，信心值應(yīng)該會越來越兩極化，也就是說能量總和會越來越大。然而，在其他實施例中，檢查電路140也可以將這些信心值的平方和做為能量總和。本發(fā)明并不限制能量總和的計算方式。在此，在上一次的迭代(第1-1次迭代)中，步驟S308是計算出能量總和Sum1-1。
[0041]在步驟S310中，檢查電路140會判斷目前的能量總和Sumi是否小于上一次迭代所產(chǎn)生的能量總和Smv1，并且能量總和Sumi與能量總和Sunvi之間的差距是否大于第一臨界值Th115例如，在此實施例中，檢查電路140是判斷能量總和Suiv1減去能量總和Sumi之間的數(shù)值是否大于第一臨界值Th1，其中第一臨界值為正數(shù)。若步驟S310的結(jié)果為“是”，表示在目前的迭代中能量總和忽然地下降，其有可能是因為發(fā)生了溢位。
[0042]因此，若步驟S310的結(jié)果為“是”，則在步驟S312中，運算電路130會停止迭代解碼，并且輸出第1-Ι次迭代的解碼結(jié)果。亦即，運算電路130會根據(jù)第1-Ι次迭代所產(chǎn)生的信心值的大小，判斷每一個訊息位元應(yīng)該被解碼為“O”或是“ I ”，藉此產(chǎn)生解碼結(jié)果。
[0043]若步驟S310的結(jié)果為“否”，則進行步驟S314。在步驟S314中，檢查電路140會判斷迭代解碼的迭代次數(shù)是否大于一個第二臨界值。
[0044]若步驟S314的結(jié)果為是，則進行步驟S316。在步驟S316中，檢查電路140會停止該迭代解碼并且輸出第i次迭代的解碼結(jié)果。亦即，運算電路130會根據(jù)第i次迭代所產(chǎn)生的信心值的大小，判斷每一個訊息位元應(yīng)該被解碼為“O”或是“ I ”，藉此產(chǎn)生解碼結(jié)果。
[0045]若步驟S314的結(jié)果為否，則電子裝置100會回到步驟S302，進行下一次迭代。
[0046]圖4是根據(jù)一實施例繪示提早停止迭代解碼的示意圖。
[0047]請參照圖4，橫軸為迭代次數(shù)，縱軸為信心值。值得注意的是，在此實施例中每一個信心值是用7個位元來儲存在電子裝置100中。因此每一個信心值不會大于128也不會小于-128。然而，在其他實施例中，每一個信心值也可以用數(shù)目更多或更少的位元來儲存，本發(fā)明并不在此限。在第(1-1)次迭代之前，所產(chǎn)生的信心值是逐漸地兩極化。當信心值越兩極化時，表示所解碼出的訊息位元為正確的機率越高。在第1-Ι次迭代時，多數(shù)的信心值都遠大于O或遠小于O。而在第i次迭代時，部份的信心值由于溢位而變得接近O。因此，第1-Ι次迭代的能量總和會遠大于第i次迭代的能量總和。在此實施例中，運算電路130依照圖3所示的方法會輸出第1-Ι次迭代時的解碼結(jié)果，藉此降低位元錯誤率(bit errorrate)。
[0048]圖5是根據(jù)一實施例繪示低密度奇偶檢查的解碼方法的流程圖。
[0049]請參照圖5，在一實施例中，圖5中的各步驟可被實作為多個指令。這些指令會被儲存在一個存儲器，并且由一個處理器執(zhí)行這些指令?；蛘?，在另一實施例中，圖5中的各步驟可被實作為一或多個電路。本發(fā)明并不限制用軟件或是硬件的方式來實作圖5中各步驟。
[0050]在步驟S502中，接收一個訊息，并且對此訊息執(zhí)行低密度奇偶檢查的迭代解碼。
[0051]在步驟S504中，取得此訊息的多個信心值。其中，在第(1-Ι)次迭代時所產(chǎn)生的信心值稱為第一信心值；而在第i次迭代時所產(chǎn)生的信心值稱為第二信心值。
[0052]在步驟S506中，取得信心值的能量總和。其中，第一信心值的能量總和被稱為第一能量總和；而第二信心值的能量總和被稱為第二能量總和。
[0053]在步驟S508中，判斷第二能量總和是否小于第一能量總和，并且第二能量總和與第一能量總和之間的差距是否大于第一臨界值。若步驟S508的結(jié)果為“是”，進行步驟S510。若步驟S508的結(jié)果為“否”，回到步驟S504。
[0054]在步驟S510中，根據(jù)第一信心值產(chǎn)生此訊息的解碼結(jié)果。
[0055]然而，圖5中各步驟以詳細說明如上，在此便不再贅述。
[0056]綜上所述，本發(fā)明實施例所提出的解碼方法與電子裝置，可以在每一次迭代中判斷信心值的能量總和是否忽然地下降。若能量總和忽然的下降，則表示可能發(fā)生了溢位，則會輸出上一次迭代的解碼結(jié)果。藉此，可以降低位元錯誤率。
[0057]雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求所界定的為準。
【權(quán)利要求】
1.一種低密度奇偶檢查的解碼方法，用于一電子裝置，其特征在于，該解碼方法包括: 接收一訊息，并且對該訊息執(zhí)行該低密度奇偶檢查的一迭代解碼； 在該迭代解碼的第(1-1)次迭代時，取得該訊息的多個第一信心值，其中i為大于I的正整數(shù)； 取得該些第一信心值的一第一能量總和； 在該迭代解碼的第i次迭代時，取得該訊息的多個第二信心值； 取得該些第二信心值的一第二能量總和； 判斷該第二能量總和是否小于該第一能量總和，并且該第二能量總和與該第一能量總和之間的一差距是否大于一第一臨界值；以及 若該第二能量總和小于該第一能量總和，并且該第二能量總和與該第一能量總和之間的該差距大于該第一臨界值，根據(jù)該些第一信心值產(chǎn)生該訊息的一解碼結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的解碼方法，其特征在于，該第一能量總和為該些第一信心值的絕對值的和，并且該第二能量總和為該些第二信心值的絕對值的和。
3.如權(quán)利要求1所述的解碼方法，其特征在于，在判斷該第二能量總和是否小于該第一能量總和，并且該第二能量總和與該第一能量總和之間的該差距是否大于該第一臨界值的步驟之前，該解碼方法更包括: 判斷該些第二信心值是否通過該低密度奇偶檢查的一奇偶檢查；以及 若該些第二信心值通過該奇偶檢查，根據(jù)該些第二信心值產(chǎn)生該訊息的該解碼結(jié)果。
4.如權(quán)利要求3所述的解碼方法，其特征在于，更包括:` 若該第二能量總和不小于該第一能量總和，或者該第二能量總和與該第一能量總和之間的該差距不大于該臨界值，則判斷該迭代解碼的一迭代次數(shù)是否大于一第二臨界值；以及 若該迭代次數(shù)大于該第二臨界值，停止該迭代解碼并且根據(jù)該些第二信心值產(chǎn)生該訊息的該解碼結(jié)果。
5.一種電子裝置，用于低密度奇偶檢查的解碼，其特征在于，該電子裝置包括: 一檢查電路；以及 一運算電路，耦接至該檢查電路， 其中該運算電路用以接收一訊息，并且對該訊息執(zhí)行該低密度奇偶檢查的一迭代解碼， 在該迭代解碼的第(1-1)次迭代時，該運算電路用以取得該訊息的多個第一信心值，其中i為大于I的正整數(shù)， 在該迭代解碼的第i次迭代時，該運算電路用以取得該訊息的多個第二信心值， 其中，該檢查電路用以取得該些第一信心值的一第一能量總和，并且取得該些第二信心值的一第二能量總和， 其中，檢查電路用以判斷該第二能量總和是否小于該第一能量總和，并且該第二能量總和與該第一能量總和之間的一差距是否大于一第一臨界值， 若該第二能量總和小于該第一能量總和，并且該第二能量總和與該第一能量總和之間的該差距大于該第一臨界值，該運算電路根據(jù)該些第一信心值產(chǎn)生該訊息的一解碼結(jié)果。
6.如權(quán)利要求5所述的電子裝置，其特征在于，該第一能量總和為該些第一信心值的絕對值的和，并且該第二能量總和為該些第二信心值的絕對值的和。
7.如權(quán)利要求5所述的電子裝置，其特征在于，該檢查電路更用以判斷該些第二信心值是否通過該低密度奇偶檢查的一奇偶檢查， 若該些第二信心值通過該奇偶檢查，該運算電路用以根據(jù)該些第二信心值產(chǎn)生該訊息的該解碼結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其特征在于，若該第二能量總和不小于該第一能量總和，或者該第二能量總和與該第一能量總和之間的該差距不大于該臨界值，該檢查電路用以判斷該迭代解碼的一迭代次數(shù)是否大于一第二臨界值， 若該迭代次數(shù)大于該第二臨界值，該運算電路停止該迭代解碼并且根據(jù)該些第二信心值產(chǎn)生該訊息的該解碼結(jié)果。`
【文檔編號】H03M13/11GK103873068SQ201210544636
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】鄧大為, 鮑丹, 李錚, 錢松 申請人:詠傳電子科技（上海）有限公司, 聯(lián)詠科技股份有限公司