一种基于反馈思想的多元LDPC译码算法制造技术

本发明专利技术属于信道译码技术领域，具体涉及一种基于反馈思想的多元LDPC译码算法。本发明专利技术将联合迭代译码算法的反馈思想与传统EMS算法相结合，通过稳定度和可靠度参数的计算，对单次迭代的判决结果进行判断，并修正下一次迭代的更新信息，从而抑制了LLR震荡，使消息向量提供更多的正确信息并加快了译码的收敛速度，提高了译码准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于反馈思想的多元LDPC译码算法
本专利技术属于信道译码
，具体涉及一种基于反馈思想的多元LDPC译码算法。
技术介绍
数字通信已经广泛应用在日常生活的方方面面，包括手机、WIFI、有线电视等。数字通信技术的抗干扰能力强，由于采用特殊编码和特殊传输路径，数字信号在传输过程中受到干扰和损失的可能性较低。在现代数字通信系统中，通常采用纠错编码技术确保数据的可靠、有效传输。由Gallager在1963年提出的低密度奇偶校验码(LDPC)具有编码增益高、译码速度快的优点，是一种能逼近香农容量极限的信道编码，并且在移动通信、卫星通信中的应用非常广泛。随后，Davey和MacKay于1988年提出了多元域的LDPC码。与二元LDPC码相比，多元LDPC码在解决突发错误和连续错误时的能力要优于二元LDPC码，尤其是在短码的情况下，但是在计算复杂度方面，并不能与二元LDPC码相提并论。目前的一些多元LDPC译码算法都是集中于减少系统计算复杂度的研究，如扩展最小和(EMS)算法和最小最大值算法。已有的方法主要利用EMS算法在校验节点的截短操作，在校验节点更新之前对输入的向量以可靠性的为标准进行从大到小排序，在校验节点更新时对每个变量节点传递的消息矢量只选择nm个最可靠的消息值用来更新。这类方法虽然需要较少的定量精度，极大地降低了计算复杂度，但同时也导致了明显的性能衰减。本专利技术针对EMS译码算法在迭代时受到的对数似然比(LLR)值的震荡的影响，通过与联合迭代检测译码算法的反馈思想相结合，在变量节点更新结束后引入可靠度和稳定度参数对判决结果进行判断，通过修正发送到校验节点消息值的大小，对不稳定的变量节点抑制震荡对译码结果的影响，对可靠且稳定的变量节点进行倾向性的调整。此方法改善了EMS译码算法的准确性问题和译码过程迭代次数多的问题，具有一定的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的多元LDPC码的EMS译码方法的不足，提出一种与联合迭代译码算法的反馈思想相结合的EMS译码算法。一方面，本专利技术与联合迭代译码算法的框架相结合，提升了译码性能；另一方面，本专利技术解决了EMS算法中LLR值的震荡对译码结果准确性的影响，并降低整体算法的迭代次数。本专利技术的目的是这样实现的：1.一种基于反馈思想的多元LDPC译码算法，所述的算法包括如下步骤，步骤1：初始化，首先根据接收端收到的信息序列对变量节点的消息进行初始化并发送到置换节点；步骤2：消息置换，在Tanner图上位于变量节点和校验节点之间的置换节点处进行置换，将置换后的消息发送给校验节点；步骤3：校验节点更新，在校验节点处对消息矢量截短并进行校验节点的更新，将更新后的信息发送给置换节点；步骤4：消息逆置换，置换节点进行消息的逆置换，将置换后的消息发送给变量节点；步骤5：变量节点更新，在变量节点处根据公式进行变量节点的更新；步骤6：比特判决，对信息进行判决，判断本次译码结果正确或迭代次数是否已经达到最大值；步骤7：当本次译码结果正确或迭代次数已经达到最大值时，本次译码结束；当本次译码结果正确或迭代次数没有达到最大值时，跳转至步骤8；步骤8：根据本次判决结果更新可靠度和稳定度参数；步骤9：根据稳定度参数，抑制LLR值震荡对译码结果的影响；步骤10：调整可靠节点的信息，根据可靠度参数，对变量节点的信息进行倾向性调整，加快收敛速度；步骤11：跳转至步骤2进行消息置换。本专利技术的有益效果在于：本专利技术将联合迭代译码算法的反馈思想与传统EMS算法相结合，通过稳定度和可靠度参数的计算，对单次迭代的判决结果进行判断，并修正下一次迭代的更新信息，从而抑制了LLR震荡，使消息向量提供更多的正确信息并加快了译码的收敛速度，提高了译码准确性。附图说明图1为本专利技术流程图；图2为固定调整步长u时的改进EMS算法误码率仿真图；图3为固定稳定性门限b时的改进EMS算法误码率仿真图。具体实施方式：下面结合附图1-3对本专利技术做进一步的描述：实施例1本专利技术提出一种改进的EMS译码算法，首先对变量节点的信息进行初始化，然后在置换节点完成信息置换，然后在校验节点完成截短和校验节点的更新，然后对更新信息进行逆置换，然后在变量节点处根据公式进行变量节点的更新，然后对更新后的信息进行判决，当译码结果满足校验方程或迭代次数已达到最大，当前迭代结束，否则继续，然后引入可靠度和稳定度参数对判决结果进行判断，然后根据稳定度参数抑制LLR值震荡对译码结果的影响，最后根据可靠度参数对变量节点的信息进行倾向性调整，并跳转至置换节点继续迭代。本专利技术包括的联合迭代译码算法的反馈部分，其主要内容为：在一次变量节点完成更新后，若本次判决结果不满足校验方程，则引入可靠度参数和稳定度参数对本次判决结果进行判断。对可靠并且稳定度高的变量节点，将其向校验节点发送的消息根据公式进行倾向性调整，使对应的概率慢慢调整到最大值，从而加快了译码收敛速度，降低系统整体的迭代次数。本专利技术包括的抑制LLR值震荡部分，其主要内容为：通过可靠度参数和稳定度参数对判决结果判断后，对稳定度为零的变量节点检测其向校验节点发送的消息的符号，如果在相邻的两次迭代中符号发生了变化，就称该过程的LLR值发生了震荡。因此对发生震荡的变量节点信息值按照公式进行修正，从而改善了译码结果准确性。本专利技术提供了针对LLR值震荡问题的EMS译码算法。本专利技术的优点是通过引入可靠度和稳定度参数抑制相邻两次迭代的LLR值震荡问题对译码结果的影响，并对既可靠又稳定的变量节点信息进行放大调整，从而提高了译码准确性。在描述具体算法前，重新进行一些符号的定义。令Vpv(p＝1,…,dv)表示进入的度数dv的变量节点v的消息矢量，Uvp是变量节点v的输出消息矢量。消息矢量中的Uvp[β]表示变量节点v取值为β∈GF(q)的置信度，则变量节点消息矢量表示为Uvp＝(Uvp[0],Uvp[1],...,Uvp[q-1])，或者将校验节点消息矢量作类似表示。符号vp表示消息从VN流向PN，pv表示消息的方向相反。同理对于一个度为dc校验节点，定义了类似的矢量消息Upc和Vcp。本专利技术所涉及的每个步骤的具体解释为：步骤1.初始化：将信道输出的对数似然比(Log-LikelihoodRatio，LLR)消息矢量存储到变量节点消息矢量中。多元码迭代译码中消息采用对数似然比(LLR)的形式表示。对于GF(q)上的随机变量z，L[i]＝log(P(z＝αi)/P(z＝0))是z取值为GF(q)的似然比，则对应的LLR信息矢量表示为：L(z)＝(L[0],L[1],…,L[q-1])(1)其中P(z＝βi)是z取值为βi∈GF(q)的概率，取值依赖于信道的统计特性。而信道输出的LLR消息用一个q维的矢量Lch来表示；步骤2.消息置换：由于Tanner图的每条边上非二元元素hvc的影响，在译码时，需要执行矢量信息的置换。变量节点输出的消息传至置换节点后，经置换再发送至校验节点，消息置换表示为：其中β∈GF(q)，p＝1…dv；步骤3.校验节点更新：在EMS算法中，对每个变量节点传递的消息矢量只选择nm个最可靠的消息值用来更新，消息矢量长度由q被截短为nm。这里引入配置集的概念来减少校验节点更新的复杂性。配置集定义为：在配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于反馈思想的多元LDPC译码算法，其特征在于：所述的算法包括如下步骤，步骤1：初始化，首先根据接收端收到的信息序列对变量节点的消息进行初始化并发送到置换节点；步骤2：消息置换，在Tanner图上位于变量节点和校验节点之间的置换节点处进行置换，将置换后的消息发送给校验节点；步骤3：校验节点更新，在校验节点处对消息矢量截短并进行校验节点的更新，将更新后的信息发送给置换节点；步骤4：消息逆置换，置换节点进行消息的逆置换，将置换后的消息发送给变量节点；步骤5：变量节点更新，在变量节点处根据公式进行变量节点的更新；步骤6：比特判决，对信息进行判决，判断本次译码结果正确或迭代次数是否已经达到最大值；步骤7：当本次译码结果正确或迭代次数已经达到最大值时，本次译码结束；当本次译码结果正确或迭代次数没有达到最大值时，跳转至步骤8；步骤8：根据本次判决结果更新可靠度和稳定度参数；步骤9：根据稳定度参数，抑制对数似然比的震荡对译码结果的影响，对数似然比也叫作LLR；步骤10：调整可靠节点的信息，根据可靠度参数，对变量节点的信息进行倾向性调整，加快收敛速度；步骤11：跳转至步骤2进行消息置换。

【技术特征摘要】
1.一种基于反馈思想的多元LDPC译码算法，其特征在于：所述的算法包括如下步骤，步骤1：初始化，首先根据接收端收到的信息序列对变量节点的消息进行初始化并发送到置换节点；步骤2：消息置换，在Tanner图上位于变量节点和校验节点之间的置换节点处进行置换，将置换后的消息发送给校验节点；步骤3：校验节点更新，在校验节点处对消息矢量截短并进行校验节点的更新，将更新后的信息发送给置换节点；步骤4：消息逆置换，置换节点进行消息的逆置换，将置换后的消息发送给变量节点；步骤5：变量节点更新，在变量节点处根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶方，王若霖，孙骞，田园，邵诗佳，郭小晨，车飞，白萍，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23