基于LDPC的多输入多输出系统的译码方法、设备和存储介质技术方案

技术编号:20394524 阅读:24 留言:0更新日期:2019-02-20 04:47
本申请提供一种基于LDPC码的多输入多输出系统的译码方法,系统包括:第一信源节点、第二信源节点和中继节点,方法包括:对变量节点和校验节点进行初始化;根据分层的置信度传播LBP算法更新变量节点和校验节点,其中,在对校验节点的消息更新的连乘运算中引入数据约束,数据约束为出现小于预定值的数时,将该数的取值视为0;在对所有校验节点和变量节点更新完毕后,进行码字判决。本申请的译码方法,在校验节点的更新中引入数据约束,防止数据溢出,降低运算的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
基于LDPC的多输入多输出系统的译码方法、设备和存储介质
本专利技术涉及通信领域,更为具体而言,涉及一种基于LDPC码的多输入多输出MIMO系统的译码方法、设备和存储介质。
技术介绍
低密度奇偶校验码(LowDensityParityCheckCode,LDPC)码是一种时下研究热度很高的线性差错控制编码。LDPC码型自身结构的特点使它的误码性能相比Turbo码更加逼近于香农限,而且相对于Turbo码,LDPC编译码的复杂度更低、纠错能力比较强。多输入多输出(Multiple-InputMultiple-output,MIMO)技术是指同时在接收端和发送端用多条天线进行接收和发送信号,使得接收端与发送端通过相关的多天线技术来达成信号收发的目的,从而可以达到改善通信质量的效果。在MIMO系统中,关于LDPC码的译码算法相关研究较少。
技术实现思路
本专利技术实施方式提供了一种基于LDPC码的MIMO系统的译码方法,与现有的LBP算法相比,在校验节点的更新中引入数据约束,降低运算的复杂度。第一方面,本专利技术实施方式提供了一种基于LDPC码的多输入多输出系统的译码方法,所述基于LDPC码的多输入多输出系统包括:第一信源节点、第二信源节点和中继节点,其中,所述第一信源节点和第二信源节点之间通过所述中继节点进行信息交互,经过LDPC码进行编码后通过多天线发送,所述方法包括:对变量节点和校验节点进行初始化;根据分层的置信度传播LBP算法更新变量节点和校验节点,其中,在对校验节点的消息更新的浮点型连乘运算中引入数据约束,所述数据约束为出现小于预定值的数时,将该数的取值视为0;在对所有校验节点和变量节点更新完毕后,进行码字判决。在本专利技术的一些实施例中,所述方法还包括:在所述校验节点的消息更新中引入偏移因子β,使校验节点的更新公式为:其中,m为变量节点i向校验节点j传递的消息,sgn为符号函数,β为偏移因子,k为迭代次数,N为校验节点的集合。在本专利技术的一些实施例中,所述数据约束中的预定数值为10-4。在本专利技术的一些实施例中,所述偏移因子的取值为0.10。在本专利技术的一些实施例中,所述方法还包括:设置迭代校验因子。在本专利技术的一些实施例中,所述方法还包括:在码字判断之后,判断是否满足Η·CT=0,其中,H为LDPC码的奇偶校验矩阵,C为码字序列,若不满足Η·CT=0,判断迭代校验因子在预定次数的迭代中是否保持码重不变,若码重不变,则停止迭代,否则判断当前迭代次数是否达到所述最大迭代次数,若达到,则停止迭代,否则,继续迭代译码;若满足Η·CT=0,结束译码。在本专利技术的一些实施例中,所述LDPC码的奇偶校验矩阵采用Mackay构造法进行构造。在本专利技术的一些实施例中,所述LDPC码的奇偶校验矩阵是采用四环校验准则进行校验。在本专利技术的一些实施例中,所述方法还包括:在所述中继节点处,进行软解码,经过物理层网络编码PNC后通过多天线发送。第二方面,本专利技术实施方式提供一种计算机设备,包括存储器和处理器,其中,存储器,存储有计算机指令;处理器,配置为运行所述计算机指令以使所述计算机设备执行第一方面所述的方法。第三方面,本专利技术实施方式提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,所述计算机指令被存储器执行时实现第一方面所述的方法。附图说明图1示出了根据本专利技术实施方式的物理层网络编码的中继系统示意图。图2示出了根据本专利技术实施方式的奇偶校验矩阵的tanner示意图。图3示出了根据本专利技术实施方式的基于LDPC码的多输入多输出MIMO系统的译码方法的流程示意图。图4示出了根据本专利技术实施方式的基于LDPC码的多输入多输出MIMO系统的框图。图5示出了根据本专利技术实施方式的计算机设备的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术的各个方面进行详细阐述。其中,众所周知的模块、单元及其相互之间的连接、链接、通信或操作没有示出或未作详细说明。并且,所描述的特征、架构或功能可在一个或一个以上实施方式中以任何方式组合。本领域技术人员应当理解,下述的各种实施方式只用于举例说明,而非用于限制本专利技术的保护范围。还可以容易理解,本文所述和附图所示的各实施方式中的模块或单元或处理方式可以按各种不同配置进行组合和设计。接下来,对本文中用到的术语进行简要的说明,需要指出的是,本领域技术人员应当理解,这些说明并不意图用于限定本专利技术的范围。PNC(Physical-layerNetworkCoding,物理层网络编码),在采用如附图1所示的物理层网络编码的中继系统中,中继节点R可以同时完成接收信源节点A和B发来的信息,而不会把它们当做干扰处理。在第1个时隙,信源节点A和B同时向中继节点R发送信息s1和s3,中继节点R把接收到的信息进行叠加得到(s1+s3)并在第2个时隙把叠加后的信息同时转发给A,B。节点A和B可以从收到的叠加信号中映射到相应的调制符号s2,并根据它本身的信号来获得对方节点发送来的信号。LDPC(LowDensityParityCheck,低密度奇偶校验),既可以用矩阵的方式表示,又可用二分图的形式表示。二分图,又可以称为二部图,在本文中两种描述方式交互使用。以二元的LDPC码为例,假设H是一个m×n且稀疏(非零元在H中1的个数所占比重小于0.01)的校验矩阵,则对应零空间产生一个码长为n的LDPC码(记作C)。也就是说,通过一个校验矩阵H将信息序列映射形成了码字序列C,且所有的码字序列C都构成了H的零空间,也就是Η·CT=0。因此,校验矩阵H的结构特性会直接影响到生成的LDPC码字。稀疏的m×n的矩阵H具有下述的结构特性:(1)H矩阵的行重为ρ,即每行的非零元素"1"的数量。(2)H矩阵的列重为γ,即每列的非零元素"1"的数量。(3)任意两行(或两列)之间位置相同的非零元素"1"的数量不大于1,也称没有四环。(4)码长n以及矩阵的行数m相比较,行重ρ和列重γ显得很小,也就是说矩阵中非零元素很少,这也就是H矩阵是稀疏矩阵具有稀疏的特性。如果校验矩阵H好拥有恒定不变的行重ρ和列重γ,那么由此矩阵所构造成的LDPC码,通常被称之为规则LDPC码,记作(γ,ρ,n)LDPC码。反之如果校验矩阵H的行重和列重并不固定时,这样的LDPC码通常称为非规则LDPC码。本文所讨论的和所后面提及的LDPC码均为规则LDPC码。能够直观认识LDPC码的工作原理的最佳工具是Tanner图。每个校验矩阵H都有一个对应的Tanner图。下面举例说明Tanner图的构造原理,公式1为一(2,3,6)LDPC码的H矩阵:H矩阵种的每一行都对应的是一个奇偶校验,把第m行中每个“1”所处的第n列归纳成一个组合为Nm={n:Hmn=1}(公式2)比如,N1={1,2,4},N2={2,3,5},第n行的奇偶校验可以表述成为:其中的cn是第m行中的元素。根据以上的H矩阵,其对应的tanner图可表示为附图2所示。置信度传播(BeliefPropagation,简称BP),可用于基于LDPC码的译码,下面描述该译码算法在对数域的LLRBP算法步骤。假定信号经过信道传输和输入信号经过BPSK调制信号的过程中,每个码字c=(c1,c2,…,cn)都映射成为序列x=(x1,x2,…,xn),输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LDPC码的多输入多输出系统的译码方法,其特征在于,所述基于LDPC码的多输入多输出系统包括:第一信源节点、第二信源节点和中继节点,其中,所述第一信源节点和第二信源节点之间通过所述中继节点进行信息交互,经过LDPC码进行编码后通过多天线发送,所述方法包括:对变量节点和校验节点进行初始化;根据分层的置信度传播LBP算法更新变量节点和校验节点,其中,在对校验节点的消息更新的连乘运算中引入数据约束,所述数据约束为出现小于预定值的数时,将该数的取值视为0;在对所有校验节点和变量节点更新完毕后,进行码字判决。

【技术特征摘要】
1.一种基于LDPC码的多输入多输出系统的译码方法,其特征在于,所述基于LDPC码的多输入多输出系统包括:第一信源节点、第二信源节点和中继节点,其中,所述第一信源节点和第二信源节点之间通过所述中继节点进行信息交互,经过LDPC码进行编码后通过多天线发送,所述方法包括:对变量节点和校验节点进行初始化;根据分层的置信度传播LBP算法更新变量节点和校验节点,其中,在对校验节点的消息更新的连乘运算中引入数据约束,所述数据约束为出现小于预定值的数时,将该数的取值视为0;在对所有校验节点和变量节点更新完毕后,进行码字判决。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:在所述校验节点的消息更新中引入偏移因子β,校验节点的更新公式为:其中,m为变量节点i向校验节点j传递的消息,sgn为符号函数,β为偏移因子,k为迭代次数,N为校验节点的集合。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述数据约束中的预定数值为10-4。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:设置迭代校验因子。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:王斌孙彦景
申请(专利权)人:西安科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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