一种降低复杂度的LDPC改进译码方法技术

本发明专利技术公开了一种降低复杂度的LDPC改进译码方法，所述方法保持基本Log-BP迭代结构不变，在变量节点译码准确度很高的情况下，采用硬判决算法来增强纠错能力。所述方法利用校验式可信度作为比特翻转准则，并参考校验式的错误个数，可以每次翻转多个比特。仿真结果表明，所述方法在性能损失较小的情况下，加快迭代收敛速度，大大降低译码复杂度。与现有的WFBP算法相比，所述方法复杂度有所改善，迭代次数减少，而且性能明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种降低复杂度的LDPC改进译码方法
本专利技术涉及译码领域，特别涉及一种降低复杂度的LDPC改进译码方法。
技术介绍
LDPC码有逼近Shannon限的良好性能，而且译码复杂度较低，结构灵活，目前已经成为DVB-S2，WLAN，WIMAX通信的标准。LDPC码的硬判决译码算法运算量小，复杂度低，常用的是WBF算法，但是纠错能力有限，性能较差。软判决性能十分接近香农限，常用的是Log-BP算法，但是译码中包含tanh(x)和tanh-1(x)，复杂度高，硬件实现难。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种降低复杂度的LDPC改进译码方法RFBP(ReliabilityBitFlipping-BeliefPropagationAlgorithm)算法，当大量变量节点能够准确地译出后，后期采用改进的硬判决译码算法，以校验式的可靠度作为比特翻转原则。对在LDPC的译码过程中经过数次Log-BP译码算法迭代以后仍存在错误的变量节点用硬判决译码算法来译码。所述的硬判决算法为比特翻转算法。所述方法包括如下步骤：1)输入：校验矩阵H，接收向量r＝(r1，r2，…，rn)，最大迭代次数L，信道可靠度Lc；2)初始化：对满足H(m，n)＝1的(m，n)，令迭代次数l＝1；其中，m＝1，2，…，M；n＝1，2，…N，校验矩阵H为M×N维；表示从检验节点m传递到变量节点n的信息的初始值；表示变量节点n的硬判决概率似然比的初始值；Lc表示信道可靠度；rn表示接收的码字；3)迭代处理：3.1)校验节点更新：对满足H(m，n)＝1的(m，n)其中，Nm，n表示除变量节点n外与校验节点m相连的变量节点的集合；表示第l次迭代中校验节点m向变量节点n传递的消息；表示第l-1次迭代中校验节点m向变量节点j传递的消息；表示第l-1次迭代中变量节点j的硬判决概率似然比；3.2)变量节点更新：对n＝1，2，…，N其中，Mn表示与变量节点n相连的校验节点的集合；表示第l次迭代中变量节点n的硬判决概率似然比；4)译码判决：设接收向量r经过译码后的序列为若则否则5)判断是否停止：若则停止迭代；若如果l＜L/2，从步骤3)继续迭代，如果l≥L/2，继续第6)步骤；6)RFBP初始化：其中，σ2表示高斯信道的方差；Ln表示变量节点n的内信息；7)计算各校验式的可靠度：统计Nm里边Ln的正负个数，分别记为m、n，若m-n/2＝0，则t＝1，否则t＝-1；其中，Nm表示与校验节点m相连的变量节点的集合；a为修正因子，取值为1.1～1.5；Re(m)表示第m个校验式的可靠度；8)对于每一个比特，计算其翻转依据：其中，Mn表示与变量节点n相连的校验节点的集合；fn表示第n个比特的翻转依据；9)翻转比特e；10)若则停止迭代；若如果l＜L，从步骤6)继续迭代，如果l＝L，则宣布译码失败。本专利技术可以得到比较好的性能，复杂度也大大减低。与现有的WFBP(weightedBitFlipping-BeliefPropagationAlgorithm)算法相比，在复杂度降低的情况下，RFBP算法的迭代次数减少，而且性能显著提高。附图说明图1码长为2304不规则码，50次迭代的三种译码算法比较；图2码长为2304不规则码，30次迭代的两种算法误码率比较；图3码长为2304不规则码，30次迭代的两种算法迭代次数比较。具体实施方式在一个实施例中，本专利技术公开了如下技术方案：一种降低复杂度的LDPC改进译码方法，所述方法用于对二进制LDPC码译码，对在LDPC的译码过程中经过数次Log-BP译码算法迭代以后仍存在错误的变量节点用硬判决译码算法来译码。就该实施例而言，其关键之处在于专利技术人首次将迭代次数为1/2最大迭代次数时的情况作为临界情况来处理，对于达到或大于1/2最大迭代次数的采用本专利技术的原理对现有技术方案进行简化：对仍存在错误的变量节点用硬判决译码算法来译码。采用硬判决译码算法引入加权翻转依据，使得迭代后期不需要再计算双曲正切函数tanh(x)和反双曲正切函数tanh-1(x)，节省了大量的指数、对数和除法运算，加快译码算法的收敛速度，在保证译码性能的基础上，降低译码算法运行时间，不妨将其称为RFBP(ReliabilityBitFlipping-BeliefPropagationAlgorithm)算法。这种算法可以得到比较好的性能，复杂度也大大减低。与现有的WFBP(weightedBitFlipping-BeliefPropagationAlgorithm)算法相比，在复杂度降低的情况下，RFBP算法的迭代次数减少，而且性能显著提高。在另一个具体的实施例中，本专利技术所述方法包括如下步骤：1)输入：校验矩阵H，接收向量r＝(r1，r2，…，rn)，最大迭代次数L，信道可靠度Lc；2)初始化：对满足H(m，n)＝1的(m，n)，令迭代次数l＝1；其中，m＝1，2，…，M；n＝1，2，…N，校验矩阵H为M×N维；表示从检验节点m传递到变量节点n的信息的初始值；表示变量节点n的硬判决概率似然比的初始值；Lc表示信道可靠度；rn表示接收的码字；3)迭代处理：3.1)校验节点更新：对满足H(m，n)＝1的(m，n)其中，Nm，n表示除变量节点n外与校验节点m相连的变量节点的集合；表示第l次迭代中校验节点m向变量节点n传递的消息；表示第l-1次迭代中校验节点m向变量节点j传递的消息；表示第l-1次迭代中变量节点j的硬判决概率似然比；3.2)变量节点更新：对n＝1，2，…，N其中，Mn表示与变量节点n相连的校验节点的集合；表示第l次迭代中变量节点n的硬判决概率似然比；4)译码判决：设接收向量r经过译码后的序列为若则否则5)判断是否停止：若则停止迭代；若如果l＜L/2，从步骤3)继续迭代，如果l≥L/2，继续下面的第6)步骤；6)RFBP初始化：n＝1，2，3，…N其中，σ2表示高斯信道的方差；Ln表示变量节点n的内信息；7)计算各校验式的可靠度：统计Nm里边Ln的正负个数，分别记为m、n，若m-n/2＝0，则t＝1，否则t＝-1。其中，Nm表示与校验节点m相连的变量节点的集合；a为修正因子，取值为1.1～1.5；Re(m)表示第m个校验式的可靠度；8)对于每一个比特，计算其翻转依据：其中，Mn表示与变量节点n相连的校验节点的集合；fn表示第n个比特的翻转依据；9)翻转比特e；10)若则停止迭代；若如果l＜L，从步骤6)继续迭代，如果l＝L，则宣布译码失败。从性能仿真的角度，就本专利技术而言：在仿真中采用(N，K)＝(2304，1152)的802.16eWIMAX标准的不规则的LDPC码，LDPC码的校验矩阵的最大行重和最大列重分别为7和6，码率R＝1/2。假设信道为AWGN，调制方式为BPSK，假设三种译码算法迭代次数都是50，仿真结果如图1所示。从仿真图1中可以看出，信噪比小于0.9dB时，三种算法的性能相差不大，而在信噪比大于0.9dB的情况下，性能开始出现差异。RFBP算法和Log-BP算法相比，虽然损失0.3dB的增益，但是减少了大量加法、乘法运算，而且没有指数或对数运算，大大降低了复杂度。从仿真图1、2、3中可以看出，不同的迭代次数下，RFBP算法比WFBP算法的性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低复杂度的LDPC改进译码方法，所述方法用于对二进制LDPC码译码，其特征在于：对在LDPC的译码过程中经过数次Log‑BP译码算法迭代以后仍存在错误的变量节点用硬判决译码算法来译码。

【技术特征摘要】
1.一种降低复杂度的LDPC改进译码方法，所述方法用于对二进制LDPC码译码，其特征在于：对在LDPC的译码过程中经过数次Log-BP译码算法迭代以后仍存在错误的变量节点用硬判决译码算法来译码；其中，所述的硬判决算法为比特翻转算法；其中，所述方法包括如下步骤：1)输入：校验矩阵H，接收向量r＝(r1,r2,…,rn)，最大迭代次数L，信道可靠度Lc；2)初始化：对满足H(m,n)＝1的(m,n)，令迭代次数l＝1；其中，m＝1,2,…,M；n＝1,2,…N，校验矩阵H为M×N维；表示从检验节点m传递到变量节点n的信息的初始值；表示变量节点n的硬判决概率似然比的初始值；Lc表示信道可靠度；rn表示接收的码字；3)迭代处理：3.1)校验节点更新：对满足H(m,n)＝1的(m,n)其中，Nm,n表示除变量节点n外与校验节点m相连的变量节点的集合；表示第l次迭代中校验节点m向变量节点n传递的消息；表示第l-1次迭代中校验节点m向变量节点j传递的消息；表示第l-1次迭代中变量节点j的硬判决概率似然比；3.2)变量节点更新：对n＝1,2,…,N

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，邢莉娟，郭艺峰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61