基于变量节点可靠性动态选择策略的多进制LDPC码更新方法技术

本发明专利技术公开一种基于变量节点可靠性动态选择策略的多进制LDPC码更新方法，在变量节点的点残差的基础上，利用可靠性等级和投票准则的动态选择策略选择最不稳定的变量节点信息进行更新。本发明专利技术不单纯依靠残差为量度，而是设置了可靠性等级和投票准则来将所有变量节点按可靠性的大小依次划分了几类，优先从可靠性最低的变量节点集合中选择多元点残差最大的变量节点作为最不可靠的变量节点，充分利用译码过程中消息动态变化的特性，合理地分配了计算资源，加快了收敛速度，提升了译码性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，具体涉及一种基于变量节点可靠性动态选择策略的多进制LDPC码更新方法。
技术介绍
19世纪60年代，Gallager首次提出LDPC码，即二进制低密度奇偶校验码。1981年，Tanner用双向Tanner图来直观地表示了LDPC码的译码过程。但是，当时LDPC码仍未受到众多学者的重视。直到1996后，LDPC码在编译码领域上受到了学术界和企业界的广泛关注并在近二十多年得到了如火如荼地发展。码字本身的稀疏性使得LDPC码的译码复杂度较低，具有较低的误码平底。从码字的构造到译码算法优化以及最后的性能分析，LDPC码拥有着一套系统的优化设计方法。目前LDPC码已经被WiMAX、UWB、卫星数字视频、10GBase-T等列为标准编码方式，在未来，LDPC还可广泛应用于卫星通信、海洋探测、光传输、量子保密通信、全息存储等方面。在LDPC码的译码方法方面，从消息更新的调度来看，主要分为三类：并行消息更新策略、串行消息更新策略和动态异步消息更新策略。动态异步消息更新策略是三种策略中收敛速度最快，纠错性能最好的，非常适合应用于需要快速译码的场合。2007年，Casado等人提出了一种基于残差的置信传播算法即RBP算法，把残差值的大小作为动态异步更新算法中的量度来选择需要更新的消息。RBP算法是一个贪婪性较高的算法，每次都优先更新具有最大残差的边信息。为了降低RBP算法的贪婪性，Casado在RBP算法的基础上提出了贪婪性较低的NWRBP算法。后来，Kim等人提出了一种由变量节点到校验节点边残差来度量的VCRBP译码算法以降低贪婪性的影响。二进制LDPC码的动态调度译码算法已研究得较为成熟，而关于多进制LDPC码的动态调度译码算法的研究偏少，有待进一步研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种基于变量节点可靠性动态选择策略的多进制LDPC码更新方法，采用的技术方案如下：一种基于变量节点可靠性动态选择策略的多进制LDPC码更新方法，在变量节点的点残差的基础上，利用可靠性等级和投票准则的动态选择策略选择最不稳定的变量节点信息进行更新，所述变量节点可靠性动态选择策略包括：S11.根据可靠性等级对所有变量节点进行划分，将变量节点的可靠性等级分为二级，第一级为可靠度低的变量节点集合，记为N1；第二级为可靠度高的变量节点集合，记为N2，若N1不为空集，执行S12，若N1为空集，执行S13，其中，可靠度高低划分标准为：条件A:第n个变量节点在第i次迭代过程中的判决码字和前一次即第i-1次迭代的判决码字相同，即条件B:第n个变量节点在第i次迭代过程中被判为的概率和它在第i-1次迭代过程中被判为的概率存在如式的关系；N1是由不满足条件A或B的所有变量节点组成的集合，N2是由满足条件A和B的所有变量节点组成的集合；S12.根据投票准则再对N1集合中的变量节点进行一次判定，若N1中存在满足投票准则的变量节点则从中找出残差最大的变量节点优先被更新，否则就从N1中不满足投票准则的变量节点中找出具有最大残差的变量节点优先被更新；变量节点投票准则是指在LDPC码的迭代译码算法中，若一个变量节点获得的投票数等于此变量节点的度数，则该变量节点满足变量节点投票准则，反之不满足；投票数的计算方法：不满足校验方程的校验节点对与其相连的变量节点投一票，由此可以得出变量节点的投票数；S13.若集合N1是空集，则从集合N2中选择点残差最大的不稳定变量节点在动态异步更新算法中优先被更新。作为优选，所述变量节点的残差的计算方式如下式：rn=dnewna′+qnb′]]>其中，a’和b’分别表示第i-1次迭代过程中和第i次迭代过程中变量节点n的判决码字，即表示变量节点n更新前的消息概率矢量，用表示变量节点n更新后的消息概率矢量。在多元域中，残差的计算并不是简单地使用减法运算。本专利技术借助空间欧氏距离来推广二元域中的残差定义方式。提出如何在多元域中定义相对残差的新方法。在GF(q)上，可以用一个q维矢量来表示多进制LDPC码变量节点的消息，用表示变量节点n更新前的消息概率矢量，用表示变量节点n更新后的消息概率矢量。本专利技术把q维变量节点n消息变化的情况用欧氏距离(Euclideandistance)来度量，如式(1-3)。dne=Σa=0q-1(qna-wna)2---(1-3)]]>那么，在多元域中对于变量节点n而言，它的相对残差如式(1-4)所示。rn=dnewna′+qnb′---(1-4)]]>其中，a’和b’分别表示第i-1次迭代过程中和第i次迭代过程中变量节点n的判决码字，即本专利技术中开始将大范围内的变量节点进行划分为两类，即可靠度低的变量节点集合和可靠度高的变量节点集合。再利用投票准则来将可靠度低的变量节点集合进行再一次划分，分为两类即满足投票准则的变量节点的集合和不满足投票准则的变量节点的集合，再衡量各个集合的可靠性，从可靠性最低的变量节点集合中利用多元点残差度量选择最不可靠的变量节点来更新。可以看出，本专利技术的选择策略把大范围的搜索大大缩小到了一个较小的搜索范围，充分利用了译码过程中信息的动态特性，通过层层筛选更加准确快速地为需要更新的节点，进一步加快收敛速度，提高译码性能。具体地，将变量节点可靠性动态选择策略应用在变量节点的消息更新中，具体包括如下步骤：S21.根据可靠性等级对所有变量节点进行划分，变量节点的可靠性等级分为二级，第一级为可靠度低的变量节点集合，记为N1；第二级为可靠度高的变量节点，记为N2；若N1存在变量节点，则执行S22；反之从集合N2中找出具有最大残差的变量节点优先被更新；S22.根据投票准则再对可靠度低的变量节点集合N1中的变量节点进行一次判定，将N1分为集合N3和N4；N3表示N1中满足投票准则的变量节点的集合，N4表示N1中不满足投票准则的变量节点的集合；若N3存在有变量节点则从中找出残差最大的变量节点优先被更新，否则就从N4中找出具有最大残差的变量节点优先被更新。具体地，在一次迭代中一个消息更新过程的更新步骤包括如下：S31.设选出的最不可靠的变量节点为maxr_i，对所有ca∈N(maxr_i)更新消息其中，N(maxr_i)表示与变量节点maxr_i相连的所有校验节点的集合，表示校验节点ca传递给变量节点maxr_i的信息；S32.更新变量节点maxr_i，为避免变量节点maxr_i在下次迭代中被连续选中，将残差r(maxr_i)置为0，r(maxr_i)表示变量节点maxr_i的残差；S33.对任一校验节点ca∈N(maxr_i)，更新消息表示变量节点maxr_i传递给校验节点ca的消息；S34.对于所有vb∈N(ca)\\maxr_i预计算变量节点vb的点残差，为下次迭代做准备，其中N(ca)\\maxr_i表示除变量节点maxr_i外所有与校验节点ca相连的变量节点的集合。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术不单纯依靠残差为量度，而是设置了可靠性等级和投票准则来将所有变量节点按可靠性的大小依次划分了几类，优先从可靠性最低的变量节点集合中选择多元点残差最大的变量节点作为最不可靠的变量节点，充分利用译码本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于变量节点可靠性动态选择策略的多进制LDPC码更新方法，其特征在于，在变量节点的点残差的基础上，利用可靠性等级和投票准则的动态选择策略选择最不稳定的变量节点信息进行更新，所述变量节点可靠性动态选择策略包括：S11.根据可靠性等级对所有变量节点进行划分，将变量节点的可靠性等级分为二级，第一级为可靠度低的变量节点集合，记为N1；第二级为可靠度高的变量节点集合，记为N2，若N1不为空集，执行S12，若N1为空集，执行S13，其中，可靠度高低划分标准为：条件A:第n个变量节点在第i次迭代过程中的判决码字和前一次即第i‑1次迭代的判决码字相同，即条件B:第n个变量节点在第i次迭代过程中被判为的概率和它在第i‑1次迭代过程中被判为的概率存在如式的关系；N1是由不满足条件A或B的所有变量节点组成的集合，N2是由满足条件A和B的所有变量节点组成的集合；S12.根据投票准则再对N1集合中的变量节点进行一次判定，若N1中存在满足投票准则的变量节点则从中找出残差最大的变量节点优先被更新，否则就从N1中不满足投票准则的变量节点中找出具有最大残差的变量节点优先被更新；变量节点投票准则是指在LDPC码的迭代译码算法中，若一个变量节点获得的投票数等于此变量节点的度数，则该变量节点满足变量节点投票准则，反之不满足；投票数的计算方法：不满足校验方程的校验节点对与其相连的变量节点投一票，由此可以得出变量节点的投票数；S13.若集合N1是空集，则从集合N2中选择点残差最大的不稳定变量节点在动态异步更新算法中优先被更新。...

【技术特征摘要】
1.基于变量节点可靠性动态选择策略的多进制LDPC码更新方法，其特征在于，在变量节点的点残差的基础上，利用可靠性等级和投票准则的动态选择策略选择最不稳定的变量节点信息进行更新，所述变量节点可靠性动态选择策略包括：S11.根据可靠性等级对所有变量节点进行划分，将变量节点的可靠性等级分为二级，第一级为可靠度低的变量节点集合，记为N1；第二级为可靠度高的变量节点集合，记为N2，若N1不为空集，执行S12，若N1为空集，执行S13，其中，可靠度高低划分标准为：条件A:第n个变量节点在第i次迭代过程中的判决码字和前一次即第i-1次迭代的判决码字相同，即条件B:第n个变量节点在第i次迭代过程中被判为的概率和它在第i-1次迭代过程中被判为的概率存在如式的关系；N1是由不满足条件A或B的所有变量节点组成的集合，N2是由满足条件A和B的所有变量节点组成的集合；S12.根据投票准则再对N1集合中的变量节点进行一次判定，若N1中存在满足投票准则的变量节点则从中找出残差最大的变量节点优先被更新，否则就从N1中不满足投票准则的变量节点中找出具有最大残差的变量节点优先被更新；变量节点投票准则是指在LDPC码的迭代译码算法中，若一个变量节点获得的投票数等于此变量节点的度数，则该变量节点满足变量节点投票准则，反之不满足；投票数的计算方法：不满足校验方程的校验节点对与其相连的变量节点投一票，由此可以得出变量节点的投票数；S13.若集合N1是空集，则从集合N2中选择点残差最大的不稳定变量节点在动态异步更新算法中优先被更新。2.根据权利要求1所述的基于变量节点可靠性动态选择策略的多进制LDPC码更新方法，其特征在于，所述变量节点的残差的计算方式如下式：rn=dnewna′+qnb′]]>其中，a’和b’分别表示第i-1次迭代过程中和第i次迭代过程中变量节点n的判决码字，即表示变量节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星成，周珍珠，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44