基于V2C动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法技术

本发明专利技术公开了一种基于V2C动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法，在变量节点的点残差和变量节点到校验节点的边残差中，利用三重判定可以动态地选出最不稳定的变量节点和最不可靠的边信息来优先进行更新。本发明专利技术不单纯依靠残差为量度，而是设置了稳定性判据的条件，充分利用了译码过程中消息变化的动态特性，快速准确地定位出最不可靠的消息，可以为基于变量节点和变量节点到校验节点消息残差的动态异步更新方法提供更加合理的消息更新顺序，从而使得所提的方法可以合理地分配计算资源来加快收敛速度，提升译码性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，尤其涉及一种基于V2C动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法。
技术介绍
19世纪60年代，Gallager首次提出LDPC码，也即二进制低密度奇偶校验码。自LDPC码在1996年被重新发现以后，LDPC码就得到了学术界和工业界的广泛关注。在这十几年的研究过程中，LDPC码的优异性能逐步展现出来。LDPC码是一类具有交织特性的线性分组码，不用引入交织器就有很好的抗突发错误性能，可避免时延。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码拥有一套系统的优化设计方法。LDPC码具有极高地应用前景，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码还将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，主要分为三种不同的消息更新策略：同步消息更新策略、固定顺序异步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，根据残差的大小动态的选择要更新的消息，没有固定的更新顺序，可以集中计算资源优先更新那些最不稳定的节点消息。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等人提出了一种基于变量节点到校验节点的VCRBP译码算法，该方法使用变量节点到校验节点的残差作为选择策略，以降低贪婪性的影响。接着，Liu等人先后提出了一种基于消息相对残余度的EDS-LBP译码算法和基于变量节点到校验节点消息残差的智能动态IVCRBP译码算法，这两种算法在纠错性能和收敛速度方面都得到了提升。Lee等人针对动态异步更新算法的消息更新的不公平性以及算法的贪婪性进行了相应的改善，尽管性能优异，但动态异步更新算法仍存在一些不足之处。目前，LDPC码的研究者仍然对动态异步更新算法进行深入的研究，以求得更大的性能突破。动态异步更新算法动态地调整消息更新顺序，动态分配资源会导致消息更新的不公平性。在一次译码迭代中，有些消息会被更新很多次而有些消息的更新次数较少甚至没有被更新，过多或过少的更新都会影响算法的纠错性能和收敛速度。动态选择策略决定着译码过程中消息的更新次序，是动态异步更新算法中至关重要的一部分，但是这方面的研究却很少。目前绝大多数的动态异步更新算法都是根据消息更新前后残差的大小作为消息动态更新的量度，认为残差越大的信息其可靠性越小，应当优先更新。在基于变量节点的点残差和变量节点到校验节点的边残差中，其动态选择策略都是选择残差为量度，但是单纯依靠残差的动态选择策略在一定程度上有失准确性，会对不可靠信息造成误判。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于V2C动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法，其相应的V-VCRBP算法也被公开。它充分利用了译码过程中消息的动态变化特性，快速准确地定位最不可靠的消息，可以为动态异步更新方法提供更加合理的消息更新顺序，从而使得方法合理分配计算资源，加快了收敛速度，提升了译码性能。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于V2C动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法(也即V-VCRBP算法)，在变量节点的点残差和变量节点到校验节点的边残差中，采用了三重判定的动态选择策略选出最不稳定的变量节点和最不可靠的V2C边信息进行更新，包括步骤如下：S11.根据稳定性判据对所有变量节点进行判定，若存在不稳定的变量节点则从中找出残差最大的不稳定的变量节点，否则就从所有变量节点中找出具有最大残差的变量节点；其中，稳定性判据是在LDPC码的迭代译码方法中，若一个变量节点的LLR值符号在连续三次迭代后保持不变，则称该变量节点是稳定的；S12.从最大残差的变量节点出发，寻找残差最大的V2C边信息；S13.点残差最大的不稳定变量节点和边残差最大的边将在动态异步更新方法中优先被更新；其中，边残差和点残差的计算公式为r(mk)＝||f(mk)-mk||，当r(mk)是边残差时，mk和f(mk)分别表示更新前后的边信息；当r(mk)是点残差时，mk和f(mk)分别表示更新前后变量节点的LLR值。本专利技术中基于三重判定的动态选择策略，开始在大范围内搜索不可靠信息，经过稳定性判据条件之后缩小了搜索范围，通过变量节点最大点残差的条件过滤后进一步缩小了搜索范围，最终只需计算比较与残差最大的不稳定变量节点相关联的边残差来确定最不稳定的边信息。此外，边残差和点残差利用了前后两次译码信息，稳定性判据利用了连续三次译码后的判决信息。新的动态选择策略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动态异步更新方法提供消息的更新次序，进一步加快收敛速度，提高译码性能。具体地，本专利技术将三重判定的动态选择策略具体应用在变量节点的点残差和变量节点到校验节点的边残差中，具体步骤包括如下：S21.用稳定性判据对所有变量节点进行判定；若存在不满足稳定性判据的变量节点，则从不稳定变量节点集合N1中找出具有最大残差的不稳定变量节点；若所有变量节点都满足稳定性判据，则从稳定变量节点集合N2中找出具有最大残差的变量节点，然后执行S22；S22.从S21中找出的残差最大的变量节点vi出发，找出所有与它相连的校验节点集合Sj＝{cj|cj∈N(vi)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于V2C动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法，其特征在于，在变量节点的点残差和变量节点到校验节点的边残差中，采用了三重判定的动态选择策略选出最不稳定的变量节点和最不可靠的V2C边信息进行更新，所述三重判定的动态选择策略包括步骤如下：S11.根据稳定性判据对所有变量节点进行判定，若存在不稳定的变量节点则从中找出残差最大的不稳定的变量节点，否则就从所有变量节点中找出具有最大残差的变量节点；其中，稳定性判据是指在LDPC码的迭代译码过程中，若一个变量节点的LLR值符号在连续三次迭代后保持不变，则称该变量节点是稳定的，反之为不稳定的；S12.从具有最大残差的变量节点出发，寻找残差最大的V2C边信息；S13.具有点残差最大的不稳定变量节点和边残差最大的边将在动态异步更新方法中优先被更新；其中，边残差和点残差的计算公式为r(mk)＝||f(mk)‑mk||，当r(mk)是边残差时，mk和f(mk)分别表示更新前后的边信息；当r(mk)是点残差时，mk和f(mk)分别表示更新前后变量节点的LLR值。

【技术特征摘要】
1.一种基于V2C动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法，其特征在于，在
变量节点的点残差和变量节点到校验节点的边残差中，采用了三重判定的动态选
择策略选出最不稳定的变量节点和最不可靠的V2C边信息进行更新，所述三重判
定的动态选择策略包括步骤如下：
S11.根据稳定性判据对所有变量节点进行判定，若存在不稳定的变量节点则
从中找出残差最大的不稳定的变量节点，否则就从所有变量节点中找出具有最大
残差的变量节点；其中，稳定性判据是指在LDPC码的迭代译码过程中，若一个变
量节点的LLR值符号在连续三次迭代后保持不变，则称该变量节点是稳定的，反
之为不稳定的；
S12.从具有最大残差的变量节点出发，寻找残差最大的V2C边信息；
S13.具有点残差最大的不稳定变量节点和边残差最大的边将在动态异步更
新方法中优先被更新；
其中，边残差和点残差的计...

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