一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法技术

一种应用于G‑LDPC编码协作的联合迭代译码方法，包括如下步骤：步骤S1、信源节点S通过编码器G‑LDPC‑S对产生的信息比特编码，生成码字C并通过广播信道将其发送至中继节点R和节目节点D；步骤S2、中继节点R将接收到的信息通过译码器Decoder‑R译码，获取原始的信息比特，再将信息比特通过译码器G‑LDPC‑R重新编码，并将编码取得的校验比特通过广播信道发往目的节点D；步骤S3、目的节点接收来自信源节点S与中继节点R的信息，基于校验矩阵和码字之间的检验关系，通过联合校验‑变量处理(Hybrid C‑V Processing，HCVP)译码算法分析系统的错误码率性能。该算法在相近复杂度的前提下，进一步提高了译码性能，具有更强的实用性，拥有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法
本专利技术属于信道编码
，具体涉及一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法。
技术介绍
低密度奇偶校验(Low-DensityParity-Check,LDPC)码是一类纠错能力很强的线性分组码，它在很多数据传输和数据存储信道上都表现出逼近信道容量的性能。LDPC码最早由Gallager博士提出，但由于当时存储能力和计算机的限制，人们一直没有充分认识到LDPC码的优越性，直到Mackay等人受到Turbo码迭代译码的启发，提出了适用于LDPC码且译码性能接近香农极限的置信传播(BeliefPropagation,BP)迭代译码算法。期间值得一提的是Tanner所做的一项重要工作，他对LDPC码进行了推广并引入了LDPC码的图形表示即Tanner图。Tanner图奠定了消息传递算法的基础。至此，LDPC码再次引起了学者们的注意并被广泛研究和应用。编码协作将信道编码技术和协作技术有机结合在一个系统中，通过相互独立的信道发送码字的不同部分，使之同时获得编码增益和协作分集增益，极大的提升了系统的可靠性。由于低密奇偶校验码性能逼近香农限，同时可以采用完全并行的迭代译码，减少译码时延，Chakrabarti在2007年提出采用LDPC码的编码协作系统。在LDPC编码协作系统中，目的节点译码器若采用传统协作系统译码方法对来自信源节点和协作中继的两路接收信号分别进行独立迭代译码，迭代结束后分别求基于两路信号的后验概率，再利用两者的后验概率得到联合后验概率进行译码判决。这虽然能得到一定的协作分集增益，但在每次独立译码迭代过程中，两路信号各自的软输出外信息并未实现互换，而联合检验-变量处理的HCVP译码算法能够充分发挥协作系统的优势和潜能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法，在联合迭代最小和译码算法的基础上，提出联合校验-变量处理译码算法，使译码性能有效提高，并具有更强的实用性。本专利技术提供一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法，包括如下步骤：步骤S1、信源节点S通过编码器G-LDPC-S对产生的信息比特编码，生成码字C并通过广播信道将其发送至中继节点R和节目节点D；步骤S2、中继节点R将接收到的信息通过译码器Decoder-R译码，获取原始的信息比特，再将信息比特通过译码器G-LDPC-R重新编码，并将编码取得的校验比特通过广播信道发往目的节点D；步骤S3、目的节点接收来自信源节点S与中继节点R的信息，基于校验矩阵和码字之间的检验关系，通过联合迭代译码算法分析系统的错误码率性能。联合译码算法基于双层Tanner图，采用对数似然比形式将联合迭代译码校验节点更新处乘法算法转换为加法算法，再利用联合最小和迭代译码把对数译码中双曲正切函数近似为输入信息的最小和形式，所述目的节点的译码器采用联合译码。作为本专利技术的进一步技术方案，联合校验-变量处理的HCVP译码算法基于双层Tanner图。其检验节点的更新采用基于最小值和次小值的间距差，变量节点的更新基于消息节点的独立分布。进一步的，信源节点S将信息比特序列经检验矩阵的G-LDPC系统码编码，生成码长为N的码字码字c1中包含原始的信息比特和校验比特。进一步的，步骤S2中，所述中继节点R通过译码器Decoder-R对来自信源节点S的码字c1进行译码恢复出原始比特，再利用校验矩阵通过编码器LDPC-R重新编码，生成码字为由于码字c1和c2有相同的信息位，故仅将码字c2的校验位传送至目的节点D。进一步的，步骤S3中，目的节点的编码系统满足检验关系Hc＝0，其中，即c1的整个码字与c2的校验位组成码长N+M2的符合码字，与其对应的编码校验矩阵进一步的，信号源点与中继节点，分别使用校验矩阵H1和H2、分组码c1和c2，中继节点将译码器输出作为其信息序列进行再编码，在目的节点的译码器中，联合迭代译码基于双层Tanner图，其中vn(n＝1,…N)为H1和H2的共同变量节点，vn(n＝N+1,…N+M2)为H2的变量节点；为H1的校验节点，为H2的校验节点；每个校验节点为一个检验关系，若一个变量节点的某条边与某个校验节点相连，则表示该变量节点参与了此校验；vn(n＝1,…N)和构成双层Tanner图的第一层，vn(n＝N+1,…N+M2)和构成双层Tanner图的第二层，双层Tanner图结构中的共同信息位同时参与了Tanner图中第一层和第二层校验节点所确定的校验关系。更进一步的，校验节点更新时，采用归一化方法对联合最小和迭代译码带来的过估计进行有效的降低，并根据检验节点输入信息的最小值和次小值的间距差，确定每一次迭代过程中归一化方法中乘性因子的取值。进一步的，变量节点更新时，采用乘性因子修正方案，使得节点消息之间满足独立分布条件。本专利技术降低了联合最小和迭代译码带来的过估计问题，引入乘性因子和加性因子的概念来减少估计。归一化最小和(NormalizedMinSum,NMS)只在MS的基础上引入了乘性因子(少量乘法)，译码复杂度与MS基本相同，但能有效改善译码的性能。NMS译码算法结合最小值和次小值间距差的修正算法，可将该算法运用到G-LDPC码编码协作系统中。相比传统的NMS算法采用固定的修正因子，本专利技术修正方法可在每次迭代过程中，根据最小值和次小值间距差决定使用何种译码过程，更准确的反映校验节点信息。在此基础上，还对变量节点进行了独立化。在译码复杂度相比传统NMS增加不多的前提下，提出联合校验-变量处理译码算法。使译码性能进一步提高，因而具有较强的实用性。同等条件下，本专利技术的误码率性能优于相应的点对点系统，能更好地满足实际通信的需求。附图说明图1为本专利技术的编码协作系统示意图；图2为本专利技术的G-LDPC编码协作系统对应的双层Tanner图；图3为本专利技术的编码协作系统与点对点系统的联合迭代译码性能仿真图；图4为不同译码算法性能仿真图；图5为不同信道下编码协作系统的联合迭代译码性能仿真图。具体实施方式请参阅图1，本实施例提供一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法，包括如下步骤:步骤S01：信源节点S将信息比特序列经过的G-LDPC系统码(LDPC-1)编码生成码长为N的码字步骤S02：协作中继R对S发送的受到噪声干扰的码字进行译码。假定译码器能正确译码，协作中继R用检验矩阵为的G-LDPC系统码(LDPC-2)编码器对上述译码输出码字中的信息比特序列进行再次编码，生成码字为由于码字c1和c2有相同的信息位，故R仅将码字c2的检验位传送至D。步骤S03：对编码协作通信系统目的节点而言，整个编码系统满足如下检验关系Hc＝0；其中，即c1整个码字和c2的检验位共同组成一个码长N+M2的符合码字，与此对应的整个编码系统的检验矩阵为此联合迭代译码算法的更新分为检验节点的更新和变量节点的更新，检验节点更新主要是为了降低译码算法的复杂度在此基础上进一步提高检验节点消息的可靠性；变量节点的更新主要是提高译码算法的性能。基于LDPC编码联合迭代译码方案：步骤S01：信源节点和协作中继分别使用检验矩阵如下H1和H2的分组码c1和c2。协作中继将译码器输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于G‑LDPC编码协作的联合迭代译码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、信源节点S通过编码器G‑LDPC‑S对产生的信息比特编码，生成码字C并通过广播信道将其发送至中继节点R和节目节点D；步骤S2、中继节点R将接收到的信息通过译码器Decoder‑R译码，获取原始的信息比特，再将信息比特通过译码器G‑LDPC‑R重新编码，并将编码取得的校验比特通过广播信道发往目的节点D；步骤S3、目的节点接收来自信源节点S与中继节点R的信息，基于校验矩阵和码字之间的检验关系，通过联合迭代译码算法分析系统的错误码率性能。

【技术特征摘要】
1.一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、信源节点S通过编码器G-LDPC-S对产生的信息比特编码，生成码字C并通过广播信道将其发送至中继节点R和节目节点D；步骤S2、中继节点R将接收到的信息通过译码器Decoder-R译码，获取原始的信息比特，再将信息比特通过译码器G-LDPC-R重新编码，并将编码取得的校验比特通过广播信道发往目的节点D；步骤S3、目的节点接收来自信源节点S与中继节点R的信息，基于校验矩阵和码字之间的检验关系，通过联合迭代译码算法分析系统的错误码率性能。2.根据权利要求1所述的一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法，其特征在于，所述联合译码算法基于双层Tanner图，其检验节点的更新采用基于最小值和次小值的间距差，变量节点的更新基于消息节点的独立分布。3.根据权利要求1所述的一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法，其特征在于，所述信源节点S将信息比特序列经检验矩阵的G-LDPC系统码编码，生成码长为N的码字码字c1中包含原始的信息比特和校验比特。4.根据权利要求1所述的一种应用于G-LDPC编码协作的联合迭代译码方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述中继节点R通过译码器Decoder-R对来自信源节点S的码字c1进行译码恢复出原始比特，再利用校验矩阵通过编码器LDPC-R重新编码，生成码字为由于码字c1和c2有相同的信息位，故仅将码字c2的校验位传送至目的节点D。5.根据权利要求1所述的一种应用于G-LDPC编码协作...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顺外，马金朋，魏琪，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32