LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法技术

本发明专利技术提供了一种LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，该方法包括如下步骤：(1)首先对接收信号硬判决，得到向量，对参数进行初始化；(2)计算向量x的伴随式s，如果s中的每一个元素都是1，则宣布译码成功，返回结果x并且结束迭代，否则，迭代次数t加1；(3)计算x的翻转方程E；(4)如果当前迭代次数t属于早停集合S，则启动计数器；(5)根据E和θ找到所有要翻转的比特的位置，翻转这些比特，更新x。记录翻转的比特数量；(6)如果迭代次数t小于最大迭代次数T且计数器的值l小于早停门限λ，转入步骤(2)；否则，返回x并且结束迭代。本发明专利技术的方法能显著减少译码器在低信噪比的平均迭代次数。

Early stop method of multi bit flip decoding with noise gradient descent for LDPC codes

【技术实现步骤摘要】
LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法
本专利技术涉及无线通信中的信道编码
，具体涉及一种LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法。
技术介绍
LDPC(Low-DensityParity-Check)码的传统的比特翻转(BitFlipping，BF)译码方法与和积算法(Sum-ProductAlgorithm，SPA)相比复杂度很低，相应的误码率(BitErrorRate，BER)性能也比SPA译码算法差了很多。为了改进BF译码算法的BER的性能，在译码过程中加入软信息的BF译码算法被提出了。随着这类BF算法的BER性能不断被提升，其算法的复杂度也在提升，其中噪声梯度下降多比特翻转(Multi-NoisyGradientDescentBitFlipping，M-NGDBF)译码算法就是使用软信息的一种典型的BF算法。而对于同一种译码算法而言，其复杂度与该算法的迭代次数成正比。为了获得更好的BER性能，通常译码的最大迭代次数都会达到甚至超过100次。如果译码失败，必然会浪费大量的运算和时间资源。因此，在迭代译码算法的早期迭代时如何判断本次译码能否成功，并及时终止无法正确译码的迭代过程是值得研究的。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决上述问题，本专利技术提出了一种LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，在M-NGDBF译码的迭代过程中使用计数器记录某几次迭代过程翻转的比特的数量，并根据这个值判断是否要在那次迭代就提早停止译码过程。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，该方法包括如下步骤：(1)首先对接收信号y＝(y1,y2,…yn)硬判决，得到向量x＝(x1,x2,…xn)，对迭代次数t、最大迭代次数T、翻转门限θ、计数器的值l、早停集合和早停停门限λ进行初始化；(2)计算向量x的伴随式s＝(s1,s2,…sm)，如果向量x的伴随式s中的每一个元素都是1，则宣布译码成功，返回向量x并且结束迭代，否则，迭代次数t加1，转入步骤(3)；(3)计算向量x的中的每个元素，即每个比特的翻转方程Ek，转入步骤(4)；(4)如果当前迭代次数t属于早停集合，则启动计时器，转入步骤(5)；(5)根据步骤(3)中计算得到的每个比特的翻转方程的值Ek是否小于步骤(1)中初始化后的翻转门限θ来确定有哪些比特是否需要翻转，翻转这些比特，更新向量x，翻转完成后，如果计数器处于启动状态，此时计数器的值即为翻转的比特的数量，记录此时计数器的值l后，停止并清空计数器，转入步骤(6)；(6)如果迭代次数t小于最大迭代次数T且计数器的值l小于早停门限λ，转入步骤(2)；否则，返回向量x并且结束迭代。所述的LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，步骤(2)中所述计算向量x的伴随式s＝(s1,s2,…sm)的具体方法是：根据如下公式使用LDPC码的校验矩阵H和x＝(x1,x2,…xn)计算伴随式s＝(s1,s2,…sm),其中矩阵H是一个m×n维的二进制监督矩阵，n＞m≥1；码长为n的LDPC码的合法码字集合定义为然后码字被双极性转换为被传送的码字通过AWGN信道被定义为接收信号其中z是每一个元素都服从均值为0和方差为的独立同分布高斯随机噪声向量；si表示伴随式s中的第i个元素，i＝1,2,…,m；或者LDPC码的校验矩阵H被定义成一张有m个校验节点和n个变量节点的Tanner图，集合表示与第i个校验节点相连的所有变量节点的集合，hij表示校验矩阵H的第(i,j)个元素；类似的，集合表示与第j个变量节点相连的所有校验节点的集合；x(j)表示x的第j个元素，j＝1,2,…,n；第一次迭代中向量x是发送的长度为n的码字的硬判决向量，每一个元素由xj＝sign(yj)获得，其中yj是接收信号y＝(y1,y2,…yn)的第j个元素，之后的迭代使用上一次迭代更新后的向量x。所述的LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，步骤(3)中所述计算向量x的翻转方程E的具体方法是：根据如下公式计算向量x的翻转方程向量E每一个元素的Ek，k＝1,2,…,n，其中f(x)是目标方程，把发送的码字代入目标方程就能得到目标方程的全局最大值，所以噪声梯度下降多比特翻转译码过程中每一次迭代过程中所有比特的翻转都是为了能让目标方程的值变大，目标方程f(x)根据如下公式定义，w是一个伴随式权重系数，qk是在翻转方程Ek中加入的一个高斯独立同分布随机变量，服从N(0,η2)分布，其中η是噪声系数。有益效果：本专利技术使用基于噪声梯度下降多比特翻转的LDPC码译码方法的早停方法，用几个特定的迭代过程中翻转的比特的数量来决定是否要在该次迭代后就提前结束迭代译码。能够在增加极低复杂度和延时的情况下，极大降低译码器在低信噪比的平均迭代次数，并且保证BER性能在高信噪比的下降在可接受范围内。具体实施方式下面结合具体的实例对本专利技术的技术方案作进一步说明。本专利技术的一种LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，该方法包括如下步骤：(1)首先对接收信号y＝(y1,y2,…yn)硬判决，得到向量x＝(x1,x2,…xn)，对迭代次数t、最大迭代次数T、翻转门限θ、计数器的值l、早停集合和早停门限λ进行初始化；(2)计算向量x的伴随式s＝(s1,s2,…sm)，如果向量x的伴随式s中的每一个元素都是1，则宣布译码成功，返回向量x并且结束迭代，否则，迭代次数t加1，转入步骤(3)；(3)计算向量x的中的每个元素，即每个比特的翻转方程Ek，转入步骤(4)；(4)如果当前迭代次数t属于早停集合，则启动计时器，转入步骤(5)；(5)根据步骤(3)中计算得到的每个比特的翻转方程的值Ek是否小于步骤(1)中初始化后的翻转门限θ来确定有哪些比特是否需要翻转，翻转这些比特，更新向量x，翻转完成后，如果计数器处于启动状态，此时计数器的值即为翻转的比特的数量，记录此时计数器的值l后，停止并清空计数器，转入步骤(6)；(6)如果迭代次数t小于最大迭代次数T且计数器的值l小于早停门限λ，转入步骤(2)；否则，返回向量x并且结束迭代。所述的LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，步骤(2)中所述计算向量x的伴随式s＝(s1,s2,…sm)的具体方法是：根据如下公式使用LDPC码的校验矩阵H和x＝(x1,x2,…xn)计算伴随式s＝(s1,s2,…sm),其中矩阵H是一个m×n维的二进制监督矩阵，n＞m≥1；码长为n的LDPC码的合法码字集合定义为然后码字被双极性转换为被传送的码字通过AWGN信道被定义为接收信号其中z是每一个元素都服从均值为0和方差为的独立同分布高斯随机噪声向量；si表示伴随式s中的第i个元素，i＝1,2,…,m；或者LDPC码的校验矩阵H被定义成一张有m个校验节点和n个变量节点的Tan本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n(1)首先对接收信号y＝(y

【技术特征摘要】
1.一种LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)首先对接收信号y＝(y1，y2，...yn)硬判决，得到向量x＝(x1，x2，...xn)，对迭代次数t、最大迭代次数T、翻转门限θ、计数器的值l、早停集合和早停门限λ进行初始化；
(2)计算向量x的伴随式s＝(s1，s2，...sm)，如果向量x的伴随式s中的每一个元素都是1，则宣布译码成功，返回向量x并且结束迭代，否则，迭代次数t加1，转入步骤(3)；
(3)计算向量x的中的每个元素，即每个比特的翻转方程Ek，转入步骤(4)；
(4)如果当前迭代次数t属于早停集合则启动计时器，转入步骤(5)；
，(5)根据步骤(3)中计算得到的每个比特的翻转方程的值Ek是否小于步骤(1)中初始化后的翻转门限θ来确定有哪些比特是否需要翻转，翻转这些比特，更新向量x，翻转完成后，如果计数器处于启动状态，此时计数器的值即为翻转的比特的数量，记录此时计数器的值l后，停止并清空计数器，转入步骤(6)；
(6)如果迭代次数t小于最大迭代次数T且计数器的值l小于早停门限λ，转入步骤(2)；否则，返回向量x并且结束迭代。


2.根据权利要求1所述的LDPC码的噪声梯度下降多比特翻转译码早停方法，其特征在于，步骤(2)中所述计算向量x的伴随式s＝(s1，s2，...sm)的具体方法是：根据如下公式使用LDPC码的校验矩阵H和x＝(x1，x2，...xn)计算伴随式s＝(s1，s2，...sm)，



其中矩阵H是一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠，张力，潘志文，尤肖虎，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32