一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法技术

本发明专利技术提供一种优化置信度传播的QC‑LDPC码构造方法，用分层PEG(LPEG)算法构造QC‑LDPC模矩阵，构造过程中优化QC‑LDPC码模矩阵中的循环偏移量和环长分布，将高斯近似的串行分层调度(SLS‑GA)算法引入到LBPEG算法中，以优化模因子图中的置信度传播速率。本专利使用OBP‑LBPEG算法构造的可加速置信度传播的QC‑LDPC码，具有较快收敛速度并支持高效译码器，同时可提高译码器的吞吐率。

【技术实现步骤摘要】
一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法
本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法。
技术介绍
实际通信系统标准中，采用的低密度奇偶校验码(LDPC)码大都为准循环LDPC码(Quasi-CyclicLDPC，QC-LDPC码)或其等效变换形式。QC-LDPC码因其具有特定的结构，其译码器中的存储器、运算器等硬件结构都具有简单的结构，同时便于设计译码器的资源和吞吐率，所以实用性LDPC码大多采用QC-LDPC结构。当前的QC-LDPC码设计算法常常采用随机构造算法，其根据某种规则或图结构，随机搜索具有良好性能的码字。随机构造法在参数的选择和灵活性方面比结构化构造法具有优势，但是随机法构造得到的码在编码、译码和性能分析方面具有很强的随机性或不可控性，不利于实际应用。另外一种常用的QC-LDPC码构造算法为采用渐进边增长(progressiveedge-growth,PEG)随机构造算法，PEG算法按照Edge-by-Edge的方式在校验节点和变量节点之间建立边的连接，增加新边时可使图的g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法，其特征在于：用LPEG算法构造QC-LDPC模矩阵，构造过程中优化QC-LDPC码模矩阵中的循环偏移量和环长分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法，其特征在于：用LPEG算法构造QC-LDPC模矩阵，构造过程中优化QC-LDPC码模矩阵中的循环偏移量和环长分布。


2.根据权利要求1所述的一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法，其特征在于，具体过程如下：
1)初始化
a)初始化参数：模矩阵的大小(mb,nb)，及其元素的大小(z)；
b)利用密度推演方法确定变量节点的优化的维度分布Dx；
c)根据变量节点的维度，均匀化校验函数节点的维度分布DC；
2)初始化模因子图，向模因子图中添加nb个变量节点及其nb个似然概率函数节点；
3)构造：向模因子图中逐个添加校验函数节点，挑选变量节点建立连接，并确定边线权重：
a、以当前校验节点为根节点，将当前模因子图展为树状子图；
b、挑选出距离根校验节点最远，即满足DCC约束的变量节点组成S0；
c、从所得集合S0中选择满足RCC-VD约束的变量节点加到当前备选目的节点集合S1中；
d、遍历根节点到目的节点的所有路径，挑选选择满足WCC约束条件的变量节点及其与根节点连线的权重值加入到备选目的节点集合S2中；
e、判断根节点的维度是否已经满足初始维度分布，如果已经满足，则进入步骤3.f，否则返回步骤3.a；
f、判断是否所有校验节点已经被添加进模因子图中，如果满足则进入步骤4，否则返回步骤3；
4)根据构造出的带有偏移量的模因子图，可得到模矩阵，填充相应偏移量的单位循环移位矩阵和全0矩阵，得到最终的QC-LDPC码。


3.根据权利要求2所述的一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法，其特征在于：根据高斯近似算法，所有的外信息和后验概率信息都近似满足高斯分布(m,2m)；当全零码字经过BPSK调制并经过AWGN信道后，变量节点j的后验概率的均值m(Qj)＝mj初始化为2/σ2，L(Qj)的方差为4/σ2；在串行分层调度的置信度传播过程中，rij为校验函数节点i传递给变量节点j的外信息，qji为变量节点j传递给校验函数节点i的外信息，各信息的均值m(·)满足以下迭代关系式：
m(qji)＝mj-m(rij)(11)



mj'＝m(qji)+m'(rij)(13)



函数在(0,∞]上是单调递减，其可利用近似数值进行计算：



在第一次迭代的第i层运算过程中，m(rij)初始化为0



或者



误码性能与mj的关系为：



从上式可知，在置信度传播过程，具有较小置信度均值的变量节点比较容易出错，从而影响整个置信度传播的性能；在LDPC码的SLS算法的一次迭代过程中，应优先计算具有较小置信度均值的变量节点；在设计LDPC码时，应优先选择具有较小置信度均值的变量节点与根节点建立连接，从而在译码过程中，快速提高这些变量节点的置信度；这样形成一个构造约束条件，称为置信度约束。


4.根据权利要求3所述的一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法，其特征在于：在码构造过程中引入高斯近似的分层置信度传播算法和BCC约束条件，保证得到的码字在一次迭代后，变量节点置信度的均值能具有好的均值。


5.根据权利要求2所述的一种优化置信度传播的QC-LDPC码构造方法，其特征在于：将SLS-GA算法引入到LBPEG算法中，以优化模因子图中的置信度传播速率，该算法的具体流程如下：
1)初始化
a、初始化参数：模矩阵的大小(mb,nb)，及其元素的大小(z)；
b、利用密度推演等方法确定变量节点的优化的维度分布Dx；
c、根据变量节点的维度，均匀化校验函数节点的维度分布DC；
d、初始化每个变量节点的后验概率信息均值mj＝2/σ2；
2)初始化模因子图，向模因子图中添加nb个变量节点；
3)逐校验节点添加与其连接的边
a、以当前校验节点为根节点，将当前模因子图展为树状子图；
b、挑选出距离根校验节点最远，即满足DCC约束的变量节点组成S0；
c、从所得集合S0中选择满足RCC-VD约束的变量节点加到当前备选目的节点集合S1中；
d、遍历根节点到目的节点的所有路径，从所得集合S1中选择满足WCC约束条件的变量节点及其与根节点连线的权重值加入到备选目的节点集合S2中；
e、从集合S2中选择具有最小的置信度均值的变量节点vj，建立连接其中是根节点Ci的第k条边；
f、判断根节点的维度是否已经...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，董悦，曹晓冬，范玉进，
申请(专利权)人：天津光电通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12