一种适用于多元LDPC码的动态多符号翻转译码方法技术

本发明专利技术提供一种适用于多元LDPC码的动态多符号翻转译码方法，根据当前的迭代次数和翻转门限值预设允许同时翻转的最大符号数，实际翻转符号数不能超过预设值。在迭代初期，允许翻转的符号数多，本发明专利技术可以加快译码收敛速度，减少译码时延。随着翻转译码迭代次数的增加，允许同时翻转的符号数逐渐降低，可有效纠正过翻转的符号位，提高翻转精准度，从而改善译码性能，提高系统可靠性。本发明专利技术依据迭代次数分阶段对允许翻转的符号数进行设定。在一次迭代中，优先翻转具有最大与次最大翻转函数值的符号位，然后按编码顺序从第一个符号位检测并翻转其中翻转函数值达到门限值的符号位，直到达到最大允许翻转符号数或遍历所有的编码符号位。符号位。符号位。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多元LDPC码的动态多符号翻转译码方法


[0001]本专利技术涉及多元LDPC码的一种迭代译码方法，具体涉及到一种适用于多元LDPC码的动态多符号翻转译码方法，属于译码


技术介绍

[0002]低密度奇偶校验(LDPC,Low Density Parity Check)码最早是由Gallager博士在1962年提出的一种具有逼近香农极限的线性分组码，Davey和Mackay在1998年首次研究了多元LDPC码，与二元LDPC码相比，中短码长的多元LDPC码具有更好的译码性能，在高阶调制、纠正突发错误等方面效果更佳，在存储、大规模移动通信等场景应用广泛。多元LDPC译码算法分为硬判决译码算法，软判决译码算法和混合判决译码算法，其中软判决算法中引入大量软量的计算，算法复杂度高，收敛慢，硬判决算法译码复杂度低，时延小，更适于在要求快收敛，低时延的通信系统中的应用。对于规则的多元LDPC码，其每列(行)具有相同数量的非零元素，其中每列(行)中非零元素的个数称为列(行)重，这一特性使得硬判决译码算法的实现更加有效。
[0003]在以往的多元LDPC译码算法的研究中，相比于MP(message
‑
passing)和MLgD(majority
‑
logic decoding)，SFD(symbol flipping decoding)算法具有更低的译码复杂度，更易于硬件实现，SFD算法以符号翻转之前的信息作为翻转标准，为了提高纠错性能，一种将符号翻转之后的信息引入SFD的译码算法被提出——SFDP(SFD on prediction)算法(见文献：S.Wang,Z.Wang,L.Jing and Q.Huang,"Symbol flipping decoding algorithm based on prediction for non
‑
binary LDPC codes,"2017Optical Fiber Communications Conference and Exhibition(OFC),2017,pp.1
‑
3.)，分别提出基于翻转后的符号与外部信息和的汉明距离作为预测因素的D
‑
SFDP(SFDP algorithm with binary hamming distance)算法和基于外部信息和出现次数的P
‑
SFDP(SFDP algorithm with plurality logic)算法，为了减少译码过程中局部循环振荡译码现象的出现，相继提出在翻转标准中包含自动调整策略的D/P
‑
SA
‑
SFDP算法和包含噪声作为随机惩罚项的N
‑
D/P
‑
SFDP算法，上述译码算法中，在每次迭代过程中仅仅翻转具有最大或次最大翻转权重函数值的一个符号位，这保证了符号翻转可靠性，但也使得译码需要更多的迭代次数，译码收敛速度慢，译码时延低。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种适用于多元LDPC码的动态多符号翻转译码方法，根据迭代次数将整个译码过程分为多个阶段，每个阶段允许翻转不同数量的符号位，基于先多翻后少翻，先翻转具有最大和次最大翻转权重函数值符号位后翻转其余符号位的翻转原则，实现整体的多元LDPC码的动态多符号翻转译码，有效的打破了最大迭代次数有限的限制，不仅在最大迭代次数有限的情况下提高了译码性能，而且加快了迭代收敛速度，减少了译码时延。
[0005]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种适用于多元LDPC码的动态多符号翻转译码方法，行列重量分别为γ、ρ，定义于q＝2
d
有限域GF(q)的编码长度为N的规则多元LDPC码C，其M
×
N维的校验矩阵H＝[h
m,n
]M
×
N
，其中h
m,n
记为校验矩阵第m行第n列的元素，其取值为q＝2
d
有限域GF(q)中的符号元素，矩阵每行/列分别有为γ和ρ个非零元素。M
j
＝{i:1≤i≤M,h
i,j
≠0}表示第j个符号位参与的校验式的集合，N
i
＝{j:1≤j≤N,h
i,j
≠0}表示参与第i个校验式的符号位的集合，译码方法包括以下步骤：
[0007]步骤1：初始化：将多元LDPC码全部M个行校验式初始化为维度为M的全零行向量s
(1)
＝[s1,s2,...,s
M
](1)
＝0
M
，N个编码符号映射为Nd个比特；经过BPSK调制和AWGN信道传输的加噪信号按N个编码符号可记为y＝[y1,y2,...,y
N
]，其中单个符号包含d个比特接收信号y
j
＝[y
j,1
,...,y
j,d
]，j＝1,...,N；对信号y按比特位硬判决得到初始长度为N的硬判决符号序列其中j＝1,...,N，对于第k次迭代中的第j个符号位定义变量设置翻转门限步长为Δ，符号翻转标志二进制向量其中第k次迭代中的第j个符号位的翻转标志位表示第j个符号位在第k
‑
1次迭代执行了符号翻转操作，表示该符号位上次迭代未翻转；
[0008]初始化最大迭代次数为k
T
，根据迭代次数将整个译码过程分为T个阶段：1～k1次迭代为第1个阶段，最多允许翻转w1个符号，k1+1～k2次迭代为第2个阶段，最多允许翻转w2个符号，
……
，k
T
‑1～k
T
次迭代为第T个阶段，最多允许翻转w
T
个符号，即将迭代次数分为T段{[1,k1],(k1,k2],...,(k
T
‑1,k
T
]}，每段对应的最大的翻转符号数为{w1,w2,...,w
T
}；进入迭代译码，设置初始迭代次数k＝1，初始化符号翻转标志向量译码过程涉及到的矩阵元素和译码符号元素乘加运算均按照有限域GF(q)定义的运算规则；
[0009]步骤2：计算校验式：由s
(k)
＝z
(k)
*H
T
计算当前迭代的M个检验式，s
(k)
，z
(k)
分别表示第k次迭代的校验式向量和译码符号向量，H
T
表示H的转置，若s
(k)
＝0
M
，输出当前译码符号序列z
(k)
，译码成功；否则若k≤k
T
，执行译码步骤3，若k＞k
T
，译码失败，结束迭代译码，其中k表示当前迭代次数；
[0010]步骤3：计算翻转权重函数值：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于多元LDPC码的动态多符号翻转译码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1：初始化多元LDPC码的行校验式、编码符号、最大迭代次数，设置翻转门限步长，初始化符号翻转标志向量；步骤S2：计算校验式，进行校验式判断和最大迭代次数判断；步骤S3：计算翻转权重函数值，确定翻转权重函数向量与对应的符号翻转向量，更新翻转符号数；步骤S4：翻转满足翻转条件的符号位，更新翻转标志位；步骤S5：更新迭代次数，返回译码步骤S2。2.根据权利要求1所述的一种适用于多元LDPC码的动态多符号翻转译码方法，其特征在于，设定行列重量分别为γ、ρ，定义于q＝2
d
有限域GF(q)的编码长度为N的规则多元LDPC码C，其M
×
N维的校验矩阵H＝[h
m，n
]
M
×
N
，其中h
m，n
记为校验矩阵第m行第n列的元素，其取值为q＝2
d
有限域GF(q)中的符号元素，矩阵每行/列分别有为γ和ρ个非零元素；M
j
＝{i：1≤i≤M，h
i，j
≠0}表示第j个符号位参与的校验式的集合，N
i
＝{j：1≤j≤N，h
i，j
≠0}表示参与第i个校验式的符号位的集合，步骤S1具体包括：将多元LDPC码全部M个行校验式初始化为维度为M的全零行向量s
(1)
＝[s1，s2，...，s
M
]
(1)
＝0
M
，N个编码符号映射为Nd个比特；经过BPSK调制和AWGN信道传输的加噪信号按N个编码符号可记为y＝[y1，y2，...，y
N
]，其中单个符号包含d个比特接收信号y
j
＝[y
j，1
，...，y
j，d
]，j＝1，...，N；对信号y按比特位硬判决得到初始长度为N的硬判决符号序列其中j＝1，...，N，对于第k次迭代中的第j个符号位定义变量设置翻转门限步长为Δ，符号翻转标志二进制向量其中第k次迭代中的第j个符号位的翻转标志位表示第j个符号位在第k
‑
1次迭代执行了符号翻转操作，表示该符号位上次迭代未翻转；初始化最大迭代次数为k
T
，根据迭代次数将整个译码过程分为T个阶段：1～k1次迭代为第1个阶段，最多允许翻转w1个符号，k1+1～k2次迭代为第2个阶段，最多允许翻转w2个符号，
……
，k
T
‑1～k
T
次迭代为第T个阶段，最多允许翻转w
T
个符号，即将迭代次数分为T段{[1，k1]，(k1，k2]，...，(k
T
‑1，k
T...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜明，范东丽，刘蕴箫，包秀文，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：