降低ldpc差错平台的两阶段选择性翻转译码方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信工程中的译码技术，特别是一种降低LDPC差错平台的两阶段选 择性翻转译码方法，其中LDPC指低密度奇偶校验码化OWDensityParity化eckCode， LDPC)，有利于有效降低LDPC差错平台，改善译码性能，减少平均迭代次数，加快收敛速度。
【背景技术】
[0002] 因其良好的抗差错性能，LDPC编码在通信和存储领域得到了广泛应用。为了降 低译码的计算和硬件实现复杂度，常采用BP迭代译码方法，BP是belief-propagation的 缩写，指的是置信度传播法。该方法的缺陷在于：在高性噪比条件下，BP译码的误码率性 能曲线会出现差错平台的现象，影响LDPC码抗差错性能的进一步提升，陷阱集（trapping set)是导致差错平台的主要原因。针对差错平台问题，许多专家学者不断改进BP译码算 法并取得了一些重要成果，具有代表性的成果包括两种两阶段译码算法和平均译码算法 仅Landnerand0.Milenkovic,"Algorithmicandcombinatorialanalysisoftrapping setsinstructuredLDPCcodes, "inProc.Int.Conf.WirelessNetw. ,Commun.Mobile Comput. , 2005,pp. 630 - 635.)。两种两阶段译码算法中包括回溯译码（J.Kang,Q.Huang,S. Lin,andK.A.Ghaffar,"Aniterativedecodingalgorithmwithbacktrackingto lowertheerror-floorsofLDPCcodes, "IEEETr曰ns.Commun. ,vol. 59,no.I,pp. 64 -73,Jan. 2011.)和后处理译码（S.Beo址yuandP.Hosung, "Multi-stagedecodingscheme withpostprocessingforLDPCcodestolowertheerrorfloor, "IEICETrans. Commun.,vol.E94-B,no. 8,pp. 2375 - 2377,Aug. 2011.)。本发明人认为：现有的两阶段译码 算法中后处理译码在第一阶段没有引入提前停止条件，回溯译码在第一阶段的停止条件不 易操作，且在第二阶段没有引入可信节点的有效筛选和其置信度处理技术、可疑节点的有 效筛选、可疑程度排序技术，导致迭代收敛速度较慢和差错平台降低程度有限。平均译码算 法削弱迭代过程中变量节点置信度变化的幅度，防止陷阱集内变量节点快速收敛为错误比 特。该算法能有效降低部分LDPC码（如：margulis码）的BP译码差错平台，但需要较多 的迭代次数才能收敛（收敛较慢），计算复杂度增加。因此本发明人一直致力于设计一种能 降低差错平台，且收敛速度快（复杂度低）的两阶段译码算法，并完成本发明。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种降低LDPC差错平台的两 阶段选择性翻转译码方法，其中LDPC指低密度奇偶校验码化OWDensityParity化eck Code,LDPC)，有利于有效降低LDPC差错平台，改善译码性能，减少平均迭代次数，加快收敛 速度。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 降低LDPC差错平台的两阶段选择性翻转译码方法，其特征在于，包括对输入码字 进行置信度传播BP译码，对于未能成功译码的输入码字执行两阶段选择性翻转译码，其中 第一阶段包括采用BP迭代译码，并按预设停止准则结束第一阶段并进入第二阶段，其中第 二阶段包括从符合停止准则的迭代译码变量节点中按预设筛选准则筛选出W下两类变量 节点：可信节点和可疑节点，并对可信节点的置信度和可疑节点的置信度进行不同处理后 再进行置信度传播BP译码，W达到降低译码差错平台和提高迭代收敛速度的效果。
[0006] 所述停止准则是指当不饱和校验方程的个数经过若干次连续迭代后均保持不变 时，则第一阶段停止并进入第二阶段。
[0007] 所述若干次的具体次数设定与具体LDPC码有关，通过仿真实验进行估计。
[0008] 所述预设筛选准则是指一个变量节点的在第一阶段译码前后置信度值的变化规 律。
[0009] 所述可信节点是指可能接收错误比特但第一阶段迭代译码能W较大概率纠正其 错误的节点，所述可疑节点是指可能接收错误比特但第一阶段迭代译码不能W较大概率纠 正其错误的节点。
[0010] 所述预设筛选准则包括可信节点选取准则和可疑节点选取准则，所述可信节点选 取准则如下：
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[0014] 其中：ym(i)为第一阶段第i个变量节点迭代译码前的置信度值，乂 1沁)为第一阶 段第i个变量节点迭代译码后的置信度值；sign表示正负符号，即Sign(X)表示X的正负 符号；r(i)表示置信度累计量，即译码迭代前置信度的绝对值和译码迭代后置信度的绝对 值之和；a表示设定值；and表示并且；
[0015] 所述可疑节点选取准则如下：
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[0017] 屬f悼(/)|<|>',"(?')|6
[0018] a的取值根据具体LDPC码字并通过仿真实验获得。
[0019] 对可信节点的置信度的处理包括将其置信度放大0，1 < 0《1. 5。
[0020] 对可疑节点的置信度的处理包括：按照迭代前后置信度相对变化值由大到小进 行排序，对排序后的节点置信度值依次进行翻转，每翻转一个置信度，再进行BP迭代译码， 若迭代后不饱和校验方程数减少，则保留翻转结果，否则恢复原来的置信度值，再对下一个 节点的置信度进行翻转和迭代译码，重复W上过程直至译码成功或者所有可疑节点均被处 理。
[0021] 置信度相对变化值泌城=|乂1: (/)-扣(〇| /|巧" (/)。
[0022] 本发明的技术效果如下：本发明降低LDPC差错平台的两阶段选择性翻转译码方 法不仅包括停止准则还包括对两类变量节点，即可信节点和可疑节点，进行筛选和不同处 理，W达到加快收敛速度、打破陷阱集和降低差错平台的目的。本发明的特点：第一阶段采 用停止准则，降低了运算复杂度，节省译码时间；第二阶段对两类节点进行筛选和处理，可 信节点的置信度值得到加强，能够加快收敛速度，可疑节点的按可疑程度排序依次翻转迭 代，能够W较快的速度打破陷阱集，降低差错平台，减少迭代次数和计算复杂度。本发明的 主要优点如下：本发明与其他同样解决差错平台问题的译码算法相比，平均迭代次数更少， 并且译码后的误码性能最优，能够有效降低差错平台，可适用于无线通信和存储领域。
【附图说明】
[0023] 图1是实施本发明降低LDPC差错平台的两阶段选择性翻转译码方法的流程图。 LDPC指低密度奇偶校验码（XowDensityParityQieckCode,LDPC)。
[0024] 图2是（l〇〇8,504)PEG码的译码误码率性能比较图。其中包括本发明译码（本文 译码算法）、回溯译码、后处理译码和平均译码。从图的右边自上而下依次是：BP译码，回溯 译码算法，后处理译码算法，平均译码算法，本文算法。邸R表示误码率。Eb/N。表示比特能 量与信道噪声功率谱密度之比。地表示分贝单位。纵坐标数值自下而上从10的负7次方 到10的零次方。横坐标从0到3。BP是belief-propagation,指置信度传播法。PEG表示 progressive-edge-growth。
[00巧]图3是（864, 648)QC-LDPC码的译码误码率性能比较图。本发明译码误码率 位于全程最下方。QC-LDPC准循环低密度奇偶校验码（如asi-切clicLow-Density Pa;rit5f-Qieck,QC-LDPC)。
[0026] 图4是（2640, 1320)Marguls码的译码误码率性能比较图。本发明译码误码率基 本位于全程最下方。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图（图1-图4)对本发明进行说明。
[0028] 图1是实施本发明降低LDPC差错平台的两阶段选择性翻转译码方法的流程图。如 图1所示，降低LDPC差错平台的两阶段选择性翻转译码方法，包括对输入码字进行置