LDPC码的一种改进分层阈值偏移最小和译码方法

本发明属于信道编码，涉及一种优化的分层阈值偏移最小和(improvedlayered threshold offset min-sum,iltoms)ldpc译码方法。

背景技术：

1、随着通信技术的快速发展，信道编码技术成为当今的研究热点。低密度奇偶校验(low-density parity-check,ldpc)码作为一种逼近香农容量限、具有线性编译码复杂度的分组码，在通信系统中发挥着重要的作用。在过去的几十年里，它被应用于各种场景中如：wimax、数字视频广播(dvb,digital video broadcast)、ieee 802.11。ldpc码被3gpp选为第五代通信(5g)中，增强型移动宽带(embb)场景中的信道编码方案。

2、ldpc代码由稀疏校验矩阵定义，迭代可以在校验节点和变量节点之间实现。较为优秀的软判决译码算法被称为置信传播(bp,belief propagation)算法。bp算法的译码性能非常接近香农极限，但其计算复杂度较高。为此，提出了最小和译码(min-sum,ms)算法，通过只使用比较和加法操作来降低计算复杂度。与bp算法不同的是，在校验节点更新过程中，ms算法的最小函数生成一个近似的消息。因此，可以发现译码纠错性能的显著损失。为了弥补这种性能下降，学者们引入了许多改进的原始ms算法的变体，如偏移最小和(offsetmin-sum,oms)译码算法和归一化最小和(normalized min-sum,nms)译码算法。与ms算法相比，这些改进的ms算法提高了性能，但复杂度略有增加。现有的ms算法与bp算法之间的性能差距为提高译码性能提供了空间。

3、本发明针对ldpc译码算法的收敛速度和译码性能较差的问题，提出一种优化的分层阈值最小和译码方法，其收敛速度较快、易于硬件实现、纠错性能较好。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种ldpc码译码方法。该方法在oms译码算法的基础上，通过在最小值近零处添加一个阈值，在最小值小于该阈值的情况下选择局部最优的算法规避了oms译码算法的归零损失，并在最小值较大时设置一个阈值来改善高信噪比时的译码性能，并且采用分层调度的方式进一步提高了译码性能。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方法：

3、首先，由信道得到的消息进行处理初始化，根据接收到的信道输出初始化先验对数似然比(llr)，对于校验节点的初始化为将其置零，对于变量节点的信息的初始化则是等于初始化的先验对数似然比即

4、然后对校验节点信息进行更新，其更新方式首先由文献[1]“hatami h,mitchelld g m,costello d j,et al.a threshold-based min-sum algorithm to lower theerror floors of quantized ldpc decoders[j].ieee transactions oncommunications,2020,68(4):2005-2015.”如果最小值的幅度低于某个阈值τ，则选用nms译码算法或者oms译码算法，而如果幅度大于τ，则考虑使用ms译码算法。该方法可以改善高信噪比区域的译码性能，然后本发明在最小值等于偏移因子处设置另一个阈值，当最小值小于这个阈值时采取局部最优算法(nms)来替代原本的算法规避信息归零的问题。

5、然后进行变量节点的更新。接着根据跟新后的校验节点信息和变量节点信息进行llr的更新。

6、最后进行译码判决，根据更新后的llr对译码进行判决，如果译码成功或者达到设置的最大迭代次数则退出迭代，否则进行下一次迭代。

7、本发明的有益效果在于：

8、本发明涉及ldpc码的一种改进分层阈值偏移最小和译码方法。进一步分析本发明构译码方法步骤可知，该方法相比传统算法只需要增加两个阈值，在具体节点更新方式上是没有产生复杂度的变化。因而其计算复杂度无明显变化。经过仿真分析，本发明所提出译码方法与其他两种种译码算法相比，其纠错性能较好。

技术特征：

1.ldpc码的一种改进分层阈值偏移最小和译码方法，该方法在偏移最小和(offsetmin-sum,oms)译码算法的基础上，通过在最小值近零处添加一个阈值，在最小值小于该阈值的情况下选择局部最优的算法规避了oms译码算法的归零损失，并在最小值较大时设置一个阈值来改善高信噪比时的译码性能，并且采用分层调度的方式进一步提高了译码性能，其具体步骤如下：

技术总结
本发明涉及LDPC码的一种改进分层阈值偏移最小和译码方法。该方法在偏移最小和译码算法的基础上，通过在最小值近零处添加一个阈值，在最小值小于该阈值的情况下选择局部最优的算法规避了偏移最小和译码算法的归零损失，并在最小值较大时设置一个阈值来改善高信噪比时的译码性能，并且采用分层调度的方式进一步提高了译码性能。仿真结果表明，在误码率为10<supgt;‑6</supgt;时，本发明所提出的译码方法与TOMS译码算法和TAMS译码算法相比，其纠错性能较好，且复杂度没有明显变化。

技术研发人员：袁建国,张育宁,王姿现,赵江
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14