一种基于节点可靠度动态修正准则的LDPC译码方法

文档序号:41231566发布日期:2025-03-14 11:59阅读:72来源:国知局

本发明涉及纠错码ldpc译码方法,具体涉及一种基于节点可靠度动态修正准则的ldpc译码方法。


背景技术:

1、随着通信服务场景与应用类型的复杂化以及通信性能指标的提高,人们对移动通信技术的传输安全性和传输速率提出了更高的要求。信道编译码技术是现代移动通信的重要组成部分,低密度奇偶校验码ldpc是一种接近于香农极限的编码方案,其编码方式简单明了而译码复杂度相对较低,同时具备并行操作的能力,非常适合在实际应用中的硬件实现。比较经典的ldpc译码算法主要有spa和bp算法等。该译码算法使用软信息进行译码迭代,其中概率信息和对数似然比llr信息,通过不断迭代运算可以达到接近香农极限的译码性能。但由于软判决算法计算概率信息时大量使用乘法运算操作,导致其需要较高的计算复杂度和计算资源,硬件实现困难。

2、采用对数似然比信息表示概率信息可以将大量乘法操作转为加法操作,大大降低了计算复杂度。此后,学者们提出了各种改进算法如最小和ms算法、bp-based近似算法等以降低译码复杂度,但又会带来译码精度的损失。故提出基于可靠度的二元ldpc译码算法,该类算法会根据判决前后的比特位信息提取可靠度信息帮助译码,在一定程度提高译码复杂度的同时提高译码性能。其中最典型的是加权比特翻转wbf算法与其改进算法,如mwbf(modified wbf)算法、imwbf算法等,这两种算法在降低计算复杂度的同时,减少了译码性能的损失,然而因为其加权系数固定,会导致伪局部极大值现象的出现,在某些多元ldpc码中存在错误平层。此外,它还存在振荡现象,且可能产生误差下限等问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于节点可靠度动态修正准则的ldpc译码方法,旨在解决现有的ldpc译码方法存在降低算法复杂度时,带来译码性能降低且存在变量节点振荡不收敛的技术问题。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种基于节点可靠度动态修正准则的ldpc译码方法,包括下列步骤:

3、步骤1:对传入的信道信息值进行初始化处理,充当变量节点的初始化信息;

4、步骤2:判断当前迭代次数是否达到了预设的最大迭代次数,若达到,则退出循环,输出译码码字,否则,则进入步骤3;

5、步骤3:将变量节点信息传入,计算校验节点传递给变量节点的外信息;

6、步骤4:将校验节点信息传入,计算变量节点传递给校验节点的外信息;

7、步骤5:判断当前每个变量节点信息值的符号,若与上一轮迭代时的符号相同,则将修正因子的值放大,若不同,则将修正因子的值缩小;

8、步骤6:判断修正因子的值是否已超出所设定的阈值,若超出最大阈值,则使该修正因子的值和对应的变量节点的值归零;若超出最小阈值,则使修正因子等于最小阈值;

9、步骤7:将变量节点与修正因子相乘,可靠度高的变量节点的信息值被放大,可靠度低的变量节点信息值被缩小;

10、步骤8:变量节点的全信息的计算以及硬判决;

11、步骤9:对判决结果进行校验,满足校验和为零,译码结束,输出译码结果,若不满足条件,则进入步骤s10;

12、步骤10:返回步骤s2的译码迭代过程,进入下一轮迭代,同时将上次迭代的信息传递给需要更新的校验节点,用于对校验节点的分配;

13、可选地,对于信道信息的初始化处理,将校验节点的初始化信息值设置为0,而变量节点的初始信息值来自于信道初始消息为

14、

15、l(pi)表示信道初始定义的信息值,即第一次迭代时的变量节点传递给校验节点的外信息;pi(b)表示接收端收到yi后,对应发送端码字ci=b的后验概率,b=0,1;vi为第i个变量节点。

16、可选地,校验节点的更新规则包括以下计算公式:

17、a.bp算法,校验节点向变量节点传输信息的计算公式如下:

18、

19、b.ms算法,校验节点向变量节点传输信息的计算公式如下:

20、rji=πi′∈v(j)\isgn(qi′j)·mini′∈v(j)\i(|qi′j|)

21、c.nms算法,校验节点向变量节点传输信息的计算公式如下:

22、rji=α·πi′∈v(j)\isgn(qi′j)·mini′∈v(j)\i(qi′j)

23、d.oms算法,校验节点向变量节点传输信息的计算公式如下:

24、rji=max(mini′∈v(j)\i(|qi′j|)-β,0)·πi′∈v(j)\isgn(qi′j)

25、其中,表示第l次迭代校验节点j传递给变量节点i的外信息,b=0,1;表示第l次迭代变量节点i传递给校验节点j的外信息,b=0,1;v(j)\i表示除第i个变量节点外,与第j个校验节点相连的其他变量节点集合,v(j)\i={k:hkj=1,k≠i};α为nms算法的缩放因子,β为oms算法的偏移因子。

26、可选地,变量节点传递给校验节点的外信息,v2c的计算公式如下:

27、

28、qij=qij*αij

29、αij=1/num(i,j)

30、其中,c(i)\j表示除第j个校验节点外,与第i个变量节点相连的其他校验节点集合,c(i)\j={k:hik=1,k≠j};αij表示每个变量节点的动态修正因子;num(i,j)用于衡量变量节点i传递给校验节点j的外信息的可靠度。

31、可选地,αij为变量节点传递给校验节点外信息的动态偏移修正因子,在每次新的迭代中每个变量节点都会与其一一对应的修正因子αij相乘,其修正因子的值由该节点的可靠度来确定,若该节点可靠度高,则修正因子的值放大,否则缩小。该变量节点的可靠度用前后两次迭代中变量节点传递给校验节点外信息的符号是否一致来判断,符号相同则为可靠的节点,符号不同则为动荡节点。其公式如下:

32、

33、其中,vij(l)(i,idx(j))表示当前变量节点传递给校验节点外信息,vij(l-1)(i,idx(j))表示上一次迭代中变量节点传递给校验节点外信息。

34、可选地,其变量节点传递给校验节点外信息的动态偏移修正因子αij的大小有规定的阈值,在阈值的限定下,使变量节点传递给校验节点的外信息的大小变动在一个稳定的范围内。

35、可选地,变量节点的全信息的计算以及硬判决公式如下:

36、

37、当qij>0,即后验概率大于0时,将第i个变量节点vij判决为0,反之判决为1。

38、与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

39、(1)本发明通过动态调整节点可靠度修正因子,提升了译码的准确性和收敛速度。

40、(2)本发明设定修正因子阈值,避免过度调整,保证译码稳定性并提高抗噪声能力。

41、(3)本发明通过智能判断校验和,能够快速退出迭代,降低译码延时,提高实时性。

42、(4)本发明在不同信道条件下自适应调整译码策略,提高系统的鲁棒性和容错性。

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