一种基于重要性采样技术的ldpc码打孔算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于重要性采样技术的LDPC码打孔 算法。
【背景技术】
[0002] 通信信道的信道状态通常是随时间时刻变化的。传统的信道编码是采用固定的 码率来传输信息，这种做法是不合适的。当信道状态变差时，可能会造成传输误码率的增 高；当信道状态变好时，可能会造成传输速率过慢，资源的浪费。通过自适应编码调制技术 可有效的克服此缺点。自适应编码调制技术可以动态适应信道的变化，从而提高传输速率 和传输可靠性，逼近Shannon容量限。即在信道状态较差时，用低码率码字和低阶调制模式 传输。信道状态变好时，采用高码率码字和高阶调制模式传输。自适应编码调制技术实施 的关键就是构造一系列码率不同的码字。构造不同码率的码字是通过速率兼容技术来实现 的。速率兼容技术可以实现的码率从低到高，或者从高到低的灵活变换，打孔是速率兼容技 术的一种，其原理为，给定一个低码率母码码字，然后通过删除码字中部分校验位比特，从 而来提高传输码字的码率。例如，一个给定码长为η比特的码字，传输的信息比特数为k，则 该码的码率为R=k/n，将其作为母码进行打孔操作，假设一共删除了d个校验比特，则升高 后的码率为R' =k/(n_d)。
[0003] 2006年Ha.J首次提出一种分组排序算法。由于LDPC码主要通过迭代译码。分组 排序算法选择出具有不同的迭代恢复次数的节点来打孔，根据选择的节点的个数，来构造 不同码率的LDPC码。首先，把LDPC校验矩阵展开成树图形式。再根据节点在树图上的结 构，把所有的节点分成η组（分别为1步可恢复节点，2步可恢复节点，...，k步可恢复节 点，...），如图1所示。1步可恢复节点就是在迭代译码过程中，只需要一次迭代，就能通过 (被）传递来的信息所纠正。最后将每一组的所有节点通过特定的规则排列顺序。所有的 节点就变成了一个有序的序列，从第1组排列到第η组。根据需要构造的码率，从这个序列 的开始端来选择打孔节点。
[0004] 分组排序算法是在树图的基础上来选择打孔节点。所有的打孔节点在译码恢复的 过程中，都是按照已经设计好的树图来恢复，即在迭代译码过程中，通过树图中的未打孔节 点传递给打孔节点正确信息，来纠正打孔节点。算法在选择打孔节点时，尽量较多地选择1 步可恢复节点或者2步可恢复节点。这种恢复步长较短的节点，会将大量有效的校验信息 集中自己身上。由于大量的有效校验信息被集中在这些节点附近，那么剩余的较长恢复步 长的节点周围的有效校验信息就很少。这就造成了译码恢复时，较长恢复步长的节点译码 错误的概率较大，因此，分组排序算法在选择待删除节点时，形成了一种贪婪选择的模式， 即局部最优化，但整体的译码性能并不是很好。
[0005] 近些年来，出现的打孔算法都是在分组排序算法的基础上改进的，有些算法增加 了一些内部结构的搜索，例如停止集，环外来信息度等等。这些新的打孔算法在性能上有所 提高，但算法只局限于某种特定信道，后者忽视了信道的影响。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服了上述分组排序算法性能较差的缺点，提出了一种可以适 应各种信道的打孔方法，以改善LDPC码的误码率性能，并有效地降低了打孔码字错误平层 的一种基于重要性采样技术的LDPC码打孔算法。
[0007] -种基于重要性采样技术的LDPC码打孔算法，包括以下步骤：
[0008] 1)对LDPC码在某一信道下，进行仿真，找到LDPC码的性能曲线进入错误平层时的 信噪比阈值；
[0009] 3)在此信噪比阈值下，利用重要采样技术，对LDPC码进行错误冲击，并记录下造 成LDPC码译码错误的节点位置和错误次数；
[0010] 3)根据步骤2)记录的错误次数，由大到小，对相应的节点进行排序。这些节点都 是对LDPC码译码性能危害较大的点。随着此序列的顺序，节点危害性逐步降低。将此序列 分成m组，分别为Sm,Smu…，S1;
[0011] 4)依据目标码率R'，计算需要删除的校验比特个数
为母码的长度，K为信息位长度；
[0012] 5)按照一定规则选择出符合要求的节点，构成集合Ω2;
[0013] 6)如果集合Ω2与集合S"的交集不为空，则在它们的交集中随机选择一个节点作 为打孔节点，否则就持续寻找集合Ω2与集合的交集。如果直到集合Ω2与集合Sl的交 集也为空，就在集合〇2中随机选择一个节点作为打孔节点；
[0014] 7)重复操作步骤5、6，直至符合删除比特的个数Np，达到目标码率。
[0015] 在本发明的较佳实施例中，所述步骤5)中按照一定规则选择出符合要求的节点， 构成集合Ω2，按如下步骤进行：
[0016] a)把所有的连接打孔节点最少的校验节点存入到集合(Τ;
[0017] b)把集合(T中所有的校验节点中，每个校验节点展开的恢复树中未打孔节点数量 最少的校验节点存入到集合C'中；
[0018] c)把与集合C中的校验节点相连的所有变量节点存入到集合Ω中；
[0019] d)把集合Ω中，与每个变量节点相连同一个校验节点的打孔节点总数最少的变 量节点存入到集合中；
[0020] e)把集合Ω ，与每个变量节点相连的校验节点，以这些校验节点展开的恢复树 中的未打孔节点总数之和最少的变量节点存入到集合Ω2中。
[0021] 在本发明的较佳实施例中，所述步骤7)中按如下步骤进行：
[0022] a)从所有变量节点V,，je{1，L，η}中删除步骤6所选择的那个节点；
[0023] b)将Νρ的值减一。如果Νρ为零，则算法结束，否则重复步骤3、步骤4、步骤5。
[0024] 本发明中的基于重要性采样技术的LDPC码打孔算法首先利用重要性采样技术搜 索出LDPC码译码过程中陷入陷阱集的错误比特位置，然后将这些错误比特位置做为一个 新的选择标准，加入到之前的打孔算法中，由新设计的打孔算法构造的不同速率的码字， 该LDPC码打孔算法可以适应各种信道的打孔方法，以改善LDPC码的误码率性能，在瀑布区 和错误平层区都有较好的译码性能，能有效地降低了打孔码字的错误平层。
【附图说明】
[0025] 图1是分组排序算法分组示意图；
[0026] 图2是本发明对规则LDPC码打孔方案与传统方法系统误码率仿真结果的对比示 意图；
[0027] 图3是本发明对非规则LDPC码打孔方案与传统方法系统误码率仿真结果的对比 示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明做进一步的说明，
[0029] 对于一个码长为N，信息位长为K的母码，其校验矩阵为H^，（m=Ν-Κ，η=N)， 本发明的具体实现步骤如下：
[0030] 步骤1，对LDPC码在高斯信道下，进行仿真，找到LDPC码的性能曲线进入错误平层 时的信噪比阈值X;
[0031] 步骤2,利用重要采样技术，对LDPC码进行错误冲击，冲击信号为nbit高斯噪声， 即在LDPC码编码调制后的码字上，加入nbit高斯噪声，测试其译码性能。信噪比设定为 信噪