基于c2v动态选择策略的ldpc码动态异步更新方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种基于C2V动态选择策略的LDPC码动态异 步更新方法。
【背景技术】
[0002] 19世纪60年代，Gal lager首次提出LDPC码，也即二进制低密度奇偶校验码。自LDPC 码在1996年被重新发现以后，LDPC码就得到了学术界和工业界的广泛关注。在这十几年的 研究过程中，LDPC码的优异性能逐步展现出来。LDPC码是一类具有交织特性的线性分组码， 不用引入交织器就有很好的抗突发错误性能，可避免时延。码字本身的稀疏性使得LDPC码 的译码复杂度较低，具有较低的误码平底。从码字的构造到译码算法优化以及最后的性能 分析，LDPC码拥有一套系统的优化设计方法。LDPC码具有极高地应用前景，目前LDPC码已经 被WiMAX、UWB、卫星数字视频、IOG Base-T等列为标准编码方式，在未来LDPC码还将广泛应 用于卫星通信、海洋探测、光传输、量子保密通信、全息存储等方面。
[0003] 在LDPC码的译码方法方面，从消息更新的调度来看，主要分为三种不同的消息更 新策略：同步消息更新策略、固定顺序异步更新策略和动态异步消息更新策略。动态异步消 息更新策略是三种策略中收敛速度最快，纠错性能最好的，非常适合应用于需要快速译码 的场合。2007年，Casado等人提出了一种基于残差的置信传播算法即RBP算法，把残差值的 大小作为动态异步更新算法中的量度，根据残差的大小动态的选择要更新的消息，没有固 定的更新顺序，可以集中计算资源优先更新那些最不稳定的节点消息。RBP算法是一个贪婪 性较高的算法，每次都优先更新具有最大残差的边信息。为了降低RBP算法的贪婪性， Casado在RBP算法的基础上提出了贪婪性较低的NWRBP算法。后来Kim等人提出了一种基于 变量节点到校验节点的VC RBP译码算法，该方法使用变量节点到校验节点的残差作为选择 策略，以降低贪婪性的影响。接着，Liu等人先后提出了一种基于消息相对残余度的EDS-LBP 译码算法和基于变量节点到校验节点消息残差的智能动态IVC RBP译码算法，这两种算法 在纠错性能和收敛速度方面都得到了提升。Lee等人针对动态异步更新算法的消息更新的 不公平性以及算法的贪婪性进行了相应的改善，尽管性能优异，但动态异步更新算法仍存 在一些不足之处。目前，LDPC码的研究者仍然对动态异步更新算法进行深入的研究，以求得 更大的性能关破。
[0004] 动态异步更新算法动态地调整消息更新顺序，动态分配资源会导致消息更新的不 公平性。在一次译码迭代中，有些消息会被更新很多次而有些消息的更新次数较少甚至没 有被更新，过多或过少的更新都会影响算法的纠错性能和收敛速度。动态选择策略决定着 译码过程中消息的更新次序，是动态异步更新算法中至关重要的一部分，但是这方面的研 究却很少。目前绝大多数的动态异步更新算法都是根据消息更新前后残差的大小作为消息 动态更新的量度，认为残差越大的信息其可靠性越小，应当优先更新。在基于变量节点的点 残差和校验节点到变量节点(C2V)的边残差中，其动态选择策略都是选择残差为量度，但是 单纯依靠残差的动态选择策略在一定程度上有失准确性，会对不可靠信息造成误判。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于C2V动态选择策略的LDPC码动 态异步更新方法，它充分利用了译码过程中消息的动态变化特性，快速准确地定位最不可 靠的消息，可以为动态异步更新方法提供更加合理的消息更新顺序，从而使得方法合理分 配计算资源，加快了收敛速度，提升了译码性能。
[0006] 本发明采用的技术方案如下：
[0007] 一种基于C2V动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法(也即V-CVRBP算法），在变 量节点的点残差和校验节点到变量节点的边残差中，采用了三重判定的动态选择策略选出 最不稳定的变量节点和最不可靠的C2V边信息进行更新，所述三重判定的动态选择策略包 括步骤如下：
[0008] S11.根据稳定性判据对所有变量节点进行判定，若存在不稳定的变量节点则从中 找出残差最大的不稳定的变量节点，否则就从所有变量节点中找出具有最大残差的变量节 点；其中，稳定性判据是在LDPC码的迭代译码算法中，若一个变量节点的LLR值符号在连续 三次迭代后保持不变，则称该变量节点是稳定的；
[0009] S12.从最大残差的变量节点出发，寻找残差最大的C2V边信息；
[0010] S13.点残差最大的不稳定变量节点和边残差最大的边将在动态异步更新算法中 优先被更新；
[0011] 其中，边残差和点残差的计算公式为r(mk)= I |f(mk)-mk| I，当r(mk)是边残差时，mk 和f(mk)分别表示更新前后的边信息；当r(mk)是点残差时，mk和f(m k)分别表示更新前后变 量节点的LLR值。
[0012] 本发明中基于三重判定的动态选择策略，开始在大范围内搜索不可靠信息，经过 稳定性判据条件之后缩小了搜索范围，通过变量节点最大点残差的条件过滤后进一步缩小 了搜索范围，最终只需计算比较与残差最大的不稳定变量节点相关联的边残差来确定最不 稳定的边信息。此外，边残差和点残差利用了前后两次译码信息，稳定性判据利用了连续三 次译码后的判决信息。新的动态选择策略充分利用了译码过程中信息的动态特性，通过层 层筛选更加准确快速地为动态异步更新方法提供消息的更新次序，进一步加快收敛速度， 提尚译码性能。
[0013] 具体地，本发明将三重判定的动态选择策略具体应用在变量节点的点残差和校验 节点到变量节点的边残差中，具体步骤包括如下：
[0014] S21.用稳定性判据对所有变量节点进行判定;若存在不满足稳定性判据的变量节 点，则从不稳定变量节点集合他中找出最大残差的变量节点；若所有变量节点都满足稳定 性判据，则从稳定变量节点集合N 2中找出具有最大残差的变量节点，然后执行S21;
[0015] S22.找出与S21中具有最大残差的变量节点Vi相连的校验节点集合Sj，即Sj= {Cj CjeN(Vl)}，并找出与集合&中所有校验节点相连的变量节点集合V k，其中Vk包含变量节点 Vi；
[0016] S23.计算集合&到集合Vk的边残差，并从中找出具有最大边残差的边Cj2v k;此处 的边Cj2vk也即S12所要寻找的残差最大的C2V边；
[0017] S24.把S21到S23中寻找到的最大残差的变量节点Vi和最大边残差的边Cj2Vk作为 最终的最不稳定的变量节点和最不可靠的边，以便在译码方法中优先被更新。其中：N(Vl) 表示与变量节点^相连的所有校验节点的集合。
[0018] 在一次迭代中一个消息更新过程的更新步骤包括如下：
[0019] S31.根据三重判定的动态选择策略选出最不稳定的变量节点Vi和最不可靠的边 Cj2Vk，更新校验节点Cj到所有与校验节点Cj相连的变量节点N(Cj)的消息，即对所有Vb e N (Cj)更新消息€
[0020] S32 ·更新变量节点Vb，并将残差r(气)和，:)置为0;
[0021] S33.对所有与变量节点外相连的校验节点，更新变量节点外到这些校验节点的消 息，即对所有caeN( Vk)更新消息(?，，/;
[0022] S34.对所有VdeN(ca)\Vl，预计算残差r(气,&)，为下次译码迭代做准备。
[0023] 其中：)表示变量节点Vl的点残差；Kwr;.n )表示校验节点c倒变量节点外的 边残差;N(Cj)表示所有与校验节点Cj相连的变量节点的集合;N(c a)\vi表示除变量节点Vi外 所有与校验节点(^相连的变量节点的集合；Jii,%表示校验节点C j传递给变量节点Vb的信 息；0,.。表示变量节点Vk传递给校验节点^的信息。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果:本发明不单纯依靠残差为量度，而是设 置了稳定性判据，充分利用了译码过程中消息的动态变化特性，快速准确地定位出最不可 靠的消息，可以为基于变量节点和校验节点到变量节点消息残差的动态异步更新方法提供 更加合理的消息更新顺序，从而使得方法合理分配计算资源，加快了收敛速度，提升了译码 性能。
【附图说明】
[0025]图1:本发明三重判定的动态选择策略流程图；
[0026] 图2:本发明基于C2V动态选择策略流程图；
[0027] 图3:本发明基于C2V动态选择策略中最不可靠边的选择示意图；
[0028] 图4:本发明V-CVRBP译码算法示意图；
[0029] 图5:1/2-(576，288)LDPC码的纠错性能对比；
[0030] 图6:1/2-( 1152，576)LDPC码的纠错性能对比；
[0031] 图7:1/2-(576,288)0^(：码在信噪比为2.5(^时收敛性能对比。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0033]如图1，为本发明基于C2V动态选择策略的LDPC码动态异步更新方法提出的三重判 定的动态选择策略流程图。
[0034] S11.根据稳定性判据对所有变量节点进行判定，若存在不稳定的变量节点则从中 找出残差最大的不稳定的变量节点，否则就从所有变量节点中找出具有最大残差的变量节 点；其中，稳定性判据是在LDPC码的迭代译码算法中，若一个变量节点的LLR值符号在连续 三次迭代后保持不变，则称该变量节点是稳定的；
[0035] S12.从具有最大点残差的变量节点出发，寻找具有最大边残差的