一种基于短环分布的加权消息传递译码方法

文档序号:10491789阅读:366来源:国知局
一种基于短环分布的加权消息传递译码方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于短环分布的加权消息传递译码方法,包括如下步骤:步骤1、初始化;步骤2、计算校验矩阵H中每边参与的环长为g的环的个数,g为H对应的Tanner图中最短环的环长;步骤3、计算校验矩阵H中每条边的权重参数wnm,wnm表示变量节点vn与校验节点cm之间边Enm的权重;步骤4、计算校验节点传给变量节点的消息值;步骤5、计算变量节点传给校验节点的加权消息值;步骤6、计算校正子向量步骤7、若校正子向量为零向量或当前循环次数等于设定的最大循环次数,则转向步骤8;否则转向步骤4,同时循环次数加1;步骤8、输出码字。充分考虑LDPC码内部结构的差异以提升译码性能。
【专利说明】
一种基于短环分布的加权消息传递译码方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种基于短环分布的加权消息传递译码方法。
【背景技术】
[0002] 信息在通信信道中传输过程中会受到各种噪声的干扰,为了保证信息的准确传 输,需要在通信系统中加入信道编码。作为当前译码性能最优的一类信道编码,LDPC码(Low Density Parity Check Code:低密度奇偶校验码)同时也具备了译码复杂度低的优点,在 采用消息传递(Message Passing,MP)译码方法进行迭代译码时,复杂度可降至正比于码 长,消息传递方法亦可称为BP方法。由于校验矩阵对应的Tanner图上存在短环,所以在采用 BP译码时会产生相关性较高的消息,从而影响译码性能。
[0003] 为了减少短环的影响,Wymeersch等人[H.Wymeersch, "Uniformly reweighted belief propagation for estimation and detection in wireless networks,''IEEE Transactions on Wireless Communications,vol ? 11,no ? 4,pp ? 1587-1595,2012 ?]构造了 一种均勾加权置信传播方法(Uniformly Reweighted Belief Propagation,URW_BP):在消 息传递的过程中赋予每个消息一个小于1的权重,该权重对于一个固定的码是唯一的。该方 法的优点是当LDPC码是由代数构造时比较适用,缺点是未考虑LDPC码的局部结构差异,适 用范围较小。

【发明内容】

[0004] 针对上述问题,本发明提供一种基于短环分布的加权消息传递译码方法(Cycle-based Weighted BP,CW_BP),根据每条边参与的短环的数量来确定相应的权重 (0 〈权重〈 1),充分考虑LDPC码内部结构的差异以提升译码性能。
[0005] 为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
[0006] -种基于短环分布的加权消息传递译码方法,其特征在于,包括如下步骤:
[0007] 步骤1、初始化,包括:
[0008] A、采用高斯信道BPSK调制发送模型,将符号0映射为1发送,符号1映射为-1发送;
[0009] B、设置最大循环次数且设初始循环次数为0;
[0010] c、计算信道接收概率;
[0011 ]步骤2、计算校验矩阵H中每边参与的环长为g的环的个数,g为H对应的Tanner图中 最短环的环长;
[0012] 步骤3、计算校验矩阵H中每条边的权重参数wnm,wnm表示变量节点vn与校验节点c m 之间边E?的权重;
[0013] 步骤4、计算校验节点传给变量节点的消息值;
[0014] 步骤5、计算变量节点传给校验节点的加权消息值;
[0015] 步骤6、计算校正子向量通;:
[0016] 步骤7、若校正子向量?为零向量或当前循环次数等于设定的最大循环次数,则 转向步骤8;否则转向步骤4,同时循环次数加1;
[0017] 步骤8、输出码字。
[0018]优选,步骤3中校验矩阵H中每条边的权重参数w?的计算如下:
[0019] 令E= {Enm}为Tanner图中边的集合,0<wnm < 1,找出经过边Enm的最短环的个数,令 Ng(nm)为边Enm参与的环长为g的环的数目,则:
[0020] =max
[0021 ] wnm=5( l-Ng(nm)/Ng_max)+l-5,其中,g为H对应的Tanner图中最短环的环长,Ng_max 为Tanner图中一条边参与环长为g的环的数目最大值,0<S<1。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023] 译码器根据每条边参与的最短环的个数赋予每边不同的权重(0〈权重〈1),对于 Tanner图中的一条边,传递消息间的相关性和其参与的最短环的个数有关,个数越多则权 重越低;个数越少则影响越少,从而赋以越高的权重值。在消息更新的过程中,本发明对标 准BP方法中传递的消息进行加权修正,完成译码,本发明使译码性能较BP方法有显著提升。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明一种基于短环分布的加权消息传递译码方法的流程图;
[0025] 图2为PEG504码最短环分布;
[0026] 图3为PEG504码在不同信噪比下的译码曲线;
[0027] 图4为PEG504码在信噪比为4.3dB时不同最大迭代次数的译码曲线。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述,以使本领 域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限 定。
[0029] -种基于短环分布的加权消息传递译码方法,如图1所示,包括如下步骤:
[0030] 步骤1、初始化,包括:
[0031] A、采用标准的高斯信道BPSK调制发送模型,将符号0映射为1发送,符号1映射为-1 发送;
[0032] B、设置最大循环次数且设初始循环次数为0;
[0033] C、计算信道接收概率。
[0034]步骤2、计算校验矩阵H中每边参与的环长为g的环的个数,g为H对应的Tanner图中 最短环的环长。
[0035] 具体的计算方法可以采用HALFORD的方法[HALFORD T R, "An algorithm for counting short cycles in bipartite graphs,',IEEE Transactions on Information Theory,2006,vo1?52,no?1,pp?287-292?]。
[0036] 步骤3、计算校验矩阵H中每条边的权重参数Wnm,Wnm表示变量节点Vn与校验节点Cm 之间边Enm的权重;
[0037] 步骤4、计算校验节点传给变量节点的消息值;
[0038] 步骤5、计算变量节点传给校验节点的加权消息值;
[0039] 步骤6、计算校正子向量历
[0040] 步骤7、若校正子向量Hi为零向量或当前循环次数等于设定的最大循环次数,则 转向步骤8;否则转向步骤4,同时循环次数加1;
[0041 ] 步骤8、输出码字。
[0042]优选,步骤3中校验矩阵H中每条边的权重参数w?的计算如下:
[0043] 令E= {Enm}为Tanner图中边的集合,0<Wnm < 1,找出经过边Enm的最短环的个数,令 Ng(nm)为边Enm参与的环长为g的环的数目,则:
[0044] = maxiVg(Hm) nm
[0045] wnm=5( l-Ng(nm)/Ng_max)+l-5,其中,g为H对应的Tanner图中最短环的环长,Ng_max 为Tanner图中一条边参与环长为g的环的数目最大值,0<5<1,5的最优值由仿真结果比较 得到。
[0046] 下面结合具体的实施例进行详细介绍。
[0047]仿真采用BPSK调制,高斯白噪声信道,以本发明提供的方法进行译码。针对PEG算 法构造的码长为504,码率为1/2的码(表示为PEG504),仿真分组数为108。对于PEG504码,根 据步骤2,如图2所示,每边参与的最短环个数最少为3个,最多为44个。经仿真搜索,S值设为 0.29〇
[0048] 图3给出了标准BP,URW-BP及本发明提供的CW-BP在AWGN信道不同信噪比下的译码 曲线。如图3所示,在FER为10-5时,本发明提供的方法比BP及URW-BP方法各提高了 0.2dB和 0. ldB。当信噪比等于4.3dB时,本发明提供的方法的误帧率比BP及URW-BP方法分别降低了 90%及 60%。
[0049]图4给出了标准BP,URW-BP及本发明提供的CW-BP方法在AWGN信道下信噪比为 4.3dB时的FER随最大迭代次数变化的曲线。如图4所示,在FER为1(T5时,本发明提供的方法 比BP及URW-BP方法分别减少了 75 %及30 %的最大迭代次数。在最大迭代次数为15时,本发 明提供的CW-BP方法甚至超过了标准BP方法在最大迭代100次时的译码性能。
[0050]与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0051] 1.本发明充分考虑了 Tanner图的局部结构特征,根据每边参与的最短环的个数赋 予每边不同的权重。
[0052] 2.本发明所提供的基于短环分布的加权消息传递方法译码性能比传统的BP方法 有较大提升。
[0053] 3、与论文相比,本发明简化了需要设置的参数个数,降低了复杂度。
[0054]以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换,或者直接或间接运用在其他相关 的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于短环分布的加权消息传递译码方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1、初始化,包括: A、 采用高斯信道BPSK调制发送模型,将符号O映射为1发送,符号1映射为-1发送; B、 设置最大循环次数且设初始循环次数为O; C、 计算信道接收概率; 步骤2、计算校验矩阵H中每边参与的环长为g的环的个数,g为H对应的Tanner图中最短 环的环长; 步骤3、计算校验矩阵H中每条边的权重参数Wnm,Wnm表示变量节点Vn与校验节点Cm之间 边Enm的权重; 步骤4、计算校验节点传给变量节点的消息值; 步骤5、计算变量节点传给校验节点的加权消息值; 步骤6、计算校正子向量//i:; 步骤7、若校正子向量M为零向量或当前循环次数等于设定的最大循环次数,则转向步 骤8;否则转向步骤4,同时循环次数加1; 步骤8、输出码字。2. 根据权利要求1所述的一种基于短环分布的加权消息传递译码方法,其特征在于,步 骤3中校验矩阵H中每条边的权重参数Wnm的计算如下: 令E= {Enm}为Tanner图中边的集合,0<Wnm < 1,找出经过边Enm的最短环的个数,令Ng (nm)为边E·参与的环长为g的环的数目,则:Wnm= δ( l-Ng(nm)/Ng_max) + l-5,其中,g为H对应的Tanner图中最短环的环长,Ng_max为 Tanner图中一条边参与环长为g的环的数目最大值,0<δ<1。
【文档编号】H03M13/25GK105846833SQ201610227308
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】朱庆, 杨永标, 徐石明, 付卫东, 唐如意, 田海亭, 李捷, 武文广, 宋杰, 王金明, 颜盛军, 黄莉, 陈璐, 谢敏, 周静, 王冬, 李奕杰, 郑红娟, 刘岩, 妙红英
【申请人】国家电网公司, 国电南瑞科技股份有限公司, 国网河北省电力公司, 国网冀北电力有限公司, 南京南瑞集团公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1