基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法
2023-05-05 04:06:21
專利名稱：基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法
技術領域：
本發明涉及一種低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法，特別是一種基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法。
背景技術：
LDPC 碼即低密度奇偶校驗碼(Low Density Parity Check Code, LDPC),最早在1963年由Gallager在他的博士論文中首次提出，是一種基於稀疏校驗矩陣定義的線性分組碼。由於具有逼近shannon限的優異性能，且具有硬體可實現的編解碼複雜度，結構設計、碼參數選擇靈活，目前，已經廣泛應用於衛星通信、光線通信和深空通信等領域。 J. Thorpe等人提出的AR4JA碼已經於2007年被空間通信系統諮詢委員會正式批准成為深空通信信道編碼的建議標準。鑑於LDPC碼解碼性能和複雜度之間不可調和的矛盾，基於二者之間的折中提出了眾多不同的解碼算法。其中，基於信息傳播機制的軟判決迭代解碼算法佔據主流，如置信傳播(BP)算法、最小和算法以及它們的各種改進形式等。軟判決迭代解碼算法具有出色的解碼性能，但在處理中涉及較多的實數運算，硬體實現複雜度相對較高，不再適用於某些要求簡單編解碼裝置的系統；基於BF (Bit Flipping，比特翻轉)的硬判決迭代解碼算法則是一個合適的選擇，特別是基於WBF (Weighted Bit Flipping,加權比特翻轉)的一類算法可以在硬體實現複雜度和性能之間獲得一個較好的折中。對原有WBF算法的加權因子或算法結構進行修正，得到了不少改進的算法，可以在適當增加解碼複雜度的條件下使得解碼性能得到一定程度的改善。Yu Kou等人在2001年提出的WBF算法將一種特殊的量(即校驗節點鄰接的信息節點的最小幅度)作為權重，並以此構造出每個信息節點的翻轉函數。在該算法中，翻轉比特的位置完全取決於信息節點鄰接的校驗式提供的加權信息，而與待翻轉信息節點自身的可靠度基本無關。此後，Juntan Zhang等人在2004年提出一種改進的WBF (MWBF, ModifiedWeighted BitFlipping)算法，把校驗式信息和信息節點的可靠度信息有效的融合起來，使得翻轉函數更加準確、有效。然而，對於Yu Kou和Juntan Zhang等人提出的改進的WBF算法，普遍存在編碼增益較低的問題。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法，該方法將鄰接校驗節點的信息節點的平均幅度作為權重，同時結合信息節點的可靠度信息，構造出一種更為高效的比特翻轉函數，解決現有低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法算法編碼增益偏低的問題。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法，二進位低密度奇偶校驗碼的校驗矩陣為Hmxn，dM表示校驗矩陣第m行中「I」的數量，規則低密度奇偶校驗碼校驗矩陣每行中「I」的數量統一表示為火，A(m)表示Hmxn第m行中為「I」的位置，B(n)表示Hmxn第η列中為「I」的位置；任意一個碼字 C= (Cl，C2，…，Cn，…，cN)，Cn e (O, I)經過傳輸映射
權利要求
1.基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法，二進位低密度奇偶校驗碼的校驗矩陣為Hmxn，drffl表示校驗矩陣第m行中「I」的數量，規則低密度奇偶校驗碼校驗矩陣每行中「I」的數量統一表示為火，A(m)表示Hmxn第m行中為「I」的位置，B (η)表示Hmxn第η列中為「 I」的位置；任意一個碼字c = (C1, C2,…，cn，…，cN)，cn e (O, I)經過傳輸映射 = - l，2r2 -1,…，2rA. -1)和雙相移相鍵控調製後，通過加性高斯白噪聲信道到達接收端，接收端對其解調後，輸出接收序列r= (r1； r2,…，rn,…，rN)，並送至信道解碼器，
2.根據權利要求I所述的基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法，其特徵在於當參加校驗式的信息節點得到的權重信息不包含信息節點自身的信息時，所述的解碼方法包括以下步驟 521:初始化初始化迭代次數k = 1，設定最大迭代次數Kmax ； 522:計算伴隨式Sk k \ k kk k YjT I I * I I I4 S ^[S1,S2,-,Sm) =X Ii 』其中' 523sk=0時停止迭代,解碼輸出為Z= (Z1, Z2,…，zn,…，zN)，Sk不為零時計算各個校驗節點鄰接的每個信息節點的權重ωπη:
3.根據權利要求I所述的基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法，其特徵在於對於規則的LDPC碼，所述的解碼方法包括以下步驟 531:初始化初始化迭代次數k = 1，設定最大迭代次數Kmax ； 532:計算伴隨式Sk …，『，其中; 533sk=0時停止迭代,解碼輸出為Z= (Z1, Z2,…，zn,…，zN)，Sk不為零時計算各個校驗節點的權重ωπ ω = Σ kl 其中，m e [I, Μ]； //eA{ m) 534:計算各個信息節點的翻轉函數 Ei = \ Σ其中，α 為加權係數，α>0，η e [I, N]； 535:翻轉函數4滿足以下條件的比特nk h - arg max /:", ^=mod(r" 1 +1); I // N ；n 536:判決和終止迭代檢測重新計算伴隨式sk，當Sk=O時終止迭代，當伴隨式不能完全滿足且迭代次數達到最大次數限制時，終止迭代，解碼失敗，否則繼續進行迭代處理，k自加一，跳轉到步驟S34。
4.根據權利要求2所述的基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法，其特徵在於對於規則的LDPC碼且當參加校驗式的信息節點得到的權重信息不包含信息節點自身的信息時，所述的解碼方法包括以下步驟 541:初始化初始化迭代次數k = 1，設定最大迭代次數Kmax ； 542:計算伴隨式Sk sHK···'%}=，其中例4 ; 543sk=0時停止迭代,解碼輸出為Z= (Z1, Z2,…，zn,…，zN)，Sk不為零時計算各個校驗節點鄰接的每個信息節點的權重ωπη: U Σ kl 』其中，m e [I, Μ], n e A(m)； //￡ 4 f}} }'沒 544:計算各個信息節點的翻轉函數I ^=-7 Σ (2Z-1Kra W，"e[H]唭中，a 為加權係數，a>0，n e [I, N]； 545:翻轉函數<滿足以下條件的比特nk /;l = arg max l·: .+1)； 546:判決和終止迭代檢測重新計算伴隨式sk，當Sk=O時終止迭代，當伴隨式不能完全滿足且迭代次數達到最大次數限制時，終止迭代，解碼失敗，否則繼續進行迭代處理，k自加一，跳轉 到步驟S44。
全文摘要
本發明公開了一種基於平均幅度的低密度奇偶校驗碼加權比特翻轉解碼方法，包括以下步驟(1)初始化；(2)計算伴隨式sk；(3)sk=0時停止迭代，解碼輸出為z=(z1,z2,…,zn,…,zN)，sk不為零時計算各個校驗節點鄰接的每個信息節點的權重；(4)計算各個信息節點的翻轉函數；(5)判決和終止迭代檢測。本發明將鄰接校驗節點的信息節點的平均幅度作為權重，同時結合信息節點的可靠度信息，構造出一種更為高效的比特翻轉函數，相比於WBF算法和MWBF算法，可分別獲得1dB和0.55dB的編碼增益，具有算法實現簡單、硬體實現複雜度低和解碼性能優異等特點。
文檔編號H03M13/11GK102932006SQ20121046892
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者張高遠, 文紅, 周亮 申請人:電子科技大學