基于c2v動(dòng)態(tài)選擇策略的ldpc碼動(dòng)態(tài)異步更新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于C2V動(dòng)態(tài)選擇策略的LDPC碼動(dòng)態(tài)異 步更新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 19世紀(jì)60年代，Gal lager首次提出LDPC碼，也即二進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)碼。自LDPC 碼在1996年被重新發(fā)現(xiàn)以后，LDPC碼就得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在這十幾年的 研究過(guò)程中，LDPC碼的優(yōu)異性能逐步展現(xiàn)出來(lái)。LDPC碼是一類具有交織特性的線性分組碼， 不用引入交織器就有很好的抗突發(fā)錯(cuò)誤性能，可避免時(shí)延。碼字本身的稀疏性使得LDPC碼 的譯碼復(fù)雜度較低，具有較低的誤碼平底。從碼字的構(gòu)造到譯碼算法優(yōu)化以及最后的性能 分析，LDPC碼擁有一套系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。LDPC碼具有極高地應(yīng)用前景，目前LDPC碼已經(jīng) 被WiMAX、UWB、衛(wèi)星數(shù)字視頻、IOG Base-T等列為標(biāo)準(zhǔn)編碼方式，在未來(lái)LDPC碼還將廣泛應(yīng) 用于衛(wèi)星通信、海洋探測(cè)、光傳輸、量子保密通信、全息存儲(chǔ)等方面。
[0003] 在LDPC碼的譯碼方法方面，從消息更新的調(diào)度來(lái)看，主要分為三種不同的消息更 新策略：同步消息更新策略、固定順序異步更新策略和動(dòng)態(tài)異步消息更新策略。動(dòng)態(tài)異步消 息更新策略是三種策略中收斂速度最快，糾錯(cuò)性能最好的，非常適合應(yīng)用于需要快速譯碼 的場(chǎng)合。2007年，Casado等人提出了一種基于殘差的置信傳播算法即RBP算法，把殘差值的 大小作為動(dòng)態(tài)異步更新算法中的量度，根據(jù)殘差的大小動(dòng)態(tài)的選擇要更新的消息，沒(méi)有固 定的更新順序，可以集中計(jì)算資源優(yōu)先更新那些最不穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)消息。RBP算法是一個(gè)貪婪 性較高的算法，每次都優(yōu)先更新具有最大殘差的邊信息。為了降低RBP算法的貪婪性， Casado在RBP算法的基礎(chǔ)上提出了貪婪性較低的NWRBP算法。后來(lái)Kim等人提出了一種基于 變量節(jié)點(diǎn)到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的VC RBP譯碼算法，該方法使用變量節(jié)點(diǎn)到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的殘差作為選擇 策略，以降低貪婪性的影響。接著，Liu等人先后提出了一種基于消息相對(duì)殘余度的EDS-LBP 譯碼算法和基于變量節(jié)點(diǎn)到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)消息殘差的智能動(dòng)態(tài)IVC RBP譯碼算法，這兩種算法 在糾錯(cuò)性能和收斂速度方面都得到了提升。Lee等人針對(duì)動(dòng)態(tài)異步更新算法的消息更新的 不公平性以及算法的貪婪性進(jìn)行了相應(yīng)的改善，盡管性能優(yōu)異，但動(dòng)態(tài)異步更新算法仍存 在一些不足之處。目前，LDPC碼的研究者仍然對(duì)動(dòng)態(tài)異步更新算法進(jìn)行深入的研究，以求得 更大的性能關(guān)破。
[0004] 動(dòng)態(tài)異步更新算法動(dòng)態(tài)地調(diào)整消息更新順序，動(dòng)態(tài)分配資源會(huì)導(dǎo)致消息更新的不 公平性。在一次譯碼迭代中，有些消息會(huì)被更新很多次而有些消息的更新次數(shù)較少甚至沒(méi) 有被更新，過(guò)多或過(guò)少的更新都會(huì)影響算法的糾錯(cuò)性能和收斂速度。動(dòng)態(tài)選擇策略決定著 譯碼過(guò)程中消息的更新次序，是動(dòng)態(tài)異步更新算法中至關(guān)重要的一部分，但是這方面的研 究卻很少。目前絕大多數(shù)的動(dòng)態(tài)異步更新算法都是根據(jù)消息更新前后殘差的大小作為消息 動(dòng)態(tài)更新的量度，認(rèn)為殘差越大的信息其可靠性越小，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先更新。在基于變量節(jié)點(diǎn)的點(diǎn) 殘差和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)到變量節(jié)點(diǎn)(C2V)的邊殘差中，其動(dòng)態(tài)選擇策略都是選擇殘差為量度，但是 單純依靠殘差的動(dòng)態(tài)選擇策略在一定程度上有失準(zhǔn)確性，會(huì)對(duì)不可靠信息造成誤判。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于C2V動(dòng)態(tài)選擇策略的LDPC碼動(dòng) 態(tài)異步更新方法，它充分利用了譯碼過(guò)程中消息的動(dòng)態(tài)變化特性，快速準(zhǔn)確地定位最不可 靠的消息，可以為動(dòng)態(tài)異步更新方法提供更加合理的消息更新順序，從而使得方法合理分 配計(jì)算資源，加快了收斂速度，提升了譯碼性能。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 一種基于C2V動(dòng)態(tài)選擇策略的LDPC碼動(dòng)態(tài)異步更新方法(也即V-CVRBP算法），在變 量節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)殘差和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)到變量節(jié)點(diǎn)的邊殘差中，采用了三重判定的動(dòng)態(tài)選擇策略選出 最不穩(wěn)定的變量節(jié)點(diǎn)和最不可靠的C2V邊信息進(jìn)行更新，所述三重判定的動(dòng)態(tài)選擇策略包 括步驟如下：
[0008] S11.根據(jù)穩(wěn)定性判據(jù)對(duì)所有變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判定，若存在不穩(wěn)定的變量節(jié)點(diǎn)則從中 找出殘差最大的不穩(wěn)定的變量節(jié)點(diǎn)，否則就從所有變量節(jié)點(diǎn)中找出具有最大殘差的變量節(jié) 點(diǎn)；其中，穩(wěn)定性判據(jù)是在LDPC碼的迭代譯碼算法中，若一個(gè)變量節(jié)點(diǎn)的LLR值符號(hào)在連續(xù) 三次迭代后保持不變，則稱該變量節(jié)點(diǎn)是穩(wěn)定的；
[0009] S12.從最大殘差的變量節(jié)點(diǎn)出發(fā)，尋找殘差最大的C2V邊信息；
[0010] S13.點(diǎn)殘差最大的不穩(wěn)定變量節(jié)點(diǎn)和邊殘差最大的邊將在動(dòng)態(tài)異步更新算法中 優(yōu)先被更新；
[0011] 其中，邊殘差和點(diǎn)殘差的計(jì)算公式為r(mk)= I |f(mk)-mk| I，當(dāng)r(mk)是邊殘差時(shí)，mk 和f(mk)分別表示更新前后的邊信息；當(dāng)r(mk)是點(diǎn)殘差時(shí)，mk和f(m k)分別表示更新前后變 量節(jié)點(diǎn)的LLR值。
[0012] 本發(fā)明中基于三重判定的動(dòng)態(tài)選擇策略，開(kāi)始在大范圍內(nèi)搜索不可靠信息，經(jīng)過(guò) 穩(wěn)定性判據(jù)條件之后縮小了搜索范圍，通過(guò)變量節(jié)點(diǎn)最大點(diǎn)殘差的條件過(guò)濾后進(jìn)一步縮小 了搜索范圍，最終只需計(jì)算比較與殘差最大的不穩(wěn)定變量節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的邊殘差來(lái)確定最不 穩(wěn)定的邊信息。此外，邊殘差和點(diǎn)殘差利用了前后兩次譯碼信息，穩(wěn)定性判據(jù)利用了連續(xù)三 次譯碼后的判決信息。新的動(dòng)態(tài)選擇策略充分利用了譯碼過(guò)程中信息的動(dòng)態(tài)特性，通過(guò)層 層篩選更加準(zhǔn)確快速地為動(dòng)態(tài)異步更新方法提供消息的更新次序，進(jìn)一步加快收斂速度， 提尚譯碼性能。
[0013] 具體地，本發(fā)明將三重判定的動(dòng)態(tài)選擇策略具體應(yīng)用在變量節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)殘差和校驗(yàn) 節(jié)點(diǎn)到變量節(jié)點(diǎn)的邊殘差中，具體步驟包括如下：
[0014] S21.用穩(wěn)定性判據(jù)對(duì)所有變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判定;若存在不滿足穩(wěn)定性判據(jù)的變量節(jié) 點(diǎn)，則從不穩(wěn)定變量節(jié)點(diǎn)集合他中找出最大殘差的變量節(jié)點(diǎn)；若所有變量節(jié)點(diǎn)都滿足穩(wěn)定 性判據(jù)，則從穩(wěn)定變量節(jié)點(diǎn)集合N 2中找出具有最大殘差的變量節(jié)點(diǎn)，然后執(zhí)行S21;
[0015] S22.找出與S21中具有最大殘差的變量節(jié)點(diǎn)Vi相連的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)集合Sj，即Sj= {Cj CjeN(Vl)}，并找出與集合&中所有校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相連的變量節(jié)點(diǎn)集合V k，其中Vk包含變量節(jié)點(diǎn) Vi；
[0016] S23.計(jì)算集合&到集合Vk的邊殘差，并從中找出具有最大邊殘差的邊Cj2v k;此處 的邊Cj2vk也即S12所要尋找的殘差最大的C2V邊；
[0017] S24.把S21到S23中尋找到的最大殘差的變量節(jié)點(diǎn)Vi和最大邊殘差的邊Cj2Vk作為 最終的最不穩(wěn)定的變量節(jié)點(diǎn)和最不可靠的邊，以便在譯碼方法中優(yōu)先被更新。其中：N(Vl) 表示與變量節(jié)點(diǎn)^相連的所有校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的集合。
[0018] 在一次迭代中一個(gè)消息更新過(guò)程的更新步驟包括如下：
[0019] S31.根據(jù)三重判定的動(dòng)態(tài)選擇策略選出最不穩(wěn)定的變量節(jié)點(diǎn)Vi和最不可靠的邊 Cj2Vk，更新校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)Cj到所有與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)Cj相連的變量節(jié)點(diǎn)N(Cj)的消息，即對(duì)所有Vb e N (Cj)更新消息€
[0020] S32 ·更新變量節(jié)點(diǎn)Vb，并將殘差r(氣)和，:)置為0;
[0021] S33.對(duì)所有與變量節(jié)點(diǎn)外相連的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，更新變量節(jié)點(diǎn)外到這些校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的消 息，即對(duì)所有caeN( Vk)更新消息(?，，/;
[0022] S34.對(duì)所有VdeN(ca)\Vl，預(yù)計(jì)算殘差r(氣,&)，為下次譯碼迭代做準(zhǔn)備。
[0023] 其中：)表示變量節(jié)點(diǎn)Vl的點(diǎn)殘差；Kwr;.n )表示校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)c倒變量節(jié)點(diǎn)外的 邊殘差;N(Cj)表示所有與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)Cj相連的變量節(jié)點(diǎn)的集合;N(c a)\vi表示除變量節(jié)點(diǎn)Vi外 所有與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(^相連的變量節(jié)點(diǎn)的集合；Jii,%表示校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C j傳遞給變量節(jié)點(diǎn)Vb的信 息；0,.。表示變量節(jié)點(diǎn)Vk傳遞給校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)^的信息。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果:本發(fā)明不單純依靠殘差為量度，而是設(shè) 置了穩(wěn)定性判據(jù)，充分利用了譯碼過(guò)程中消息的動(dòng)態(tài)變化特性，快速準(zhǔn)確地定位出最不可 靠的消息，可以為基于變量節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)到變量節(jié)點(diǎn)消息殘差的動(dòng)態(tài)異步更新方法提供 更加合理的消息更新順序，從而使得方法合理分配計(jì)算資源，加快了收斂速度，提升了譯碼 性能。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1:本發(fā)明三重判定的動(dòng)態(tài)選擇策略流程圖；
[0026] 圖2:本發(fā)明基于C2V動(dòng)態(tài)選擇策略流程圖；
[0027] 圖3:本發(fā)明基于C2V動(dòng)態(tài)選擇策略中最不可靠邊的選擇示意圖；
[0028] 圖4:本發(fā)明V-CVRBP譯碼算法示意圖；
[0029] 圖5:1/2-(576，288)LDPC碼的糾錯(cuò)性能對(duì)比；
[0030] 圖6:1/2-( 1152，576)LDPC碼的糾錯(cuò)性能對(duì)比；
[0031] 圖7:1/2-(576,288)0^(：碼在信噪比為2.5(^時(shí)收斂性能對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0033]如圖1，為本發(fā)明基于C2V動(dòng)態(tài)選擇策略的LDPC碼動(dòng)態(tài)異步更新方法提出的三重判 定的動(dòng)態(tài)選擇策略流程圖。
[0034] S11.根據(jù)穩(wěn)定性判據(jù)對(duì)所有變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判定，若存在不穩(wěn)定的變量節(jié)點(diǎn)則從中 找出殘差最大的不穩(wěn)定的變量節(jié)點(diǎn)，否則就從所有變量節(jié)點(diǎn)中找出具有最大殘差的變量節(jié) 點(diǎn)；其中，穩(wěn)定性判據(jù)是在LDPC碼的迭代譯碼算法中，若一個(gè)變量節(jié)點(diǎn)的LLR值符號(hào)在連續(xù) 三次迭代后保持不變，則稱該變量節(jié)點(diǎn)是穩(wěn)定的；
[0035] S12.從具有最大點(diǎn)殘差的變量節(jié)點(diǎn)出發(fā)，尋找具有最大邊殘差的