CN108429605A - 基于可靠度分级的置信传播译码方法 - Google Patents

基于可靠度分级的置信传播译码方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于可靠度分级的置信传播译码方法，解决了现有技术中的节点更新不均匀误码率高的问题。本发明实现方法的步骤：计算信道接收每个码字对应的初始信道信息；生成可靠度值；变量节点分级；更新校验节点消息；选择分级节点；更新校验节点的置信传播消息；更新变量节点的置信传播消息；译码判决；是否满足终止条件；译码结果输出。本发明通过步进长度和分级节点门限值对每一个节点实现了可靠度分级，使每一级中节点的迭代次数不同而且差别又相对均匀，每一个节点中都获得比较可靠的信息，最终获得较低的误码率。

Description

基于可靠度分级的置信传播译码方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及信道编码技术中的一种基于可靠度分级的置信传播译码方法。本发明可在卫星通信系统，无线局域网以及蜂窝移动通信系统中实现信道译码。
背景技术
置信传播译码方法是一种基于软信息的译码方法，置信传播译码方法在变量节点和校验节点之间进行信息传递，逐渐增加信息可靠度，最终实现译码的收敛。目前被广泛的应用在卫星通信广播系统(DVB-S2)、无线接入网络和5G移动通信标准中。
对于置信传播译码方法的研究，除了对其方法本身进行改进外，还提出了置信传播译码调度机制来影响译码的性能和收敛速度，所谓调度就是对译码过程中信息更新的次序进行某些调整。已有的置信传播译码调度方法主要有泛洪调度(Flooding)，串行调度以及动态调度三种，对于置信传播译码方法Flooding来说，它的译码过程就是先同时更新所有校验节点信息传给变量节点，再同时更新所有变量节点信息传给校验节点。Flooding收敛速度较慢，而且由于受到陷阱集的影响易出现错误平层，降低了Flooding的译码性能。而动态调度置信传播译码方法由于可以得到较好的性能和收敛速度受到了比较广泛的研究。
SONG Lingyan等人在其发表的论文“Informed Dynamic Scheduling forBelief-Propagation Decoding of LDPC Codes”(International Conference onCommunications and Networking in China，2015，pp：163-166)中提出了一种基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法。该方法首先通过计算校验矩阵中各校验节点的残余度来衡量可靠度，然后选出可靠度最低的校验节点并对其进行消息更新，将更新的消息传递给与其相连的变量节点并进行变量节点的消息更新，对可靠度较高的校验节点不进行消息更新，最后依据校验矩阵各节点的后验信息进行译码判决。该方法存在的不足之处是，该译码方法会出现校验节点消息更新次数不均匀的现象，使错误的节点在多次消息更新后仍然不能被纠正，有较高的误码率。
南京信息工程大学在其申请的专利文献“基于LDPC码节点剩余度置信传播译码的改进方法”(公布号：CN106603083A申请号：201611144397.7申请日：2016.12.13)中公开了一种改进型NW-RBP，该方法首先在译码过程中要统计NW-RBP各节点的更新次数，然后当NW-RBP出现译码失败时，将更新次数最少的变量节点的初始化为0，对这些变量节点重新进行消息更新，而对更新次数较多的变量节点不会重新更新，最后依据后验信息进行译码判决。该方法避免了译码过程出现陷阱集，但该方法存在不足之处是，译码方法在消息更新过程中变量节点更新次数不平均，在进行多次消息更新后仍不能被正确判决，误码率较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于可靠度分级的置信传播译码方法，用于对误码性能要求较高的场景。通过步进长度和不可靠节点门限值对所有变量节点实现可靠度分级，使节点的消息更新次数的更为均匀，避免了在多次迭代后，错误节点仍没有进行消息更新的问题，获得了较低的误码率。
本发明的技术思路是：对从信道接收到的码字计算初始信道信息，并将每位码字初始信道信息的绝对值作为衡量节点可靠性的参数可靠度值，通过可靠度值的最大、最小值得出步进长度，并将可靠度值小于门限值的节点选出进行迭代更新。通过步进长度和不可靠节点门限值对所有变量节点实现了可靠度分级，使每一级中的变量节点完成不同次数的迭代更新，而迭代次数的差别又相对均匀，使每一个变量节点中的信息都比较可靠。
本发明包括如下步骤：
1.一种基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用信道信息公式，计算信道接收每个符号对应的初始信道信息；
(2)生成可靠度值：
将信道接收的每一位符号对应的初始信道信息的绝对值，作为信道接收的每一位符号对应的可靠度值；
(3)生成步进长度：
(3a)利用顺逆序排序方法，计算信道接收的所有符号的最大可靠度值和最小可靠度值；
(3b)将最大可靠度值和最小可靠度值差值的N分之一作为步进长度，其中，N表示针对具体信道、具体码字，根据误码率大小优化得到的分级参数；
(4)变量节点分级：
(4a)将步进长度对各分级节点门限值更新得到的N个分级节点门限值，组成分级节点门限值集合；
(4b)将分级节点门限值集合中所有相邻两节点门限值作为区间的边界值，组成N个分级区间；
(4c)从信道接收的所有符号可靠度值中，找出处于各分级区间的所有节点，组成第一到第N级分级节点集合；
(4d)将每一个分级节点集合设置对应的迭代次数，将第一级分级节点集合作为已选分级节点集合；
(5)更新校验节点的置信传播消息：
(5a)从所有校验节点中，找出与已选分级节点集合中所有变量节点至少有一个连接的所有校验节点，组成已选校验节点集合；
(5b)从所有变量节点中，找出与已选校验节点集合中所有校验节点至少有一个连接的所有变量节点，并将其中不属于已选分级节点集合的变量节点，组成已选变量节点集合；
(5c)利用校验节点更新公式，计算已选校验节点集合中，每一个校验节点向已选变量节点集合中每一个变量节点拟传递的信息，计算次数与分级节点集合所在的分级相对应；
(6)更新变量节点的置信传播消息：
(6a)从所有校验节点中，找出与已选变量节点集合中所有变量节点至少有一个连接的所有校验节点，将其中不属于已选校验节点集合的所有校验节点，组成二次选择校验节点集合；
(6b)利用变量节点更新公式，计算已选变量节点集合中，每一个变量节点向二次选择校验节点集合中每一个校验节点拟传递的信息，计算次数与分级节点集合所在的分级相对应；
(7)译码判决：
(7a)利用后验消息公式，计算每一位变量节点的后验消息；
(7b)利用译码判决条件，得到每一位变量节点的判决码字；
(8)判断变量节点的判决码字是否满足译码终止条件，若满足，则执行步骤(9)，否则，将下一级分级节点集合作为已选分级节点集合，执行步骤(5)；
(9)将变量节点的判决码字作为译码结果输出。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
第一，由于本发明用信道接收的所有码字对应的可靠度值的最大值减去其最小值，将差值的N分之一作为步进长度，使一定范围内的可靠度值所对应的节点可以进行更新，更多变量节点得到充分的更新，每一个节点的更新次数更为均匀，从而克服了现有技术的变量节点更新次数不平均的问题，使本发明中变量节点得到更可靠的信息，更多的码字可以被正确判决，误码性能得到了提高。
第二，由于本发明从信道接收的所有码字的可靠度值中找出小于不可靠节点门限值的码字位置，将所有找出的码字位置组成不可靠变量节点集合，每次迭代中都会更新不可靠变量节点集合中的节点，使得在多次迭代后所有节点都可以进行节点更新，从而克服了现有技术在进行多次消息更新后仍不能被正确判决的问题，使得本发明提高了正确判决的概率，降低了译码误码率。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的消息传递图；
图3是本发明与现有译码方法的译码性能对比图；
图4是本发明与现有译码方法的收敛性能对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
参照图1，对本发明的实现步骤做进一步的描述。
步骤1，利用下述信道信息公式，计算信道接收每个符号对应的初始信道信息：
其中，Lk表示信道接收的第k位符号对应的初始信道信息，yi表示加性高斯白噪声信道输出的第i位符号，cj表示信源发送端发送的第j位码字，i，j，k的取值对应相等，Pr(·)表示事件发生概率符号。
本发明以IEEE 802.16e标准下的(960，480)LDPC码为例进行仿真。这种类型的纠错码通过其校验矩阵H可以产生发送码字，对于480位的输入信息m＝(m1,m2,…,m480)利用快速流水线双向递归编码算法即可实现对此LDPC码的编码，经过编码后产生的发送码字为长度为960的c＝(c1,c2,…,c960)，该码字与校验矩阵满足校验关系c×HT＝0，其中×表示矩阵乘法符号。
对编码后的序列c＝(c1,c2,…,c960)进行二进制相移键控调制后得到序列为x＝(x1,x2,…,x960)，通过加性高斯白噪声信道后接收到的信息为y＝(y1,y2,…,y960)。
步骤2，生成可靠度值。
将信道接收的每一位符号对应的初始信道信息的绝对值，作为信道接收的每一位符号对应的可靠度值。
步骤3，生成步进长度。
利用顺逆序排序方法，计算信道接收的所有符号的最大可靠度值和最小可靠度值。
所述的顺逆序排序方法是指，首先将信道接收的所有符号的可靠度值中第一个元素和第二个元素进行比较，若为逆序，则将两个元素交换，然后比较第二个元素与第三个元素。以此类推，直至倒数第二个元素和倒数第一个元素进行比较为止，最后一个元素位置是信道接收的所有符号可靠度值中的最大值。然后将信道接收的所有符号的可靠度值中第一个元素和第二个元素进行比较，若为顺序，则将两个元素交换，然后比较第二个元素与第三个元素。以此类推，直至倒数第二个元素和倒数第一个元素进行比较为止，最后一个元素位置是信道接收的所有符号可靠度值中的最小值。
将最大可靠度值和最小可靠度值差值的N分之一作为步进长度，其中，N表示针对具体信道、具体码字，根据误码率大小优化得到的分级参数。
本发明通过计算所有码字对应的可靠度值最大最小值之间的差值来得到所有节点可靠度的最大差距，差值的N分之一，就是将差值等分成N份，目的就是将所有节点按照可靠度值分成N个级，每级中的节点可靠度值的跨度即为步进长度，所以步进长度决定了每次迭代中选中的节点数量。
N的优化方法如下：对于某个具体的纠错码，在1到最大迭代次数范围内，以1为步长，选取所有值作为候选N值，分别以不同N值利用基于可靠度分级的置信传播方法对误码率进行仿真，误码率最小时的N值，即为优化的分级参数。
本发明针对IEEE 802.16e标准下的(960，480)LDPC码，通过仿真实验优化，得到分级参数N为5，所以针对该纠错码用可靠度值的最大值减去最小值，将其差值的五分之一作为步进长度。
步骤4，变量节点分级。
将步进长度对各分级节点门限值更新得到的N个分级节点门限值，组成分级节点门限值集合。
所述的分级节点门限值是指，将信道接收的所有符号可靠度值的最小值，作为分级节点初始门限值，并以步进长度为间隔，每隔一个步进长度产生一个分级节点门限值，直到产生的分级节点门限值大于可靠度值的最大值。
将分级节点门限值集合中所有相邻两节点门限值作为区间的边界值，组成N个分级区间。
从信道接收的所有符号可靠度值中，找出处于各分级区间的所有节点，组成第一到第N级分级节点集合。
将每一个分级节点集合设置对应的迭代次数，将第一级分级节点集合作为已选分级节点集合。
本发明从本步骤开始即开始迭代过程，在迭代中，分级节点门限值，将作为选择不可靠变量节点的依据，其初始值为信道接收的每一位码字可靠度值的最小值，在一次迭代更新过程中，各码字可靠度值小于分级节点门限值的，认为其码字信息不够可靠，在下面的步骤中将对其对应的节点进行多次节点更新来获得更可靠的信息，而大于分级节点门限值对应的节点，则认为码字信息较为可靠，不进行节点更新。由步进长度对分级节点门限值进行更新，步进长度加上前一个分级节点门限值即为更新后的分级节点门限值，所以分级节点门限值是逐渐增加的，被选中进行节点更新的节点由于其所在分级不同迭代次数也会不同，而分级级数和每级中的节点数量由步进长度决定。随着迭代过程的持续，较小可靠度值所对应的节点，将接受较多次数的节点更新，而较大可靠度值所对应的节点将接受较少次数的节点更新，所以本发明中每一级节点所完成的迭代次数是有差别的。
本发明通过步进长度和分级节点门限值对所有变量节点实现了可靠度分级，使每一级中的变量节点完成不同次数的迭代更新，而迭代次数的差别又相对均匀，经过多次迭代后使每一个变量节点中的信息都比较可靠。
步骤5，更新校验节点的置信传播消息。
从所有校验节点中，找出与已选分级节点集合中所有变量节点至少有一个连接的所有校验节点，组成已选校验节点集合。
从所有变量节点中，找出与已选校验节点集合中所有校验节点至少有一个连接的所有变量节点，并将其中不属于已选分级节点集合的变量节点，组成已选变量节点集合。
利用下述校验节点更新公式，计算已选校验节点集合中每一个校验节点向已选变量节点集合中每一个变量节点拟传递的信息，计算次数与分级节点集合所在的分级相对应：
其中，表示第l次迭代中，已选校验节点集合中第k位校验节点，向已选变量节点集合中的第a位变量节点传递的信息，第a位变量节点的索引范围与第k位校验节点相邻，且属于已选变量节点集合中的变量节点，tanh-1(·)表示反双曲正切操作，-1表示反操作，∑表示求和操作，j表示变量节点的序号，∈表示属于符号，N表示与校验节点相连的变量节点集合，k表示校验节点的序号，\表示去除符号，a表示变量节点的序号，tanh(·)表示双曲正切操作，表示第l-1次迭代中，第j位变量节点向已选校验节点集合中第k位校验节点传递的信息。
步骤6，更新变量节点的置信传播消息。
从所有校验节点中，找出与已选变量节点集合中所有变量节点至少有一个连接的所有校验节点，将其中不属于已选校验节点集合的所有校验节点，组成二次选择校验节点集合。
利用下述变量节点更新公式，计算已选变量节点集合中每一个变量节点向二次选择校验节点集合中每一个校验节点拟传递的信息，计算次数与分级节点集合所在的分级相对应：
其中，表示第l次迭代中，已选变量节点集合中第a位变量节点，向二次选择校验节点集合中的第b位校验节点传递的信息，第b位校验节点的索引范围与第a位变量节点相邻，且属于二次选择校验节点集合中的校验节点，La表示信道接收的第a位码字对应的初始信道信息，i表示校验节点的序号，a表示变量节点的序号，b表示校验节点的序号，表示第l次迭代中，第b位校验节点向二次选择校验节点集合中第i位校验节点传递的信息。
下面参照图2消息传递图，对本发明中的更新校验节点的置信传播消息与更新变量节点的置信传播消息过程做进一步的描述。
图2中给出了一个被分级节点门限值选中节点的更新校验节点的置信传播消息与更新变量节点的置信传播消息过程，其中：
图2中带有vj的圆形表示被分级节点门限值选中的变量节点，带有的方形表示与变量节点vj相连的校验节点，带有的圆形表示与校验节点相连的变量节点，带有的方形表示与变量节点相连的校验节点。
图2中实线表示变量节点与校验节点相连，实箭头表示第一步消息传递，即：生成校验节点的置信传播消息并传递给与其相连的变量节点，虚箭头表示第二步消息传递，即：生成变量节点的置信传播消息并传递给与其相连的校验节点。
由图2中实箭头和虚箭头可以看出，沿着实箭头和虚箭头形成的路径进行消息传递的目的就是更新被分级节点门限值选中的节点信息，并沿着该路径将更新后的信息传播，因为被分级节点门限值选中的节点信息不可靠，之前可能将不可靠的信息在此路径上传播，所以通过给出的更新校验节点的置信传播消息与更新变量节点的置信传播消息过程使路径中的信息变得更可靠。
步骤7，译码判决。
利用下述后验消息公式，计算每一位变量节点的后验消息。
其中，表示第l次迭代中，第d位变量节点的后验消息，Ld表示信道接收的第d位码字对应的初始信道信息，k表示校验节点序号，d表示变量节点序号，表示第l次迭代中，第k位校验节点向第c位变量节点传递的信息。
利用下述译码判决条件，得到每一位变量节点的判决码字。
其中，表示第l次迭代中，第j位变量节点的判决码字，{表示条件选择符号，表示第l次迭代中，第j位变量节点的后验消息，<表示小于符号，≥表示大于等于符号。
步骤8，判断变量节点的判决码字是否满足译码终止条件，若满足，则执行步骤(9)，否则，将下一级分级节点集合作为已选分级节点集合，执行步骤(5)。
所述译码终止条件是指满足以下两个条件之一的情形，当前迭代次数达到最大迭代次数，所有变量节点的判决码字满足信源发送端生成码字的校验关系。
本发明对后验消息进行译码判决，得到第l次迭代后的判决码字由于发送端生成的发送码字c＝(c1,c2,…,c960)与IEEE 802.16e标准(960，480)LDPC码的校验矩阵H满足校验关系，所以判决码字也应该满足校验关系，即：z(l)×HT＝0，才能认为译码成功。而如果z(l)一直不能满足校验关系，就会一直返回步骤4进行迭代，成为死循环，所以要有最大迭代次数来限定，当迭代次数l达到最大迭代次数，z(l)还是不能满足校验关系，则译码结束。
步骤9，将变量节点的判决码字作为译码结果输出。
下面通过本发明的仿真实验对本发明的效果做进一步的描述。
1.仿真条件：
本发明的仿真选用IEEE802.16e标准中的码率为1/2，长度为960的LDPC码，调制方式为二进制相移键控调制，信道为加性高斯白噪声信道，不满足译码终止条件可返回的最大次数为50次。
2.仿真内容及其结果分析：
本发明的仿真实验有两个。
本发明的仿真实验1是采用本发明与现有技术的三个译码方法(传统置信传播方法、分层置信传播方法、基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法)在不同信噪比下进行译码。得到如图3所示的本发明与现有技术的三个译码方法在不同信噪比下的误码率的仿真实验结果。
图3中的横坐标表示信噪比，单位为dB,纵坐标表示误码率。
图3中以“*”标示的曲线表示在加性高斯白噪声信道下，使用传统置信传播方法在不同信噪比下译码时的误码率曲线，以“+”标示的曲线表示在加性高斯白噪声信道下，使用分层置信传播方法在不同信噪比下译码时的误码率曲线，以标示的曲线表示在加性高斯白噪声信道下，使用基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法在不同信噪比下译码时的误码率曲线，以“o”标示的曲线表示在加性高斯白噪声信道下，使用本发明在不同信噪比下译码时的误码率曲线。
由图3可以看出，当误码率达到10-5时，本发明相对于现有技术的传统置信传播方法有约0.2dB的译码增益，相对于现有技术的分层置信传播方法的性能增益约为0.1dB，相对于基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法性能增益较小。本发明在较低信噪比下，如1.5dB下，性能提升虽然不明显，但在较高信噪比下，如3dB下，有较为明显性能提升，相对于现有技术的传统置信传播方法和分层置信传播方法，本发明可以有效地避免错误平层。由此表明，本发明相比现有技术的三种方法均明显提升了误码性能。
本发明的仿真实验2是采用本发明与现有技术的三个译码方法(传统置信传播方法、分层置信传播方法、基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法)在不同迭代次数下进行译码仿真实验，与上述仿真条件不同的是仿真信噪比为2.5dB，得到如图4所示的本发明与现有技术的两个译码方法在不同迭代次数下的误码率的仿真实验结果。
图4中的横坐标表示迭代次数，纵坐标表示误码率。
图4中以“*”字标示的曲线表示在加性高斯白噪声信道下，使用传统置信传播方法在不同迭代次数下译码时的误码率曲线，以“+”字标示的曲线表示在加性高斯白噪声信道下，使用分层置信传播方法在不同迭代次数下译码时的误码率曲线，以标示的曲线表示在加性高斯白噪声信道下，使用基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法在不同信噪比下译码时的误码率曲线，以“o”标示的曲线表示在加性高斯白噪声信道下，使用本发明在不同迭代次数下译码时的误码率曲线。
由图4可以看出，本发明可以在迭代大约15次后实现收敛，而现有技术的传统置信传播方法、分层置信传播方法以及基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法分别在约26、22和12次迭代后实现收敛，本发明在收敛速度上快于现有技术的传统置信传播方法、分层置信传播方法，慢于现有技术的基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法，最终译码误码率是现有技术三种方法中最低的。除此之外，相比于现有技术的三种方法，本发明的初次迭代更新出的信息是最差的，但经过大约9次迭代后，误码率超过了现有技术的三种方法。由此表明，本发明相比现有技术的传统置信传播方法、分层置信传播方法在收敛速度和误码性能方面实现了提升，而相对于基于变量节点更新信息残余度的置信传播译码方法在误码性能方面实现了提升。

Claims (9)

1.一种基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用信道信息公式，计算信道接收每个符号对应的初始信道信息；
(2)生成可靠度值：
将信道接收的每一位符号对应的初始信道信息的绝对值，作为信道接收的每一位符号对应的可靠度值；
(3)生成步进长度：
(3a)利用顺逆序排序方法，计算信道接收的所有符号的最大可靠度值和最小可靠度值；
(3b)将最大可靠度值和最小可靠度值差值的N分之一作为步进长度，其中，N表示针对具体信道、具体码字，根据误码率大小优化得到的分级参数；
(4)变量节点分级：
(4a)将步进长度对各分级节点门限值更新得到的N个分级节点门限值，组成分级节点门限值集合；
(4b)将分级节点门限值集合中所有相邻两节点门限值作为区间的边界值，组成N个分级区间；
(4c)从信道接收的所有符号可靠度值中，找出处于各分级区间的所有节点，组成第一到第N级分级节点集合；
(4d)将每一个分级节点集合设置对应的迭代次数，将第一级分级节点集合作为已选分级节点集合；
(5)更新校验节点的置信传播消息：
(5a)从所有校验节点中，找出与已选分级节点集合中所有变量节点至少有一个连接的所有校验节点，组成已选校验节点集合；
(5b)从所有变量节点中，找出与已选校验节点集合中所有校验节点至少有一个连接的所有变量节点，并将其中不属于已选分级节点集合的变量节点，组成已选变量节点集合；
(5c)利用校验节点更新公式，计算已选校验节点集合中，每一个校验节点向已选变量节点集合中每一个变量节点拟传递的信息，计算次数与分级节点集合所在的分级相对应；
(6)更新变量节点的置信传播消息：
(6a)从所有校验节点中，找出与已选变量节点集合中所有变量节点至少有一个连接的所有校验节点，将其中不属于已选校验节点集合的所有校验节点，组成二次选择校验节点集合；
(6b)利用变量节点更新公式，计算已选变量节点集合中，每一个变量节点向二次选择校验节点集合中每一个校验节点拟传递的信息，计算次数与分级节点集合所在的分级相对应；
(7)译码判决：
(7a)利用后验消息公式，计算每一位变量节点的后验消息；
(7b)利用译码判决条件，得到每一位变量节点的判决码字；
(8)判断变量节点的判决码字是否满足译码终止条件，若满足，则执行步骤(9)，否则，将下一级分级节点集合作为已选分级节点集合，执行步骤(5)；
(9)将变量节点的判决码字作为译码结果输出。
2.根据权利要求1所述基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，步骤(1)中所述的信道信息公式如下：
其中，Lk表示信道接收的第k位码字对应的初始信道信息，yi表示加性高斯白噪声信道输出的第i位码字，cj表示信源发送端发送的第j位码字，i，j，k的取值对应相等，Pr(·)表示事件发生概率符号。
3.根据权利要求1所述基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，步骤(3a)中所述的顺逆序排序方法是指，首先将信道接收的所有符号的可靠度值中第一个元素和第二个元素进行比较，若为逆序，则将两个元素交换，然后比较第二个元素与第三个元素。以此类推，直至倒数第二个元素和倒数第一个元素进行比较为止，最后一个元素位置是信道接收的所有符号可靠度值中的最大值。然后将信道接收的所有符号的可靠度值中第一个元素和第二个元素进行比较，若为顺序，则将两个元素交换，然后比较第二个元素与第三个元素。以此类推，直至倒数第二个元素和倒数第一个元素进行比较为止，最后一个元素位置是信道接收的所有符号可靠度值中的最小值。
4.根据权利要求1所述基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，步骤(4a)中所述的分级节点门限值是指，将信道接收的所有符号可靠度值的最小值，作为分级节点初始门限值，并以步进长度为间隔，每隔一个步进长度产生一个分级节点门限值，直到产生的分级节点门限值大于可靠度值的最大值。
5.根据权利要求1所述基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，步骤(5c)中所述的校验节点更新公式如下：
其中，表示第l次迭代中已选校验节点集合中第k位校验节点，向已选变量节点集合中的第a位变量节点传递的信息，第a位变量节点的索引范围与第k位校验节点相邻，且属于已选变量节点集合中的变量节点，tanh-1(·)表示反双曲正切操作，∑表示求和操作，j表示变量节点的序号，∈表示属于符号，N表示与校验节点相连的变量节点集合，k表示校验节点的序号，\表示去除符号，a表示变量节点的序号，tanh(·)表示双曲正切操作，表示第l-1次迭代中第j位变量节点向已选校验节点集合中第k位校验节点传递的信息。
6.根据权利要求1所述基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，步骤(6b)中所述的变量节点更新公式如下：
其中，表示第l次迭代中已选变量节点集合中第a位变量节点，向二次选择校验节点集合中的第b位校验节点传递的信息，第b位校验节点的索引范围与第a位变量节点相邻，且属于二次选择校验节点集合中的校验节点，La表示信道接收的第a位码字对应的初始信道信息，i表示校验节点的序号，M表示与变量节点相连的校验节点集合，a表示变量节点的序号，b表示校验节点的序号，表示第l次迭代中，第b位校验节点向二次选择校验节点集合中第i位校验节点传递的信息。
7.根据权利要求1所述基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，步骤(7a)中所述的后验消息公式如下：
其中，表示第l次迭代中第d位变量节点的后验消息，Ld表示信道接收的第d位码字对应的初始信道信息，k表示校验节点序号，d表示变量节点序号，表示第l次迭代中，第k位校验节点向第c位变量节点传递的信息。
8.根据权利要求1所述基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，步骤(7b)中所述的译码判决条件如下：
其中，表示第l次迭代中，第j位变量节点的判决码字，{表示条件选择符号，表示第l次迭代中，第j位变量节点的后验消息。
9.根据权利要求1所述基于可靠度分级的置信传播译码方法，其特征在于，步骤(8)中所述译码终止条件是指，满足以下两个条件之一的情形：
条件1，当前迭代次数达到最大迭代次数；
条件2，所有变量节点的判决码字满足信源发送端生成码字的校验关系。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110545162A (zh) * 2019-08-22 2019-12-06 桂林电子科技大学 基于码元可靠优势度节点子集划分准则的多元ldpc译码方法及装置
CN111106897A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 华为技术有限公司 译码方法及设备
CN114665923A (zh) * 2022-03-09 2022-06-24 深圳市国电科技通信有限公司 用于载波通信的数据处理方法、装置及处理器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1710815A (zh) * 2005-06-01 2005-12-21 西南交通大学 非对数域高速最大后验概率Turbo译码方法
CN101043218A (zh) * 2006-03-22 2007-09-26 松下电器产业株式会社 Ldpc码的译码方法
CN101212277A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 中兴通讯股份有限公司 支持多协议标准的ldpc码译码装置
CN101345602A (zh) * 2008-08-21 2009-01-14 上海交通大学 低密度校验码迭代译码的提前中止方法
US20090172493A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-02 Samsung Electronics Co. Ltd. Method and device for decoding low density parity check code
CN101707486A (zh) * 2009-02-03 2010-05-12 天津博微科技有限公司 单向纠正的多状态置信传播迭代的ldpc译码方法
CN101707487A (zh) * 2009-02-03 2010-05-12 天津博微科技有限公司 双向纠正的多状态置信传播迭代的ldpc译码方法
CN107565984A (zh) * 2017-08-14 2018-01-09 华南理工大学 一种预编码为非规则码的Raptor码优化编码方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1710815A (zh) * 2005-06-01 2005-12-21 西南交通大学 非对数域高速最大后验概率Turbo译码方法
CN101043218A (zh) * 2006-03-22 2007-09-26 松下电器产业株式会社 Ldpc码的译码方法
CN101212277A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 中兴通讯股份有限公司 支持多协议标准的ldpc码译码装置
US20090172493A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-02 Samsung Electronics Co. Ltd. Method and device for decoding low density parity check code
CN101345602A (zh) * 2008-08-21 2009-01-14 上海交通大学 低密度校验码迭代译码的提前中止方法
CN101707486A (zh) * 2009-02-03 2010-05-12 天津博微科技有限公司 单向纠正的多状态置信传播迭代的ldpc译码方法
CN101707487A (zh) * 2009-02-03 2010-05-12 天津博微科技有限公司 双向纠正的多状态置信传播迭代的ldpc译码方法
CN107565984A (zh) * 2017-08-14 2018-01-09 华南理工大学 一种预编码为非规则码的Raptor码优化编码方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
袁建国等: "光通信系统中LDPC 码译码算法的研究进展", 《激光杂志》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111106897A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 华为技术有限公司 译码方法及设备
CN111106897B (zh) * 2018-10-26 2020-12-15 华为技术有限公司 译码方法及设备
CN110545162A (zh) * 2019-08-22 2019-12-06 桂林电子科技大学 基于码元可靠优势度节点子集划分准则的多元ldpc译码方法及装置
CN110545162B (zh) * 2019-08-22 2022-01-07 桂林电子科技大学 基于码元可靠优势度节点子集划分准则的多元ldpc译码方法及装置
CN114665923A (zh) * 2022-03-09 2022-06-24 深圳市国电科技通信有限公司 用于载波通信的数据处理方法、装置及处理器
CN114665923B (zh) * 2022-03-09 2024-05-07 深圳市国电科技通信有限公司 用于载波通信的数据处理方法、装置及处理器

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