一种用于LDPC码的混合译码方法技术

本发明专利技术属于信道编译码技术领域，涉及一种用于LDPC码的混合译码方法。本发明专利技术基于传统的LP译码和BP译码，由于传统LP译码的性能较差，因此采用在此基础上改进的MLP译码。本发明专利技术由此提出了MLP‑BP混合译码，其主要思想是提高BP译码输入的似然比的置信度。除此之外，由于LP译码和MLP译码都可能会带来比特翻转的问题，为了解决这个问题并进一步优化译码性能，本发明专利技术还对输入的似然值做了折中计算，提出了AVMLP‑BP混合译码，并证明了其相对于MLP‑BP混合译码确实降低了译码的误帧率，使得译码的性能有所提高，与此同时，因为MLP的复杂度呈指数增长，BP的复杂度为线性，所以本发明专利技术提出的混合译码复杂度在数量级上与MLP译码相当。

A hybrid decoding method for LDPC codes

The invention belongs to the technical field of channel coding and decoding, and relates to a hybrid decoding method for LDPC codes. The present invention is based on traditional LP decoding and BP decoding, and because of the poor performance of the traditional LP decoding, the improved MLP decoding is adopted on the basis of the same. The invention proposes MLP BP hybrid decoding, the main idea is to increase the likelihood of decoding BP input than the degree of confidence. In addition, due to the LP decoding and MLP decoding can have bit flip problem, in order to solve this problem and to further optimize the decoding performance, the invention is the likelihood value of input make a compromise between calculation, put forward the AVMLP BP hybrid decoding, and proved its relative to the MLP BP hybrid decoding does reduce the error the frame rate of decoding, the decoding performance is improved, at the same time, because of the complexity of MLP grows exponentially, the complexity of BP is linear, so the invention proposes hybrid decoding complexity in magnitude and a MLP decoding.

【技术实现步骤摘要】
一种用于LDPC码的混合译码方法
本专利技术属于信道编译码
，涉及一种用于LDPC码的混合译码方法。
技术介绍
低密度奇偶校验码，又称LDPC码，是美国麻省理工学院RobertGallager在他的博士论文中提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码。LDPC码被证明是一类纠错性能逼近Shannon限的好码。针对有限域的二元LDPC码的译码方法，分为硬判决译码算法和软判决译码算法。硬判决算法操作简单，易于硬件实现，但是译码性能较差；软判决译码算法性能较好，但是复杂度较高。在软判决方面，Gallager提出的消息传播算法，也称为置信传播(BeliefPropagation，BP)算法。软判决译码迭代算法的主要优势表现在译码速度快，译码性能优良，复杂度同时也比较低。然而，迭代算法在很多情况下，并不能保证算法收敛。即是算法收敛，收敛点也不一定全部有意义。因此采用迭代译码，译码性能难以分析。J.Feldman等人，利用线性规划译码(LinearProgramming，LP)松弛，对LDPC码的最大似然(Maximum，Likehood，ML)译码进行近似求解，建立了二进制分组码的松弛规划译码模型，从而提出了LP译码算法。作为ML译码的估计，理论证明该算法具有最大似然保持特性，一旦最优解为整数解，那么该解一定是最大似然码字。并且，LP译码性能不受Tanner图中环的影响。然而，LP译码具有较高的译码复杂度。为了改善LP译码的性能，提出了MLP译码算法，即当LP译码算法的最优解不是整数解的时候，取出码字中M个最接近0.5的似然值，对M个值进行0，1二进制，比如M＝2，则将取出来的比特分别赋值为{00；01；10；11}，根据上述的赋值数组求出线性规划等式约束条件，将约束条件加入到线性规划译码中，从而得到q＝2M个伪码字。对q个伪码字进行验证，找出满足如下两个条件的最优解：⑴在q个伪码字中，找到使最小的一组伪码字，其中ri为信道传递来的LLR，f＝{f1,f2,…fn}为LP译码器输出的比特流⑵再对找到的这组伪码字进行判断，判断其是否为整数解，如果是整数解则输出，否则进行硬判决后输出。若得到的解是整数解，则该码字为最大似然码字。接下来将得到的似然值做折中计算后作为输入进行BP译码。
技术实现思路
本专利技术旨在提高BP译码的译码精度，对输入BP译码的对数似然信息先进行LP译码处理，得到新的对数似然信息，这相对于信道输出的软信息从置信度的角度上来说会有相应的提升。本专利技术的技术方案为：如图1所示，一种用于LDPC码的混合译码方法，其特征在于，包括以下步骤：a.LP译码：将信道输出的对数似然比输入到LP译码器中进行LP译码；b.判断LP译码器输出的数据是否满足整数解条件，若是，则将LP译码器的输出作为译码后的码字输出并结束译码；若否，则进入步骤c；c.MLP译码：对LP译码器输出的数据进行MLP译码，通过MLP译码得到伪码字；d.判断MLP译码得到的伪码字是否为整数解，若是，则将伪码字输出并结束译码；若否，则进入步骤e；e.BP译码：将MLP译码得到的伪码字输入到BP译码器，经过BP译码后结束译码。进一步的，将MLP译码得到的伪码字输入到BP译码器，具体方法为将通过MLP译码得到的似然比和信道传递的似然比进行折中后再输入到BP译码器：假设信道输出的概率值分别为Pc(0)和Pc(1)，则信道输出的对数似然比LLRc为：通过LP译码器后，对不满足整数解的解，则将其化为概率值后其概率分别为P1p(0)和P1p(1)，对经过信道的概率和通过LP译码器的概率做折中运算：将上述已经折中的概率换算成似然比输入到BP译码器中：所述的将LP译码器的解化为概率值的方法为：假设LP译码器输出的比特为0.3，将其为0的概率设定为0.7，为1的概率设定为0.3，同理可得出其他比特数据化为概率值的概率；特别的如果比特为1，将其为0的概率设定为0.001，为1的概率设定为0.999；如果比特为0，将其为0的概率为0.999，为1的概率为0.001。上述方案的目的是提高BP译码的译码精度，从而对本专利技术中提出的混合译码方法进行改进，如图3所示。假定LP译码器输出fi，i∈{1,n}，若fi∈[0,1]，则直接输出作为输出码字。反之，其为实数比特流，如假设为{0.3,0.6,0.7,…,1,0.4}，在这种情况下，其码字为错误码字，不符合要求。根据原始LP，需要重新译码，直到其码字符合标准。在本专利技术中把其中的每一个比特看作更倾向0还是1的概率，例如0.3，其为0的概率可以看作0.7，为1的概率可以看作0.3，如果比特为1或者0，可以看作概率为0.999或者0.001。这样，译码器输出的分数比特流可以等同的看作一组概率，跟信道输出的类似，如图2所示。可以用同样的方式化为对数似然比输入到BP译码器中进行二次译码。在这里选择BP译码器作为二次译码主要有两个原因：第一个是根据上述的原始LP原理和标准形式得出，似然比在LP译码中，只是起到一个计算目标函数的作用，LP的原理是根据其校验矩阵的校验方程进行规划，直到规划出一组满足所有校验方程的解，似然比在译码中并没有起到多大的作用，而BP译码器中，其原理是根据软信息的传递更新迭代来进行译码，所以如果软信息的置信度在进入译码器之前就提升的话，BP译码器的性能会有相应的提升；第二个原因是相对于LP译码器来说，BP译码的复杂度要低于LP译码复杂度，在混合译码中，如果进行了二次译码，由于LP译码的复杂度为指数型，BP译码的复杂度为线性，因此混合译码时BP译码复杂度可以基本忽略本专利技术的有益效果为，在不增加复杂度的情况下，有效的提高了对LDPC码的译码性能，降低了译码的误帧率。附图说明图1为本专利技术的混合译码流程示意图；图2为译码器输出分数比特流的概率取值示意图；图3为本专利技术中改进后的混合译码流程示意图；图4为LP译码，BP译码，LP-BP混合译码误帧率比较仿真图；图5为LP译码，BP译码，LP-BP混合译码，MLP译码，MLP-BP混合译码误帧率比较仿真图；图6为LP译码，BP译码，LP-BP混合译码，MLP译码，MLP-BP混合译码，AVMLP-BP混合译码误帧率比较仿真示意图；其中，AVMLP-BP混合译码为本专利技术中改进后的混合译码。具体实施方式
技术实现思路
部分已经对本专利技术的技术方案做了详细描述，下面结合附图，描述本专利技术技术方案的效果：(1)LP译码，BP译码，LP-BP混合译码比较：码长为126，码率为0.5的LDPC码，BP迭代50次，分别经过LP译码，BP译码，LP-BP混合译码后得到的误帧率结果如图4所示。根据比较可知，LP-BP混合译码的性能较BP译码提升不明显。这是由于LP译码不需要迭代的译码和纠正，从全局的角度直接输出。有些比特经过LP译码后可能会发生比特翻转，置信度有所降低，因此性能并未改善多少。(2)LP译码，BP译码，LP-BP混合译码，MLP译码，MLP-BP混合译码比较：码长为126，码率为0.5的LDPC码，BP迭代50次，MLP打孔1个点，分别经过LP译码，BP译码，LP-BP混合译码，MLP译码，MLP-BP混合译码后得到的误帧率结果如图5所示。MLP译码原理由上可知，本次仿真打孔一个比特。根据图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于LDPC码的混合译码方法，其特征在于，包括以下步骤：a.LP译码：将信道输出的对数似然比输入到LP译码器中进行LP译码；b.判断LP译码器输出的数据是否满足整数解条件，若是，则将LP译码器的输出作为译码后的码字输出并结束译码；若否，则进入步骤c；c.MLP译码：对LP译码器输出的数据进行MLP译码，通过MLP译码得到一组伪码字；d.判断MLP译码得到的伪码字是否为整数解，若是，则将伪码字输出并结束译码；若否，则进入步骤e；e.BP译码：将MLP译码得到的伪码字输入到BP译码器，经过BP译码后结束译码。

【技术特征摘要】
1.一种用于LDPC码的混合译码方法，其特征在于，包括以下步骤：a.LP译码：将信道输出的对数似然比输入到LP译码器中进行LP译码；b.判断LP译码器输出的数据是否满足整数解条件，若是，则将LP译码器的输出作为译码后的码字输出并结束译码；若否，则进入步骤c；c.MLP译码：对LP译码器输出的数据进行MLP译码，通过MLP译码得到一组伪码字；d.判断MLP译码得到的伪码字是否为整数解，若是，则将伪码字输出并结束译码；若否，则进入步骤e；e.BP译码：将MLP译码得到的伪码字输入到BP译码器，经过BP译码后结束译码。2.根据权利要求1所述的一种用于LDPC码的混合译码方法，其特征在于，所述步骤e中，将MLP译码得到的伪码字输入到BP译码器，具体方法为将通过MLP译码得到的似然比和信道传递的似然比进行折中后再输入到BP译码器：假设信道输出的概率值分别为Pc(0)和Pc(1)，则信道输出的对数似...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永佳，史治平，唐锐，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51