一种针对LDPC码的局部动态BP译码方法技术

本发明专利技术针对LDPC码的动态BP译码算法，提出了一种基于LDPC码的局部动态更新译码方法(LRBP)，该方法采用基于局部残差的消息更新，有效地提升了包括少量迭代次数内的BP译码性能，超越了其他动态BP译码算法。与以往动态BP译码方法不同的是，LRBP方法认为残差具有时效性，因此只关注时间上最近的这部分残差，并由此确定下一个要更新的消息。这样做的好处是总能使用最新的消息进行消息更新，能影响算法的收敛性，有效地改善了BP译码算法的收敛速度。

A local dynamic BP decoding method for LDPC codes

The present invention for dynamic BP LDPC decoding algorithm, this paper proposes a local dynamic update method based on LDPC code decoding (LRBP), this method is used to update the local residual based message, effectively enhance the BP decoding performance within a few iterations, beyond other dynamic BP decoding algorithm. Unlike the previous dynamic BP decoding methods, the LRBP method considers the residuals to be time sensitive, so they focus only on the nearest part of the residuals and determine the next updated message. The advantage of this method is that it can always update the message with the latest news, and it can affect the convergence of the algorithm and effectively improve the convergence speed of the BP decoding algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种针对LDPC码的局部动态BP译码方法
本专利技术涉及LDPC码译码
，特别涉及一种基于LDPC码的局部动态译码方法。
技术介绍
LDPC码自1996年再次被发现以来，其译码算法(floodingBP算法)以其实现简单，译码复杂度线性增加等特点，成为了编译码领域焦点。而SVNF-RBP算法为代表的动态BP译码算法虽然增加了残差计算和搜索复杂度，同时也极大地提升了BP算法的译码性能。SVNF-RBP译码算法是一个异步动态消息迭代算法，每一次根据一个最大的校验节点到变量节点消息残差，定位下一个要更新的校验节点到变量节点消息。消息更新就是根据每次找到的最大残差为序，沿着与LDPC码相对应的Tanner图中的边来回传递，其消息传递主要包括了针对每一个变量节点的横向计算和纵向计算两个步骤，其中横向计算就是校验节点ci到变量节点vj的消息传递：纵向计算就是变量节点vi到校验节点cj的消息传递：在BP译码算法中，最终是要依靠每个变量节点的最大似然比来做0、1判定。每一个变量节点都将接收来自信道的先验概率(apriori)(pv(0)，pv(1)分别表示传递的比特为0和1的概率)，还要接收来自与之相连的每一个校验节点传递的消息。因此变量节点vi的似然比就是所有接收到的消息总和：似然比消息残差计算公式：r(mk)＝||fk(m)-mk||∞，mk∈m；其中m表示计算fk(m)所需的相关消息，mk和fk(m)分别代表校验节点到变量节点更新前和更新后的似然比。SVNF-RBP算法迭代过程在满足以下条件之一时停止：(1)所有的校验方程都满足。(2)迭代次数达到设定的最大值。SVNF-RBP算法的具体过程为：1)初始化所有mc,v＝0；2)初始化所有3)计算所有r(mc,v)；4)对每一个vj，找出5)计算和ca∈N(vmax)\cmax6)计算ca∈N(vmax)\cmax,vb∈N(ca)\vmax7)如果所有校验方程满足或是达到设定的最大迭代次数，则结束译码，否则返回步骤4)对于BP迭代算法，异步策略一般都是通过加速译码收敛来提升译码性能。SVNF-RBP算法能大幅提升BP译码性能，但是增加了大量的计算、搜索复杂度。因此，在提升译码性能的同时降低复杂度显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的至少一种缺点与不足，提供一种基于LDPC码的局部动态译码方法，该局部动态译码方法降低了残差搜索和存储复杂度，同时提升了译码性能。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于LDPC码的动态BP译码方法，提出残差具有时效性，采用最新产生的局部最大残差确定消息的更新顺序：选定要更新的校验节点到变量节点消息首先更新消息对所有校验节点ca∈N(vj)\ci产生并传递消息对所有变量节点vb∈N(ca)\vj计算消息的残差，并在这些残差中找出最大者确定下一个要更新的校验节点到变量节点消息；具体的局部动态译码算法(LRBP)：1)初始化所有2)初始化所有3)计算所有r(mc,v)；4)找出5)计算和6)计算ca∈N(vmax)\cmax,vb∈N(ca)\vmax7)如果所有校验方程满足或是达到设定的最大迭代次数，则结束译码，否则返回步骤4)其中：mc,v泛指所有校验节点到变量节点的消息；泛指变量节点vn到所有相连的校验节点的消息；表示变量节点vi的信道先验概率；r(mc,v)泛指所有校验节点到变量节点的消息更新前和更新后的残差；表示校验节点ci到变量节点vj的似然比值更新前和更新后的残差；N(vi)表示与变量节点vi相连的所有校验节点集合，校验节点ca∈N(vi)表示校验节点ca将取遍与变量节点vi相连所有校验节点；表示从校验节点ca到变量节点vi的消息，表示从变量节点vi到校验节点cj的消息；N(cj)表示与校验节点cj相连的所有变量节点，N(cj)\vi表示与校验节点cj相连的所有不包括变量节点vi的其他变量节点，vb∈N(cj)\vi表示变量节点vb将取遍与校验节点cj相连的所有不包括变量节点vi的其他变量节点。似然比消息残差计算公式：r(mk)＝||fk(m)-mk||∞，mk∈m；其中m表示计算fk(m)所需的相关消息，mk和fk(m)分别代表校验节点到变量节点更新前和更新后的似然比。本方法提出残差的产生具有时效性，通过寻找局部最大残差来建立一个校验节点到变量节点消息的更新序列。因此，本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：只从最新产生的残差中找出最大的残差，可在计算的同时进行搜索，因此残差不需要存储，减少了存储复杂度；最新产生的残差也就是局部残差，减少了搜索最大残差的复杂度。相对于SVNF-RBP算法，本专利技术不但能提升了较少迭代次数的译码性能，还有效提升了高信噪比的译码性能。附图说明图1是算法LRBP的动态策略示意图。图2是算法flooding，LBP，NWRBP，SVNF-RBP和LRBP在码长1944，码率给定信噪比为1.75dB时的FER性能图。图3是算法SVNF-RBP和LRBP在码长1944，码率5、50次迭代时的FER性能图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术是一种基于LDPC码的局部动态译码方法，是针对LDPC码的动态BP译码方法(LRBP)，该方法提出残差的产生具有时效性，通过寻找局部最大残差来建立一个校验节点到变量节点消息的更新序列。设N(vi)代表与变量节点vi相连的所有校验节点，N(vi)\cj则表示与变量节点vi相连的不包括校验节点cj的所有其他校验节点；N(ci)代表与校验节点(校验方程)ci相连的所有变量节点，N(ci)\vj则表示与校验节点ci相连的不包括变量节点vj的所有其他变量节点。互相连接的变量节点和校验节点消息函数可定义为其中m表示计算或所需的相关消息。信道的先验概率(apriori)(pv(0)，pv(1)分别表示传递的比特信息为0和1的概率)。校验节点到变量节点似然比消息残差计算公式r(mk)＝||fk(m)-mk||∞，其中m表示计算fk(m)所需的相关消息，mk和fk(m)分别代表校验节点到变量节点消息更新前和更新后的似然比。假设校验节点到变量节点消息具有局部最大残差，该译码算法的动态策略包括如下三个步骤：首先，更新消息并传递。其次，更新消息ca∈N(vj)\ci并传递。最后，计算残差vb∈N(ca)\vj,ca∈N(vj)\ci，同时找出最大残差。具体而言，本专利技术的算法迭代过程如下：1)初始化所有mc,v＝0；2)初始化所有3)计算所有r(mc,v)；4)找出5)计算和ca∈N(vmax)\cmax6)计算ca∈N(vmax)\cmax,vb∈N(ca)\vmax7)如果所有校验方程满足或是达到设定的最大迭代次数，则结束译码，否则返回步骤4)在动态BP译码算法的一次迭代过程中，要么校验节点到变量节点的消息计算量与BP算法相同，要么变量节点到校验节点的消息计算量与BP算法相同，所有的仿真都将严格遵守这个规则。下表给出对此算法一次迭代过程的消息计算量，其中，和分别表示变量节点和校验节点的平均度，e表示Tanner图中边的数量，同时有成立，其中N和M分别表示Tanner图中变量节点和校验节点的个数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LDPC码的局部动态BP译码方法，该方法认只关注局部残差，其特征在于，只在局部残差中根据最大残差确定下一个要更新的消息，算法过程描述如下：选定要更新的校验节点到变量节点消息

【技术特征摘要】
1.一种基于LDPC码的局部动态BP译码方法，该方法认只关注局部残差，其特征在于，只在局部残差中根据最大残差确定下一个要更新的消息，算法过程描述如下：选定要更新的校验节点到变量节点消...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚怡，江颖，凌捷，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44