基于v2c動態選擇策略的ldpc碼動態異步更新方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種基于V2C動態選擇策略的LDPC碼動態異 步更新方法。
【背景技術】
[0002] 19世紀60年代，Gal lager首次提出LDPC碼，也即二進制低密度奇偶校驗碼。自LDPC 碼在1996年被重新發現以后，LDPC碼就得到了學術界和工業界的廣泛關注。在這十幾年的 研究過程中，LDPC碼的優異性能逐步展現出來。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錯誤性能，可避免時延。碼字本身的稀疏性使得LDPC碼 的譯碼復雜度較低，具有較低的誤碼平底。從碼字的構造到譯碼算法優化以及最后的性能 分析，LDPC碼擁有一套系統的優化設計方法。LDPC碼具有極高地應用前景，目前LDPC碼已經 被WiMAX、UWB、衛星數字視頻、IOG Base-T等列為標準編碼方式，在未來LDPC碼還將廣泛應 用于衛星通信、海洋探測、光傳輸、量子保密通信、全息存儲等方面。
[0003] 在LDPC碼的譯碼方法方面，從消息更新的調度來看，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態異步消息更新策略。動態異步消 息更新策略是三種策略中收斂速度最快，糾錯性能最好的，非常適合應用于需要快速譯碼 的場合。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 大小作為動態異步更新算法中的量度，根據殘差的大小動態的選擇要更新的消息，沒有固 定的更新順序，可以集中計算資源優先更新那些最不穩定的節點消息。RBP算法是一個貪婪 性較高的算法，每次都優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算法的基礎上提出了貪婪性較低的NWRBP算法。后來Kim等人提出了一種基于 變量節點到校驗節點的VC RBP譯碼算法，該方法使用變量節點到校驗節點的殘差作為選擇 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殘余度的EDS-LBP 譯碼算法和基于變量節點到校驗節點消息殘差的智能動態IVC RBP譯碼算法，這兩種算法 在糾錯性能和收斂速度方面都得到了提升。Lee等人針對動態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行了相應的改善，盡管性能優異，但動態異步更新算法仍存 在一些不足之處。目前，LDPC碼的研究者仍然對動態異步更新算法進行深入的研究，以求得 更大的性能關破。
[0004] 動態異步更新算法動態地調整消息更新順序，動態分配資源會導致消息更新的不 公平性。在一次譯碼迭代中，有些消息會被更新很多次而有些消息的更新次數較少甚至沒 有被更新，過多或過少的更新都會影響算法的糾錯性能和收斂速度。動態選擇策略決定著 譯碼過程中消息的更新次序，是動態異步更新算法中至關重要的一部分，但是這方面的研 究卻很少。目前絕大多數的動態異步更新算法都是根據消息更新前后殘差的大小作為消息 動態更新的量度，認為殘差越大的信息其可靠性越小，應當優先更新。在基于變量節點的點 殘差和變量節點到校驗節點的邊殘差中，其動態選擇策略都是選擇殘差為量度，但是單純 依靠殘差的動態選擇策略在一定程度上有失準確性，會對不可靠信息造成誤判。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種基于V2C動態選擇策略的LDPC碼動 態異步更新方法，其相應的V-VCRBP算法也被公開。它充分利用了譯碼過程中消息的動態變 化特性，快速準確地定位最不可靠的消息，可以為動態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算資源，加快了收斂速度，提升了譯碼性能。
[0006] 本發明采用的技術方案如下：
[0007] 一種基于V2C動態選擇策略的LDPC碼動態異步更新方法(也即V-VCRBP算法），在變 量節點的點殘差和變量節點到校驗節點的邊殘差中，采用了三重判定的動態選擇策略選出 最不穩定的變量節點和最不可靠的V2C邊信息進行更新，包括步驟如下：
[0008] S11.根據穩定性判據對所有變量節點進行判定，若存在不穩定的變量節點則從中 找出殘差最大的不穩定的變量節點，否則就從所有變量節點中找出具有最大殘差的變量節 點；其中，穩定性判據是在LDPC碼的迭代譯碼方法中，若一個變量節點的LLR值符號在連續 三次迭代后保持不變，則稱該變量節點是穩定的；
[0009] S12.從最大殘差的變量節點出發，尋找殘差最大的V2C邊信息；
[0010] S13.點殘差最大的不穩定變量節點和邊殘差最大的邊將在動態異步更新方法中 優先被更新；
[0011] 其中，邊殘差和點殘差的計算公式為r(mk)= I |f(mk)-mk| I，當r(mk)是邊殘差時，mk 和f(mk)分別表示更新前后的邊信息；當r(mk)是點殘差時，mk和f(m k)分別表示更新前后變 量節點的LLR值。
[0012] 本發明中基于三重判定的動態選擇策略，開始在大范圍內搜索不可靠信息，經過 穩定性判據條件之后縮小了搜索范圍，通過變量節點最大點殘差的條件過濾后進一步縮小 了搜索范圍，最終只需計算比較與殘差最大的不穩定變量節點相關聯的邊殘差來確定最不 穩定的邊信息。此外，邊殘差和點殘差利用了前后兩次譯碼信息，穩定性判據利用了連續三 次譯碼后的判決信息。新的動態選擇策略充分利用了譯碼過程中信息的動態特性，通過層 層篩選更加準確快速地為動態異步更新方法提供消息的更新次序，進一步加快收斂速度， 提尚譯碼性能。
[0013] 具體地，本發明將三重判定的動態選擇策略具體應用在變量節點的點殘差和變量 節點到校驗節點的邊殘差中，具體步驟包括如下：
[0014] S21.用穩定性判據對所有變量節點進行判定;若存在不滿足穩定性判據的變量節 點，則從不穩定變量節點集合N1中找出具有最大殘差的不穩定變量節點；若所有變量節點 都滿足穩定性判據，則從穩定變量節點集合N 2中找出具有最大殘差的變量節點，然后執行 S22；
[0015] S22.從S21中找出的殘差最大的變量節點^出發，找出所有與它相連的校驗節點 集合Sj= {Cj I CjEN(Vi) }，對所有的CjE Sj計算殘差最大的變量節點Vi到校驗節點的邊殘 差，并從中找出具有最大邊殘差的邊Vl2cj;此處的邊^2以也即S12所要尋找的殘差最大的 V2C 邊；
[0016] S23.把從S21到S22中尋找到的最大殘差的變量節點Vi和邊Vi2c。作為最終的最不 穩定的變量節點和最不可靠的邊，以便在譯碼方法中優先被更新；
[0017]其中，N(Vi)表示與變量節點Vi相連的所有校驗節點的集合。
[0018] 本發明中，在一次迭代中一個消息更新過程的更新步驟包括如下：
[0019] S31.根據三重判定的動態選擇策略選出最不穩定的變量節點Vi和最不可靠的邊 Vi2c。，更新除具有最大邊殘差的邊Vi2c。所對應的校驗節點c。外所有與Vi相連的校驗節點到 變量節點Vi的消息，即對所有caeN(Vi)\c。更新消息&，.v;.;
[0020] S32.此時變量節點V1已是更新后的節點，更新變量節點vgljS31中提及的校驗節點 c。的消息，為避免變量節點Vi和邊Vi2c。在下次迭代中繼續被選中，將殘差r(mTf)和 廠("2、.,.(.;）均置為0;
[0021 ] S33.除變量節點Vi外，對除去變量節點Vi外所有與校驗節點c。相連的變量節點，N (Co) \Vi，更新1校驗節點c。到這些變量節點的邊信息，gp對所有Vb e N(c。) \Vi更新消息.&.，& s
[0022] 其中，N(Vi)\c。表示除校驗節點c。外，與變量節點Vi相連的所有校驗節點的集合;N (Cc1)V1表示除變量節點v#，與校驗節點c。相連的所有變量節點的集合；Φ')表示變量節 點^的點殘差)表示變量節點V1到校驗節點c。的邊殘差；g1; q表示變量節點^傳 遞給校驗節點c。的信息；表示校驗節點c。傳遞給變量節點Vb的信息。
[0023] 與現有技術相比，本發明具有的有益效果:本發明不單純依靠殘差為量度，而是設 置了穩定性判據，充分利用了譯碼過程中變化消息的動態特性，快速而準確地定位出了最 不可靠的消息，可以為基于變量節點和變量節點到校驗節點消息殘差的動態異步更新方法 提供更加合理的消息更新順序，從而使得方法合理分配計算資源，加快了收斂速度，提升了 譯碼性能。
【附圖說明】
[0024]圖1:本發明三重判定的動態選擇策略流程圖；
[0025] 圖2:本發明基于V2C動態選擇策略流程圖；
[0026] 圖3:本發明基于V2C動態選擇策略中最不可靠邊的選擇示意圖；
[0027] 圖4:本發明V-VCRBP譯碼算法示意圖；
[0028] 圖5:1/2-(576，288) LDPC碼的糾錯性能對比；
[0029] 圖6:1/2-( 1152，576)LDPC碼的糾錯性能對比；
[0030] 圖7:1/2-(576,288)0^(：碼在信噪比為2.5(^時收斂性能對比。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0032]如圖1，為本發明基于V2C動態選擇策略的LDPC碼動態異步更新方法提出的三重判 定的動態選擇策略流程圖。
[0033] S11.根據穩定性判據對所有變量節點進行判定，若存在不穩定的變量節點則從中 找出殘差最大的不穩定的變量節點，否則就從所有變量節點中找出具有最大殘差的變量節 點；其中，穩定性判據是在LDPC碼的迭代譯碼方法中，若一個變量節點的LLR值符號在連續 三次迭代后保持不變，則稱該變量節點是穩定的；
[0034] S12.從具有最大點殘差的變量節