多元LDPC碼譯碼算法的優(yōu)化.pdf

1、低密度奇偶校驗(yàn)(low density parity check，LDPC)碼是迄今為止最接近Shannon極限的信道編碼之一，也是下一代寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中糾錯(cuò)編碼的主要備選方案。在中短碼的情況下，多進(jìn)制LDPC碼比二進(jìn)制LDPC碼的性能更優(yōu)越，但是較高的譯碼復(fù)雜度大大限制了多進(jìn)制LDPC碼的應(yīng)用范圍。因此降低譯碼復(fù)雜度成為研究多進(jìn)制LDPC碼譯碼算法的一個(gè)重點(diǎn)。針對(duì)如何權(quán)衡譯碼性能與復(fù)雜度問(wèn)題，本文提出四種多進(jìn)制LDPC碼的譯碼優(yōu)化算

2、法。
　　首先，提出了基于可靠度比值的加權(quán)符號(hào)翻轉(zhuǎn)(reliability-ratio-based weightedsymbol-flipping，RRWSF)算法?？紤]到破壞校驗(yàn)關(guān)系的原因可能來(lái)自校驗(yàn)方程中的任意一個(gè)符號(hào)，RRWSF算法引入了新的符號(hào)度量值，該度量值為符號(hào)自身的可靠度與所其參與的方程中所有符號(hào)可靠度總和的比值。由于RRWSF算法將符號(hào)自身的信息與校驗(yàn)方程的信息合并在一起，因此不再像WSF算法那樣需要計(jì)算這兩部分信

3、息的加權(quán)系數(shù)，從而避免了為求取最優(yōu)加權(quán)系數(shù)進(jìn)行的大量計(jì)算機(jī)仿真。仿真結(jié)果表明，在誤碼率為10-2時(shí)，RRWSF算法與比WSF算法相比獲得了0.1 dB的編碼增益。
　　其次，提出了基于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)可靠度的串行置信傳播(check-node-reliability-basedserial belief propagation，CRSBP)譯碼算法。該算法為每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)定義一個(gè)可靠度，該可靠度為相鄰的變量節(jié)點(diǎn)的最小可靠度，而變量節(jié)點(diǎn)的可靠

4、度是通過(guò)計(jì)算最大概率與次最大概率之差獲得。并按照可靠度大小對(duì)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)依次進(jìn)行信息更新。由于可靠度較低的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)會(huì)被優(yōu)先更新信息，因此與傳統(tǒng)的串行調(diào)度算法相比，CRSBP算法的收斂速度更快。仿真結(jié)果表明，CRSBP算法在誤碼率為10-2時(shí)獲得了0.1 dB的增益。
　　最后，提出了多元LDPC碼基于變量節(jié)點(diǎn)概率差的動(dòng)態(tài)調(diào)度(q-ary variable nodeprobability-difference-based schedul

5、ing，Q-VNPDS)算法及其改進(jìn)算法。這兩種算法是LDPC碼動(dòng)態(tài)調(diào)度算法在有限域GF(q)上的擴(kuò)展。在Q-VNPDS算法中，首先計(jì)算變量節(jié)點(diǎn)傳遞的q個(gè)概率值在更新前后的差的絕對(duì)值，再將其中的最大值作為該變量節(jié)點(diǎn)的度量值，度量值越大，意味著變量節(jié)點(diǎn)的收斂性越差，應(yīng)該越早被更新。改進(jìn)的Q-VNPDS算法從降低計(jì)算復(fù)雜度的角度出發(fā)對(duì)Q-VNPDS算法進(jìn)行改進(jìn)，首先獲取變量節(jié)點(diǎn)在更新前后的兩個(gè)最大概率，通過(guò)判斷這兩個(gè)概率對(duì)應(yīng)的域元素是否相同

6、來(lái)對(duì)變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行篩選。若對(duì)應(yīng)的域元素相同則刪除該變量節(jié)點(diǎn)，否則保留該變量節(jié)點(diǎn)。接著只對(duì)保留的變量節(jié)點(diǎn)計(jì)算度量值，這樣便減少了需要計(jì)算的度量值的數(shù)目。然后尋找變量節(jié)點(diǎn)更新后的最大概率以及對(duì)應(yīng)的域元素，再找出變量節(jié)點(diǎn)在更新前取該域元素的概率，計(jì)算以上兩個(gè)概率的差的絕對(duì)值并令其為該變量節(jié)點(diǎn)的度量值。仿真結(jié)果表明，兩種新的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法與傳統(tǒng)泛洪調(diào)度算法相比，在誤碼率為10-2時(shí)能獲得0.4 dB左右的編碼增益，并且收斂速度更快。改進(jìn)的Q-VNP