專利名稱：一種改進的ldpc碼的線性規(guī)劃譯碼方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進的、應用于LDPC碼的線性規(guī)劃譯碼方法，屬于通信技術領 域。
背景技術：
低密度奇偶校驗碼(Low Densty Parity Check Code，LDPC)是一類具有稀疏校驗 矩陣的線性分組碼，由Robert G. Gallager博士于1963年提出的。它不僅有逼近Siannon 限的良好性能，而且譯碼復雜度較低，結構靈活，是近年信道編碼領域的研究熱點，目前已 廣泛應用于深空通信、光纖通信、衛(wèi)星數字視頻和音頻廣播等領域。因此對LDPC碼的譯碼 算法的研究也尤為重要。LDPC碼的線性規(guī)劃(linear programming, LP)譯碼方法由 J. !Kidman等人于2005 年提出，這種方法建立在線性規(guī)劃松弛的基礎上，是最大似然譯碼的一種近似。線性規(guī)劃譯 碼具有最大似然特性，即，一旦線性規(guī)劃輸出為碼字，那么肯定是最大似然碼字。這個特性 使得線性規(guī)劃譯碼器在性能分析方面比傳統(tǒng)迭代譯碼要方便很多。并且，一旦譯碼模型建 立，便可利用優(yōu)化算法來求解線性規(guī)劃問題。但在譯碼性能上，原始線性規(guī)劃譯碼雖然好 過最小和譯碼，但還是不如置信算法。這是因為原始線性規(guī)劃譯碼模型中的可行域多面體 是一個經過松弛的多面體，即有整數頂點，又有分數頂點，并且只有整數頂點才和碼字一一 對應。線性規(guī)劃的最優(yōu)解總在其可行多面體的頂點處取得，所以無論整數頂點還是分數頂 點都是其可能最優(yōu)解。當線性規(guī)劃收斂于分數解的時候，就會出現(xiàn)譯碼錯誤。所以，原始 線性規(guī)劃譯碼雖然操作比較簡單，但譯碼性能不夠理想?！癶ing linear programming to decode binary linear codes"IEEE Trans. Inf. Theory,vol. 51,no. 3,Mar. 2005. ]一JC 即屬于此列。

發(fā)明內容
針對原始線性規(guī)劃譯碼的譯碼性能不理想，本發(fā)明提出了一種改進的LDPC碼的 線性規(guī)劃譯碼方法。該方法在原始線性規(guī)劃譯碼的基礎上，采用一種自適應尋找有效冗余 校驗的算法，利用添加冗余校驗對原始線性規(guī)劃譯碼輸出的錯誤分數解進行糾正，從而改 進譯碼的性能。本發(fā)明譯碼方法是由以下方式來實現(xiàn)的一種改進的LDPC碼的線性規(guī)劃譯碼方法，用于通信系統(tǒng)信號接收端的譯碼模塊， 以實現(xiàn)從含有噪聲及干擾的接收序列中最大化無失真地恢復出信道發(fā)端信息的功能；預先 設C是一個具有mXn維校驗矩陣H = {hj, J的η長二進制LDPC碼，I和J分別表示其變
量節(jié)點的集合和校驗節(jié)點的集合，其中，I = {1,2,......, η}, J = {1,2,......，m} ；N(j)
表示同校驗節(jié)點j相連的變量節(jié)點的集合，即N(j) = {i :i e Lhiij = 1} ；V表示N(j)的 具有奇數個元素的子集；G表示第j個校驗節(jié)點的本地碼，即所有滿足第j個校驗方程的二 進制序列的集合，Pj表示Cj的凸包；假設碼C中的碼字y經過一個二進制離散無記憶對稱信道后，信道收端接收到一個受過噪聲和干擾影響的序列y* ；該方法步驟如下A.初始化將信道收端收到的第i(i = 1,2,......，η)個變量節(jié)點的消息父初始化為該節(jié)點
的對數最大似然消息Yi ；在高斯白噪聲信道下，采用二進制相移鍵控調制時，
權利要求
1. 一種改進的LDPC碼的線性規(guī)劃譯碼方法，用于通信系統(tǒng)信號接收端的譯碼模塊，以 實現(xiàn)從含有噪聲及干擾的接收序列中最大化無失真地恢復出信道發(fā)端信息的功能；預先設 C是一個具有mXn維校驗矩陣H = {^,J的η長二進制LDPC碼，I和J分別表示其變量節(jié)點的集合和校驗節(jié)點的集合，其中，I = {1,2,......，n}，J= {1，2，......，m} ;N(j)表示同校驗節(jié)點j相連的變量節(jié)點的集合，即N(j) = {i :i e Lhiij = 1} ；V表示N(j)的具有 奇數個元素的子集；q表示第j個校驗節(jié)點的本地碼，即所有滿足第j個校驗方程的二進制 序列的集合，Pi表示Cj的凸包；假設碼C中的碼字y經過一個二進制離散無記憶對稱信道 后，信道收端接收到一個受過噪聲和干擾影響的序列y* ；該方法步驟如下A.初始化將信道收端收到的第i(i = 1,2,......，η)個變量節(jié)點的消息乂初始化為該節(jié)點的對數最大似然消息Yi ；在高斯白噪聲信道下，采用二進制相移鍵控調制時，
2.如權利要求1所述的一種改進的LDPC碼的線性規(guī)劃譯碼方法上述步驟D中所述的 對原始校驗矩陣H進行自適應初等行變換得到等價校驗矩陣H，其詳細步驟如下1)初始化，輸入矩陣H，令計數變量1= 1;2)取H矩陣第1列中除第1個元素外其余所有非零元素，設共有D個，記其行標的集 合為T1JPf=P:/^ =1,{1,2,……,^},^/} = ,^,……,U，其中t表示集合T1中的元系，表示矩陣第t行第U1的元素，m表示矩陣的行數；如果1 e T1，直接進入到4)，否則，繼 續(xù)下一步；3)對H矩陣中第、與第1行中對應位置的元素進行模二和運算，用得到的結果更新矩陣第1行中的元素，即對矩陣的任意列g(g = 1,2,......，η)，令、，其中Kg表示矩陣第1行第g列的元素，\g表示矩陣第、行第g列的元素；4)將H矩陣第t1;t2，......，tD行中的元素分別與第1行中的對應位置的元素進行模二和運算，用所得結果更新矩陣第t1; t2，……，tD行中的元素；更新變量1 = 1+1;5)如果1< L且1 < m，返回步驟2)，其中L表示錯誤解中取值為分數的變量節(jié)點 的數目，否則，繼續(xù)下一步；6)步驟終止，獲得矩陣H。
3.如權利要求2上述步驟4)中所述的將矩陣H第t1;t2，......，tD行中的元素分別與第1行中的對應位置的元素進行模二和運算并用所得結果更新矩陣第t1; t2，……，tD 行中的元素，具體步驟如下i、初始化，令d= 1，其中d表示集合T1中元素的下標，d e {1,2,......，D}，D為H矩陣第1列中除第1個元素外其余所有非零元素的個數；ii、對矩陣的任意列g(g= 1，2，......，η)，用元素\，g與Iilig的模二和來更新矩陣中第td行第g列的元素\，g，即令\，g =\，g \g，其中\(zhòng)，g表示矩陣第td行第g列的元素 表示矩陣第1行第g列的元素；更新集合T1中元素的下標d = d+Ι ；iii、如果，返回步驟ii；否則，進入下一步；iv、終止。
全文摘要
一種改進的LDPC碼的線性規(guī)劃譯碼方法，屬于通信技術領域。該方法應用于通信系統(tǒng)的譯碼模塊，在原始線性規(guī)劃譯碼的基礎上，通過自適應添加有效冗余校驗來提高譯碼模塊的性能，有效改善整個通信系統(tǒng)的通信質量。在尋找有效冗余校驗方面，該方法首先通過對原始校驗矩陣進行有目的的初等行變換，得到一個類單位矩陣的等價校驗矩陣，再根據等價校驗矩陣中的冗余校驗方程來自適應產生有效冗余校驗不等式，因此具有自適應性。和原始線性規(guī)劃譯碼相比，本發(fā)明所涉及的改進的線性規(guī)劃譯碼，具有自適應提高譯碼性能的特點。
文檔編號H04L1/00GK102130745SQ20111008672
公開日2011年7月20日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權日2011年4月7日
發(fā)明者張嫻, 馬丕明 申請人:山東大學