一种基于迭代标记的改善LDPC码误码平层性能的后处理方法

一种基于迭代标记的改善ldpc码误码平层性能的后处理方法
技术领域
1.本发明属于通信编码技术领域，具体涉及一种基于迭代标记的改善ldpc码误码平层性能的后处理方法。


背景技术：

2.在现代社会中，人们对通信有了更高的要求，而数字通信系统便是在这个时代发挥着巨大作用的功臣。与模拟通信系统相比，在传输距离、传输可靠性与安全性等方面，数字通信系统有着诸多优势，并且随着无线通信需求的日益增大，数字通信系统愈发受到重视，人们不断地研究新技术来提高信息传输的可靠性与有效性，而信道编码便是一种十分有效的技术，它能极大的提高信息传输的抗干扰能力，
3.ldpc码是信道编码中被广泛使用的方案，它逼近shannon限，其高并行度的结构非常适用于高速通信系统，并且它的各种码率的构造具有灵活性。这一系列优点使ldpc码备受关注，被广泛应用于各种通信系统，如数字卫星电视、卫星通信、光纤通信等，还有诸多新一代的通信技术与其有关联，在3gpp ran1会议中，5g确定使用ldpc码作为移动宽带(embb)业务数据信息的长码块编码方案，因此对ldpc码的相关研究具有一定的价值。
4.在译码方面，最小和译码算法是ldpc码领域中使用较多的译码方案，它能很好地与硬件实现结合并且有着出色的性能表现，但是产生的问题是，随着原始信息信噪比提高，会出现误码平层问题，具体表现为从中等信噪比瀑布区域到高信噪比误码平层区域误码性能曲线斜率的突然降低。这一问题限制了ldpc码的性能，并且成为某些场景中的关键问题，因为在许多应用研究中都需要极低的误码率，所以对改善ldpc码误码平层性能的研究是有重要意义的，并且具有很大实用价值。


技术实现要素：

5.针对ldpc码的误码平层这一问题，本发明提出了一种基于迭代标记的后处理方法，该方法对错误变量节点的命中率很高，并且在将找到的变量节点进行处理后能使误码性能有明显提升。
6.实现本方案目的技术方案是，在原有最小和译码算法的技术基础上，通过对一定迭代次数后的最小和译码中的传递信息进行分析，对部分可能发生错误的变量节点进行标记，随后通过一定次数的迭代过程更新标记节点，可在这部分节点中筛选出错误概率更高的变量节点，再通过修改这部分变量节点对应的对数似然比值后重新进行最小和译码，从而有效地提高译码方法的纠错性能和效率。其具体步骤如下：
7.1)初始标记过程：在最小和译码迭代到一定次数时获取译码中的中间信息，包括各变量节点接收到的来自其他校验节点的信息，对每个变量节点接收到的不同信息进行分析对比，若当前变量节点接收到的信息符号不完全相同，则标记为可疑节点；
8.2)迭代标记过程：利用初始标记后的码字进行迭代，不断更新标记情况，这一过程的步骤为：
9.2a)对所有的校验节点，统计其连接的变量节点的标记情况，若其存在一个以上的标记变量节点与之相连，则标记当前校验节点；
10.2b)对所有的变量节点，先取消原有的标记，随后统计其连接的校验节点的标记情况，若与其相连的校验节点被标记的数目超出一定阈值，则重新标记该变量节点，该阈值与当前变量节点的度数有关，在不同类型的码中可通过仿真得到具体数值；
11.2c)重复进行2a)-2b)操作至一定次数，最后得到剩余少部分的被标记的变量节点，这便是筛选得到的有极大概率发生错误的节点。
12.3)恢复最小和译码过程：利用剩余被标记的变量节点，在重新修改这些节点的对数似然比值后恢复最小和译码过程。
13.本发明上述提出的后处理方法，具有的有益效果在于：第一、本发明通过迭代后筛选出的被标记的变量节点，其数量较少，且对错误节点命中率较高，可使得后处理对更有利于正确译码的方向进行，避免引入更多的错误；第二、本发明的迭代标记过程中均使用最小和译码算法的迭代框架，不需要引入更多新的计算单元，有利于实际的使用。
附图说明
14.图1是本发明的总流程示意图。
15.图2是中间迭代标记过程示意图。
具体实施方式
16.下面将结合附图1，附图2对本发明所提的算法作更进一步的说明，本具体实例仅作为优选，不对本发明的保护范围造成任何限制，其具体步骤为：
17.(一)初始化标记阶段。当最小和译码器迭代到一定次数译码未成功时，则进入到初始化标记阶段，对每一个变量节点，分析其接收到的来自各相邻校验节点的信息符号，若这些符号不完全相同，则对当前变量节点进行标记，并往与自身连接的校验节点传递标记信息；
18.(二)对每一个校验节点，分析其接收到的来自各相邻变量节点的信息，若存在1个以上的标记信息，则标记当前校验节点，并往与自身相邻的变量节点传递标记信息；
19.(三)对每一个变量节点，取消原有的标记，分析其接收到的来自各相邻校验节点的信息，若其接收到被标记的校验节点信息数目大于预设阈值，则重新标记当前变量节点，选取的阈值应保证不大于当前变量节点的度数；
20.(四)重复步骤(二)-(三)一定次数，得到剩余被标记的变量节点，对这些变量节点的对数似然比值进行修改，修改过程包括缩减其绝对值或翻转其符号，可根据不同情况改动，随后重新进入到最小和译码中，若译码成功则输出码字，否则回到步骤(一)直至译码成功或迭代次数达到上限时输出码字。


技术特征：
1.一种基于迭代标记的改善ldpc码误码平层性能的后处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)初始标记方法：用于迭代初期标记可能发生错误的变量节点；2)迭代标记过程：用于更新标记的变量节点及校验节点以筛选得到更有可能发生错误的变量节点；3)恢复迭代译码：用于将筛选出的节点在改变其llr值后继续进行最小和译码并校验。2.根据权利1所述的初始标记方法，其特征在于需要对变量节点接收到的来自相邻校验节点的信息符号进行分析，当这些信息符号不完全相同时，便将此变量节点标记。3.根据权利1所述的迭代标记过程，其特征在于利用当前迭代中的变量节点标记结果取代上一次的标记情况，作为下一次迭代的依据，随后通过校验矩阵中变量节点与校验节点的连接关系更新各节点的标记情况，其步骤为：1)对所有的校验节点，统计其连接的变量节点的标记情况，若其存在一个以上的标记变量节点与之相连，则标记当前校验节点；2)对所有的变量节点，先取消原有的标记，随后统计其连接的校验节点的标记情况，若与其相连的校验节点被标记的数目超出一定阈值，则重新标记该变量节点，该阈值与当前变量节点的度数有关，在不同类型的码中可通过仿真得到具体数值；3)重复进行2a)-2b)操作至一定次数，最后得到剩余少部分的被标记的变量节点，这便是筛选得到的有极大概率发生错误的节点。4.根据权利1所述的恢复迭代译码过程，其特征在于将迭代标记过程后被标记的变量节点进行处理，对此部分节点的对数似然比值进行修改，根据其本身绝对值大小采用缩减其绝对值或翻转符号等方法，随后将处理后的信息输入到最小和译码器中继续迭代。

技术总结
本发明公开了一种基于迭代标记的后处理方法，能有效改善LDPC码在误码平层区域的性能，算法主要通过迭代标记的方式标记可能发生错误的码字，然后将其后验概率值改变再通过常规译码得出最终结果。本发明通过迭代标记后对错误节点的命中率很高，能有效地引导译码过程往更合理的方向进行，对改善LDPC码误码平层的性能有很大提升。性能有很大提升。性能有很大提升。


技术研发人员：沙金 段佳华
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2021.05.11
技术公布日：2022/11/10