LDPC译码与RCM解调中的顺序调度策略研究
发布时间：2020-09-21 16:42
信息传输的可靠性与有效性是通信系统的两个重要性能指标,纠错编码与速率自适应分别是提高信息传输可靠性与有效性的有效方法。低密度奇偶校验(LDPC)码是一种具有逼近香农极限的译码性能及较低计算复杂度的纠错码;速率可变调制(RCM)是一种可在时变信道上实现平滑的速率自适应的接收端速率自适应技术。LDPC码的标准置信传播(BP)译码算法是一种并行算法,其中消息的更新采用洪泛(flooding)的方式,即在每一轮迭代中,首先更新所有校验节点,紧接着更新所有变量节点。由于更新过程产生的最新消息无法在本轮迭代中被充分利用,标准BP译码的收敛速度较慢。顺序调度策略是加速LDPC码译码收敛的有效方法,其主要可被分为标准顺序调度(SSS)策略和通知动态调度(IDS)策略。IDS策略中不同程度地受到从残差置信传播(RBP)算法继承而来的“贪婪性”问题的影响,这有碍于译码性能的进一步提升。为了缓解RBP译码算法的贪婪性问题,我们提出一种基于RBP译码算法的改进型算法,称为Damped-RBP译码算法,该算法在残差的计算中引入一个阻尼因子,其作用是,如果某条消息被重复地赋予最高更新优先级,该消息的残差将在原始计算值的基础上被缩小,被缩小的倍数随重复的次数呈指数增长。仿真结果表明,所提算法有效地缓解了RBP译码算法的贪婪性问题。现有的RCM解调算法中的消息更新都是采用洪泛的方式,解调收敛速度较慢,受LDPC码BP译码中顺序调度策略的启发,我们提出了两种改进型RCM解调算法,分别是基于标准顺序调度策略的GS-BP解调算法、基于通知动态调度策略的BS-RBP解调算法。在GS-BP解调算法中,消息的更新被根据比特节点的固有顺序划分成组,在每一轮迭代中,消息更新逐组进行,这使得前面分组中已更新的最新消息在本轮迭代的后续分组中的消息更新过程中被充分地利用起来,这有助于加快解调算法的收敛速度。按照RBP算法的理论,消息残差越大,说明这条消息的可靠度越低,优先传递残差最大的消息,将有助于降低译码或解调出错的概率。在我们所提BS-RBP解调算法中,由比特节点传向符号节点(B2S)的消息的残差被当作消息可靠度的度量标准,这个度量标准被用来区分消息更新的优先级,这种异步消息更新策略有利于迭代中的最新消息被充分利用。仿真结果表明,相较于RCM的传统BP解调算法,所提两种解调算法都可以显著地加快解调收敛速度。
【学位单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN911.22
【部分图文】：
图 1-1 用框图的形式展示了一个典型的数字通信系统。信息传输的数字通信系统的两个重要性能指标。编码技术是提高数字通信系统中信息传输的可靠性的重要技术手段奠基性学术论文[1]中提出了后来被人们称为香农第二定理的著名论断速率小于信道容量，就一定存在一个合适的信道编码方案，使得信息到任意小的程度。自那以后，相关研究学者在设计合适的纠错码以尽输的可靠性方面做出了大量的努力。低密度奇偶校验[2](LDPC)码是一限的译码性能及较低计算复杂度的纠错码。自适应技术是提高数字通信系统中信息传输的有效性的重要技术手资源的的有限性，如何提高时变信道中信息传输的频谱利用率已经成层研究的关键问题之一，速率自适应在解决这一问题上展现出了良应技术主要可以被分成两类，一类是发送端速率自适应技术，另一类应技术。现有的速率自适应技术大多是发送端速率自适应技术，而速M)是一种可在时变信道上实现平滑的速率自适应的接收端速率自适
图 2-1 LBP 译码算法的消息传递过程示意图2.3 BP 译码中的动态顺序调度策略Elidan 等人经严密的数学推导而提出的 RBP 算法对诸多基于概率图模型的推理问题具有天然的普适性，LDPC 的 BP 译码是正是 RBP 算法适用的基于图模型的概率推理问题中极具代表性的一个实例，Andres 等人首次将 RBP 算法应用于 LDPC 码 BP 译码算法的改进当中，提出 LDPC 码的 RBP 译码算法，显著地加快了译码算法的收敛速度，从而将 LDPC 码串行译码算法或的研究带入了一个新的方向——动态顺序调度策略，或称通知动态调度(IDS)算法。IDS 可以使迭代过程中最新的消息得到更加充分的利用，进而有效地提升 LDPC 码 BP 译码的收敛速。顺序调度算法的关键问题在于为消息更新寻找更合适甚至是最佳的顺序，显然 RBP 就是可以被用来寻找这种顺序的有效工具。在LDPC 码的 RBP 译码算法中，由校验节点传向变量节点(C2V)的消息的残差值 ( )c vr L→被用作衡量消息可靠性的重要尺度，也就是根据 C2V 残差的大小来区分消息传递的优先级，最大的残差对应的 C2V 消息拥有最高的优先级，如果最大的残差值是 ( )i jc vr L→，则
LDPC 译码与 RCM 解调中的顺序调度策略研究后计算并传递由jv 传向除ic 以外的所有校验节点 a c ∈于校验节点ac 来说，这一条来自jv 的消息使得ac 将要传( ) \a j∈ V c v的消息发生了变化，也就意味着残差 ( a bc vr L→个 ( ) \b a jv ∈ V c v，要计算残差 ( )a bc vr L→，相应的要根新重新排序。如果达到了预设的停止准则，则迭代终止并大的C2V残差值重复上述过程。RBP译码算法的伪代码
本文编号：2823729
【学位单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN911.22
【部分图文】：
图 1-1 用框图的形式展示了一个典型的数字通信系统。信息传输的数字通信系统的两个重要性能指标。编码技术是提高数字通信系统中信息传输的可靠性的重要技术手段奠基性学术论文[1]中提出了后来被人们称为香农第二定理的著名论断速率小于信道容量，就一定存在一个合适的信道编码方案，使得信息到任意小的程度。自那以后，相关研究学者在设计合适的纠错码以尽输的可靠性方面做出了大量的努力。低密度奇偶校验[2](LDPC)码是一限的译码性能及较低计算复杂度的纠错码。自适应技术是提高数字通信系统中信息传输的有效性的重要技术手资源的的有限性，如何提高时变信道中信息传输的频谱利用率已经成层研究的关键问题之一，速率自适应在解决这一问题上展现出了良应技术主要可以被分成两类，一类是发送端速率自适应技术，另一类应技术。现有的速率自适应技术大多是发送端速率自适应技术，而速M)是一种可在时变信道上实现平滑的速率自适应的接收端速率自适
图 2-1 LBP 译码算法的消息传递过程示意图2.3 BP 译码中的动态顺序调度策略Elidan 等人经严密的数学推导而提出的 RBP 算法对诸多基于概率图模型的推理问题具有天然的普适性，LDPC 的 BP 译码是正是 RBP 算法适用的基于图模型的概率推理问题中极具代表性的一个实例，Andres 等人首次将 RBP 算法应用于 LDPC 码 BP 译码算法的改进当中，提出 LDPC 码的 RBP 译码算法，显著地加快了译码算法的收敛速度，从而将 LDPC 码串行译码算法或的研究带入了一个新的方向——动态顺序调度策略，或称通知动态调度(IDS)算法。IDS 可以使迭代过程中最新的消息得到更加充分的利用，进而有效地提升 LDPC 码 BP 译码的收敛速。顺序调度算法的关键问题在于为消息更新寻找更合适甚至是最佳的顺序，显然 RBP 就是可以被用来寻找这种顺序的有效工具。在LDPC 码的 RBP 译码算法中，由校验节点传向变量节点(C2V)的消息的残差值 ( )c vr L→被用作衡量消息可靠性的重要尺度，也就是根据 C2V 残差的大小来区分消息传递的优先级，最大的残差对应的 C2V 消息拥有最高的优先级，如果最大的残差值是 ( )i jc vr L→，则
LDPC 译码与 RCM 解调中的顺序调度策略研究后计算并传递由jv 传向除ic 以外的所有校验节点 a c ∈于校验节点ac 来说，这一条来自jv 的消息使得ac 将要传( ) \a j∈ V c v的消息发生了变化，也就意味着残差 ( a bc vr L→个 ( ) \b a jv ∈ V c v，要计算残差 ( )a bc vr L→，相应的要根新重新排序。如果达到了预设的停止准则，则迭代终止并大的C2V残差值重复上述过程。RBP译码算法的伪代码
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