Beyond-BP译码算法综述:原理与应用

发布时间：2019-07-29 12:18

【摘要】：低密度奇偶校验码因其具有逼近香农限的优异性能,现已在多种标准和系统中得到广泛的应用。但为了使其能够满足不同应用场景下通信系统对纠错性能、计算复杂性、译码时延、硬件资源损耗以及功耗等方面的要求,需要对用于LDPC码译码的置信传播算法进行进一步的研究与改进。该文从译码算法的改进动机、方法论、计算复杂度以及性能表现等角度入手,对近些年出现的一些Beyond-BP译码算法进行了综述。并在最后对用于迭代接收系统的译码算法改进工作进行了讨论,为未来算法的改进工作提供一点思路。
【图文】：

酝?为例，图中圆圈表示变量点与H中的列相对应，方块表示校验点与H中的行相对应，，变量点与校验点之间的连线则称为边与H中的1相对应，而每个节点连接边的总数则称为该点的度。在本文中，所有的算法都是工作于对数域上。这里首先给出一些与算法相关符号的说明。()chLj为关于第j个变量点的信道初始对数似然值(Log-LikelihoodRatio,LLR);(,)cLij为第i个校验点向第j个变量点传递的LLR值；(,)vLji为第j个变量点向第i个校验点传递的LLR值；()vLj为关于第j个变量点的后验LLR值；()iNc\j为与第i个校验图1Tanner图与BP译码算法点相连接的除去第j个变量点后的其他邻居变量点的集合；()jNv\i为与第j变量点相连接的除去第i个校验点后的其他邻居校验点的集合。系统采用BPSK调制，令与第j个变量点相对应的来自信道的变量为jy。BP译码中节点LLR值的计算方法与迭代停止法则如下：(1)变量点译码初始LLR值计算：()()ch|0()lg|1jjjjpyvLjpyv===(1)(2)校验点ic向变量点jv传递的LLR值计算：N1()\1(,)2tanhtanh(,)2icvj'cjLijLj'i∈=∏(2)(3)变量点jv向校验点ic传递的LLR值计算：N()\(,)(,)()jvcchi'viLjiLi'jLj∈=∑+(3)(4)关于jv的后验LLR值计算：N()()(,)()jvcchivLjLijLj∈=∑+(4)(5)译码码字的判定与译码迭代终止法则：其他0,()01,vjLjv>=(5)根据式(5)得到译码后的码字V。如果对于校验矩阵H有TVH=0成立或者算法迭代次数达到最大值，则停止迭代输出V；否则，返回步骤(2)继续迭代。继二元LDPC码被重新发现之后不久，学者们就进一步提出了?

URW-BP)算法被学者们所提出[18]。该算法用一个预先确定的值ρ，来代替EAPs作为加权值参与变量点LLR计算，即如式(6)，式(7)所示。ch()(,)(,)(,)()jvcci'vLjiρLi'jLijLj∈=∑+N(6)ch()()(,)()jvcivLjρLijLj∈=∑+N(7)需要注意的是，ρ的取值直接影响着URW-BP算法的译码性能。通过仿真发现，在加性高斯白噪声(AdditiveWhiteGaussianNoise,AWGN)信道上采用URW-BP算法对码率为1/2码长为504bit的二元(3,6)规则LDPC码进行译码时，不同的ρ值对于算法译码效果具有影响。正如图2可见，存在一个最优ρ值使得URW-BP算法具有最小的误比特率(BitErrorRate,BER)。因此在使用URW-BP算法之前，需要首先确定最优的ρ值。考虑到LDPC码中不同节点的连接关系存在一定的差异性，即有的节点连接了更多的短环。而由于短环对BP算法的阻碍作用会更加明显，因此通过对具有不同连接关系的节点赋不同的ρ值，则可进一步改善URW-BP算法的性能。根据此思路，ρ值可变的加权BP(VariableFAP-BP,VFAP-BP)算图2不同的FAPs值对于URW-BP算法的影响1)1)本文中除了图9曲线引用自文献[52]，其余的性能曲线皆是笔者实际仿真得到
【作者单位】： 厦门大学通信工程系;
【基金】：国家自然科学基金(61271241,61671395)~~
【分类号】：TN911.22


本文编号：2520500