[发明专利]基于QC-LDPC码的高性能软判决译码方法

说明书

本发明公开了一种面向QC‑LDPC码的高性能软判决译码方法，主要解决现有算法译码性能差与不易实现的问题。其实现方案为：根据乘性因子的值与信噪比有关的特性，对信噪比和乘性因子之间的关系进行MATLAB仿真，得到信噪比与乘性因子的对应关系；将对应关系进行最小二乘曲线拟合，得到乘性因子与信噪比的关系式α(s)；在译码迭代过程中，利用乘性因子α(s)及最小和译码算法更新校验节点消息；然后更新变量节点消息；结合校验节点更新信息和变量节点更新信息对译码消息进行判决；在达到最大迭代次数后，停止译码，输出译码结果。本发明提高了QC‑LDPC码的译码性能，便于实现，可用于对信息传递可靠性要求较高的通信系统场景。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种软判决译码方法，可用于QC-LDPC信道编码的通信系统场景。

背景技术

QC-LDPC码作为一种线性纠错码，因其纠错能力强和译码复杂度低，具有很强的可实现性而得到了越来越广泛的关注。目前，QC-LDPC硬判决译码算法的性能损失较大无法满足通信系统对信息传递的可靠性要求而少有研究，因此，关于QC-LDPC译码算法的研究主要基于软判决译码。另一方面，用于硬件实现的软判决译码算法因降低复杂度简化计算而无法达到较高的译码性能，因此必须在保证低译码复杂度的情况下提高译码算法的算法性能。

MPC Fossorier在其发表的论文“Reduced complexity iterative decoding oflow-density parity check codes based on belief propagation”(IEEE Transactionson Communications,1999,47:673-680)中提出了一种将置信传播算法简化为最小和算法的方法，该方法由于仅使用实数加法来实现译码，降低了置信传播算法中必须计算概率乘积的译码复杂度，并且不需要知道有关信道的特性，可以有效地在硬件中实现。该方法相比于置信传播算法，译码性能损失较大。

Jinghu Chen在其发表的论文“Reduced-complexity decoding of LDPC codes”(IEEE Transactions on Communications,2005,53:1288-1299)中针对低密度奇偶校验码，提出了基于置信传播译码算法的简化方法，通过简化校验节点更新或变量节点更新来实现复杂度的降低。通过选择合适的修正因子使校验节点更新的译码性能接近置信传播算法，得到偏移项最小和算法和归一化项最小和算法。该方法相对于最小和译码算法性能有所提高，但相比于置信传播算法，译码性能仍有较大损失。

Jeongseok Ha在其发表的论文“A two-bit weighted bit-flipping decodingalgorithm for LDPC codes”(IEEE Communications Letters，2018，22：874-877)中提出了一种两位加权比特翻转算法的方法，用于二进制对称信道上的低密度奇偶校验码，该方法中校验节点中的消息更新是通过按位操作来实现，相对于现有的比特翻转译码算法实现了显著的性能提升。但由于其复杂度较高且译码性能相较于软判决译码算法有较大差距，因而不适合对可靠性要求较高的通信系统场景。

Irina E.Bocharova在其发表的论文“BP-LED decoding algorithm for LDPCcodes over AWGN channels”(IEEE Transactions on Information Theory，2019，65：1677-1693)中通过将最大似然译码与列表擦除译码相结合，提出了一种用于加性高斯白噪声信道的置信传播列表擦除译码方法，该方法在高速率QC-LDPC码和短长度QC-LDPC码场景下具有很好的性能，但由于其得到的系统编码增益在很大程度上取决于通信方案，因而无法满足低码率和长码场景下的系统性能要求，不具有实用性。

发明内容