基于概率计算的模拟译码电路停止准则的译码方法

技术特征：
1.一种基于概率计算的模拟译码电路停止准则的译码方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，针对ldpc模拟译码电路建立因子图模型；根据校验矩阵h
judge
构建具有校验约束关系的因子图模型g＝(vns∪cns,ξ)，其中vns代表变量节点集合，cns代表校验节点集合，ξ代表连接变量节点和校验节点的边集合；校验节点集合中每个cn对应校验矩阵的行维度，表示校验约束关系式中k
i
表示受该校验方程约束的码字索引；x表示符号值，取值为0或1；变量节点集合中每个vn对应校验矩阵的列维度，表示每比特信息；每个ξ对应校验矩阵h
judge
中1的所在位置，表示因子图中信息的更新与传递；校验矩阵h
judge
每行中1的个数表明对应校验方程约束码字的个数，且1在该行中的位置表明所约束的码字位数，在因子图中该校验节点与被约束码字对应的变量节点相连接；同理，矩阵每列中值为1时表明该码字受此校验方程约束，在因子图中该变量节点与相对应校验节点连接；即当校验矩阵h
judge
中第m行第n列值为1时，表明第m个码字受第n个校验方程的约束，此时变量节点vn
m
与校验节点cn
n
在因子图上相连，迭代过程中节点更新的信息在该边上相互传递；因子图的输入信息集合是v
o
＝(v1,v2,...v
k
)，v
k
表示码字信道似然概率p(y
i
|x
i
)，其中，x
i
是发射符号，y
i
是接收符号，迭代过程完成后，因子图的输出信息集合是b＝(b1,b2,...b
k
)，b
k
表示码字的近似后验概率信息其中，b
k
表示符号值，y表示信道接收序列信息集合，表示信道传输过程中的未知参数；所示未知参数包括：定时同步信息、载波相位信息；步骤二，针对ldpc模拟译码电路停止准则建立因子图模型；步骤三，初始化变量节点；根据高斯白噪声信道的概率分布，信道码字变量节点初始化信息为：其中，x
i
表示接收序列的符号索引，取值为0或1，y
l
表示接收序列的幅值，l表示接收序列索引，σ2为信道噪声方差，表示第一次迭代周期中变量节点的更新信息；步骤四，校验节点更新；校验节点向变量节点传递更新概率信息集合即在已知信道接收序列y和校验矩阵h的条件下，校验节点向变量节点传递符号x
i
为0或1的概率，校验节点更新信息为：其中，c
n
表示接收概率信息的校验节点，v
m
表示传递概率信息的变量节点，x
i
表示信息符号索引，取值为0或1，v
m'
∈n(c
n
)\v
m
表示v
m'
属于与校验节点c
n
相连的，不包括变量节点v
m
的所有变量节点集合，～{v
m
}表示除了v
m
以外的所有变量节点集合，上标k表示译码迭代周期；校验节点信息代表除v
m
以外与校验节点c
n
相连的所有变量节点模二
和为0的概率密度函数表征；步骤五，变量节点更新；变量节点向校验节点传递更新概率信息集合即在已知信道接收序列y和校验矩阵h的条件下，变量节点向校验节点传递符号x
i
为0或1的概率，根据校验约束关系和校验节点信息，变量节点更新信息集合为：其中，v
m
表示传递概率信息的变量节点，c
n
表示接收概率信息的校验节点，c
n'
∈n(v
m
)\c
n
表示c
n'
属于与变量节点v
m
相连的，不包括校验节点c
n
的所有校验节点集合，上标k表示译码迭代周期；其中，α
mn
为参数，使得关系式满足步骤六，迭代停止准则判断：通过校验节点归一化满足概率统计节点g
ave
输出的校验节点归一化满足概率p(g(k))的收敛性对译码状态进行判断，符合迭代停止准则时停止译码，跳转到步骤七进行码字判决输出，否则跳转到步骤四继续进行迭代译码，直至符合迭代停止准则；步骤七，比特判决输出，得到译码后的码字序列，完成ldpc译码；当符合迭代停止准则时，对序列进行近似后验概率更新并判决输出码字，变量节点的近似后验概率为：c
n'
∈n(v
m
)表示c
n'
属于与变量节点v
m
相连的所有校验节点集合，根据近似后验概率进行比特判决，当时，比特v
m
判决输出1，当时，比特v
m
判决输出0，以此得到译码后的码字序列，完成ldpc译码，有效降低电路实现复杂度和动态功耗，并能够提高吞吐量。2.如权利要求1所述的一种基于概率计算的模拟译码电路停止准则的译码方法，其特征在于：步骤二实现方法为，在步骤一建立的ldpc译码因子图模型基础上，添加校验节点满足概率检测节点g＝(g1,g2,...,g
k
)以及校验节点归一化满足概率统计节点g
ave
；校验节点cns＝(c1,c2,...,c
k
)向与其相连的校验节点满足概率检测节点g＝(g1,g2,...,g
k
)单向传递信息，其中g
k
表示第k个检测节点，c
k
表示第k个校验节点，即检测节点g的输入为：其中，c
n
表示接收概率信息的校验节点，v
m
表示传递概率信息的变量节点，g
i
表示检测节点符号索引，即校验节点传递值为0或1，上标k表示译码迭代周期；h为校验矩阵约束，y为信道接收序列，p为概率；v
m'
∈n(c
n
)\g
i
表示v
m'
属于与校验节点c
n
相连的，但不包括变量节点g
i
的所有变量节点集合；表示对除了g
i
以外所有变量节点的函数求和，i
c
(c
n
)表示校验节点c
n
对应的校验约束，即：
1))的值，若|p(g(k))-p(g(k-1))|小于变化范围阈值β则计数器加1，否则置为0，当连续n个周期的|p(g(k))-p(g(k-1))|均小于变化阈值时计数器等于n，此时判断该码字在迭代过程中达到收敛状态，停止迭代译码。

技术总结
本发明公开的一种基于概率计算的模拟译码电路停止准则的译码方法，属于通信信号处理领域。本发明将LDPC译码图模型中校验节点归一化满足概率的进化图案与译码器状态紧密耦合，以进化图案收敛性分析指导模拟译码电路的最优停止准则，以此构建适用于模拟译码电路的概率图模型和信息更新传递算法，提出LDPC模拟译码电路的基于该停止准则的译码方法；进而本发明具有如下优点：(一)在概率域给出与LDPC模拟译码电路完美耦合的最优停止准则及译码算法，有效降低电路实现复杂度和动态功耗；(二)实时在线判断译码状态并减少无效迭代过程，降低译码处理时延，提高系统吞吐量。本发明还能够实现基于适用于模拟译码电路的停止准则的译码器。器。器。


技术研发人员：丁旭辉 周可歆 李佳宣 赵得光 陈嘉雯 李高阳 常添 李昊涵 李谊升 梁博伟 张岳 高静凰
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/6/4