[發(fā)明專利]基于優(yōu)化LLP-BP算法的信道譯碼方法

在審

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• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN104393875A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉瑞安;黃嘉;張君生;王斕;羅晨嫻
• 申請（專利權(quán)）人: 天津師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H03M13/11
• 分類號(hào): H03M13/11
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

本發(fā)明得到天津自然科學(xué)基金，基金號(hào)：13JCYBJC15800的自助。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動(dòng)通信編譯碼技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種LDPC碼的置信傳播改進(jìn)譯碼方法。該方法主要應(yīng)用于MIMO-OFDM技術(shù)中的譯碼。

背景技術(shù)

在不增加系統(tǒng)帶寬或發(fā)射功率的基礎(chǔ)上，MIMO（Multiple?Input?Multiple?Output，多輸入多輸出）技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高效、更可靠的數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的頻譜利用率。MIMO系統(tǒng)的應(yīng)用使得多徑干擾效應(yīng)有了新的價(jià)值，可以利用多徑分量來對抗多徑衰落。MIMO系統(tǒng)與傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)相比更加適合現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)，對其進(jìn)行深入研究成為了通信領(lǐng)域的重要部分。

然而，MIMO技術(shù)對減少信道的頻率選擇性衰落卻沒有那么好的效果，針對該問題的解決辦法主要有兩種：一類是使用均衡技術(shù)；另一類是使用OFDM（Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，正交頻分復(fù)用）技術(shù)。近年來，OFDM技術(shù)受到了很多研究人員的關(guān)注。OFDM技術(shù)也是多載波調(diào)制?(MCM)?技術(shù)，它能把一路高速的數(shù)據(jù)流串并轉(zhuǎn)換為多路的低速數(shù)據(jù)流。它還具有良好的抗衰落能力和減少相鄰信道間的碼間干擾問題。集合了MIMO和OFDM的通信系統(tǒng)，充分發(fā)揮了二者的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)性能。

MIMO-OFDM系統(tǒng)不僅能夠提高無線通信系統(tǒng)容量，更加適宜現(xiàn)代無線通信中多變的信道，實(shí)現(xiàn)高速大數(shù)據(jù)的傳輸；而且可以進(jìn)一步改善通信系統(tǒng)在頻率選擇性衰落信道上系統(tǒng)性能，提高通信質(zhì)量。LDPC碼具有其他信道編碼所不具有的優(yōu)勢，如譯碼復(fù)雜度低、設(shè)計(jì)靈活、較好的隨機(jī)特性、其性能可以更加接近香農(nóng)限等等。因此，將LDPC碼（Low?Density?Parity?Check?Code，低密度奇偶校驗(yàn)碼）作為MIMO-OFDM通信系統(tǒng)的信道編碼以提高系統(tǒng)通信性能是現(xiàn)代無線通信研究領(lǐng)域的最佳選擇。

置信傳播?(BP)?算法是基于LDPC碼的Tanner（校驗(yàn)矩陣）圖結(jié)構(gòu)，在迭代譯碼的過程中，將可靠性信息經(jīng)過圖的邊在節(jié)點(diǎn)間傳遞，經(jīng)多次迭代得出趨于穩(wěn)定的值，據(jù)此做最佳譯碼判決。采用了BP算法的LDPC碼，有了更靠近香農(nóng)容限的性能。BP算法的主要思想就是信息的傳遞，在變量節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)間完成信息的更新，經(jīng)過預(yù)設(shè)的迭代運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)信息在整個(gè)Tanner圖中的傳遞。

由于進(jìn)行BP譯碼算法的過程中存在大量的非線性運(yùn)算，這就導(dǎo)致其算法復(fù)雜度非常高。若使用似然比來表示節(jié)點(diǎn)之間傳遞的信息，該算法被稱為對數(shù)域似然比置信傳播算法，簡稱對數(shù)域BP算法或LLR-BP算法。但是該算法譯碼性能依舊需要提高，此外譯碼復(fù)雜度較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種基于優(yōu)化LLP-BP算法的信道譯碼方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明的基于優(yōu)化LLP-BP算法的信道譯碼方法，包括以下步驟：

第一步，確定似然比信息

定義變量節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率似然比函數(shù)為：

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變量優(yōu)化處理的LLR-BP算法的變量節(jié)點(diǎn)消息處理是在LLR-BP算法式（9）的基礎(chǔ)上加入了一個(gè)乘性弱化相關(guān)因子

?

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本發(fā)明在?LLR-BP算法的基礎(chǔ)上，通過引入一種乘性弱化相關(guān)因子，補(bǔ)償在變量信息的處理過程中變量消息之間的相關(guān)性；并對LLR-BP算法的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)做簡化，降低了LLR-BP算法的復(fù)雜度。本發(fā)明的基于優(yōu)化LLP-BP算法的信道譯碼方法，給出了基于變量節(jié)點(diǎn)優(yōu)化和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)簡化的改進(jìn)LLR-BP譯碼方法，在改進(jìn)其譯碼性能的同時(shí)降低了譯碼復(fù)雜度。

附圖說明

圖1為函數(shù)的圖形；

圖2為本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)LLR-BP算法的性能比較圖；

圖3為乘性相關(guān)因子的確定曲線圖；

圖4為不同q值的比較曲線圖。

具體實(shí)施方式