[发明专利]LDPC码ADMM迭代译码的早停止方法

摘要

一种低密度奇偶校验LDPC码交替方向乘子法ADMM迭代译码的早停止方法，主要解决现有技术的中低信噪比区域ADMM迭代译码收敛速度慢的问题。本发明实现方法的步骤：初始化译码参数；计算变量节点初始信息；更新变量节点信息；更新辅助变量；更新拉格朗日乘子向量；获取码字比特的硬判决值；计算ADMM迭代译码中每两次连续迭代之间发生变化的码字比特总数；计算码字比特的硬判决变化率；译码停止判决；停止译码。本发明根据ADMM迭代译码过程中每两次连续迭代之间码字比特的硬判决变化率CRHD的大小来判断是否能够及早停止迭代，从而减少译码的平均迭代次数，提高译码速度。

主权项

1.一种低密度奇偶校验LDPC码交替方向乘子法ADMM迭代译码的早停止方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)初始化译码参数：(1a)计算低密度奇偶检验LDPC码的码字比特对应的代价参数；所述的计算低密度奇偶检验LDPC码的码字比特对应的代价参数公式如下：其中，γ_i表示低密度奇偶检验LDPC码的第i个码字比特对应的代价参数，i的取值范围为[1，N]，log表示以2为底的对数操作，Pr(·)表示事件发生概率，r_w表示加性高斯白噪声信道输出的第w位信息，w的取值范围为[1，N]，Pr(A|B)表示当事件B发生时事件A发生的概率，c_t表示发送的第t位信息，t的取值范围为[1，N]，i、w与t的取值对应相等；(1b)将交替方向乘子法ADMM译码中的容差值设置为10^‑5、超松弛参数设置为1.9、初始迭代次数设置为0；(1c)在[1，20]范围内，设置交替方向乘子法ADMM迭代译码停止时的迭代次数，在[0.05，0.10]范围内，设置交替方向乘子法ADMM迭代译码中码字比特的硬判决变化率CRHD的阈值；(1d)将拉格朗日乘子向量λ初始值设置为全0向量、辅助向量z初始值设置为全0向量；(2)计算每个变量节点的初始信息：x_q＝γ_i其中，x_q表示第q个变量节点的初始信息，q的取值范围为[1，N]，N表示低密度奇偶校验LDPC码的码字长度，γ_i表示初始化中计算的低密度奇偶检验LDPC码的码字比特i对应的代价参数，i的取值范围为[1，N]，q与i的取值对应相等；(3)更新每个变量节点的当前信息；所述的更新每个变量节点的当前信息是按照下述公式实现的：其中，x_q表示第q个变量节点的当前信息，Π_[0,1]表示在区间[0，1]内做欧几里德投影操作，d_w表示与第w个变量节点相邻的校验节点的总数，∑表示求和操作，j表示第j个校验节点，∈表示属于符号，N_v(w)表示与第w个变量节点相邻的校验节点的索引集，表示第j个校验节点对应的辅助向量z_j中与第t个变量节点对应的向量位，μ表示针对具体信道、具体码字，根据误码率大小优化得到的增广拉格朗日参数，表示第j个校验节点对应的拉格朗日乘子向量λ_j中与第t个变量节点对应的向量位，α表示针对具体信道、具体码字，根据误码率大小优化得到的罚函数的惩罚参数，sgn(·)表示符号函数，x_i表示第i个变量节点更新前的信息，q、i、w与t的取值对应相等；(4)更新辅助变量；所述的更新辅助变量是按照下述公式实现的：其中，z_j表示第j个校验节点对应的辅助向量，表示在第j个校验节点对应的校验多胞体P_j上做欧几里德投影操作，T_j表示第j个校验节点对应的转换矩阵，x表示变量节点消息向量，λ_j表示第j个校验节点对应的拉格朗日乘子向量；(5)更新拉格朗日乘子向量；所述的更新拉格朗日乘子向量是按照下述公式实现的：λ_r＝λ_j+μ(T_jx‑z_j)其中，λ_r表示第r个校验节点对应的当前拉格朗日乘子向量，r与j的取值对应相等；(6)获取每个码字比特的硬判决值：其中，k表示第k次迭代次数，表示第i个码字比特在第k次迭代结束后对应的硬判决HD值，x_i表示第i个变量节点的当前信息；(7)计算交替方向乘子法ADMM译码中每两次连续迭代之间发生变化的码字比特总数；所述的计算交替方向乘子法ADMM译码中每两次连续迭代之间发生变化的码字比特总数是按照下述公式实现的：其中，Num表示交替方向乘子法ADMM译码中每两次连续迭代之间发生变化的码字比特总数，i表示低密度奇偶校验LDPC码中的第i个码字比特，|·|表示取绝对值操作，表示对应第i个码字比特在第k‑1次迭代结束后对应的硬判决HD值；(8)计算码字比特的硬判决变化率；所述的计算码字比特的硬判决变化率是按照下述公式实现的：其中，CRHD表示交替方向乘子法ADMM译码中每两次连续迭代之间码字比特的硬判决变化率；(9)判断是否满足早停止译码的条件，若是，则执行步骤(10)，否则，将当前迭代次数加1后执行步骤(3)；所述的译码早停止条件是指满足以下三个条件之一的情形：条件1：交替方向乘子法ADMM译码中，每两次连续迭代之间发生变化的码字比特总数为0；条件2：不等式k≥Ite与CRHD≥Thr同时成立，其中，Ite表示初始化时所选取的交替方向乘子法ADMM迭代译码停止时的迭代次数，Thr表示初始化时所选取的交替方向乘子法ADMM迭代译码中码字比特的硬判决变化率CRHD的阈值；条件3：交替方向乘子法ADMM迭代次数达到20；(10)停止交替方向乘子法ADMM译码。