本發明屬于電子、通訊、與信息工程類領域，特別涉及一種基于不穩定變量節點最大剩余度靜默機制的ldpc碼時序譯碼方法及裝置。

背景技術：

1、ivc-rbp（improved?variable?node?classification?residual?beliefpropagation）算法，改進型變量節點分類殘差置信傳播算法。即是在rbp算法的基礎上進一步改進的一種動態譯碼算法。它不僅考慮了消息的殘差，還引入了不穩定變量節點的概念，從而優化了消息更新的策略。在ldpc碼的譯碼過程中，變量節點和校驗節點之間的消息傳遞是關鍵。ivc-rbp算法將變量節點分為兩類：不穩定變量節點和穩定節點。不穩定變量節點是指那些在迭代過程中消息變化較大的節點，而穩定節點則是消息變化較小的節點。這種分類方法使得算法能夠更精準地識別出哪些節點的消息更新對譯碼過程更為關鍵。在選擇最大殘差邊時，ivc-rbp算法優先選擇與不穩定變量節點相關的邊進行更新。如果所有不穩定變量節點相關的邊的殘差都較小，算法才會考慮穩定節點相關的邊。這種策略不僅一定程度提高了譯碼的效率，還進一步增強了算法的錯誤糾正能力。但ivc-rbp算法的譯碼復雜度較高，且在處理復雜的通信信道和強噪聲環境時，ivc-rbp算法的性能有待進一步提高。

技術實現思路

1、發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有ivc-rbp技術的不足，提供一種基于不穩定變量節點最大剩余度靜默機制（inp-vcrbp）的ldpc碼時序譯碼方法及裝置。

2、所述方法包括以下步驟：

3、步驟1，在接收端接收ldpc碼的碼字序列，然后進行初始化和殘差計算：將所有校驗節點到變量節點的消息初始化為0，將所有變量節點到校驗節點的消息初始化為接收的對數似然比llr(likelihood?rate)值；同時，計算每個變量節點到校驗節點消息的初始剩余度；

4、步驟2，定位不穩定變量節點：比較各變量節點更新前后的判決對數似然比llr值，從而檢測變量節點的穩定性；不穩定變量節點是指消息更新前后判決對數似然比llr值符號發生變化的節點；本發明方法優先處理不穩定變量節點，有利于提升譯碼的收斂速度和準確度；

5、步驟3，靜默不穩定變量節點的最大剩余度邊：通過計算并排序不穩定變量節點的所有邊信息的剩余度，定位到不穩定變量節點的最大剩余度邊，靜默最大剩余度邊的狀態；不穩定變量節點稱為靜默節點，最大剩余度所在邊稱為靜默邊；靜默節點的設置，降低了信息傳輸的次數，有利于提升譯碼方法的收斂速度和降低譯碼復雜度；

6、步驟4，生成并傳輸靜默邊的輸入消息：對于與靜默邊相連的校驗節點，生成并傳輸所有與所述校驗節點相連的輸入信息，但不包含源自與靜默邊相連的變量節點；

7、步驟5，生成并傳輸靜默邊的輸出消息：對于與靜默邊相連的變量節點，生成并傳輸所有與所述變量節點相連的輸出信息，但不包含源自與靜默邊相連的校驗節點；

8、步驟6，更新剩余度值和不穩定變量節點集合：更新所有因步驟4和步驟5導致的剩余度變化，并重新統計更新不穩定變量節點集合；

9、步驟7，檢查停止條件：如果所有變量節點都滿足校驗方程或者達到了預設的最大迭代次數，則停止譯碼；否則，返回步驟2檢測不穩定變量節點繼續迭代。

10、步驟1中，通過ldpc編碼器對需要傳輸的信息比特序列進行編碼，將需要傳輸的信息比特序列擴展成ldpc碼的碼字序列后發送，ldpc碼的碼字序列經有噪信道傳輸至接收端，所述需要傳輸的信息比特序列來自于發送端的各種數據源，如文本、圖像、音頻或視頻等信源的二進制形式；本發明的譯碼方法和裝置在接收端啟動對接收序列的糾錯譯碼。

11、步驟1還包括：

12、初始化消息：，；

13、初始化剩余度：；

14、其中表示校驗節點a到變量節點v的消息；

15、表示變量節點v到校驗節點a的消息；

16、表示變量節點v接收的對數似然比llr值；

17、表示消息的剩余度；

18、表示接收的對數似然比llr值的絕對值。

19、步驟2中，采用如下方法定位不穩定變量節點：如果sign(，則變量節點v不穩定，其中表示更新前的變量節點v到校驗節點a的消息，表示更新后的變量節點v到校驗節點a的消息，sign是一個信息函數，用于判斷一個數的正負零符號。

20、步驟3中，最大剩余度邊的搜索范圍僅限于不穩定變量節點，極大地縮小了搜索范圍；如果不存在不穩定變量節點，則在所有節點中搜索；

21、采用如下方法選擇最大剩余度邊：

22、針對非空的不穩定變量節點集合，；

23、否則，；

24、其中表示最大剩余度；

25、表示在不穩定變量節點中選擇最大剩余度；

26、表示在ldpc碼的所有邊中選擇最大剩余度；

27、表示不穩定節點集合；

28、表示所有邊。

29、步驟3中，所述靜默最大剩余度邊的狀態，是指：不更新、不傳輸不穩定變量節點最大剩余度所在邊的信息值，即不對該邊信息進行任何處理，降低了譯碼裝置的復雜度。

30、步驟4中，采用如下公式更新消息：

31、更新校驗節點消息：，其中表示更新后的消息值；

32、通過如下公式計算更新后的消息值：

33、=)，

34、其中u表示與校驗節點a相連的變量節點集合n(a)中的一個節點，但不包括指定的變量節點v；表示節點u到變量節點v的消息；

35、其中表示與校驗節點a相連的所有變量節點的集合；

36、表示移除變量節點v后的集合；

37、σ是一個函數，通常為雙曲正切函數，用于將消息進行非線性變換；

38、設置剩余度為0：=0。

39、步驟5包括：

40、更新變量節點消息：；

41、穩定性判斷：如果sign(，計算剩余度：

42、=，

43、如果sign(，則表示變量節點的置信度沒有發生顯著變化，因此不需要進行進一步的處理，具體來說，可以采取以下措施：

44、不更新剩余度：由于變量節點的置信度沒有發生變化，因此不需要計算新的剩余度值；剩余度值保持不變；

45、跳過變量節點：在后續的迭代過程中，可以跳過該變量節點的更新，直接處理其他變量節點；這可以減少不必要的計算，提高譯碼效率；

46、繼續迭代：盡管當前變量節點的置信度沒有發生變化，但其他變量節點可能仍然需要更新；因此，繼續進行迭代，直到滿足停止條件。

47、步驟6包括：如果所有變量節點滿足：=0，或達到最大迭代次數：t≥，則停止譯碼；其中n(v)表示與變量節點v相連的校驗節點集合；t是當前迭代次數；是最大迭代次數。

48、本發明還提供了一種根據所述的方法實現的基于不穩定變量節點最大剩余度靜默機制的ldpc碼時序譯碼裝置，其特征在于，包括初始化模塊、不穩定變量檢測模塊、最大剩余度選擇模塊、校驗節點消息更新模塊、變量節點消息傳播模塊、停止條件檢查模塊和控制模塊；

49、所述初始化模塊用于：

50、消息初始化：將所有校驗節點到變量節點的消息初始化為0；

51、llr初始化：將變量節點到校驗節點的消息初始化為接收的llr值；

52、計算剩余度：計算每個變量節點到校驗節點消息的初始剩余度，并對剩余度降序排序；

53、所述不穩定變量檢測模塊用于：

54、符號比較：比較變量節點消息更新前后的符號；

55、不穩定變量節點標記：檢測不穩定的節點并標記；

56、所述最大剩余度選擇模塊用于：

57、剩余度比較：在不穩定變量節點中選擇剩余度最大的邊；

58、全局選擇：如果沒有不穩定變量節點，則選擇整個系統中剩余度最大的邊；

59、所述校驗節點消息更新模塊用于：

60、校驗節點消息更新：更新選定邊對應的校驗節點消息；

61、剩余度清零：將選定邊的剩余度設置為0；

62、所述變量節點消息傳播模塊用于：

63、變量節點消息更新：更新選定邊對應的變量節點消息；

64、穩定性判斷：判斷變量節點的穩定性；

65、剩余度更新：計算新的剩余度值；

66、所述停止條件檢查模塊用于：

67、校驗方程檢查：檢查所有變量節點是否滿足校驗方程；

68、迭代次數檢查：檢查是否達到最大迭代次數；

69、所述控制模塊用于：

70、流程控制：控制整個譯碼流程，包括模塊的協調和迭代控制；

71、狀態管理：管理譯碼過程中的狀態和條件。

72、本發明涉及ldpc碼譯碼時序設計，旨在提高ldpc碼的譯碼性能并降低譯碼復雜度。基于不穩定變量節點最大剩余度靜默機制的ldpc碼時序譯碼方法（inp-vcrbp）通過優化消息更新策略和減少不必要的計算，顯著提升了譯碼效率和糾錯能力。

73、有益效果：本發明提出了基于不穩定變量節點最大剩余度靜默機制的ldpc碼時序譯碼方法（inp-vcrbp），相較于傳統譯碼方法，具有顯著的有益效果。

74、首先，本發明顯著提高了譯碼性能。通過優化消息更新策略，inp-vcrbp算法對不穩定變量節點最大剩余度邊的靜默做法，能夠更有效的降低不穩定變量節點數量。這種策略使得算法在低信噪比和低誤碼率要求下表現出色，能夠更快地收斂到正確解，降低誤碼率和誤幀率。實驗結果表明，無論是在碼長為155還是576的情況下，inp-vcrbp算法在ber（比特誤碼率）和fer（幀誤碼率）方面均優于ivc-rbp算法，特別是在高信噪比條件下，性能優勢更為明顯。

75、其次，本發明有效降低了譯碼復雜度。通過對不穩定變量節點最大剩余度邊的靜默處理，減少了不必要的消息更新。同時inp-vcrbp算法避免了對初始選擇邊的重復更新，減少了消息重算次數。這種機制顯著降低了計算復雜度，提高了譯碼效率。同時，算法引入了雙重決策機制，結合剩余度和不穩定變量節點的概念，更有效地定位需要優先更新的邊，進一步優化了譯碼過程。這使得inp-vcrbp算法在保持較低復雜度的同時，顯著提高了譯碼性能，增強了算法的魯棒性。

76、此外，本發明具有重要的實際應用價值。inp-vcrbp算法在不同信噪比條件下都能表現出色，特別是在低信噪比和低誤碼率要求下表現更為突出。這使得該算法在無線通信、衛星通信等領域具有廣泛的應用前景，能夠促進ldpc碼在這些領域的進一步應用和發展。未來的研究可以進一步探索該算法在ldpc碼譯碼中的應用，以進一步提高編碼方案的性能和可靠性。

77、綜上所述，本發明通過創新的譯碼方法和裝置設計，在提高ldpc碼譯碼性能的同時，降低了譯碼復雜度，具有重要的實際應用價值。