本發明涉及通信，具體為一種基于鄰近集的多元ldpc碼ems譯碼方法及裝置，可在衛星通信系統，無線局域網以及蜂窩移動通信系統中實現一種高效信道譯碼方法及裝置。

背景技術：

1、近年來，多元低密度奇偶校驗(nb-ldpc)碼因其良好的性能以及對高階調制和多元信道的自然適用性而引起了研究人員的關注。nb-ldpc碼的研究由davey和mackay發起，他們想到了在上定義的ldpc碼，并提出了q>2的和積算法(spa)的擴展，通常稱為q元spa(qspa)。nb-ldpc碼還因其能夠避免錯誤平層問題，所以其在中短碼長領域具有更加優秀的性能。

2、nb-ldpc碼相較于二元ldpc碼，能夠提供更高的編碼增益和更強的糾錯能力，但由于直接實現qspa算法的計算復雜度過高，這使得nb-ldpc碼很難在實際中進行應用。在實際應用中，為了降低譯碼復雜度并提高譯碼效率，各種改進的譯碼算法不斷涌現。其中，基于擴展最小和(ems)的譯碼算法因其在性能和復雜度之間具有較好的平衡，受到了廣泛關注。

3、現有技術雖已提出ems算法在nb-ldpc譯碼中具有一定優勢，但在處理大規模數據或對實時性要求較高的場景下，仍然面臨著計算量過大的問題。這主要是由于在譯碼過程中，需要處理大量的信息更新和迭代計算，導致譯碼時間過長，資源消耗過多。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供基于一種基于鄰近集的多元ldpc碼ems譯碼方法及裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

3、一種基于鄰近集的多元ldpc碼ems譯碼方法，方法包括：

4、s1、根據信道接收值計算對數似然比信息，初始化變量節點和校驗節點；

5、s2、根據校驗矩陣h對變量節點信息進行置換；

6、s3、對校驗節點的輸入信息矢量進行可靠度排序，基于該可靠性排序及漢明距關系構建鄰近矩陣p和鄰近集，根據截斷規則對該輸入信息進行截斷；

7、s4、根據校驗節點信息更新規則，對校驗節點進行信息更新，計算出校驗節點外信息進行相應的逆置換；

8、s5、根據變量節點信息更新規則，對變量節點信息進行更新；

9、s6、基于更新的變量節點信息計算后驗概率信息進行判決，輸出譯碼結果，利用校驗關系判斷該譯碼結果是否為碼字；若滿足譯碼終止條件，則譯碼結束，輸出譯碼結果，否則執行s2-s6進行下一次迭代。

10、優選地，s1，包括：

11、s101、在有限域中，利用信道信息公式，對信道接收值y計算對數似然比信息：

12、；

13、其中，表示信道接收的第i個符號對應的llr信息；表示信道接收的第i個符號的第j位比特；表示有限域符號的第j位比特；

14、其中，多元ldpc碼的有限域，則對于有限域元素對應的二進制比特序列長度p滿足；

15、優選地，s101中，譯碼方法適用的多元ldpc碼為-ldpc碼；

16、s102、對變量節點和檢驗節點初始化，并按照下列規則進行：

17、；

18、；

19、其中，表示由變量節點到校驗節點的矢量信息，即變量節點信息；表示由校驗節點到變量節點的矢量信息，即校驗量節點信息；表示信道接收到第i個符號對應的llr信息。

20、優選地，s2包括：

21、根據公式：；對變量節點信息進行置換；

22、步驟s4中根據公式：，對校驗節點信息進行逆置換；

23、上式中的乘法為有限域乘法；以上步驟的執行是為了優化ems譯碼過程中的信息傳播，提高算法的整體性能，減少誤碼率，并增強譯碼的魯棒性。

24、優選地，s3，包括：

25、s301、基于變量節點到校驗節點的輸入信息矢量，給定譯碼參數，使用排序算法依次獲取信息矢量中最大的個分量對應的gf(q)域元素；

26、由這些索引值構成排序索引集；

27、s302、基于漢明距關系構建鄰近矩陣p：

28、獲取有限域元素對應的鄰近符號向量，其中鄰近符號向量包含所有與有限域元素在二進制表示中漢明距為1的有限域符號；將鄰近符號向量中所有元素組成的集合稱為鄰近符號集；

29、設定任意有限域元素，使用一個長度為p的比特序列來表示，其中，則鄰近符號集滿足以下關系：；

30、其中，鄰近符號集包含p個元素，那么與鄰近符號集對應的鄰近符號向量的尺寸為，鄰近矩陣p的尺寸為；

31、得到鄰近矩陣p由所有有限域元素對應的鄰近符號向量組成，即；其中，鄰近矩陣p的第一列對應于元素0的鄰近符號集，第二列對應于元素1的鄰近符號集，以此類推，第q列對應于元素的鄰近符號集；

32、s303、根據公式：，對排序索引集及在鄰近矩陣p中對應的鄰近符號集取并集，得到鄰近集；

33、鑒于不同的校驗節點所構建的鄰近集長度不一定固定，為了方便硬件實現，對其進行長度為的截斷操作：若鄰近集的長度大于則只保留前個元素，若鄰近集的長度小于則用0在尾部進行填充；

34、s304、根據所述鄰近集和截斷規則，對變量節點到校驗節點的輸入信息矢量進行截斷：；

35、其中，表示鄰近集。

36、優選地，s4中的校驗節點信息更新規則，包括：

37、s401、分別定義兩個向量和為前向迭代向量和后向迭代向量；

38、s402、前向迭代過程：設?，表示初始的前向迭代向量，設表示第i個校驗節點的度，即檢驗矩陣h的第i行中非0值個數，對于，迭代計算：

39、；

40、s403、后向迭代過程：設，表示第i個校驗節點的度，對于，迭代計算：

41、；

42、s404、外信息提取：對于，計算校驗節點的輸出外信息：

43、；

44、其中，表示更新后的校驗節點外信息；公式表明，在所得的具有相同符號的對數似然比信息中選擇最大分量做為更新結果。

45、優選地，s5中變量節點信息更新規則，包括：

46、s501、根據公式：；

47、其中，表示有限域元素的llr信息；為校驗矩陣h的第行中非0值的索引集；

48、s502、將作為變量節點更新結果，根據變量節點更新結果計算變量節點的后驗概率信息：；

49、則將后驗概率信息中最大分量對應的有限域符元素作為判決碼字進行輸出，即。

50、一種基于鄰近集的多元ldpc碼ems譯碼裝置，裝置包括：初始化模塊、構建截斷模塊、校驗節點更新模塊、變量節點更新模塊和譯碼判決模塊；

51、所述初始化模塊，用于根據信道接收值計算對數似然比信息，對變量節點和檢驗節點信息初始化，并設置當前迭代次數；

52、所述構建截斷模塊，用于對校驗節點的輸入信息矢量進行可靠度排序，基于該可靠度排序及漢明距關系構建鄰近集，基于截斷規則對該輸入信息進行截斷；

53、所述校驗節點更新模塊，用于根據校驗節點的更新規則，對校驗節點進行信息更新；

54、所述變量節點更新模塊，用于根據變量節點的更新規則，對變量節點進行信息更新；

55、所述譯碼判決模塊，用于根據更新的變量節點信息計算后驗概率信息進行判決，輸出譯碼結果，利用校驗關系判斷該譯碼結果是否為碼字。若滿足譯碼終止條件，則譯碼結束，輸出譯碼結果，否則進行下一次迭代。

56、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現上述的一種基于鄰近集的多元ldpc碼ems譯碼方法中的步驟。

57、一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機程序，處理器執行所述程序時實現上述的一種基于鄰近集的多元ldpc碼ems譯碼方法中的步驟。

58、與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：

59、本發明針對多元ldpc碼譯碼算法復雜度較高的問題，提出了一種多元ldpc碼基于ems的低復雜度譯碼方案，對于定義在上的多元ldpc碼，在對校驗節點信息矢量排序個數為，截斷長度為的前提下，不僅大幅減少了基本更新單元的個數，更進一步地降低了排序的需求。若在有限域上，配置，能夠獲得接近最優譯碼的性能，復雜度降低至標準ems譯碼算法的倍左右，有效提高了其實際應用競爭力；

60、本發明基于ems的譯碼對檢驗節點信息進行截斷處理，確保鄰近集的長度固定為，簡化了硬件中存儲和處理數據的邏輯結構，提高了硬件實現的效率和穩定性。