[发明专利]一种基于消息传递的LDPC环搜索与环枚举算法

说明书

本发明公开了一种基于消息传递的LDPC环搜索与环枚举算法，通过设定校验矩阵，确定Tanner图，在变量节点和校验节点之间利用消息传递算法传递信息，纪录下各种指定长度环的数量及其各自的路径，同时在搜索过程中，及时删除有重点或重边的路径，并保存构成环的路径。本发明不仅能够对环进行计数，还能充分掌握环信息，包括位置信息、环的构造、环的长度。由于编码受图维数影响，删去短环后，短环减少，减轻了受图维数的制约，利于用来改善码字构造。

技术领域

本发明属于非合作通信的信息编码技术，具体涉及一种基于消息传递的LDPC环搜索与环枚举算法。

背景技术

迭代消息传递算法在LDPC码解码方面能以相对较低的复杂度获得优越的性能表现，而随着这种迭代算法的快速发展，在许多信道条件下都能逼近信道容量的LDPC码重新成为了研究热点。Tanner图在LDPC码的研究中被广泛应用，LDPC码迭代译码的低复杂度正是由于其Tanner图的稀疏性。不仅如此，Tanner图的维数，也会影响到LDPC码的性能。目前大体认为，越想获得较佳的编码性能，相应的Tanner图中越应该规避短环的出现。

2013年，学者M.Karimi，A.H.Banihashemi，在“Message-passing algorithms forcounting short cycles in a graph”(IEEE Trans.Commun，vol.61，no.2，Feb.2013.)提出了一种在图中计数短环数的信息传递算法，但是没有针对重复节点无效环进行算法处理，编码受制于图维数，LDPC码图中的环信息并没有得到有效利用，影响码字构造的短环依然客观存在。所以该算法较为偏重理论推导，而对于掌握改善码字构造的重要信息没有作进一步的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于消息传递的LDPC环搜索与环枚举算法，改善了其在迭代译码过程中易受到短环和陷阱集限制的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于消息传递的LDPC环搜索与环枚举算法，方法步骤如下：

步骤1、设定H矩阵，确定Tanner图，获得总节点数n并将节点A_i依次编号，i为节点的序列号，i＝1，2，3，…，n；初始化i＝1，A_i为起始节点，确定包含起始节点A_i的环最大长度为2K，迭代总次数为K，转入步骤2。

步骤2、对于起始节点A_i，迭代次数为k，k＝1，2，3，……K，初始化k＝1；

若k≤K，则将起始节点A_i进行信息传递，在信息传递过程中，若无剩余路径，返回步骤1；否则，存在剩余路径时，记录并进入步骤3；

若k＞K，令i＝i+1，当i≤n，返回步骤1；当i＞n时，输出标记节点及其相应的路径。

步骤3、对信息传递过程中的环进行计数，去除起始节点A_i外的剩余路径中，寻找包含重复节点的短环，根据节点的最小序列号依次输出所述重复节点的数据信息和位置信息，记录并删除环路径，转入步骤4。

步骤4、记录存储以节点A_i为起始节点，且长度为2k的环的数量，并令k＝k+1，转入步骤2。

进一步地，步骤2中，对起始节点A_i进行信息传递，信息传递过程如下：将起始节点A_i本身含有的信息加上外部信息作为新的外部信息传递给与其相邻的节点，所述相邻的节点再将本身具有的信息加上新的外部信息传递给与相邻的节点相邻的节点，以此迭代，完成信息传递，所述节点传递为变量节点与检测节点之间的相互传递。

进一步地，步骤3中，对环进行计数时，确定以A_i为起始节点，且长度为2k的环的数量，公式如下：