IRA碼簡化譯碼算法的研究

不規(guī)則重復累計碼BP譯碼算法具有接近Shannon限優(yōu)越性能，但具有較高的復雜度。為了降低復雜度，提出了IRA碼最小和算法和曲線折線化算法。最小和算法具有簡單、容易實現(xiàn)的特點，但使譯碼性能較大幅度地降低。曲線折線化算法使循環(huán)譯碼算法在復雜度和性能之間取得了較好的折衷。仿真結(jié)果表明，曲線折線化算法在復雜度大幅度降低的情況下性能接近BP算法。
關(guān) 鍵 詞 不規(guī)則重復累積碼; 置信傳輸算法; 最小和算法; 曲線折線化算法
不規(guī)則重復累積(Irregular repeat accumulate , IRA)碼由文獻[1]于2000年提出的具有線性時間編碼和譯碼特性且性能接近Shannon限的好碼。二進制IRA碼可以取得不規(guī)則低密度校驗(Low Density Parity Check，LDPC)碼同樣優(yōu)越的性能，但編碼算法的復雜度遠遠低于LDPC碼。
IRA碼譯碼采用的是信息傳遞算法，又稱置信傳輸(Belief Propagation，BP)算法，屬于一種循環(huán)譯碼技術(shù)。BP算法可以取得優(yōu)越的譯碼性能。然而，由于復雜度高，影響了在新一代通訊系統(tǒng)的應用。為了減少譯碼復雜度，本文提出將LDPC碼簡化譯碼算法——最小和算法應用于IRA碼[2]。然而，該算法使譯碼性能較大幅度地降低。折線法由文獻[3]提出，它的一個重要方面是用分段直線估計非線性連續(xù)函數(shù)[4]。目前折線法已經(jīng)在控制、信息處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應用[4]，它能夠降低實際系統(tǒng)硬件成本、減少復雜度和提高系統(tǒng)運行速度[5]。本文將折線法應用于校驗節(jié)點復雜函數(shù)的簡化，并提出了IRA碼曲線折線化算法，使譯碼復雜度較大幅度降低，而且性能接近BP算法。
1 IRA碼編碼器結(jié)構(gòu)
2 IRA碼的譯碼算法
2.1 BP算法
在BP算法中，所有信息為概率密度的對數(shù)似然比(Log Likelihood Radios, LLR)。信息傳遞開始時，從變量節(jié)點發(fā)出的信息為信道觀測值LLR，然后循環(huán)地對變量節(jié)點和校驗節(jié)點的信息進行更新，在迭代若干次后，對信息節(jié)點u的輸入信息求和s (u )，作出譯碼判決，若s (u )>0，信息位u=1；否則，u=0。
從信息節(jié)點u到校驗節(jié)點v及從奇偶節(jié)點x到校驗節(jié)點v的輸出信息分別為：