ليانغ الخور 1، 2 الرئة لين تشانغ أون الأصدقاء 2، يانغ مروحة 1
(1. كلية الاتصالات وهندسة المعلومات، جامعة العلوم الالكترونية والتكنولوجيا في الصين، وتشنغدو 611731، الصين؛ 2. نينغبو كنعان للإلكترونيات المحدودة، نينغبو، مقاطعة تشجيانغ 315000)
: بالنسبة للأسئلة فك وحدة تكلفة تصميم واستهلاك الطاقة، واقترحنا الحد الأدنى للرموز LDPC والخوارزميات التسلسلية. يستخدم خوارزمية عامل الترجيح على أساس متغير خوارزمية عقدة المسلسل المحدثة، وتعتبر آلية القائم على خلاف لتحديث عقدة متغير لقراءة رسائلك عقدة الحد الأدنى مجموعة. مقارنة مع الخوارزمية التسلسلية التقليدية، من دون خسارة في الأداء، مما يقلل كثيرا من تعقيد فك المطلوب. من ناحية أخرى، مقارنة مع الحد الأدنى والخوارزميات المتوازية، خوارزمية جديدة لا يقلل فقط بشكل كبير من كمية التخزين المطلوبة، ولكن لديه أيضا بعض تحسين الأداء، وزيادة تعقيد إلا قليلا.
: قوة الخط الناقل الاتصالات؛ مسلسل خوارزمية دقيقة محصلتها، منخفض الكثافة كود الاختيار التكافؤ، فك تكرارية، تطبيع عامل الترجيح
: كود TN911.22 الوثيقة: ADOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.2015.11.025
: Liangxi والرئة لين والأصدقاء تشانغ خاص، وغيرها من كود LDPC المسلسل على أساس آلية والخوارزميات الحد الأدنى المنافسة. التكنولوجيا الالكترونية، 2015،41 (11): 89-92،100.
شكل إشارة الإنجليزية : ليانغ شي لونغ شيانغ لين تشانغ Enyou، وآخرون حلقة مسلسل خوارزمية دقيقة محصلتها رموز LDPC على أساس مخطط تنافسي. .Application من تقنيات الالكترونية، 2015،41 (11): 89-92،100.
مع تطور تكنولوجيا المعلومات، الناس لديهم إعادة فهم للتحقق التكافؤ منخفض الكثافة (منخفض الكثافة التكافؤ تحقق، LDPC) رموز. كود LDPC كقناة تصحيح خطأ ترميز كفاءة، لديها أقل تعقيد فك، وزيادة الإنتاجية النظام، لديها جوانب قوة الخط الناقل (خط كهربائي الناقل، PLC) والاتصالات، والجيل الثالث والرابع الاتصالات المتنقلة اللاسلكية في وقد استخدم على نطاق واسع . توربو فك خوارزمية فيما يتعلق ، ويستخدم الاعتقاد نشر LDPC الترميز (الإيمان دعوة وBP) فك خوارزمية أكثر الناس من جميع الأعمار . ومع ذلك، هناك مجموعة كبيرة وأكثر حساسية لظروف القناة ومتطلبات الأجهزة الأخرى BP مشاكل التخزين الخوارزمية. الناس يميلون إلى خوارزميات فك أكثر قوة وأقل تعقيدا، والأكثر شيوعا هو الحد الأدنى وموازية (بالتوازي مين سوم، PMS) خوارزمية . هذه الخوارزمية يتطلب سوى الإضافات وعملية المقارنة في التنفيذ، وحاجة جيدة وسطا لا يعرف الظروف القناة، ويمكن الحصول على الأداء والتعقيد. تكرارية فك خوارزمية لPMS مرتين قبل وبعد العملية، والمبالغة في الثقة المشاركة في تبادل المعلومات، وثيقة للحد من هذا التأثير السلبي قبل إدخال عامل الترجيح تطبيع والنهج أدائها الأمثل BP خوارزمية الأداء، ودعا الحد الأدنى تطبيع وموازية (تطبيع موازية مين سوم، N-PMS) الخوارزمية. مع مزيد من البحث، وقد اقترحت آليات مختلفة لتحسين فك انتشار كفاءة المعتقد، حيث واحد هو أكثر أهمية، والحد الأدنى (تطبيع المسلسل مين سوم، N-SMS) خوارزمية . خط الكهرباء الناقل الاتصالات، وحدة الإرسال والاستقبال عادة فك التشفير والترميز الخوارزمية لديها ذاكرة منخفضة، وانخفاض التعقيد. خوارزمية تخزين N-SMS على الرغم من أن خوارزمية أكثر N-PMS خفضت لذلك، ولكن منذ خوارزمية دقيقة N-SMS كل تستخدم التكرار لتحديث عملية الحد الأدنى، تعقيد مرتفع نسبيا.
لتحقيق التواصل موثوق بها، والنظر في تكلفة تنفيذ، واستهلاك الطاقة للجهاز وكذلك التعامل مع تعقيد الخوارزمية المقترحة لآلية المنافسة القائمة N-SMS تطبيع الحد الأدنى المسلسل و(تطبيع تنافسي مين سوم، N -CMS) الخوارزمية. الخوارزمية في حين العقدة تحديث متغير لقراءة رسائلك عقدة وفقا للترتيب الطبيعي، ولكن أيضا استخدام المنافسة بين الرسالة الاختيار تحديث عقدة متغير إلى الحد الأدنى مجموعة من العقد. وثيقة وبالمثل، N-CMS عند تحديث عقدة متغير، بينما تستخدم المعلومات لينة بعد العقدة قبل المعلومات الناعمة المحدثة والعقدة لم يتم تحديثه، وبالتالي فإن خوارزمية لN-N-SMS نفس الأداء -CMS الخوارزمية. إلا أنه، N-CMS لتحديث مجموعة قيمة الحد الأدنى من خلال آلية تنافسية من العقد المتغيرة التي تنتمي إلى نفس النوع من الاختيار، وتجنب الأدب في استخدام معقدة دقيقة العمليات الحسابية، وكذلك تقليل كمية التخزين.
1 N-PMS مقدمة إلى الخوارزميات
لتبسيط الوصف، وكما تعرف الرموز هنا يتبع قسم ثيقة . دع م ون كل تمثيل العقد الاختيار والعقد متغير، H هو مصفوفة الاختيار التكافؤ المقابلة إلى رمز LDPC، عندما عقدة متغير وعقدة الاختيار متصلا شفة، ثم HMN = 1، وهو م-ث صف من H و العمود ن عنصر. N (م) = {ن | HMN = 1} يدل على معادلات الاختيار متغير م المشاركة في مجموعة من العقد، N (م) \ ن على أنها مجموعة N (م) بعد إزالة عنصر التكوين ن، بناء على ذلك، M (ن ) = {م | HMN = 1} ن يدل على مجموعة من العقد الاختيار متصلة العقد متغيرة، مجموعة م (ن) \ م على أنها مجموعة م (ن) بعد إزالة عنصر التكوين م. اسمحوا أن يتم تمرير المعلومات لينة من متغير عقدة ن للتحقق عقدة م، وأعرب في إعطاء تلقى تسلسل ص، وبالإضافة إلى معادلات م-ث الاختيار، ن ذات الصلة راضون المعادلات الاختيار، XN = تنتقل من عقدة الاختيار م إلى المعلومات عقدة متغير الناعمة ن، يمثل XN = س، وغيرها من المتغيرات للمشاركة احتمال استبعاد ن المعادلات م-ث عقدة الاختيار قمن في ظل ظروف معروفة،، واحتمال العاشر احتمال التصحيح وصفة طبية تشنغتشنغ لي، حيث N (م) \ ن.
وتقدم S على الترميز طول سلسلة N س = T إشارة بعد تعديل BPSK، ز هو صفر يعني والتباين من ضجيج جاوس. دع الصورة تسلسل الواردة عن طريق قناة AWGN هو ذ = T، وBP فك التسلسل. بين
ويمكن تلخيص N-PMS خوارزمية التقليدية على النحو التالي:
التهيئة: دعونا المعلومات مسبق L (PN) = YN، L (Qnm) = L (PN)
الخطوة 1: تحديد ما إذا كان الحد الأقصى لعدد مرات التكرار مجموعة MT، حالة انتهاء البرنامج، وإذا لم يكن كذلك، خطوة (2).
الخطوة 2: م = 1،2، ...، ويتم احتساب M وجميع nN (م):
في الصيغ أعلاه، نانومتر = علامة (L (Qnm)) ونانومتر = القيمة المطلقة (L (Qnm))، على التوالي، L (Qnm) حرف والقيمة المطلقة للعوامل الترجيح تطبيع تلبية 01.
الخطوة 3: ل n = 1،2، ...، ويتم احتساب N وجميع mM (ن):
L (Qnm) = L (QN) -L (RMN) (7)
الخطوة 4: المعلومات ميسرة لفك قرارا صعبا، إذا L (QN) < 0، ثم n = 1، أو ن = 0، ن = 1،2، ...، N. إذا HT = 0، فك ناجحا، وينتهي البرنامج، وإلا انتقل إلى الخطوة (1).
المبدأ 2 N-CMS خوارزمية وخطوات التنفيذ
في N-PMS، يتم تحديث العقد الاختيار والعقد متغير في موازاة ذلك، على التوالي. وثيقة لاحظ، وH مصفوفة لمعادلات م-ث الاختيار، N-PMS في حساب الحد الأدنى من كل (م) مجموعة nN، وهما يمكن العثور على أصغر كمية من مجموعة 1 و2 لتبسيط العمليات الحسابية.
الوثيقة استنادا فكرة، وضعت كل عقدة متغير قيمتين الحد الأدنى نانومتر ن الأول بعد التحديث وL التحديث (Qnm) نانومتر على التوالي والقيمة المطلقة 1 و 2 يتم تعيين nN (م)، وليس فقدان عمومية حتى 12. بعد الانتهاء من نانومتر التحديث، مثل nN (م) 2 قد لا تكون مجموعة من قيمتين والحد الأدنى الحالي لل1 نانومتر قبل التحديث التي تم الحصول عليها، على سبيل المثال، فإن وجود؟ تشو < حالة 1، يجب أن تكون حالة 1 واثنين من الدنيا. 1 و 2 إذا لم يتم تحديث، يمكن أن يؤدي إلى قيم غير دقيقة، حتى أن معدل الأداء والتقارب سوف تتأثر. ولكن لعمليات الاستخدام والتحديث لمدة 2 دقيقة، ثم 1 سوف يكون أعلى التعقيد الحسابي. كما جاء في الوثيقة ، على قاعدة (N، J، 2J) رمز LDPC، N-SMS في كل التكرار، فإن معدل تشغيل 02/01 حاجة NJ (2J + "log22J-2) العمليات بالإضافة إلى ذلك، عندما J كبيرة، تعقيد N-SMS تبسيط الخوارزمية ضروري.
الخطوة 1: تحديد ما إذا كان الحد الأقصى لعدد مرات التكرار تعيين MT، حالة انتهاء البرنامج، وإذا غير ذلك، ن = 1،2، ...، يتم تحديث N بالتتابع رسالة عقدة متغير إلى عقدة الاختيار، خطوة (2).
الخطوة 2: (5) احسب محدد، ون كل mM (ن) وفقا لصيغة L (RMN)، عمليات دقيقة استبدلت هذه الوثيقة 1 و 2.
الخطوة 3: محددة ون كل mM (ن) وفقا لصيغة (6)، (7) حساب L (QN) وL (Qnm)، والمستمدة من L (Qnm) بعد التحديث، ومن ثم وفقا لطريقة المنافسة تحديث 1 و 2.
الخطوة 4: إذا كانت n N، فك من المعلومات قرار لينة من الصعب، إذا L (QN) < 0، ثم n = 1، والعكس بالعكس ن = 0، ن = ن + 1 انتقل إلى الخطوة (2). إلا خطوة (5).
خطوة 5: إذا HT = 0، فك ناجحا، وينتهي البرنامج. خلاف ذلك، انتقل إلى الخطوة (1).
3 التعقيد وكمية تحليل التخزين
من ناحية أخرى، N-PMS تتطلب تخزين أكبر، وفقا للمعادلة (5)، عن كل شيك المعادلة متر، خليتين تحتاج لتخزين قيمة الحد الأدنى من 2، وبالتالي فإن صيغة التكافؤ N / 2، L ( RMN) تتطلب ما مجموعه خلايا الذاكرة N؛ وفقا لصيغة (6)، وصيغة (7)، L (QN)، L (Qnm) على التوالي، ولخلايا الذاكرة N NJ. ، منذ التحديث عقدة متغير المسلسل، L (RMN) 2J الذاكرة فقط، ولكن ينبغي أن يتم N-SMS خوارزمية نظرة تشغيل N-SMS دقيقة خوارزمية بها في كل تكرار، على كل شيك المعادلة م، L (Qnm) 2J يحسب نانومتر لا يزال، وبالتالي L (QN)، L (Qnm) خلايا الذاكرة NJ N على التوالي ومازال. منذ آلية المنافسة خوارزمية N-CMS، يتم احتساب N-CMS في الخوارزمية، L (RMN) 2J أيضا الذاكرة فقط، لكل واحد لتحديثه 1 و 2. وذلك لكل شيك صيغة م، والاستغناء فقط وسيلة مؤقتة لتخزين، بحيث L (Qnm) إجمالي الوحدات N / 2، L (QN) لخلايا الذاكرة N. وباختصار، N-PMS، N-SMS، وكمية التخزين المطلوبة لN-CMS هم 2N + NJ، N + (N + 2) J و3N / 2 + 2J. من الواضح، فيما يتعلق خوارزمية N-PMS خوارزمية وN-SMS، N-CMS خوارزمية لديها متطلبات التخزين منخفضة للغاية، وهو أمر مهم للتصميم من الاسعار المنخفضة على فك وحدة.
4 خوارزمية محاكاة واختبار
محاكاة معدل مختارة 1/2 (512،3،6) العادي كود LDPC من قناة AWGN فك الخوارزمية على التوالي N-PMS وخوارزمية N-CMS. من أجل الحصول على معلومات كافية حتى انتشار، بحيث يكون عدد أقصى متكررة فك MT = 30 في المحاكاة. وفيما يلي إعادة الانتخاب من عامل الوزن تطبيع، وقد تم تحليل نسبة الخطأ بت (سعر القطعة خطأ، BER)، ومعدل الخطأ في الإطار (إطار قيم الموقع خطأ، FER)، وفك معدل التقارب بين متوسط درجات فك جوانب التعقيد.
لتبسيط المناقشة، حيث طريقة مونت كارلو للحصول على الوزن تطبيع N-PMS N-CMS، وعامل الترجيح. كما هو مبين في الأرقام، وكلاهما يتم عرض = 0.8 الأداء الأمثل، لذلك = 0.8 باعتبارها عوامل الوزن الترجيح تطبيع المثلى لمحاكاة اللاحقة FIG 21.
الأرقام 3 و 4، PMS مقارنة التوالي، N-PMS، CMS، وN-CMS BER والأداء FER للنظام، وفقا لما إذا ينقسم إدخال عامل الترجيح تطبيع إلى مجموعتين، أي PMS، وN-PMS، CMS وN- CMS. كما يمكن أن يرى، بغض النظر عن أي مجموعة من خوارزمية التطبيع من أداء الخوارزمية غير طبيعية هو أفضل بكثير، وفجوة الأداء ما يقرب من 0.5 ~ 0.7 ديسيبل. وعلاوة على ذلك، حتى لو تطبيع الخوارزمية هي، N-CMS ديها أكثر N-PMS 0،1-0،2 ديسيبل تحسين الأداء.
5 تبين أن متوسط عدد متكررة فك حاجة إلى أن تكون أقل من PMS CMS، على غرار متوسط عدد متكررة فك يشترط أن يكون أقل من N-CMS N-PMS. . ويمكن أن تستمد من FIG 6، N-CMS تعقيد فك بالمقارنة مع N-SMS في SNR منخفضة ومزايا واضحة، ولكن أعلى من N-PMS قليلا؛ N-CMS في SNR عالية مع N- PMS التعقيد وثيق، وانخفاض التعقيد من كل من N-SMS.
5. الخاتمة
هذا ويعرض ورقة تحديث عقدة متغير وفقا لخوارزمية التطبيع وأصغر التسلسلي --N-CMS. يستخدم N-CMS الخوارزمية آلية تنافسية في الوقت الحقيقي بتحديث متغير الاختيار رسالة عقدة عقدة أصغر مجموعة من قيمتين، مما يقلل كثيرا من قيمة الحساب مع الحفاظ على نفس الأداء خوارزمية N-SMS. N-PMS خوارزمية الناحية النسبية، N-CMS خوارزمية سواء في سرعة التقارب، أو في أداء فك والمزيد من المزايا، ويزداد تعقيدها إلا قليلا. الأهم من ذلك، N-CMS خوارزمية لديها متطلبات التخزين منخفضة جدا، وخصوصا في تصميم وحدات فك اللازمة للاتصال خط الكهرباء الناقل، والتي تبين قيمة عملية كبيرة.
مراجع
DEVELI I، KABALCI Y.Analysis من استخدام خطط فك مختلفة في أنظمة OFDM LDPC مشفرة عبر قناة PLC في الأماكن المغلقة .Electronics والهندسة الكهربائية، 2014،20 (1): 76-80.
BERROU C، GLAVIEUX A، THITIMAJSHIMA P.Near Shannonlimit الترميز تصحيح الخطأ: رموز توربو .في ICC93،1993 (5): 1064-1070.
MACKAY D J C.Good رموز تصحيح الخطأ على أساس matrice متفرق جدا .IEEETrans.Inform.Theory، 1999 (45): 399-431.
FOSSORIER M P C، MIHALJEVIC M، IMAI H.Reduced تعقيد فك متكررة من انخفاض كثافة الرموز الاختيار التكافؤ تقوم على نشر العقيدة .IEEE Trans.Commun، 1999 (47): 673-680.
CHEN J، FOSSORIER M P C.Decoding منخفضة الكثافة رموز الاختيار التكافؤ مع تطبيع خوارزمية مقرها APP- .Proc.IEEE مؤتمر الاتصالات العالمي، 2001،9 (1): 1026-1030.
هواسونغ ليو شين مي، هو Shukai، الخ تحسين التلافيف كود الاعتقاد نشر LDPC خوارزمية فك جامعة شيان للعلوم والتكنولوجيا، 2009، 36 (3) الإلكترونية: 424-428.
يانغفان، لوه تشن دونغ، تيانباو يو تحسين LDPC فك المسلسل جامعة بكين للبريد والاتصالات، 2008،31 (4): 130-134.
