《基於比特置信度的低複雜度多進制LDPC碼解碼算法》是依託北京航空航天大學，由黃勤擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於比特置信度的低複雜度多進制LDPC碼解碼算法
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：黃勤
- 項目類別：聯合基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
與二進制碼相比，多進制LDPC碼解碼門限更小、收斂更快、錯誤平台更低，有顯著的性能優勢。但是，其解碼算法需要占用大量的計算和存儲資源，嚴重阻礙了其在通信和存儲系統中的套用。因此，本項目擬基於置信度降階的思想開展多進制LDPC碼解碼關鍵技術研究：1、針對高階域校驗節點運算複雜的難題，基於擴域與子域的代數關係，將高階域的置信度降階為二進制域的置信度，進而提出低複雜度高性能的基於比特置信度解碼算法；2、分析由於符號相關性丟失導致比特置信度在多進制Tanner圖傳播時劣化的問題，利用比特漢明距離、符號重數、多重置信度平行傳播和多子域置信度降階的思想，進一步提升解碼算法性能；3、基於有限域符號的約簡矩陣表示，給出易於軟硬體實現的高效分層式解碼器。本項目的研究將為多進制LDPC碼突破關鍵性技術障礙並走向套用進而提升通信和存儲系統性能提供理論依據和技術支持。
結題摘要
本課題針對多進制LDPC碼解碼複雜的問題開展研究。通過引進有限域降階的思想，將複雜的高階符號置信度降為低階置信度，使用簡單的邏輯運算以較小的性能損失就能實現快速解碼，並引入漢明距離和重數進一步最佳化解碼性能。本課題取得了以下三個方面的進展：1、提出低複雜度高性能的基於比特置信度解碼算法；2、基於代數置信度的解碼算法性能最佳化及基於子域置信度解碼算法；3、易於軟硬體實現的高效分層式解碼器。以上成果已成功套用於我國的重大工程北斗全球衛星導航系統之中，成為其空間接口檔案的標準方案。與中國工程物理研究院的研究員多次開展學術交流與討論，並聯合開展了編碼相關的研究，本人協助指導的博士生已經順利畢業。 多進制LDPC碼具有比二進制LDPC碼更好的性能，尤其是在中短碼長下。但是多進制碼LDPC碼的解碼十分複雜，消耗大量資源，難以在資源受限的通信和存儲系統中套用，例如航天系統。針對多進制LDPC碼解碼複雜這一問題，課題組從本原多項式出發，通過分析不同子域與擴域的代數關係，首次給出符號置信度在不同分解方式下的降階形式；以此為基礎，課題組進一步分析符號置信度向量和比特置信度向量之間的關係，並提出了基於比特置信度的低複雜度高性能的置信傳播解碼算法。課題組進一步發現符號相關性的丟失導致會比特置信度在多進制Tanner圖傳播時出現劣化，而代數結構能夠指示多進制符號的置信度，因此通過引進漢明距離和符號重數提升了基於比特置信度的多進制LDPC 碼解碼算法性能。課題組通過研究符號置信度與子域置信度的關係，通過保留重要符合相關性，提出了基於子域置信度的多進制LDPC 碼解碼算法，進一步均衡了計算複雜和解碼性能。最後，課題組基於簡化降階後的多進制LDPC 碼校驗矩陣設計了易於軟硬體實現的高效分層式解碼器，該解碼器在顯著降低邏輯資源和存儲資源消耗的同時，大幅提升吞吐量。
