交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multiplier,ADMM)因具有线性规划(Linear Programming,LP)译码条件约束的几何结构,同时利用了消息传递机制,被认为是一种第5代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Techn...交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multiplier,ADMM)因具有线性规划(Linear Programming,LP)译码条件约束的几何结构,同时利用了消息传递机制,被认为是一种第5代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)低密度校验(Low Density Parity Check,LDPC)码新型优化译码算法。通过在LP译码模型的目标函数中引入惩罚项,基于ADMM的变量节点惩罚译码有效地减轻了非积分解,从而提高了误帧率(Frame Error Rate,FER)性能。尽管ADMM在许多实际应用中表现出色,其收敛速度较慢以及对初始条件和参数设置敏感的问题仍然限制了其在高维、实时性要求高的场景中的进一步应用。特别是在LDPC线性规划译码过程中,ADMM的交替更新机制容易导致优化路径振荡,且在处理非精确约束时表现不佳。针对ADMM算法收敛速度慢的问题,我们提出了一种新的优化算法,该算法将Nesterov动量加速方法与ADMM相结合,以解决ADMM对LDPC译码器错误修正能力和收敛效率的影响。算法通过动量项减少迭代次数将一个Nesterov加速格式从无约束复合优化问题推广到ADMM惩罚函数模型,利用ADMM算法将原问题的约束条件有效转化为目标函数的一部分,从而构造出无约束优化子问题;在此基础上,进一步采用Nesterov加速技术对梯度下降迭代过程进行改进,以提高收敛速度和求解精度。仿真实验使用了三种不同码率的5G LDPC短码。结果表明,相对于现有ADMM惩罚译码算法,所提出的基于动量加速的ADMM译码算法不仅有大约0.2 dB的信噪比增益,而且平均迭代次数也降低了20%左右,加快了收敛速度。展开更多
针对串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)译码框架下基于搜索集的路径分裂选择策略的缺陷,提出两种改进策略:基于可靠性函数的路径分裂策略和依靠辅助路径度量值(Auxiliary Path Metric,APM)的剪枝策略。在此基础上,提出一...针对串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)译码框架下基于搜索集的路径分裂选择策略的缺陷,提出两种改进策略:基于可靠性函数的路径分裂策略和依靠辅助路径度量值(Auxiliary Path Metric,APM)的剪枝策略。在此基础上,提出一种新的译码算法——基于可靠性函数的路径分裂选择策略辅助串行抵消列表(Path Splitting Selecting Strategy Based on Reliability Function under the Successive Cancellation List,PSS-RF-SCL)译码算法。该算法在译码阶段,每个信息比特在进行路径分裂前,会计算所有路径的路径度量(Path Metric,PM)值。利用这些PM值,进一步计算该比特的可靠性函数值。算法将可靠性函数值低于其平均值(即阈值α)的信息比特视为需要进行路径分裂的比特,从而减少了多余的路径分裂次数。此外,算法计算每条路径的APM值,并将APM值高于正确译码路径的APM平均值(即阈值β)的路径视为不可靠路径,对不可靠路径进行剪枝,有效控制了译码列表总数。仿真结果表明,相较于传统的基于搜索集的路径分裂策略辅助的SCL译码算法,所提出的PSS-RF-SCL译码算法在保持相同译码性能的前提条件下,显著降低了译码复杂度。展开更多
文摘交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multiplier,ADMM)因具有线性规划(Linear Programming,LP)译码条件约束的几何结构,同时利用了消息传递机制,被认为是一种第5代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)低密度校验(Low Density Parity Check,LDPC)码新型优化译码算法。通过在LP译码模型的目标函数中引入惩罚项,基于ADMM的变量节点惩罚译码有效地减轻了非积分解,从而提高了误帧率(Frame Error Rate,FER)性能。尽管ADMM在许多实际应用中表现出色,其收敛速度较慢以及对初始条件和参数设置敏感的问题仍然限制了其在高维、实时性要求高的场景中的进一步应用。特别是在LDPC线性规划译码过程中,ADMM的交替更新机制容易导致优化路径振荡,且在处理非精确约束时表现不佳。针对ADMM算法收敛速度慢的问题,我们提出了一种新的优化算法,该算法将Nesterov动量加速方法与ADMM相结合,以解决ADMM对LDPC译码器错误修正能力和收敛效率的影响。算法通过动量项减少迭代次数将一个Nesterov加速格式从无约束复合优化问题推广到ADMM惩罚函数模型,利用ADMM算法将原问题的约束条件有效转化为目标函数的一部分,从而构造出无约束优化子问题;在此基础上,进一步采用Nesterov加速技术对梯度下降迭代过程进行改进,以提高收敛速度和求解精度。仿真实验使用了三种不同码率的5G LDPC短码。结果表明,相对于现有ADMM惩罚译码算法,所提出的基于动量加速的ADMM译码算法不仅有大约0.2 dB的信噪比增益,而且平均迭代次数也降低了20%左右,加快了收敛速度。
文摘针对串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)译码框架下基于搜索集的路径分裂选择策略的缺陷,提出两种改进策略:基于可靠性函数的路径分裂策略和依靠辅助路径度量值(Auxiliary Path Metric,APM)的剪枝策略。在此基础上,提出一种新的译码算法——基于可靠性函数的路径分裂选择策略辅助串行抵消列表(Path Splitting Selecting Strategy Based on Reliability Function under the Successive Cancellation List,PSS-RF-SCL)译码算法。该算法在译码阶段,每个信息比特在进行路径分裂前,会计算所有路径的路径度量(Path Metric,PM)值。利用这些PM值,进一步计算该比特的可靠性函数值。算法将可靠性函数值低于其平均值(即阈值α)的信息比特视为需要进行路径分裂的比特,从而减少了多余的路径分裂次数。此外,算法计算每条路径的APM值,并将APM值高于正确译码路径的APM平均值(即阈值β)的路径视为不可靠路径,对不可靠路径进行剪枝,有效控制了译码列表总数。仿真结果表明,相较于传统的基于搜索集的路径分裂策略辅助的SCL译码算法,所提出的PSS-RF-SCL译码算法在保持相同译码性能的前提条件下,显著降低了译码复杂度。
