基于改进线段投影的admm译码的方法及装置
技术领域
1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于改进线段投影的admm译码的方法及装置。
背景技术：2.近期，交替方向乘子(alternating direction method of multipliers，admm)译码算法被越来越多的编译码学者研究，该算法最早由barman等人提出，将admm的框架与线性规划算法结合，有效解决了传统的置信传播(bp)译码算法存在错误平层的问题，并且保留了线性规划译码最大似然认证的优势。但是admm译码算法在低信噪比区域的译码性能较差，并且该算法中校验多胞体投影步骤的复杂度较高，导致更新校验节点的信息时耗时较长。
3.而现有的研究中，对低密度奇偶校验码(low density parity check code，ldpc)的admm译码方法提出过重新构造惩罚函数的方法虽然能够有效提升admm译码方法在低信噪比区域的误码率，但是需要对惩罚函数的惩罚参数进行优化，其过程非常耗时。
技术实现要素：4.针对现有技术存在的问题，本技术提供一种基于改进线段投影的admm译码的方法及装置。
5.第一方面，本技术提供一种基于改进线段投影的admm译码的方法，包括：
6.基于低密度奇偶校验码ldpc、所述ldpc对应的选择矩阵以及拉格朗日乘子向量，确定待投影向量；
7.基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量；
8.根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
9.可选地，所述基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量，包括：
10.依次比较所述待投影向量中每个元素的值和所述预设门限的大小；
11.若所述待投影向量中元素的值大于等于所述预设门限，则所述元素的值判决为1；
12.若所述待投影向量中元素的值小于所述预设门限，则所述元素的值判决为0；
13.基于所述待投影向量中每个元素的判决结果，得到所述待投影向量归一化处理后的第一向量。
14.可选地，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
15.若根据所述第一向量中值为1的元素个数为偶数，则确定所述第一向量为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
16.可选地，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
17.若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
18.可选地，所述若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
19.若根据所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量中元素的值与所述预设门限差值最小的两个元素的位置，分别记作第一位置和第二位置；
20.将所述待投影向量中第一位置和第二位置的元素分别取非，确定对应的第二向量和第三向量；
21.基于点到线段投影公式，确定所述待投影向量在目标向量上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影；
22.所述目标向量是根据所述第二向量和第三向量确定的。
23.可选地，所述点到线段投影公式是基于所述目标向量、所述目标向量和第四向量的点乘结果在单位立方体上的投影、以及第二向量确定的；所述第四向量根据第二向量和待投影向量确定。
24.可选地，所述点到线段投影公式为：
25.z＝a+t
·
ab；其中，目标向量ab＝{0,
…
,b
p-a
p
,
…
,b
q-aq,
…
,0}，a表示第二向量，b表示第三向量，第四向量av＝{
…
,v
p-a
p
,
…
,v
q-aq,
…
}。
26.第二方面，本技术还提供一种基于改进线段投影的admm译码的装置，包括：
27.确定模块，用于基于低密度奇偶校验码ldpc、所述ldpc对应的选择矩阵以及拉格朗日乘子向量，确定待投影向量；
28.判决模块，用于基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量；
29.投影模块，用于根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
30.第三方面，本技术还提供一种电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的基于改进线段投影的admm译码的方法。
31.第四方面，本技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述第一方面所述的基于改进线段投影的admm译码的方法。
32.本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法及装置，通过确定待投影向量在预设门限和判决规则，确定待投影向量归一化处理后的非零正整数顶点，进而根据上述非零正整数顶点的个数是奇数或偶数，确定待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法具备自适应惩罚的效果，
省去了优化惩罚参数的步骤，且误码率性能优于已有的带惩罚函数的admm译码的方法，降低了译码过程中计算待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影的复杂度，易于硬件实现，缩短译码时间。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法的流程示意图；
35.图2是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法的整体流程图；
36.图3是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法的实施流程示意图；
37.图4是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法与现有方法的误帧率性能对比图；
38.图5是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法与现有方法的平均迭代次数对比图；
39.图6是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法与现有方法的平均译码时间对比图；
40.图7是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的装置的结构示意图；
41.图8是本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
42.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.图1是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
44.步骤101、基于低密度奇偶校验码ldpc、所述ldpc对应的选择矩阵以及拉格朗日乘子向量，确定待投影向量；
45.步骤102、基于预设门限和判决规则，确定所述待投影向量离单位立方体最近的整数顶点构成的第一向量；
46.步骤103、根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影；
47.步骤104、基于所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，确定ldpc的译码结果。
48.具体地，低密度奇偶校验码ldpc是常用的码字，对码长为n的二进制ldpc码可表示为x＝{x1,x2,
…
,x
n-1
,xn}，使用bpsk调制后输入加性高斯白噪声信道，接收端接收到的向量
为y＝{y1,y2,
…
,y
n-1
,yn}；其中，向量x内元素的取值为0或者1。
49.现有的对ldpc码采用admm译码方法，需要确定ldpc码在校验节点对应的辅助变量，而确定校验节点对应的辅助变量时，通常基于输入的ldpc码、该ldpc码对应的选择矩阵和对应的拉格朗日乘子向量，确定待投影向量在对应的校验多胞体上的欧几里得投影，计算步骤较为繁琐，计算的复杂度较高，因此，提出了本技术中的基于改进线段投影的admm译码的方法。
50.通过对现有技术中输入的ldpc码、该ldpc码对应的选择矩阵和对应的拉格朗日乘子向量，确定待投影的向量；其中，上述选择矩阵是根据ldpc码确定对应的校验矩阵，然后根据校验矩阵生成对应的选择矩阵。
51.将上述待投影向量进行预处理，通过比较所述待投影向量中各元素的值与预设门限的大小，结合判决规则，对上述待投影向量的值进行归一化处理，得到对应的第一向量。上述预设门限可根据实际需求设定，一般设置为0.5。判决规则具体为当待投影向量中元素的值大于预设门限时，判决该元素的值为第一数值，当待投影向量中元素的值等于预设门限时，判决该元素的值为第二数值，当待投影向量中的元素的值小于预设门限时，判决该元素的值为第三数值；其中，上述第一数值，第二数值和第三数值可以分别是不同的值，或者相同的数值，一般会设置为不同的值。
52.归一化处理后，确定该第一向量中各元素的值为非零正整数的元素的个数，分别基于该个数是偶数还是奇数，确定是直接将第一向量作为该待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，或者需要进一步处理，确定待投影向量在特定线段上的投影作为其在校验多胞体上的欧几里得投影。
53.本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法，通过确定待投影向量在预设门限和判决规则，确定待投影向量归一化处理后的非零正整数顶点，进而根据上述非零正整数顶点的个数是奇数或偶数，确定待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法具备自适应惩罚的效果，省去了优化惩罚参数的步骤，且误码率性能优于已有的带惩罚函数的admm译码的方法，降低了译码过程中计算待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影的复杂度，易于硬件实现，缩短译码时间。
54.可选地，所述基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量，包括：
55.依次比较所述待投影向量中每个元素的值和所述预设门限的大小；
56.若所述待投影向量中元素的值大于等于所述预设门限，则所述元素的值判决为1；
57.若所述待投影向量中元素的值小于所述预设门限，则所述元素的值判决为0；
58.基于所述待投影向量中每个元素的判决结果，得到所述待投影向量归一化处理后的第一向量。
59.具体地，依次获取待投影向量中每个元素的值，并和预设门限比较大小；
60.若待投影向量中元素的值大于等于预设门限，则将该元素的值设置为1；
61.若待投影向量中元素的值小于预设门限，则将该元素的值设置为0；
62.通过上述处理后，待投影向量各元素的值会根据上述预设门限和判决规则产生变化，得到待投影向量对应的第一向量。设置的门限值不同，获得的待投影向量对应的第一向
量中各元素的值可能不同。
63.在本技术中通常设置上述预设门限为0.5，判决规则为：当待投影向量的元素的值大于等于0.5时，将该元素的值判决为任一正整数(为了简便，通常将该任一正整数设置为1)，即将该元素的值设置为任一正整数；当待投影向量的元素的值小于0.5时，将该元素的值判决为0，即将该元素的值设置为0。
64.比如，待投影向量ν＝{0.8,0.4,0.9,1,0.3,1.1}，预设门限为0.5，判决规则为：当元素的值大于等于0.5时，该元素的值设置为1；当元素的值小于0.5时，该元素的值设置为0；则得到该待投影向量的第一向量u为{1,0,1,1,0,1}。
65.可选地，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
66.若所述第一向量中值为1的元素个数为偶数，则确定所述第一向量为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
67.具体地，确定了待投影向量的第一向量之后，统计该第一向量中值为1的元素的个数，如果该第一向量中元素的值为1的个数为偶数，则直接确定该第一向量为上述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。如果该第一向量中元素的值为1的个数为奇数，则需要对上述待投影向量进一步处理，具体为确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，并确定待投影向量在上述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，将上述投影结果作为待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
68.可选地，所述若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
69.若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量中元素的值与所述预设门限差值最小的两个元素的位置，分别记作第一位置和第二位置；
70.将所述待投影向量中第一位置和第二位置的元素分别取非，确定对应的第二向量和第三向量；
71.基于点到线段投影公式，确定所述待投影向量在目标向量上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影；
72.所述目标向量是根据所述第二向量和第三向量确定的。
73.具体地，在确定待投影向量ν对应的第一向量u中元素的值为1的个数为奇数时，先确定待投影向量v中元素的向量值与预设门限差值最小的两个元素的位置，这里元素的位置具体指该元素在待投影向量所有元素中的第几个，也可以理解为该元素对应的下标，并将这两个元素的位置分别记作p和q，然后分别将第一向量u中的第p个元素的值取非得到新的向量a，记作点a，将第一向量u中的第q个元素的值取非得到新的向量b，记作点b；显然点a和点b只有两个位置的元素的值不同，因此，目标向量ab可以表示为：ab＝{0,
…
,b
p-a
p
,
…
,b
q-aq,
…
,0}。
74.然后根据点到线段的投影公式，确定待投影向量在目标向量ab上的投影结果，作为该待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
75.可选地，所述点到线段投影公式是基于所述目标向量、所述目标向量和第四向量的点乘结果在单位立方体上的投影、以及第二向量确定的；所述第四向量根据第二向量和
待投影向量确定。
76.具体地，点到线段投影公式可以有两种表示形式，情况一：第四向量av＝{
…
,v
p-a
p
,
…
,v
q-aq,
…
}、目标向量ab＝{0,
…
,b
p-a
p
,
…
,b
q-aq,
…
,0}，两者点乘的结果av
·
ab除以2之后，确定其在单位立方体上的投影，可表示为
77.点到线段投影公式是基于目标向量ab、第四向量av和目标向量ab的点乘结果、以及第二向量a确定的。待投影向量v＝{
…
,v
p
,
…
,vq,
…
}，п
[0,1]
(
·
)表示对应向量在单位立方体上的投影，即向量中元素的值大于等于1时，在单位立方体上的投影的值为1；元素的值小于等于0时，在单位立方体上的投影的值为0；元素的值大于0小于1时，在单位立方体上的投影的值为该元素的原始值；比如对应向量为{1.2,-1,0.8,0,1}，则π
[0,1]
{1.2,-1,0.8,0,1}＝{1,0,0.8,0,1}。
[0078]
则对应的点到线段投影公式为：
[0079]
z＝a+t
·
ab；其中，
[0080]
情况二：第四向量还可以表示为bv＝{
…
,v
p-b
p
,
…
,v
q-bq,
…
}、对应的目标向量表示为ba＝{0,
…
,a
p-b
p
,
…
,a
q-bq,
…
,0}，两者点乘的结果bv
·
ba除以2之后，确定其在单位立方体上的投影，可表示为
[0081]
此时，点到线段投影公式是基于目标向量ba、第四向量bv和目标向量ba的点乘结果、以及第三向量b确定的。待投影向量v＝{
…
,v
p
,
…
,vq,
…
}。
[0082]
则对应的点到线段投影公式为：
[0083]
z＝b+t
·
ba；其中，
[0084]
本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法，通过确定待投影向量在预设门限和判决规则，确定待投影向量归一化处理后的非零正整数顶点，进而根据上述非零正整数顶点的个数是奇数或偶数，确定待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法具备自适应惩罚的效果，省去了优化惩罚参数的步骤，且误码率性能优于已有的带惩罚函数的admm译码的方法，降低了译码过程中计算待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影的复杂度，易于硬件实现，缩短译码时间。
[0085]
下面以具体的例子对本技术提供的基于改进线段投影的admm译码的方法进行说明：
[0086]
图2是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法的整体流程图，如图2所示，该方法具体包括：
[0087]
步骤1、初始化译码参数：
[0088]
1.1、对码长为n的二进制ldpc码x＝{x1,x2,
…
,x
n-1
,xn}，使用bpsk调制后输入加性
高斯白噪声信道，接收端接收到的向量为y＝{y1,y2,
…
,y
n-1
,yn}，则根据对数似然比}，则根据对数似然比计算对数似然比向量γ＝{γ1,γ2,
…
,γ
n-1
,γn}；
[0089]
1.2、迭代次数k的初始值为0，最大值为500；
[0090]
1.3、初始化拉格朗日乘子向量λj为全0向量，初始化辅助变量zj为全0.5向量；
[0091]
步骤2、根据如下公式更新所有变量节点当前的信息：
[0092][0093]
其中，xi表示变量节点的向量x中第i个元素的值(即第i个变量节点当前的信息)，zj→i表示第j个校验节点的辅助变量zj中与第i个变量节点对应的向量位，λj→i表示第j个校验节点对应的拉格朗日乘子向量λj中与第i个变量节点对应的向量位，μ为大于0的常数，п
[0,1]
(
·
)表示对应向量在单位立方体上的投影，nv(i)表示与第i个变量节点相邻的校验节点的索引，|nv(i)|表示与第i个变量节点相邻的校验节点的个数。
[0094]
其中，π
[0,1]
(
·
)表示对应向量在单位立方体上的投影，即向量中元素的值大于等于1时，在单位立方体上的投影的值为1；元素的值小于等于0时，在单位立方体上的投影的值为0；元素的值大于0小于1时，在单位立方体上的投影的值为该元素的原始值；比如对应向量为{1.2，-1，0.8，0，1}，则π
[0,1]
{1.2,-1,0.8,0,1}＝{1,0,0.8,0,1}。
[0095]
步骤3、根据如下公式更新辅助变量zj：
[0096][0097]
其中，zj表示第j个校验节点对应的辅助变量，表示对应向量在第j个校验节点对应的校验多胞体上进行欧几里得投影，pj为根据校验矩阵h生成的选择矩阵。例如如下(7,4)汉明码对应的校验矩阵h：
[0098][0099]
该校验矩阵h第一行的元素为[1 1 0 1 1 0 0]，则与该校验节点邻接的变量节点所构成的选择矩阵pj为：
[0100][0101]
计算待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影时，即计算zj时，利用本技术提供的基于改进线段投影的admm译码的方法，具体的流程如图3所示。
[0102]
步骤4、根据如下公式更新拉格朗日乘子向量λ：
[0103]
λ
jk+1
＝λ
jk
+μ(pjx
k+1-z
jk+1
)
[0104]
步骤5、确定输出向量x是否满足早停止条件h
t
x＝0或是否达到预设的最大迭代次数，如果都是否，则重复步骤2～步骤4，如果是任一条件满足，则停止迭代。
[0105]
步骤6、得到ldpc码字的译码结果。
[0106]
图3是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法的实施流程示意图，该方法具体包括：
[0107]
1、记上述确定在校验节点对应的校验多胞体上进行欧几里得投影，即转化为确定待投影向量v的投影结果z；
[0108]
2、将待投影向量v通过预设门限(比如0.5)以及判决规则，将向量v中元素的向量值大于等于预设门限(比如0.5)的元素判决为1，小于预设门限(比如0.5)的元素判决为0，判决后的结果记为向量u；
[0109]
3、计算向量u中元素的值为1的个数；
[0110]
4、如果向量u中元素的值为1的个数为偶数，直接将向量u作为投影的结果z输出；
[0111]
5、如果向量u中元素的值为1的个数为奇数，则先找到向量v中元素的值与预设门限值(比如0.5)差值最小的两个元素的位置，分别记为p和q；
[0112]
6、分别将向量u中的第p个元素的值和第q个元素的值取反，得到两个新的向量a和向量b，分别记为点a和点b；
[0113]
7、根据点到线段的投影公式z＝a+t
·
ab，计算向量v在线段ab上的投影结果z。显然，点a和点b只有两个位置的元素不同，故线段ab表示为ab＝{0,
…
,b
p-a
p
,
…
,b
q-aq,
…
,0}，又av＝{
…
,v
p-a
p
,
…
,v
q-aq,
…
}，因此z＝a+t
·
ab，其中π
[0,1]
(
·
)表示对应向量在单位立方体上的投影；
[0114]
8、将上述投影结果z作为待投影向量在校验多胞体上进行欧几里得投影的结果；
[0115]
其中，z就是图2的步骤3中校验节点对应的辅助变量zj。
[0116]
图4～图6是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法与现有方法从三个角度的性能对比图，仿真实验采用的信道为加性高斯白噪声信道，调制方式为bpsk调制，实验选择的码字为码率为1/2，度为{6,7}的(576,288)不规则码c1。本文所有实验均采用了基于h
t
x＝0的早停技术，最大迭代次数为500次。使用admm-csa(alternating direction method of multipliers based on cut search algorithm)表示现有的基于割查找投影交替方向乘子法译码算法，使用admm-pd-csa(penalized alternating direction method of multipliers based on cut search algorithm)表示现有的基于割查找投影惩罚交替方向乘子译码算法，使用admm-lsa(alternating direction method of multipliers based on line segment projection algorithm)表示现有的基于线段投影交替方向乘子译码算法，使用admm-i-lsa(alternating direction method of multipliers based on improved line segment projection algorithm)表示本技术实施例提供的改进线段投影交替方向乘子译码算法。
[0117]
图4是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法与现有方法的误帧率性能对比图，如图4所示，对应各算法在最大500次迭代下c1码字的误帧率。从图4中可以看出，本技术实施例提供的admm-i-lsa算法的误帧率在c1码字下优于admm-csa算法、admm-pd-csa算法以及admm-lsa算法。比如在fer＝1
×
10-5
时，admm-i-lsa算法的误帧率相对于admm-csa算法有0.7db性能提升，相对于admm-pd-csa算法而言有0.2db的提升，相对于admm-lsa而言有0.4db的提升。并且本技术实施例提供的admm-i-lsa算法具有自适应惩罚的效果，无需优化惩罚参数的步骤。
[0118]
图5是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法与现有方法的平均迭代次数对比图，如图5所示，在最大500次迭代下c1码字在各算法下的平均迭代次数对比。从图5中可以看出，本技术实施例提供的admm-i-lsa算法的平均迭代次数均优于admm-csa算法、admm-pd-csa算法以及admm-lsa算法。对于该码字，在snr＝2.5时，admm-i-lsa算法比admm-csa算法节省72％的平均迭代次数，比admm-pd-csa节省20％的平均迭代次数，比admm-lsa算法节省20％的平均迭代次数。
[0119]
图6本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的方法与现有方法的平均译码时间对比图。从图6中可以看出，本技术的admm-i-lsa算法的耗时明显优于admm-csa算法、admm-pd-csa算法以及admm-lsa算法。在snr＝2.5时，admm-i-lsa算法比admm-csa算法节省77.4％的平均译码时间，比admm-pd-csa算法节省36.4％的平均译码时间，比admm-lsa算法节省29.5％的平均译码时间。
[0120]
综上所述，本技术提出的基于改进线段投影的admm译码的方法在降低译码算法复杂度的同时其误码率性能上优于已有的带惩罚函数admm译码算法，且无需复杂的优化惩罚参数的步骤。
[0121]
图7是本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的装置的结构示意图，如图7所示，该装置包括：
[0122]
确定模块701，用于基于低密度奇偶校验码ldpc、所述ldpc对应的选择矩阵以及拉格朗日乘子向量，确定待投影向量；
[0123]
判决模块702，用于基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量；
[0124]
投影模块703，用于根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影；
[0125]
确定模块701，还用于基于所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，确定ldpc的译码结果。
[0126]
可选地，所述基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量，包括：
[0127]
依次比较所述待投影向量中每个元素的值和所述预设门限的大小；
[0128]
若所述待投影向量中元素的值大于等于所述预设门限，则所述元素的值判决为1；
[0129]
若所述待投影向量中元素的值小于所述预设门限，则所述元素的值判决为0；
[0130]
基于所述待投影向量中每个元素的判决结果，得到所述待投影向量归一化处理后的第一向量。
[0131]
可选地，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影
向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
[0132]
若所述第一向量中值为1的元素个数为偶数，则确定所述第一向量为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
[0133]
可选地，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
[0134]
若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
[0135]
可选地，所述若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
[0136]
若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量中元素的值与所述预设门限差值最小的两个元素的位置，分别记作第一位置和第二位置；
[0137]
将所述待投影向量中第一位置和第二位置的元素分别取非，确定对应的第二向量和第三向量；
[0138]
基于点到线段投影公式，确定所述待投影向量在目标向量上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影；
[0139]
所述目标向量是根据所述第二向量和第三向量确定的。
[0140]
可选地，所述点到线段投影公式是基于所述目标向量、所述目标向量和第四向量的点乘结果在单位立方体上的投影、以及第二向量确定的；所述第四向量根据第二向量和待投影向量确定。
[0141]
可选地，所述点到线段投影公式为：
[0142]
z＝a+t
·
ab；其中，目标向量ab＝{0,
…
,b
p-a
p
,
…
,b
q-aq,
…
,0}，a表示第二向量，b表示第三向量，第四向量av＝{
…
,v
p-a
p
,
…
,v
q-aq,
…
}。
[0143]
在此需要说明的是，本技术实施例提供的基于改进线段投影的admm译码的装置，能够实现上述基于改进线段投影的admm译码的方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同或相应的部分及有益效果进行具体赘述。
[0144]
图8是本技术实施例提供的电子设备的结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行基于改进线段投影的admm译码的方法的步骤，例如包括：
[0145]
基于低密度奇偶校验码ldpc、所述ldpc对应的选择矩阵以及拉格朗日乘子向量，确定待投影向量；
[0146]
基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量；
[0147]
根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
[0148]
可选地，所述基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量，包括：
[0149]
依次比较所述待投影向量中每个元素的值和所述预设门限的大小；
[0150]
若所述待投影向量中元素的值大于等于所述预设门限，则所述元素的值判决为1；
[0151]
若所述待投影向量中元素的值小于所述预设门限，则所述元素的值判决为0；
[0152]
基于所述待投影向量中每个元素的判决结果，得到所述待投影向量归一化处理后的第一向量。
[0153]
可选地，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
[0154]
若所述第一向量中值为1的元素个数为偶数，则确定所述第一向量为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
[0155]
可选地，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
[0156]
若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。
[0157]
可选地，所述若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：
[0158]
若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量中元素的值与所述预设门限差值最小的两个元素的位置，分别记作第一位置和第二位置；
[0159]
将所述待投影向量中第一位置和第二位置的元素分别取非，确定对应的第二向量和第三向量；
[0160]
基于点到线段投影公式，确定所述待投影向量在目标向量上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影；
[0161]
所述目标向量是根据所述第二向量和第三向量确定的。
[0162]
可选地，所述点到线段投影公式是基于所述目标向量、所述目标向量和第四向量的点乘结果在单位立方体上的投影、以及第二向量确定的；所述第四向量根据第二向量和待投影向量确定。
[0163]
可选地，所述点到线段投影公式为：
[0164]
z＝a+t
·
ab；其中，目标向量ab＝{0,
…
,b
p-a
p
,
…
,b
q-aq,
…
,0}，a表示第二向量，b表示第三向量，第四向量av＝{
…
,v
p-a
p
,
…
,v
q-aq,
…
}。
[0165]
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以
软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0166]
在此需要说明的是，本技术实施例提供的上述电子设备，能够实现上述基于改进线段投影的admm译码的方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
[0167]
另一方面，本技术还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于改进线段投影的admm译码的方法的步骤。
[0168]
具体地，本技术实施例提供的上述计算机程序产品，能够实现上述各方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
[0169]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0170]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0171]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.一种基于改进线段投影的admm译码的方法，其特征在于，包括：基于低密度奇偶校验码ldpc、所述ldpc对应的选择矩阵以及拉格朗日乘子向量，确定待投影向量；基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量；根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影；基于所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，确定ldpc的译码结果。2.根据权利要求1所述的基于改进线段投影的admm译码的方法，其特征在于，所述基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量，包括：依次比较所述待投影向量中每个元素的值和所述预设门限的大小；若所述待投影向量中元素的值大于等于所述预设门限，则所述元素的值判决为1；若所述待投影向量中元素的值小于所述预设门限，则所述元素的值判决为0；基于所述待投影向量中每个元素的判决结果，得到所述待投影向量归一化处理后的第一向量。3.根据权利要求1所述的基于改进线段投影的admm译码的方法，其特征在于，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：若所述第一向量中值为1的元素个数为偶数，则确定所述第一向量为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。4.根据权利要求1所述的基于改进线段投影的admm译码的方法，其特征在于，所述根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。5.根据权利要求4所述的基于改进线段投影的admm译码的方法，其特征在于，所述若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量离单位立方体最近的两个偶数顶点，以及所述待投影向量在所述两个偶数顶点构成线段上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影，包括：若所述第一向量中值为1的元素个数为奇数，则确定所述待投影向量中元素的值与所述预设门限差值最小的两个元素的位置，分别记作第一位置和第二位置；将所述待投影向量中第一位置和第二位置的元素分别取非，确定对应的第二向量和第三向量；基于点到线段投影公式，确定所述待投影向量在目标向量上的投影结果，作为所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影；所述目标向量是根据所述第二向量和第三向量确定的。6.根据权利要求5所述的基于改进线段投影的admm译码的方法，其特征在于，所述点到
线段投影公式是基于所述目标向量、所述目标向量和第四向量的点乘结果在单位立方体上的投影、以及第二向量确定的；所述第四向量根据第二向量和待投影向量确定。7.根据权利要求5至6任一所述的基于改进线段投影的admm译码的方法，其特征在于，所述点到线段投影公式为：z＝a+t
·
ab；其中，目标向量ab＝{0,
…
,b
p-a
p
,
…
,b
q-a
q
,
…
,0}，a表示第二向量，b表示第三向量，第四向量av＝{
…
,v
p-a
p
,
…
,v
q-a
q
,
…
}。8.一种基于改进线段投影的admm译码的装置，其特征在于，包括：确定模块，用于基于低密度奇偶校验码ldpc、所述ldpc对应的选择矩阵以及拉格朗日乘子向量，确定待投影向量；判决模块，用于基于预设门限和判决规则，确定待投影向量对应的第一向量；投影模块，用于根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。9.一种电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述的基于改进线段投影的admm译码的方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的基于改进线段投影的admm译码的方法。
技术总结本申请提供一种基于改进线段投影的ADMM译码的方法及装置，该方法包括：基于低密度奇偶校验码LDPC、所述LDPC对应的选择矩阵以及拉格朗日乘子向量，确定待投影向量；基于预设门限和判决规则对所述待投影向量进行归一化处理，得到归一化处理后的第一向量；根据所述第一向量中元素的值为1的个数的奇偶性，确定所述待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影。本申请提供的基于改进线段投影的ADMM译码的方法及装置，具备自适应惩罚的效果，省去了优化惩罚参数的步骤，且误码率性能优于已有的带惩罚函数的ADMM译码的方法，降低了译码过程中计算待投影向量在校验多胞体上的欧几里得投影的复杂度，易于硬件实现，缩短译码时间。缩短译码时间。缩短译码时间。
技术研发人员：夏巧桥 刘惠阳 何品权 张青林
受保护的技术使用者：华中师范大学
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2022/7/4
