m基於PSO粒子群最佳化的LDPC碼NMS譯碼演算法最優歸一化引數計算和誤位元速率matlab模擬

我爱C编程發表於2024-06-07
演算法Matlab

1.演算法模擬效果

matlab2022a模擬結果如下：

2.演算法涉及理論知識概要

低密度奇偶校驗碼(Low-Density Parity-Check Code, LDPC碼)因其優越的糾錯效能和近似夏農極限的潛力，在現代通訊系統中扮演著重要角色。歸一化最小和(Normalized Min-Sum, NMS)譯碼演算法作為LDPC碼的一種高效軟譯碼方法，透過調整歸一化因子來改善其效能。而基於遺傳最佳化的NMS譯碼演算法最優歸一化引數計算，旨在透過進化計算策略自動尋找最佳的歸一化引數，進一步提升譯碼效能。

LDPC碼是由稀疏校驗矩陣定義的一類線性分組碼。其校驗矩陣H具有較低的行和列權重，這使得使用迭代演算法進行譯碼成為可能。NMS演算法是基於最小和(Min-Sum, MS)演算法的改進版本，旨在減小最小和演算法的過估計問題。

在NMS演算法中，每個訊息更新規則可以表示為：

PSO演算法由粒子群、個體最優解（pBest）和全域性最優解（gBest）三部分組成。每個粒子代表一個可能的解（在這裡是歸一化引數），透過迭代更新自己的位置（即解碼引數）來逼近全域性最優解。粒子的位置xi​和速度vi​在每一代（迭代）中按如下公式更新：

應用PSO計算NMS譯碼最優歸一化引數

初始化：隨機生成一組粒子，每個粒子代表一個不同的歸一化引數β的初始值。

評估：對每個粒子（歸一化引數）下的NMS譯碼效能進行模擬，通常透過誤位元速率（BER）作為效能指標。

更新：根據粒子的個人最優解和全域性最優解更新粒子的位置和速度，透過上述PSO更新公式進行。

迭代：重複步驟2和3，直到達到預設的迭代次數或效能收斂。

3.MATLAB核心程式

for i=1:Iter
    i
    for j=1:Npeop
        if func_obj(x1(j,:))<pbest1(j)
           p1(j,:)   = x1(j,:);%變數
           pbest1(j) = func_obj(x1(j,:));
        end
        if pbest1(j)<gbest1
           g1     = p1(j,:);%變數
           gbest1 = pbest1(j);
        end
        
        v1(j,:) = Wmax*v1(j,:)+c1*rand*(p1(j,:)-x1(j,:))+c2*rand*(g1-x1(j,:));
        x1(j,:) = x1(j,:)+v1(j,:); 
         
        for k=1:dims
            if x1(j,k) >= Xmax
               x1(j,k) = Xmax;
            end
            if x1(j,k) <= Xmin
               x1(j,k) = Xmin;
            end
        end
 
        for k=1:dims
            if v1(j,k) >= Vmax
               v1(j,k) =  Vmax;
            end
            if v1(j,k) <= Vmin
               v1(j,k) =  Vmin;
            end
        end
 
    end
    Error2(i)=gbest1 
end
figure
plot(Error2,'linewidth',2);
grid on
xlabel('迭代次數');
ylabel('遺傳演算法最佳化過程');
legend('Average fitness');
 
.......................................................
fitness=mean(Ber);
 
figure
semilogy(SNR, Ber,'-b^',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.2,0.9,0.5]);
 
xlabel('Eb/N0(dB)'); 
ylabel('Ber');
title(['歸一化最小和NMS,GA最佳化後的alpha = ',num2str(aa)])
grid on;
save NMS4.mat SNR Ber Error2 aa
0X_057m

　　

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