一種P-LDPC碼的編碼方法、裝置、介質(zhì)及程序產(chǎn)品制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種P?LDPC碼的編碼方法、裝置、介質(zhì)及程序產(chǎn)品，該方法包括：S1將多個(gè)P?LDPC碼的原膜圖矩陣轉(zhuǎn)為測試單元；S2定義均值漂移函數(shù)；S3計(jì)算均值漂移函數(shù)最大值，得到第一初始質(zhì)心；S4計(jì)算第一初始質(zhì)心的第一失真值；S5計(jì)算與第一初始質(zhì)心距離最近的第二測試單元的第二失真值；S6比較第一失真值與第二失真值大小；若第二失真值小于等于第一失真值，則第二測試單元作為第一初始質(zhì)心，判斷第二失真值是否小于閾值，若是，輸出第一初始質(zhì)心重構(gòu)的原膜圖矩陣；若否，轉(zhuǎn)步驟S3；若第二失真值大于第一失真值，在其它測試單元選與第一初始質(zhì)心距離最近的測試單元作第二測試單元，轉(zhuǎn)步驟S5。利用上述方案，降低了原膜圖低密度奇偶校驗(yàn)碼的編碼設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及信息通信，特別是涉及一種p-ldpc碼的編碼方法、裝置、介質(zhì)及程序產(chǎn)品。

技術(shù)介紹

1、在信號(hào)處理領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的有損壓縮能夠有效節(jié)省信源存儲(chǔ)和傳輸?shù)膸捹Y源，是實(shí)現(xiàn)綠色通信的關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)場景下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛部署以進(jìn)行環(huán)境信息的采集與交互，這些傳感器節(jié)點(diǎn)通常處于復(fù)雜的環(huán)境中，并且需要長期運(yùn)行，因此它們的數(shù)據(jù)采集效率和傳輸效能成為關(guān)鍵的通信指標(biāo)。數(shù)據(jù)的有損壓縮能夠提供一種簡單直接的信號(hào)處理方式，能夠簡化數(shù)據(jù)并減少傳輸所需資源，從而有效提升采集效率和傳輸效能。這種方法特別適用于處理諸如語音、圖像和視頻等大型數(shù)據(jù)集，通過有損壓縮可以將原始的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為更為緊湊的數(shù)字形式，同時(shí)保持足夠的信息質(zhì)量。有損信源編碼技術(shù)通過去除信號(hào)中的冗余部分來實(shí)現(xiàn)壓縮，確保了壓縮后數(shù)據(jù)的有效性和可用性。此外，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮作為預(yù)處理步驟，可以顯著降低后續(xù)通信處理的復(fù)雜度以及所需的硬件成本。

2、在數(shù)據(jù)壓縮所需要的技術(shù)中，現(xiàn)有技術(shù)提出基于原膜圖低密度奇偶校驗(yàn)(protograph?low-density?parity-check，p-ldpc)碼的有損信源編碼方案，實(shí)現(xiàn)了高效的信源模數(shù)表達(dá)。同時(shí)，相關(guān)研究表明，對于p-ldpc碼的原膜圖矩陣實(shí)現(xiàn)編碼優(yōu)化，可以進(jìn)一步改善有損信源編碼的率失真性能。但是，優(yōu)化的目標(biāo)p-ldpc碼是通過差分進(jìn)化(differential?evolution，de)算法搜索得到的。de算法是一種面向全局的暴力搜索方法，其搜素復(fù)雜性呈指數(shù)級(jí)增長。使用de算法實(shí)現(xiàn)p-ldpc碼的原膜圖矩陣優(yōu)化，會(huì)導(dǎo)致通信編碼器優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率偏低，耗費(fèi)大量人力、算力和時(shí)間。

3、因此，目前缺少基于p-ldpc碼優(yōu)化設(shè)計(jì)的高效率編碼技術(shù)，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中編碼器更新和改良緩慢，難以實(shí)現(xiàn)面向不同信源數(shù)據(jù)處理的編碼器快速迭代，增大了信息處理與通信的功耗與成本，在實(shí)際應(yīng)用中需要較高的硬件資源開發(fā)和人力資源維護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本專利技術(shù)的實(shí)施例提供了一種p-ldpc碼的編碼方法、裝置、介質(zhì)及程序產(chǎn)品，以降低原膜圖低密度奇偶校驗(yàn)碼的編碼設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，提供一種p-ldpc碼的編碼方法，該方法包括以下步驟：

3、s1，將多個(gè)p-ldpc碼的第一原膜圖矩陣轉(zhuǎn)換為多個(gè)列向量，并通過將所述多個(gè)列向量作為測試單元來制備測試數(shù)據(jù)集，且在所述測試數(shù)據(jù)集中，所有測試單元具有相同的維度；

4、s2，定義均值漂移函數(shù)與所述測試數(shù)據(jù)集的初始質(zhì)心；

5、所述均值漂移函數(shù)為：其中，ζn表示所述測試單元的密度，表示核半徑，表示核函數(shù)，n表示在核半徑r的范圍內(nèi)所述測試單元的數(shù)量，c0表示所述初始質(zhì)心，ci表示可變質(zhì)心，所述可變質(zhì)心為所述核半徑r內(nèi)的測試單元；

6、s3，計(jì)算在預(yù)先設(shè)定的第一核半徑內(nèi)所述可變質(zhì)心的第一均值漂移方向，根據(jù)所述第一均值漂移方向通過梯度計(jì)算找到所述均值漂移函數(shù)的最大值，并根據(jù)所述最大值所屬的第一測試單元更新所述初始質(zhì)心，得到第一初始質(zhì)心；

7、所述梯度計(jì)算為：其中，表示核函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，此時(shí)r的取值為預(yù)先設(shè)定的第一核半徑；

8、s4，將所述第一初始質(zhì)心重構(gòu)為第二原膜圖矩陣，根據(jù)互信息迭代收斂算法計(jì)算所述第二原膜圖矩陣的失真值，得到第一失真值；

9、s5，計(jì)算在預(yù)先設(shè)定的第二核半徑內(nèi)所述可變質(zhì)心的第二均值漂移方向，在所述第二均值漂移方向上選擇與所述第一初始質(zhì)心距離最近的測試單元作為第二測試單元；

10、s6，將所述第二測試單元重構(gòu)為所述第三原膜圖矩陣，并根據(jù)所述互信息迭代收斂算法計(jì)算所述第三原膜圖矩陣的失真值，得到第二失真值；其中，所述第一核半徑大于所述第二核半徑；

11、s7，比較所述第一失真值與所述第二失真值的大小；若所述第二失真值小于或等于所述第一失真值，則將所述第一初始質(zhì)心更新為所述第二測試單元，并進(jìn)一步判斷所述第二失真值是否小于預(yù)先設(shè)定的第一閾值，若是，則輸出當(dāng)前第一初始質(zhì)心重構(gòu)的原膜圖矩陣；若否，則轉(zhuǎn)入步驟s4；若所述第二失真值大于所述第一失真值，則針對在所述第二核半徑內(nèi)除當(dāng)前的第二測試單元之外的其它測試單元，選擇與所述第一初始質(zhì)心距離最近的測試單元重新作為第二測試單元，并轉(zhuǎn)入步驟s6。

12、優(yōu)選地，所述p-ldpc碼的編碼方法，其中，所述步驟s3中，通過梯度計(jì)算找到所述均值漂移函數(shù)的最大值為：

13、計(jì)算在所述第一均值漂移方向上與所述初始質(zhì)心距離最近的所述第一測試單元的第一梯度值，判斷所述第一梯度值是否大于預(yù)先設(shè)定的梯度閾值，若是，則將所述第一測試單元更新為所述初始質(zhì)心，并再次進(jìn)行所述第一梯度值的計(jì)算與判斷；若否，則將使用所述第一測試單元計(jì)算的所述均值漂移函數(shù)的值確定為最大值。

14、優(yōu)選地，所述p-ldpc碼的編碼方法，其中，所述步驟s3中，所述第一均值漂移方向與所述第二均值漂移方向通過如下公式確定：

15、

16、其中，e(ci)表示所述可變質(zhì)心的均值漂移方向，g()表示所述核函數(shù)的導(dǎo)數(shù)的負(fù)數(shù)。

17、優(yōu)選地，所述p-ldpc碼的編碼方法，其中，所述步驟s3中，將測試單元表示為：

18、

19、其中，c表示測試單元，m表示行數(shù)，n表示列數(shù)，b表示整數(shù)，t表示轉(zhuǎn)置；

20、將測試單元重構(gòu)的原膜圖矩陣表示為：

21、

22、優(yōu)選地，所述p-ldpc碼的編碼方法，其中，所述步驟s3中，所述互信息迭代收斂算法為：

23、

24、其中，表示所述互信息迭代收斂算法，d0為失真值，rb表示所述失真值d0所屬的原膜圖矩陣b的碼率，h(x)為變量x的熵，e表示自然底數(shù)。

25、優(yōu)選地，所述p-ldpc碼的編碼方法，其中，所述步驟s3中，當(dāng)在所述第二核半徑內(nèi)沒有失真值小于所述第一閾值的測試單元時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟s3。

26、另一方面，一種p-ldpc碼的編碼裝置，其中，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有至少一段程序，所述至少一段程序由處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如上任一所述的p-ldpc碼的編碼方法。

27、又一方面，一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有至少一段程序，所述至少一段程序由處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如上任一所述的p-ldpc碼的編碼方法。

28、又一方面，一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上任一所述的p-ldpc碼的編碼方法。

29、上述技術(shù)方案具有如下技術(shù)效果：

30、本專利技術(shù)實(shí)施例的技術(shù)方案將原膜圖低密度奇偶校驗(yàn)碼(p-ldpc碼)的原膜圖矩陣分解為多個(gè)列向量作為測試單元，設(shè)定初始質(zhì)心和均值漂移函數(shù)，然后通過計(jì)算質(zhì)心在第一核半徑下的均值漂移方向，逐步更新質(zhì)心至均值漂移函數(shù)的最大值點(diǎn)附近，從而得到優(yōu)化后的質(zhì)心位置。隨后，將優(yōu)化后的質(zhì)心重構(gòu)為新的原膜圖矩陣，并采用互信息迭代收斂算法計(jì)算其失真值，通過比較第二核本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種P-LDPC碼的編碼方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-LDPC碼的編碼方法，其特征在于，所述步驟S3中，通過梯度計(jì)算找到所述均值漂移函數(shù)的最大值為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-LDPC碼的編碼方法，其特征在于，所述第一均值漂移方向與所述第二均值漂移方向通過如下公式確定：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-LDPC碼的編碼方法，其特征在于，將測試單元表示為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-LDPC碼的編碼方法，其特征在于，所述互信息迭代收斂算法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-LDPC碼的編碼方法，其特征在于，當(dāng)在所述第二核半徑內(nèi)沒有失真值小于所述第一閾值的測試單元時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟S3。

7.一種P-LDPC碼的編碼裝置，其特征在于，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有至少一段程序，所述至少一段程序由處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一所述的P-LDPC碼的編碼方法。

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有至少一段程序，所述至少一段程序由處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一所述的P-LDPC碼的編碼方法。

9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一所述的P-LDPC碼的編碼方法。

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【技術(shù)特征摘要】

1.一種p-ldpc碼的編碼方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p-ldpc碼的編碼方法，其特征在于，所述步驟s3中，通過梯度計(jì)算找到所述均值漂移函數(shù)的最大值為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p-ldpc碼的編碼方法，其特征在于，所述第一均值漂移方向與所述第二均值漂移方向通過如下公式確定：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p-ldpc碼的編碼方法，其特征在于，將測試單元表示為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p-ldpc碼的編碼方法，其特征在于，所述互信息迭代收斂算法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p-ldpc碼的編碼方法，其特征在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋丹，王宇航，王瑞龍，陳國強(qiáng)，王樹武，徐昕輝，葉福穩(wěn)，吳毅，
申請(專利權(quán))人：集美大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：