專利名稱：結構化多元非規則重復累積碼的編碼器與編碼方法
技術領域：
本發明屬于通信技術領域，特別是涉及一種結構化多元非規則RA碼的編碼器及其編碼方法，可用于物理層數據傳輸的差錯控制。
背景技術：
低密度校驗LDPC碼最早由Gallager于1962年提出，MacKay、Neal等于1995年對LDPC碼進行了“再發現”，并證明了其碼長趨于無窮時具有逼近Shannon限的差錯控制性能。1998年，Davey和MacKay將二元LDPC碼推廣到了高階有限域GF(q)，q> 2上。廣泛的研究表明，基于GF(q)的多元LDPC碼在中短碼長性能優于二元LDPC碼和Turbo碼。具體而言，多元LDPC碼相比二元LDPC碼有如下優點1)多元LDPC碼具有更強的抗突發錯誤能力；2)多元LDPC碼具有更低的錯誤平層；3)多元LDPC碼更適宜與高階調制系統相結合； 然而，最初的多元LDPC碼定義在隨機構造的稀疏校驗矩陣上，因此其編碼復雜度很高。為了解決這一問題，需要構造具有可快速編碼結構且差錯控制性能優良的多元LDPC碼。在眾多可快速編碼的多元LDPC碼構造方案中，多元非規則重復累積(Q-ary Irregular Repeat-Accumulate,QIRA)碼可通過重復和累加運算進行簡單快速編碼。該類碼綜合了 Turbo碼的低編碼復雜度和多元LDPC碼的優良的并行迭代譯碼性能。圖I顯示了 QIRA碼的編碼器結構，其中包括重復碼、加權器、符號交織器、合并器、累加器和復用器六部分。由圖I可見，QIRA碼可通過串行級聯的方式完成低復雜度編碼。假設碼長為N的QIRA 碼的信息符號長度為K，校驗符號長度為M，則其具體編碼過程包括下述步驟I)輸入信息符號序列u中的符號Ui, i = 1，. . .，K由重復碼重復&次，得到符號序列V ;2)符號序列V中各符號由加權器進行GF (q)乘法加權，隨后由符號交織器進行序列交織，得到輸出符號序列h3)符號序列 由合并器逐符號按系數ai; i = 1，. . .，M進行合并運算，得到長為M 的符號序列w ；4)累加器對w中各符號進行累加和加權運算，輸出的長為M的符號序列P即為編碼器的校驗符號序列；5)復用器對信息符號序列u和校驗符號序列P進行復用，得到編碼器的最終輸出 QIRA 碼碼字 c = (u, P)；以上編碼過程中各運算均定義在有限域GF(q)上。由該編碼方式生成的QIRA碼的校驗矩陣H由兩部分組成H = [Hu, Hp]，其中Hu部分具有隨機結構，Hp部分為
權利要求
1.一種結構化多元非規則重復累積碼的編碼器，包括分組重復器用于完成對符號序列的分組重復操作，其中每組長度為s ；分組符號交織器用以完成對符號序列的分組交織操作；分組GF(q)加權器用以完成對符號序列按GF(q)非零元素進行分組加權操作，其中每組內符號采用同一加權系數；分組合并器用以完成對符號序列的分組合并操作，其中生成的每組符號采用相等的合并系數；分組累加器用以對符號序列進行排序，并對排序后的符號序列分組進行GF(q)上的加權和累加操作；復用器用以將兩個符號序列串行復用為I個符號序列；以上各部分自上而下串行連接在一起，完成對信息符號序列的串行編碼操作。
2.根據權利要求I所述的編碼器，其中所述的分組累加器包括排序器、累加GF(q)加權器、寄存器和GF(q)加法單元，排序器完成對符號序列的排序操作后輸出至GF(q)加法單元，GF(q)加法單元對排序器和分組GF(q)加權器II的輸出進行GF(q)加法運算，其輸出作為分組累加器的輸出，同時通過寄存器進入分組GF(q)加權器 II，分組GF(q)加權器II對符號序列按GF(q)非零元素進行分組加權后反饋輸入至GF(q) 加法單元，其中GF(q)表示大小為q的有限域。
3.一種結構化多元非規則重復累積碼的編碼方法，包括(I)分組重復步驟對碼長為N、信息符號長度為K、校驗符號長度為M = N-K的多元非規則重復累積碼進行編碼，即首先將待編碼的信息符號序列U= (u0, U1,..., UkJ劃分為長為s的k = K/s個分組U(°)，. . .，U(k_D，再逐組對各個分組U(1)中的符號舊進行重復，其中O彡I < k， 同組中各個符號"QW,···,Rw1的重復次數均為h，令r = (r0+. . . +Iv1Vk為所有符號的平均重復次數，則得到長為rK的重復符號序列V
全文摘要
本發明公開了一種結構化多元非規則重復累積S-QIRA碼的編碼器與編碼方法，主要解決現有多元非規則重復累積QIRA碼的編碼器缺乏并行性且編碼速度較低的問題。該編碼器將待編碼的信息符號序列劃分為若干分組，再對分組后的符號序列按組依次進行分組重復、分組交織、分組GF(q)加權、分組合并、分組累加運算，并在每個步驟中均對同一分組內的符號進行并行處理，且對每組內符號同時進行運算，有效的提高了編碼器的并行度和編碼速度；生成的S-QIRA碼的校驗矩陣具有一種‘類’準循環結構，不僅大大減少了譯碼器存儲該校驗矩陣所需的存儲單元，而且有效降低了譯碼器的硬件實現復雜度，可用于現代通信系統中物理層的信息傳輸糾錯。
文檔編號H03M13/29GK102611465SQ20121009968
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月7日 優先權日2012年4月7日
發明者崔俊云, 施玉晨, 李琪, 林偉, 白寶明, 袁瑞佳 申請人:西安電子科技大學