一種碼率兼容qc-ldpc碼的構造方法
【專利摘要】本發明涉及無線通信系統和衛星通信系統的信道編碼【技術領域】，提供了一種基于矩陣行列刪除的碼率兼容QC-LDPC碼的構造方法。所述方法包括：首先，基于GCDg8算法構造一個大圍長的低碼率QC-LDPC碼作為母碼；然后進行指數矩陣的逐次行列刪除獲取信息位長度不變的高碼率子碼，避免了高碼率碼字出現短環，因為行列刪除即是在無短環的母碼對應的Tanner圖中刪除相應的邊，不僅不會產生短環，而且還可能增大圍長；最后，采用隱蔽技術分別對子碼進行處理，提高了碼字的最小距離及性能。本方法采用結構化設計的碼率兼容QC-LDPC碼，與PEG算法構造的LDPC碼相比，構造更簡單，硬件實現復雜度不高，性能更優越。
【專利說明】—種碼率兼容QC-LDPC碼的構造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信系統和衛星通信系統的信道編碼【技術領域】，特別涉及一種碼率兼容QC-LDPC碼的構造方法。
【背景技術】
[0002]區別于傳統的無線、衛星通信系統的信道編碼技術，低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check, LDPC)碼是通過稀疏的校驗矩陣定義的一類線性分組碼,采用置信傳播(belief propagation,BP)算法譯碼，不僅有逼近Shannon限的良好性能,而且譯碼復雜度較低，結構靈活，是近年來信道編碼領域的研究熱點，目前已廣泛應用于深空通信、光纖通信、衛星數字視頻和音頻廣播等領域。[0003]近年來，研究人員發現在無線、衛星通信系統所處的時變的信道條件下引入碼率兼容LDPC碼的編碼技術，能夠使信道編碼的糾錯能力自適應的根據信道環境做出相應調整。采用碼率兼容的LDPC碼，可以在保證服務質量的前提下，根據信道環境通過調整碼率來實時的調整其糾錯能力，從而實現信道的吞吐率最大化，提高了數據的傳輸效率。從實現復雜度的角度考慮，碼率兼容LDPC碼是由一個嵌套結構組成，它能夠在一定碼率范圍內采用單個編碼器/譯碼器工作，從而大大降低了系統的復雜度。在混合自動請求重傳(HARQ)中，發送端可以采用碼率兼容LDPC碼發送遞增的校驗位，以確保接收端譯碼器能夠成功的譯碼。在不等差錯保護(UEP)中，它能夠根據信息的重要程度進行有效的差錯保護。
[0004]目前，設計碼率兼容LDPC碼常用的方法主要有:(I)打孔(Puncture)，即對低碼率的LDPC碼打孔得到碼率越來越高的子碼。McLaughlin等人在“Rate-compatiblepuncturing of low-density parity-check codes，，[Information Theory, IEEETransactions on, 2004, 50(11):2824_2836】文章中采用高斯逼近的方法針對碼率兼容LDPC碼的最優打孔度分布展開研究。這種方法雖然操作簡單，但是通過打孔得到的碼字依然存在隨著碼率的增大其譯碼性能下降十分嚴重這一弊端。(2)基于矩陣行列拓展的方法，即對高碼率的LDPC碼逐次行列拓展得到碼率越來越小的子碼。針對打孔過程中子碼譯碼性能惡化這一弊端，Jacobsen 等人在 “Design of rate-compatible irregularLDPC codes based on edge growth and parity splitting，， 【Vehicular TechnologyConference, 2007.VTC-2007Fall.2007IEEE66th.1EEE, 2007:1052-1056】文章中采用外部信息轉移圖(EXIT)的度分布優化方法針對基于擴展方法設計的碼率兼容LDPC碼展開研究。這種方法雖然能夠避免打孔過程中子碼譯碼性能惡化這一弊端，但是，拓展過程相當于在其對應的Tanner圖增加新的校驗節點、變量節點和新增非零元素對應的邊，因此需要考慮避免新增加的非零元素在對應的Tanner圖中產生新的短環，從而增加了拓展過程度中度分布優化的復雜度。因此，構造碼字性能好、復雜度低的碼率兼容LDPC碼成為了近年來人們研究碼率兼容LDPC碼應用的熱點問題之一。
【發明內容】
[0005]目前，通過打孔技術設計的碼率兼容LDPC碼字存在隨著碼率的增大其譯碼性能下降十分嚴重的弊端，而針對這一弊端提出的基于矩陣拓展方法設計的碼率兼容LDPC碼，大多數由于需要進行大量的優化工作以避免新增加的非零元素在對應的Tanner圖中產生新的短環以及其非結構化的設計而無法保證其低的編碼復雜度。
[0006]針對以上現有技術中的不足，本發明的目的在于提供一種產生多碼率、性能優越的碼率兼容QC-LDPC碼；本發明的技術方案如下:一種碼率兼容QC-LDPC碼的構造方法，其包括以下步驟:
[0007]101、初始化序列S為{0，1}，輸入指數矩陣E的行數J，列數L，根據G⑶g8算法得到序列S={a(l，a1；…，aj_J，然后根據計算式P≥(Bj^1-B0) (L-l)+l，得出循環置換矩陣的維數為PXP，元素Bi 對應于PXP單位矩陣的每行向右循環移Bi 位，，i=0，I,…，J-l; j=0，Ir..，L-1，所述指數矩陣E為
[0008]
【權利要求】
1.一種碼率兼容QC-LDPC碼的構造方法，其特征在于包括以下步驟: 101、初始化序列S為{0，1}，輸入指數矩陣E的行數J，列數L，根據GCDgS算法得到序列S={aQ，ai，…，aT_J，然后根據計算式P≥(Bj^1-B0) (L-l)+l，得出循環置換矩陣的維數為PXP，元素％ 對應于PXP單位矩陣的每行向右循環移Bi 位，，i=0，I,…，J-l; j=0，I,…，L-1，所述指數矩陣E為
2.根據權利要求1所述的碼率兼容QC-LDPC碼的構造方法，其特征在于:當設定J=6，L=12時，則步驟103中的母碼LDPC0、子碼LDPCl、子碼LDPC2的信息位長度均為2514，碼率分別為1/2、6/11、3/5，通過G⑶g8算法搜索得到的序列為(?, &1，…，a5) = {0, I, 12，13，35，38}，P=419。
3.根據權利要求1所述的碼率兼容QC-LDPC碼的構造方法，其特征在于:所述碼率兼容QC-LDPC碼是由一個嵌套的碼字結構組成，它能夠在單個編/譯碼器下工作。
4.根據權利要求1~3之一所述的碼率兼容QC-LDPC碼的構造方法和編譯碼方式，其特征在于:在時變信道環境下的無線通信和衛星通信系統中，待發送信息經過信源編碼后，自適應的根據信道環境采用碼率兼容QC-LDPC編碼器進行信道編碼在信道中傳輸，即當信道環境良好時采用高碼率碼字進行編碼，反之當信道環境不理想時采用低碼率碼字進行編碼。
【文檔編號】H03M13/11GK103944586SQ201410142370
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】王汝言, 秦亮, 趙輝, 鮑霄霄, 王琴, 劉靜 申請人:重慶郵電大學