一種基于掩模運(yùn)算的低復(fù)雜度準(zhǔn)循環(huán)ldpc碼設(shè)計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于掩模運(yùn)算的低復(fù)雜度準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼設(shè)計(jì)方法，該方法將有限域方法和Tam結(jié)構(gòu)相結(jié)合，該方法構(gòu)造的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼在保留了有限域方法構(gòu)造的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼優(yōu)異性能的同時(shí)，其校驗(yàn)矩陣還擁有能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單遞歸編碼的Tam結(jié)構(gòu)，很適合于硬件實(shí)現(xiàn)，在未來(lái)新一代的移動(dòng)通信和無(wú)線傳感網(wǎng)中有著重要應(yīng)用潛力。并且該方法構(gòu)造的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的誤比特率(BER:bie?error?rates)性能要優(yōu)于同等條件下，Tam給出的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼以及IEEE802.16e中的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于掩模運(yùn)算的低復(fù)雜度準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信道編碼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)碼(Quas1-Cyclic Low Density Parity Check, QC-LDPC)石馬構(gòu)造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類(lèi)可以用非常稀疏的 Parity-check矩陣或B1-Partite graph( 二分圖)定義的線性分組糾錯(cuò)碼，LDPC碼的譯碼復(fù)雜度低于turbo碼，且可實(shí)現(xiàn)完全的并行操作，因而適合硬件實(shí)現(xiàn)，且能夠提供比Turbo碼更接近Shannon限的優(yōu)異性能。LDPC碼在深空通信、第4代移動(dòng)通信系統(tǒng)、高速與甚高速率數(shù)字用戶線、磁記錄系統(tǒng)甚至電力線通信等各個(gè)方面，已引起世界各國(guó)學(xué)術(shù)界和IT業(yè)界的高度重視，成為當(dāng)今信道編碼領(lǐng)域最矚目的研究熱點(diǎn)。
[0003]LDPC碼的設(shè)計(jì)可分為兩類(lèi)方法，隨機(jī)構(gòu)造方法和代數(shù)構(gòu)造方法，對(duì)于較長(zhǎng)碼長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，隨機(jī)構(gòu)造方法設(shè)計(jì)的LDPC碼性能一般要好于代數(shù)方法，而對(duì)于中短碼長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，代數(shù)構(gòu)造方法設(shè)計(jì)碼的性能相對(duì)較好。
[0004]在代數(shù)構(gòu)造方法中，準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其校驗(yàn)矩陣一般由循環(huán)置換矩陣和零矩陣組成，很適合硬件實(shí)現(xiàn)，從實(shí)用的角度來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼有著重要的研究?jī)r(jià)值，目前已被多種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采用，包括IEEE802.16e, 802.1ln等。
[0005]LDPC碼較高的編碼復(fù)雜度是LDPC碼應(yīng)用的一個(gè)主要瓶頸，采用校驗(yàn)矩陣直接進(jìn)行編碼與利用生成矩陣編碼相比要更為簡(jiǎn)單，因此在IEEE802.16e國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的校驗(yàn)矩陣采用了一種近似的下三角矩陣形式，可以直接利用校驗(yàn)矩陣進(jìn)行編碼。
[0006]WM.Tam, F.CM.Lau and CK.Tse 在 “A class of QC-LDPC Codes withLow EncodingComplexity and Good Error Performance，，，IEEE CommunicationsLetters, voll4, N0.2，F(xiàn)ebruary2010 中提出了一種新的QC-LDPC碼，與 IEEE802.16e 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中采用的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼相比，這種準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的性能有了較大的提高。
[0007]Tam等提出的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的校驗(yàn)矩陣分為信息部分H1和校驗(yàn)部分HP，具體如式
(I)所示，校驗(yàn)部分中主對(duì)角線上方的對(duì)角線由若干單位矩陣作為子矩陣組成，上三角的其余部分均為零矩陣。
[0008]Hmlxnl — [ (H1) mlxkl (Hp)mlxml]⑴
[0009]其中LXL為相應(yīng)子矩陣的大小。
[0010]另外，校驗(yàn)部分的第一列中最后三個(gè)子矩陣為非零矩陣，列重為3，；而第二列到倒數(shù)第三列的每一列中，除了上對(duì)角線中的單位子矩陣外，只有一個(gè)子矩陣為非零子矩陣，即每一列的列重為2 ;最后兩列中，上對(duì)角線和主對(duì)角線的四個(gè)子矩陣均為單位矩陣，列重為2。這種具有簡(jiǎn)單編碼結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼可以直接利用H矩陣進(jìn)行簡(jiǎn)單地迭代編碼，不需要通過(guò)生成矩陣G，而且不僅很好地解決了 LDPC碼較高編碼復(fù)雜度的問(wèn)題，還能夠獲得優(yōu)于802.16e的誤碼率。
[0011]ShuLin教授課題組提出了基于有限域(FiniteField)的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼設(shè)計(jì)方法[Lan Lan., L.Zen, Y.Y Ta1., L.Chen, S.Lin, and K.A.Ghaffar, “Constructionof Quas1-Cyclic LDPC Codes for AffGN and Binary Erasure Channels:A FiniteFieldApproach, ” IEEE Trans.1nform.Theory, 53(7): 2429-2458, 2007.]，該方法設(shè)計(jì)的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼顯示了良好性能，
[0012]部分準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的性能即使在長(zhǎng)碼長(zhǎng)時(shí)甚至能超出隨機(jī)構(gòu)造的LDPC碼，說(shuō)明了有限域方法設(shè)計(jì)準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的巨大潛力。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn):
[0014]l、Tam僅僅給出了準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的HP的結(jié)構(gòu)形式(以下稱(chēng)為“Tam結(jié)構(gòu)”)，如式
(2)所示，并沒(méi)有給出具體的設(shè)計(jì)方法。
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于掩模運(yùn)算的低復(fù)雜度準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟:設(shè)需要構(gòu)造的目標(biāo)校驗(yàn)矩陣大小為MLXNL，其中LXL為相應(yīng)子矩陣的大小: Al、有限域GF(q)中(q_l) X (q_l)大小的矩陣W由下式表示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A7的具體方法為:首先隨機(jī)構(gòu)造校驗(yàn)矩陣的信息部分HI對(duì)應(yīng)的基矩陣B(HI),接著依據(jù)式(2)，校驗(yàn)部分Hp中，第一列和倒數(shù)第一、第二列的非零元素的位置已經(jīng)固定了，其余從第二列到倒數(shù)第三列中，非零元素的位置并沒(méi)有確定，而每列的列重為2，由于上對(duì)角線已經(jīng)有了單位陣作為非零元素的子矩陣，因此每列只能有一個(gè)非零元素，在實(shí)施中本發(fā)明隨機(jī)給定每列的非零元素的位置，在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出符合Tam結(jié)構(gòu)要求的基矩陣B(HP),進(jìn)而可以構(gòu)造出基矩陣B (H)。
【文檔編號(hào)】H03M13/11GK103825622SQ201410064661
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】徐華 申請(qǐng)人:鹽城師范學(xué)院