一種碼率兼容qc-ldpc碼的構(gòu)造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信道編碼【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種基于矩陣行列刪除的碼率兼容QC-LDPC碼的構(gòu)造方法。所述方法包括：首先，基于GCDg8算法構(gòu)造一個(gè)大圍長(zhǎng)的低碼率QC-LDPC碼作為母碼；然后進(jìn)行指數(shù)矩陣的逐次行列刪除獲取信息位長(zhǎng)度不變的高碼率子碼，避免了高碼率碼字出現(xiàn)短環(huán)，因?yàn)樾辛袆h除即是在無(wú)短環(huán)的母碼對(duì)應(yīng)的Tanner圖中刪除相應(yīng)的邊，不僅不會(huì)產(chǎn)生短環(huán)，而且還可能增大圍長(zhǎng)；最后，采用隱蔽技術(shù)分別對(duì)子碼進(jìn)行處理，提高了碼字的最小距離及性能。本方法采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的碼率兼容QC-LDPC碼，與PEG算法構(gòu)造的LDPC碼相比，構(gòu)造更簡(jiǎn)單，硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度不高，性能更優(yōu)越。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種碼率兼容QC-LDPC碼的構(gòu)造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信道編碼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種碼率兼容QC-LDPC碼的構(gòu)造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]區(qū)別于傳統(tǒng)的無(wú)線、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信道編碼技術(shù)，低密度奇偶校驗(yàn)(Low-Density Parity-Check, LDPC)碼是通過(guò)稀疏的校驗(yàn)矩陣定義的一類(lèi)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(fù)雜度較低，結(jié)構(gòu)靈活，是近年來(lái)信道編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于深空通信、光纖通信、衛(wèi)星數(shù)字視頻和音頻廣播等領(lǐng)域。[0003]近年來(lái)，研究人員發(fā)現(xiàn)在無(wú)線、衛(wèi)星通信系統(tǒng)所處的時(shí)變的信道條件下引入碼率兼容LDPC碼的編碼技術(shù)，能夠使信道編碼的糾錯(cuò)能力自適應(yīng)的根據(jù)信道環(huán)境做出相應(yīng)調(diào)整。采用碼率兼容的LDPC碼，可以在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，根據(jù)信道環(huán)境通過(guò)調(diào)整碼率來(lái)實(shí)時(shí)的調(diào)整其糾錯(cuò)能力，從而實(shí)現(xiàn)信道的吞吐率最大化，提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率。從實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的角度考慮，碼率兼容LDPC碼是由一個(gè)嵌套結(jié)構(gòu)組成，它能夠在一定碼率范圍內(nèi)采用單個(gè)編碼器/譯碼器工作，從而大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。在混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳(HARQ)中，發(fā)送端可以采用碼率兼容LDPC碼發(fā)送遞增的校驗(yàn)位，以確保接收端譯碼器能夠成功的譯碼。在不等差錯(cuò)保護(hù)(UEP)中，它能夠根據(jù)信息的重要程度進(jìn)行有效的差錯(cuò)保護(hù)。
[0004]目前，設(shè)計(jì)碼率兼容LDPC碼常用的方法主要有:(I)打孔(Puncture)，即對(duì)低碼率的LDPC碼打孔得到碼率越來(lái)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(duì)碼率兼容LDPC碼的最優(yōu)打孔度分布展開(kāi)研究。這種方法雖然操作簡(jiǎn)單，但是通過(guò)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(yán)重這一弊端。(2)基于矩陣行列拓展的方法，即對(duì)高碼率的LDPC碼逐次行列拓展得到碼率越來(lái)越小的子碼。針對(duì)打孔過(guò)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(zhuǎn)移圖(EXIT)的度分布優(yōu)化方法針對(duì)基于擴(kuò)展方法設(shè)計(jì)的碼率兼容LDPC碼展開(kāi)研究。這種方法雖然能夠避免打孔過(guò)程中子碼譯碼性能惡化這一弊端，但是，拓展過(guò)程相當(dāng)于在其對(duì)應(yīng)的Tanner圖增加新的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)、變量節(jié)點(diǎn)和新增非零元素對(duì)應(yīng)的邊，因此需要考慮避免新增加的非零元素在對(duì)應(yīng)的Tanner圖中產(chǎn)生新的短環(huán)，從而增加了拓展過(guò)程度中度分布優(yōu)化的復(fù)雜度。因此，構(gòu)造碼字性能好、復(fù)雜度低的碼率兼容LDPC碼成為了近年來(lái)人們研究碼率兼容LDPC碼應(yīng)用的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]目前，通過(guò)打孔技術(shù)設(shè)計(jì)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(yán)重的弊端，而針對(duì)這一弊端提出的基于矩陣拓展方法設(shè)計(jì)的碼率兼容LDPC碼，大多數(shù)由于需要進(jìn)行大量的優(yōu)化工作以避免新增加的非零元素在對(duì)應(yīng)的Tanner圖中產(chǎn)生新的短環(huán)以及其非結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)而無(wú)法保證其低的編碼復(fù)雜度。
[0006]針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)生多碼率、性能優(yōu)越的碼率兼容QC-LDPC碼；本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種碼率兼容QC-LDPC碼的構(gòu)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(shù)矩陣E的行數(shù)J，列數(shù)L，根據(jù)G⑶g8算法得到序列S={a(l，a1；…，aj_J，然后根據(jù)計(jì)算式P≥(Bj^1-B0) (L-l)+l，得出循環(huán)置換矩陣的維數(shù)為PXP，元素Bi 對(duì)應(yīng)于PXP單位矩陣的每行向右循環(huán)移Bi 位，，i=0，I,…，J-l; j=0，Ir..，L-1，所述指數(shù)矩陣E為
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種碼率兼容QC-LDPC碼的構(gòu)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(shù)矩陣E的行數(shù)J，列數(shù)L，根據(jù)GCDgS算法得到序列S={aQ，ai，…，aT_J，然后根據(jù)計(jì)算式P≥(Bj^1-B0) (L-l)+l，得出循環(huán)置換矩陣的維數(shù)為PXP，元素％ 對(duì)應(yīng)于PXP單位矩陣的每行向右循環(huán)移Bi 位，，i=0，I,…，J-l; j=0，I,…，L-1，所述指數(shù)矩陣E為

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碼率兼容QC-LDPC碼的構(gòu)造方法，其特征在于:當(dāng)設(shè)定J=6，L=12時(shí)，則步驟103中的母碼LDPC0、子碼LDPCl、子碼LDPC2的信息位長(zhǎng)度均為2514，碼率分別為1/2、6/11、3/5，通過(guò)G⑶g8算法搜索得到的序列為(?, &1，…，a5) = {0, I, 12，13，35，38}，P=419。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碼率兼容QC-LDPC碼的構(gòu)造方法，其特征在于:所述碼率兼容QC-LDPC碼是由一個(gè)嵌套的碼字結(jié)構(gòu)組成，它能夠在單個(gè)編/譯碼器下工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3之一所述的碼率兼容QC-LDPC碼的構(gòu)造方法和編譯碼方式，其特征在于:在時(shí)變信道環(huán)境下的無(wú)線通信和衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，待發(fā)送信息經(jīng)過(guò)信源編碼后，自適應(yīng)的根據(jù)信道環(huán)境采用碼率兼容QC-LDPC編碼器進(jìn)行信道編碼在信道中傳輸，即當(dāng)信道環(huán)境良好時(shí)采用高碼率碼字進(jìn)行編碼，反之當(dāng)信道環(huán)境不理想時(shí)采用低碼率碼字進(jìn)行編碼。
【文檔編號(hào)】H03M13/11GK103944586SQ201410142370
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】王汝言, 秦亮, 趙輝, 鮑霄霄, 王琴, 劉靜 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)