[發(fā)明專利]一種三對角線結(jié)構(gòu)的準循環(huán)低密度碼及其構(gòu)造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710023595.2
• 申請日: 2007-06-08
• 公開（公告）號: CN101075811A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐鷹;衛(wèi)國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術(shù)大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于信道編解碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及三對角線結(jié)構(gòu)的準循環(huán)低密度碼及其構(gòu)造方法。

背景技術(shù)：

低密度碼(LDPC?Codes)技術(shù)被普遍認為是第四代移動通信系統(tǒng)中的重要技術(shù)。

美國《無線電工程師學會學報(信息理論期刊)》(IRE?Transactions?on?InformationTheory，vol.IT-8，NO.1，p21-28，January，1962)首先提出了LDPC碼的概念。該文中對LDPC碼的各項特性進行了分析，但是并沒有給出一種固定的構(gòu)造方法。這是因為構(gòu)造LDPC碼實際上就是構(gòu)造它的校驗矩陣，而校驗矩陣的構(gòu)造具有很大的靈活性，不同結(jié)構(gòu)特點的校驗矩陣所對應(yīng)的LDPC碼的性能和復(fù)雜度都有很大的差別。普通LDPC碼的編碼復(fù)雜度非常高，主要是因為在其編碼過程中涉及到的矩陣乘法運算和矩陣存儲都很難簡化。

美國《國際電子與電氣工程師協(xié)會消費電子學報(信息理論期刊)》(IEEE?Transactionson?Information?Theory，vol.51，NO.8，p2894-2901，August，2005)提出的一種準循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造方法，能構(gòu)造出具有下三角結(jié)構(gòu)的校驗矩陣，一定程度上降低了LDPC碼的編碼復(fù)雜度。但是由于下三角結(jié)構(gòu)的矩陣依然比較復(fù)雜，因此該方法對編碼復(fù)雜度的降低程度有限。

美國《國際電子與電氣工程師協(xié)會消費電子學報(電路與系統(tǒng)國際座談會)》(IEEEInternational?Symposium?on?Circuits?and?Systems，vol.2，p26-29，May，2002)提出的另一種系統(tǒng)形式的準循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造方法，構(gòu)造出的準循環(huán)LDPC碼的校驗矩陣是一個系統(tǒng)形式的分塊矩陣，有助于進一步降低編碼復(fù)雜度，但是由于其系統(tǒng)形式的校驗矩陣中存在大量列重為1的列，對該LDPC碼的糾錯性能影響較大，因此該方法構(gòu)造出的LDPC碼性能較差。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提出一種三對角線結(jié)構(gòu)的準循環(huán)低密度碼及其構(gòu)造方法，以構(gòu)造一類兼顧糾錯性能和編碼復(fù)雜度的低密度碼，這種低密度碼的編碼器所需存儲空間和運算量較低，具有適合硬件實現(xiàn)的簡單結(jié)構(gòu)，而且糾錯性能優(yōu)異。

本發(fā)明的三對角線結(jié)構(gòu)的準循環(huán)低密度碼的構(gòu)造方法，包括：先構(gòu)造一個初始矩陣H_I，然后在該初始矩陣H_I的右邊添加一個方陣H_P得到一個組合矩陣H，將該組合矩陣H中的元素替換為各自對應(yīng)的分塊矩陣B；其特征在于：首先構(gòu)造的初始矩陣H_I是一個大小為m×n的矩陣，其中m＜n，該初始矩陣H_I中元素的取值范圍是[0，Q]，其中Q為質(zhì)數(shù)，初始矩陣H_I中的零元素占其元素總數(shù)的60％以上，任意兩行中的非零元素個數(shù)差異不超過5個，每一列中至少有3個非零元素；然后構(gòu)造的方陣H_P是一個大小為m×m的方陣，該方陣H_P中元素的取值范圍與初始矩陣H_I中的元素相同，其中對角線位置上的元素都是1，緊挨對角線下方的兩條對角線上的元素取值范圍是[1，Q]，其余元素都是0，同一列中的所有非零元素都不相同；將方陣H_P放在初始矩陣H_I的右邊，組合為一個大小為m×(m+n)的組合矩陣H；將組合矩陣H中的元素替換為對應(yīng)的分塊矩陣B，其中元素0替換為Q×Q大小的全零矩陣N，元素i，1≤i≤Q，替換為Q×Q大小的單位矩陣I向右循環(huán)移位i-1次后得到的i-1次移位矩陣I^(i-1)，其中0次移位矩陣I⁽⁰⁾實際就是單位矩陣I，最后得到一個m×Q行(m+n)×Q列的(0，1)矩陣H′，該(0，1)矩陣H′中的元素只有0和1；將(0，1)矩陣H′作為低密度碼的校驗矩陣H′，根據(jù)組合矩陣H設(shè)計該低密度碼的編碼器，該編碼器采用遞推編碼算法，首先利用組合矩陣H中的初始矩陣H_I與編碼序列進行乘法運算，然后根據(jù)組合矩陣H中的方陣H_P對乘法運算的結(jié)果進行遞推處理，從而得到校驗序列；根據(jù)校驗矩陣H′設(shè)計該低密度碼的解碼器，該解碼器采用常規(guī)的低密度碼解碼算法，包括和積解碼算法、最小和解碼算法或者后驗概率解碼算法；即構(gòu)造出三對角線結(jié)構(gòu)的準循環(huán)低密度碼。