[發(fā)明專(zhuān)利]基于加權(quán)累加器的多元LDPC碼的編碼方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710050541.5
• 申請(qǐng)日: 2007-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101442315A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史治平;張忠培
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03M13/11
• 分類(lèi)號(hào): H03M13/11;H03M13/27
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)字通信系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)傳輸糾錯(cuò)的編譯碼器，特別是糾錯(cuò)編碼領(lǐng)域中關(guān)于低密度奇偶校驗(yàn)碼的編譯碼器及其生成方法，特別是關(guān)于多元低密度奇偶校驗(yàn)碼的校驗(yàn)矩陣的生成方法和編碼方法。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線數(shù)字通信的發(fā)展以及各種高速率、突發(fā)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，人們對(duì)糾錯(cuò)編碼技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。與經(jīng)典的BCH碼、RS碼、卷積碼相比，現(xiàn)在的渦輪碼(Turbo碼)和低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC碼)更加逼近香農(nóng)容量限。但是Turbo碼的譯碼延遲大，錯(cuò)誤平層(error?floor)高，信道容量與迭代譯碼的閾值之間都有一定的距離。而與Turbo碼比較，LDPC碼的譯碼器不僅可以并行實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜度低，而且錯(cuò)誤平層低，特別是多元LDPC碼，抗突發(fā)能力強(qiáng)，誤碼率低，與高階調(diào)制聯(lián)合應(yīng)用頻譜利用率高，因此受到編碼領(lǐng)域和通信界的廣泛關(guān)注。

LDPC碼是一種基于稀疏校驗(yàn)矩陣的線性分組碼，正是利用了它的稀疏性，才能實(shí)現(xiàn)低復(fù)雜度的編譯碼，從而使LDPC碼走向?qū)嵱没Ｒ话闱闆r下，LDPC編碼采用的是一個(gè)與校驗(yàn)矩陣H對(duì)應(yīng)的生成矩陣G，將要發(fā)送的信息m轉(zhuǎn)化成碼字c，滿足和。通常情況下，稀疏校驗(yàn)矩陣H對(duì)應(yīng)的G往往是高密度的，這就增加了編碼器的存儲(chǔ)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。特別是這種復(fù)雜度與碼長(zhǎng)呈二次關(guān)系。

目前，有些文獻(xiàn)基于累加器的結(jié)構(gòu)研究了二元LDPC碼的構(gòu)造，這種碼最早是1998年，D.Divsalar等人提的重復(fù)累積碼(RA碼)^[1]，它是一類(lèi)特殊的LDPC碼。這種碼的編碼器僅由重復(fù)器、交織器和累加器組成，編碼簡(jiǎn)單，譯碼器可以采用LDPC碼的高速并行譯碼算法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低。而且研究證明，基于稀疏圖的RA碼具有逼近香農(nóng)容量限的性能^[1]，成為當(dāng)前編碼領(lǐng)域和通信界的研究熱點(diǎn)，其擴(kuò)展方法已經(jīng)寫(xiě)入數(shù)字衛(wèi)星通信標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2中。隨著GF(q>2)域上LDPC碼的譯碼算法的快速發(fā)展，如何將基于累加器的編碼方法運(yùn)用在多元的LDPC編碼器中成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題之一。

LDPC碼的譯碼方法是基于校驗(yàn)矩陣對(duì)應(yīng)二分圖的一種置信傳播(BP)算法。二分圖中的小環(huán)，特被是4喚將極大地影響譯碼性能，使誤碼率曲線(BER)在信噪比較高的時(shí)候下降速度急劇變慢，常常出現(xiàn)錯(cuò)誤平層，從而導(dǎo)致性能下降。如何才能消除LDPC碼的錯(cuò)誤平層，加速BER曲線的下降速度，在高信噪比時(shí)提高LDPC碼的性能，成為目前亟待解決的問(wèn)題之一。

本發(fā)明正式在這種背景下提出了一種基于加權(quán)累加器的、消除小環(huán)的多元LDPC碼的編碼方法，采用基于二分圖的BP譯碼時(shí)，可以獲得更大的編碼增益。

發(fā)明內(nèi)容

基于累加器構(gòu)造的LDPC碼，需要建立編碼器與校驗(yàn)矩陣的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在簡(jiǎn)單編碼的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)高性能的快速譯碼。采用累加器構(gòu)造的LDPC碼的一種方法是系統(tǒng)RA碼。系統(tǒng)RA碼是由碼率為的重復(fù)碼、碼率為1的卷積碼(累加器)，通過(guò)交織器和組合個(gè)數(shù)為a的組合器連結(jié)而成(見(jiàn)圖1)，碼率是這種碼的校驗(yàn)矩陣可以直接由編碼器確定，重復(fù)器、交織器、組合器和累加器一起決定了RA碼的奇偶校驗(yàn)矩陣H＝[H₁?H₂]，其中，H₁是列重為q，行重為a的稀疏矩陣，度的分布由交織器決定；H₂是一個(gè)由累加器決定的雙斜對(duì)角矩陣(見(jiàn)圖2)。如果建立了系統(tǒng)RA碼的奇偶校驗(yàn)矩陣，那么與其對(duì)應(yīng)的二分圖也就確定了(見(jiàn)如圖3)。奇偶校驗(yàn)矩陣H的行與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)集3對(duì)應(yīng)，列與信息節(jié)點(diǎn)集1和奇偶節(jié)點(diǎn)集4對(duì)應(yīng)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)集1的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)集3中的第j個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在一條邊的時(shí)候，則H₁的第i列第j行的元素為1。因此，如果二分圖中有環(huán)(small?cycle)存在，那么校驗(yàn)矩陣就有相應(yīng)分布的1與其對(duì)應(yīng)。環(huán)就是指連接校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和變量節(jié)點(diǎn)的，起始和結(jié)束于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)并且不包括重復(fù)邊的一條路徑，環(huán)的長(zhǎng)度就是邊的數(shù)量，最小環(huán)的長(zhǎng)度稱(chēng)為二分圖的周長(zhǎng)(girth)。

本發(fā)明基于加權(quán)累加器給出了一種多元LDPC碼的構(gòu)造方法。給出了一種編碼結(jié)構(gòu)、一種無(wú)小環(huán)的交織器設(shè)計(jì)、一種加權(quán)方式和累加器加權(quán)方式。

1、基于加權(quán)累加器的多元LDPC碼的構(gòu)造

最早的基于累加器構(gòu)造的LDPC碼是重復(fù)累積碼(RA)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能損失小，更重要的是它提供了一種有效的LDPC碼的編碼設(shè)計(jì)方法。