[發明專利]一種LDPC碼快速編碼方法與系統

有效

• 申請號: 200910087806.8
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101588183A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 肖揚
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明屬于通信與電子系統領域，涉及編碼技術，具體地涉及信道糾錯碼中 LDPC碼編碼系統與方法。

背景技術

現代通信系統中，信道編碼的設計是保證數據傳輸可靠性的一個重要組成 部分，因為它可以檢測并糾正信號傳輸過程中引入的錯誤。多年以來，隨著通 信技術的發展和實際應用的增加，人們一直努力尋找能夠更加逼近先農Shannon 極限的信道編碼方案。從早期的分組碼、代數碼，到RS碼、卷積碼，直到今天 的Turbo碼、LDPC碼，系統性能與Shannon極限間的差距越來越小。

低密度奇偶校驗碼(Low?Density?Parity-check?Code(LDPC))由Gallager 于20世紀60年代首次提出。其中最重要的創新在于引入了迭代譯碼算法。近些 年來，LDPC碼受到了廣泛的關注，其出色的糾錯性能以及可以并行解碼的特點， 特別是其簡單實用性，使其成為下一代通信系統糾錯編碼的首選。目前的研究 均表明LDPC碼是信道編碼中糾錯能力最強的一種碼，而且由于其譯碼器結構簡 單，可以用較少的資源消耗獲得極高的吞吐量，因此應用前景相當廣泛。目前， LDPC碼已被IEEE?802.3an、DVB-S.2、IEEE?802.16e等標準所采納，并可應用于 外層空間和衛星通信、光通信、深空通信、下一代移動通信系統、高速和甚高 速率數字用戶線、光和磁記錄系統及網絡數據包傳輸等領域。

LDPC碼結構可采用幾何方法、圖論方法、實驗設計方法、置換(permutation) 方法來設計。好的LDPC碼關鍵在于要有好的糾錯性能和需要較少的編碼時間， 可參見文獻1：Xiao?Y.，Kim?K，Alternative?good?LDPC?codes?for?DVB-S2 [C]//Proc.9th?International?Conference?on?Signal?Processing(ICSP?2008)， Beijing，Oct.26-29，2008，pp.1959-1962。

LDPC碼因其校驗矩陣是含有大量0而很少1的稀疏矩陣而得名。其編碼過程 與一般編碼類似。

設待編碼的信息碼是長度為k的行向量s，s＝[s(0)s(1)…s(k-1)]，編碼后得到 的校驗碼是長度為m的行向量p，編碼輸出為行向量c＝[s?p]，其長度為n，則有 n＝k+m。

設生成矩陣為G，維數為k×n，校驗矩陣為H，維數為m×n。編碼過程為：

c＝sG＝[s?p]????????????(1)

而且編碼輸出必須滿足

Hc＝0????(2)

根據上面的式(1)和式(2)可以得到

HG^T＝0????(3)

G^T為G的轉置。式(3)可以作為從H矩陣推導出滿足條件的G矩陣的依據。

雖然LDPC碼的校驗矩陣H是稀疏矩陣，但是其生成矩陣G一般不是稀疏矩陣。 所以編碼時計算量是非常大的，尤其在碼長非常大的情況下。例如DVB-S.2標準 中的LDPC碼的碼長為16200和64800，可參見文獻2：ETSI?EN?302?307?V1.1.1， Digital?Video?Broadcasting(DVB)；Second?generation?framing?structure， channel?coding?and?modulation?systems?for?Broadcasting，Interactive? Services，News?Gathering?and?other?broadband?satellite?applications[S]. 2004，06。如果實現1/2碼率的生成矩陣G，需要存儲維數分別為8100×16200和 32400×64800矩陣，完成式(1)的編碼需要進行的乘法次數為8100×16200和 32400×64800，加法次數為8100×16200和32400×64800。

因此，繞過生成矩陣G而進行直接利用校驗矩陣H編碼，可降低系統編碼 系統實現的存儲空間和計算量，降低實現成本。這是本發明的目的之一。

設校驗矩陣H的結構為

H＝[H₁H₂]????(4)