[發明專利]QC-LDPC碼構建方法

無效

• 申請號: 201010155513.1
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN101826878A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 楊磊
• 申請（專利權）人: 楊磊
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;張晶

技術領域

本發明涉及信道編碼技術領域，尤其涉及一種準循環低密度奇偶校驗碼(Quasi?Cyclic-Low?Density?Parity?Check，QC-LDPC)碼構建方法。

背景技術

由于隨機噪聲、多徑衰減、磁性存儲器的磁道損失等原因，數據在無線或者有線通信的傳輸過程中常出現數據錯誤。因此，通常采用信道編碼的方法來對數據進行編碼和糾錯。在目前已有的編碼方法中，LDPC由于其卓越的性能引起了人們的注意，并且在許多領域獲得了廣泛的應用，比如衛星電視傳輸標準DVB-S2，中國高清電視標準等等。

如何構建LDPC碼以使其獲得優異的解碼性能一直是眾多單位研究的課題。為了更好的研究LDPC碼，通常用唐納圖(Tanner?Graph)來表示LDPC碼，并用信息軟值迭代傳播算法進行LDPC的解碼。在唐納圖中包含兩種類型的節點，可變節點和校驗節點，唐納圖中的每一條邊兩端分別連接校驗節點和可變節點。在解碼過程中，軟值沿著唐納圖的邊進行交換傳播，并且在可變節點和校驗節點中進行計算。一個設計良好的LDPC碼，信息軟值將經過幾次迭代運算很快收斂在正確的值。但是，LDPC碼的高性能與唐納圖中相鄰節點之間的相對獨立性是相關的。唐納圖中的非零單元總是不可避免的組成環形，這些環形的周長叫做環周，其中最小環的周長叫做最小環周。如果唐納圖中包含太多小環周的環形，就會使得節點之間的相對獨立性變差，從而使得LDPC碼的性能變差，一方面導致LDPC碼的解碼收斂變慢，并且有可能收斂在錯誤的結果上，另外一方面會使得LDPC碼存在嚴重的錯誤地板。

為了構建高性能的LDPC碼，相繼出現了一些算法。如J.Campello，D.S.Modha和S.Rajagopalan在“Designing?LDPC?Codes?UsingBit-Filling，”Proc.Int.Conf.Communications(ICC)，pp.55-59，Helsinki，Finland，2001設計的Bit-Filling算法，以及X.Y.Hu，E.Eleftheriou和D.M.Arnold在“Progressive?Edge-Growth?Tanner?Graphs，”GlobalTelecommunications?Conference，pp.995-1001，Vol.2，Nov.2001中設計的PEG算法。通過認真的確定非零單元在LDPC矩陣中的位置，BitFilling和PEG算法可以提高唐納圖的最小環周，從而提高LDPC碼的性能。但是這些算法并沒有考慮LDPC碼的硬件實現，LDPC矩陣中的非零單元很難被映射到硬件實現的單元。為了方便硬件的實現，人們還相繼提出了一些其它方法，比如H.Zhang?and?T.Zhang，“Design?ofVLSI?Implementation-Oriented?LDPC?Codes，”Vehicular?TechnologyConference，vol.1，pp.670-673，2003.以及D.E.Hocevar，“LDPC?CodeConstruction?with?Flexible?Hardware?Implementation，”IEEEInternational?Conference?on?Communications，pp.2708-2712，2003中的方法。上述算法的主要特點是為了構建一個M×N的LDPC矩陣，先構造一個小的基本矩陣M_b×N_b，該小矩陣中間的每一個非零單元(x，y)最后被擴展成一個行循環位移的單位矩陣L×L(M＝M_b×L，N＝N_b×L)。這個擴展矩陣L×L是在非零單元的基礎上進行了行循環位移，其移動值為P，其中P是x，y的函數P(x，y)。這種矩陣的構造方法構建出的LDPC碼被稱為QC-LDPC碼，QC-LDPC碼是一個十分重要的LDPC碼研究分支，是一類結構化的LDPC碼，其校驗矩陣H采用準循環方式構造，具有實現復雜度低的特點，它可以很方便的在硬件上面進行實現，但是這種LDPC碼如果沒有設計合理，并不會提高的最小環周特性，只能保證整個QC-LDPC矩陣的最小環周不小于其基本矩陣的最小環周。例如，如果基本矩陣的最小環周是4，那么最終構造的QC-LDPC矩陣有可能包含大量環周為4的矩陣，從而導致QC-LDPC碼的性能很差。

發明內容

(一)要解決的技術問題