[發明專利]一種基于QC?LDPC的通信方法

有效

• 申請號: 201410064796.7
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103795424B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 彭克武;陳霜;楊昉;黃嘉晨;潘長勇
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京數字電視國家工程實驗室有限公司
• 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: 李迪

技術領域

本發明涉及數字信息傳輸技術領域，尤其涉及一種基于QC-LDPC的通信方法。

背景技術

在通信領域，通常采用信道編碼技術來保證在噪聲信道中通信的可靠性。比如，在衛星通信系統中，由于地理和環境因素的影響，存在大量的噪聲源。這些通信信道有其理論上的最大通信容量(也就是著名的香農限)，該容量可以使用特定信噪比(SNR)條件下的比特速率(bps)來表示。其中一種接近香農限的差錯控制編碼就是低密度奇偶校驗碼(LDPC)。目前，LDPC碼由于其逼近香農限的糾錯性能，得到了眾多研究人員的重視和廣泛的研究。LDPC碼的研究主要集中于三個方面，一是優秀的LDPC碼的構造；二是優秀譯碼算法；三是LDPC碼的應用。其中LDPC碼的構造是提升LDPC碼性能的最根本途徑。性能優秀的LDPC碼的構造也稱為好碼構造，傾注了研究人員的眾多很有成效的努力，也取得了一系列優秀的技術方案。

LDPC碼是一種線性分組碼，由N-K行N列的校驗矩陣H定義，其中N為碼字長度(簡稱碼長)，K為信息位長度，M＝N-K一般稱為校驗位長度，對應碼率R＝K/N。H矩陣由元素0或1組成，它的每一行表示一個校驗方程。在Tanner圖中稱為校驗節點，共N-K個；每一列代表一個信息比特，在Tanner圖中稱為變量節點，共N個；H矩陣中的非零元素表示其所在行的校驗節點和所在列的變量節點之間的連接關系，在Tanner圖中稱為邊。LDPC碼的列重γ(H)表示校驗矩陣H每一列中非零元素的個數，是長度為N的向量。同理LDPC碼的行重ρ(H)表示校驗矩陣H每一行中非零元素的個數，是長度為M的向量。

準循環LDPC碼(QC-LDPC)是LDPC碼的一個重要子類，它的校驗矩陣和生成矩陣均具有準循環形式。QC-LDPC碼的校驗矩陣由Mc*Nc個子矩陣組成，其中Mc＝M/b，Nc＝N/b，b為子矩陣階數。每個子矩陣都是b*b的方陣，這些方陣或為全零矩陣，或為循環移位矩陣，其特點在于，每一行都是它上一行的右循環移位。QC-LDPC碼的循環移位子矩陣一般由單位矩陣平移得到，此時該子矩陣的一行或一列中有且僅有一個非零元素，并由其偏移地址唯一確定。為了描述方便，根據QC-LDPC碼H矩陣的準循環結構，首先進行如下解釋：

子矩陣：QC-LDPC碼的H矩陣由Mc*Nc個子矩陣組成，子矩陣或是單位循環矩陣，或是全零矩陣。

基矩陣T：即QC-LDPC碼H矩陣的模板矩陣。T矩陣為Mc*Nc階矩陣，元素只有0和1兩種，其中每個元素1代表H矩陣中的一個循環子矩陣，每個元素0代表一個全零子矩陣。

偏移地址：QC-LDPC碼H矩陣中循環子矩陣較單位陣向右偏移的位置p(m,n)定義為編號(m,n)的循環子矩陣的偏移地址，其中m,n僅取基矩陣T中為1的項。

偏移地址矩陣A：當子矩陣階數b和各循環子矩陣偏移地址確定后，通過將原T矩陣中的非零元素1用p(m,n)+1的值替換，得到Mc*Nc階矩陣定義為偏移地址矩陣。

通過上述描述可知，確定A矩陣及子矩陣階數b后，A矩陣與H矩陣一一對應，H矩陣可由A矩陣進行準循環子矩陣擴展后得到。

偏移地址搜索空間：典型的QC-LDPC構造算法通常分為兩個步驟，即構造基矩陣T的步驟，以及在基矩陣T的基礎上使用偏移地址代替基矩陣T中的非零元素1，以獲得偏移地址矩陣A的步驟。對于第二個步驟，偏移地址搜索空間定義為在給定基矩陣T的前提下偏移地址矩陣A所有可取值的個數。對于典型的QC-LDPC構造算法，其搜索復雜度隨偏移地址搜索空間增大而增大。

QC-LDPC碼H矩陣的行合并、行分裂等定義，與LDPC碼H矩陣的行合并、行分裂等定義一致。又由于A矩陣可以作為H矩陣的簡化表示形式，QC-LDPC碼A矩陣的行合并、行分裂等定義可以由H矩陣的行合并、行分裂等定義簡化得到。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何提供一種基于QC-LDPC的通信方法，在獲得優良性能的前提下同時保證相對較低的QC-LDPC碼搜索復雜度和硬件實現復雜度。

(二)技術方案