[發(fā)明專利]針對低碼率LDPC碼的校驗矩陣、LDPC碼字及編碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410475184.7
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN105429645B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐胤;張文軍;何大治;管云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海數(shù)字電視國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種針對低碼率LDPC碼的校驗矩陣、LDPC碼字及編碼方法，該校驗矩陣依據(jù)所述LDPC碼的參數(shù)確定出所述校驗矩陣H的大小,其特征在于,包括：由六個子矩陣組成的信息矩陣部分和校驗矩陣部分，均由包含大小均為qxq的整數(shù)個循環(huán)偏移的單位子矩陣和零矩陣的循環(huán)子陣組成，第一子矩陣的大小為M1x(n?m)，第二子矩陣的大小為M2x(n?m)，第四子矩陣的大小為M2xM1，且均由子矩陣p_i,j組成，該子矩陣p_i,j是單位矩陣或者單位矩陣向右循環(huán)偏移得到的矩陣或者零矩陣，第五子矩陣為大小是M1xM2的零矩陣，第六子矩陣是大小為M2xM2的單位矩陣，第三子矩陣的大小為M1xM1包括循環(huán)向右偏移量為(q?s)的單位矩陣和單位矩陣，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有最新標(biāo)準(zhǔn)中的同碼率碼字更接近香濃限的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及編碼領(lǐng)域，特別涉及一種針對低碼率LDPC碼的校驗矩陣、LDPC碼字及編碼方法。

背景技術(shù)

低密度奇偶校驗碼字(Low density Parity Check,LDPC)根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要可以分為兩類，一類是隨機(jī)的碼字，最經(jīng)典的當(dāng)屬M(fèi)acKay碼，他還有專門的網(wǎng)頁給出他的各種碼字(MacKay 1999)(Richardson 2001)(Luby 2001)(Richardson and Urbanke 2001)；另外一類是基于代數(shù)組合結(jié)構(gòu)(Combinatorial)來設(shè)計的碼字。隨機(jī)碼字能夠非常好的逼近香農(nóng)極限，但是由于‘1’分布的隨機(jī)性，導(dǎo)致編碼器的設(shè)計和譯碼器的設(shè)計并不具有并行或者規(guī)律性可遵循，所以不適合需要具備一定吞吐量系統(tǒng)，因此也就沒有被廣泛應(yīng)用了。

而基于結(jié)構(gòu)化的LDPC碼字的出現(xiàn)很好的解決了這方面的問題，這其中，有一類基于有限域(Finite Geometry)設(shè)計的碼字具有很好的性能(Y.Kou and S.Lin 2001)，但是這類碼字的缺點(diǎn)是由于其H矩陣密度比較高(大的行重列重)，所以當(dāng)使用基于置信傳播的一類算法時，復(fù)雜度非常高。而另一類準(zhǔn)循環(huán)碼字(Quasi-cyclic LDPC,QC-LDPC)是一類非常重要的基于代數(shù)組合構(gòu)造的碼字。QC-LDPC碼字主要的構(gòu)造是基于準(zhǔn)循環(huán)的單位子矩陣。(J.L.Fan2000)(R.M.Tanner 2001)(R.M.Tanner 2001)(T.Okamura 2003)(R.M.Tanner2004)這種準(zhǔn)循環(huán)的單位子矩陣結(jié)構(gòu)非常適合實現(xiàn)并行操作的硬件，比如譯碼實現(xiàn)并行度大、進(jìn)而高吞吐率的譯碼器。傳統(tǒng)的這種QC-LDPC碼字盡管適合并行度高的譯碼器實現(xiàn)，提高了吞吐率，但是通過逆向方法得到了QC結(jié)構(gòu)的生成矩陣可能并不稀疏，或者就算稀疏，其用生成矩陣來編碼得到校驗比特并不是顯然的，要通過求線性方程組來獲得，因此傳統(tǒng)的QC-LDPC碼字的編碼器還是相對復(fù)雜的。為了解決這個問題，學(xué)者Zhang和Ryan首先提出的結(jié)構(gòu)化的重復(fù)累積碼(Structured Irregular Repeat Accumulator code，S-IRA)LDPC碼字(Zhang and Ryan 2006)，該結(jié)構(gòu)在適合高并行譯碼器的實現(xiàn)的同時，可以以非常簡便高效的方法來完成編碼。

該種S-IRA碼字結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)，信息比特所對應(yīng)的矩陣部分由準(zhǔn)循環(huán)子矩陣組成，而校驗比特所對應(yīng)的矩陣部分是由雙對角陣組成的。

目前S-IRA碼字已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各大通信標(biāo)準(zhǔn)中，主要包括，歐洲第二代數(shù)字廣播電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB系列(ETSI,2006,DVBT2 2009,DVB-C22009,DVB-NGH 2012)；IEEE802.11n無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.11n 2009)；IEEE802.11e無線廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.16e 2006)；中國數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DTTB)(GB20600-2006)；移動多媒體廣播(CMMB 2006)；北美CCSDS的近地深空通信系統(tǒng)(CCSDS 2007)；以及一些磁盤存儲設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)等等。