[發明專利]一種LDPC碼的校驗矩陣的構造方法與編碼方法

有效

• 申請號: 201410691486.8
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104333390B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 張凱;楊勇
• 申請（專利權）人: 西安烽火電子科技有限責任公司
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 寇蘭英

本發明屬于LDPC碼(低密度奇偶校驗碼)校驗矩陣構造技術領域，特別涉及一種LDPC碼的校驗矩陣的構造方法與編碼方法。該LDPC碼的校驗矩陣的構造方法包括以下步驟：步構造LDPC碼校驗矩陣基矩陣H^B，針對基矩陣H^B，檢測并消除4環，得出消除4環后的基矩陣；在消除4環后的基矩陣中，將每個0元素用z×z的全零矩陣替換，z表示設定的擴展因子；用F表示消除4環后的基矩陣的非零元素個數，用H^B(f)表示消除4環后的基矩陣的第f個非零元素，得出大小為z×z的單位矩陣循環右移H^B(f)位后的矩陣I_z(H^B(f))，在所述消除4環后的基矩陣中，將第f個非零元素H^B(f)替換為矩陣I_z(H^B(f))；得出LDPC碼校驗矩陣，所述LDPC碼校驗矩陣為：消除4環后的基矩陣的每個元素完成替換后得到的新矩陣。

技術領域

本發明屬于LDPC碼(低密度奇偶校驗碼)校驗矩陣構造技術領域，特別涉及一種LDPC碼的校驗矩陣的構造方法與編碼方法。本發明旨在構造結構簡單、易于存儲的準循環LDPC碼校驗矩陣

背景技術

隨著社會的發展，數字通信已經成為人們生活中必不可少的一部分，并且有著廣泛的應用場景。最為人們所熟知的通信有無線通信、衛星通信、數字電視、數字廣播、無線網絡、視頻點播等等。另外還有一種抽象的“通信”方式，即數據存儲系統，其典型應用有磁碟、磁帶、CD/DVD等。對于數據存儲系統來說，通信是將有用的信息從一個時間點“傳送”到另外一個時間點。由于信息在空間傳輸或時間傳送的過程中受到噪聲的干擾，使得信息不能正確無誤的傳輸，在接收端總是存在錯誤比特。為了糾正這些錯誤，可以在發送端使用前向糾錯碼(Forward-Error-Control,FEC)。前向糾錯碼是一種抗干擾技術，通過在信息中加入冗余信息(校驗位)來克服傳輸過程中受到的噪聲與干擾。

低密度奇偶校驗碼(Low-Density Parity-Check,LDPC)是譯碼性能接近信道容量的線性分組碼，具有超強的糾錯能力。LDPC碼是由校驗矩陣刻畫的，校驗矩陣的結構完全決定了LDPC碼的編碼效率與譯碼性能，因此如何構造性能優良結構簡單的校驗矩陣成為了國內外研究的熱點。

現有技術中LDPC碼校驗矩陣的構造方案的缺點主要有：校驗矩陣不易存儲、碼長/碼率不可靈活改變、編碼效率低。例如，Gallager提出的隨機構造方法得到的矩陣由于具有純隨機性，大大增加了編碼的復雜度，同時需要很大的存儲空間進行矩陣存儲。PEG算法得到是下三角矩陣，這種結構雖然能降低編碼復雜度，但矩陣仍然具有隨機性，同樣對器件的存儲空間要求較高，不利于硬件實現。基于有限域和有限幾何構造的校驗矩陣有著嚴謹的代數結構，具有循環或準循環特性(矩陣中任意一行是上一行的循環右移或左移)，因此大大降低了對硬件存儲空間的要求，然而由于矩陣是基于有限域和有限幾何構造的，這就使得這一類碼的碼長、碼率不能靈活改變。

發明內容

本發明的目的在于提出一種LDPC碼的校驗矩陣的構造方法與編碼方法，本發明構造的準循環LDPC碼校驗矩陣具有碼率靈活可變、碼長動態范圍寬、不包含環(girth)4等特點。本發明在構造校驗矩陣的基礎上還提出了一種便于硬件實現的快速編碼方法。本發明的技術思路大致為：首先根據給定的邊的度分布導出節點的度分布，并生成符合節點度分布的大小為M_b×N_b且具有下三角形式的基矩陣；其次對于給定的擴展因子z進行基矩陣環4檢測/消除，使擴展后的校驗矩陣不包含環4；最后將基矩陣中的非零元素用z×z的單位循環子矩陣替換，從而生成校驗矩陣。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

技術方案一：

一種LDPC碼的校驗矩陣的構造方法包括以下步驟：