[發明專利]LDPC碼的編碼方法和編碼器

在審

• 申請號: 201710303630.X
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN107204777A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 張文軍;管云峰;何大治;徐胤;史毅俊;夏平建;王堯
• 申請（專利權）人: 上海數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

本申請是原案的分案申請，原案的申請號201410258324.5，申請日2014年6月11日，發明創造名稱“針對下一代無線廣播的LDPC碼字及編碼方法和編解碼器”。

技術領域

本發明涉及一種LDPC碼的編碼方法及編碼器，更具體地說，涉及一種S-IRA LDPC碼的編碼方法及對應的編碼器。

背景技術

低密度奇偶校驗碼字(Low density Parity Check，LDPC)根據其結構主要可以分為兩類，一類是隨機的碼字，最經典的當屬MacKay碼，他還有專門的網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組合結構(Combinatorial)來設計的碼字。隨機碼字能夠非常好的逼近香農極限，但是由于‘1’分布的隨機性，導致編碼器的設計和譯碼器的設計并不具有并行或者規律性可行，所以不適合需要具備一定吞吐量系統，因此也就沒有被廣泛應用了。

而基于代數組合結構的碼字的出現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是由于其H矩陣密度比較高(大的行重列重)，所以當使用基于置信傳播的一類算法時，復雜度非常高。而另一類準循環碼字(Quasi-cyclic LDPC，QC-LDPC)是一類非常重要的基于代數組合構造的碼字。QC-LDPC碼字主要的構造是基于準循環的單位子矩陣。(J.L.Fan2000)(R.M.Tanner 2001)(R.M.Tanner 2001)(T.Okamura 2003)(R.M.Tanner 2004)這種準循環的單位子矩陣結構非常適合實現并行操作的硬件，比如實現并行度大、進而高吞吐率的譯碼器。傳統的這種QC-LDPC碼字盡管適合并行度高的譯碼器實現，提高了吞吐率，但是通過逆向方法得到了QC結構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，因此傳統的QC-LDPC碼字的編碼器還是相對復雜的。為了解決這個問題，學者Zhang和Ryan首先提出的結構化的重復累積碼(Structured Irregular Repeat Accumulator code，S-IRA)LDPC碼字(Zhang and Ryan 2006)，該結構在適合高并行譯碼器的實現的同時，可以以非常簡便高效的方法來完成編碼。該種碼字結構有如下特點，信息比特所對應的矩陣部分由準循環子矩陣組成，而校驗比特所對應的矩陣部分是由雙對角陣組成的。

目前S-IRA碼字已經被廣泛應用在各大通信標準中，主要包括，歐洲第二代數字廣播電視傳輸標準DVB系列(ETSI,2006,DVBT2 2009,DVB-C22009,DVB-NGH 2012)；IEEE 802.11n無線局域網標準(IEEE 802.11n 2009)；IEEE802.11e無線廣域網標準(IEEE 802.16e 2006)；中國數字電視地面傳輸標準(DTTB)(GB20600-2006)；移動多媒體廣播(CMMB 2006)；北美CCSDS的近地深空通信系統(CCSDS 2007)；以及一些磁盤存儲設備的標準等等。從整個國際范圍數字通信領域的發展態勢來看，還會有更多的標準正在或將來會用到LDPC碼字。

從目前已經提交的標準中，特別是商業上非常成功的DVBT2、DVBS2標準，以及最近才定下標準并且商業上有廣闊前景的DVB-NGH標準(2012年底定稿)來看，其使用的S-IRA碼字所對應的校驗矩陣主要使用的結構如下：

H＝[ΠH₁P]

其中H₁是信息比特對應的矩陣部分，Π是對H₁的一個某種形式的行變換，而P是校驗比特對應的矩陣部分。

而：

是由L×J個大小的循環子陣或者0矩陣組成。

例如，P_i,j的第一種結構如下所示：

此時，P_i,j是由兩個單位偏移陣組成。進一步地，P_i,j還可以是由N個單位循環矩陣組成，N＞2的整數。

P_i,j的第二種結構如下所示：

這時候P_i,j是由全零矩陣組成。