[發明專利]一種可消除短環的LDPC碼的構造方法

在審

• 申請號: 201710579180.7
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107370492A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 周華;馮姣;李鵬
• 申請（專利權）人: 南京邁芒智能科技有限公司
• 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

技術領域

本發明涉及無線通信和信息存儲中LDPC碼的構造領域，尤其涉及一種可消除短環的LDPC碼的構造方法。

背景技術

低密度奇偶校驗碼(LDPC碼)是一種線性編碼。該碼的特點是：校驗矩陣是0和1的稀疏矩陣，矩陣中大部分元素是0，小部分元素為1。LDPC碼研究的一個重要成果是1981年著名學者Tanner提出了用圖模型來表述LDPC碼的理念。具體方式是根據LDPC碼的校驗矩陣來提出雙向二分圖，也稱之為Tanner圖。通過Tanner圖可構造性能良好的LDPC碼，支持并行譯碼，大大降低譯碼復雜度。20世紀九十年代，Berrou等學者利用卷積碼的并行級聯以及交織器結合，提出了Turbo碼，首次逼近了香農定理中的傳輸速率上界，為糾錯碼領域帶來了革命性的突破。Turbo碼的發現再一次引發了研究人員對LDPC碼的研究興趣。Mackay和Neal利用Tanner圖對LDPC碼性能進行了深入研究，發現采用置信傳播(belief propagation)譯碼算法的LDPC碼譯碼性能與Turbo碼相似，在中長碼碼長的情況其性能甚至超過了Turbo碼。這一研究成果一經發布，立即引起了糾錯碼研究領域的極大關注。

LDPC碼可由稀疏奇偶校驗矩陣H的零空間來定義。所謂“稀疏性”指的是矩陣H中包含0的個數遠大于1的個數。而“低密度”指的是矩陣H中含1的密度很低。稀疏校驗矩陣一般是由計算機隨機構造的，LDPC碼的編碼速度和譯碼復雜度與校驗矩陣的密度緊密相關：校驗矩陣的密度越大，譯碼的復雜度越大；校驗矩陣的密度越小，譯碼的復雜度越小。LDPC碼的譯碼方法一般采用置信傳播BP算法，在不存在環的情況下，會很快得出譯碼結果。但是，若存在環，會使得譯碼重復迭代，影響譯碼的效率，尤其是短環的存在會使得譯碼收斂速度變慢。下一代通信系統對通信延時、穩定性、硬件復雜度的要求越來越高，作為通信系統中一個重要的環節，LDPC碼仍然存在較大的改進空間。

基于以上現狀，因此需要設計出可以有效去除短環的LDPC碼構造方法，從而提高LDPC碼的性能。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，針對LDPC卷積碼的譯碼性能和其校驗矩陣H中最小短環的長度和數量有直接關系，本發明提出一種可消除短環的LDPC碼的構造方法，從而提高LDPC碼的譯碼性能。

為實現上述目的，本發明提供了一種可消除短環的LDPC碼的構造方法。該方法包括以下步驟：

1)初始化，選取由j行k列元素構成的空間域校驗矩陣H，所述j和k為大于或等于1的正整數，定義預設計矩陣H_new大小與校驗矩陣H相同；

2)選擇步驟1)中校驗矩陣H中單項式最大冪次Ms所在列，將其作為設計矩陣H_new的第一列；

3)判定步驟2)中所添加的列是否達到k列；若是，則執行步驟9)，若否，則執行步驟4)；

4)將步驟2)中設計矩陣H_new的第一列循環上移一位，并將移位后的一列作為H_new的第二列；

5)判定步驟4)中所添加的列是否達到k列；若是，則執行步驟9)，若否，則執行步驟6)；

6)復制步驟4)中設計矩陣H_new的第二列，并用步驟2)中最大冪次Ms減去設計矩陣H_new的第二列中每個單項式的冪次，所得的一列作為設計矩陣H_new的第三列；

7)判定步驟6)中所添加的列是否達到k列；若是，則執行步驟9)，若否，則執行步驟8)；

8)將校驗矩陣H中未選中的所有列向量作為查找對象，然后跳轉至步驟2)繼續添加H_new的列向量，直到設計矩陣H_new的列數達到k列，所述達到k列的設計矩陣H_new中單項式最大冪次Ms’與校驗矩陣H的最大冪次Ms相同；

9)輸出達到k列的設計矩陣H_new。

進一步地，所述步驟1)中的校驗矩陣H為計算機隨機生成或為特定設計的矩陣。

進一步地，所述校驗矩陣H為規則或不規則的矩陣，所述設計矩陣H_new與校驗矩陣H的類型相同。

進一步地，所述步驟2)具體包括：

查找步驟1)中校驗矩陣H中單項式最大冪次Ms所在列；

若存在多個最大冪次Ms列，則從中隨機選則一列作為設計矩陣H_new的第一列。