[發(fā)明專利]具有正交行的LDPC碼的基矩陣設計方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780097742.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN111492586B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 巴拉茲·馬圖茲;吉安路易吉·利瓦;歐紐爾凱·伊斯坎;羅納爾多·伯恩克;許文
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11;H03M13/03
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本發(fā)明涉及一種具有正交行的LDPC碼的基矩陣設計方法及裝置。所述基矩陣具有對角和/或雙對角結構等一些附加結構限制，從而在實現(xiàn)高效編碼或解碼的同時可實現(xiàn)z倍的高度并行化。尤其地，在一個實施例中，一個“大”基矩陣由結構化的方形子矩陣構成，使得所述基矩陣具有類似WiMAX的結構并具有z行正交性。在另一個實施例中，從一個部分設置為呈雙對角形且?guī)в幸苍?的“更小”基矩陣開始采用等于z的因子進行擴展；將單個元素1添加至最后一列的特定位置以獲得度?3列；交換行和/或列以獲得類似WiMAX的結構的基矩陣。

技術領域

本發(fā)明涉及信息編解碼領域，尤其涉及基于原模圖的低密度奇偶校驗(low-density parity-check，LDPC)碼領域。

背景技術

現(xiàn)代LDPC碼基于原模圖。所述原模圖是由兩部分構成的小圖形，其用作更大的編碼的模板并用所謂的基矩陣表示。更大的編碼是通過擴展或提升原模圖獲得，也即將所述原模圖復制q次并按照某些限制條件將這些副本互連。所述因子q也稱為擴展因子或提升因子，這兩個名稱可以互換。通常通過用循環(huán)置換矩陣(也稱為輪換置換矩陣)替換元素1對僅有1和0元素的基矩陣進行擴展。對所述循環(huán)置換矩陣的選擇決定了原模圖副本的節(jié)點之間的連接。一種表示大小(或尺寸)為q×q的循環(huán)置換矩陣的簡潔方式為：為第一行的元素1提供范圍為0至q–1的列索引。那么，其它元素便可自動確定。這種表示法稱為所述循環(huán)置換矩陣的指數(shù)。因此，原模圖基矩陣和包含所有循環(huán)行列式的指數(shù)的指數(shù)矩陣足以表示LDPC碼(LDPCC)，其中，所述所有循環(huán)行列式與所述原模圖基矩陣的元素1對應。

采用循環(huán)置換矩陣的優(yōu)勢在于：可以實現(xiàn)解碼的并行化，因為編碼的所獲得的奇偶校驗矩陣(H)具有如下的特定結構：將大小為(n–k)×n的所述奇偶校驗矩陣分成大小為q×q的子矩陣。這些子矩陣的最大列重為1(列重為某列中非0元素的數(shù)量)，說明每個編碼符號在每個q等式中僅參與一次。這樣，可以對q個等式進行并行處理，而無需在并行校驗節(jié)點(行)操作符中引入內存爭用。由于行操作為LDPC解碼中的瓶頸，在理想情況下，并行化使得行操作的時間僅為LDPC解碼過程中的1/q。

實際上，單個原模圖可用于通過改變指數(shù)矩陣描述整個編碼族(即具有不同塊長度的編碼)。然而，如果所選的擴展因子(q)過大，可能會出現(xiàn)高錯誤平層?？紤]到具有噪聲離散(σ²)的二進制輸入加性高斯白噪聲(additive white Gaussian noise，AWGN)信道、具有最小距離(d_min)的編碼、具有最小權重(A_dmin)的碼字的重數(shù)，則錯誤平層區(qū)域中的碼組差錯率(P_B)可通過以下近似關系近似地獲得：

從這種近似關系中可知，每當將P_B標繪在對數(shù)域，錯誤平層的高度用A_dmin表示，且所述碼組差錯率(P_B)曲線的傾斜度(或陡度)用d_min表示。因此，顯而易見地，較低的A_dmin值有助于減少所述錯誤平層。然而，由于循環(huán)置換矩陣用于原模圖擴展，可以獲得其權重A_dmin的碼字的重數(shù)為等于q的因子的準循環(huán)LDPC碼，因而較大的擴展因子q可能產生高錯誤平層。

因此，一方面通過具有較大的擴展因子(q)的小基矩陣可以更好地實現(xiàn)并行化，另一方面較大的擴展因子的數(shù)值或產生高錯誤平層，從而降低性能。

為了在簡單描述編碼的情況下避免高錯誤平層，標準做法是采用通常從小到中值(例如，低于400的數(shù)值)的擴展因子(q)的較大基矩陣。然而，這卻不利于解碼的并行化。作為一個示例，將大小為16×24的基矩陣采用等于400的因子進行擴展，以獲得大小為6400×9600的奇偶校驗矩陣。大小為4×6的更小基矩陣以及數(shù)值為1600的擴展因子將產生相同大小的奇偶檢驗矩陣，但是有利于產生更高的并行度。在該示例中，并行度將增加4倍。