[發(fā)明專利]一種混合校驗LDPC碼的構(gòu)造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810440838.0
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108599775B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 殷柳國;王平;陸建華
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11;H03M13/29
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明提出一種混合校驗LDPC碼的構(gòu)造方法，屬于通信信道編碼技術(shù)領(lǐng)域。本方法首先構(gòu)造準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼作為基礎(chǔ)LDPC碼；然后確定基礎(chǔ)LDPC碼中待替換的校驗節(jié)點。根據(jù)基礎(chǔ)LDPC碼校驗矩陣的分層結(jié)構(gòu)，只選取其中一層校驗節(jié)點進(jìn)行替換；根據(jù)EXIT函數(shù)選取最優(yōu)子碼；最后將基礎(chǔ)LDPC碼中選定的一層待替換的校驗節(jié)點替換為最優(yōu)子碼約束的校驗節(jié)點，混合校驗LDPC碼構(gòu)造完畢。本發(fā)明構(gòu)造了一種適用于復(fù)雜干擾信道的、實用性強(qiáng)的混合校驗LDPC碼，可有效降低數(shù)據(jù)在復(fù)雜干擾信道上傳輸?shù)恼`碼率，提高通信可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信信道編碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混合校驗LDPC碼的構(gòu)造方法。

背景技術(shù)

隨著傳輸數(shù)據(jù)的增長、傳輸終端的增加、傳輸距離的延長，有限的頻譜資源日益擁擠，未來無線通信系統(tǒng)需要在復(fù)雜干擾信道下實現(xiàn)可靠的信息傳輸。復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境和層出不窮的干擾手段構(gòu)成了復(fù)雜干擾信道的主要干擾來源：由于山區(qū)密林等復(fù)雜地形、密集建筑物等造成的多徑干擾，造成傳輸信號的大幅衰減；由于通信設(shè)備數(shù)量的不斷增加，存在著大量異系統(tǒng)干擾和其他設(shè)備的同頻干擾；通信系統(tǒng)種類日益繁多，部分通信系統(tǒng)由于自身特征引入干擾，如直升機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中由于旋翼遮擋造成信號周期性衰減；在特種通信中，對方的惡意干擾更可能直接中斷己方通信。

在復(fù)雜干擾信道中，要恢復(fù)原始信息，必須使用信道編碼技術(shù)。低密度奇偶校驗(LDPC)碼是一種近年來受到廣泛關(guān)注的具有優(yōu)異性能的信道編碼。一個LDPC碼可以由一個稀疏校驗矩陣定義，校驗矩陣中“1”的個數(shù)遠(yuǎn)少于“0”的個數(shù)。一個LDPC碼還可以由Tanner圖表示，Tanner圖上所有節(jié)點分為校驗節(jié)點和變量節(jié)點。不同類型的節(jié)點由圖中的邊按如下規(guī)律連接起來：當(dāng)LDPC碼校驗矩陣中第i行第j列取值為1時，校驗節(jié)點c_i與變量節(jié)點v_j相連。在LDPC碼中，每個校驗節(jié)點可以看作一個單奇偶校驗碼約束，每個變量節(jié)點可以看作一個重復(fù)碼約束。

準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼是一類利用代數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的LDPC碼，是實用型LDPC碼的一個重要分支。準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的校驗矩陣由一系列小的方陣組成，每個小方陣都是零矩陣或者單位陣的循環(huán)移位陣。準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的準(zhǔn)循環(huán)特性使其具有高效編解碼的優(yōu)點，從而在實際通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。新一代數(shù)字衛(wèi)星廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2、國際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會標(biāo)準(zhǔn)CCSDS和無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.11ac等都將準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼納入信道編碼方案。然而，大多數(shù)準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼針對傳統(tǒng)的加性高斯白噪聲信道優(yōu)化設(shè)計，無法應(yīng)對復(fù)雜干擾信道中的大量誤碼，直接用于復(fù)雜干擾信道會導(dǎo)致性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種混合校驗LDPC碼的構(gòu)造方法。本發(fā)明將基礎(chǔ)LDPC碼中的部分單奇偶校驗碼約束的校驗節(jié)點替換為具有更強(qiáng)糾錯能力的Simplex碼等子碼約束的校驗節(jié)點，并設(shè)計了一種去除準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼短環(huán)的算法，以及一種基于EXIT函數(shù)的子碼優(yōu)化選取算法，構(gòu)造了一種適用于復(fù)雜干擾信道的、實用性強(qiáng)的混合校驗LDPC碼，可有效降低數(shù)據(jù)在復(fù)雜干擾信道上傳輸?shù)恼`碼率，提高通信可靠性。

本發(fā)明提出一種混合校驗LDPC碼的構(gòu)造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)構(gòu)造準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼作為基礎(chǔ)LDPC碼；具體步驟如下：

1-1)在GF(p)域上，構(gòu)造列重為a、行重為b的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼，其中p是素數(shù)，b＞a＞0；

1-2)去除步驟1-1)構(gòu)造的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼短環(huán)，具體步驟如下：

1-2-1)設(shè)目標(biāo)圍長為g，設(shè)優(yōu)化后的基礎(chǔ)LDPC碼校驗矩陣為初始化條件下令

1-2-2)檢查中是否存在長度為2l的環(huán)：若存在，則轉(zhuǎn)入步驟1-2-3)；若不存在，則轉(zhuǎn)入步驟1-2-8)；