[發(fā)明專利]一種基于DMT調(diào)制的QC-LDPC碼編、解碼方法與系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810604042.4
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108768593A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑾;梁晴晴;曾福江;張亞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04B10/116;H04L25/03;H04L27/26
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發(fā)明公開了一種基于DMT調(diào)制的QC?LDPC碼編、解碼方法與系統(tǒng)，在進(jìn)行編碼過程中，將信源產(chǎn)生的隨機(jī)信息比特與生成矩陣相乘得到編碼后的碼字；其中，生成矩陣對應(yīng)的校驗(yàn)矩陣為非正則QC?LDPC碼，解碼時，先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行迭代處理直至最終滿足終止條件，并輸出譯碼結(jié)果。利用本發(fā)明的QC?LDPC碼進(jìn)行編碼，解碼簡單，且降低了VLC系統(tǒng)的ISI，進(jìn)而提高系統(tǒng)的頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率，同時提高了系統(tǒng)傳輸信息的可靠性以及精確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信道編解碼領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于DMT調(diào)制的QC-LDPC碼編、解碼方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

可見光通信(Visible Light Communication，VLC)作為一項(xiàng)近幾年興起的新型無線接入技術(shù)，以其功耗低、頻帶寬、保密性強(qiáng)和無電磁污染等優(yōu)點(diǎn)，得到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。在傳統(tǒng)的VLC系統(tǒng)中，如圖1所示，首先發(fā)射機(jī)將電信號轉(zhuǎn)換為光信號通過LED1-4發(fā)送出去，隨后接收端光電二極管(photodiode，PD)將接收光功率轉(zhuǎn)換為電流。在VLC系統(tǒng)中，LED可以同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及照明。

在可見光通信系統(tǒng)中，DMT調(diào)制可以有效地利用調(diào)制帶寬實(shí)現(xiàn)較高的頻譜利用率，同時對由多徑傳播引起的ISI具有適應(yīng)性。基于快速傅里葉變換(fast Fouriertransform，F(xiàn)FT)算法，可以通過DMT來實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)。與正交頻分復(fù)用(orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)相反，DMT調(diào)制器經(jīng)過逆FFT(inverse FFT，IFFT)后，其輸出端的信號是一個實(shí)值信號。因此必須尋找一種低錯誤平層，高速率通信和性能優(yōu)異的VLC系統(tǒng)信道編碼方案。在該背景下，一些簡單的分組碼比如Reed-Solomon(RS)碼或者具有較強(qiáng)糾錯能力的LDPC碼和turbo碼就可以應(yīng)用到VLC系統(tǒng)中。LDPC碼是一類可以用稀疏校驗(yàn)矩陣H(Parity Check Matrix H)或二分圖(BipartiteGraph)來描述的線性分組糾錯碼。LDPC碼的最小漢明距離會隨著碼長的增加而線性增加。在進(jìn)行后驗(yàn)概率迭代譯碼時，隨著碼字長度的增加，系統(tǒng)的BER會隨之降低；而且采用迭代譯碼算法時LDPC碼的性能非常接近香農(nóng)極限。因此可以利用隨機(jī)結(jié)構(gòu)或者代數(shù)方法來構(gòu)造LDPC碼，但是當(dāng)碼長較短時，隨機(jī)構(gòu)造的LDPC碼，其性能往往不是很理想。而且在這種情況下比較容易出現(xiàn)較高的誤碼平層，換句話說就是隨機(jī)構(gòu)造的碼會使得系統(tǒng)在譯碼時比較困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中隨機(jī)構(gòu)造的LDPC碼會使得系統(tǒng)在譯碼時比較困難的技術(shù)缺陷，提供一種基于DMT調(diào)制的QC-LDPC碼編解碼方案。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于DMT調(diào)制的QC-LDPC碼編碼方法，在進(jìn)行編碼過程中，將信源產(chǎn)生的隨機(jī)信息比特與生成矩陣相乘得到編碼后的碼字；其中，所述生成矩陣對應(yīng)的校驗(yàn)矩陣為：

式中，H表示校驗(yàn)矩陣，I是大小為L×L的單位矩陣，P是經(jīng)過循環(huán)移位之后的單位矩陣，P的上標(biāo)表示循環(huán)移位的次數(shù)，該校驗(yàn)矩陣H的基矩陣的大小為m×n，并且L是質(zhì)數(shù)滿足L＞n＞m。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題，還提供了一種基于DMT調(diào)制的QC-LDPC碼解碼方法，用于對上述的基于DMT調(diào)制的QC-LDPC碼編碼方法編碼后的信息進(jìn)行解碼，包括如下步驟：

S1、初始化：計(jì)算得出信道傳遞給各個變量節(jié)點(diǎn)i的初始概率似然比消息L(P_i)；根據(jù)下述公式(1)初始化變量節(jié)點(diǎn)i傳遞給其相鄰的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)j的初始消息L⁽⁰⁾(q_ij)：

L⁽⁰⁾(q_ij)＝L(P_i) (1)；