[發明專利]一種構造PTG-LDPC碼的方法

有效

• 申請號: 201811443510.0
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109450453B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 穆錫金;原進宏;白寶明;蘇泳濤;周一青;石晶林
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明提供一種構造PTG?LDPC碼的方法，包括：選擇一個其中元素為0或1或2的基矩陣，將該基矩陣分解為其中元素為0或1的兩個分量基矩陣，該兩個分量基矩陣之和為所述基矩陣；基于設置的擴展系數L，分別對兩個分量基矩陣執行由基矩陣獲得指數矩陣的操作，得到兩個分量指數矩陣；合并兩個分量指數矩陣得到指數矩陣；擴展指數矩陣以得到校驗矩陣。基于本發明的實施例，可以降低構造PTG?LDPC碼時所需的復雜度，同時兼具一定的構造靈活性以滿足不同通信場景的需求，并且通過實驗證明了在同等條件下采用本發明所構造的碼可以明顯改善數據傳輸的錯誤率。

技術領域

本發明涉及無線通信的信道編碼，尤其涉及構造PTG-LDPC碼。

背景技術

無線通信的信道編碼是一種對數據傳輸過程中產生的錯誤進行糾正的技術，其可以保證接收端能夠準確地收到通過無線傳輸的數據。原模圖低密度校驗碼(Protographlow-density parity-check,PTG-LDPC)是一種具有強差錯控制能力和相對較低編譯碼器復雜度的信道編碼方案，已經被用于多種實際的通信系統中。

一個PTG-LDPC碼通過其校驗矩陣所確定，因此構造PTG-LDPC碼的過程等價于構造校驗矩陣的過程。而由于PTG-LDPC碼校驗矩陣中的小長度環會嚴重影響PTG-LDPC碼的性能，因此構造校驗矩陣的標準為盡可能地避免出現小長度的環。基于計算機搜索來產生符合標準的校驗矩陣是目前的主流構造方式，最為廣泛使用的計算機搜索方式為漸進邊增長算法(progressive-edge-growth，PEG)，如圖1所示，該算法首先基于設置的擴展系數L對與原模圖對應的基矩陣B執行設計操作以得到指數矩陣P，對指數矩陣P進行擴展后得到校驗矩陣H。該算法可以確保在構造校驗矩陣時若二分圖中增加的一條新的邊導致在二分圖中形成新的環，則該新的環的長度最大化。其中，可以利用近似環路外信息度算法(Approximate Cycle Extrinsic message degree,ACE)來計算環的長度。盡管PEG算法屬于一種貪婪算法，然而無論是傳統的PEG算法還是基于該算法的現有改進，在對基矩陣B執行設計操作以獲得指數矩陣P的過程中，都需要將B中取值為2的元素替換為具有兩個元素的二元組，每個元素均從L種不同值中進行挑選，因而需要在L×L種不同的組合方式中搜索出一個最優的二元組，其計算復雜度仍然非常高。

近期，有一些學者提出采用代數方法來構造校驗矩陣。例如，通過代數算法確定符合拉丁方陣特征的校驗矩陣，通過滿足特定的數學特征來確保校驗矩陣中不會有較小長度的環。然而基于代數的方法僅能獲得有限的校驗矩陣，因而很難靈活地根據不同的通信應用場景而設計具有相應長度、相應性能的PTG-LDPC碼。

可見需要一種兼具復雜度低、約束少的特性的方法。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種構造PTG-LDPC碼的方法，包括：

1)選擇一個基矩陣B＝[b_i,j]_{0≤i＜M,0≤j＜N}，其中b_i,j∈{0,1,2}，將所述基矩陣B分解為分量基矩陣B_a＝[b_i,j,a]_{0≤i＜M,0≤j＜N}和分量基矩陣B_b＝[b_i,j,b]_{0≤i＜M,0≤j＜N}，其中b_i,j,a∈{0,1}，b_i,j,b∈{0,1}，b_i,j,a+b_i,j,b＝b_i,j；