[發明專利]一種自適應QC-LDPC碼的確定性構造方法

在審

• 申請號: 202111481498.4
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114268326A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 張軼;翟盛華;李雄飛;翟繼強;楊磊
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明一種自適應QC?LDPC碼的確定性構造方法。該方法通過代數構造方式對稀疏校驗矩陣的循環移位系數進行賦值，無需計算機搜索或存儲大量不同形式的校驗矩陣，就可由遞推公式直接確定地得到循環移位系數。采用該方案對QC?LDPC碼進行構造，一方面能夠根據衛星信道狀態或具體性能需求，僅調整數學表達式便可靈活選取不同的編碼方案，任意參數下都能保證大圍長特性；另一方面校驗矩陣可直接進行高效編碼，編碼復雜度與碼長呈線性關系，節省了編解碼存儲空間。

技術領域

本發明涉及一種自適應QC-LDPC碼的確定性構造方法，屬于衛星信道編碼技術領域。

背景技術

隨著衛星通信業務的持續擴大以及對衛星組網需求的不斷提升，衛星轉發器也朝著向具備再生式處理功能的方向發展。相比于透明轉發器，處理轉發器雖然在頻譜利用率、鏈路性能、通信容量、組網靈活性等方面具有優越性，但由于增大了星上處理設備的復雜度，也增加了對衛星載荷和電源功率的要求，因此限制了編碼方式的靈活選擇。

碼的結構決定了LDPC碼的性能。借助于計算機搜索，人們已經提出一些大圍長LDPC碼的構造方法，雖然糾錯性能較好，但其校驗矩陣中非零元素的分布沒有規律，導致其節點信息無法用映射關系或者遞推公式表征，因此在編解碼時需要存儲校驗矩陣和生成矩陣的所有列向量，從而在VLSI上的實現變得困難。以DVB-S2標準為例，它對長碼和短碼分別規定了11種和10種碼率，由此可見，其QC-LDPC碼的信息碼向量長度、校驗碼向量長度都已具體規定而不能是自適應選擇。當碼率需要自適應調整時，會根據已經存儲的21個校驗矩陣列向量地址表進行編碼選擇，因此會帶來計算復雜度的增加并占用大量的存儲空間，這對于處理轉發器在實現自適應抗衰落的應用中顯然是不利的。

因此，研究信道編碼時碼參數的動態調整策略，以適應不同衰減強度下的衛星信道環境，同時盡可能地減小多樣化參數帶來的大規模集成電路存儲問題，是實現自適應編碼優化設計的關鍵。

發明內容

本發明解決的技術問題為：針對QC-LDPC碼中準循環基矩陣的移位系數確定問題，提出基于代數構造的確定方法。該方法構造的校驗矩陣圍長為8，碼參數可自適應選取，移位系數由簡單的數學表達式確定，編碼復雜度與碼長呈線性關系，節省了編解碼存儲空間。

本發明采用的技術方案為：

一種自適應QC-LDPC碼的確定性構造方法，步驟如下：

(1)將稀疏校驗矩陣分為校驗部分和信息部分，其中校驗部分采用雙對角線結構；

(2)利用信息部分與單位矩陣生成等效矩陣，提取等效矩陣的循環移位系數形成基矩陣；

(3)按照遞推公式對基矩陣進行賦值；

(4)求解基矩陣中各元素的最大值，作為循環移位矩陣尺寸的下界；

(5)根據衛星信道狀態對編碼參數進行自適應調整；

(6)利用構造好的校驗矩陣直接對信息進行編碼。

所述步驟(1)中的稀疏校驗矩陣H分為校驗部分H_a和信息部分H_b：

其中，m、n、p均為正整數，p_m,n為循環移位系數，I(p_m,n)表示一個p×p 的循環移位矩陣；H_a為雙對角線結構，大小為mp×mp，對角線位置由單位陣I 和零矩陣0構成；H_b大小為mp×np。

所述步驟(2)中的等效矩陣由信息部分H_b與單位矩陣生成：

等效矩陣Q具備與校驗矩陣H相一致的圍長特性，由此將構造過程等效為對Q的構造。