[發(fā)明專利]一種QC-LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造方法及通信信號(hào)處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210573543.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN115037311A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張艷;馮思凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): H03M13/11
• 分類號(hào): H03M13/11
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種QC?LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造方法及通信信號(hào)處理方法，依次提出了利用斐波那契數(shù)列、大衍數(shù)列、差分序列以及Hoey序列構(gòu)造應(yīng)用于協(xié)作通信系統(tǒng)的準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)碼(QC?LDPC碼)的校驗(yàn)矩陣的方法。進(jìn)一步利用校驗(yàn)矩陣獲得對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)碼，并將校驗(yàn)碼應(yīng)用在編碼協(xié)作通信中發(fā)現(xiàn)，利用本申請(qǐng)構(gòu)造的校驗(yàn)矩陣獲得的校驗(yàn)碼性能優(yōu)于其他類型的LDPC碼，其中，基于大衍數(shù)列構(gòu)造的校驗(yàn)矩陣獲得的校驗(yàn)碼對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行編碼和譯碼時(shí)，抗噪能力最優(yōu)，信號(hào)損傷最小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種QC-LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造方法及通信信號(hào)處理方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1971年Van Der Meulen在協(xié)作通信理論的基礎(chǔ)上提出了三種終端模式，1979年Cover和El Gamal在協(xié)作通信技術(shù)上取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。放大轉(zhuǎn)發(fā)模式(AF)和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)模式(DF)以及編碼協(xié)作模式(CC)是三種常用的用戶協(xié)作方案。

在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式中，每個(gè)中繼用戶接收經(jīng)信道衰落的發(fā)送信號(hào)，然后對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大，并重新發(fā)送給接收端。盡管該方法在放大信號(hào)的同時(shí)也放大了噪聲，但接收端接收的是多個(gè)獨(dú)立的衰落信號(hào)樣本，所以接收端還是能夠做出較為準(zhǔn)確的判決，仍然能起到分集的作用，但為了實(shí)現(xiàn)最佳譯碼，在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式中，接收端需要知道各用戶間的信道狀態(tài)信息。

在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)模式中，中繼用戶對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和譯碼，再通過編碼和調(diào)制重構(gòu)信源的發(fā)射信號(hào)，避免了放大模式中對(duì)噪聲功率的放大，但是，如果中繼對(duì)接收數(shù)據(jù)做出了錯(cuò)誤判決，那么這個(gè)錯(cuò)誤將被前向傳播。

在編碼協(xié)作模式中，中繼用戶不是重復(fù)發(fā)送協(xié)作用戶的信號(hào)，而是利用編碼的特點(diǎn)，分別發(fā)送碼字的不同部分，由于編碼碼字內(nèi)部不同部分間固有的相關(guān)特性，如果基站是通過相互對(duì)立的信道接收到碼字的不同部分，也就是每個(gè)碼字的信息是通過兩個(gè)信道傳送，從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)送分集，因此可以獲得編碼增益。在信道的利用上，編碼協(xié)作方式優(yōu)于前兩種方式。

1962年，哥拉格在他的博士論文中提出了基于低密度校驗(yàn)矩陣的糾錯(cuò)碼，即LDPC碼，1996年Mackay的研究使LDPC碼的研究進(jìn)入一個(gè)新的階段，最近幾年的研究表明，LDPC碼在許多需要高可靠性的通信和數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)中都有較為充分的體現(xiàn)。2007年Razaghi設(shè)計(jì)了雙層LDPC碼的結(jié)構(gòu)，此碼可以優(yōu)化中繼編碼信道。2008年雷維嘉等人設(shè)計(jì)了在AWGN信道下的中繼編碼協(xié)作系統(tǒng)中LDPC碼，2011年Zhuzhe Shen等人提出了在編碼協(xié)作通信中兩種不同LDPC碼的構(gòu)造。

然而這些用于中繼協(xié)作通信的LDPC碼的設(shè)計(jì)又產(chǎn)生了新的問題：源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的編碼復(fù)雜度很高，很難保證是系統(tǒng)碼字。因此，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环NQC-LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造方法及通信信號(hào)處理方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種QC-LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造方法及通信信號(hào)處理方法，能夠簡(jiǎn)化校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明提供一種QC-LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造方法，包括以下步驟：

獲取斐波那契數(shù)列；

預(yù)設(shè)校驗(yàn)矩陣的行重和列重；

基于斐波那契數(shù)列、行重和列重，根據(jù)預(yù)設(shè)的移位規(guī)則獲得移位矩陣；

基于移位矩陣，根據(jù)單位矩陣長(zhǎng)度大于移位矩陣中各向量，確定單位矩陣；

根據(jù)移位矩陣以及單位矩陣，確定各循環(huán)置換矩陣，并將各循環(huán)置換矩陣順次合并，獲得校驗(yàn)矩陣。

進(jìn)一步地，所述移位規(guī)則包括：

通過下式計(jì)算各循環(huán)置換矩陣的偏移值：