單碼率、多碼率qc-ldpc碼的模板矩陣的構(gòu)造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種單碼率、多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其中，單碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法包括：獲取第一子矩陣X，第二子矩陣Y，第三子矩陣Z，第四子矩陣I；根據(jù)所述第一子矩陣X、所述第二子矩陣Y、所述第三子矩陣Z和所述第四子矩陣I，構(gòu)造模板矩陣T；其中，所述第四子矩陣I為單位矩陣。通過本發(fā)明提供的單碼率、多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，能夠具有更好的性能和通用性，可以兼顧高低碼率，兼顧不同的多種碼率，兼顧不同模板矩陣大小，可以保證在較低的硬件資源下實(shí)現(xiàn)LDPC編解碼。
【專利說明】單碼率、多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字通信編碼【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種單碼率、多碼率QC-LDPC碼的 模板矩陣的構(gòu)造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在通信領(lǐng)域中，通常采用信道編碼技術(shù)來保證在噪聲信道中通信的可靠性。在衛(wèi) 星通信系統(tǒng)中，由于地理環(huán)境因素的影響，存在大量的噪聲源。通信信道在理論上有最大通 信容量即香農(nóng)限，該容量可W使用特定信噪比條件下的比特速率來表示，其中，一種接近香 農(nóng)限的差錯(cuò)控制編碼為低密度奇偶校驗(yàn)碼（Low Density Parity Check,簡稱LDPC)。LDPC 是一類基于稀疏校驗(yàn)矩陣的特殊線性分組碼，它通常由校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行描述，校驗(yàn)矩陣H的 化零空間即LDPC碼的碼字空間，其主要特點(diǎn)是H具有稀疏性。LDPC碼不僅具有逼近香農(nóng)限 的良好的性能，而且譯碼復(fù)雜度低，吞吐能力高，結(jié)構(gòu)靈活。目前廣泛的應(yīng)用于深空通信，光 纖通信，地面及衛(wèi)星數(shù)字多媒體廣播等領(lǐng)域，基于LDPC碼的信道編碼方案已經(jīng)為多個(gè)通信 和廣播標(biāo)準(zhǔn)所采納。
[0003] LDPC饑K)碼是一種線性分組碼，由N-K行N列的校驗(yàn)矩陣H定義，其中N為碼字 長度，簡稱碼長，K為信息位長度，M= (N-K)為校驗(yàn)位長度，對應(yīng)碼率R = K/N。H矩陣由元 素0或1組成，它的每一行表示一個(gè)校驗(yàn)方程；每一列表示一個(gè)信息比特；校驗(yàn)矩陣H中的 非零元素表示其所在行的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和所在列的變量節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系。矩陣H的列重分 布Ag(x) =3。+31義1+. ..+atx\表示矩陣H每一列中非零元素的個(gè)數(shù)分布，是長度為N的向 量，即非零元素個(gè)數(shù)為0的列有a。列，非零元素個(gè)數(shù)為1的列有a 1列，依此類推。同理，矩 陣H的行重Ph(x)表示校驗(yàn)矩陣H每一行中非零元素的個(gè)數(shù)分布，是長度為M的向量。
[0004] 準(zhǔn)循環(huán) LDPC 碼（Quasi 切clic Low Density Parity Qieck,簡稱 QC-LDPC)是 LDPC碼的一個(gè)重要子類，它的校驗(yàn)矩陣和生成矩陣均具有準(zhǔn)循環(huán)形式。QC-LDPC碼的校驗(yàn) 矩陣由Me*化個(gè)子矩陣組成，且前Kc列子矩陣所在的列對應(yīng)信息位，其中Me = M/b，化= N/b，Kc = K/b，b為子矩陣階數(shù)，又稱擴(kuò)展因子。每個(gè)子矩陣都是b*b的方陣，該些方陣或 為全零矩陣，或?yàn)檠h(huán)移位矩陣，其特點(diǎn)在于，每一行都是它上一行的右循環(huán)移位。QC-LDPC 碼的循環(huán)移位子矩陣一般由單位矩陣平移得到，此時(shí)該子矩陣的一行或一列中有且僅有一 個(gè)非零元素，并由其偏移地址唯一確定。為了描述方便，根據(jù)QC-LDPC碼H矩陣的準(zhǔn)循環(huán)結(jié) 構(gòu)，首先進(jìn)行如下描述：
[0005] 子矩陣；QC-LDPC碼的H矩陣由Me*化個(gè)子矩陣組成，子矩陣或是單位循環(huán)矩陣， 或是全零矩陣。
[000引基矩陣T ;即QC-LDPC碼H矩陣的模板矩陣。T矩陣為Me*化階矩陣，元素只有0 和1兩種，其中每個(gè)元素1代表H矩陣中的一個(gè)循環(huán)子矩陣，每個(gè)元素0代表一個(gè)全零子矩 陣。
[0007] 偏移地址；QC-LDPC碼H矩陣中循環(huán)子矩陣較單位陣向右偏移的位置P (m，n)定義 為編號(hào)（m，n)的循環(huán)子矩陣的偏移地址，其中m，n僅取基矩陣T中為1的項(xiàng)。
[0008] 偏移地址矩陣A ;當(dāng)子矩陣階數(shù)b和各循環(huán)子矩陣偏移地址確定后，通過將原T矩 陣中的非零元素1用P(m，n)+l的值替換，得到Me*化階矩陣定義為偏移地址矩陣。
[0009] 確定A矩陣及子矩陣階數(shù)b后，A矩陣與H矩陣一一對應(yīng)，H矩陣可由A矩陣進(jìn)行 準(zhǔn)循環(huán)子矩陣擴(kuò)展后得到。
[0010] 但是，在現(xiàn)有的QC-LDPC模板矩陣即基矩陣T中，不能夠同時(shí)兼顧高低碼率的不 同，不能兼顧多種碼率的傳輸，同時(shí)也不能兼顧不同的模板的大小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種單碼率、多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣 的構(gòu)造方法，能夠具有更好的性能和通用性，可W兼顧高低碼率，兼顧不同的多種碼率，兼 顧不同模板大小，可W保證在較低的硬件下實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
[0012] 第一方面、本發(fā)明提供一種單碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，包括：
[0013] 獲取第一子矩陣X，第二子矩陣Y，第H子矩陣Z，第四子矩陣I ;
[0014] 根據(jù)所述第一子矩陣X、所述第二子矩陣Y、所述第H子矩陣Z和所述第四子矩陣 I，構(gòu)造模板矩陣T;
[0015] 其中，所述第四子矩陣I為單位矩陣。
[0016] 進(jìn)一步地，所述模板矩陣T為：
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種單碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于，包括： 獲取第一子矩陣X，第二子矩陣Y，第三子矩陣Z，第四子矩陣I; 根據(jù)所述第一子矩陣X、所述第二子矩陣Y、所述第三子矩陣Z和所述第四子矩陣I，構(gòu) 造模板矩陣T; 其中，所述第四子矩陣I為單位矩陣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于，所述模板矩 陣T為：
其中，g為待定參數(shù)，Me=M/b，Nc=N/b，Kc=K/b，b為子矩陣階數(shù)，M為校驗(yàn)位長度，N為碼字長度，K為信息位長度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于，所述獲取第 一子矩陣X，第二子矩陣Y，第三子矩陣Z，第四子矩陣I步驟之前，包括： 對預(yù)設(shè)的待定參數(shù)g，采用性能分析方法，獲得優(yōu)化的待定參數(shù)g; 對預(yù)設(shè)的第一子矩陣X，預(yù)設(shè)的第二子矩陣Y和預(yù)設(shè)的第三子矩陣Z，采用性能分析方 法，獲得所述第一子矩陣X的行列重分布、所述第二子矩陣Y的行列重分布和所述第三子矩 陣Z的行列重分布； 根據(jù)所述第一子矩陣X的行列重分布、所述第二子矩陣Y的行列重分布和所述第三子 矩陣Z的行列重分布，采用漸進(jìn)添邊PEG方法，確定第一子矩陣X，第二子矩陣Y和第三子矩 陣Z; 其中，所述第一子矩陣X的列重為3,所述第二子矩陣Y為下三角矩陣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于， 所述性能分析方法為外信息傳遞圖EXIT分析方法，或者所述性能分析方法為密度演 進(jìn)DE分析方法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于， 所述第三子矩陣Z的列重按照矩陣從左到右的順序從低到高的順序排列。
6. -種多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于，包括： 獲取第一模板矩陣，第六子矩陣和第七子矩陣； 根據(jù)所述第一模板矩陣，所述第六子矩陣和所述第七子矩陣，獲得第二模板矩陣； 根據(jù)所述第二模板矩陣，獲得第i模板矩陣，以及根據(jù)所述第i模板矩陣獲得第i+1模 板矩陣； 其中，所述第一模板矩陣通過權(quán)利要求1-5任一方法獲得，所述第七子矩陣為單位矩 陣，i為大于1自然數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于，所述 第二模板矩陣為：
=K/b,b為子矩陣階數(shù),M為校驗(yàn)位長度，K為信息位長度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于，所述 獲取第七子矩陣步驟之前，包括： 對預(yù)設(shè)的第七子矩陣，采用性能分析方法，獲得第七子矩陣的行列重分布； 根據(jù)所述第七子矩陣的行列重分布，采用PEG方法，獲得所述第七子矩陣。 其中，所述性能分析方法為EXIT分析方法，或者所述性能分析方法為DE分析方法。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于，所述 獲得第i+1模板矩陣之后還包括： 采用定量分析方法，對所述第i+1模板矩陣進(jìn)行判斷，若不滿足預(yù)設(shè)的值，則重新構(gòu)造 第i+1模板矩陣，若滿足預(yù)設(shè)的值，則繼續(xù)構(gòu)造第i+2模板矩陣； 其中，所述定量分析方法為譯碼門限值方法。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多碼率QC-LDPC碼的模板矩陣的構(gòu)造方法，其特征在于， 所述第二模板矩陣的第六子矩陣的列重按照矩陣從左到右的順序 從低到高的順序排列；
所述子矩陣
的列重按照矩陣從左到右的順序從低到高的順序排 列。
【文檔編號(hào)】H03M13/11GK104485970SQ201410584851
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】彭克武, 陳霜, 楊昉, 潘長勇, 劉玥, 宋健 申請人:清華大學(xué), 北京數(shù)字電視國家工程實(shí)驗(yàn)室有限公司