[发明专利]一种卷积码编码器结构的改进方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卷积码编码器结构的改进方法，尤其涉及一种用于WLAN及LTE相关标准系统中的卷积码编码器结构的改进方法，属于无线移动通信技术领域。

背景技术

宽带无线通信的需求日益增加，无线局域网及LTE为主的民用移动通信技术已发展成移动网络中至关重要的地位。随着IEEE 802.11无线局域网及TD-LTE标准的成功制定和不断改进，无线通信技术的得到了进一步发展和应用。IEEE802.11n标准全面改进了802.11标准，在物理层引入OFDM+MIMO，全面提升了传输速率；在媒体访问控制(MAC)层采用帧聚合机制等技术使MAC层的性能得到提升，使数据帧结构得到优化，网络吞吐能力得到提高；此外，OFDM还易于结合空时编码、分集、干扰抑制以及智能天线等技术，最大程度地提高物理层传输的可靠性。在WLAN的IEEE802.11n标准中采用LDPC码，因LDPC码有很好的抗衰落性，可以在不影响系统性能的前提下省去802.11标准中的交织模块，带来减小系统延迟，同时使接收机在较低的信噪比情况下仍然可以拥有较低的误码率，且覆盖范围得到提升。因为802.11n标准要与802.11a/g标准兼容，所以物理层中交织部分仍保留。LDPC编码增益很高，接收机在较低的信噪比情况下仍然可以拥有较低的误码率，WLAN的接入点(AP)覆盖范围从而得到了提升。目前EWC草案中，LDPC码仍然是一个可选(非强制)实施编码方法。

TD-LTE确立了中国在新一轮信息产业国际标准和产业竞争中的重要地位，使我国在移动通信领域取得更大成就奠定基础，从而在4G时代真正形成自己的核心竞争力。不论是无线局域网的高端标准还是LTE的标准，都采用多天线传输(MIMO)，信道编码是传输过程中不可或缺的一环。在广播信道和控制信道中，数据传输速率较低，LTE和LTE-A的信道编码采用咬尾卷积码，在保证一定传输速率的同时提高传输的可靠性。在咬尾卷积码的译码过程中由于编码器的初始状态和结尾状态是未知的，因此就需要增加一定的译码复杂度，才能确保较好的译码性能。在数据信道下，由于LTE和LTE-A在系统带宽和数据率方面都有很大提高，综合考虑BLER性能、复杂度控制、分段编码灵活性、存储器无冲突访问、并行译码、高阶MIMO操作、优化的IR(增量冗余)HARQ操作等方面后，最后采用无冲突的内交织器的Turbo码。基于稀疏矩阵的LDPC码并行迭代译码算法，运算量要低于Turbo码译码算法，硬件实现上比较容易。因此追求高吞吐量和复杂度的折中LDPC码更优秀。LDPC码与高阶调制相结合，能满足下一代移动通信高速数据大容量传输的迫切要求，可用于更大的带宽和更高的速率。

在WLAN的信道下，由于采用较简单的前向纠错(FEC)的传输机制，无法采用复杂度较高且适合长数据包传输的Turbo码或者LDPC码。虽然在LTE中采用Turbo码，但是Turbo码具有译码算法复杂度高和实时性差的缺点。而LDPC分组码，由于其设计编码的复杂度高，编码器设计复杂的缺点，同时在IEEE 802.16e的标准中，LDPC码不支持增量冗余(IR)类型的HARQ，那么HARQ具有的可以提高频谱效率和提高系统吞吐量的优点，就不能被有效利用，这些缺点限制了其在无线通信领域实用化的进程。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有卷积编码中编码增益较小和LDPC码编码复杂，不易硬件实现的性能缺陷，提出了一种卷积码编码器结构的改进方法，构造出基于稀疏矩阵的卷积码，通过设计LDPC卷积码的编码器的参数，设计LDPC卷积码的校验矩阵H(t)，改进卷积码的编码结构，达到高性能并且实现低的误码率。改进的卷积码编码器采用LDPC卷积码编码结构，其规则的结构使得编译码器的硬件实现得以简化，降低了LDPC分组码的编码的复杂度。基于流水线结构的迭代译码器，保持并行迭代译码的优点，实现译码的低延时。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种卷积码编码器结构的改进方法，通过对LDPC分组码的校验矩阵的变换，得到具有卷积码结构特性的LDPC码，本方法的目标卷积码为一个规则的LDPC卷积码(m_s，J，K)，其校验矩阵为H(t)，m_s为寄存器的记忆长度，其校验转置矩阵H(t)^T中每行包含J个“1”，每列包含K个“1”，该LDPC卷积码的码率为R，且R＝b/c，本发明发技术方案的步骤如下：

步骤一、发送端根据LDPC卷积码的校验矩阵H(t)的构造参数，利用Mackay法构造或者QC-LDPC码设计方法得到LDPC分组码的校验矩阵H；