[发明专利]一种码率兼容QC-LDPC码的构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统和卫星通信系统的信道编码技术领域，特别涉及一种码率兼容QC-LDPC码的构造方法。

背景技术

区别于传统的无线、卫星通信系统的信道编码技术，低密度奇偶校验（Low-Density Parity-Check，LDPC）码是通过稀疏的校验矩阵定义的一类线性分组码，采用置信传播（belief propagation，BP）算法译码，不仅有逼近Shannon限的良好性能，而且译码复杂度较低,结构灵活，是近年来信道编码领域的研究热点，目前已广泛应用于深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域。

近年来，研究人员发现在无线、卫星通信系统所处的时变的信道条件下引入码率兼容LDPC码的编码技术，能够使信道编码的纠错能力自适应的根据信道环境做出相应调整。采用码率兼容的LDPC码，可以在保证服务质量的前提下，根据信道环境通过调整码率来实时的调整其纠错能力，从而实现信道的吞吐率最大化，提高了数据的传输效率。从实现复杂度的角度考虑，码率兼容LDPC码是由一个嵌套结构组成，它能够在一定码率范围内采用单个编码器/译码器工作，从而大大降低了系统的复杂度。在混合自动请求重传（HARQ）中，发送端可以采用码率兼容LDPC码发送递增的校验位，以确保接收端译码器能够成功的译码。在不等差错保护（UEP）中，它能够根据信息的重要程度进行有效的差错保护。

目前，设计码率兼容LDPC码常用的方法主要有：（1）打孔（Puncture），即对低码率的LDPC码打孔得到码率越来越高的子码。McLaughlin等人在“Rate-compatible puncturing of low-density parity-check codes”【Information Theory,IEEE Transactions on,2004,50(11):2824-2836】文章中采用高斯逼近的方法针对码率兼容LDPC码的最优打孔度分布展开研究。这种方法虽然操作简单，但是通过打孔得到的码字依然存在随着码率的增大其译码性能下降十分严重这一弊端。（2）基于矩阵行列拓展的方法，即对高码率的LDPC码逐次行列拓展得到码率越来越小的子码。针对打孔过程中子码译码性能恶化这一弊端，Jacobsen等人在“Design of rate-compatible irregular LDPC codes based on edge growth and parity splitting”【Vehicular Technology Conference,2007.VTC-2007Fall.2007IEEE66th.IEEE,2007:1052-1056】文章中采用外部信息转移图（EXIT）的度分布优化方法针对基于扩展方法设计的码率兼容LDPC码展开研究。这种方法虽然能够避免打孔过程中子码译码性能恶化这一弊端，但是，拓展过程相当于在其对应的Tanner图增加新的校验节点、变量节点和新增非零元素对应的边，因此需要考虑避免新增加的非零元素在对应的Tanner图中产生新的短环，从而增加了拓展过程度中度分布优化的复杂度。因此，构造码字性能好、复杂度低的码率兼容LDPC码成为了近年来人们研究码率兼容LDPC码应用的热点问题之一。

发明内容

目前，通过打孔技术设计的码率兼容LDPC码字存在随着码率的增大其译码性能下降十分严重的弊端，而针对这一弊端提出的基于矩阵拓展方法设计的码率兼容LDPC码,大多数由于需要进行大量的优化工作以避免新增加的非零元素在对应的Tanner图中产生新的短环以及其非结构化的设计而无法保证其低的编码复杂度。

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种产生多码率、性能优越的码率兼容QC-LDPC码；本发明的技术方案如下：一种码率兼容QC-LDPC码的构造方法，其包括以下步骤：

101、初始化序列S为{0,1}，输入指数矩阵E的行数J，列数L，根据GCDg8算法得到序列S={a₀,a₁,…,a_J-1}，然后根据计算式P≥(a_J-1-a₀)(L-1)+1，得出循环置换矩阵的维数为P×P，元素a_i·j对应于P×P单位矩阵的每行向右循环移a_i·j位,,i=0,1,…,J-1;j=0,1,…,L-1,所述指数矩阵E为