[发明专利]一种利用近似环额外信息度与分割移位的低错误平层QC‑LDPC码构造方法

说明书

技术领域

本发明属于信道处理中的信道编码领域，涉及一种利用ACE与PS的低错误平层QC-LDPC码构造新颖方法。

背景技术

近年来，低密度奇偶检验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码的优越性得到国内外科研工作者关注，并且已成为现代通信系统不可或缺的部分，被用来检测和修正由信道效应如噪声、衰减和干扰等引起的信息传输错误。然而，其性能提高的同时，编码复杂度也同样提高了，进而导致实际应用中成本增加和资源浪费。为了解决该问题，国内外学者提出了QC-LDPC码，其校验矩阵由于具有准循环特性，因而在实际通信系统的应用中具有硬件容易实现的优点。

目前，QC-LDPC码的校验矩阵的构造有基于组合数学，有限域，欧氏几何等构造方法，每一种方法的深入研究都是为了使构造的LDPC码的纠错性能有一定地提高，同时降低硬件实现的复杂度。影响纠错性能的因素有很多，包括围长，陷阱集(trapping set)，ACE等。

本发明方案利用基本矩阵由PEG与ACE算法相结合的算法搜索构造，目的是提升基本矩阵中环的连通性。然后将基于PS的循环移位系数矩阵对基本矩阵循环扩展，以此得到校验矩阵。该方法除了能够改善高信噪比区域的错误平层，还具有码长、码率的任意可设性。因而该方法能满足通信系统对纠错码具有高编码增益、码率可灵活选择以及低错误平层的需求。结果表明，该方案构造的QC-LDPC码的纠错性能要优于经典的PEG构造的LDPC码和PEG-PS(PP)-QC-LDPC(3600,2700)码。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基本矩阵由PEG与ACE算法相结合的算法搜索构造，目的是提升基本矩阵中环的连通性。然后将基于PS的循环移位系数矩阵对基本矩阵循环扩展，以此得到校验矩阵。该方法除了能够改善高信噪比区域的错误平层，还具有码长、码率的任意可设性。以及改善高信噪比区域错误平层问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用ACE与PS的低错误平层QC-LDPC码的新颖方案，包括：

首先，由PEG与ACE算法相结合的算法搜索构造出基本矩阵。

然后，将基于PS的循环移位系数矩阵对基本矩阵循环扩展，以此得到奇偶校验矩阵H。

最后，在相同的仿真环境下，将本专利所提出的码型构造方法与其他码型构造方法进行仿真分析。

本发明的有益效果在于：

利用基本矩阵由PEG与ACE算法相结合的算法搜索构造，目的是提升基本矩阵中环的连通性。然后将基于PS的循环移位系数矩阵对基本矩阵循环扩展，以此得到校验矩阵。该方法除了能够改善高信噪比区域的错误平层，还具有码长、码率的任意可设性。因而该方法能满足通信系统对纠错码具有高编码增益、码率可灵活选择以及低错误平层的需求。结果表明，该方案构造的QC-LDPC码的纠错性能要优于经典的PEG构造的LDPC码和PP-QC-LDPC(3600,2700)码。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明方法的技术路线图；

图2为PEG-ACE-PS(PAP)-QC-LDPC(3600,2700)码与其他码型的性能对比曲线图；

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

1.结合附图1说明，首先通过PEG算法与ACE算法相结合构造出基本矩阵。其中，PEG构造算法，该算法是一种经典随机构造法。其核心思想是利用贪心算法在满足度分布的条件下，在每添加一个变量节点都选取满足最大围长的校验节点，即度数最小的校验节点与其相连，以此方法不断添加变量节点与校验节点相连的边。在构造奇偶校验矩阵过程中，以密度进化算法来得到适合自己所需的度分布，构造不同码长与码率的LDPC码，其节点的度分布如式(1)所示：

式(1)中d_v和d_c分别表示变量节点与校验节点相连的最大边数，λ_i表示与度数大于2的变量节点相连的边数与总边数的比值，ρ_i表示与度数大于2的校验节点相连的边数与总边数的比值。虽然PEG构造在添加新边时能保证环的长度尽可能大，但不能从整体的角度考虑校验矩阵中环结构进行优化，所以会导致环结构比较复杂，特别是在长码长时，环存在严重的交织问题，有大量公共节点，在一定程度上会降低迭代译码性能。