[发明专利]极短码长准循环Ldpc码校验矩阵的构造方法

说明书

本发明涉及极短码长准循环Ldpc码校验矩阵的构造方法，该方法采用渐进添边算法保证了基矩阵具有最大的周长，首先利用渐进添边算法生成基矩阵，然后利用循环移位单位阵对基矩阵进行扩展，再利用快速四环检测及修正方法对扩展后的基矩阵进行优化；而现有的极短码长校验矩阵构造方法基矩阵为随机生成，然后经过逐列逐行判断并反复进行修改调整，调整规则为随机，花费的时间长且无规律可循，不易操作。此外，本发明创造性地提出了快速四环检测及修正法，运算次数少，实现简单。

技术领域

本发明属于通信信道编码技术领域，涉及一种准循环Ldpc码校验矩阵的构造方法，尤其是极短码长条件下的准循环Ldpc码校验矩阵的快速构造方法。

背景技术

Ldpc(Low-densityParity-check，低密度奇偶校验)码在长码条件下可以获得接近香农极限的性能，受到大家的广泛关注，但是Ldpc长码在译码过程中延时较大，不能满足实时通信系统的低延时需求，因此开发Ldpc码在极短码长条件下(码长小于500比特)的应用，对实时通信系统具有重要意义。为了使Ldpc码达到较好的性能，首先必须构造适当的校验矩阵，再通过一定的编码方式生成所需的码字。众所周知，校验矩阵中存在环，即所有顶点元素值为“1”，任意两条邻边均相互垂直，每条边的2个顶点位于同一行(或同一列)。环长指的是环上的节点数或边数，校验矩阵中的环长必为4或4以上的偶数。环长为4的环对应于校验矩阵就是有两行(或两列)在两个相同的位置都有1元素，如图1所示，4个箭头构成1个环长为4的环。消除校验矩阵中环长为4的环对Ldpc码的性能有很大提高，继续消除环长为6及其以上的环对提高码的性能效果不太明显(为了简便，下文中统一将环长为4的环简称为四环)。因此研究低复杂度的四环检测及修正方法对设计极短码长Ldpc码校验矩阵具有重要意义。

《基于PEG算法的准循环Ldpc码的编码构造方法》(傅婷婷,吴湛击,王文博.基于PEG算法的准循环Ldpc码的编码构造方法[J].数据采集与处理,2009,24(b10):182-186.)仅针对码长较长的Ldpc码(码长大于1000比特)进行研究，但是对短码不能适用。该文给出了构造的准循环校验矩阵所对应的Ldpc码不包含四环的必要条件，按照该方法对m_b×n_b维的校验矩阵的基矩阵每个元素进行比较，则需要比较次数运算量大。

公开号为CN1558556A的中国专利公开一种非规则低密度奇偶校验码的系统码设计方法及其通信系统，该设计方法首先根据度分步函数随机生成基矩阵，然后根据列重、行重是否满足要求和是否存在四环等条件对基矩阵中1元素的位置进行调整。其不足之处在于所述基矩阵为随机生成，然后经过逐列逐行判断并反复进行修改调整，调整规则为随机，花费的时间长且无规律可循，不易操作。又如专利号为ZL2009100771836的中国专利公开一种极短码长低密度奇偶校验码的编码方法，该方法中校验矩阵的生成采用了CN1558556A中的校验矩阵生成方法，同样存在上述问题。

发明内容

针对现有技术中Ldpc码校验矩阵存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种极短码长准循环Ldpc码校验矩阵的构造方法。该构造方法提出快速四环检测及修正方法，适用于小于500的任意极短码长，具有复杂度低、易操作、可实现性强等优点。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种极短码长准循环Ldpc码校验矩阵的构造方法，该方法包括以下步骤：

第一步、根据列重、行重分布要求，利用渐进添边算法生成m_b×n_b维基矩阵，基矩阵由1和0元素组成；设校验矩阵维度为m×n，定义z＝m/m_b＝n/n_b，保证Tanner图具有最大的周长；

第二步、对基矩阵进行修正，得到m_b×n_b维修正矩阵，修正规则为：0元素用-1代替，1元素用随机数X代替，0≤X≤z-1；