[发明专利]具有高效编码和良好误码平层特性的一类QC-LDPC码

说明书

本发明提供了一种具有线性时间编码和低误码平层的可变长度的速率自适应准循环(QC)低密度奇偶校验(LDPC)码。为此，本发明提供了一种数据编码方法，该方法包括以下步骤：接收用户比特向量u；确定奇偶校验比特向量p，其中，向量c＝(u，p)是满足以下矩阵的码字：具有循环大小为Z的准循环mZ×mZ子矩阵H_p的一类mZ×nZ奇偶校验矩阵H＝(H_u，H_p)，其中，H_p的前左m‑r循环列在H_p的主对角线上方具有零循环，其余右r循环列在H_p的前上m‑r循环行中具有零循环，并且H_p的其余下r循环行和H_p的其余右r循环列形成rZ×rZ方形准循环子矩阵A，其中，环上的子矩阵A的多项式表示具有等于单项式xⁱ的行列式，其中，0≤i，4≤r≤m。本发明还提供一种数据编码器、通信装置、存储装置、以及包括上述方法的计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及前向纠错，特别涉及用于电信系统的信道编码或用于存储装置的奇偶校验。特别地，本发明提供了具有线性时间编码和低误码平层的可变长度的速率自适应准循环(quasi cyclic，QC)低密度奇偶校验(low density parity check，LDPC)码。

背景技术

QC码是一种重要的纠错码，这种纠错码具有丰富的代数结构，并且广泛用于各种应用中。如果线性(N，K)码的任何码字循环右移n个位置也是码字，则该线性(N，K)码称为索引为n，n|N的QC码。循环码是QC码的当n＝1的一种特殊情况。自从由Gallager在20世纪60年代首次提出的能力逼近(capability-approaching)LDPC码在20世纪90年代重新变得重要以来，称为QC LDPC码的具有稀疏奇偶校验矩阵的子类QC码已引起广泛关注。这些码的准循环结构使其非常便于编码和译码。QC LDPC码在数据存储和无线通信中的广泛采用引起了对该领域的广泛研究。QC LDPC码已在许多现代通信标准中使用，并且由5G(增强移动宽带(eMBB)采用。用于QC LDPC码的消息传递译码算法(message passing deeodingalgorithm)(例如置信度传播(BP)、最小和(Min-Sum)及其改进(归一化最小和算法(NMSA)、偏移量最小和算法(OMSA)等))自然地支持高度并行。因此，这些算法可以用于具有中等复杂度的超高吞吐量应用，这对于吞吐量可能会高达20Gb/s的5G至关重要。

图9中示出了现代无线通信系统的一般数据流。为了在无线通信中传输数据，通常需要一个以上的传输。混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request，HARQ)协议是用于高效地解决此问题的一般方法。其是现有现代无线标准(例如高速下行链路分组接入(HSDPA)、IEEE 802.16-2005、长期演进(LTE)、以及5G eMBB)的重要部分。

为了增加传输的可靠性，具有类速龙码(raptor-like)扩展的多边缘类型(multi-edge type，MET)QC LDPC码是一种非常强大的前向纠错码，可以自然地支持长度和速率自适应。在操作上述无线通信系统的许多实际情况下，MET QC LDPC码可以视为标准QC LDPC，其中：

1)一些循环列的权重为1(这些循环列对应于速龙码(raptor)奇偶校验比特)；

2)码字中的某些信息(或奇偶校验)比特被打孔。