[发明专利]一种基于围长约束与EMD的低错误平层LDPC码构造方法

说明书

本发明涉及一种基于围长约束与EMD的低错误平层LDPC码构造方法，该方法针对LDPC码在高信噪比区域易出现错误平层现象，利用围长约束和EMD提升环的连通性，降低陷阱集出现的概率，最终达到降低错误平层的目的。其方法过程为：首先以PEG算法为基础，通过围长约束并设定变量节点EMD阈值逐列构造得到初始矩阵，然后新增一个校验节点，进一步提升环的连通性得到最终的校验矩阵。仿真结果表明，所构造的码率为0.5的PGAE‑LDPC(3024,1512)码与同码长码率的两种LDPC码型相比，其纠错性能更为优越，且该码型在信噪比2.2dB以后并未出现明显的错误平层。因而该方案能满足通信系统中低错误平层的要求。

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及信道编码中LDPC码的构造方法。该方法主要是将环分布和环的连通性综合考虑进行LDPC码构造。

背景技术

通信系统设计的目的在于能够保证信息有效可靠地传输，但传输过程中存在噪声等干扰。信道编码技术是通过在有效信息中添加少量的冗余信息来发现并纠正传输过程中噪声导致的误码，其本质是在有效性和可靠性之间找到合适的折中点。信道编码技术历经几代的发展，现已确定了以低密度奇偶校验(Low-Density Parity-parity check,LDPC)码为主的技术路线。LDPC码作为一种具有稀疏校验矩阵的线性分组码，易于进行理论分析和研究，构造灵活，它的性能逼近香农限，译码也比较简单且可实行并行操作，适合硬件地实现，是一种具有较好纠错性能的好码。

LDPC码在高信噪比区域译码存在错误平层(Error Floor)影响着通信系统误码率性能，为了能够有效提升在高信噪比区域的纠错性能，LDPC码的错误平层问题成为了一个研究热点。错误平层是指在一定的高信噪比区域LDPC码误码率性能曲线突然从降水曲线开始变为平缓曲线的现象。其出现的根本原因是相近码字和低重量码字的存在。由于低重量的相近码字只有很少的校验位，所以当信噪比足够大且置信传播译码迭代次数足够多时，仍然不能对其正确区分。

目前一些有关低错误平层LDPC码的研究文献中，都是单独从某一类易错子结构对LDPC码错误平层的影响入手来降低错误平层，例如从环的连通性方面考虑的方面考虑，就会忽略过多较短环路对误码性能的影响，如果仅从增大校验矩阵的围长方面考虑，且由于环长并非是越大，纠错性能就越好，因而就难以避免会出现过多的连通性差的长环，这同样会影响LDPC码的纠错性能。当前，在LDPC码的随机构造方法中，研究者通常使用渐进边增长(Progressive Edge Growth,PEG)算法，通过扩大校验矩阵对应的Tanner图中的围长或者平均围长来构造出校验矩阵，但是这种方法会使得校验矩阵中存在连通性差的环。额外信息度(Extrinsic Message Degree,EMD)和近似环额外信息度(Approximate CycleExtrinsic Message Degree,ACE)可以用来度量环的连通性，因此，本发明用EMD值来约束校验矩阵中存在的环的连通性，提出了一种基于环分布和EMD的低错误平层LDPC码构造方法。该方法可以在增大校验矩阵平均围长的基础上，提高Tanner图中环的连通性，可以有效地降低错误平层，提升码字的纠错性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于环分布和EMD的低错误平层LDPC码构造方法，通过增大校验矩阵的平均围长，并提高Tanner图中环的连通性，以达到有效降低错误平层，提升码字的纠错性能的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于围长约束与EMD的低错误平层LDPC码构造方法，包括：

1.首先，使用改进的算法构造(m-1,n)的矩阵H₁，对H₁中的环的连通性进行局部优化；改进算法的流程归纳如下：

步骤1设置矩阵的大小为(m-1,n)，设置平均围长阈值γ_av，EMD阈值η，变量节点序号为i，且i＝1,2,...,n，初始化i＝n。