[发明专利]一种用于删除信道的前向纠错码及其构造方法

说明书

本发明涉及一种用于删除信道的前向纠错码及其构造方法，其主要技术特点是：该前向纠错码由G_LDPC矩阵和G_LT矩阵构成，G_LDPC矩阵为GF(256)上的LDPC矩阵，G_LT矩阵为Raptor10码的LT矩阵；其构造方法包括以下步骤：构造G_LDPC矩阵，构造G_LT度生成函数、随机数生成函数、生成三元组函数，并构造G_LT矩阵。本发明在使用基于Raptor10码的G_LT矩阵的同时，将G_LDPC和G_HDPC合二为一，并将新的G_LDPC扩展到GF(256)；去掉了原有子矩阵后侧的单位矩阵，而改为依靠G_LDPC子矩阵自身构造来保证G_LDPC满秩性；改进了Raptor10中LT矩阵每行之间的线性无关性以提升性能。本发明构造的前向纠错码，其在译码复杂度和性能上相对于Raptor10和RaptorQ具有较大的提升，可广泛用于广播通信传输领域。

技术领域

本发明属于广播通信技术领域，涉及前向纠错码，尤其是一种用于删除信道的前向纠错码及其构造方法。

背景技术

在通信传输中，通信信道质量是影响信息传输的主要因素。为了保证通信系统的可靠性，通常使用反馈重传(ARQ)以及前向纠错(FEC)技术两种方法进行差错控制。传统的纠错码是固定码率的，无法适应多变信道。喷泉码是一种新兴的前向纠错编码方式，作为一种无速率码，喷泉码可以应用于各种多变信道，其无需反馈和编译码复杂度低的特性降低了传输时延。因此，喷泉码在高可靠低时延的广播通信系统中具有重要的研究价值和意义。

自动请求重传即信道发送端根据接收端的反馈重传信息，以此确保接收端收到所有信息。反馈总是存在时延，对于极差信道，反馈带来的开销极大，因此，通过LDPC码、Turbo码等码字辅助译码的前向纠错技术得以被提出。发送端通过编码增加部分冗余，接收端则通过这些冗余辅助纠正传输出错的信息，这类码字编码传输信息之前需要提前预估信道状态，然后根据信道情况预设合适的码率。尽管这种编码方式确实带来了一定的传输性能提升，但是却很难为时变的信道提供合适的估计值，因此，这种方式难以应用于复杂多变的信道。针对上述差错控制码的难题，以喷泉码为代表的无速率码应运而生，无速率码的无速率体现在编码码字无固定码率，编码端不停编码，直到接收端收到足够的编码包并且译码成功，因此编码端生成的编码包数量不是一个固定值，码率自然也就无法固定了。现有的国际标准中推荐的前向纠错码为Raptor10和RaptorQ。虽然两个码以其新颖的构造和优良的性能独树一帜,并在众多领域获得了广泛的应用。但是，Raptor10与RaptorQ在性能和应用上都存在不足。具体表现为：

Raptor10的不足表现为：(1)虽然译码复杂度低，但是性能并不好，根据仿真结果，在接收为K+10个符号的条件下，译码成功率才能到达99％以上。(2)其构造在GF(2)上，信息处理速度有限，一个Byte的源数据还要分成8个bit的源数据才能使用；而且限制元素在GF(2)上，由于其生成矩阵A容易产生行相关，其性能很难再有突破。(3)其LT矩阵设计并不太优，行与行之间的线性无关性，随修复包的增多而变差。(4)在RaptorQ中，改进了LT矩阵的设计，同时将G_HDPC从GF(2)扩展到GF(256)，以提高矩阵A的满秩可能性，大大提升性能。

RaptorQ的不足表现为：尽管性能优异，但译码复杂度太大，结构过于复杂，A矩阵子元素多，尤其是G_HDPC的非零元素密度很大，增加了译码复杂度。这种问题在K很大时尤为突出，因为随着K的增大，G_HDPC虽然行数没增加，但是列数增大，进而非零元素数目增加显著，译码时间增大。

综上所述，如何提高前向纠错码的性能是目前所需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、性能稳定且译码复杂度低的用于删除信道的前向纠错码及其构造方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：