[发明专利]一种QC-LDPC码校验矩阵的构造方法及通信信号处理方法

说明书

本发明公开了一种QC‑LDPC码校验矩阵的构造方法及通信信号处理方法，依次提出了利用斐波那契数列、大衍数列、差分序列以及Hoey序列构造应用于协作通信系统的准循环低密度奇偶校验码(QC‑LDPC码)的校验矩阵的方法。进一步利用校验矩阵获得对应的校验码，并将校验码应用在编码协作通信中发现，利用本申请构造的校验矩阵获得的校验码性能优于其他类型的LDPC码，其中，基于大衍数列构造的校验矩阵获得的校验码对通信信号进行编码和译码时，抗噪能力最优，信号损伤最小。

技术领域

本发明涉及一种QC-LDPC码校验矩阵的构造方法及通信信号处理方法，属于通信技术领域。

背景技术

1971年Van Der Meulen在协作通信理论的基础上提出了三种终端模式，1979年Cover和El Gamal在协作通信技术上取得了实质性的进步。放大转发模式(AF)和译码转发模式(DF)以及编码协作模式(CC)是三种常用的用户协作方案。

在放大转发模式中，每个中继用户接收经信道衰落的发送信号，然后对接收到的信号进行放大，并重新发送给接收端。尽管该方法在放大信号的同时也放大了噪声，但接收端接收的是多个独立的衰落信号样本，所以接收端还是能够做出较为准确的判决，仍然能起到分集的作用，但为了实现最佳译码，在放大转发模式中，接收端需要知道各用户间的信道状态信息。

在译码转发模式中，中继用户对接收到的信号进行解调和译码，再通过编码和调制重构信源的发射信号，避免了放大模式中对噪声功率的放大，但是，如果中继对接收数据做出了错误判决，那么这个错误将被前向传播。

在编码协作模式中，中继用户不是重复发送协作用户的信号，而是利用编码的特点，分别发送码字的不同部分，由于编码码字内部不同部分间固有的相关特性，如果基站是通过相互对立的信道接收到码字的不同部分，也就是每个码字的信息是通过两个信道传送，从而实现了发送分集，因此可以获得编码增益。在信道的利用上，编码协作方式优于前两种方式。

1962年，哥拉格在他的博士论文中提出了基于低密度校验矩阵的纠错码，即LDPC码，1996年Mackay的研究使LDPC码的研究进入一个新的阶段，最近几年的研究表明，LDPC码在许多需要高可靠性的通信和数字存储系统中都有较为充分的体现。2007年Razaghi设计了双层LDPC码的结构，此码可以优化中继编码信道。2008年雷维嘉等人设计了在AWGN信道下的中继编码协作系统中LDPC码，2011年Zhuzhe Shen等人提出了在编码协作通信中两种不同LDPC码的构造。

然而这些用于中继协作通信的LDPC码的设计又产生了新的问题：源节点和中继节点的编码复杂度很高，很难保证是系统码字。因此，本申请提出了一种QC-LDPC码校验矩阵的构造方法及通信信号处理方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种QC-LDPC码校验矩阵的构造方法及通信信号处理方法，能够简化校验矩阵的构造方法。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种QC-LDPC码校验矩阵的构造方法，包括以下步骤：

获取斐波那契数列；

预设校验矩阵的行重和列重；

基于斐波那契数列、行重和列重，根据预设的移位规则获得移位矩阵；

基于移位矩阵，根据单位矩阵长度大于移位矩阵中各向量，确定单位矩阵；

根据移位矩阵以及单位矩阵，确定各循环置换矩阵，并将各循环置换矩阵顺次合并，获得校验矩阵。

进一步地，所述移位规则包括：

通过下式计算各循环置换矩阵的偏移值：