[发明专利]基于准循环RA码构造的多元LDPC码及其实现装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字通信系统用于数据传输纠错的编译码器，特别是纠错编码领域中关于基于准循环RA码的多元LDPC码的校验矩阵的生成方法，和其编译码方法。

背景技术

随着无线数字通信的发展以及各种高速率、突发性强的业务的出现，人们对纠错编码技术提出了越来越高的要求。与经典的BCH码、RS码、卷积码相比，现在的涡轮码(Turbo码)和低密度奇偶校验码(LDPC码)更加逼近香农容量限。但是Turbo码的译码延迟大，错误平层(error floor)高，信道容量与迭代译码的阈值之间都有一定的距离。与Turbo码比较，LDPC码的译码器不仅可以并行实现，复杂度低，而且错误平层低，特别是多元LDPC码，抗突发能力强，误码率低，它有比二元域LDPC码更重的列重，同时还有和二元域LDPC码相似的二分图结构。因而具有较二进制LDPC码更好的性能。但是LDPC码的稀疏校验矩阵H对应的生成矩阵G往往是高密度的，这就增加了编码器的存储和实现复杂度。特别是这种复杂度与码长呈二次关系。

基于以上问题，本文提出一种基于准循环RA结构的多元LDPC码。它具有和随机LDPC码同样好的性能，同时因其准循环RA结构的特点，降低了编码实现复杂度，节省了存储空间，方便编译码的硬件实现。

发明内容

基于准循环RA结构的多元LDPC码，其编码器与校验矩阵具有对应关系，在进行简单编码的同时，可实现高性能的快速译码。基于准循环RA构造的多元LDPC码是一种多元系统RA码。多元系统RA码是由码率为的重复码、组合系数为a的组合器，通过交织器、加权器、累加器连接而成(见图1)，码率是。这种码的重复器、交织器、组合器、加权器和累加器一起决定了系统RA码的奇偶校验矩阵H＝[H₁ H₂]的结构。其中，H₁是列重为q，行重为a的稀疏矩阵，度的分布由交织器决定；H₁的行具有循环特性。H₂是一个由累加器决定的三斜对角矩阵(见图2)。如果建立了系统RA码的奇偶校验矩阵，那么与其对应的二分图也就确定了(见如图3)。编码过程即根据H直接计算校验位，而不需要生成矩阵G。最后根据H进行BP-FFT译码。

本发明给出了一种基于准循环RA码的多元LDPC码的构造方法。给出了一种编码结构、一种无小环的交织器设计、一种准循环加权方式和累加器加权方式。

1、准循环RA码的结构

二元系统RA码是由重复器、交织器、组合器和累加器组成的，这一编码结构与一校验矩阵H＝[H1 H2]是相对应的，其中H1是由重复器、交织器和组合器决定的，H2与累加器的结构相关。

本发明改变了二元系统RA码的交织器，累加器，并增加了具有循环结构的加权器部分。从而构造出基于准循环RA码结构的多元LDPC码。(如图4所示)。

2、无小环的交织器设计

本交织器由一个外部的行列交织器∏，p个列内交织器∏₁，∏₂，...，∏_q和一个复用器共同组成(见图5)。具体的交织过程如下：

(a)首先将经过重复器的信息b输入到外交织器∏，∏是一个k行p列的行列交织器，其中每一列都是信息序列m＝[m₁，…，m_k]的转置。

(b)将∏的每一列进行列内交织。

(b1)将∏的第1列经过交织器∏₁得到b₁′；

(b2)将∏的第2列经过交织器∏₂得到b₂′；

(b3)依次类推，直到将∏的第p列经过交织器∏_q得到b_q′。

(c)将步骤b1)、b2)、b3)的输出序列b₁′，b₂′，…b_p′依次复用得到交织器的输出序列b′。

外交织器∏的第i列的列内交织器∏_i由公式(1)确定。