[发明专利]一种准循环低密度奇偶校验码的构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于联合网络编码和信道编码的协作中继策略的准循环低密度奇偶校验码的构造方法，属通信技术领域。

背景技术

近年来，低密度奇偶校验码(LDPC码)和网络编码技术逐渐成为通信领域的研究热点。LDPC码是目前世界上距离Shannon限最近的码字，被普遍认为是第四代移动通信中信道编码方案的有利竞争者。准循环LDPC码是一种结构化的LDPC码，目前已经被IEEE 802.11n和IEEE 802.16e等标准所采用。网络编码技术在提高通信系统吞吐量性能的同时，还可以带来分集增益。一般情况下网络编码技术和LDPC码均独立进行操作，通过网络编码来提高系统的吞吐量并获得一定的分集增益，通过LDPC码来降低系统误码率从而提高系统传输的可靠性。

协作通信技术的提出使得联合网络编码和信道编码技术的协作传输方法成为可能，可以更好地利用网络编码技术和信道编码技术的各自优点，在获得系统分集的同时降低系统的误码率。Xingkai Bao等提出了一种自适应的网络编码协作中继策略，可使用低密度生成矩阵码(LDGM码)或者下三角的LDPC码作为信道编码方案(具体参见IEEE Transactions on WirelessCommunications，Vol.7，No.2，P574-583，February，2008)。实际上LDGM码也是一种特殊的LDPC码。LDGM码的校验矩阵是系统形式的，其生成矩阵同样是稀疏的；需要较少的编译码存储空间，并且具有线性编码复杂度较低。但是由于LDGM码的校验矩阵中包含较多的列重为1的列，其译码性能不好，具有较差的差错平底。下三角的LDPC码的译码性能要好于LDGM码，而且编码同样满足线性时间的关系。但是经过高斯消元之后，下三角的LDPC码的生成矩阵不再是稀疏的，中继节点按照生成矩阵进行网络编码时需要接收大部分甚至全部协作用户的信息并进行译码，这样带来较大的编码延时和用户间干扰，限制了下三角的LDPC码的实用性。IEEE 802.11n和IEEE 802.16e等标准中近似双对角形式的准循环LDPC码在联合网络编码和信道编码技术的协作中继策略中的应用也存在同样的问题。另外，随机构造的LDPC码并不适合基于网络编码的协作中继策略。随机构造的LDPC码的校验矩阵和生成矩阵都不是结构化的，且生成矩阵中的非零元素的个数远远超过了零元素的个数，编码复杂度非常高。而LDPC码的优异译码性能只有在码长较长(大于1000)时才能得以体现，码长较长意味着协作中继用户的数量很多，对协作中继系统的联合编码、信息同步和联合译码等提出很高的要求，系统复杂度过高，限制了其实用性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种编码复杂度较低且译码性能较好的准循环低密度奇偶校验码的构造方法。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种准循环低密度奇偶校验码的构造方法，该方法所构造的准循环LDPC码的校验矩阵H(J，K，Z)＝[H_mzH_{8_3}]是满秩的，共J×Z行，K×Z列，其中J、K和Z均为大于3的正整数，该矩阵由两个部分构成：环长为6且列重为3的满秩准循环方阵H_mz和环长为8且列重为3的准循环矩阵H_{8_3}，其中准循环方阵H_mz包含J×Z行和J×Z列，由J×J个维数为Z×Z的循环移位方阵构成；准循环矩阵H_{8_3}包含J×Z行和(K-J)×Z列，由J×(K-J)个维数为Z×Z的单位置换阵构成；构造的准循环LDPC码的码长为K×Z，码率为(K-J)/K。

上述准循环低密度奇偶校验码的构造方法，所述环长为6列重为3的满秩准循环方阵H_mz由列重为3且环长为6的满秩循环移位方阵P₃(a_i，j，b_i，j，c_i，j)和全零方阵P₀组合而成，且H_mz的基矩阵是维数为J×J的单位阵I，即P₃(a_i，j，b_i，j，c_i，j)中的下标满足i＝j，其中P₃(a_i，j，b_i，j，c_i，j)和P₀的维数为Z×Z；i和j均为正整数，且1≤i≤J，1≤j≤J。