[发明专利]一种无线通信系统中使用的信道编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信与信号处理领域，具体来说，涉及一种无线通信系统中使用的编码方法。

背景技术

1948年，Shannon在一篇先驱性的文章《通信的数学原理》中提出了通过有噪信道实现可靠通信的定理，其中心思想为：如果通信系统的信息传输速率小于信道容量，则可以通过采用恰当的信道编码技术达到任意低的误码率。此外，Shannon还给出了有噪信道实现可靠通信的信噪比的最小值，即Shannon极限。Shannon极限是衡量采用的信道编码的纠错性能的重要指标，纠错性能曲线越接近Shannon极限，表明纠错性能越优秀。

近年来，随着无线通信技术的不断发展，对高效可靠的数字传输系统的需求日益增长。LDPC码是一类由稀疏校验矩阵(稀疏是指矩阵中的非零元素比例很少)确定的线性分组码，由Gallager在1962年首次提出。Gallager在他的博士论文中给出了利用计算机构造随机LDPC码的方法，证明了其具有良好的最小距离特性，并且提出了基于消息传播的迭代译码算法。目前，利用计算机构造的码率1/2、码长为10⁷比特的随机不规则LDPC码在高斯信道下的性能距离Shannon极限仅有0.04dB，是已知的最接近Shannon极限的信道编码技术。由于LDPC码的优秀的纠错性能，已经在IEEE802.16e、IEEE802.11n等通信标准中得到应用。

但是，对于设计实际无线通信系统的LDPC码，仍然有一些问题需要解决。尽管随机构造的不规则LDPC码具有优秀的纠错性能，但是校验矩阵的构造通常需要很长的计算机搜索时间，并且没有一定保证。此外，由于此类LDPC码的校验矩阵缺乏规律性，给编码和译码的存储都带来一定的困难。为此，人们提出了具有准循环结构的LDPC码的构造。此类LDPC码的校验矩阵由若干个相同维数的循环矩阵组成，相对于随机LDPC码的存储有了很大改善。但是，此类LDPC码的最小距离特性可能很差，从而在较高误码率下出现错误平层现象。

此外，由于LDPC码是采用校验矩阵确定的，缺少代数结构，随机LDPC码的编码一直是一个难题。Richardson和Urbanke在“Efficient encoding of low-density parity-check codes”一文中提出了一种可在码长的近似线性复杂度内完成编码的LDPC码的校验矩阵的构造方法，但是直接采用这种方法得到的校验矩阵中非零元素的位置缺乏规律性，给译码过程带来很大困难。

对于准循环LDPC码，Shu Lin等在“Efficient encoding of quasi-cyclic low-density parity-check codes”一文中指出可以采用移位寄存器在码长的线性复杂度内完成编码，并且非常易于硬件实现。由于准循环码的优势，IEEE802.16e、IEEE802.11n等通信标准中采用都是此类LDPC码。

由上面的介绍和分析可以看出，如何利用准循环LDPC码校验矩阵的结构在实现中的优势，构造最小距离特性好的LDPC码，降低错误平层，这些是设计无线通信系统中性能良好的LDPC码需要解决的关键技术问题。

发明内容

本发明提供了一种在无线通信系统中使用的信道编码方法，提高了通信系统的可靠性。

本发明提供的技术方案如下：

构造用于确定m×n维校验矩阵的基矩阵，其中所述基矩阵元素均为非负整数，元素个数为m₁×n₁；

对基矩阵进行扩展，得到所需矩阵；

利用计算机搜索的方法对得到的矩阵进行优化；

对于得到的校验矩阵进行有效存储。

另外，本发明还提供一种在无线通信系统中使用的信道编码装置，其特征在于，该装置包括：

基矩阵构造模块，其用于构造确定m×n维校验矩阵的基矩阵，其中所述基矩阵中的元素均为非负整数；

扩展模块，其用于采用循环移位的方法对所述基矩阵中的元素进行扩展，得到校验矩阵；

优化模块，其用于利用计算机搜索的方法对所述校验矩阵进行优化；

存储模块，其用于存储所述校验矩阵。

由于本发明利用计算机搜索的方法判断m×n的矩阵是否可以进一步优化，所以，避免准循环LDPC码在较高误码率下出现错误平层现象，提高了通信系统的可靠性。

附图说明

图1：无线通信系统的基本结构图；

图2：本发明的准循环LDPC码的编码方法；

图3：本发明的基矩阵示意图；