[发明专利]一种基于QC‑LDPC的通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，尤其涉及一种基于QC-LDPC的通信方法。

背景技术

在通信领域，通常采用信道编码技术来保证在噪声信道中通信的可靠性。比如，在卫星通信系统中，由于地理和环境因素的影响，存在大量的噪声源。这些通信信道有其理论上的最大通信容量(也就是著名的香农限)，该容量可以使用特定信噪比(SNR)条件下的比特速率(bps)来表示。其中一种接近香农限的差错控制编码就是低密度奇偶校验码(LDPC)。目前，LDPC码由于其逼近香农限的纠错性能，得到了众多研究人员的重视和广泛的研究。LDPC码的研究主要集中于三个方面，一是优秀的LDPC码的构造；二是优秀译码算法；三是LDPC码的应用。其中LDPC码的构造是提升LDPC码性能的最根本途径。性能优秀的LDPC码的构造也称为好码构造，倾注了研究人员的众多很有成效的努力，也取得了一系列优秀的技术方案。

LDPC码是一种线性分组码，由N-K行N列的校验矩阵H定义，其中N为码字长度(简称码长)，K为信息位长度，M＝N-K一般称为校验位长度，对应码率R＝K/N。H矩阵由元素0或1组成，它的每一行表示一个校验方程。在Tanner图中称为校验节点，共N-K个；每一列代表一个信息比特，在Tanner图中称为变量节点，共N个；H矩阵中的非零元素表示其所在行的校验节点和所在列的变量节点之间的连接关系，在Tanner图中称为边。LDPC码的列重γ(H)表示校验矩阵H每一列中非零元素的个数，是长度为N的向量。同理LDPC码的行重ρ(H)表示校验矩阵H每一行中非零元素的个数，是长度为M的向量。

准循环LDPC码(QC-LDPC)是LDPC码的一个重要子类，它的校验矩阵和生成矩阵均具有准循环形式。QC-LDPC码的校验矩阵由Mc*Nc个子矩阵组成，其中Mc＝M/b，Nc＝N/b，b为子矩阵阶数。每个子矩阵都是b*b的方阵，这些方阵或为全零矩阵，或为循环移位矩阵，其特点在于，每一行都是它上一行的右循环移位。QC-LDPC码的循环移位子矩阵一般由单位矩阵平移得到，此时该子矩阵的一行或一列中有且仅有一个非零元素，并由其偏移地址唯一确定。为了描述方便，根据QC-LDPC码H矩阵的准循环结构，首先进行如下解释：

子矩阵：QC-LDPC码的H矩阵由Mc*Nc个子矩阵组成，子矩阵或是单位循环矩阵，或是全零矩阵。

基矩阵T：即QC-LDPC码H矩阵的模板矩阵。T矩阵为Mc*Nc阶矩阵，元素只有0和1两种，其中每个元素1代表H矩阵中的一个循环子矩阵，每个元素0代表一个全零子矩阵。

偏移地址：QC-LDPC码H矩阵中循环子矩阵较单位阵向右偏移的位置p(m,n)定义为编号(m,n)的循环子矩阵的偏移地址，其中m,n仅取基矩阵T中为1的项。

偏移地址矩阵A：当子矩阵阶数b和各循环子矩阵偏移地址确定后，通过将原T矩阵中的非零元素1用p(m,n)+1的值替换，得到Mc*Nc阶矩阵定义为偏移地址矩阵。

通过上述描述可知，确定A矩阵及子矩阵阶数b后，A矩阵与H矩阵一一对应，H矩阵可由A矩阵进行准循环子矩阵扩展后得到。

偏移地址搜索空间：典型的QC-LDPC构造算法通常分为两个步骤，即构造基矩阵T的步骤，以及在基矩阵T的基础上使用偏移地址代替基矩阵T中的非零元素1，以获得偏移地址矩阵A的步骤。对于第二个步骤，偏移地址搜索空间定义为在给定基矩阵T的前提下偏移地址矩阵A所有可取值的个数。对于典型的QC-LDPC构造算法，其搜索复杂度随偏移地址搜索空间增大而增大。

QC-LDPC码H矩阵的行合并、行分裂等定义，与LDPC码H矩阵的行合并、行分裂等定义一致。又由于A矩阵可以作为H矩阵的简化表示形式，QC-LDPC码A矩阵的行合并、行分裂等定义可以由H矩阵的行合并、行分裂等定义简化得到。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种基于QC-LDPC的通信方法，在获得优良性能的前提下同时保证相对较低的QC-LDPC码搜索复杂度和硬件实现复杂度。

(二)技术方案