[发明专利]一种可变速率SC-LDPC码的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种可变速率SC-LDPC码的设计方法。

背景技术

空间耦合LDPC码(SC-LDPC码)因其在低延迟、高效存储的滑窗置信译码算法下具有可以达到容量限的优异性能而成为了当前的研究热点。SC-LDPC码的研究起源于Felestrom和Zigangirov在1999年提出的卷积LDPC码。基于分组LDPC码构造的卷积LDPC码，其置信传播译码阈值能够逼近于原码的最大后验概率阈值。Kudekar等人把这种现象称为“阈值饱和”，并针对二元删除信道和二元无记忆对称信道证明了空间耦合LDPC码的阈值饱和特性，并且证明了随着原码变量节点度的增加，最大后验概率译码阈值以指数收敛于Shannon限。空间耦合LDPC码构造的方法是：将一个简单的短的规则LDPC分组码的原模图复制若干次，产生一系列完全相同的原模图，相邻的图之间通过边的展开连接成一条耦合链。

空间耦合码的构造不止局限在将多个相同的简单的图连接成一条耦合链，也可以将两条或更多条耦合链连接起来。现有研究已经证明了通过几条耦合链之间的互相连接，可以提高译码阈值和降低译码复杂度，从而在阈值区域附近达到特定的译码错误概率。然而，现有的构造方法存在两个问题：一是只考虑了连接两条码率均为0.5的(J,K)规则SC-LDPC码，即(J,2J)规则SC-LDPC码，这导致了新构造链的码率在0.5左右变化，没有实现可变速率；另一个是现有的连接方法是通过在特定的校验节点位置上添加额外的边将多个链首尾连接起来产生新的SC-LDPC码，这样做会增加每条链的变量节点和校验节点的度。事实上，这种多条耦合链的连接方 法只是一种特殊的连接方法，还存在很多其他方法。简单来说，多条SC-LDPC链的连接方法可以划为两类：串行连接和并行连接。串行连接的主要缺陷是迭代译码阈值会受限于译码阈值最差的耦合链。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可变速率SC-LDPC码的设计方法，其方法步骤简单，实现方便，得到的SC-LDPC码具有可变码率，不会改变变量节点和校验节点的度分布，设计得到的SC-LDPC码的译码性能优异，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可变速率SC-LDPC码的设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、选取相互独立且码率不同的C条耦合链准备进行并行连接，其中，第j条耦合链表示为C(J_j,K_j,L_j)，j∈[1,C]，J_j为第j条耦合链变量节点的度，K_j为第j条耦合链校验节点的度，L_j为第j条耦合链的耦合长度，每一条耦合链共有L_j个位置；

步骤二、定义参数a＝min{K′₁,K′₂,…,K'_C}，定义参数b＝min{J′₁,J'₂,…,J'_C}，定义参数L＝min{L₁,L₂,…,L_C}，其中，K'_j为第j条耦合链每个位置上的变量节点数目且K'_j＝K_j/w_j，J'_j为第j条耦合链每个位置上的校验节点数目且J'_j＝J_j/w_j，L_j为第j条耦合链的耦合长度，w_j为J_j和K_j的最大公约数，即w_j＝gcd(J_j,K_j)；

步骤三、对各条耦合链的1～L个位置，随机选择a个变量节点和b个校验节点；

步骤四、针对第j条耦合链，在第i个位置处，将所选择的a个变量节点所连接的原本连接在该位置上的b个校验节点上的边，连接到第z条耦合链的第i个位置上所选择的b个校验节点上，遍历i从1到L，j从1到C，并行连接得到SC-LDPC码；其中，z＝(jmodC)+1。

上述的一种可变速率SC-LDPC码的设计方法，其特征在于：步骤四之 后，还需对步骤四中并行连接得到的SC-LDPC码的码率进行计算，具体的计算方法为：