[发明专利]一种用于生成RC-LDPC码校验矩阵的方法

说明书

本发明属于信道编码技术领域，涉及一种用于生成RC‑LDPC码校验矩阵的方法。该方法从编码复杂度出发，在PEG算法的基础上进行修改，构造出具有下三角形式的校验矩阵，得到的编码复杂度是线性的。在此基础上采用逐级扩展校验位的方式，支持灵活可变的码速率，为无线链路的自适应提供了一种可行的信道编码方式；同时得到的系列子码也具有下三角结构，相对于母码，基本不增加系统复杂度且能够实现线性编码。本发明利用PEG算法来优化扩展部分中非零元的位置，对码结构进行优化设计，从而消除短环并降低编译码的计算复杂度，进一步提高传输性能。

技术领域

本发明属于信道编码技术领域，涉及一种用于生成RC-LDPC码校验矩阵的方法。

背景技术

在传统的通信系统中，为了保证通信传输的可靠性，传输模式通常依据比较差的信道条件来设计。在信道条件比较好的情况下，是对资源的一种极大浪费，大大影响了数据的传输速率。因此，在时变信道中，信道编码不仅要具有较强的纠错能力，而且还要能够根据信道当前的状态动态地调整发送码字的码率，这样就对信道编码的结构设计就有更高的要求。

通信系统为了提供不同的服务质量以适应不同的传输环境，需要传输码字的码长或码率能够自适应地根据信道环境做出相应调整，因而研究码率兼容LDPC码的设计显得尤为重要，20世纪80年代末，Hagenauer首次提出速率兼容删除型卷积码的概念，母码经过删除后得到高码率的码字，扩展后得到低码率的码字，这样使用一个编码器就可以获得不同码率的码字，接收端根据删除矩阵只需要一个译码器就可以对接收的码字进行译码，从而做到速率兼容。速率兼容的BCH码和卷积码很容易实现，但是它们不能提供足够的吞吐量。Turbo码虽然性能良好，但是译码具有高的复杂度。

2002年，Li提出了通过打孔构造速率兼容LDPC码的方法，将构造的速率兼容LDPC码应用到自动重传请求系统中。Tian等人在2004年提出了一种针对下三角结构的校验矩阵的打孔方案。同年，J.Ha等人提出了一种通过寻找最佳打孔度分布来构造速率兼容码字的思想，将打孔与度分布联系起来，理论上可以获得一系列最优的速率兼容LDPC码。针对打孔度分布的研究也随即展开起来。2006年，J.Ha提出了一种针对LDPC码中短码长的有效的打孔方法，将LDPC码的迭代译码通过树图的形式来表示，可有效解决打孔变量节点恢复概率低的问题。近年来，在通过缩短算法构造速率兼容LDPC码方面，也取得了一些成果。2010年，L.Zhou等人设计了一种比特反转的缩短算法，并成功应用到多元速率兼容LDPC的构造。

通过打孔实现不同速率的编译码不能保证在一个很大的码率范围内的LDPC码的性能。这是因为在高码率的情况下，打孔打掉了大部分译码器需要的软信息，与打孔算法相比，扩展也是一种实现率兼容的方法，扩展率兼容码是增加更多的校验信息，从而可以在高码率的母码基础上，获得低码率的码字。

通过扩展技术获得的速率兼容LDPC码字，它在最开始传输的时候就是一个性能很好码字，在此基础上，我们增加了额外的校验信息来降低了码率，因此它在低码率的时候性能会更好。使用扩展技术有两个重票的原因，第一，在HARQ系统中，最开始的传输质量对整个系统的吞吐量有关键的作用；第二，在编码的时候，打孔算法会使用已生成全部的校验位的码字进行传输，而不管这些校验位在将来是否会有用，因为有可能在只需要高码率的码字的时候，有些校验位是永远也不会被用到的，而扩展方法是只有用到更多校验位的时候，它才会去生成，因此在编译码端避免了很多不必要的计算。

因此，需要提供一种基于扩展的高性能速率兼容的编码方法，该编码方法能够自适应地改变码率，扩大码率的动态变化范围，来适应多变的信道环境，保证比特错误率，进一步提高传输的可靠性。

发明内容