[发明专利]一种多进制LDPC码校验矩阵的构造方法

说明书

一种基于IEEE802.16e标准的多进制LDPC码校验矩阵的构造方法，属于信道编码校验矩阵的构造方法领域。本发明提出的这种基于IEEE802.16e标准的多进制LDPC码校验矩阵的构造方法，是一种针对多进制的QC‑LDPC构造方法，主要思想是以标准中基本矩阵的非‑1元素为移位值得到循环置换矩阵，然后用循环置换矩阵去替代基本矩阵中相应的非‑1元素，得到多进制校验矩阵。一般地，与IEEE 802.16e标准中对二进制矩阵的非0元素进行多进制数随机替换相比，此方法具有稳定且良好的纠错性能。

技术领域

本发明涉及一种多进制LDPC码校验矩阵的构造方法，属于信道编码技术领域。

背景技术

1962年，Gallager提出了低密度奇偶校验(LDPC)码，这是一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码，已被应用于IEEE 802.16e(WiMax)，IEEE802.11n(Wi-Fi)等许多标准中，是4G乃至5G发展过程中的关键技术之一，是当前研究的热点问题之一。一般来说，与二进制LDPC码相比，多进制LDPC码的性能要更加优异，又因为校验矩阵的好坏直接影响LDPC编码增益和纠错性能。故众多研究者又致力于研究多进制校验矩阵的构造。

多进制校验矩阵的构造方法一般可分为随机化构造方法、结构化构造方法和混合构造方法。随机构造方法按一定的设计准则来寻找校验矩阵中非0元素的位置，并随机给当前位置赋非0值；结构化构造方法一般基于有限几何和有限域进行构造，具有准循环结构；混合构造方法通常是在结构化构造方法的基础上引入随机化方法。随机构造方法构造出来的校验矩阵，随机性较大，需耗费大量的存储器进行存储，硬件实现较复杂，花费较高；结构化构造方法构造出来的校验矩阵具有准循环特性，便于存储，硬件实现较简单。

专利号为LZ201310420086.9、发明人为刘星成在《一种基于环熵的多进制准循环低密度奇偶校验码构造方法》中构造了一种结构化的多进制QC-LDPC码校验矩阵，方法如下：确定基本矩阵，利用有限域元素β乘的方法随机填充各个循环子矩阵；利用环搜索的方法得到长度与围长g有关的所有环数和环中元素所在的位置信息；计算搜索到的环熵，改变环中元素使得环熵增加到最大；为了保持校验矩阵的准循环特性，以环中每个元素作为起始元素来更新循环子矩阵，使其所在循环子矩阵满足β乘规则；这样就可以获得一个多进制准循环LDPC码的校验矩阵。但是，这样得到的校验矩阵，不能直接进行编译码，要由校验矩阵计算得到生成矩阵，故复杂度较高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷和不足，以获得更低的复杂度和更好的纠错性能，本发明提出了一种多进制LDPC码校验矩阵的构造方法。本发明提出的这种针对多进制QC-LDPC码校验矩阵的构造方法，基于IEEE802.16e标准，借助标准中现有的基本矩阵，简单易行；得到的校验矩阵具有准循环结构，硬件实现相对简单；而且，可以利用本校验矩阵直接进行编译码，不需计算生成矩阵，复杂度较低。

本发明采用的技术方案如下：

一种多进制LDPC码校验矩阵的构造方法，以IEEE802.16e标准中基本矩阵的元素为移位值得到循环置换矩阵，然后用循环置换矩阵去替代基本矩阵中相应的元素，得到多进制校验矩阵，该构造方法具体步骤如下：

一、根据码率rate确定基本矩阵

IEEE802.16e标准中的二进制QC-LDPC码的码率有1/2，2/3(A类)2/3(B类)3/4(A类)，3/4(B类)及5/6六种，任一码率都对应一个特定的基本矩阵；

基本矩阵的形式如下：

其中n＝24，m＝n×rate，b_i，j(0≤i＜m，0≤j＜n)为基本矩阵第i行第j列的元素，rate表示码率；