[发明专利]一种基于斐波那契-卢卡斯数列构造大围长规则QC-LDPC码的方法

说明书

本发明涉及一种基于Fibonacci‑Lucas数列构造大围长规则QC‑LDPC码的方法。该方法利用Fibonacci‑Lucas数列的特殊性质和结构构造移位矩阵，进而通过扩展得到校验矩阵，所构造的码型不仅码长码率可以灵活变化且其校验矩阵的围长至少为8。仿真结果表明：当误码率为10^‑6时，所构造码率为0.5的FL‑QC‑LDPC(3138,1569)码相对于DY‑QC‑LDPC(3138,1569)码、F‑QC‑LDPC(3138,1569)码和LOS‑QC‑LDPC(3128,1564)码分别能改善约0.23dB、0.25dB和0.4dB的净编码增益，具有较好的纠错性能。

技术领域

本发明属于通信系统中的信道编码领域，涉及一种基于斐波那契-卢卡斯(Fibonacci-Lucas) 数列构造大围长规则的准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check, QC-LDPC)码的新颖构造方法。

背景技术

由于当代信息通信的发展，人们对信息传输可靠性的要求越来越高，信道编码技术在有效信息中添加冗余信息来发现并纠正误码，从而提高信息传输的可靠性。低密度奇偶校验码 (Low-DensityParity-Check,LDPC)目前已经成为了主要的信道编码之一，它是一种具有稀疏性质的线性分组码，其编码性能接近香农极限，且硬件实现难度较小，被Gallager在1962年提出。LDPC码的分类有多种方法，根据Tanner图中变量节点和校验节点的度分布，可将LDPC 码分为规则码和非规则码，即校验矩阵每列中元素“1”的个数相等，每行中元素“1”的个数也相等，这样的码型称为规则LDPC码，否则称为非规则LDPC码。

准循环低密度奇偶校验码(Quasi-CyclicLow-DensityParity-paritycheck,QC-LDPC)属于结构化LDPC码，由于其校验矩阵具备准循环的性质，所以可以使用线性移位寄存器进行编码，从而减少了编码存储空间，降低了硬件实现复杂度，目前QC-LDPC码是结构化LDPC码中最具有潜力的一种，因此QC-LDPC码已成为一个研究热点。查阅中外文献，可知目前很多的QC-LDPC码构造方法中仍存在围长不够大，码长和码率不能灵活选择等问题。针对以上情况，本专利中提出了一种基于Fibonacci-Lucas数列构造大围长规则QC-LDPC码的新方法。

本发明方案中，基矩阵是由Fibonacci-Lucas数列结合特殊的结构构造而成，目的是使其校验矩阵的围长至少为8，且具有可灵活选择码长码率的特点。然后使用循环置换矩阵和全零矩阵扩展基矩阵，得到校验矩阵H。该方法所构造的校验矩阵不仅具有大围长可灵活选择码长码率的性质，而且所构造的码型为规则码。仿真结果表明，当误码率(BitErrorRate,BER) 为10^-6时，在同等的条件下，本专利中使用斐波那契-卢卡斯(Fibonacci-Lucas,FL)数列构造的 FL-QC-LDPC(3138,1569)码的纠错性能，要优于基于大衍(Da Yan,DY)数列构造的 DY-QC-LDPC(3138,1569)码、基于斐波那契(Fibonacci,F)数列构造的F-QC-LDPC(3138,1569) 码和基于局部优化搜索(LocalOptimal Searching,LOS)算法构造的LOS-QC-LDPC(3128,1564) 码，具有较好的纠错性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用Fibonacci-Lucas数列构造大围长规则 QC-LDPC码的新颖方法，该方案构造的校验矩阵不仅围长至少为8，而且可以灵活选择码长码率，具有较好的纠错性能。首先利用Fibonacci-Lucas数列的特殊性质和结构构造基矩阵E，然后扩展基矩阵E，得到最终规则型的校验矩阵H。该方法所构造的校验矩阵H不仅围长大，而且码长码率可灵活变化，具有较好的纠错性能。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于Fibonacci-Lucas数列结合特定结构构造QC-LDPC码的新颖构造方案，包括：