[发明专利]一种适用于深空通信的基于原模图的LDPC码校验矩阵的构造方法

说明书

本发明属于信道编码的技术领域，具体涉及从原模图构造出适合深空通信的LDPC码的设计方法。该构造方法采用两步扩展法进行扩展，第一次扩展倍数为L₁，第二次扩展倍数为L₂。在第一次扩展过程中对建立连接的位置寻找移位矩阵，每个移位矩阵大小都为L₂×L₂，是通过单位矩阵循环右移w(wL₂)位得到的。该方法针对PEG算法在添加边时存在的三种情况，分别讨论寻找添加的边的循环移位值，消除短环，并在添加边形成环时利用ACE准则选择连通度高的边，提高LDPC码的纠错性能。

技术领域

本发明涉及一种一种适用于深空通信的基于原模图的LDPC码校验矩阵的构造方法，属于信道编码技术。

背景技术

信道编码是用来提高通信系统传输可靠性的技术，低密度奇偶校验码(LowDensity Parity Check Codes,简称LDPC码)由Gallager在1962年提出并系统地论述了该码的编码方法和概率迭代译码方法，给出了详细的译码错误概率分析，指出在加性高斯白噪声(Additional white Gaussian noise,AWGN)信道下，这种码的性能接近香农限且实现复杂度低，但由于当时级联码的火热发展以及软件和硬件的限制，LDPC码没能进入人们的视线。1981年，Tanner在提出了用图模型表示LDPC码的方法。1999年，MacKay等人提出了和积(Sum Product)算法，推动了LDPC码实用性译码的发展。由于LDPC码具有并行的译码结构，更适于高速硬件实现，错误平层更低，是近年信道编码领域的研究热点，已广泛应用于5G通信系统、深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域。2003年，美国宇航局(NASA)的空气动力实验室(JPL)首次提出了原模图(Protograph)LDPC码，弥补了传统LDPC码编码复杂度较高的不足，其设计的AR4JA码，于2006年由国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Date Systems，CCSDS)推荐给NASA作为深空通信的标准码型。

原模图码是一类可以通过简单原模图扩展的多边类型的LDPC码。其结构如图1所示，这个原模图也可以用基础矩阵表示为：

基础矩阵中，每一行对应原模图的一个校验节点，每一列对应原模图的一个变量节点，第5列对应原模图的打孔位。基础矩阵中第i行j列(1≤i≤3,1≤j≤5)交叉处的元素表示第i个校验节点与第j个变量节点之间平行边的条数,若为0，表示该变量节点与校验节点间没有连接。