[发明专利]一种自适应QC-LDPC码的确定性构造方法

说明书

本发明一种自适应QC‑LDPC码的确定性构造方法。该方法通过代数构造方式对稀疏校验矩阵的循环移位系数进行赋值，无需计算机搜索或存储大量不同形式的校验矩阵，就可由递推公式直接确定地得到循环移位系数。采用该方案对QC‑LDPC码进行构造，一方面能够根据卫星信道状态或具体性能需求，仅调整数学表达式便可灵活选取不同的编码方案，任意参数下都能保证大围长特性；另一方面校验矩阵可直接进行高效编码，编码复杂度与码长呈线性关系，节省了编解码存储空间。

技术领域

本发明涉及一种自适应QC-LDPC码的确定性构造方法，属于卫星信道编码技术领域。

背景技术

随着卫星通信业务的持续扩大以及对卫星组网需求的不断提升，卫星转发器也朝着向具备再生式处理功能的方向发展。相比于透明转发器，处理转发器虽然在频谱利用率、链路性能、通信容量、组网灵活性等方面具有优越性，但由于增大了星上处理设备的复杂度，也增加了对卫星载荷和电源功率的要求，因此限制了编码方式的灵活选择。

码的结构决定了LDPC码的性能。借助于计算机搜索，人们已经提出一些大围长LDPC码的构造方法，虽然纠错性能较好，但其校验矩阵中非零元素的分布没有规律，导致其节点信息无法用映射关系或者递推公式表征，因此在编解码时需要存储校验矩阵和生成矩阵的所有列向量，从而在VLSI上的实现变得困难。以DVB-S2标准为例，它对长码和短码分别规定了11种和10种码率，由此可见，其QC-LDPC码的信息码向量长度、校验码向量长度都已具体规定而不能是自适应选择。当码率需要自适应调整时，会根据已经存储的21个校验矩阵列向量地址表进行编码选择，因此会带来计算复杂度的增加并占用大量的存储空间，这对于处理转发器在实现自适应抗衰落的应用中显然是不利的。

因此，研究信道编码时码参数的动态调整策略，以适应不同衰减强度下的卫星信道环境，同时尽可能地减小多样化参数带来的大规模集成电路存储问题，是实现自适应编码优化设计的关键。

发明内容

本发明解决的技术问题为：针对QC-LDPC码中准循环基矩阵的移位系数确定问题，提出基于代数构造的确定方法。该方法构造的校验矩阵围长为8，码参数可自适应选取，移位系数由简单的数学表达式确定，编码复杂度与码长呈线性关系，节省了编解码存储空间。

本发明采用的技术方案为：

一种自适应QC-LDPC码的确定性构造方法，步骤如下：

(1)将稀疏校验矩阵分为校验部分和信息部分，其中校验部分采用双对角线结构；

(2)利用信息部分与单位矩阵生成等效矩阵，提取等效矩阵的循环移位系数形成基矩阵；

(3)按照递推公式对基矩阵进行赋值；

(4)求解基矩阵中各元素的最大值，作为循环移位矩阵尺寸的下界；

(5)根据卫星信道状态对编码参数进行自适应调整；

(6)利用构造好的校验矩阵直接对信息进行编码。

所述步骤(1)中的稀疏校验矩阵H分为校验部分H_a和信息部分H_b：

其中，m、n、p均为正整数，p_m,n为循环移位系数，I(p_m,n)表示一个p×p 的循环移位矩阵；H_a为双对角线结构，大小为mp×mp，对角线位置由单位阵I 和零矩阵0构成；H_b大小为mp×np。

所述步骤(2)中的等效矩阵由信息部分H_b与单位矩阵生成：

等效矩阵Q具备与校验矩阵H相一致的围长特性，由此将构造过程等效为对Q的构造。