本发明专利技术公开了一种码长连续变化的准循环低密度奇偶校验码及其构造方法，特征是利用一组移位项系数构造的校验矩阵能够实现码长的连续变化；所构造出的一类特纳图周长值至少为十的具有很高纠错能力的规则准循环低密度奇偶校验码，能够提供丰富码率和码长的码字，并且具有利于解码器硬件实现的简单结构，与一般的准循环低密度奇偶校验码校验矩阵构造方法相比，本发明专利技术的构造方法大大增加了多种码率下可用的高性能准循环低密度奇偶校验码数量，更好地服务于自适应链路系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信道编解码技术中低密度奇偶校验码的构造方法
，特别涉及码长连续变化的准循环低密度奇偶校验(LDPC)码的构造方法。
技术介绍
《科技信息》(2007年第36期，206页)指出在第四代移动通信系统关键技术中，将采用更高级的信道编码方案，如低密度奇偶校验码，以在极低的信噪比下保证足够的性能。考虑到实际系统中传输协议的多样性，需要尽量构造在码长和码率上能够连续变化的码字。但从目前的研究结果来看很难在保证性能的前提下实现码长码率的连续变化，因此这成为了低密度奇偶校验码的研究热点与难点。 美国《IEEE信息论汇刊》(IEEE Trans.Inf.Theory，vol.50，no.8，pp.1788-1793，2004)提出了准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的概念，其校验矩阵H具有类循环特性，与随机构造的码字相比，其优点是能够利用移位寄存器实现线性时间编码，并且只需要很少的存储空间来存储编码矩阵。 校验矩阵H的特纳图周长(girth)值是衡量LDPC码性能的重要参数，因为具有短特纳图周长值的圈会影响迭代解码过程中外信息的相关性，从而降低解码性能，所以准循环低密度奇偶校验码的研究主要集中于构造具有较高特纳图周长值的校验矩阵H及性能优异的中短码长的码字。 目前有多种方法能够构造出高特纳图周长值的校验矩阵H，但所得到的码字码长和码率都是跳跃的，无法满足系统自适应要求，从而限制了其在实际系统中的应用。在未来移动通信系统中，传输的多媒体业务如语音、视频会议、流媒体、网页浏览等具有不同的服务质量(QoS)需求，这就需要无线链路具备自适应的能力，即能够根据业务和信道情况自适应调整链路参数，如数据帧长、信道编码的码率与码长等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种码长连续变化(Continuously Variable LengthCVL)的准循环低密度奇偶校验码的构造方法，以构造出一类特纳图周长值至少为十的具有很高纠错能力的规则低密度奇偶校验码，这种低密度奇偶校验码能够提供丰富码率和码长的码字，并且具有利于解码器硬件实现的简单结构。 本专利技术码长连续变化的准循环低密度奇偶校验码的构造方法，包括构造mL×nL的准循环低密度奇偶校验码校验矩阵H 式1 式1中所示的校验矩阵H行重为n，列重为m，m＝2，3，n>m；L×L的子矩阵 由单位阵向右循环移位移位项系数值aij得到，其中aij定义在环基数为L的整数环上，i∈0，1，…，m-1；j∈0，1，…，n-1；当所构造的校验矩阵H满秩时，利用式1构造的码字码率为码长为N＝nL；其特征在于 设子矩阵移位项系数aij aij＝2ilj 式2 式2中lj为非负整数，其中0≤j<n，且当x≤y时，有lx≤ly； 先消除校验矩阵H中小特纳图周长值的圈 对于列重为2的式1所示校验矩阵H及式2所示的其子矩阵移位项系数，设环基数L值大于等于一个固定的环基数界限的最小值Lmin，则校验矩阵H特纳图周长值为12的充分必要条件为 式3 式3中j0、j1、j2、j3至多有两个相等； 对于列重为3的式1所示校验矩阵H及式2所示的其子矩阵移位项系数，设环基数L值大于等于一个固定的环基数界限的最小值Lmin，则校验矩阵H特纳图周长值为10的充分必要条件为 式4 式4中j0、j1、j2、j3至多有两个相等； 按照式2得到满足校验矩阵H特纳图周长值要求的所有aij； 接着选取环基数界限的最小值Lmin 设校验矩阵H的特纳图周长值为10，环基数的最小值为 Lmin＝2(2m-1-20)(ln-1-l0)+1 式5 则当环基数满足L>Lmin时，利用固定的移位项系数所构造的校验矩阵H特纳图周长值为10；在编码器硬件实现中，只需要存储移位项系数值aij，并利用移位寄存器实现循环移位的结构。 本专利技术提出的码长连续变化的准循环低密度奇偶校验码及其构造方法，当环基数大于某个门限值时，在此环内通过式2选择参数生成移位项系数值，在设计中，有限环基数为连续的整数，且基数与码长呈线性关系，因此利用这组组移位项系数构造的校验矩阵能够实现码长的连续变化；所构造出的一类特纳图周长值至少为十的具有很高纠错能力的规则准循环低密度奇偶校验码，能够提供丰富码率和码长的码字，并且具有利于解码器硬件实现的简单结构，与一般的准循环低密度奇偶校验码校验矩阵构造方法相比，本专利技术构造方法构造的LDPC码能够实现码长的连续变化，并且能够构造出多种码率的码字，更好地服务于自适应链路系统；在编码器硬件实现中，只需要存储移位项系数值aij，并利用移位寄存器实现循环移位的结构。 附图说明 图1为表2仿真参数条件下，本专利技术方法与标准随机低密度奇偶校验码的性能比较图； 图2为表3仿真参数条件下，本专利技术方法与标准随机低密度奇偶校验码以及3D-Lattice方法构造的低密度奇偶校验码的性能比较图； 图3为固定信噪比下误码率(BER)随码长变化曲线图。 具体实施例方式 实施例1 一、确定校验矩阵H的参数 构造mL×nL的准循环低密度奇偶校验码校验矩阵H 式1 式1中所示的校验矩阵H行重为n，列重为m；L×L的子矩阵 由单位阵向右循环移位移位项系数值aij得到，其中aij定义在环基数为L的整数环上，i∈0，1，…，m-1；j∈0，1，…，n-1；当所构造的校验矩阵H满秩时，利用式1构造的码字码率为码长为N＝nL。确定校验矩阵H的列重m，选定码率R，利用公式n＝m/(1-R)，得到校验矩阵H的行重为n。构造列重m为3的校验矩阵H，选取码率2/5，得到行重n为5。 二、校验矩阵H移位项系数的选取 设子矩阵移位项系数aij aij＝2ilj 式2 式2中lj为非负整数，其中0≤j<n，且当x≤y时，有lx≤ly； 下面消除校验矩阵H中小特纳图周长值的圈 对于列重为3的式1所示校验矩阵H及式2所示的其子矩阵移位项系数，设环基数L值大于等于一个固定的环基数界限的最小值Lmin，则校验矩阵H特纳图周长值为10的充分必要条件为 式4 式4中j0、j1、j2、j3至多有两个相等； 按照式4选取li，得到l0＝0、l1＝1、l2＝5、l3＝14、l4＝25，按照式2得到满足校验矩阵H特纳图周长值要求的所有aija00＝0，a01＝1，a02＝5，a03＝14，a04＝25，a10＝0，a11＝2，a12＝10，a13＝28，a14＝50，a20＝0，a21＝4，a22＝20，a23＝56，a24＝100。 三、环基数最小值Lmin的选取 设校验矩阵H的特纳图周长值为10，环基数的最小值为 Lmin＝2(2m-1-20)(ln-1-l0)+1 式5 则当环基数满足L>Lmin时，利用固定的移位项系数所构造的校验矩阵H特纳图周长值为10，利用求得的li按照式5计算环基数界限的最小值Lmin＝2(23-1-20)(25-0)+1＝151。 四、构造校验矩阵H 利用移位项系数按照式1构造校验矩阵H。由于Lmin＝151，校验矩本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种码长连续变化的准循环低密度奇偶校验码的构造方法，包括：构造ｍＬ×ｎＬ的准循环低密度奇偶校验码校验矩阵Ｈ： ＊＊＊ 式１ 式１中所示的校验矩阵Ｈ行重为ｎ，ｎ＝１，２，…９，列重为ｍ，ｍ＝２，３，ｎ＞ｍ；Ｌ×Ｌ的子矩阵Ｐ↑［ａ↓［ｉｊ］］由单位阵向右循环移位移位项系数值ａ↓［ｉｊ］得到，其中ａ↓［ｉｊ］定义在环基数为Ｌ的整数环上，ｉ∈０，１，…，ｍ－１；ｊ∈０，１，…，ｎ－１；当所构造的校验矩阵Ｈ满秩时，利用式１构造的码字码率为＊＊＊，码长为Ｎ＝ｎＬ；其特征在于： 设子矩阵移位项系数ａ↓［ｉｊ］： ａ↓［ｉｊ］＝２↑［ｉ］ｌ↓［ｊ］ 式２ 式２中ｌ↓［ｊ］为非负整数，其中０≤ｊ＜ｎ，且当ｘ≤ｙ时，有ｌ↓［ｘ］≤ｌ↓［ｙ］； 先消除校验矩阵Ｈ中小特纳图周长值的圈： 对于列重为２的式１所示校验矩阵Ｈ及式２所示的其子矩阵移位项系数，设环基数Ｌ值大于等于一个固定的环基数界限的最小值Ｌ↓［ｍｉｎ］，则校验矩阵Ｈ特纳图周长值为１２的充分必要条件为： ｜ｌ↓［ｊ０］－ｌ↓［ｊ１］｜≠｜ｌ↓［ｊ２］－ｌ↓［ｊ３］｜ 式３ 式３中ｊ↓［０］、ｊ↓［１］、ｊ↓［２］、ｊ↓［３］至多有两个相等； 对于列重为３的式１所示校验矩阵Ｈ及式２所示的其子矩阵移位项系数，设环基数Ｌ值大于等于一个固定的环基数界限的最小值Ｌ↓［ｍｉｎ］，则校验矩阵Ｈ特纳图周长值为１０的充分必要条件为： ＊＊＊ 式４ 式４中ｊ↓［０］、ｊ↓［１］、ｊ↓［２］、ｊ↓［３］至多有两个相等； 按照式２得到满足校验矩阵Ｈ特纳图周长值要求的所有ａ↓［ｉｊ］； 接着选取环基数界限的最小值Ｌ↓［ｍｉｎ］： 设校验矩阵Ｈ的特纳图周长值为１０，环基数的最小值为： Ｌ↓［ｍｉｎ］＝２（２↑［ｍ－１］－２↑［０］）（ｌ↓［ｎ－１］－ｌ↓［０］）＋１ 式５ 则当环基数满足Ｌ＞Ｌ↓［ｍｉｎ］时，利用固定的移位项系数所构造的校验矩阵Ｈ特纳图周长值为１０；在编码器硬件实现中，只需要存储移位项系数值ａ↓［ｉｊ］，并利用移位寄存器实现循环移位的结构。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，周武旸，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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