專利名稱：基于ldpc-bch網(wǎng)格的低碼率編碼方法
基于LDPC-BCH網(wǎng)格的低碼率編碼方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于通信信道編碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于一種基于LDPC-BCH網(wǎng)格的低碼率，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較低且碼長碼率可變的編碼設(shè)計(jì)方法，是一種用于糾正信道差錯(cuò)數(shù)據(jù)的聞效編碼方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字通信系統(tǒng)中，信息比特在傳輸或者存儲(chǔ)過程中常常會(huì)因?yàn)殡S機(jī)噪聲或者其它干擾的影響而導(dǎo)致差錯(cuò)的發(fā)生。信道編譯碼技術(shù)是有效消除數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)差錯(cuò)、保證通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。低碼率編碼可應(yīng)用于極低信噪比通信，在山區(qū)通信，密林通信等復(fù)雜電磁環(huán)境中具有重大需求，是信道編碼技術(shù)研究和應(yīng)用中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
在現(xiàn)有的信道編碼技術(shù)中，低密度奇偶校驗(yàn)碼(Low-Density Parity-Checkcode,以下簡稱LDPC碼)具有最為強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，是目前已知最接近香農(nóng)限(信道容量)的編碼方法，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。但是，作為一種新技術(shù)，LDPC碼的編碼方法設(shè)計(jì)仍然存在諸多的問題。LDPC碼是一種隨機(jī)分組碼，在高碼率下性能優(yōu)異，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。但是，在低碼率條件下LDPC碼的編碼方法設(shè)計(jì)存在巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)一不僅滿足LDPC碼構(gòu)造約束的高性能LDPC碼字極為稀少，同時(shí)高性能的低碼率LDPC碼的編碼矩陣往往異常復(fù)雜，編碼運(yùn)算復(fù)雜度非常高，對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用造成了巨大的困難。開發(fā)低碼率高性能且低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的編碼技術(shù)，對(duì)于解決復(fù)雜電磁環(huán)境中的通信問題，具有非常重要的意義。
LDPC碼采用超稀疏隨機(jī)矩陣作為校驗(yàn)矩陣，其矩陣結(jié)構(gòu)的約束可用一個(gè)雙向Tanner網(wǎng)格圖來描述。如

圖1所示，校驗(yàn)矩陣Hlj中每行i個(gè)非零元素I對(duì)應(yīng)的i個(gè)碼元構(gòu)成一個(gè)碼長為i比特，信息序列長度為i_l比特的奇偶校驗(yàn)碼約束，對(duì)應(yīng)Tanner圖中的一個(gè)i階校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(圖中用小方框表示);矩陣扎每列j個(gè)非零元素I表征該碼元被校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)重復(fù)使用j次，形成一個(gè)碼長為j+Ι比特，信息序列長度為I比特的重復(fù)碼約束，對(duì)應(yīng)Tanner圖中的一個(gè)j階的變量節(jié)點(diǎn)(圖中用小圓圈表示)。此外，校驗(yàn)矩陣中位置為(x，y)的非零元素在Tanner圖中的約束表征為連結(jié)矩陣第x行對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和第y列對(duì)應(yīng)的變量節(jié)點(diǎn)的連結(jié)線。
將LDPC網(wǎng)格中的奇偶校驗(yàn)碼約束替換成其他短子碼約束，從而增加校驗(yàn)序列的方法，稱為廣義LDPC編碼，該方法可以有效地實(shí)現(xiàn)低碼率擴(kuò)展。同時(shí)，若采用的短子碼性能優(yōu)于奇偶校驗(yàn)碼，則生成的碼字具有潛在的性能優(yōu)勢(shì)，如更快的收斂速度和更低的誤碼平底等。但是，性能優(yōu)異的廣義LDPC編碼仍面臨很多設(shè)計(jì)難題，如替代短子碼的選擇以及短子碼與LDPC碼的網(wǎng)格對(duì)應(yīng)等。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于LDPC-BCH網(wǎng)格的低碼率編碼方法，本方法針對(duì)低碼率下高性能、低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的廣義LDPC編碼方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了一種性能優(yōu)越、同時(shí)編碼復(fù)雜度低的低碼率LDPC-BCH編碼結(jié)構(gòu)及編碼方法。
本發(fā)明提出的一種基于LDPC-BCH網(wǎng)格的低碼率編碼方法，其特征在于，采用BCH碼約束替換常規(guī)LDPC網(wǎng)格中的奇偶校驗(yàn)碼約束來擴(kuò)展校驗(yàn)序列，該方法包括以下步驟:
1)進(jìn)行 LDPC 編碼:
設(shè)LDPC的校驗(yàn)矩陣Hl為Ml X Nl維，輸入一個(gè)長度為Kl=Nl_Ml的信息序列aL= [a (O)，a⑴，...，a (Kl-1)]，進(jìn)行LDPC編碼后得到一個(gè)長度為Nl的LDPC碼字cL= [pL, aj，其中Pl= [P (O), P (1),...,P(Ml-1)]為生成的LDPC碼校驗(yàn)序列；
2 )利用步驟1)得到的LDPC碼字進(jìn)行BCH編碼，具體包括:
(1)設(shè)LDPC碼的雙向Tanner圖中第y個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)為iy階(y=0, 1, ---,Ml-1),初始條件下，設(shè)置y=o ；
(2)若仁彡5，將第y個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)替換為iy階的BCH校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，否則轉(zhuǎn)入步驟(13);
(3)令連接到第y個(gè)BCH校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的前iy_l個(gè)LDPC變量節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的比特組成進(jìn)行BCH編碼的信息序列uB，y=[u (O), u (1),…，u (iy-2)]；
(4)選擇一個(gè)信息序列長度為iy_l比特的BCH碼，對(duì)應(yīng)的碼長為ny，將該碼的生成矩陣表示為系統(tǒng)結(jié)構(gòu):
權(quán)利要求
1.一種基于LDPC-BCH網(wǎng)格的低碼率編碼方法，其特征在于，采用BCH碼約束替換常規(guī)LDPC網(wǎng)格中的奇偶校驗(yàn)碼約束來擴(kuò)展校驗(yàn)序列，該方法包括以下步驟； 1)進(jìn)行LDPC編碼: 設(shè)LDPC的校驗(yàn)矩陣凡為M^X隊(duì)維，輸入一個(gè)長度為的信息序列aL= [a (O)，a⑴，...，a (Kl-1)]，進(jìn)行LDPC編碼后得到一個(gè)長度為Nl的LDPC碼字cL= [pL, aj，其中Pl= [P (O), P (I),...,P(Ml-1)]為生成的LDPC碼校驗(yàn)序列； 2)利用步驟I)得到的LDPC碼字進(jìn)行BCH編碼，具體包括: (1)設(shè)LDPC碼的雙向Tanner圖中第y個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)為iy階(y=0,I, ---,Ml-1),初始條件下，設(shè)置y=0 ； (2)若iy> 5，將第y個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)替換為iy階的BCH校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，否則轉(zhuǎn)入步驟(13)； (3)令連接到第y個(gè)BCH校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的前iy_l個(gè)LDPC變量節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的比特組成進(jìn)行BCH 編碼的/[目息序列 uB，y=[u (O), u (I),…，u (iy-2)]； (4)選擇一個(gè)信息序列長度為iy-l比特的BCH碼，對(duì)應(yīng)的碼長為ny，將該碼的生成矩陣表不為系統(tǒng)結(jié)構(gòu):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼方法，其特征在于，還包括4)在LDPC碼字q中任選x位(0≤x≤Kl)信息比特和w位(0≤w≤ML)校驗(yàn)比特 進(jìn)行刪除，生成LDPC傳送序列Ctr_ ；5)對(duì)步驟2)得到的Ml個(gè)刪除BCH序列vpunc;,y(y=0，1，-,ML-1)中，分別刪除zy位 (0彡zy彡npunc>y)，其中npunc;，y為vpum，y的長度，生成Ml個(gè)BCH傳送序列vtMn，y ；6)將步驟4)生成的LDPC傳送序列ctrag與ル個(gè)BCH傳送序列vtran，y—起，組成LDPC-BCH 碼字
全文摘要
本發(fā)明涉及基于LDPC-BCH網(wǎng)格的低碼率編碼方法，屬于通信信道編碼技術(shù)領(lǐng)域，方法包括采用非系統(tǒng)BCH碼約束替換常規(guī)LDPC網(wǎng)格中的奇偶校驗(yàn)碼約束來擴(kuò)展校驗(yàn)序列；對(duì)所得LDPC-BCH碼進(jìn)行LDPC信息比特刪除、校驗(yàn)比特刪除或者BCH傳送比特刪除等方法，實(shí)現(xiàn)可變碼長、可變碼率的低碼率LDPC-BCH編碼。本發(fā)明所提出的編碼方法具有接近香農(nóng)理論限的優(yōu)異性能，且可以用較低的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H03M13/15GK103152058SQ20131007664
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月10日
發(fā)明者殷柳國, 李琪, 陸建華 申請(qǐng)人:清華大學(xué)