Ldpc碼的編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及編碼方法領(lǐng)域，特別涉及一種LDPC碼的編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 低密度奇偶校驗(yàn)碼字（Low density Parity Check, LDPC)根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要可以分 為兩類，一類是隨機(jī)的碼字，最經(jīng)典的當(dāng)屬M(fèi)acKay碼，他還有專門的網(wǎng)頁(yè)給出他的各種碼 字（MacKay 1999) (Richardson 2001) (Luby 2001) (Richardson and Urbanke 2001);另外 一類是基于代數(shù)組合結(jié)構(gòu)（Combinatorial)來(lái)設(shè)計(jì)的碼字。隨機(jī)碼字能夠非常好的逼近香 農(nóng)極限，但是由于' Γ分布的隨機(jī)性，導(dǎo)致編碼器的設(shè)計(jì)和譯碼器的設(shè)計(jì)并不具有并行或者 規(guī)律性可遵循，所以不適合需要具備一定吞吐量系統(tǒng)，因此也就沒有被廣泛應(yīng)用了。
[0003] 而基于結(jié)構(gòu)化的LDPC碼字的出現(xiàn)很好的解決了這方面的問題，這其中，有一類基 于有限域（Finite Geometry)設(shè)計(jì)的碼字具有很好的性能（Y. Kou and S. Lin 2001)，但是 這類碼字的缺點(diǎn)是由于其H矩陣密度比較高（大的行重列重），所以當(dāng)使用基于置信傳播的 一類算法時(shí)，復(fù)雜度非常高。而另一類準(zhǔn)循環(huán)碼字（Quasi-cyclic LDPC，QC-LDPC)是一類非 常重要的基于代數(shù)組合構(gòu)造的碼字。QC-LDPC碼字主要的構(gòu)造是基于準(zhǔn)循環(huán)的單位子矩陣。 (J. L. Fan 2000) (R. M. Tanner 2001) (R. M. Tanner 2001) (Τ. Okamura 2003) (R. Μ. Tanner 2004)這種準(zhǔn)循環(huán)的單位子矩陣結(jié)構(gòu)非常適合實(shí)現(xiàn)并行操作的硬件，比如譯碼實(shí)現(xiàn)并行度 大、進(jìn)而高吞吐率的譯碼器。傳統(tǒng)的這種QC-LDPC碼字盡管適合并行度高的譯碼器實(shí)現(xiàn)，提 高了吞吐率，但是通過(guò)逆向方法得到了 QC結(jié)構(gòu)的生成矩陣可能并不稀疏，或者就算稀疏， 其用生成矩陣來(lái)編碼得到校驗(yàn)比特并不是顯然的，要通過(guò)求線性方程組來(lái)獲得，因此傳統(tǒng) 的QC-LDPC碼字的編碼器還是相對(duì)復(fù)雜的。為了解決這個(gè)問題，學(xué)者Zhang和Ryan首先提 出的結(jié)構(gòu)化的重復(fù)累積碼（Structured Irregular Repeat Accumulator code，S-IRA) LDPC 碼字（Zhang and Ryan 2006)，該結(jié)構(gòu)在適合高并行譯碼器的實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，可以以非常簡(jiǎn)便 商效的方法來(lái)完成編碼。
[0004] 該種碼字結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)，信息比特所對(duì)應(yīng)的矩陣部分由準(zhǔn)循環(huán)子矩陣組成，而 校驗(yàn)比特所對(duì)應(yīng)的矩陣部分是由雙對(duì)角陣組成的。
[0005] 目前S-IRA碼字已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各大通信標(biāo)準(zhǔn)中，主要包括，歐洲第二代數(shù)字 廣播電視傳輸標(biāo)準(zhǔn) DVB 系列（ETSI, 2006, DVBT2 2009, DVB-C22009, DVB-NGH 2012) ;IEEE 802. Iln無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802. Iln 2009) ;IEEE802. lie無(wú)線廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802. 16e 2006);中國(guó)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)（DTTB) (GB20600-2006);移動(dòng)多媒體廣播 (CMMB 2006);北美CCSDS的近地深空通信系統(tǒng)（CCSDS 2007);以及一些磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的標(biāo) 準(zhǔn)等等。分析現(xiàn)在最新標(biāo)準(zhǔn)中所采用的結(jié)構(gòu)化的重復(fù)累加碼，我們發(fā)現(xiàn)在中高碼率，該種類 的LDPC碼字可以借助于密度進(jìn)化理論或者外信息圖（EXIT)來(lái)設(shè)計(jì)，并展現(xiàn)出逼近香濃限 的性能。但是在低碼率，比如1/5,1/4,1/3,1/2等碼率，采用結(jié)構(gòu)化的重復(fù)累加結(jié)構(gòu)并不能 很好的逼近香濃限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中，采用結(jié)構(gòu)化的重復(fù)累加結(jié)構(gòu)并不能很好的逼近 香濃限。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種LDPC碼的編碼方法，包括如下步驟：
[0008] 基于信源編碼后的比特流得到LDPC矩陣中的信息比特，并設(shè)定所述LDPC矩陣中 校驗(yàn)部分的大小以及循環(huán)子陣的大??；其中，所述校驗(yàn)部分包括第一校驗(yàn)部分和第二校驗(yàn) 部分；
[0009] 初始化所述校驗(yàn)部分所對(duì)應(yīng)的各校驗(yàn)比特；
[0010] 依照所述循環(huán)子陣的大小將所述信息比特進(jìn)行分組以得到多個(gè)信息比特組，其中 每個(gè)信息比特組對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)碼表中的一行校驗(yàn)比特地址；
[0011] 將各個(gè)信息比特組中的第一個(gè)信息比特與預(yù)設(shè)碼表中對(duì)應(yīng)的一行校驗(yàn)比特地址 依照第一累加方式對(duì)校驗(yàn)比特進(jìn)行處理，并將各個(gè)信息比特組中的其他信息比特根據(jù)對(duì)應(yīng) 的校驗(yàn)比特地址依照第二累加方式對(duì)校驗(yàn)比特進(jìn)行處理，以得到經(jīng)過(guò)累加處理后的校驗(yàn)部 分；
[0012] 針對(duì)經(jīng)過(guò)累加處理后的校驗(yàn)部分中屬于第一校驗(yàn)部分的校驗(yàn)比特依照第一處理 方式進(jìn)行處理，以得到編碼后的第一校驗(yàn)部分；將編碼后的第一校驗(yàn)部分按照循環(huán)子陣的 大小進(jìn)行分組，以得到多個(gè)校驗(yàn)比特組，其中每個(gè)校驗(yàn)比特組對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)碼表中屬于所述第 二校驗(yàn)部分的一行校驗(yàn)比特地址；
[0013] 將各個(gè)校驗(yàn)比特組中的第一個(gè)校驗(yàn)比特與預(yù)設(shè)碼表中屬于所述第二校驗(yàn)部分的 一行校驗(yàn)比特地址依照第一累加方式對(duì)第二校驗(yàn)部分進(jìn)行處理，并將各個(gè)校驗(yàn)比特組中的 其他校驗(yàn)比特對(duì)第二校驗(yàn)部分的該行校驗(yàn)比特地址依照第二累加方式對(duì)該第二校驗(yàn)比特 部分進(jìn)行處理，以得到編碼后的第二校驗(yàn)部分；
[0014] 基于所述編碼后的第一校驗(yàn)部分和編碼后的第二校驗(yàn)部分組成編碼后的校驗(yàn)部 分。
[0015] 可選的，所述信息比特的個(gè)數(shù)為K、所述循環(huán)子陣的大小為q*q ;所述依照所述循 環(huán)子陣的大小將所述信息比特進(jìn)行分組以得到多個(gè)信息比特組包括：設(shè)置所述信息比特為 I = ( λ。，λ . . .，λ K D ;將所述信息比特按順序以q個(gè)比特為一組進(jìn)行分組以得到多個(gè)信 息比特組。
[0016] 可選的，所述將各個(gè)信息比特組中的第一個(gè)信息比特與預(yù)設(shè)碼表中對(duì)應(yīng)的一行校 驗(yàn)比特地址依照第一累加方式對(duì)校驗(yàn)比特進(jìn)行處理包括：
[0017] 依序?qū)⒚總€(gè)信息比特組中的第一個(gè)信息比特分別對(duì)預(yù)設(shè)碼表中對(duì)應(yīng)行數(shù)字為地 址的校驗(yàn)比特進(jìn)行模2累加處理。
[0018] 可選的，所述將各個(gè)校驗(yàn)比特組中的第一個(gè)校驗(yàn)比特與預(yù)設(shè)碼表中屬于所述第二 校驗(yàn)部分的一行校驗(yàn)比特地址依照第一累加方式對(duì)第二校驗(yàn)部分進(jìn)行處理包括：
[0019] 依序?qū)⒚總€(gè)校驗(yàn)比特組中的第一個(gè)校驗(yàn)比特分別對(duì)預(yù)設(shè)碼表中對(duì)應(yīng)行數(shù)字為地 址的屬于第二校驗(yàn)部分的校驗(yàn)比特進(jìn)行模2累加處理。
[0020] 可選的，所述將各個(gè)信息比特組中的其他信息比特與預(yù)設(shè)碼表依照第二累加方式 進(jìn)行處理包括：
[0021] 將每個(gè)信息比特組中的其他信息比特分別對(duì)按照yl為地址的校驗(yàn)比特進(jìn)行累加 處理，其中，yl的表達(dá)式為：
[0023] 其中，Xl是指與每個(gè)信息比特組中第一個(gè)信息比特相關(guān)的校驗(yàn)比特對(duì)應(yīng)的地址、 Q1為第一校驗(yàn)的大小與循環(huán)矩陣的大小的比值、Q2為第二校驗(yàn)部分的大小與循環(huán)矩陣的大 小的比值、Ml表示第一校驗(yàn)部分的校驗(yàn)比特的數(shù)目、M2表示第二校驗(yàn)部分的校驗(yàn)比特的數(shù) 目、i表示信息比特組中除了第一個(gè)信息比特之外的信息比特的序號(hào)，序號(hào)的數(shù)值范圍為1 到 q_l之間。
[0024] 可選的，所述將各個(gè)校驗(yàn)比特組中的其他校驗(yàn)比特根據(jù)對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)比特地址依照 第二累加方式對(duì)第二校驗(yàn)比特部分進(jìn)行處理包括：
[0025] 將每個(gè)校驗(yàn)比特組中的其他校驗(yàn)比特分別對(duì)按照y2為地址的校驗(yàn)比特進(jìn)行累加 處理，其中，y2的表達(dá)式為：
[0027] 其中，x2是指與每個(gè)校驗(yàn)比特組中第一個(gè)校驗(yàn)比特相關(guān)的校驗(yàn)比特對(duì)應(yīng)的地址、 Q1為第一校驗(yàn)部分的大小與循環(huán)矩陣的大小的比值、Q2為第二校驗(yàn)部分的大小與循環(huán)矩陣 的大小的比值、Ml表示第一校驗(yàn)部分的校驗(yàn)比特的數(shù)目（大?。?、M2表示第二校驗(yàn)部分的 校驗(yàn)比特的數(shù)目（大?。?、i表示每個(gè)校驗(yàn)比特組中除了第一個(gè)校驗(yàn)比特（序號(hào)為0)之外 的校驗(yàn)比特的序號(hào)，序號(hào)的數(shù)值范圍為1到q-Ι之間。
[0028] 可選的，所述預(yù)設(shè)碼表的碼率為1/4 ;碼長(zhǎng)η = 57600 ;信息比特k = 14400，校驗(yàn) 部分的大小m = 43200,其中第一校驗(yàn)部分的大小為Ml = 1600、第二校驗(yàn)部分的大小為M2 =41600 ;循環(huán)矩陣的大小q = 320 ;Q1 = Ml/q = 5 ;Q2 = M2/q = 130。該預(yù)設(shè)碼表為：
[0029]


[0032] 其中，屬于所述第二校驗(yàn)比特部分的校驗(yàn)比特地址為所述預(yù)設(shè)碼表中的最后Ql 行，其中Ql根據(jù)第一校驗(yàn)部分的大小與循環(huán)矩陣的大小的比值來(lái)確定。
[0033] 可選的，所述針對(duì)經(jīng)過(guò)累加處理后的校驗(yàn)部分中屬于第一校驗(yàn)部分的校驗(yàn)比特依 照第一處理方式進(jìn)行處理，以得到編碼后的第一校驗(yàn)部分是指：
[0034] 對(duì)于經(jīng)過(guò)累加處理后的校驗(yàn)部分中屬于第一校驗(yàn)部分的校驗(yàn)比特依照公式進(jìn)行 處理。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下有益效果：
[0036] 通過(guò)大量仿真模擬，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例提出的低碼率的碼字具有比現(xiàn)有最新標(biāo)準(zhǔn) 中的同碼率碼字更接近香濃限的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1是本發(fā)明的一種LDPC碼的編碼方法的【具體實(shí)施方式】的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中，采用結(jié)構(gòu)化的重復(fù)累加結(jié)構(gòu)并不能很好的逼近香濃限。
[0039] 針對(duì)上述問題，發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究，提供了一種LDPC碼的編碼方法，通過(guò)大量仿真 模擬，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例提出的低碼率的碼字具有比現(xiàn)有最新標(biāo)準(zhǔn)中的同碼率碼字更接近 香濃限的