Ldpc碼的碼字構(gòu)造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種LDPC碼的碼字構(gòu)造方法,包括以下步驟:步驟一,設(shè)定LDPC碼的校驗矩陣的大小,包括設(shè)定校驗矩陣的行數(shù)目、列數(shù)目、循環(huán)子塊的大小。步驟二,根據(jù)行數(shù)目、列數(shù)目和循環(huán)子塊的大小,計算校驗矩陣包含的循環(huán)子塊的個數(shù),搜索一個最佳的行列度分布,該行列度分布唯一確定了每個循環(huán)子塊的列度值;設(shè)定LDPC碼的碼表,使每個循環(huán)子塊對應(yīng)碼表中相應(yīng)的一行,并且相應(yīng)的一行的數(shù)字個數(shù)與循環(huán)子塊的列度值相等。步驟三,確定碼表中各個數(shù)字的值。本發(fā)明構(gòu)造的碼字為非規(guī)則碼字,列重分布的設(shè)計、短環(huán)的消除算法使得碼字性能接近香農(nóng)限,雙對角形式度2節(jié)點的設(shè)計簡化了編碼器的實現(xiàn),行重的規(guī)則化考慮可以降低碼字的誤碼平層。
【專利說明】LDPC碼的碼字構(gòu)造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碼字構(gòu)造方法,具體地說,涉及一種LDPC碼的碼字構(gòu)造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LDPC碼于1963年由Gallager在他的博士論文中首次提出,同時Gallager還提出了 LDPC碼的概率譯碼算法,但是由于概率迭代譯碼計算過于復(fù)雜,鑒于當(dāng)時的技術(shù)發(fā)展水平難以實現(xiàn),因此LDPC碼在當(dāng)時通信界很快就石沉大海。之后,除了 Tanner在上個世紀(jì)80年代形象化的用二分圖來描述迭代譯碼外,幾乎沒有學(xué)者再對LDPC碼有過更多的關(guān)注。
[0003]而在1993年,Turbo碼的提出則使得人們在45年后,首次看到了一種可以逼近Shannon限的編碼方案。至此人們才開始注意到了迭代譯碼所具備的優(yōu)良性能,與此同時,基于二分圖(Tanner圖)的迭代理論也取得了很大的突破:Spielman[ll]將糾錯過程解釋為錯誤逐漸減少的過程,并證明了基于二分圖的編譯碼算法具有線性的復(fù)雜度,在此基礎(chǔ)上又有學(xué)者提出了利用Expander圖生成具有一定糾錯能力的二分圖的條件和方法,之后Kschischang等人又建立了因子圖(Factor Graph)的理論,進一步深化了基于LDPC迭代譯碼的圖論基礎(chǔ);在這些研究基礎(chǔ)之上,Wiber則提出了基于圖的LDPC迭代譯碼算法。所有了這些發(fā)展基礎(chǔ),使得在1995年,Mackay和Neal發(fā)現(xiàn)了 LDPC碼和Turbo碼一樣具有逼近香農(nóng)限的性能,從而引發(fā)了對LDPC碼研究的熱潮。
[0004]由于LDPC碼比Turbo碼在技術(shù)上、特別在復(fù)雜度上更具有優(yōu)勢,更能適應(yīng)未來系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)傳輸和高性能的要求,因此得到廣泛應(yīng)用。目前采用LDPC碼字的通信系統(tǒng)有:歐洲第二代數(shù)字廣播電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB2系列;IEEE 802.1ln無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn);IEEE802.lie無線廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn);中國數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DTTB),以及北美CCSDS的近地、深空通信系統(tǒng)等等。
[0005]但又由于LDPC發(fā)展較晚,使得其與第三代移動通信失之交臂,不過在未來4G移動通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.16m和北美新一代數(shù)字電視地面標(biāo)準(zhǔn)中,LDPC將是有力的競爭者。
[0006]目前,LDPC的理論基礎(chǔ)確實已經(jīng)逐漸完善,對這類碼字的研究逐漸從純理論轉(zhuǎn)移到理論集合應(yīng)用需求的研究,比如如何用更低的硬件實現(xiàn)復(fù)雜度來進一步提高譯碼算法的糾錯能力;比如如何在保持原有系統(tǒng)硬件開銷不變得情況下,獲得LDPC自適應(yīng)、多碼率傳輸?shù)膽?yīng)用需求等等;比如如何在Gbps的超高速傳輸需求下,設(shè)計LDPC碼字,使得誤碼平層能夠降低到10-12或10-15的數(shù)量級;比如在給定的碼長碼率、子塊大小的情況下,如何研發(fā)出一套簡便的且便于描述的數(shù)學(xué)生成方法以來設(shè)計一套度分布最優(yōu)、沒有四環(huán)、結(jié)構(gòu)盡量隨機且編碼簡單的碼字生成平臺。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的旨在提供一種LDPC碼的碼字構(gòu)造方法,來解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各種不足。
[0008]依據(jù)上述目的,實施本發(fā)明的LDPC碼的碼字構(gòu)造方法,包括以下步驟:步驟一,設(shè)定LDPC碼的校驗矩陣的大小,包括設(shè)定校驗矩陣的行數(shù)目、列數(shù)目、循環(huán)子塊的大小。步驟二,根據(jù)行數(shù)目、列數(shù)目和循環(huán)子塊的大小,計算校驗矩陣包含的循環(huán)子塊的個數(shù),搜索一個最佳的行列度分布,該行列度分布唯一確定了每個循環(huán)子塊的列度值;設(shè)定LDPC碼的碼表,使每個循環(huán)子塊對應(yīng)碼表中相應(yīng)的一行,并且相應(yīng)的一行的數(shù)字個數(shù)與循環(huán)子塊的列度值相等。步驟三,確定碼表中各個數(shù)字的值。
[0009]依據(jù)上述主要特征,步驟二中搜索一個最佳的行列度分布的方法為:設(shè)定列度的可選值;針對每個循環(huán)子塊,從可選值中選擇一個列度值,不同的循環(huán)子塊可以選用相同的列度值;各個循環(huán)子塊選擇的列度值組成一個列度分布,得到多個列度分布,每個列度分布又可對應(yīng)多個行度分布;針對每個列度分布,只選擇分布規(guī)則的行度,組成一對行列度分布;在各對行列度分布中,用EXIT Chart算法或者密度進化理論搜索具有最小譯碼門限值的行列度分布,該行列度分布對應(yīng)了碼表中各行的數(shù)字個數(shù)。
[0010]依據(jù)上述主要特征,校驗矩陣為m行Xn列的矩陣,并且劃分為m行X (n_m)列的信息比特部分和m行Xm列的奇偶冗余比特部分。信息比特部分包括多個循環(huán)子塊,循環(huán)
子塊為m行X q列的矩陣,循環(huán)子塊的個數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種LDPC碼的碼字構(gòu)造方法,其特征是,包括以下步驟:步驟一,設(shè)定LDPC碼的校驗矩陣的大小,包括設(shè)定所述校驗矩陣的行數(shù)目、列數(shù)目、循環(huán)子塊的大??;步驟二,根據(jù)所述行數(shù)目、列數(shù)目和循環(huán)子塊的大小,計算所述校驗矩陣包含的循環(huán)子塊的個數(shù),搜索一個最佳的行列度分布,該行列度分布唯一確定了每個循環(huán)子塊的列度值;設(shè)定LDPC碼的碼表,使所述每個循環(huán)子塊對應(yīng)所述碼表中相應(yīng)的一行,并且所述相應(yīng)的一行的數(shù)字個數(shù)與所述循環(huán)子塊的列度值相等;步驟三,確定所述碼表中各個所述數(shù)字的值。
2.如權(quán)利要求1所述的 方法,其特征是,所述步驟二中搜索一個最佳的行列度分布的方法為:設(shè)定列度的可選值;針對每個循環(huán)子塊,從所述可選值中選擇一個列度值,不同的循環(huán)子塊可以選用相同的列度值;各個循環(huán)子塊選擇的列度值組成一個列度分布,得到多個列度分布,每個列度分布又可對應(yīng)多個行度分布;針對每個列度分布,只選擇分布規(guī)則的行度,組成一對行列度分布;在所述各對行列度分布中,搜索具有最小譯碼門限值的行列度分布,該行列度分布對應(yīng)了碼表中各行的數(shù)字個數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征是,所述校驗矩陣為m行Xn列的矩陣,并且劃分SmSX (n-m)列的信息比特部分和m行Xm列的奇偶冗余比特部分;所述信息比特部分包括多個循環(huán)子塊,所述循環(huán)子塊為m行X q列的矩陣,所述循環(huán)子塊的個數(shù)Z,q為所述循環(huán)子塊的循環(huán)矩陣塊循環(huán)的周期。
4.如權(quán)利要求3所述的方法,其特征是,每個所述循環(huán)子塊的循環(huán)矩陣塊的個數(shù)Q = ^,并且還滿足g > J-^rnax ―丨),以及g > ^max,其中<_為所述校驗矩陣的最大列度值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其特征是,設(shè)定所述信息比特部分為,所述循環(huán)子塊為H1,并且其列重為4,使得所述碼表第I行數(shù)字的個數(shù)為<,并且所述<個數(shù)值為所述循環(huán)子塊H1子矩陣的第一列的<個I的位置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,其特征是,所述循環(huán)子塊H1第一列中<個I的位置的集合為 J = {心_ = I,U:},其中 a; =(2+乂,x; e{0,l,…,《-1},乂 e {θ,1,...,0-?} ’i = \,2,-,d'v,并且剩下的 q_l 列中 I 的位置為<,,=?/*0+4)ιηο(1/?,j = 1,2,…,q-1,= …X。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征是,隨機地在{0,1,…,Q-1}中選取{乂,>4,.?} ’并且滿足所述{乂,>4,.?丨中相同的值的個數(shù)不能超過兩個,否則重新選?。浑S機地在{0,1,…,Q-1}中選取Ιχ?,χ;,...,^^^,并且滿足所述 ,xk..., X1dj卜各個值之間各不相同,否則重新選取; 各個^之間的距離不等于I。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征是,對于不同的循環(huán)子塊H1和Hk之間,滿足當(dāng)
9.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征是,所述規(guī)則的行度分布具有如下的形式: 其中,X指數(shù)上的k和k+1分別代表所述校驗矩陣中的行度值為k,k+1,而pf|-疋表示校驗矩陣中行度值為k的行的數(shù)量占總行數(shù)m的比例為pT|-1,同樣疋-|_疋」表示校驗矩陣中行度值為k+Ι的行的數(shù)量占總行數(shù)m的比例為疋其中f是校驗矩陣行重的平均值,是從確定的列度分布中的平均列重&得來的,關(guān)系為,? = Kx=,|_忑」為比f小的最大整數(shù),pf|為比疋大的最小整數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,其特征是,設(shè)定{0,1,…,(P1Q-1M中的每個值都重復(fù) 次,得到空間Y1; 設(shè)定{P 4,…,Q-1}中的每個值重復(fù)!"元"I次得到空間Y2 ; 每次乂隨機的從Y= (Y1, Y2I取一個值,取值之后,則對應(yīng)的值就在Y = (Y1, Y2I中減少一個。 其中為平均行重。
11.一種如權(quán)利要求1所述的方法生成的LDPC碼字,其特征是,所述碼字具有*碼率、碼長為16200、循環(huán)子塊的大小為360,其碼表為:
12.—種如權(quán)利要求1所述的方法生成的LDPC碼字,其特征是,所述碼字具有*碼率、碼長為16200、循環(huán)子塊的大小為360,其碼表為:
13.—種如權(quán)利要求1所述的方法生成的LDPC碼字,其特征是,所述碼字具有I碼率、
碼長為16200、循環(huán)子塊的大小為360,其碼表為:
14.一種如權(quán)利要求1所述的方法生成的LDPC碼字,其特征是,所述碼字具有-碼率、碼長為64800、循環(huán)子塊的大小為360,其碼表為:
15.一種如權(quán)利要求1所述的方法生成的LDPC碼字,其特征是,所述碼字具有碼率、碼長為64800、循環(huán)子塊的大小為360,其碼表為:
16.一種如權(quán)利要求1所述的方法生成的LDPC碼字,其特征是,所述碼字具有I碼率、 碼長為64800、循環(huán)子塊的大小為360,其碼表為:
【文檔編號】H03M13/11GK103427847SQ201210275319
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月3日
【發(fā)明者】徐胤, 管云峰, 何大治, 史毅俊, 堯勇仕, 趙杰, 趙善坤, 陳宏麗, 楊帆 申請人:上海數(shù)字電視國家工程研究中心有限公司