CN101820288A - 低密度校验码的信息处理方法 - Google Patents

Abstract

一种通信技术领域的低密度校验码的信息处理方法，包括以下步骤：发送端对低密度校验码的校验矩阵H1做旋转调整处理，得到处理后的矩阵H2；使用低密度校验码编码器对原始数据向量V按照矩阵H2进行发送处理，得到发送码字向量X，并通过信道发送该发送码字向量X；接收端接收到码字向量Y，并按照接收的顺序将码字向量Y直接存入译码器缓存中；接收端使用现有的分层低密度校验码的译码器对码字向量Y进行接收处理，得到码字向量Z，且将码字向量Z按接收的顺序直接输出。本发明省去了低密度校验码译码器的输入输出循环移位网络，减少了译码器的面积和功耗，并且不增加发端的处理复杂度，不降低码字的纠错性能。

Description

低密度校验码的信息处理方法

技术领域

本发明涉及的是一种通信技术领域的方法，具体是一种低密度校验码的信息处理方法。

背景技术

LDPC码(low density parity check codes，低密度校验码)是1963年Gallager首先提出的一种编码技术，它可用作多种通信系统或信息存贮系统的纠错/检错技术。由于它具有逼近信道极限的性能，成为近十年来最受关注的一项热门技术。LDPC码译码器通常有三种结构形式：串行结构、全并行结构、部分并行结构。串行结构LDPC码译码器结构简单，硬件资源消耗较少，但译码速度慢吞吐量较低；全并行结构译码速度快吞吐量高，但结构复杂、硬件资源消耗非常大；部分并行结构可在译码处理速度和数据吞吐量之间取得折中，复杂度和硬件资源消耗介于串行结构和全并行结构之间。部分并行结构是目前LDPC码译码器设计中比较通用的方案。

经过对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：200710044708，名称为：分层的低密度校验码译码器及译码处理方法，提供了一种低密度校验码的译码处理方法，该技术利用了码字的并行度进行快速译码，但是该技术具有如下缺点：在输入和输出步骤中需要有循环交织网络进行输入输出码字的顺序交换，因此处理复杂，功耗大，成本高，处理速度慢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种低密度校验码的信息处理方法。本发明通过发送端的旋转调整处理，使得在接收端的处理中，不再需要输入输出准循环移位交织网络，从而在不降低传输系统的纠错性能的前提下大大降低了译码器功耗和面积，成本降低且信息处理的速度明显提高。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步，发送端对低密度校验码的校验矩阵H1做旋转调整处理，得到处理后的矩阵H2。

所述的旋转调整处理，包括以下步骤：

1)将M*p行、N*p列低密度校验码的校验矩阵H1转换为M行、N列的母矩阵M1，母矩阵M1中的每一个元素代表一个p*p的矩阵，其中：当p*p的矩阵是零矩阵时，母矩阵M1中对应的元素为-1；否则，母矩阵M1的元素是该p*p的循环移位单位矩阵的循环移位因子；

2)当母矩阵M1第i列的第一个不是-1的元素位于第j行时，将该元素通过减去x调整为0，且当第i列、第j+n行的元素不是-1且第i列、第j+n行的元素大于或者等于x时，将第i列、第j+n行的元素直接减去x，当第i列、第j+n行的元素不是-1且第i列、第j+n行的元素小于x时，将第i列、第j+n行的元素加上p后再减去x，当第i列、第j+n行的元素是-1时，保持第i列、第j+n行的元素为-1，由此得到新的M行、N列的母矩阵M2，其中：1≤i≤N，1≤j≤M，j≤j+n≤M；

3)将新的M行、N列母矩阵M2转换为M*p行、N*p列低密度校验码的校验矩阵H2，其中：母矩阵G2中的每一个元素代表一个p*p的矩阵，其中：母矩阵的元素是-1时，对应的p*p的矩阵是零矩阵；否则，母矩阵的元素代表对应的p*p的矩阵循环移位因子。

所述的循环移位因子是单位矩阵的各列向右移位得到该矩阵的移位列数。

第二步，使用低密度校验码编码器对原始数据向量V按照矩阵H2进行发送处理，得到发送码字向量X，并通过信道发送该发送码字向量X。

所述的发送处理，具体是：

XH2^T＝0，

其中：X＝[VC]，V是原始数据向量，X是原始数据向量中的信息部分，C是原始数据向量中的校验部分，H2是第一步得到的处理后的矩阵，T是矩阵转置符号。

所述的信道是无线信道，或者是有线信道。

第三步，接收端接收到码字向量Y，并按照接收的顺序将码字向量Y直接存入译码器缓存中。

第四步，接收端使用现有的分层低密度校验码的译码器对码字向量Y进行接收处理，得到码字向量Z，且将码字向量Z按接收的顺序直接输出。

所述的接收处理是基于分层的信息传播方法，或者是基于分层的最小和方法，或者是基于分层的带乘性修正的最小和方法，或者是基于分层的带加性修正的最小和方法。

第五步，返回第二步，进行新数据的发送，对新的原始数据向量V′进行信息处理。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过发送端采用的旋转调整处理方法，在接收端不再使用输入循环移位交织网络和输出循环移位交织网络，使得译码器结构硬件资源使用降低约15％-20％，从而大大减少了硬件资源，减少了功耗，降低了成本，不增加系统发送端的处理复杂度，且不降低码字的纠错性能。

附图说明

图1是实施例的校验矩阵H1的示意图；

图2是实施例的旋转调整处理后得到的矩阵H2的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本实施例包括以下步骤：

第一步，发送端对低密度校验码的校验矩阵H1做旋转调整处理，得到处理后的矩阵H2。

本实施例中的低密度校验码的校验矩阵H1是一个4*16行、8*16列的矩阵，具体如图1所示，其中：空白的地方表示0，有点的地方表示1。

所述的旋转调整处理，包括以下步骤：

1)将4*16行、8*16列低密度校验码的校验矩阵H1转换为4行、8列的母矩阵M1，母矩阵M1中的每一个元素代表一个16*16的矩阵，其中：当16*16的矩阵是零矩阵时，母矩阵M1中对应的元素为-1；否则，母矩阵M1的元素是该16*16的循环移位单位矩阵的循环移位因子；

本实施例得到的母矩阵M1具体为：

$M1=\left[\begin{array}{cccccccc}0& -1& -1& 0& 13& -1& -1& 8\\ 0& 0& -1& -1& 5& 5& 0& -1\\ -1& 0& 0& -1& 10& 8& 4& 3\\ -1& -1& 0& 0& -1& 12& -1& 13\end{array}\right].$

2)当母矩阵M1第i列的第一个不是-1的元素位于第j行时，将该元素通过减去x调整为0，且当第i列、第j+n行的元素不是-1且第i列、第j+n行的元素大于或者等于x时，将第i列、第j+n行的元素直接减去x，当第i列、第j+n行的元素不是-1且第i列、第j+n行的元素小于x时，将第i列、第j+n行的元素加上16后再减去x，当第i列、第j+n行的元素是-1时，保持第i列、第j+n行的元素为-1，由此得到新的4行、8列的母矩阵M2，其中：1≤i≤8，1≤j≤4，j≤j+n≤4；

本实施例得到的母矩阵M2具体是：

$M2=\left[\begin{array}{cccccccc}0& -1& -1& 0& 0& -1& -1& 0\\ 0& 0& -1& -1& 8& 0& 0& -1\\ -1& 0& 0& -1& 13& 3& 4& 11\\ -1& -1& 0& 0& -1& 7& -1& 5\end{array}\right].$

3)将新的4行、8列母矩阵M2转换为4*16行、8*16列低密度校验码的校验矩阵H2，其中：母矩阵G2中的每一个元素代表一个16*16的矩阵，其中：母矩阵的元素是-1时，对应的p*p的矩阵是零矩阵；否则，母矩阵的元素代表对应的16*16的矩阵循环移位因子。

所述的循环移位因子是单位矩阵的各列向右移位得到该矩阵的移位列数。

本实施例得到的旋转调整处理后的矩阵如图2所示，其中：空白的地方表示0，有点的地方表示1，阴影部分表示对应的母矩阵各列首行非-1的元素。

第二步，使用低密度校验码编码器对原始数据向量V按照矩阵H2进行发送处理，得到发送码字向量X，并通过无线信道发送该发送码字向量X。

所述的发送处理，具体是：

XH2^T＝0，

其中：X＝[VC]，V是原始数据向量，X是原始数据向量中的信息部分，C是原始数据向量中的校验部分，H2是第一步得到的处理后的矩阵，T是矩阵转置符号。

第三步，接收端接收到码字向量Y，并按照接收的顺序将码字向量Y直接存入译码器缓存中。

第四步，接收端使用现有的分层低密度校验码的译码器对码字向量Y进行接收处理，得到码字向量Z，且将码字向量Z按接收的顺序直接输出。

本实施例中的接收处理是现有技术中基于分层的最小和方法。

第五步，返回第二步，进行新数据的发送，对新的原始数据向量V′进行信息处理。

当处理一个码长为8064的低密度校验码，其母矩阵为84*42，扩展因子为96，译码器输入软值位宽8位，在可编程门阵列EP2C70上综合时，使用现有方法需要32644个逻辑单元，但是使用本实施例方法后，逻辑单元的使用量减小为27843个，即减小了14.7％的资源使用量，且码字的纠错性能不变。

Claims (6)

1.一种低密度校验码的信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，发送端对低密度校验码的校验矩阵H1做旋转调整处理，得到处理后的矩阵H2；

第二步，使用低密度校验码编码器对原始数据向量V按照矩阵H2进行发送处理，得到发送码字向量X，并通过信道发送该发送码字向量X；

第三步，接收端接收到码字向量Y，并按照接收的顺序将码字向量Y直接存入译码器缓存中；

第四步，接收端使用现有的分层低密度校验码的译码器对码字向量Y进行接收处理，得到码字向量Z，且将码字向量Z按接收的顺序直接输出；

第五步，返回第二步，进行新数据的发送，对新的原始数据向量V′进行信息处理。

2.根据权利要求1所述的低密度校验码的信息处理方法，其特征是，第一步中所述的旋转调整处理，包括以下步骤：

1)将M*p行、N*p列低密度校验码的校验矩阵H1转换为M行、N列的母矩阵M1，母矩阵M1中的每一个元素代表一个p*p的矩阵，其中：当p*p的矩阵是零矩阵时，母矩阵M1中对应的元素为-1；否则，母矩阵M1的元素是该p*p的循环移位单位矩阵的循环移位因子；

2)当母矩阵M1第i列的第一个不是-1的元素位于第j行时，将该元素通过减去x调整为0，且当第i列、第j+n行的元素不是-1且第i列、第j+n行的元素大于或者等于x时，将第i列、第j+n行的元素直接减去x，当第i列、第j+n行的元素不是-1且第i列、第j+n行的元素小于x时，将第i列、第j+n行的元素加上p后再减去x，当第i列、第j+n行的元素是-1时，保持第i列、第j+n行的元素为-1，由此得到新的M行、N列的母矩阵M2，其中：1≤i≤N，1≤j≤M，j≤j+n≤M；

3)将新的M行、N列母矩阵M2转换为M*p行、N*p列低密度校验码的校验矩阵H2，其中：母矩阵G2中的每一个元素代表一个p*p的矩阵，其中：母矩阵的元素是-1时，对应的p*p的矩阵是零矩阵；否则，母矩阵的元素代表对应的p*p的矩阵循环移位因子。

3.根据权利要求1所述的低密度校验码的信息处理方法，其特征是，第二步中所述的发送处理，具体是：

XH2^T＝0，

其中：X＝[V C]，V是原始数据向量，X是原始数据向量中的信息部分，C是原始数据向量中的校验部分，H2是第一步得到的处理后的矩阵，T是矩阵转置符号。

4.根据权利要求1所述的低密度校验码的信息处理方法，其特征是，第四步中所述的接收处理是基于分层的信息传播方法，或者是基于分层的最小和方法，或者是基于分层的带乘性修正的最小和方法，或者是基于分层的带加性修正的最小和方法。

5.根据权利要求1所述的低密度校验码的信息处理方法，其特征是，第二步中所述的信道是无线信道。

6.根据权利要求1所述的低密度校验码的信息处理方法，其特征是，第二步中所述的信道是有线信道。

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