CN102571103B - 矩阵构造方法及设备、编解码方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矩阵构造方法及设备、编解码方法及设备，其中，编码方法包括：根据扩展的原型图矩阵对信息序列进行编码，得到校验序列；对所述校验序列进行打孔；根据所述信息序列和对校验序列打孔后剩下的比特，生成码字比特序列；其中，扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e扩展得到的子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l，和，根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l。使用本发明实施例提供的技术方案，能利用一步译码迭代恢复出的被打掉的比特数目就比较多，提高了译码性能。

Description

矩阵构造方法及设备、编解码方法及设备

技术领域

本发明涉及编码技术领域，特别涉及一种矩阵构造方法及设备、编解码方法及设备。

背景技术

低密度奇偶校验(LDPC，Low Density Parity Check)码具有优异的纠错性能、高译码吞吐率、译码简单等特征，所以成为目前信道编解码领域的研究热点，而LDPC码与混合自动重传请求(HARQ，HybridAutomatic RepeatreQuest)技术的结合是当前该领域的研究重点。

在移动通信系统中，HARQ几乎是必备的一种技术，这就要求所构造的LDPC码不仅要有优异的纠错性能，还要具有良好的码率兼容特性。

现有的可变码率的LDPC码可以分为带预打孔节点的LDPC码和不带预打孔节点的LDPC码。

其中，带预打孔节点的LDPC码可以包括累积重复累积码(ARA，Accumulate Repeat Accumulate)，重复累积锯状累积码(ARJA，AccumulateRepeat Jagged Accumulate)，重复累积校验累积码(ARCA，Accumulate RepeatCheck Accumulate)等。

在带预打孔节点的LDPC码的LDPC码校验矩阵中，每一行表示一个校验方程，LDPC码校验矩阵H包括子矩阵A、子矩阵B、子矩阵T、子矩阵C、子矩阵D和子矩阵E，具体为：

$H=\left[\begin{array}{ccc}A& B& T\\ C& D& E\end{array}\right]$

其中，子矩阵E为全0矩阵。利用上述LDPC码校验矩阵编解码的过程包括：编码端按照该LDPC码校验矩阵对待发送的信息序列进行编码，得到第一校验序列(即预打孔节点所对应的校验序列)和第二校验序列(即除信息节点、预打孔节点以外的变量节点所对应的校验序列)，对所得到的校验序列进行打孔，得到码字，码字包括信息序列和打孔剩下的比特，然后向解码端发送该码字，解码端接收到包括校验比特的信息和信息比特的信息，由于受传输信道环境的影响，解码端接收到的校验比特的信息和信息比特的信息与编码端发送的码字不相同，解码端根据接收到的校验比特的信息和信息比特的信息，以及LDPC矩阵中的矩阵D和矩阵C，恢复出被打掉的第一校验序列中的校验比特信息，利用恢复出的校验比特信息、接收的校验比特的信息和信息比特的信息，以及LDPC矩阵中的矩阵A和矩阵B和矩阵T，对信息比特信息进行译码，得到编码端发出的信息序列。

现有技术具有如下缺点：

现有技术中，LDPC码校验矩阵是LDPC码原型图邻接矩阵中的各子矩阵通过准循环扩展得到的，由于对LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵d进行了准循环扩展得到子矩阵D，所以在根据接收的信息比特的信息和校验比特的信息，以及LDPC矩阵中的矩阵D和矩阵C，能利用一个校验方程使用一步译码迭代恢复出的被打掉的校验比特数目很少，而大部分被打掉的校验比特都需要采用多步译码迭代进行恢复，因此影响了译码性能。

发明内容

本发明实施例提供一种矩阵构造方法及设备、编解码方法及设备、其构造的矩阵具有较好的码率兼容性。

由此可见，本发明实施例提供：

一种编码方法，包括：

根据扩展的原型图矩阵对信息序列进行编码，得到校验序列；

对所述校验序列进行打孔；

根据所述信息序列和对校验序列打孔后剩下的比特，生成码字比特序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵后得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l，和，根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化和信噪比门限最小化中的一个条件得到的，其中，子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点；

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；所述子矩阵d的起始行和所述子矩阵e的起始行在所述LDPC码原型图邻接矩阵的同一行；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

一种解码方法，包括：

通过信道接收比特信息，所接收的比特信息包括：信息比特的信息以及校验比特的信息；

利用所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵恢复被打掉的校验比特信息；

利用所恢复出的校验比特信息和所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵对信息比特的信息进行译码，得到信息序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵后得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l，和，预定的根据子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点；

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；所述子矩阵d的起始行和所述子矩阵e的起始行在所述原型图邻接矩阵的同一行；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

一种矩阵构造方法，包括：

获取低密度奇偶校验LDPC码原型图邻接矩阵；

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵包括子矩阵a、b、t、c、d和e；子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；

其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点；

对LDPC码原型图邻接矩阵进行扩展，得到扩展后的原型图矩阵；

其中，对LDPC码原型图邻接矩阵进行扩展，得到扩展后的原型图矩阵包括：

分别将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t、e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵，得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l；

根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵，得到扩展的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化或信噪比门限最小化中的一个条件得到的，其中，子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列所对应的可选打孔节点。

一种编码设备，包括：

编码单元，用于根据扩展的原型图矩阵对待发送的信息序列进行编码，得到校验序列；

打孔单元，用于对所述校验序列进行打孔，根据所述信息序列和对校验序列打孔后剩下的比特，生成码字比特序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵后得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l，和，根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路(ACE)最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点；

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；所述子矩阵d的起始行和所述子矩阵e的起始行在所述LDPC码原型图邻接矩阵的同一行；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

一种解码设备，包括：

接收单元，用于通过信道接收比特信息，所接收的比特信息包括：信息比特的信息以及校验比特的信息；

恢复单元，用于利用所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵恢复被打掉的校验比特信息；

解码单元，用于利用所恢复出的校验比特信息和所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵对信息比特的信息进行译码，得到信息序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵后得到子矩阵a^l、b^l、c^l、和e^l，和，根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点；

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；所述子矩阵d的起始行和所述子矩阵e的起始行在所述LDPC码原型图邻接矩阵的同一行；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

一种矩阵构造设备，包括：

原型图邻接矩阵获取单元，用于获取LDPC码原型图邻接矩阵；

第一扩展单元，用于分别将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵，得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l；

第二扩展单元，用于根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵，得到扩展的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列所对应的可选打孔节点。

本发明实施例在扩展对角矩阵d时考虑了一步恢复节点的个数，该一步恢复节点的个数是根据环长最大化、近似最短环路(ACE，Approximate CycleExtrinsic message degree)最大化或信噪比门限最小化中的一个条件得到的，所以使根据扩展的原型图矩阵进行编码并打孔后，能利用一步译码迭代恢复出的被打掉的比特数目就比较多，提高了译码性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的LDPC码校验矩阵构造方法流程图；

图2是本发明实施例提供的LDPC码原型图邻接矩阵结构图；

图3是本发明实施例提供的编码方法流程图；

图4是本发明实施例提供的解码方法流程图；

图5是本发明实施例提供的矩阵构造设备结构图；

图6是本发明实施例提供的编码设备结构图；

图7是本发明实施例提供的编码单元结构图；

图8是本发明实施例提供的并行预累加器结构图；

图9是本发明实施例提供的解码设备结构图；

图10是本发明实施例提供的技术方案与现有技术方案的仿真结果比较图。

具体实施方式

参阅图1，本发明实施例提供一种LDPC码校验矩阵构造方法，其特征在于，包括：

101、获取LDPC码原型图邻接矩阵。

其中，LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，该LDPC码原型图邻接矩阵包括子矩阵a、b、t、c、d和e；子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；

其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

具体的，子矩阵a、b、c、d、t的结构如下：

各子矩阵中各元素的取值范围如下：

a_i，j≥0，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤k；

b_i，j≥0，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤m₁；

c_i，j≥0，其中，1≤i≤m₁，1≤j≤k；

d_i≥1；其中，1≤i≤m₁，d_i表示对角矩阵d中第i行的非0元素；

t_i，j≥0，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤m₂；

由上述各子矩阵构成的LDPC码原型图邻接矩阵的结构可以如下：

$P=\left[\begin{array}{ccc}a& b& t\\ c& d& 0\end{array}\right]$

由上述各子矩阵构成的具体的LDPC码原型图邻接矩阵的结构可以如图2所示。

需要说明的是，子矩阵d的起始行和子矩阵e的起始行在LDPC码原型图邻接矩阵的同一行，子矩阵d的终止行和子矩阵e的终止行也在LDPC码原型图邻接矩阵的同一行，由于子矩阵e是零矩阵，这样，后续在接收端进行译码时，接收端可以根据子矩阵c扩展成的子矩阵C和子矩阵d扩展成的子矩阵D(子矩阵C、子矩阵D是校验矩阵中的子矩阵)，仅利用接收到的信息比特信息就可以恢复出被打掉的校验比特信息，该处被打掉的校验比特信息是指子矩阵D的列所对应的校验序列中的比特的信息。在图2所示结构的原型图邻接矩阵中，零矩阵e位于LDPC码原型图邻接矩阵的右下角，其位于子矩阵d的正右方。

需要说明的是，任何通过行列置换得到图2所示结构的原型图码，在通过行列置换得到上述结构后，都可以利用本发明实施例提供的技术方案，目前具有上述结构的原型图邻接矩阵的原型图码有AR3A(累积重复3次累积)码和AR4A(累积重复4次累积)码等。

102、对LDPC码原型图邻接矩阵进行扩展，得到扩展后的原型图矩阵。

其中，分别将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t中的每个非0元素扩展成l行l列的矩阵，将0元素扩展成l行l列的零矩阵，得到子矩阵a^l、b^l、c^l和t^l；将子矩阵e中的每个元素扩展成l行l列的零矩阵，得到子矩阵e^l。

具体的，将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t中的每个非0元素扩展成l行l列的矩阵的具体方式包括：通过采用渐进边增长(PEG，Progressive-edge-growth，渐进边增长)法、近似最短环路(ACE，ApproximateCycle Extrinsic message degree)法、准循环扩展等方式，将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t中的每个非0元素扩展成l行l列的矩阵。

其中，由于子矩阵d是对角元素，仅有对角线元素的值大于0，所以对于子矩阵d中的0元素直接扩展成l行l列的零矩阵，对非0元素d_i采用如下方式进行扩展：

根据预定的子矩阵d中的非0元素d_i(其中，d_i表示子矩阵d中第i行的非0元素，1≤i≤m₁)对应扩展矩阵中的一步恢复节点的个数r_i和循环移位量s_i，利用如下公式将非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵，得到其中，预定的子矩阵d中的非0元素d_i所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数r_i和循环移位量s_i是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化或信噪比门限最小化中的一个条件得到的。

$d_i^l=L(d_i,r_i,s_i)=\underset{d=0}{\overset{d_i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\σ}(s_i+d){\mathrm{\σ}}_{G(d,r_i)}$

$=\left[\underset{d=0}{\overset{d_i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\σ}\left(d\right)G(d,r_i)\right]\mathrm{\σ}\left(s_i\right)=L(d_i,r_i,0)\mathrm{\σ}\left(s_i\right);---\left(1\right)$

其中，0≤s_i≤l-1，是由矩阵偏移s位而获得的偏移矩阵。σ(s_i)表示单位阵循环偏移s_i位得到的矩阵；σ(d)表示单位阵循环偏移d位得到的矩阵；其中，预定的子矩阵d中的非0元素d_i所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点。其中，在将一个d_i进行扩展后，该d_i所对应的一个预打孔节点相当于扩展矩阵中l列所对应的l个可选打孔节点。

其中，

$G(d,r_i)=\left[\begin{array}{ccc}{g}_{d_{i,1}}& 0& 0\\ 0& ....& 0\\ 0& 0& g_{d_{i,l}}\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中， $g_{d_{i,v}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& (a-1)\frac{l}{r_i}+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}-d& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\\ 0& a\frac{l}{r_i}-d+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\end{array}\right..;$

采用上述方式将非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵后，该矩阵的各列分别对应一个可选打孔节点，在后续该矩阵各列对应的可选打孔节点对应的校验比特都被打掉之后，恢复出这些校验比特的次数最少需要1次，最多需要

其中，扩展后的a^l、b^l、c^l、t^l和d^l的结构如下：

其中，表示a_i，j扩展成的l行l列的矩阵，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤k；表示b_i，j扩展成的l行l列的矩阵，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤m₁；表示c_i，j扩展成的l行l列的矩阵，其中，1≤i≤m₁，1≤j≤k；表示t_i，j扩展成的l行l列的矩阵，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤m₂。

如下举实例说明d_i的扩展过程：

假定l＝3，d_i＝3，r_i＝1，s_i＝0，则σ(s_i+d)分别为σ(0)，σ(1)，σ(2)，即：

则 $\mathrm{\σ}\left(0\right)=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$ $\mathrm{\σ}\left(1\right)=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 1\\ 1& 0& 0\\ 0& 1& 0\end{array}\right];$ $\mathrm{\σ}\left(2\right)=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 1& 0& 0\end{array}\right]$

相应的，

${\mathrm{\σ}}_{G(d,r_i)}\left(0\right)=G(d,r_i)=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 0\end{array}\right],$ ${\mathrm{\σ}}_{G(d,r_i)}\left(1\right)=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 1\\ 1& 0& 0\\ 0& 0& 0\end{array}\right]$ ${\mathrm{\σ}}_{G(d,r_i)}\left(2\right)=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 0& 0& 0\end{array}\right]$

利用上述公式(1)和矩阵(2)，得到：

$L(d_i,r_i,s_i)=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 1& 1& 0\\ 1& 1& 1\end{array}\right]$

其中，矩阵L(d_i，r_i，s_i)中的行重为1的行为第一行，第一行中1所在的列为第一列，则该矩阵中的第一列对应的可选打孔节点为一步恢复节点。

103、根据扩展后的原型图矩阵，获得LDPC码校验矩阵。

该步骤具体可以通过采用渐进边增长(PEG，Progressive-edge-growth，渐进边增长)法、近似最短环路(ACE，Approximate Cycle Extrinsic messagedegree)法、准循环扩展等方式，将扩展后的原型图矩阵扩展成LDPC码校验矩阵。

其中，利用上述方式扩展成LDPC码校验矩阵后，LDPC码校验矩阵中的子矩阵A、B、C、D、T和扩展后的原型图矩阵中各子矩阵a^l、b^l、c^l、d^l、t^l的对应关系如下所示：

a^l→A，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤k；

b^l→B，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤m₁；

c^l→C，其中，1≤i≤m₁，1≤j≤k；

d^l→D，其中，1≤i≤m₁；

t^l→T，其中，1≤i≤m₂，1≤j≤m₂；

其中，A_i，j，B_i，j，C_i，j，D_i，T_i，j是L×L的矩阵，假定LDPC码校验矩阵为M列N行的矩阵，则

上述子矩阵A为Lm₂×Lk的矩阵，子矩阵B为Lm₂×Lm₁的矩阵；子矩阵C为Lm₁×Lk的矩阵；子矩阵D为Lm₁×Lm₁的矩阵；子矩阵T为Lm₂×Lm₂的矩阵。

具体的，子矩阵A、B、C、D、T分别如下所示：

其中，校验矩阵 $H=\left(\begin{array}{ccc}A& B& T\\ C& D& 0\end{array}\right)$

需要说明的是，如果编码端和解码端直接利用扩展原型图矩阵进行编码和解码，则不需要步骤103。

本发明实施例在扩展对角矩阵d时考虑了一步恢复节点的个数，该一步恢复节点的个数是根据环长最大化、近似最短环路(ACE)最大化或信噪比门限最小化中一个条件得到的，所以使后续利用扩展的原型图矩阵得到的LDPC码校验矩阵进行编码并打孔后，利用一步译码迭代恢复出的被打掉的比特数目就比较多，提高了译码性能。

为了使上述LDPC码原型图邻接矩阵的扩展方式更加清楚，如下举实例进行说明：

假定LDPC码原型图邻接矩阵P如下：

$P=\left[\begin{array}{ccccc}0& 1& 2& 1& 1\\ 0& 2& 1& 1& 1\\ 1& 1& 2& 0& 0\end{array}\right]$

其中， c＝[1 1]；d＝[2]；e＝[00]；

该实例中d_i＝2，假定r_i＝1，s_i＝0，则子矩阵d扩展后的子矩阵d^l为：

其中，该子矩阵中的d₁₁＝1，d₁₂＝0，d_2，1＝1，d_2，2＝1

相应的，扩展后的LDPC码原型图邻接矩阵为：

$P^l=\left[\begin{array}{cccccccccc}0& 0& 1& 0& 1& 1& 1& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 1& 1& 1& 0& 1& 1& 0\\ 0& 0& 1& 1& 1& 0& 1& 0& 1& 0\\ 0& 0& 1& 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1\\ 1& 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

其中，子矩阵d^l的行重为1的行(即子矩阵d^l中的第一行)中的1所在的列是子矩阵d^l中的第一列，其对应的可选打孔节点是一步恢复节点，即如果子矩阵d^l中的两列对应的校验比特都被打掉，则利用一步译码迭代就可以恢复出被打掉的d^l中的第一列所对应的校验比特。

参阅图3，本发明实施例提供一种基于上述扩展的LDPC码原型图邻接矩阵的编码方法，该编码方法包括：

301、编码端根据扩展的原型图矩阵对待发送的信息序列进行编码，得到校验序列。

其中，该步骤中扩展的原型图矩阵的结构与步骤302中扩展的原型图矩阵的结构相同，其具体的获取扩展的原型图矩阵的过程可参见步骤301-步骤302。

具体的，编码端可以是根据扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵，利用公式P₁＝D^-1Cw，对待发送的信息序列w进行编码，得到第一校验序列P₁；利用公式P₂＝T^-1(Aw+BP₁)和所得到的第一校验序列P₁和所述信息序列w，得到第二校验序列P₂；其中，A、B、C、D、T是LDPC码校验矩阵中的子矩阵，A、B、C、D、T分别为子矩阵a^l、b^l、c^l、d^l和t^l扩展后的矩阵。

或者，编码端根据扩展的原型图矩阵，利用公式p₁＝(d^l)^-1c^lw对待发送的信息序列w进行编码，得到第一校验序列p₁，利用公式p₂＝(t^l)^-1(a^lw+b^lp₁)和所得到的第一校验序列p₁和所述信息序列w，得到第二校验序列p₂。

302、编码端对校验序列进行打孔，根据所述信息序列和对校验序列打孔后剩下的比特，生成码字比特序列。

其中，码字比特序列是指由信息序列中的比特和对校验序列打孔后剩下的比特组成的一个序列。

为了描述方便，后续将“码字比特序列”简称“码字”。

可选的，对于编码端根据LDPC码校验矩阵得到校验序列的方式，在该步骤中，可以仅对第一校验序列P₁进行打孔，具体可以将第一校验序列P₁中的全部比特都打掉，也可以将第一校验序列P₁中的部分比特打掉。可选的，该步骤可以对第一校验序列P₁和第二校验序列P₂都进行打孔，具体可以将第一校验序列P₁中的全部比特都打掉，也可以将第一校验序列P₁中的部分比特打掉，同时打掉第二校验序列P₂中的部分比特。

可选的，对于编码端根据扩展原型图矩阵得到校验序列的方式，在该步骤中，可以仅对第一校验序列p₁进行打孔，具体可以将第一校验序列p₁中的全部比特都打掉，也可以将第一校验序列p₁中的部分比特打掉。可选的，该步骤可以对第一校验序列p₁和第二校验序列p₂都进行打孔，具体可以将第一校验序列p₁中的全部比特都打掉，也可以将第一校验序列p₁中的部分比特打掉，同时打掉第二校验序列p₂中的部分比特。

至此，编码端已完成编码操作，该方法还可以包括：

303、编码端发送码字。

本发明实施例利用LDPC码校验矩阵进行编码，由于该LDPC码校验矩阵是根据扩展后的LDPC码原型图邻接矩阵得到的，而在扩展LDPC码原型图邻接矩阵时，由于在扩展对角矩阵d中的非0元素d_i时考虑了一步恢复节点的数目，该一步恢复节点的数目是根据环长最大化、近似最短环路(ACE)最大化或信噪比门限最小化中一个条件得到的，所以使后续利用扩展后的LDPC码原型图邻接矩阵得到的校验矩阵进行编码并打孔后，利用一步译码迭代恢复出的被打掉的比特数目就比较多，提高了译码性能。

参阅图4，本发明实施例提供一种基于上述扩展的LDPC码原型图邻接矩阵解码的方法，该解码方法包括：

401、解码端通过信道接收比特信息，所接收的比特信息包括：信息比特的信息以及校验比特的信息。

由于编码端发出的码字经信道向解码端传输，因为受到信道环境的影响，所以编码端发出的码字在传输的过程中每个比特位的数值可能会发生变化，所以解码端所接收的比特信息与编码端发出的码字不同。

402、解码端根据所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵恢复被打掉的校验比特信息。

如果编码端利用LDPC码校验矩阵进行编码，并打掉了第一校验序列P₁中的全部比特，则该步骤需要先利用LDPC码校验矩阵中的子矩阵C、子矩阵D和接收的信息比特的信息，恢复出第一校验序列P₁中的各校验比特信息。如果编码端发送时打掉了第一校验序列P₁中的部分比特，则该步骤需要先利用LDPC码校验矩阵中的子矩阵C、子矩阵D、所接收的信息比特的信息和所接收的子矩阵D所在列所对应的校验比特的信息，恢复出第一校验序列P₁中的被打掉的校验比特的信息。如果编码端也打掉了第二校验序列P₂中的部分校验比特，则该步骤还需要利用LDPC码校验矩阵中的子矩阵A、子矩阵B和子矩阵T，以及接收的信息和被恢复出的校验比特的信息，恢复出第二校验序列P₂中被打掉的校验比特的信息。

如果编码端利用扩展原型图矩阵进行编码，解码端可以利用LDPC码校验矩阵进行解码也可以利用扩展原型图矩阵进行解码，其该步骤中恢复被打掉的校验比特的方式是与上述描述相似，在此不再赘述。

403、解码端根据所恢复出的校验比特信息和所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵对信息比特的信息进行译码，得到信息序列。

本发明实施例解码端利用LDPC码校验矩阵进行解码，由于该LDPC码校验矩阵是根据扩展后的LDPC码原型图邻接矩阵得到的，而在扩展LDPC码原型图邻接矩阵时，由于在扩展对角矩阵d中的非0元素d_i时考虑了一步恢复节点的数目，该一步恢复节点的数目是根据环长最大化、近似最短环路(ACE)最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，这样解码端进行解码时，利用一步译码迭代能恢复出的被打掉的校验比特数目就比较多，提高了译码性能。

参阅图5，本发明实施例提供一种矩阵构造设备，其包括：

原型图邻接矩阵获取单元10，用于获取LDPC码原型图邻接矩阵；其中，LDPC码原型图邻接矩阵结构与上述方法实施例相同，在此不再赘述。

第一扩展单元20，用于分别将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵，得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l；其中，具体的扩展方式与上述方法实施例相同，在此不再赘述；

第二扩展单元30，用于根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵，得到扩展的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、ACE最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指该扩展矩阵中行重为1的行所在的列所对应的可选打孔节点。

至此，该矩阵构造单元已构造了扩展的原型图矩阵，如果编码端和解码端需要利用LDPC码校验矩阵进行编码，则该设备还包括：

第三扩展单元40，用于根据第一扩展单元和第二扩展单元的扩展结果，获得LDPC码校验矩阵。

其中，所述第二扩展单元30具体用于根据预定的子矩阵d中的非0元素d_i所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数r_i和循环移位量s_i，利用上述公式(1)将非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵，得到其中，非0元素d_i为子矩阵d中第i行的非0元素。

本发明实施例在扩展对角矩阵d时考虑了一步恢复节点的个数，该一步恢复节点的个数是根据环长最大化、近似最短环路(ACE)最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，所以使后续利用扩展的原型图矩阵得到的LDPC码校验矩阵进行编码并打孔后，利用一步译码迭代就能恢复出的被打掉的比特数目就比较多，提高了译码性能。

参阅图6，本发明实施例提供一种编码设备，其特征在于，

编码单元50，用于根据扩展的原型图矩阵对待发送的信息序列进行编码，得到校验序列；

打孔单元60，用于对所述校验序列进行打孔，根据所述信息序列和对校验序列打孔后剩下的比特，生成码字比特序列。

可选的，该编码设备还可以包括：

发送单元70，用于发送所述码字；

其中，该实施例中扩展的原型图矩阵具体结构与上述方法实施例中描述的扩展的原型图矩阵结构相同，获取扩展的原型图矩阵的方式也与上述方法实施例中描述的获取方式相同，在此不再赘述。

具体的，编码单元50具体用于根据扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵，利用公式P₁＝D^-1Cw，对待发送的信息序列w进行编码，得到第一校验序列P₁；利用公式P₂＝T^-1(Aw+BP₁)和所得到的第一校验序列P₁和所述信息序列w，得到第二校验序列P₂；其中，A、B、C、D、T是LDPC码校验矩阵中的子矩阵，该A、B、C、D、T分别为子矩阵a^l、b^l、c^l、d^l和t^l扩展后的矩阵。其中，这种编码方式中，通过公式对信息序列进行编码得到校验序列的过程可以采用交织器、累加器等物理器件实现。

或者，编码单元50具体用于根据扩展的原型图矩阵，利用公式p₁＝(d^l)^-1c^lw对待发送的信息序列w进行编码，得到第一校验序列p₁，利用公式p₂＝(t^l)^-1(a^lw+b^lp₁)和所得到的第一校验序列p₁和所述信息序列w，得到第二校验序列p₂。

其中，编码单元50根据扩展的原型图矩阵进行编码时，编码单元50结构如图7所示，图7中假定： c＝[1 1]；d＝[2]；e＝[00]，相应的， c^l＝(σ(0)σ(0))；d^l＝(L(2，r，s))，其中，σ(n)表示单位阵循环移位n位后得到的矩阵；其中，n为循环移位量，该实例中，n为a，b，c，d，e，f，1，0。其中，线性操作(d^l)^-1c^l对应于并行预累加器和第二打孔器(ox)，线性操作a^lw对应于第一打孔器(xo)、重复器和交织器。线性操作b^lp₁对应于重复器和交织器，其中重复器是用于将信息序列w分别与σ(a)、σ(b)、σ(c)相乘，将校验序列p₁分别与σ(d)、σ(e)、σ(f)相乘。线性操作(t^l)^-1对应于累加器和第三打孔器(oox)，其中，p₁₂表示累加器的输出，σ(l)表示单位阵循环移位l位后所得到的矩阵。其中，并行预累加器结构如图7所示，其中，D为延迟单元，并行预累加器将l个信息比特分别与σ(d)G(d，r_i)相乘，经延迟单元D延迟后再与l个新输入的信息比特相加，得到p₀₁，p₀₂，…，p_0l，第二打孔器(ox)对该并行预累加器输出的序列进行打孔得到p₁。

其中，上述两种编码方式的打孔单元60可以由打孔器实现。

本发明实施例利用LDPC码校验矩阵或者扩展的LDPC原型图矩阵进行编码，在扩展LDPC码原型图邻接矩阵时，由于在扩展对角矩阵d中的非0元素d_i时考虑了一步恢复节点的数目，该一步恢复节点的数目是根据环长最大化、近似最短环路(ACE)最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，所以使后续利用扩展后的原型图矩阵进行编码并打孔后，利用一步译码迭代就能恢复出的被打掉的比特数目就比较多，提高了译码性能。

参阅图9，本发明实施例提供一种解码设备，其特征在于，

接收单元80，用于通过信道接收比特信息，所接收的比特信息包括：信息比特的信息以及校验比特的信息；

恢复单元90，用于利用所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵恢复被打掉的校验比特；

解码单元100，用于利用所恢复出的校验比特和所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵对信息比特的信息进行译码，得到信息序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵的结构与上述编码设备中的结构相同，在此不再赘述。

当采用扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵进行解码时，恢复单元90具体用于根据扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵，恢复被打掉的校验比特；解码单元100具体用于根据扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵，对信息比特的信息进行修正。

本实施例中，恢复单元90恢复被打掉的校验比特，和解码单元100的译码过程所使用的物理器件为本领域技术人员的公知常识，此处不做限定。

本发明实施例解码设备利用LDPC码校验矩阵进行解码，由于该LDPC码校验矩阵是根据扩展后的LDPC码原型图邻接矩阵得到的，而在扩展LDPC码原型图邻接矩阵时，由于在扩展对角矩阵d中的非0元素d_i时考虑了一步恢复节点的数目，该一步恢复节点的数目是根据环长最大化、近似最短环路(ACE)最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，这样解码端进行解码时，利用一步译码迭代就能恢复出的被打掉的校验比特数目就比较多，提高了译码性能。

图10是本发明实施例提供的技术方案与现有技术方案的仿真结果比较图，现有技术方案以AR3A+PNP(累积重复3次累积码与渐进节点打孔方式结合)为例，仿真条件为加性高斯白噪声(AWGN，Additive White GaussianNoise)信道，四相相移键控信号(QPSK，Quadrature Phase Shift Keying)调制，译码迭代次数为200，信息比特长度为2400bits，从图中可以看出，本发明实施例所提出的方案在任何码率下的性能都优于现有技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，例如只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的校验矩阵构造方法及设备、编解码方法及设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种编码方法，其特征在于，包括：

根据扩展的原型图矩阵对信息序列进行编码，得到校验序列；

对所述校验序列进行打孔；

根据所述信息序列和对校验序列打孔后剩下的比特，生成码字比特序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵后得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l，和，根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化和信噪比门限最小化中的一个条件得到的，其中，子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点；

其中，将子矩阵d中的非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵是利用如下公式扩展的：

$d_i^l=\left[\underset{d=0}{\overset{d_i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\σ}\left(d\right)G(d,r_i)\right]\mathrm{\σ}\left(s_i\right);$

其中，σ(s_i)表示单位阵循环偏移s_i位得到的矩阵；σ(d)表示单位阵循环偏移d位得到的矩阵；其中，非0元素d_i为子矩阵d中第i行的非0元素；

$G(d,r_i)=\left[\begin{array}{ccc}{g}_{d_{i,1}}& 0& 0\\ 0& ....& 0\\ 0& 0& g_{d_{i,l}}\end{array}\right]$

其中， $g_{d_{i,v}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& (a-1)\frac{l}{r_i}+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}-d& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\\ 0& a\frac{l}{r_i}-d+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\end{array}\right.;$

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；所述子矩阵d的起始行和所述子矩阵e的起始行在所述LDPC码原型图邻接矩阵的同一行；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

根据扩展的原型图矩阵对待发送的信息序列进行编码，得到校验序列包括：

根据扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵，利用公式P₁＝D^-1Cw，对待发送的信息序列w进行编码，得到第一校验序列P₁；

利用公式P₂＝T^-1(Aw+BP₁)和所得到的第一校验序列P₁和所述信息序列w，得到第二校验序列P₂；

其中，A、B、C、D、T是LDPC码校验矩阵中的子矩阵，所述A、B、C、D、T分别为子矩阵a^l、b^l、c^l、d^l和t^l扩展后的矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

根据扩展的原型图矩阵对待发送的信息序列进行编码，得到校验序列包括：

根据扩展的原型图矩阵，利用公式p₁＝(d^l)^-1c^lw对待发送的信息序列w进行编码，得到第一校验序列p₁，利用公式p₂＝(t^l)^-1(a^lw+b^lp₁)和所得到的第一校验序列p₁和所述信息序列w，得到第二校验序列p₂。

4.一种解码方法，其特征在于，包括：

通过信道接收比特信息，所接收的比特信息包括：信息比特的信息以及校验比特的信息；

利用所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵恢复被打掉的校验比特信息；

利用所恢复出的校验比特信息和所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵对信息比特的信息进行译码，得到信息序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵后得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l，和，预定的根据子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点；

其中，子矩阵d中的非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵是利用如下公式扩展的：

$d_i^l=\left[\underset{d=0}{\overset{d_i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\σ}\left(d\right)G(d,r_i)\right]\mathrm{\σ}\left(s_i\right);$

其中，σ(s_i)表示单位阵循环偏移s_i位得到的矩阵；σ(d)表示单位阵循环偏移d位得到的矩阵；其中，非0元素d_i为子矩阵d中第i行的非0元素；

$G(d,r_i)=\left[\begin{array}{ccc}{g}_{d_{i,1}}& 0& 0\\ 0& ....& 0\\ 0& 0& g_{d_{i,l}}\end{array}\right]$

其中， $g_{d_{i,v}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& (a-1)\frac{l}{r_i}+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}-d& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\\ 0& a\frac{l}{r_i}-d+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\end{array}\right.;$

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；所述子矩阵d的起始行和所述子矩阵e的起始行在所述原型图邻接矩阵的同一行；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述根据扩展的原型图矩阵恢复被打掉的校验比特信息包括：

根据扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵，恢复被打掉的校验比特信息；

所述根据扩展的原型图矩阵对信息比特的信息进行译码包括：

根据扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵，对信息比特的信息进行译码。

6.一种矩阵构造方法，其特征在于，包括：

获取低密度奇偶校验LDPC码原型图邻接矩阵；

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵包括子矩阵a、b、t、c、d和e；子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；

其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点；

对LDPC码原型图邻接矩阵进行扩展，得到扩展后的原型图矩阵；

其中，对LDPC码原型图邻接矩阵进行扩展，得到扩展后的原型图矩阵包括：

分别将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t、e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵，得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l；

根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵，得到扩展的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化或信噪比门限最小化中的一个条件得到的，其中，子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列所对应的可选打孔节点；

其中，根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵包括：

根据子矩阵d中的非0元素d_i对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数r_i和循环移位量s_i，利用如下公式将非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵，得到，其中，非0元素d_i为子矩阵d中第i行的非0元素；

$d_i^l=\left[\underset{d=0}{\overset{d_i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\σ}\left(d\right)G(d,r_i)\right]\mathrm{\σ}\left(s_i\right);$

其中，σ(s_i)表示单位阵循环偏移s_i位得到的矩阵；σ(d)表示单位阵循环偏移d位得到的矩阵；其中，

$G(d,r_i)=\left[\begin{array}{ccc}{g}_{d_{i,1}}& 0& 0\\ 0& ....& 0\\ 0& 0& g_{d_{i,l}}\end{array}\right]$

其中， $g_{d_{i,w}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& (a-1)\frac{l}{r_i}+1\≤w\≤a\frac{l}{r_i}-d& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\\ 0& a\frac{l}{r_i}-d+1\≤w\≤a\frac{l}{r_i}& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\end{array}\right..$

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

根据所述扩展后的原型图矩阵，获得LDPC码校验矩阵。

8.一种编码设备，其特征在于，包括：

编码单元，用于根据扩展的原型图矩阵对待发送的信息序列进行编码，得到校验序列；

打孔单元，用于对所述校验序列进行打孔，根据所述信息序列和对校验序列打孔后剩下的比特，生成码字比特序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵后得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l，和，根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路(ACE)最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点；

将子矩阵d中的非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵是利用如下公式扩展的：

$d_i^l=\left[\underset{d=0}{\overset{d_i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\σ}\left(d\right)G(d,r_i)\right]\mathrm{\σ}\left(s_i\right);$

其中，σ(s_i)表示单位阵循环偏移s_i位得到的矩阵；σ(d)表示单位阵循环偏移d位得到的矩阵；其中，非0元素d_i为子矩阵d中第i行的非0元素；

$G(d,r_i)=\left[\begin{array}{ccc}{g}_{d_{i,1}}& 0& 0\\ 0& ....& 0\\ 0& 0& g_{d_{i,l}}\end{array}\right]$

其中， $g_{d_{i,v}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& (a-1)\frac{l}{r_i}+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}-d& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\\ 0& a\frac{l}{r_i}-d+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\end{array}\right.;$

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；所述子矩阵d的起始行和所述子矩阵e的起始行在所述LDPC码原型图邻接矩阵的同一行；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，

所述编码单元，用于根据扩展的原型图矩阵所对应的LDPC码校验矩阵，利用公式P₁＝D^-1Cw，对待发送的信息序列w进行编码，得到第一校验序列P₁；利用公式P₂＝T^-1(Aw+BP₁)和所得到的第一校验序列P₁和所述信息序列w，得到第二校验序列P₂；其中，A、B、C、D、T是LDPC码校验矩阵中的子矩阵，所述A、B、C、D、T分别为子矩阵a^l、b^l、c^l、d^l和t^l扩展后的矩阵。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，

所述编码单元，用于根据扩展的原型图矩阵，利用公式p₁＝(d^l)^-1c^lw对待发送的信息序列w进行编码，得到第一校验序列p₁，利用公式p₂＝(t^l)^-1(a^lw+b^lp₁)和所得到的第一校验序列p₁和所述信息序列w，得到第二校验序列p₂。

11.一种解码设备，其特征在于，包括：

接收单元，用于通过信道接收比特信息，所接收的比特信息包括：信息比特的信息以及校验比特的信息；

恢复单元，用于利用所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵恢复被打掉的校验比特信息；

解码单元，用于利用所恢复出的校验比特信息和所接收的比特信息，根据扩展的原型图矩阵对信息比特的信息进行译码，得到信息序列；

其中，所述扩展的原型图矩阵包括将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵后得到子矩阵a^l、b^l、c^l、和e^l，和，根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵后所得到的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列对应的可选打孔节点；

将子矩阵d中的非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵是利用如下公式扩展的：

$d_i^l=\left[\underset{d=0}{\overset{d_i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\σ}\left(d\right)G(d,r_i)\right]\mathrm{\σ}\left(s_i\right);$

其中，σ(s_i)表示单位阵循环偏移s_i位得到的矩阵；σ(d)表示单位阵循环偏移d位得到的矩阵；其中，非0元素d_i为子矩阵d中第i行的非0元素；

$G(d,r_i)=\left[\begin{array}{ccc}{g}_{d_{i,1}}& 0& 0\\ 0& ....& 0\\ 0& 0& g_{d_{i,l}}\end{array}\right]$

其中， $g_{d_{i,v}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& (a-1)\frac{l}{r_i}+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}-d& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\\ 0& a\frac{l}{r_i}-d+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\end{array}\right.;$

其中，所述LDPC码原型图邻接矩阵是m行n列的矩阵，所述LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a为m₂行k列的矩阵，子矩阵b为m₂行m₁列的矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵c为m₁行k列的矩阵，子矩阵d为m₁行m₁列的对角矩阵，子矩阵t为m₂行m₂列的矩阵；子矩阵e为零矩阵；其中，k是信息节点的个数，m₁是预打孔节点的个数，n是变量节点的个数，m是校验节点的个数，m＝m₁+m₂；n＝m₂+m₁+k；所述子矩阵d的起始行和所述子矩阵e的起始行在所述LDPC码原型图邻接矩阵的同一行；LDPC码原型图邻接矩阵中子矩阵d所在的列对应预打孔节点。

12.一种矩阵构造设备，其特征在于，包括：

原型图邻接矩阵获取单元，用于获取LDPC码原型图邻接矩阵；

第一扩展单元，用于分别将LDPC码原型图邻接矩阵中的子矩阵a、b、c、t和e中的每个元素扩展成l行l列的矩阵，得到子矩阵a^l、b^l、c^l、t^l和e^l；

第二扩展单元，用于根据预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量，将子矩阵d中的各非0元素扩展成l行l列的矩阵，得到扩展的子矩阵d^l；其中，预定的子矩阵d中的各非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点的个数和循环移位量是根据环长最大化、近似最短环路ACE最大化和信噪比门限最小化中一个条件得到的，其中，预定的子矩阵d中的非0元素所对应的扩展矩阵中的一步恢复节点是指所述扩展矩阵中行重为1的行所在的列所对应的可选打孔节点；

所述第二扩展单元，用于根据预定的子矩阵d中的非0元素d_i所对应的扩展矩阵中一步恢复节点的个数r_i和循环移位量s_i，利用如下公式将非0元素d_i扩展成l行l列的矩阵，得到，其中，非0元素d_i为子矩阵d中第i行的非0元素；

$d_i^l=\left[\underset{d=0}{\overset{d_i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\σ}\left(d\right)G(d,r_i)\right]\mathrm{\σ}\left(s_i\right);$

其中，σ(s_i)表示单位阵循环偏移s_i位得到的矩阵；σ(d)表示单位阵循环偏移d位得到的矩阵；其中，

$G(d,r_i)=\left[\begin{array}{ccc}{g}_{d_{i,1}}& 0& 0\\ 0& ....& 0\\ 0& 0& g_{d_{i,l}}\end{array}\right]$

其中， $g_{d_{i,v}}=\left\{\begin{array}{ccc}1& (a-1)\frac{l}{r_i}+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}-d& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\\ 0& a\frac{l}{r_i}-d+1\≤v\≤a\frac{l}{r_i}& a=\mathrm{1,2},.....,r_i\end{array}\right..$

13.根据权利要求12所述的矩阵构造设备，其特征在于，该设备还包括：

第三扩展单元，用于根据第一扩展单元和第二扩展单元的扩展结果，获得LDPC码校验矩阵。