CN109547033A - 一种支持任意码长的ldpc码实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持任意码长的LDPC码实现方法。该方法基于准循环LDPC(QC‑LDPC)码。通过采用适当的补位/删除操作，实现了任意码长的LDPC码的实现方法。该方法实现简单，对原始QC‑LDPC码的性能影响小。最终解决了LDPC码对任意码长的适用性问题，使得LDPC码可应用于码长可变系统并提升了LDPC码的可用度。

Description

一种支持任意码长的LDPC码实现方法

技术领域

本发明涉及通信、导航、信息处理等领域，尤其涉及支持任意长度的LDPC码问题。

背景技术

1962年，Gallage提出了一种特殊的线性分组码——低密度奇偶校验码(low-density parity-check codes)，简称LDPC码，并提出相应的迭代译码概念。LDPC码是一种码长非常大的线性分组码，LDPC码具有以下优点：具有非常接近香农理论界限的性能；能够实现快速编码；在不同信道上都表现出良好的性能；不需要深度交织就能获得好的误码性能，所以系统的时延比Turbo码短；错误平层大大降低。

LDPC码以其优异的性能正在获得越来越多学者的关注，并在GPS、4GLTE等大型导航、通信系统中获得应用。然而与Turbo码或卷积码相比，LDPC码编码长度与校验矩阵一一对应，无法灵活的进行改变，使其无法应用到一些需要编码长度需要动态可变的系统中。IEEE 802.16e标准中提到了一种准循环LDPC码，基于12×24的校验基矩阵可实现码长以12为步进长度进行动态调整，仍然无法支持任意的码长。在一些通信系统中，其通信的数据量并不固定，因此需要基于信息长度动态分组，动态组帧，而这种情况下LDPC码或得不到应用、或给帧结构设计带来麻烦。LDPC码在码长选择上的诸多限制成为了应用的阻碍。因此研究支持任意码长的LDPC码实现方法是十分必要的。

本发明方法主要针需要可变码长的通信系统或其它需要任意长度LDPC码的系统，针对LDPC码的特点，通过一定的优化设计，可使LDPC码支持任意码长，并且不会出现明显的性能下降。

发明内容

本发明的技术解决的问题是：针对需要任意码长的系统，提出一种支持任意码长的LDPC码实现方法，该方法能够解决LDPC码对不同编码长度的适应性问题。在使用同一个LDPC编译码模块的情况下，实现支持不同长度的编译码。

本发明采用的技术方案为：

一种支持任意码长的LDPC码实现方法，其具体步骤如下：

(1)选取准循环LDPC码QC-LDPC，QC-LDPC码由M×N维校验基矩阵Hb和Z×Z的循环单位矩阵联合构成；

(2)选择同等编码效率不同维度的t个校验基矩阵Hb_i，其维度为M_i×N_i，编码效率η＝M_i/N_i，针对每个校验基矩阵，构建相应的编码模块和译码模块，其中，i＝1,···j,···t，t≥1；

(3)设待编码的信息位长度为k，令k＝Z_i×M_i+u_i,0≤u_i＜M_i，当存在u_i＝0时，选择对应的基矩阵Hb_i并利用相应的编码模块和译码模块进行编译码处理；当不存在u_i＝0时，选取(M_j-u_j)＝min(M_i-u_i)，选择对应的基矩阵Hb_j，执行步骤(4)；

(4)在发送端，将待编码的信息位最后补充M_j-u_j个0或者1，信息位长度记为K0，并使用相应的编码模块进行编码，编码完成后的码长为n0＝k0/η，然后将编码后校验位的最后(n0-k/η)bit删除；在接收端，将接收数据最后补充(n0-k/η)个0或1，再使用相应的译码模块进行译码，得到译码结果，取译码结果前k比特数据即得到原始的信息位。

其中，步骤(4)具体包括以下步骤：

(401)在发送端，将待编码的信息位X＝[x₁,x₂,…x_k]的最后补充M_j-u_j个0或者1，补充后的信息位X_a总长度变为K0：

(402)将补充0或者1后的待编码信息送入编码模块进行编码,编码后得到：

(403)将编码后信息校验位最后的(n0-k/η)比特删除，得到：

(404)将删减后的数据进行调制、发送、接收和解调得到n位待译码的软判决或硬判决的数据：

(405)将待译码的软判决或硬判决的数据校验位最后补充n0-n位0或1，补位后的数据为n0位，得到：

(406)将补位后的数据送入相应的译码模块进行译码，得到长度为k0的译码结果：

其中前k位即原始信息位，将最后M_j-u_j位删除即得到原始信息位：

X＝[x₁,x₂,…x_k]。

本发明相比背景技术具有如下优点：

(1)本发明提出的一种支持任意码长的LDPC码实现方法解决了LDPC码对于不同编码长度的适应性问题，使其适用于任意编码长度的系统，提升了LDPC码的适用范围。

(2)本发明提出的一种支持任意码长的LDPC码实现方法，仅仅增加了补0/1单元和删除单元，对于软硬件来说几乎不增加资源开销。无需改变编译码模块，且性能几乎没有降低。

附图说明

图1是本发明的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步的详细的说明。

本发明基于实际中应用最为广泛的准循环LDPC码，解决了LDPC码对于任意编码长度适用性问题。在几乎不降低性能的情况下，实现了任意长度的LDPC码编码，减少了校验矩阵对编码长度的限制。

一种支持任意码长的LDPC码实现方法，其具体过程如下：

图1是本发明方法的实现流程图。本发明方法流程如下：

(1)选取准循环LDPC码QC-LDPC，QC-LDPC码由M×N维校验基矩阵Hb和Z×Z的循环单位矩阵联合构成；

(2)选择同等编码效率不同维度的t个校验基矩阵Hb_i，其维度为M_i×N_i，每个校验矩阵支持的码率相同，编码效率η＝M_i/N_i，针对每个校验基矩阵，构建相应的编码模块和译码模块；

其中，i＝1,···j,···t，t≥1；t越大，整体的编译码性能下降越少，对任意码长的支持越好。

(3)待编码的信息位为X＝[x₁,x₂,…x_k]，其长度为k，则编码完成后的码长为n＝k/η。令k＝Z_i×M_i+u_i,0≤u_i＜M_i,i＝1,…t。当存在u_j＝0时，则选择第j个校验矩阵，令M＝M_j,N＝N_j,u＝u_j，并按照正常的LDPC码编译码处理方法进行编码、调制、解调、译码等即可。当对于任意u_i都不等于0时，选择M_i-u_i最小的，即：

(M_j-u_j)＝min(M_i-u_i),M＝M_j,N＝N_j,u＝u_j

(4)在发送端，将待编码的信息位最后补充M_j-u_j个0或者1，信息位长度记为K0，并使用相应的编码模块进行编码，编码完成后的码长为n0＝k0/η，然后将编码后校验位的最后(n0-k/η)bit删除；在接收端，将接收数据最后补充(n0-k/η)个0或1，再使用相应的译码模块进行译码，得到译码结果，取译码结果前k比特数据即得到原始的信息位。

具体如下：

(401)在信息位X的最后补充M-u个0或者1，信息位总长度变为K0：

(402)送入编码模块进行编码，编码后得到：

(403)将校验位最后的n0-n比特删除，使得信息位+校验位仍然长为n，如下式所示：

(404)将删减后的数据进行调制、发送、接收、解调得到n位待译码的软判决或硬判决的数据：

(405)在校验位最后补充n0-n位0或1，补位后的数据为n0位，与步骤(4)中编码后的数据相对应：

(406)将补位后的数据送入译码器进行译码，得到长度为k0的译码结果：

其中前k位即原始信息位，将最后M_j-u_j位删除即得到结果：

X＝[x₁,x₂,…x_k]

基于上述步骤(1)～(6)即可完成任意码长的LDPC码编码。

Claims (2)

1.一种支持任意码长的LDPC码实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取准循环LDPC码QC-LDPC，QC-LDPC码由M×N维校验基矩阵Hb和Z×Z的循环单位矩阵联合构成；

(2)选择同等编码效率不同维度的t个校验基矩阵Hb_i，其维度为M_i×N_i，编码效率η＝M_i/N_i，针对每个校验基矩阵，构建相应的编码模块和译码模块，其中，i＝1,···j,···t，t≥1；

(3)设待编码的信息位长度为k，令k＝Z_i×M_i+u_i,0≤u_i＜M_i，当存在u_i＝0时，选择对应的基矩阵Hb_i并利用相应的编码模块和译码模块进行编译码处理；当不存在u_i＝0时，选取(M_j-u_j)＝min(M_i-u_i)，选择对应的基矩阵Hb_j，执行步骤(4)；

(4)在发送端，将待编码的信息位最后补充M_j-u_j个0或者1，信息位长度记为K0，并使用相应的编码模块进行编码，编码完成后的码长为n0＝k0/η，然后将编码后校验位的最后(n0-k/η)bit删除；在接收端，将接收数据最后补充(n0-k/η)个0或1，再使用相应的译码模块进行译码，得到译码结果，取译码结果前k比特数据即得到原始的信息位。

2.一种支持任意码长的LDPC码实现方法，其特征在于，步骤(4)具体包括以下步骤：

(401)在发送端，将待编码的信息位X＝[x₁,x₂,…x_k]的最后补充M_j-u_j个0或者1，补充后的信息位X_a总长度变为K0：

(402)将补充0或者1后的待编码信息送入编码模块进行编码,编码后得到：

(403)将编码后信息校验位最后的(n0-k/η)比特删除，得到：

(404)将删减后的数据进行调制、发送、接收和解调得到n位待译码的软判决或硬判决的数据：

(405)将待译码的软判决或硬判决的数据校验位最后补充n0-n位0或1，补位后的数据为n0位，得到：

(406)将补位后的数据送入相应的译码模块进行译码，得到长度为k0的译码结果：

其中前k位即原始信息位，将最后M_j-u_j位删除即得到原始信息位：

X＝[x₁,x₂,…x_k]。