CN115882872A - 一种基于打孔ldpc的缩短码字构造方法 - Google Patents

一种基于打孔ldpc的缩短码字构造方法 Download PDF

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刘荣科
田铠瑞
苏兰馨
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Abstract

本发明提出一种基于打孔LDPC的缩短码字构造方法，具体步骤为：步骤1：选定所要设计的码字，即LDPC子码的参数(N，K)；其中，N和K分别表示子码的码字长度和信息位长度；步骤2：根据LDPC子码的参数选定非规则二元LDPC母码参数(F，E，B，P，R，S)，母码需采用系统编码方式，并且打孔比特位于信息位；步骤3：对基于打孔母码的缩短子码编码。本方法所构造的缩短LDPC码字在两个缩短区域的比特先验信息的辅助下可以获得与母码相近的误比特性能；此外母码的选取具有灵活性，只要满足参数选取约束就可以从不同的母码来构造相同参数的缩短子码，构造灵活度高。

Description

一种基于打孔LDPC的缩短码字构造方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体是指一种基于打孔LDPC(Low Density ParityCheck Code，低密度奇偶校验码)的缩短码字构造方法。
背景技术
LDPC码是一类重要的线性分组码，线性分组码可以由奇偶校验矩阵来定义，对于二元LDPC码(奇偶校验矩阵中只有“0”和“1”)，可以按照其奇偶校验矩阵的行重(一行中“1”的数量)和列重(一列中“1”的数量)情况进行分类，若奇偶校验矩阵的行重都相等、列重也都相等则称为规则二元LDPC码，否则称为非规则二元LDPC码。在非规则二元LDPC码字构造方法中可以在信息位引入列重比较大的打孔变量节点(Punctured Variable Node)来进行奇偶校验矩阵的设计，称为打孔LDPC码。
对于编码输出为系统格式(Systematic Form)的非规则二元打孔LDPC码，被打孔掉的码字比特的值具有随机性，既可能是“0”，也可能是“1”，接收端译码器没有被打孔掉的码字比特相关的先验信息。如果将非规则二元打孔LDPC码作为母码，采用预先设置缩短比特区域的方法设计码长更短的LDPC子码，将子码中所有的缩短比特内容设置为定值，如全“0”，在接收端译码器译码前获得一部分码字比特的先验信息，这样的构造方法使得子码能够获得与母码相近的纠错性能，同时为细颗粒度调整码长码率提供了可能。
发明内容
本发明提出基于非规则二元打孔LDPC的缩短码字构造方法，用于构造LDPC码，共分为3步，具体步骤如下：
步骤1：选定所要设计的码字，也就是LDPC子码的参数(N，K)。
其中，N和K分别表示子码的码字长度和信息位长度，N＞K＞0。
步骤2：根据LDPC子码的参数选定非规则二元LDPC母码参数(F，E，B，P，R，S)，母码需采用系统编码方式，并且打孔比特位于信息位。
其中，F，E，B，P，R，S分别表示母码的打孔前长度、打孔后长度、信息位长度、打孔长度、缩短区域一的长度、缩短区域二的长度。母码参数满足以下条件：F＝E+P，E
B＞P＞R＞0，E＞N，B＞K，S＝E-N，R+S＝B-K，K＞P-R，母码的编码过程为(如图1所示)：
2.1、准备信息位比特序列V＝{v0，v1，v2，…，vB-1}，vi∈{0，1}。
2.2、将V基于系统编码规则编码为打孔前比特序列C＝{c0，c1，c2，…，cF-1}，ci∈{0，1}。
2.3、将C前P个比特丢弃后(即进行打孔)得到码字比特序列D＝{d0，d1，d2，…，dE-1}，di∈{0，1}。
步骤3：基于打孔母码的缩短子码编码过程为(如图3所示)：
3.1、准备信息位比特序列G＝{g0，g1，g2，…，gK-1}，gi∈{0，1}。
3.2、在G前插入R个0比特，即设置缩短区域一Y，Y＝{y0，y1，y2，…，yR-1}，yi∈{0}，得到(K+R)长的比特序列H＝{h0，h1，h2，…，hK+R-1}，hi∈{0，1}。
3.3、在H的第P个比特和第P+1个比特之间插入S个0比特，即设置缩短区域二Z，Z＝{z0，z1，z2，…，zs-1}，zi∈{0}，得到B长的比特序列J＝{j0，j1，j2，…，jB-1}，ji∈{0，1}。
3.4、将J按照母码系统编码规则编码为F长的打孔前比特序列L＝{l0，l1，l2，…，lF-1}，li∈{0，1}。
3.5、将L前P个比特丢弃后(即进行打孔)得到E长的母码码字比特序列Q
{q0，q1，q2，…，qE-1}，qi∈{0，1}。
3.6、将Q前S个比特丢弃(即进行缩短)，最终得到N长的缩短子码码字比特序列U＝{u0，u1，u2，…，uN-1}，ui∈{0，1}。
本发明所述的构造方法的优点与积极效果在于：当母码参数E、B的大小和子码参数N、K接近时，本方法所构造的缩短LDPC码字在两个缩短区域的比特先验信息的辅助下可以获得与母码相近的误比特性能；此外母码的选取具有灵活性，只要满足参数选取约束就可以从不同的母码来构造相同参数的缩短子码，构造灵活度高。
附图说明
图1为本发明所述的非规则二元打孔LDPC母码编码过程示意图。
图2为本发明所述的非规则二元打孔LDPC母码编码过程实施示例图。
图3为本发明所述的缩短LDPC子码编码过程示意图。
图4为本发明所述的缩短LDPC子码编码过程实施示例图。
具体实施方式
下面结合附图和实施示例对本发明进行详细说明。
本发明提出基于非规则二元打孔LDPC的缩短码字构造方法，用于构造LDPC码，共分为3步，具体步骤如下：
步骤1：选定所要设计的码字，也就是LDPC子码的参数(N＝8000，K＝4000)。
其中，N和K分别表示子码的码字长度和信息位长度，N＞K＞0。
步骤2：根据LDPC子码的参数选定非规则二元LDPC母码参数(F＝8448，E＝8064B＝4224，P＝384，R＝160，S＝64)，母码需采用系统编码方式，并且打孔比特位于信息位。
其中，F，E，B，P，R，S分别表示母码的打孔前长度、打孔后长度、信息位长度、打孔长度、缩短区域一的长度、缩短区域二的长度。母码参数满足以下条件：F＝E+P，E＞B＞P＞R＞0，E＞N，B＞K，S＝E-N，R+S＝B-K，K＞P-R，母码的编码过程实施示例为(如图2所示)：
2.1、准备信息位比特序列V＝{v0，v1，v2，…，v4223}，vi∈{0，1}。
2.2、将V基于系统编码规则编码为打孔前比特序列C＝{c0，c1，c2，…，c8447}，ci∈{0，1}。
2.3、将C前P个比特丢弃后(即进行打孔)得到码字比特序列D＝{d0，d1，d2，…，d8063}，di∈{0，1}。
步骤3：基于打孔母码的缩短子码编码过程实施示例为(如图4所示)：
3.1、准备信息位比特序列G＝{g0，g1，g2，…，g3999}，gi∈{0，1}。
3.2、在G前插入R个0比特，即设置缩短区域一Y，Y＝{y0，y1，y2，…，y159}，yi∈{0}，得到(K+R)长的比特序列H＝{h0，h1，h2，…，h4159}，hi∈{0，1}。
3.3、在H的第P个比特和第P+1个比特之间插入S个0比特，即设置缩短区域二Z，Z＝{z0，z1，z2，…，z63}，zi∈{0}，得到B长的比特序列J＝{j0，j1，j2，…，j4223}，ji∈{0，1}。
3.4、将J按照母码系统编码规则编码为F长的打孔前比特序列L＝{l0，l1，l2，…，l8447}，li∈{0，1}。
3.5、将L前P个比特丢弃后(即进行打孔)得到E长的母码码字比特序列Q＝{q0，q1，q2，…，q8063}，qi∈{0，1}。
3.6、将Q前S个比特丢弃(即进行缩短)，最终得到N长的缩短子码码字比特序列U＝{u0，u1，u2，…，u7999}，ui∈{0，1}。

Claims (4)

1.一种基于打孔LDPC的缩短码字构造方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：选定所要设计的码字，即LDPC子码的参数(N，K)；其中，N和K分别表示子码的码字长度和信息位长度，N＞K＞0；
步骤2：根据LDPC子码的参数选定非规则二元LDPC母码参数(F，E，B，P，R，S)，母码需采用系统编码方式，并且打孔比特位于信息位；其中，F，E，B，P，R，S分别表示母码的打孔前长度、打孔后长度、信息位长度、打孔长度、缩短区域一的长度、缩短区域二的长度；
步骤3：对基于打孔母码的缩短子码编码。
2.根据权利要求1所述的一种基于打孔LDPC的缩短码字构造方法，其特征在于：在步骤2中，母码参数满足以下条件：F＝E+P，E＞B＞P＞R＞0，E＞N，B＞K，S
E-N，R+S＝B-K，K＞P-R。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于打孔LDPC的缩短码字构造方法，其特征在于：母码的编码过程为：
2.1、准备信息位比特序列V＝{v0，v1，v2，…，vB-1}，vi∈{0，1}；
2.2、将V基于系统编码规则编码为打孔前比特序列C＝{c0，c1，c2，…，cF-1}，ci∈{0，1}；
2.3、将C前P个比特丢弃后得到码字比特序列D＝{d0，d1，d2，…，dE-1}，di∈{0，1}。
4.根据权利要求1所述的一种基于打孔LDPC的缩短码字构造方法，其特征在于：在步骤3中，编码过程为：
3.1、准备信息位比特序列G＝{g0，g1，g2，…，gK-1}，gi∈{0，1}；
3.2、在G前插入R个0比特，即设置缩短区域一Y，Y＝{y0，y1，y2，…，yR-1}，yi∈{0}，得到(K+R)长的比特序列H＝{h0，h1，h2，…，hK+R-1}，hi∈{0，1}；
3.3、在H的第P个比特和第P+1个比特之间插入S个0比特，即设置缩短区域二Z，Z＝{z0，z1，z2，…，zS-1}，zi∈{0}，得到B长的比特序列J＝{j0，j1，j2，…，jB-1}，ji∈{0，1}；
3.4、将J按照母码系统编码规则编码为F长的打孔前比特序列L＝{l0，l1，l2，…，lF-1}，li{0，1}；
3.5、将L前P个比特丢弃后得到E长的母码码字比特序列Q＝{q0，q1，q2，…，qE-1}，qi{0，1}；
3.6、将Q前S个比特丢弃，最终得到N长的缩短子码码字比特序列U＝{u0，u1，u2，…，uN-1}，ui∈{0，1}。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116436475A (zh) * 2023-06-13 2023-07-14 国家广播电视总局广播电视科学研究院 一种ldpc码的构造及编码方法、装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116436475A (zh) * 2023-06-13 2023-07-14 国家广播电视总局广播电视科学研究院 一种ldpc码的构造及编码方法、装置

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