CN1738209A - 改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法 - Google Patents
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Abstract
一种编码技术领域的改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法，首先对低密度校验码的校验矩阵进行行删除尝试，尽量达到最大化下三角子矩阵。行删除尝试首先从删除分层校验矩阵的第一层中部分行向量开始，经过对角化操作步骤后得到。若第一层中删除的行数不当，会导致在第一次对角化后，在由未经过对角化的行列构成的剩余矩阵中找不到重量为1的列，使对角化操作提前中止。因此，需要进行行删除尝试，在第一层中删除更多的行向量，直到雪崩效应发生，使剩余矩阵能够达到完全对角化，这实质上也是一种贪婪思想，通过该贪婪方法可以将关键参数g控制的尽量小，从而明显减少相应的分层低密度校验码编码器的硬件资源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种编码技术领域的方法，具体是一种改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法。
背景技术
低密度校验码(简称LDPC码)是当今数字通信技术领域的研究热点之一。LDPC码与传统编码方法相比显示了其优越的性能，然而LDPC码的编码复杂度仍是制约其进一步发展的瓶颈问题。在一个采用LDPC码的通信系统中，LDPC码相当于传统的线性分组码，可用生成矩阵G和校验矩阵H描述。在系统的发端(编码器)，可采用传统的编码算法直接将信源比特序列s与生成矩阵G相乘得到编码后码字。在实际编码过程中，通常利用校验矩阵H进行高斯消元后得到生成矩阵G。这时G往往不再是稀疏矩阵，对应到硬件实现便是需要消耗非常多的内存资源来存储G中“1”的位置信息。
经对现有技术的文献检索发现，T.Richardson，R.UrBanke在《IEEE Transon Information Theory》Vol.47，No.2，pp：638-656Feb 2001上发表了“Efficient Encoding of Low-Density Parity-Check Codes”(低密度校验码的高效编码方法，IEEE信息理论学报，47卷，第二期，638-656页，2001年2月)，指出通过对LDPC的校验矩阵H进行一定规则的线性操作，可使LDPC编码器的复杂度控制在与码长的线性关系内，相应的编码器实现方法被简称为RU方法。其核心思想是充分利用校验矩阵的稀疏特性以减少编码运算量，因而具有普遍适用性。RU方法分为两步，首先对校验矩阵H进行“贪婪预处理”，即仅通过行列互换操作将H转化为近似下三角阵形式
，然后将
分割成各子矩阵来进行硬件编码器的结构设计。与
中已化成下三角形式的子矩阵属于相同列集合的剩余行组成的子矩阵，其行数定义为g，如何减小g是降低硬件实现编码器复杂度的关键问题，上文提出的“贪婪预处理”(简称RU“贪婪预处理”)过程便是一种较好的降低g大小的方法：
1、在H中寻找列重为1的列向量，即该列只有一个非零元素“1”，构成集合Ω，如果Ω为空集合，则去掉H矩阵中最底层的一行并将其作为H0，然后对修改后的H0重复步骤1；
2、将H0中被集合Ω所包含的列向量移到H0的最右侧，通过行列置换将这些列向量移成对角阵，该对角阵位于矩阵H0的右下部分；
3、去掉H0中对角阵所对应的行和列，形成新的矩阵记为H1；
4、在H1中寻找列重为1的列向量集合Ω′，如果集合Ω′为空，则中止贪婪预处理过程，否则令H0＝H1，并回到步骤2。
但是上述方法仅适用于一般性随机构造的LDPC码，对于一些特殊构造的码字，特别是通过分层构造的LDPC码而言，所得到的g比较大。而实际应用中，按列重进行分层构造的LDPC码字更易于译码器的硬件实现，所以如何针对这种结构，相应地进行编码器的结构设计有着极为广泛的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于针对现有RU“贪婪预处理”方法中存在的上述不足，提供一种改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法，使其适用于按列重进行分层构造的LDPC码字，更利于编码器的硬件实现，能够节省数十倍甚至数百倍的内存消耗，是一种更为有效的预处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明首先对低密度校验码的校验矩阵H进行行删除尝试，尽量达到最大化下三角子矩阵。即相比于传统RU“贪婪预处理”方法，本发明能将关键参数g控制的更小。行删除尝试首先从删除分层校验矩阵的第一层中部分行向量开始，经过对角化操作步骤后得到。若第一层中删除的行数不当，会导致在第一次对角化后，在由未经过对角化的行列构成的剩余矩阵H1中找不到重量为1的列，这样对角化操作就不能扩展到剩余矩阵H1，使关键参数g变得很大。因此，需要进行删除尝试，即如果对角化操作提前中止，则在第一层中删除更多的行向量，直到雪崩效应发生，使剩余的矩阵能够达到完全对角化，这实质上也是一种贪婪思想，通过该贪婪方法可以将g控制的尽量小。
以下对本发明方法作进一步的说明，包括以下步骤：
(1)随机删除低密度校验码的校验矩阵H第一层矩阵中的部分行向量，所有剩余行向量构成矩阵H0；
(2)在矩阵H0中寻找列重为1的所有列向量集合Ω，如果集合Ω为空，则去掉H0中最底层的一行并将剩余矩阵作为H0，然后重新开始步骤(2)；
(3)将集合Ω所包含的列移到H0最底部，通过行列的置换将这些列移成对角阵，且使该对角阵位于矩阵H0的右下部分；
(4)去掉H0中对角阵所对应的行和列，将剩下的矩阵记为H1；
(5)在H1中寻找重量为1的列的集合Ω，如果集合Ω为空，回到步骤(1)，否则使H1＝H0，并回到步骤(3)。
本发明针对具有优良性能、适于译码器高速实现的分层结构的低密度校验码，提出一种高效编码器硬件实现过程中重要的步骤之一——RU“贪婪预处理”方法的改进方法，可更大限度地降低编码器的硬件复杂度。传统RU“贪婪预处理”方法中的核心思想是通过对低密度校验码的校验矩阵进行行列置换逐渐完成对角化，然后删除对角化部分所对应的行和列，继续重复这一过程来扩展对角化矩阵的大小。本发明充分利用分层构造码字的特性，首先对校验矩阵的第一层进行行删除尝试，直至雪崩效应发生，使矩阵实现完全对角化，通过优化RU“贪婪预处理”方法中的关键参数，明显减少了相应的分层低密度校验码编码器的硬件资源消耗。
具体实施方式
为更好的理解本发明的技术方案，以下结合一种可以适于译码硬件实现的分三层构造的(1536，3，6)LDPC码型(码长为1536比特，校验矩阵每层列重为1，共三层，行重为6)，给出改进LDPC编码中预处理方法的详细实施步骤：
根据预先构造好的分层LDPC校验矩阵H，首先进行行删除尝试，第一次删除第一层的部分行向量，如将第一层中的第一行至第i行移至校验矩阵的最底层(i的大小随机选取，需要进行几次尝试)。在剩余矩阵H0中寻找仅含一个非零元素‘1’的列向量集合Ω，如果集合Ω为空，则去掉H0中最底层的一行并将剩余矩阵更新为H0，然后重新找仅含一个非零元素‘1’的列向量集合Ω，直到Ω非空。
然后将集合Ω所包含的行移到H0最底部，通过行列的置换将这些行移成对角阵，且使该对角阵位于矩阵H0的右下部分。去掉H0中对角阵所对应的行和列，将剩下的矩阵记为H1，在H1中寻找重量为1的行的集合Ω，如果集合Ω为空，则重新进行行删除尝试，否则使H1＝H0；并继续做对角化处理。
针对该(1536，3，6)LDPC码型，如果采用经典“贪婪预处理”方法，结果表明，第一次对角化过程中必须删除至少257行才能找到重量为1的行，即g的大小为257，而采用本发明的预处理方法得到的g大小仅为89。若码长增加，应用本方法g的降低更为明显，表明了本预处理改进方法针对LDPC长码具有更大的性能优势。
Claims (2)
1、一种改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法，其特征在于，低密度校验码的校验矩阵H进行行删除尝试，达到最大化下三角子矩阵，行删除尝试首先从删除分层校验矩阵的第一层中部分行向量开始，经过对角化操作步骤后得到；如果对角化操作提前中止，则在第一层中删除更多的行向量，直到雪崩效应发生，使剩余的矩阵能够达到完全对角化，从而将关键参数g控制的尽量小。
2、根据权利要求1所述的改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)随机删除第一层矩阵中的部分列，在剩余矩阵Q0中寻找重量为1的行向量集合Ω，如果集合Ω为空，则去掉Q0中最右侧的一列并将剩余矩阵作为Q0，然后重新开始步骤(1)；
(2)将集合Ω所包含的行移到Q0最底部，通过行列的置换将这些行移成对角阵，且使该对角阵位于矩阵Q0的右下部分；
(3)去掉Q0中对角阵所对应的行和列，将剩下的矩阵记为Q1；
(4)在Q1中寻找重量为1的行的集合Ω，如果集合Ω为空，回到步骤(1)，否则使Q1＝Q0，并回到步骤(2)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200510029297 CN1738209A (zh) | 2005-09-01 | 2005-09-01 | 改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法 |
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| CN 200510029297 CN1738209A (zh) | 2005-09-01 | 2005-09-01 | 改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法 |
Publications (1)
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| CN1738209A true CN1738209A (zh) | 2006-02-22 |
Family
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Family Applications (1)
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| CN 200510029297 Pending CN1738209A (zh) | 2005-09-01 | 2005-09-01 | 改进低密度校验码编码实现中预处理部分的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1738209A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101442318B (zh) * | 2008-11-06 | 2012-04-25 | 上海交通大学 | 基于近似下三角结构校验矩阵的低时延ira码编码器 |
-
2005
- 2005-09-01 CN CN 200510029297 patent/CN1738209A/zh active Pending
Cited By (1)
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| CN101442318B (zh) * | 2008-11-06 | 2012-04-25 | 上海交通大学 | 基于近似下三角结构校验矩阵的低时延ira码编码器 |
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