基于校验矩阵的编解码方法和装置制造方法及图纸

技术编号:15299234 阅读:128 留言:0更新日期:2017-05-12 01:07
本发明专利技术实施例公开了一种基于校验矩阵的编码方法。该方法包括:编码器获取数据;所述编码器通过利用LDPC校验矩阵对所述数据进行编码,生成编码数据。其中,LDPC校验矩阵是基于m×n维的矩阵H而生成的,矩阵H是由三个(m/3)×n维的子矩阵组成,在这三个子矩阵中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量为1,并且,以A表示矩阵中任意两个同一行上的元素“1”之间的元素个数,这三个子矩阵对应A的取值范围是各不相同的。通过本发明专利技术实施例提供的编码方法,LDPC码的传输仅需较低的信噪比就能够保证较低的误比特率,因此LDPC码的性能较高。此外,本发明专利技术实施例还提供了一种基于校验矩阵的装置、一种基于校验矩阵的解码方法和装置。

Encoding and decoding method and device based on check matrix

The embodiment of the invention discloses a coding method based on check matrix. The method comprises: an encoder obtains data; the encoder encodes the data by using an LDPC check matrix to generate encoded data. Among them, LDPC is the parity check matrix of M * n matrix H is generated based on the matrix H is composed of three sub matrix (m/3) * n composition in the three sub matrix, the number of elements in each row of 1 \L\, the number of elements in each column is 1, 1 \and, in A the number of elements in the matrix of any two elements on the same line\ 1 \between the range of the three sub matrix corresponding to the A is not the same. Through the coding method provided by the embodiment of the invention, the transmission of the LDPC code can guarantee lower bit error rate only when the signal-to-noise ratio is lower, so the performance of the LDPC code is higher. In addition, the embodiment of the invention also provides a device based on the check matrix and a decoding method and device based on the check matrix.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
,特别是涉及基于校验矩阵的编码方法和装置以及基于校验矩阵的解码方法和装置。
技术介绍
在数据通过通信链路传输的过程中,由于存在例如噪声的干扰因素,接收端接收到的数据存在一些错误的信息。为了实现数据的可靠传输,可以采用前向纠错(ForwardErrorCorrection,简称FEC)技术,以使得接收端能够识别出接收到的错误信息。作为FEC技术的一种具体实现方式,低密度奇偶校验码(LowDensityParityCheckCode,简称LDPCCode或LDPC码)不但具有良好的理论性能而且也适于硬件实现。具体地,LDPC码的理论性能是,LDPC不仅几乎适用于所有的信道而且还能够接近于香农限。LDPC码适于硬件实现的原因在于,LDPC码不仅译码复杂度低,而且可并行实现。基于此,LDPC码已被广泛应用于多种通信协议中,如卫星数字视频广播DVB-S.2、宽带无线接入协议IEEE802.16e以及以太网规范10GBASE-T。基于LDPC码实现的数据传输具体包括如下步骤:当需要传输数据时,先采用预先构造的LDPC校验矩阵对数据进行编码从而得到编码数据。然后,通过实际链路对编码数据进行传输。接收端接收到编码数据后,采用预先构造的LDPC校验矩阵对编码数据进行解码从而得到所述数据。在现有技术中,已经出现了一些能够用于编码和解码的LDPC校验矩阵。例如,一种现有的LDPC校验矩阵H如下所示:其中,LDPC校验矩阵H由J个子矩阵H1、H2、……、Hj组成。LDPC校验矩阵H是m×n维矩阵。子矩阵H1~Hj均是(m/J)×n维矩阵。在矩阵H>中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量为J。在子矩阵H1中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量为J,每行中的L元素“1”是连续的。子矩阵H2~Hj是分别对子矩阵H1进行列置换得到的。需要说明的是,以LDPC校验矩阵各行表示的校验方程作为校验节点,以LDPC校验矩阵各列表示的变量作为变量节点,可以形成LDPC校验矩阵的泰纳图(TannerGraph,简称TG),该TG的围长(girth)表示该TG最短环的长度。专利技术人经过研究发现,现有技术中LDPC校验矩阵对应的TG的围长为4。当围长等于4时,LDPC码性能较低。具体来说,当传输中的LDPC码的信噪比较低时,对接收到的LDPC码进行解码得到的数据的误码率较高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于校验矩阵的编码或者解码方法,以及相关装置,以解决现有技术中由于难以避免LDPC校验矩阵的TG的围长等于4而导致的LDPC码性能较低的技术问题。第一方面,本专利技术实施例提供了一种基于校验矩阵的编码方法,包括:编码器获取数据;以及所述编码器通过利用LDPC校验矩阵对所述数据进行编码,生成编码数据,所述LDPC校验矩阵是基于矩阵H生成的,在矩阵H中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量为3,矩阵H为m×n维的矩阵;m/3=k×L且k为正整数,矩阵H由矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3组成,矩阵H1构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3均为(k×L)×(k×L2)维的矩阵;其中,在矩阵H1中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2由L个矩阵H4组成,矩阵H4为(k×L)×(k×L)维的对角阵,矩阵H4的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,每行中的元素“1”的数量为L,每列中的元素“1”的数量为1,矩阵H3包括k个矩阵H5,矩阵H5包括L个矩阵H6,矩阵H5为L×L2维的矩阵,矩阵H6为L×L维的对角阵,矩阵H6的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,所述k个矩阵H5之外的元素均为“0”,所述k个矩阵H5中第i个矩阵等于矩阵H3中第(i-1)×L+1行至i×L行与第(i-1)×L2+1列至第i×L2列对应的矩阵,i的取值范围为1至k中的所有整数;或者,m/3=k×L+r且k为正整数、r为1至L-1范围内的正整数,矩阵H由矩阵H1’、矩阵H2’和矩阵H3’组成,矩阵H1’构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2’构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3’构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1’、矩阵H2’和矩阵H3’均为(k×L+r)×(k×L2+r×L)维的矩阵;其中,在矩阵H1’中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2’中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2’由L个矩阵H4’组成,矩阵H4’为(k×L+r)×(k×L+r)维的对角阵,矩阵H4’的主对角线上的元素都是“1”;矩阵H3’是将矩阵H5’中第k×L2+b×L+c列与第b×L2+(c-1)×L+c列进行位置互换而得到的,b的取值范围为0至r-1内的所有整数,c的取值范围为1至L内的所有整数;矩阵H5’中第1行至k×L行与第1列至k×L2列对应的矩阵等于矩阵H6’,矩阵H5’中第k×L+1行至第k×L+r行与第k×L2+1列至k×L2+r×L列对应的矩阵等于矩阵H7’,矩阵H5’中矩阵H6’和矩阵H7’之外的元素均为“0”;矩阵H6’为(k×L)×(k×L2)维的矩阵,矩阵H7’为r×(r×L)维的矩阵,矩阵H6’等于矩阵H3,在矩阵H7’中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量等于1,每行的L个元素“1”是连续的。在第一方面的第一种可能的实现方式中,所述LDPC校验矩阵为矩阵H。在第一方面的第二种可能的实现方式中,所述LDPC校验矩阵是对矩阵H进行行置换和/或列置换而得到的。第二方面,本专利技术实施例提供了一种基于校验矩阵的解码方法,包括:解码器获取编码数据;以及所述解码器通过利用LDPC校验矩阵对所述编码数据进行解码,生成数据,所述LDPC校验矩阵是基于矩阵H生成的,在矩阵H中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量为3,矩阵H为m×n维的矩阵;m/3=k×L且k为正整数,矩阵H由矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3组成,矩阵H1构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3均为(k×L)×(k×L2)维的矩阵;其中,在矩阵H1中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2由L个矩阵H4组成,矩阵H4为(k×L)×(k×L)维的对角阵,矩阵H4的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,每行中的元素“1”的数量为L,每列中的元素“1”的数量为1,矩阵H3包括k个矩阵H5,矩阵H5包括L个矩阵H6,矩本文档来自技高网...
<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/62/201510728636.html" title="基于校验矩阵的编解码方法和装置原文来自X技术">基于校验矩阵的编解码方法和装置</a>

【技术保护点】
一种基于校验矩阵的编码方法,其特征在于,包括:编码器获取数据;以及所述编码器通过利用低密度奇偶校验矩阵LDPC校验矩阵对所述数据进行编码,生成编码数据,所述LDPC校验矩阵是基于矩阵H生成的,在矩阵H中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量为3,矩阵H为m×n维的矩阵;m/3=k×L且k为正整数,矩阵H由矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3组成,矩阵H1构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3均为(k×L)×(k×L2)维的矩阵;其中,在矩阵H1中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2由L个矩阵H4组成,矩阵H4为(k×L)×(k×L)维的对角阵,矩阵H4的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,每行中的元素“1”的数量为L,每列中的元素“1”的数量为1,矩阵H3包括k个矩阵H5,矩阵H5包括L个矩阵H6,矩阵H5为L×L2维的矩阵,矩阵H6为L×L维的对角阵,矩阵H6的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,所述k个矩阵H5之外的元素均为“0”,所述k个矩阵H5中第i个矩阵等于矩阵H3中第(i‑1)×L+1行至i×L行与第(i‑1)×L2+1列至第i×L2列对应的矩阵,i的取值范围为1至k中的所有整数;或者,m/3=k×L+r且k为正整数、r为1至L‑1范围内的正整数,矩阵H由矩阵H1’、矩阵H2’和矩阵H3’组成,矩阵H1’构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2’构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3’构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1’、矩阵H2’和矩阵H3’均为(k×L+r)×(k×L2+r×L)维的矩阵;其中,在矩阵H1’中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2’中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2’由L个矩阵H4’组成,矩阵H4’为(k×L+r)×(k×L+r)维的对角阵,矩阵H4’的主对角线上的元素都是“1”;矩阵H3’是将矩阵H5’中第k×L2+b×L+c列与第b×L2+(c‑1)×L+c列进行位置互换而得到的,b的取值范围为0至r‑1内的所有整数,c的取值范围为1至L内的所有整数;矩阵H5’中第1行至k×L行与第1列至k×L2列对应的矩阵等于矩阵H6’,矩阵H5’中第k×L+1行至第k×L+r行与第k×L2+1列至k×L2+r×L列对应的矩阵等于矩阵H7’,矩阵H5’中矩阵H6’和矩阵H7’之外的元素均为“0”;矩阵H6’为(k×L)×(k×L2)维的矩阵,矩阵H7’为r×(r×L)维的矩阵,矩阵H6’等于矩阵H3,在矩阵H7’中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量等于1,每行的L个元素“1”是连续的。...

【技术特征摘要】
1.一种基于校验矩阵的编码方法,其特征在于,包括:编码器获取数据;以及所述编码器通过利用低密度奇偶校验矩阵LDPC校验矩阵对所述数据进行编码,生成编码数据,所述LDPC校验矩阵是基于矩阵H生成的,在矩阵H中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量为3,矩阵H为m×n维的矩阵;m/3=k×L且k为正整数,矩阵H由矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3组成,矩阵H1构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3均为(k×L)×(k×L2)维的矩阵;其中,在矩阵H1中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2由L个矩阵H4组成,矩阵H4为(k×L)×(k×L)维的对角阵,矩阵H4的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,每行中的元素“1”的数量为L,每列中的元素“1”的数量为1,矩阵H3包括k个矩阵H5,矩阵H5包括L个矩阵H6,矩阵
\tH5为L×L2维的矩阵,矩阵H6为L×L维的对角阵,矩阵H6的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,所述k个矩阵H5之外的元素均为“0”,所述k个矩阵H5中第i个矩阵等于矩阵H3中第(i-1)×L+1行至i×L行与第(i-1)×L2+1列至第i×L2列对应的矩阵,i的取值范围为1至k中的所有整数;或者,m/3=k×L+r且k为正整数、r为1至L-1范围内的正整数,矩阵H由矩阵H1’、矩阵H2’和矩阵H3’组成,矩阵H1’构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2’构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3’构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1’、矩阵H2’和矩阵H3’均为(k×L+r)×(k×L2+r×L)维的矩阵;其中,在矩阵H1’中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2’中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2’由L个矩阵H4’组成,矩阵H4’为(k×L+r)×(k×L+r)维的对角阵,矩阵H4’的主对角线上的元素都是“1”;矩阵H3’是将矩阵H5’中第k×L2+b×L+c列与第b×L2+(c-1)×L+c列进行位置互换而得到的,b的取值范围为0至r-1内的所有整数,c的取值范围为1至L内的所有整数;矩阵H5’中第1行至k×L行与第1列至k×L2列对应的矩阵等于矩阵H6’,矩阵H5’中第k×L+1行至第k×L+r行与第k×L2+1列至k×L2+r×L列对应的矩阵等于矩阵H7’,矩阵H5’中矩阵H6’和矩阵H7’之外的元素均为“0”;矩阵H6’为(k×L)×(k×L2)维的矩阵,矩阵H7’为r×(r×L)维的矩阵,矩阵H6’等于矩阵H3,在矩阵H7’中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量等于1,每行的L个元素“1”是连续的。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LDPC校验矩阵为矩阵H。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LDPC校验矩阵是对矩阵H进行行置换和/或列置换而得到的。4.一种基于校验矩阵的解码方法,其特征在于,包括:解码器获取编码数据;以及所述解码器通过利用低密度奇偶校验LDPC校验矩阵对所述编码数据进行解码,生成数据,所述LDPC校验矩阵是基于矩阵H生成的,在矩阵H中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量为3,矩阵H为m×n维的矩阵;m/3=k×L且k为正整数,矩阵H由矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3组成,矩阵H1构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1、矩阵H2和矩阵H3均为(k×L)×(k×L2)维的矩阵;其中,在矩阵H1中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2由L个矩阵H4组成,矩阵H4为(k×L)×(k×L)维的对角阵,矩阵H4的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,每行中的元素“1”的数量为L,每列中的元素“1”的数量为1,矩阵H3包括k个矩阵H5,矩阵H5包括L个矩阵H6,矩阵H5为L×L2维的矩阵,矩阵H6为L×L维的对角阵,矩阵H6的主对角线上的元素都是“1”;在矩阵H3中,所述k个矩阵H5之外的元素均为“0”,所述k个矩阵H5中第i个矩阵等于矩阵H3中第(i-1)×L+1行至i×L行与第(i-1)×L2+1列至第i×L2列对应的矩阵,i的取值范围为1至k中的所有整数;或者,m/3=k×L+r且k为正整数、r为1至L-1范围内的正整数,矩阵H由矩阵H1’、矩阵H2’和矩阵H3’组成,矩阵H1’构成矩阵H的第1行至第m/3行,矩阵H2’构成矩阵H的第m/3+1行至第2m/3行,矩阵H3’构成矩阵H的第2m/3+1行至第m行,矩阵H1’、矩阵H2’和矩阵H3’均为(k×L+r)×(k×L2+r×L)维的矩阵;其中,在矩阵H1’中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,每行中的L个元素“1”是连续的;在矩阵H2’中,每行中元素“1”的数量等于L,每列中元素“1”的数量等于1,矩阵H2’由L个矩阵H4’组成,矩阵H4’为(k×L+r)×(k×L+r)维的对角阵,矩阵H4’的主对角线上的元素都是“1”;矩阵H3’是将矩阵H5’中第k×L2+b×L+c列与第b×L2+(c-1)×L+c列进行位置互换而得到的,b的取值范围为0至r-1内的所有整数,c的取值范围为1至L内的所有整数;矩阵H5’中第1行至k×L行与第1列至k×L2列对应的矩阵等于矩阵H6’,矩阵H5’中第k×L+1行至第k×L+r行与第k×L2+1列至k×L2+r×L列对应的矩阵等于矩阵H7’,矩阵H5’中矩阵H6’和矩阵H7’之外的元素均为“0”;矩阵H6’为(k×L)×(k×L2)维的矩阵,矩阵H7’为r×(r×L)维的矩阵,矩阵H6’等于矩阵H3,在矩阵H7’中,每行中元素“1”的数量为L,每列中元素“1”的数量等于1,每行的L个元素“1”是连续的。5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述LDPC校验矩阵为所述矩阵H。6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述LDPC校验矩阵是对所述矩阵H进行随机行置换和/或随机列置换而得到的。7.一种基于校验矩阵的装置,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:李亮陆玉春翟素平
申请(专利权)人:华为技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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