用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字结构和编码方法技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字结构和编码方法，其中码率最低的码字称为母码，是码长为N、信息比特为K的raptor‑like结构的LDPC码字，根据编码码表以及编码方法进行编码，获得原始码字；其他比母码码率高的码字称为截取码字，是基于母码编码后的原始码字截取获得，从原始码字中截取部分比特，并拼接在一起进行传输，剩余比特不进行传输，具体截取的比特由截取比特码表给出。多点协同通信系统要求在LDPC码字可以进行单独的编译码的同时，还能够将不同码率的码字联合在一起进行联合译码，获得性能增益。本发明专利技术给出的码字结构和编码方法可以很好的满足这个要求。

【技术实现步骤摘要】
用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字结构和编码方法
本专利技术涉及通信编码
，具体地，涉及一种适用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字结构和编码方法。
技术介绍
LDPC码字是由Gallager博士在1963年首次提出的，他同时提出了码字并给出了相应的迭代译码的算法，但由于起初的迭代译码算法较为复杂，加之当时的集成电路技术发展缓慢，因此LDPC码字在当时并未收到重视。在之后的一段时间内，除了Tanner用二分图形象化的描述了LDPC的迭代译码之外，几乎没有学者对LDPC码字有更多的关注。随后，在上世纪90年代，基于迭代译码机制的Turbo码被发现是一种可以逼近Shannon限的编码方案，至此人们才开始注意到了迭代译码所具备的优良性能。同时，基于二分图(Tanner图)的迭代理论也取得了很大的突破：Spielman将纠错过程解释为错误逐渐减少的过程，并证明了基于二分图的编译码算法具有线性的复杂度，在此基础上又有学者提出了利用Expander图生成具有一定纠错能力的二分图的条件和方法，之后Kschischang等人又建立了因子图(FactorGraph)的理论，进一步深化了基于LDPC迭代译码的图论基础，在这些研究基础之上，Wiber则提出了基于图的LDPC迭代译码算法。所有的这些理论的提出，使得在1995年，Mackay和Neal发现了LDPC码和Turbo码一样具有逼近香农限的性能，从而引发了对LDPC码研究的热潮。经过对LDPC码字的深度研究，大家发现LDPC码在各方面都比Turbo码更有优势，具备更好的译码性能和更低的实现复杂度，更能适应未来系统高速数据传输和高性能的要求，因此收到广泛应用。目前采用LDPC码字的通信系统有：欧洲第二代数字广播电视传输标准DVB2系列；IEEE802.11n无线局域网标准；IEEE802.11e无线广域网标准；中国数字电视地面传输标准(DTTB)，以及北美CCSDS的近地、深空通信系统等等。目前，LDPC的理论基础确实已经逐渐完善，对这类码字的研究逐渐从纯理论转移到理论结合应用需求的研究。针对特定的应用场景和应用需求，就要设计特定的LDPC码字，以满足需求。在多点协同通信系统中，会有多个基站对相同内容进行编码传输，保证在复杂地形的覆盖率，因此若接收端接收到其中任意一个基站的信号时，都应该可以直接进行译码。但当接收端接收到多个基站发送的信号时，如果不能够充分利用这些信号中携带的信息进行联合译码，就会造成频谱的大量浪费，所以多点协同通信系统要求任意基站发送的LDPC码字均可以被单独译码的同时，还可以将不同基站发送的LDPC码字联合在一起进行译码，充分利用不同基站发送信号中携带的信息，而且联合译码的性能相比单独译码性能应该有大幅提高。针对以上的应用需求，需要单独设计码字及其对应的编码方法来满足。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于多点协同通信系统的低码率(码率小于等于1/2)LDPC码字结构和编码方法，用来满足多点协同通信系统中需要不同码率码字之间能够联合译码的需求。根据本专利技术的第一方面，提供一种适用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字，包括：母码：为最低码率码字，是raptor-like结构的LDPC码字，通过raptor-like结构的编码方法根据母码编码码表进行编码获得原始码字；截取码字：除母码外的其他码率码字，通过对母码编码后的母码码字截取获得。进一步的，所述的母码，针对信息位长为K、码字长为N的raptor-like结构LDPC码字，它包含一个校验矩阵H，其中，N-K个行表示检验节点，N个列表示变量节点；所述校验矩阵H由H1、H2、H3、H4、HZ五部分组成：H1有G行、K列，它由L1行、J1列，共L1*J1个子矩阵组成，且经过行列变换后获得，每个子矩阵为一个Z行Z列的Z*Z方阵，即G＝L1*Z、K＝J1*Z。子矩阵均为零矩阵或者循环行列式，且循环行列式重量为1；H2有G行、G列，是一个双对角阵；H3有N-K-G行、K+G列，它由L2行、J2列，共L2*J2个子矩阵组成，且经过行列变换后获得，每个子矩阵为一个Z行Z列的Z*Z方阵，即N-K-G＝L2*Z、K+G＝J2*Z。子矩阵均为零矩阵或者循环行列式，且循环行列式重量为1；H4有N-K-G行、N-K-G列，是一个单对角阵；HZ有G行、N-K-G列，是一个全零阵；上述H1、H2、H3、H4、HZ五部分的位置关系为：H1、H2和HZ具有相同的行数均为G行，按照H1、H2、HZ的顺序并排拼接在一起，获得一个G行N列的矩阵；H3和H4有相同的行数均为N-K-G行，按照H3、H4的顺序并排拼接在一起，获得一个N-K-G行N列的矩阵，将上述两个N列矩阵按照H1、H2、HZ在上，H3、H4在下的顺序拼接在一起，获得一个N-K行N列的矩阵即为校验矩阵H。在一个实施例中，母码码率为1/4，码长为69120，子矩阵大小为360*360，其编码码表见附录I。截取码码率分别为1/3A、1/3B、2/5A、2/5B，同时1/3码率码字码长为51840、2/5码率码字码长为43200，对应的截取码表见附录II。进一步的，所述低码率LDPC码字，能进行单独的译码，也能在多点协同通信系统中进行联合译码，而且一套码字中包含多个低码率；在多点协同通信系统中，会有多个基站对相同内容进行编码，若接收端接收到其中任意一个基站的信号时均可以译码，若接收端接收到多个基站发送的信号时，能充分利用这些信号中携带的信息进行联合译码，联合译码性能相比单独译码性能有大幅提高。根据本专利技术的第二方面，提供一种适用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字的编码方法，包括：步骤一、对校验位进行初始化；步骤二、根据编码码表将信息位循环累加到校验位上，编码码表由循环行列式的位置及循环行列式内1的偏移量决定；步骤三、对前G个校验位进行累加；步骤四、对前G个校验位列进行交织；步骤五、根据编码码表将前G个校验位循环累加到其他校验位上，编码码表由循环行列式的位置及循环行列式内1的偏移量决定；步骤六、对余下的校验位进行交织，获得低码率LDPC母码码字。步骤七、根据截取码表对母码码字进行截取，获得最终的截取码字。上述七个步骤中，完成步骤六可获得母码码字，完成步骤七可获得截取码字与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术中所述的码字方案，可以更好的满足多点协同通信系统的下述要求：1、任意基站发送的LDPC码字均可以被单独译码2、可以将对不同基站发送的LDPC码字联合在一起进行译码，充分利用不同基站发送信号中携带的信息，而且联合译码的性能相比单独译码性能应该有大幅提高。在多点协同通信系统中，会有多个基站对相同内容进行编码传输，保证在复杂地形的传输覆盖率，因此若接收端接收到其中任意一个基站的信号时，本专利技术码字可以直接进行译码。当接收端接收到多个基站发送的信号时，本专利技术码字能够充分利用这些信号中携带的信息进行联合译码，充分利用频谱。而现有技术中常见的LDPC码字方案均是大部分是单独设计的，因此无法有效地联合译码，当接收端接收到多个基站发送的信号时，不能够充分利用这些信号中携带的信息进行联合译码，进而造成频谱的大量浪费。附图说明通过阅读参照以下附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字结构，其特征在于包括：母码：为最低码率码字，是raptor‑like结构的LDPC码字，通过raptor‑like结构的编码方法根据母码编码码表进行编码获得原始码字；截取码字：除母码外的其他码率码字，通过对母码编码后的原始码字截取获得。

【技术特征摘要】
2016.08.30 CN 20161077846821.一种适用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字结构，其特征在于包括：母码：为最低码率码字，是raptor-like结构的LDPC码字，通过raptor-like结构的编码方法根据母码编码码表进行编码获得原始码字；截取码字：除母码外的其他码率码字，通过对母码编码后的原始码字截取获得。2.根据权利要求1所述的适用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字结构，其特征在于：所述的母码，针对信息位长为K、码字长为N的raptor-like结构LDPC码字，它包含一个校验矩阵H，其中，N-K个行表示检验节点，N个列表示变量节点；所述校验矩阵H由H1、H2、H3、H4、HZ五部分组成，其中：H1有G行、K列，它由L1行、J1列，共L1*J1个子矩阵组成，且经过行列变换后获得，每个子矩阵为一个Z行Z列的Z*Z方阵，即G＝L1*Z、K＝J1*Z；子矩阵均为零矩阵或者循环行列式，且循环行列式重量为1；H2有G行、G列，是一个双对角阵；H3有N-K-G行、K+G列，它由L2行、J2列，共L2*J2个子矩阵组成，且经过行列变换后获得，每个子矩阵为一个Z行Z列的Z*Z方阵，即N-K-G＝L2*Z、K+G＝J2*Z；子矩阵均为零矩阵或者循环行列式，且循环行列式重量为1；H4有N-K-G行、N-K-G列，是一个单对角阵；HZ有G行、N-K-G列，是一个全零阵；上述H1、H2、H3、H4、HZ五部分的位置关系为：H1、H2和HZ具有相同的行数均为G行，按照H1、H2、HZ的顺序并排拼接在一起，获得一个G行N列的矩阵；H3和H4有相同的行数均为N-K-G行，按照H3、H4的顺序并排拼接在一起，获得一个N-K-G行N列的矩阵，将上述两个N列矩阵按照H1、H2、HZ在上，H3、H4在下的顺序拼接在一起，获得一个N-K行N列的矩阵即为校验矩阵H。3.根据权利要求1所述的适用于多点协同通信系统的低码率LDPC码字结构，其特征在于：所述低码率LDPC码字结构，能进行单独的译码，也能在多点协同通信系统中进行联合译码，而且一套码字结构中包含多个低码率；在多点协同通信系统中，会有多个基站对相同内容进行编码，若接收端接收到其中任意一个基站的信号时均可以译码，若接收端接收到多个基站发送的信号时，能充分利用这些信号中携带的信息进行联合译码，联合译码性能相比单独译码性能有大幅提高。4.根据权利要求1-3任一项所述的适用于多点协同通信系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文军，张根宁，何大治，徐胤，管云峰，王延峰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31