准循环低密度奇偶校验码的编码方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种准循环低密度奇偶校验码的编码方法及装置，该方法包括：确定扩展因子z，以及基础校验矩阵Hb；利用确定的z和Hb对待编码比特序列I进行低密度奇偶校验码LDPC编码；其中，Hb包括对应于系统比特的mb行kb2列的块A和对应于校验比特的mb行mb列的块B，kb2＝nb‑mb，kb2是大于或等于4的整数，mb、nb均是整数。通过本发明专利技术，解决了相关技术中采用结构化LDPC编码存在待编码比特序列的长度连续变化时编码性能恶化的问题，达到了提高LDPC编码性能的效果。

Coding method and device for quasi cyclic low density parity check code

The present invention provides a coding method and device for a quasi cyclic low density parity check code, which includes: determining the extension factor Z and the basic check matrix Hb; using the determined Z and Hb to treat the coded bit sequence I for the low density parity check code LDPC coding; in which, Hb includes a MB row kb2 column corresponding to the system bit. Block A and block B corresponding to the MB row MB column corresponding to check bits, kb2 = NB MB, kb2 is an integer greater than or equal to 4, MB and Nb are integers. Through this invention, the problem that the coding performance deteriorates when the length of the coded bit sequence is continuously changed in the length of the uncoded bit sequence is solved in the related technology, and the effect of improving the LDPC coding performance is achieved.

【技术实现步骤摘要】
准循环低密度奇偶校验码的编码方法及装置
本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种准循环低密度奇偶校验码的编码方法及装置。
技术介绍
数字通信系统发射端通常包括信源、信源编码器、信道编码器和调制器等部分，接收端通常包括解调器、信道译码器、信源译码器和信宿。信道编码器用于给信息比特按照一定的规则引入冗余信息以便接收端信道译码器能够在一定程度上纠正信息在信道上传输时发生的误码。一般来讲，前向纠错(Forwarderrorcorrection，简称为FEC)编码就是由信息比特序列生成校验比特序列的过程，信息比特序列和校验比特序列共同组成了我们常说的码字比特序列。常用的FEC编码包括Turbo码、低密度奇偶校验码(LowDensityCheckCode，简称为LDPC)，极化码，卷积码等；例如长期演进(Long-TermEvolution，简称为LTE)系统中就采用了Turbo码用于数据传输；IEEE802.11系统中采用的是LDPC码和卷积码。LDPC码是一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码，正是利用它的校验矩阵的稀疏性，才能实现高吞吐量低复杂度的编译码，从而使得LDPC码走向实用化。LDPC码具有很多译码算法，其中，信息传递算法(MessagePassingalgorithm)或者置信度传播算法(BeliefPropagationalgorithm，简称为BP)是LDPC码的主流和基础算法，目前出现了很多改进的有效译码算法。LDPC奇偶校验矩阵的图形表示形式是二分图。二分图和校验矩阵之间具有一一对应的关系，一个M*N的奇偶校验矩阵H定义了每个具有N比特的码字满足M个奇偶校验集的约束。一个二分图包括N个变量节点和M个奇偶校验节点。当第m个校验涉及到第n个比特位，即H中第m行第n列的元素Hm，n＝1时，将有一根连线连接校验节点m和变量节点n。二分图中，任何同一类的节点之间都不会有连接，并且二分图中的总边数和校验矩阵中非零元素的个数相等。一类特殊LDPC码由于具有结构化的特征，逐渐成为主流应用。设这种LDPC码的奇偶校验矩阵H为(M×z)×(N×z)矩阵，它是由M×N个分块矩阵构成，每个分块矩阵都是z×z的基本置换矩阵的不同幂次，基本置换矩阵为单位阵时，它们都是单位阵的循环移位矩阵(默认为右移)，因此结构化LDPC码也被称为准循环LDPC码。具有形式如下：如果如果是大于或者等于0的整数，则定义其中，P是一个z×z的标准置换矩阵，具体形式如下：通过这样的幂次就可以唯一标识每一个分块矩阵，如果某一分块矩阵为全0矩阵，矩阵一般用-1来表示，如果是单位阵的循环移位s获得，则等于s，所以所有可以构成一个基础校验矩阵Hb。而z是指示所述标准置换矩阵的维数，在此将z称之为扩展因子。此时，结构化LDPC码完全可以由基础校验矩阵Hb和扩展因子z唯一确定。基础校验矩阵包括多个参数：mb、nb和kb2，其中，mb是基础校验矩阵行数(可以说是基础校验矩阵的校验列数)，nb基础校验矩阵列数，而kb＝nb-mb是基础校验矩阵的系统列数。例如，基础校验矩阵Hb(2行4列)如下所述，而且扩展因子z等于4：则奇偶校验矩阵为：LDPC码在译码时，可以采用分层译码，即采用部分并行译码方法。如上所述的奇偶校验矩阵有8行，说明有8个奇偶校验码，在译码时，需要每个奇偶校验矩阵分别译码，如果所有8个奇偶校验码都更新数据完则为一个迭代。而在每次迭代过程中，如果采用部分并行(即分层译码)，如并行度为p，即有p个奇偶校验码同时更新，则迭代中当前和下一个p个奇偶校验码运行都是采用同一个更新模块，则译码器的复杂度要低很多，而且分层译码中下一层的数据更新可以采用当前已经更新好的数据，所以需要的迭代次数更低，译码吞吐量要高一些。如以上所示的H，如果并行度为2，则奇偶校验矩阵的每4行(基础校验矩阵的一行)有2个并行度的奇偶校验码同时更新。如果对于每个不同的扩展因子LDPC码都采用一个基础矩阵，那么，对于每个不同的码长，所述的LDPC码编译码器都需要存储一个基础矩阵，当码长很多时，就要存储很多基础矩阵，这样会出现表示和存储问题。因此，当需要实现变码长的时候，同一码率的一定范围内多种码长的低密度奇偶校验码会使用统一个形式的基础矩阵，我们定义为统一基础矩阵不同码长时，若对进行修正和扩展，可以得到奇偶校验矩阵H，使得生成的编译码器可适用于码长可变的场合。修正是利用不同码长的扩展因子对基础矩阵Hb中的非负值元素进行修正，修正后元素值应小于该码长下的扩展因子值。修正算法有很多种，例如，可以采用取模(mod)、取整(scale+floor)或舍入(scale+round)等，设Pij为基础矩阵Hb第i行第j列的非负1元素，Pij′为修正以后的第i行第j列的非负1元素，有：对于取模(mod)方法：对于取整(scale+floor)方法：对于舍入(scale+round)方法：其中，z为当前码长对应的扩展因子，即分块方阵的行数或者列数；zmax为最大支持码长对应的扩展因子，或称最大扩展因子。mod为取模操作，[·]为下取整操作，Round为四舍五入操作。但是采用结构化的LDPC码也会在支持灵活码长上存在一些问题，例如，对于系统列为kb列，扩展因子为z的结构化LDPC而言，编码器输入的信息比特序列的长度K应满足K＝kb*z；当K<kb*z时需要对信息比特序列采用已知比特进行填充，使得其长度达到kb*z，然后对填充后的信息比特序列编码，这种方法被称为缩短码编码。可见，对于不同长度的信息比特序列填充比特的数量也不同，当比特的数量过大时，缩短码编码的性能将会恶化。即相关技术中采用结构化LDPC编码存在待编码比特序列的长度连续变化时编码性能恶化的问题。针对上述技术问题，相关技术中并未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种准循环低密度奇偶校验码的编码方法及装置，以至少解决相关技术中采用结构化LDPC编码存在待编码比特序列的长度连续变化时编码性能恶化的问题。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种准循环低密度奇偶校验码的编码方法，包括：确定扩展因子z，以及基础校验矩阵Hb；利用确定的所述z和所述Hb对待编码比特序列I进行低密度奇偶校验码LDPC编码；其中，所述Hb包括对应于系统比特的mb行kb2列的块A和对应于校验比特的mb行mb列的块B，kb2＝nb-mb，kb2是大于或等于4的整数，mb、nb均是整数。可选地，利用确定的所述z和所述Hb对所述I进行所述LDPC编码包括：从所述Hb包括的块A的kb2列中确定kb列，其中，z＝n*2i，所述kb是从第一集合kbset中确定的，所述n是从第二集合nset中确定的，所述z、n、kb2、kb均为正整数且kb小于或等于kb2，i为非负整数；利用确定的所述z和确定了所述kb列的所述Hb对所述I进行所述LDPC编码。可选地，所述kbset与所述nset包括以下之一：所述kbset＝{8,9,10,11,12}，且所述nset＝{2,3}；所述kbset＝{8,9,10,11,12}，且所述nset＝{2,3,4}；所述kbset＝{8,9,10,11,12}，且所述nset＝{2,3,4,5}；所述kbset＝{8,9,10,11,12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准循环低密度奇偶校验码的编码方法，其特征在于，包括：确定扩展因子z，以及基础校验矩阵Hb；利用确定的所述z和所述Hb对待编码比特序列I进行低密度奇偶校验码LDPC编码；其中，所述Hb包括对应于系统比特的mb行kb2列的块A和对应于校验比特的mb行mb列的块B，kb2＝nb‑mb，kb2是大于或等于4的整数，mb、nb均是整数。

【技术特征摘要】
2017.01.09 CN 20171001429661.一种准循环低密度奇偶校验码的编码方法，其特征在于，包括：确定扩展因子z，以及基础校验矩阵Hb；利用确定的所述z和所述Hb对待编码比特序列I进行低密度奇偶校验码LDPC编码；其中，所述Hb包括对应于系统比特的mb行kb2列的块A和对应于校验比特的mb行mb列的块B，kb2＝nb-mb，kb2是大于或等于4的整数，mb、nb均是整数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用确定的所述z和所述Hb对所述I进行所述LDPC编码包括：从所述Hb包括的块A的kb2列中确定kb列，其中，z＝n*2i，所述kb是从第一集合kbset中确定的，所述n是从第二集合nset中确定的，所述z、n、kb2、kb均为正整数且kb小于或等于kb2，i为非负整数；利用确定的所述z和确定了所述kb列的所述Hb对所述I进行所述LDPC编码。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述kbset与所述nset包括以下之一：所述kbset＝{8,9,10,11,12}，且所述nset＝{2,3}；所述kbset＝{8,9,10,11,12}，且所述nset＝{2,3,4}；所述kbset＝{8,9,10,11,12}，且所述nset＝{2,3,4,5}；所述kbset＝{8,9,10,11,12}，且所述nset＝{2,3,4,5,6}；所述kbset＝{8,9,10,11,12}，且所述nset＝{4,5,6,7}；所述kbset＝{9,10,11,12}，且所述nset＝{2,3,4,5}；所述kbset＝{9,10,11,12}，且所述nset＝{3,4,5}；所述kbset＝{9,10,11,12}，且所述nset＝{4,5,6}；所述kbset＝{9,10,11,12}，且所述nset＝{5,6,7}；所述kbset＝{9,10,11,12}，且所述nset＝{4,5,6,7}；所述kbset＝{10,11,12}，且所述nset＝{4,5,6,7}；所述kbset＝{12,13,14,15,16}，且所述nset＝{2,3,4,5}；所述kbset＝{12,13,14,15,16}，且所述nset＝{3,4,5,6}；所述kbset＝{12,13,14,15,16}，且所述nset＝{4,5,6,7}；所述kbset＝{12,13,14,15,16}，且所述nset＝{3,4,5,7}；所述kbset＝{13,14,15,16}，且所述nset＝{3,4,5}；所述kbset＝{13,14,15,16}，且所述nset＝{4,5,6}；所述kbset＝{13,14,15,16}，且所述nset＝{2,3,4,5}；所述kbset＝{13,14,15,16}，且所述nset＝{3,4,5,6}；所述kbset＝{13,14,15,16}，且所述nset＝{4,5,6,7}；所述kbset＝{13,14,15,16}，且所述nset＝{3,4,5,7}；所述kbset＝{14,15,16}，且所述nset＝{4,5,6,7}；所述kbset＝{8,9,10,11,12,13,14,15,16}，且所述nset＝{2,3}；所述kbset＝{20,21,22,23,24}，且所述nset＝{4,5,6,7}；所述kbset＝{21,22,23,24}，且所述nset＝{4,5,6,7，8}。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用确定的所述z和所述Hb对所述I进行所述LDPC编码包括：添加x＝kb2*z-k1个已知比特到k1比特的待编码比特序列I的之前或者之后，得到kb2*z比特的比特序列J，其中k1是所述待编码比特序列I的长度，扩展因子z＝n*2i，n是大于1的正整数，i是小于10的非负整数，所述n是从第二集合nset中确定的；令kb＝ceil(k1/z)，其中ceil()表示向上取整运算，则kb具有如下特征之一：若所述nset＝{2,3}，则kb是kbset＝{8,9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{2,3,4}，则kb是kbset＝{8,9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{2,3,4}，则kb是kbset＝{8,9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{2,3,4,5}，则kb是kbset＝{8,9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{2,3,4,5,6}，则kb是kbset＝{8,9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6,7}，则kb是kbset＝{8,9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{2,3,4,5}，则kb是kbset＝{9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5}，则kb是kbset＝{9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6}，则kb是kbset＝{9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{5,6,7}，则kb是kbset＝{9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6,7}，则kb是kbset＝{9,10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6,7}，则kb是kbset＝{10,11,12}的一个元素；若所述nset＝{2,3,4,5}，则kb是kbset＝{12,13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5,6}，则kb是kbset＝{12,13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6,7}，则kb是kbset＝{12,13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5,7}，则kb是kbset＝{12,13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5}，则kb是kbset＝{13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6}，则kb是kbset＝{13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{2,3,4,5}，则kb是kbset＝{13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5,6}，则kb是kbset＝{13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6,7}，则kb是kbset＝{13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5,7}，则kb是kbset＝{13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5}，则kb是kbset＝{14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6}，则kb是kbset＝{14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{2,3,4,5}，则kb是kbset＝{14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5,6}，则kb是kbset＝{14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6,7}，则kb是kbset＝{14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{3,4,5,7}，则kb是kbset＝{14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{2,3}，则kb是kbset＝{8,9,10,11,12,13,14,15,16}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6,7}，则kb是kbset＝{20,21,22,23,24}的一个元素；若所述nset＝{4,5,6,7，8}，则kb是kbset＝{21,22,23,24}的一个元素；利用确定的所述z和所述Hb对得到的比特序列J进行低密度奇偶校验码LDPC编码，得到nb*z比特的已编码序列。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，利用确定的所述z和所述Hb对所述I进行所述LDPC编码包括：通过以下方式对所述Hb中的非负元素s进行修正：对于预先设定的阈值a，当z≥a时，采用第一函数f1对所述Hb中的所述s进行修正；当0＜z＜a时，采用第二函数f2对所述Hb中的所述s进行修正；其中，f1和f2均至少是所述s，所述z和所述a的函数，当z≥a时，修正后的非负元素s’＝f1(s,z,a)；当0<z＜a时，修正后的非负元素s’＝f2(s,z,a)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述f1至少是最大扩展因子zmax，所述s，所述z和所述a的函数，当z≥a时，修正后的非负元素s’＝f1(s,z,zmax,a)。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，a＝2j，其中，j是正整数。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述s包括用二进制表示为一串长度为n的比特流[s0s1s2……sn-1]，其中，s0是最高位，sn-1是最低位，所述f1表示截取所述比特流的前r1位，f1(s,z,zmax,a)＝[s0s1s2……sr1-1]，其中，所述r1是一个整数，并且r1＝n-j-t1，其中t1是整数，并且2t1≤zmax/z＜2t1+-1。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述s包括用二进制表示为一串长度为n的比特流[s0s1s2……sn-1]，其中，s0是最高位，sn-1是最低位，所述f2表示截取所述比特流的最后j位中的前r2位，f2(s,z,a)＝[sn-j-1sn-jsn-j+1……sn-j+r2-2]，所述r2是一个整数，并且r2＝j-t2，其中t2是整数，并且2t2≤a/z＜2t2+1。10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许进，徐俊，李立广，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44