本发明专利技术公开了一种逼近信道容量的码率可变LDPC码的编码方法，主要解决现有级联Zigzag码因优化空间受限而导致性能优化困难的问题。其实现步骤是：首先，优化预编码参数γ；接着，将信息比特分组分为两个子分组，其中一个子分组经过累加器进行编码，将编码结果和另一个子分组合并作为预编码器的输出；然后，将预编码器的输出送入级联Zigzag码编码器进行编码，得到校验比特分组；最后，将信息比特分组和校验比特分组合并形成码字。由该方法得到的LDPC码称为预编码级联Zigzag码，该码能够方便地实现性能优化，且支持多种码率。密度进化计算和计算机仿真结果表明，预编码级联Zigzag码的译码门限逼近Shannon限，并且在不同码率和码长时都具有优异的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字通信
，涉及信道编码技术，具体地说是一种性能逼近信道容量的码率可变LDPC码的编码方法。该编码方法产生的信道码可作为前向纠错编码技术应用于无线移动通信等信道条件时变的通信场合。
技术介绍
在无线移动通信系统中，信道编码技术是实现可靠通信的关键技术之一。由于用户移动和周围环境的变化，无线移动通信系统的信道条件是时变的。为了在这种时变通信场景下获得较高的系统吞吐量，一般要求系统能够灵活的改变信道编码的码率以适应信道的时变特性。因此，码率可变码在无线移动通信中具有良好的应用前景。以Turbo码和低密度奇偶校验LDPC码为代表的迭代可译码或者称为图码，是当今信道编码领域的研究热点之一。Turbo码是以卷积码为分量码通过交织器连接成的并行级联码，它的优化可以通过选择不同的分量码来实现。因此，Turbo码的优化空间较小，其性能离amrmon限仍有一定差距。比如Berrou等人于1993年国际通信会议上提出的1/2码率 Turbo码离Siarmon限仍有0. 5dB的差距。LDPC码是以非规则重复码为内码，单校验码为外码的串行级联码。由于重复码和单校验码的度数可选范围很大，LDPC码的优化空间很大， 其性能可以非常逼近Shannon限。比如Chung等人于2001年2月在IEEE Communications Letters 上发表的论文"On the design of low-density parity-check codes within 0. 0045dB of the Shannon limit” 中，设计了一个 1/2 码率的 LDPC 码，离 Shannon 限仅有 0.04dB。目前，已经有一些通信标准采纳了 Turbo码和LDPC码作为可选信道编码方案，并且支持多种码率。在CDMA2000标准中，Turbo码使用两个8状态递归卷积码作为分量码， 并且通过不同的删余模式实现1/2，1/3和1/4三种码率。在802. 16e标准中使用了基于循环置换矩阵构造的LDPC码。由于各个码率下LDPC码的校验矩阵差异较大，为了支持多种码率，需要记录多个基础矩阵，从而增加了系统开销。此外，Turbo码译码采用复杂度较高的MAP算法，而LDPC码的译码采用低复杂度的和积算法。综上所述，码率可变Turbo码和码率可变LDPC码各有优缺点码率可变Turbo码性能一般，编码器实现简单，译码复杂度较高；码率可变LDPC码性能优异，编码器实现相对复杂，译码复杂度低。2001 年 2 月，Li Ping 等人于在 IEEE Transaction on Information Theory ± 发表的论文“Zigzag codes and concatenated zigzag codes” 中，提出了一种称为级联 Zigzag码的新型迭代可译码。该类码综合了 Turbo码的低编码复杂度和LDPC码的低译码复杂度的特点。级联Zigzag码是一种以Zigzag码为分量码通过交织器并行连接而成的并行级联码。具体说，参数为(I，J，K)的级联Zigzag码的编码步骤如下长度为IJ的信息比特分组m送入K条编码分支，每条分支由交织器和Zigzag码编码器构成；对于第i条编码分支(i = 1，2，. . .，K)，将经过交织之后的信息比特分组送入累加器(即两状态递归卷积码)得到长为IJ比特分组，采用长度为J的删余模式(00. . . Ox),即删余模式中前J-I 个0表示删掉前J-I个比特，而最后一个χ表示保留最后一个比特，对这IJ个比特进行删余操作，得到长度为I的校验分组Pi ；最后，通过复用形成码字c = (m, P1, p2，...，ρκ)。由上述编码方法可知，类似于Turbo码，级联Zigzag码可以通过改变删余模式灵活的改变码率。然而，由于级联Zigzag码结构的规则性，无法像非规则LDPC码一样优化设计，其性能离Siannon限仍有一定差距，特别是在中等码率时其译码门限离aiarmon限存在较大差距。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对级联Zigzag码因优化空间受限而性能优化困难这一问题，利用预编码技术，提出一种逼近信道容量的码率可变LDPC码编码方法，以实现对级联 Zigzag码的优化设计。实现本专利技术目的的技术方案是以预编码为外码，级联Zigzag码为内码形成串行级联码；预编码技术的引入为级联Zigzag码提供了新的优化自由度，用以实现级联Zigzag 码的优化设计，其具体步骤包括如下(1)优化预编码器中参数Y的取值；(2)将信息比特分组m送入预编码器进行编码(2a)将长度为N的信息比特分组m进行串并转换，传送到两条支路上在第一条支路上，抽取m中的γ N个比特，形成部分信息比特分组Hi1，并将Hi1送入累加器编码得到第一支路比特分组…；在第二条支路上，将m中的剩余(I-Y)N个比特组成第二支路比特分组 m2，对1112不进行任何操作；(2b)将第一支路比特分组U1和第二支路比特分组m2送入并串转换器进行合并， 得到长度为N的预编码比特分组U= (Ul，m2)，即u的前YN个比特为U1，而后(I-Y)N个比特为m2 ；(3)将预编码比特分组u送入K个Zigzag编码器分支，并在第j个Zigzag编码器分支上对u进行编码，得到第j路校验比特分组Pp j = 1，2，. . .，K ；(4)将信息比特分组m与校验比特分组Pl，p2，...，Ρκ合并，形成码字c = (m, Pl,p2，· · ·，Ρκ) ο上述预编码级联Zigzag码的编码方法，其特征在于步骤(3)所述的在第j个 Zigzag编码器分支上对预编码比特分组u进行编码，按如下步骤进行(3a)将预编码比特分组u送入交织器Π」，得到交织后的第j路交织比特分组 TIj(U), j = 1，2，···，K，K 为 Zigzag 编码器的数目；(3b)将第j路交织比特分组Π j(u)送入Zigzag编码器进行编码首先，将Π j(u)送入累加器进行编码，得到N个比特；然后，对所得N个比特采用长度为J的删余模式(00...Ox)进行删余处理，即每J 个比特中删除前J-I个比特并保留最后一个比特，得到长度为I的第j路校验比特比特分组 Pj·。上述预编码级联Zigzag码的编码方法，其特征在于所述步骤(1)中预编码器的优化参数Y，其取值按如下步骤进行优化首先，以0.01为步长，将Y从0逐步增加到1，得到的101个取值，即{0,0.01,0. 02, ...，0. 99，1. 00}；其次，对每一个γ取值，根据密度进化算法，计算得到该Y取值下的译码门限；然后，在所得到的101个译码门限中，找到数值最小的译码门限，将与该译码门限对应的Y取值作为临时优化结果。最后，将临时优化结果赋值给Y，微调Y的取值使YN的取值为离YN最近的正整数，微调后Y的取值作为Y最后的优化结果。采用本专利技术提供的编码方法得到的预编码级联Zigzag码具有以下特点第一，能够方便地实现码的性能优化，并且优化后码的性能可以逼近aiarmon限。表1给出了预编码级联Zigzag码的译码门限。由表1可知，优化设计的预编码级联Zigzag其性能逼近Shannon限。此外，在码率范围内，预编码级联本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：童胜，白宝明，郑慧娟，李琪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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