单码率、多码率QC‑LDPC码的模板矩阵的构造方法技术

本发明专利技术提供了一种单码率、多码率QC‑LDPC码的模板矩阵的构造方法，其中，单码率QC‑LDPC码的模板矩阵的构造方法包括：获取第一子矩阵X，第二子矩阵Y，第三子矩阵Z，第四子矩阵I；根据所述第一子矩阵X、所述第二子矩阵Y、所述第三子矩阵Z和所述第四子矩阵I，构造模板矩阵T；其中，所述第四子矩阵I为单位矩阵。通过本发明专利技术提供的单码率、多码率QC‑LDPC码的模板矩阵的构造方法，能够具有更好的性能和通用性，可以兼顾高低码率，兼顾不同的多种码率，兼顾不同模板矩阵大小，可以保证在较低的硬件资源下实现LDPC编解码。

【技术实现步骤摘要】
单码率、多码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法
本专利技术涉及数字通信编码
，尤其涉及一种单码率、多码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法。
技术介绍
在通信领域中，通常采用信道编码技术来保证在噪声信道中通信的可靠性。在卫星通信系统中，由于地理环境因素的影响，存在大量的噪声源。通信信道在理论上有最大通信容量即香农限，该容量可以使用特定信噪比条件下的比特速率来表示，其中，一种接近香农限的差错控制编码为低密度奇偶校验码(LowDensityParityCheck，简称LDPC)。LDPC是一类基于稀疏校验矩阵的特殊线性分组码，它通常由校验矩阵H进行描述，校验矩阵H的化零空间即LDPC码的码字空间，其主要特点是H具有稀疏性。LDPC码不仅具有逼近香农限的良好的性能，而且译码复杂度低，吞吐能力高，结构灵活。目前广泛的应用于深空通信，光纤通信，地面及卫星数字多媒体广播等领域，基于LDPC码的信道编码方案已经为多个通信和广播标准所采纳。LDPC(N,K)码是一种线性分组码，由N-K行N列的校验矩阵H定义，其中N为码字长度，简称码长，K为信息位长度，M＝(N-K)为校验位长度，对应码率R＝K/N。H矩阵由元素0或1组成，它的每一行表示一个校验方程；每一列表示一个信息比特；校验矩阵H中的非零元素表示其所在行的校验节点和所在列的变量节点之间的连接关系。矩阵H的列重分布ΛH(x)＝a0+a1x1+...+atxt，表示矩阵H每一列中非零元素的个数分布，是长度为N的向量，即非零元素个数为0的列有a0列，非零元素个数为1的列有a1列，依此类推。同理，矩阵H的行重PH(x)表示校验矩阵H每一行中非零元素的个数分布，是长度为M的向量。准循环LDPC码(QuasiCyclicLowDensityParityCheck，简称QC-LDPC)是LDPC码的一个重要子类，它的校验矩阵和生成矩阵均具有准循环形式。QC-LDPC码的校验矩阵由Mc*Nc个子矩阵组成，且前Kc列子矩阵所在的列对应信息位，其中Mc＝M/b，Nc＝N/b，Kc＝K/b，b为子矩阵阶数，又称扩展因子。每个子矩阵都是b*b的方阵，这些方阵或为全零矩阵，或为循环移位矩阵，其特点在于，每一行都是它上一行的右循环移位。QC-LDPC码的循环移位子矩阵一般由单位矩阵平移得到，此时该子矩阵的一行或一列中有且仅有一个非零元素，并由其偏移地址唯一确定。为了描述方便，根据QC-LDPC码H矩阵的准循环结构，首先进行如下描述：子矩阵：QC-LDPC码的H矩阵由Mc*Nc个子矩阵组成，子矩阵或是单位循环矩阵，或是全零矩阵。基矩阵T：即QC-LDPC码H矩阵的模板矩阵。T矩阵为Mc*Nc阶矩阵，元素只有0和1两种，其中每个元素1代表H矩阵中的一个循环子矩阵，每个元素0代表一个全零子矩阵。偏移地址：QC-LDPC码H矩阵中循环子矩阵较单位阵向右偏移的位置p(m,n)定义为编号(m,n)的循环子矩阵的偏移地址，其中m,n仅取基矩阵T中为1的项。偏移地址矩阵A：当子矩阵阶数b和各循环子矩阵偏移地址确定后，通过将原T矩阵中的非零元素1用p(m,n)+1的值替换，得到Mc*Nc阶矩阵定义为偏移地址矩阵。确定A矩阵及子矩阵阶数b后，A矩阵与H矩阵一一对应，H矩阵可由A矩阵进行准循环子矩阵扩展后得到。但是，在现有的QC-LDPC模板矩阵即基矩阵T中，不能够同时兼顾高低码率的不同，不能兼顾多种码率的传输，同时也不能兼顾不同的模板的大小。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种单码率、多码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，能够具有更好的性能和通用性，可以兼顾高低码率，兼顾不同的多种码率，兼顾不同模板大小，可以保证在较低的硬件下实现复杂度。第一方面、本专利技术提供一种单码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，包括：获取第一子矩阵X，第二子矩阵Y，第三子矩阵Z，第四子矩阵I；根据所述第一子矩阵X、所述第二子矩阵Y、所述第三子矩阵Z和所述第四子矩阵I，构造模板矩阵T；其中，所述第四子矩阵I为单位矩阵。进一步地，所述模板矩阵T为：其中，g为待定参数，Mc＝M/b，Nc＝N/b，Kc＝K/b，b为子矩阵阶数，M为校验位长度，N为码字长度，K为信息位长度。进一步地，所述获取第一子矩阵X，第二子矩阵Y，第三子矩阵Z，第四子矩阵I步骤之前，包括：对预设的待定参数g，采用性能分析方法，获得优化的待定参数g；对预设的第一子矩阵X，预设的第二子矩阵Y和预设的第三子矩阵Z，采用性能分析方法，获得所述第一子矩阵X的行列重分布、所述第二子矩阵Y的行列重分布和所述第三子矩阵Z的行列重分布；根据所述第一子矩阵X的行列重分布、所述第二子矩阵Y的行列重分布和所述第三子矩阵Z的行列重分布，采用渐进添边PEG方法，确定第一子矩阵X，第二子矩阵Y和第三子矩阵Z；其中，所述第一子矩阵X的列重为3，所述第二子矩阵Y为下三角矩阵。进一步地，所述性能分析方法为外信息传递图EXIT分析方法，或者所述性能分析方法为密度演进DE分析方法。进一步地，所述第三子矩阵Z的列重按照矩阵从左到右的顺序从低到高的顺序排列。第二方面，本专利技术提供一种多码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，包括：获取第一模板矩阵，第六子矩阵和第七子矩阵；根据所述第一模板矩阵，所述第六子矩阵和所述第七子矩阵，获得第二模板矩阵；根据所述第二模板矩阵，获得第i模板矩阵，以及根据所述第i模板矩阵获得第i+1模板矩阵；其中，所述第一模板矩阵通过权利要求1-5任一方法获得，所述第七子矩阵为单位矩阵，i为大于1自然数。进一步地，所述第二模板矩阵为：其中，为第一模板矩阵，为第二模板矩阵的第六子矩阵，为第七子矩阵；所述第i+1模板矩阵为：其中，i为自然数，所述为第i模板矩阵，为第i+1模板矩阵的第六子矩阵，为单位矩阵，g为待定参数，Mc＝M/b，Kc＝K/b，b为子矩阵阶数，M为校验位长度，K为信息位长度进一步地，所述获取第七子矩阵步骤之前，包括：对预设的第七子矩阵，采用性能分析方法，获得第七子矩阵的行列重分布；根据所述第七子矩阵的行列重分布，采用PEG方法，获得所述第七子矩阵。其中，所述性能分析方法为EXIT分析方法，或者所述性能分析方法为DE分析方法。进一步地，所述获得第i+1模板矩阵之后还包括：采用定量分析方法，对所述第i+1模板矩阵进行判断，若不满足预设的值，则重新构造第i+1模板矩阵，若满足预设的值，则继续构造第i+2模板矩阵；其中，所述定量分析方法为译码门限值方法。进一步地，所述第二模板矩阵的第六子矩阵的列重按照矩阵从左到右的顺序从低到高的顺序排列；所述子矩阵的列重按照矩阵从左到右的顺序从低到高的顺序排列。由上述技术方案可知，通过本专利技术提供一种单码率、多码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，其中，单码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法包括：获取第一子矩阵X，第二子矩阵Y，第三子矩阵Z，第四子矩阵I；根据所述第一子矩阵X、所述第二子矩阵Y、所述第三子矩阵Z和所述第四子矩阵I，构造模板矩阵T；其中，所述第四子矩阵I为单位矩阵。通过本专利技术提供的单码率、多码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，能够具有更好的性能和通用性，可以兼顾高低码率，兼顾不同的多种码率，兼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单码率QC‑LDPC码的模板矩阵的构造方法，其特征在于，包括：获取第一子矩阵X，第二子矩阵Y，第三子矩阵Z，第四子矩阵I；根据所述第一子矩阵X、所述第二子矩阵Y、所述第三子矩阵Z和所述第四子矩阵I，构造模板矩阵T；其中，所述第四子矩阵I为单位矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种单码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，其特征在于，包括：对预设的第一子矩阵X，预设的第二子矩阵Y和预设的第三子矩阵Z，采用性能分析方法，获得第一子矩阵X的行列重分布、第二子矩阵Y的行列重分布和第三子矩阵Z的行列重分布；根据第一子矩阵X的行列重分布、第二子矩阵Y的行列重分布和第三子矩阵Z的行列重分布，采用渐进添边PEG方法，确定第一子矩阵X，第二子矩阵Y和第三子矩阵Z；第二子矩阵Y为下三角矩阵；获取第一子矩阵X，第二子矩阵Y，第三子矩阵Z，第四子矩阵I；根据所述第一子矩阵X、所述第二子矩阵Y、所述第三子矩阵Z和所述第四子矩阵I，构造模板矩阵T；其中，所述第四子矩阵I为单位矩阵；对预设的待定参数g，采用性能分析方法，获得优化的待定参数g；所述模板矩阵T为：其中，g为待定参数，Mc＝M/b，Nc＝N/b，Kc＝K/b，b为子矩阵阶数，M为校验位长度，N为码字长度，K为信息位长度。2.根据权利要求1所述的QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，其特征在于，所述第一子矩阵X的列重为3。3.根据权利要求1所述的QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，其特征在于，所述性能分析方法为外信息传递图EXIT分析方法，或者所述性能分析方法为密度演进DE分析方法。4.根据权利要求1所述的QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，其特征在于，所述第三子矩阵Z的列重按照矩阵从左到右的顺序从低到高的顺序排列。5.一种多码率QC-LDPC码的模板矩阵的构造方法，其特征在于，包括：对预设的第六子矩阵，采用性能分析方法，获得第六子矩阵的行列重分布，根据所述第六子矩阵的行列重分布，采用PEG方法，获得第六子矩阵；获取第一模板矩阵，第六子矩阵和第七子矩阵；根据所述第一模板矩阵，所述第六子矩阵和所述第七子矩阵，获得第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭克武，陈霜，杨昉，潘长勇，刘玥，宋健，
申请(专利权)人：清华大学，北京数字电视国家工程实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11