LDPC码的编码方法和编码器技术

本发明专利技术揭示了一种新型的结构化的重复累积型(S‑IRA)LDPC码字的编码方法及对应的编码器，该方法包括：计算校验比特

Encoding method and encoder for LDPC code

The invention discloses a novel structured repeat accumulate (S type IRA) encoding method of LDPC code and the corresponding encoder, the method includes: calculating the parity bit

【技术实现步骤摘要】
LDPC码的编码方法和编码器本申请是原案的分案申请，原案的申请号201410258324.5，申请日2014年6月11日，专利技术创造名称“针对下一代无线广播的LDPC码字及编码方法和编解码器”。
本专利技术涉及一种LDPC码的编码方法及编码器，更具体地说，涉及一种S-IRALDPC码的编码方法及对应的编码器。
技术介绍
低密度奇偶校验码字(LowdensityParityCheck，LDPC)根据其结构主要可以分为两类，一类是随机的码字，最经典的当属MacKay码，他还有专门的网页给出他的各种码字(MacKay1999)(Richardson2001)(Luby2001)(RichardsonandUrbanke2001)；另外一类是基于代数组合结构(Combinatorial)来设计的码字。随机码字能够非常好的逼近香农极限，但是由于‘1’分布的随机性，导致编码器的设计和译码器的设计并不具有并行或者规律性可行，所以不适合需要具备一定吞吐量系统，因此也就没有被广泛应用了。而基于代数组合结构的码字的出现很好的解决了这方面的问题，这其中，有一类基于有限域(FiniteGeometry)设计的码字具有很好的性能(Y.KouandS.Lin2001)，但是这类码字的缺点是由于其H矩阵密度比较高(大的行重列重)，所以当使用基于置信传播的一类算法时，复杂度非常高。而另一类准循环码字(Quasi-cyclicLDPC，QC-LDPC)是一类非常重要的基于代数组合构造的码字。QC-LDPC码字主要的构造是基于准循环的单位子矩阵。(J.L.Fan2000)(R.M.Tanner2001)(R.M.Tanner2001)(T.Okamura2003)(R.M.Tanner2004)这种准循环的单位子矩阵结构非常适合实现并行操作的硬件，比如实现并行度大、进而高吞吐率的译码器。传统的这种QC-LDPC码字尽管适合并行度高的译码器实现，提高了吞吐率，但是通过逆向方法得到了QC结构的生成矩阵可能并不稀疏，或者就算稀疏，其用生成矩阵来编码得到校验比特并不是显然的，要通过求线性方程组来获得，因此传统的QC-LDPC码字的编码器还是相对复杂的。为了解决这个问题，学者Zhang和Ryan首先提出的结构化的重复累积码(StructuredIrregularRepeatAccumulatorcode，S-IRA)LDPC码字(ZhangandRyan2006)，该结构在适合高并行译码器的实现的同时，可以以非常简便高效的方法来完成编码。该种码字结构有如下特点，信息比特所对应的矩阵部分由准循环子矩阵组成，而校验比特所对应的矩阵部分是由双对角阵组成的。目前S-IRA码字已经被广泛应用在各大通信标准中，主要包括，欧洲第二代数字广播电视传输标准DVB系列(ETSI,2006,DVBT22009,DVB-C22009,DVB-NGH2012)；IEEE802.11n无线局域网标准(IEEE802.11n2009)；IEEE802.11e无线广域网标准(IEEE802.16e2006)；中国数字电视地面传输标准(DTTB)(GB20600-2006)；移动多媒体广播(CMMB2006)；北美CCSDS的近地深空通信系统(CCSDS2007)；以及一些磁盘存储设备的标准等等。从整个国际范围数字通信领域的发展态势来看，还会有更多的标准正在或将来会用到LDPC码字。从目前已经提交的标准中，特别是商业上非常成功的DVBT2、DVBS2标准，以及最近才定下标准并且商业上有广阔前景的DVB-NGH标准(2012年底定稿)来看，其使用的S-IRA码字所对应的校验矩阵主要使用的结构如下：H＝[ΠH1P]其中H1是信息比特对应的矩阵部分，Π是对H1的一个某种形式的行变换，而P是校验比特对应的矩阵部分。而：是由L×J个大小的循环子阵或者0矩阵组成。例如，Pi,j的第一种结构如下所示：此时，Pi,j是由两个单位偏移阵组成。进一步地，Pi,j还可以是由N个单位循环矩阵组成，N＞2的整数。Pi,j的第二种结构如下所示：这时候Pi,j是由全零矩阵组成。由于Pi,j可以由一个以上的单位循环阵组成，导致其并不适合HSS(HorizontalShuffleScheduling)译码算法的硬件实施。关于这点在DVBT2和S2的实现方法的文献中有不少提及到，并提出了相关的牺牲复杂度的解决办法。而P是校验比特对应的矩阵部分，其是如下的双对角阵：
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种S-IRALDPC码字及对应的编码器、解码器和编码方法，来解决现有技术中常见的S-IRALDPC码的校验矩阵的结构所带来的不适合HSS(Horizontalshufflescheduling)译码算法、影响整个LDPC码字性能的问题。本专利即提出了一种Pi,j只有0个或者1个单位循环矩阵组成的结构。在保持性能的条件下，适用于HSS译码。同时提出一种具体参数的码字，及其码表，并提出了相应的编码方法编码器、译码方法及译码器。依据上述目的，实施本专利技术的一种用于编解码器的S-IRALDPC码字，其码字的结构为：H＝[H1∏P′]，H1′为信息比特矩阵，P′是校验比特矩阵，ΠP′是对校验比特矩阵做行变换。其中，信息比特矩阵H1′包括多个循环子矩阵pi,j，每一个循环子矩阵只能是单位循环偏移矩阵或全零矩阵。依据上述目的，实施本专利技术的一种LDPC编码器，其采用一种S-IRA结构的LDPC码字，S-IRALDPC码字的结构为：H＝[H′1∏P′]，H1′为信息比特矩阵，P′是校验比特矩阵，ΠP′是对校验比特矩阵做行变换。其中，信息比特矩阵H1′包括多个循环子矩阵pi,j，每一个循环子矩阵只能是单位循环偏移矩阵或全零矩阵。依据上述目的，实施本专利技术的一种LDPC解码器，其采用一种S-IRA结构的LDPC码字，S-IRALDPC码字的结构为：H＝[H1′ΠP′]，H1′为信息比特矩阵，P′是校验比特矩阵，ΠP′是对校验比特矩阵做行变换。其中，信息比特矩阵H1′包括多个循环子矩阵pi,j，每一个循环子矩阵只能是单位循环偏移矩阵或全零矩阵。依据上述主要特征，本专利技术编码器、解码器及其中的S-IRALDPC码字的信息比特矩阵为m行×n-m列的矩阵：其中每一个循环子矩阵pi,j的大小为依据上述主要特征，本专利技术编码器、解码器及其中的S-IRALDPC码字的校验比特矩阵P′为m行×m列的矩阵：其主对角线和次对角线上均为1，其余位置为0。依据上述目的，实施本专利技术的S-IRALDPC码字的编码方法包括以下步骤：获得信息比特{i0,i1,i2,i3,i4,i5,...,in-m-1,in-m}；初始化校验比特p0＝0,p1＝0,p2＝0,p3＝0,p4＝0,...,pm＝0；将每一个校验比特pk以及与其相连的信息比特做模2和，k＝0,1,2…m-1，并做重新排列，得到重排后的校验比特序列将重排后的校验比特序列做如下累加：依据上述目的，实施本专利技术的LDPC编码方法和编码器，其中编码器内置的编码运算模块采用了所述LDPC的编码方法，其包括：计算校验比特其中，j＝0,1,2,3,...,m-1；表示在低密度奇偶校验矩阵中与pj所关联的信息比特；yj是信息比特的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LDPC码的编码方法，其特征在于，包括以下步骤：计算校验比特

【技术特征摘要】
1.一种LDPC码的编码方法，其特征在于，包括以下步骤：计算校验比特其中，j＝0,1,2,3,...,m-1，表示在低密度奇偶校验矩阵中与pj所关联的信息比特，yj是信息比特的序号，根据如下公式得到：其中，q＝320，m＝24000或者m＝11520,x表示参与奇偶校验比特累加的信息比特的地址，针对两个不同的m值，x的表分别为以下两个码表：码表1：码率7/12m＝24000,码长n＝57600码表2：码率12/15m＝11520,码长n＝576002.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文军，管云峰，何大治，徐胤，史毅俊，夏平建，王尧，
申请(专利权)人：上海数字电视国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31