【技术实现步骤摘要】
结构化LDPC的编码、译码方法及装置
本专利技术涉及通信领域,具体而言,涉及一种结构化低密度奇偶校验码(LowDensityParityCheckCodes,简称为LDPC)的编码、译码方法及装置。
技术介绍
随着无线数字通信的发展及各种高速率、突发性强的业务的出现,人们对纠错编码技术提出了愈来愈高的要求,图1为一种典型的数字通信系统。LDPC是一类可以用非常稀疏的奇偶校验矩阵或者二分图定义的线性分组码,最初由Gallager发现,所以称为Gallager码。经过数十年的沉寂,随着计算机硬件和相关理论的发展,MacKay和.Neal重新发现了它,并证明了它具有逼近香农限的性能。最新研究表明,LDPC码具有以下特点:低译码复杂度,可线性时间编码,具有逼近香农限性能,可并行译码,以及在长码长条件下优于Turbo码。LDPC码是一种特殊的线性分组码。通信中,每发送一个分组长度为N比特的码字,为了保证其具有一定的纠错能力,需要有M个校验比特,每个码字都要求满足HxT=0T,其中H为二元域上M×N维的奇偶校验矩阵。所有的运算都是在二元域GF(2)上进行的,这里加和减是“异或”运算,而乘是“与”运算。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,才能实现低复杂度的编译码,从而使得LDPC码走向实用化。前面提到的Gallager码是一种正则的LDPC码(regularldpcc),而Luby和Mitzenmacher等人对Gallager码进行了推广,提出非正则的LDPC码(irregularldpcc)。Gallager最初提出的编码具有 ...
【技术保护点】
一种结构化低密度奇偶校验码LDPC的编码方法,其特征在于,包括:确定编码使用的基础矩阵Hb,其中,所述基础矩阵Hb包括对应于系统比特的Mb×Kb的块A和对应于校验比特的Mb×Mb的块B,即Hb=[A,B],其中,hbij表示所述基础矩阵Hb的第i行和j列的元素,i是所述基础矩阵的行索引,j是所述基础矩阵的列索引,Kb=Nb‑Mb,Kb是大于等于4的整数,Nb是整数,i=1、…、Mb,j=1,…、Nb;所述基础矩阵Hb包括一个或多个子矩阵,所述子矩阵包括:左上角子矩阵Hb1和左上角子矩阵Hb2,其中,所述左上角子矩阵Hb1和左上角子矩阵Hb2的行数和列数均小于所述基础矩阵Hb的行数和列数,且所述左上角子矩阵Hb1是左上角子矩阵Hb2的左上角子矩阵;根据所述基础矩阵和与所述基础矩阵Hb对应的扩展因子Z,对源信息比特序列进行LDPC编码运算,得到码字序列,其中,Z是大于或者等于1的正整数。
【技术特征摘要】
2016.05.13 CN 20161031941011.一种结构化低密度奇偶校验码LDPC的编码方法,其特征在于,包括:确定编码使用的基础矩阵Hb,其中,所述基础矩阵Hb包括对应于系统比特的Mb×Kb的块A和对应于校验比特的Mb×Mb的块B,即Hb=[A,B],其中,hbij表示所述基础矩阵Hb的第i行和j列的元素,i是所述基础矩阵的行索引,j是所述基础矩阵的列索引,Kb=Nb-Mb,Kb是大于等于4的整数,Nb是整数,i=1、…、Mb,j=1,…、Nb;所述基础矩阵Hb包括一个或多个子矩阵,所述子矩阵包括:左上角子矩阵Hb1和左上角子矩阵Hb2,其中,所述左上角子矩阵Hb1和左上角子矩阵Hb2的行数和列数均小于所述基础矩阵Hb的行数和列数,且所述左上角子矩阵Hb1是左上角子矩阵Hb2的左上角子矩阵;根据所述基础矩阵和与所述基础矩阵Hb对应的扩展因子Z,对源信息比特序列进行LDPC编码运算,得到码字序列,其中,Z是大于或者等于1的正整数。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述源信息比特序列为(Nb-Mb)×Z比特的序列;所述比特码字序列为Nb×Z比特。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述左上角子矩阵Hb1由所述矩阵Hb的前4行和前Kb+4列的交集构成,所述左上角子矩阵Hb1的每一行的对应非零Z*Z方阵的元素个数都小于等于Kb+2且大于等于Kb-2,所述左上角子矩阵Hb1的最后四列的方阵是一个左下三角矩阵或者准左下三角矩阵;和/或所述左上角子矩阵Hb2由所述矩阵Hb的前Kb行和前2*Kb列的交集构成,所述左上角子矩阵Hb2的前4行、最后Kb-4列的交集构成的子矩阵的所有元素都是对应Z*Z零方阵的元素,所述左上角子矩阵Hb2的最后kb-4行和最后kb-4列的交集构成的子矩阵是一个大小为(kb-4)*(kb-4)的左下三角矩阵或者准左下三角矩阵,所述左上角子矩阵Hb2的最后kb-4行、第Kb+1到Kb+3列的交集构成的子矩阵的所有元素都是对应零Z*Z方阵的元素;若左上角子矩阵Hb1的最后四列的方阵是一个下三角矩阵,所述左上角子矩阵Hb2的第Kb+1列仅有一个对应非零Z*Z方阵的元素,若左上角子矩阵Hb1的最后四列的方阵是一个准下三角矩阵,所述左上角子矩阵Hb2的第Kb+1列的所有元素都是对应零Z*Z方阵的元素;所述左上角子矩阵Hb2的最后kb-4行和前kb列的交集构成一个子矩阵,在这个子矩阵中每一行的对应非零Z*Z方阵的元素个数都小于等于Kb-2;其中,Nb大于等于2*Kb。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述扩展因子Z支持一组确定值集合{z1,z2,z3…,zV},其中,z1,z2,…,zV是按照从小到大顺序排列的,zr、zs、zt、zu是所述集合中四个确定值的扩展因子且满足z1≤zr≤zs≤zt≤zu≤zV,其中,V、r、s、t、u是下标,1≤r≤s≤t≤u≤V,V是大于等于2的整数;当z1≤Z=zi<zr时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的码字比特中至少一个比特的girth等于4,对于对应扩展因子Z=zi和删除最重R列的基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的码字比特的girth都等于6,其中,R小于等于Kb/2;当zr≤Z=zi<zs时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的码字比特的girth都等于6;当zs≤Z=zi<zt时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的所有系统比特的girth都等于6,在每个LDPC码字中至少一个重量大于2的校验比特的girth大于等于8;当zt≤Z=zi<zu时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的码字比特的girth都等于8;当zu≤Z=zi<zV时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的系统比特的girth都等于8,在每个LDPC码字中至少一个重量大于2的校验比特的girth大于等于10;其中,一个LDPC码字的每一码字比特对应所述奇偶校验矩阵的每一列,每个码字比特的重量是指对应列中非零元素的个数,且i=1,2,…,V。5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基础矩阵Hb还包括:左上角子矩阵Hb3,其中:该左上角子矩阵Hb3由所述基础矩阵Hb的前2*kb行和前3*Kb列的交集构成了左上角子矩阵Hb3,Hb3的最后Kb行和最后Kb列的交集构成子矩阵是一个大小为kb*kb的单位阵或者单位阵的循环移位矩阵;Hb3的前Kb行和最后Kb列的交集构成的子矩阵的所有元素都是对应Z*Z零方阵的元素;Hb3的第Kb+1列到2*Kb列构成一个子矩阵,在该子矩阵的L1列中每一列所有的对应非零方阵的元素只有1个,在这个子矩阵的剩余Kb-L1列的所有元素都是对应Z*Z零方阵的元素,其中,L1是大于等于0且小于Kb的整数;其中,Nb大于等于3*Kb。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,Nb是取值区间[2*Kb,12*Kb]中的一个正整数。7.根据权利要求1至3中任一项所述的结构化LDPC码的编码方法,其特征在于,Kb取值为2到16之间的一个整数。8.根据权利要求7所述的结构化LDPC码的编码方法,其特征在于,增强移动宽带eMMB场景,和,超高可靠和低延迟URLLC场景使用不同的Kb取值。9.根据权利要求1所述的结构化LDPC码的编码方法,其特征在于,在增强移动宽带eMMB场景中编码器将使用所述的Hb矩阵来实现LDPC码的编码,在超高可靠和低延迟场景中编码器将使用另外一个基础矩阵来实现LDPC码的编码,其中,所述另一个基础矩阵的所有对应非零方阵的元素的行列位置索引对(i,j)构成的集合是所述基础矩矩阵的所有对应非零方阵的元素的行列位置索引(i,j)对构成的集合的子集。10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述基础矩阵Hb的第g行的对应非零Z*Z方阵的元素个数小于等于g+1行对应非零Z*Z方阵的元素个数。其中,g=1,2,…,Nb-1。11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述基础矩阵Hb的第j列所有对应非零方阵的元素有Lj个,从上向下第一个元素是0,Lj是大于等于1的正整数,j=1、…、Nb。12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的LDPC码支持V种码长,每种码长都对应一个具有相同大小Mb*Nb的基础矩阵Hb,并且每种码长的基础矩阵的对应非零方阵元素在矩阵中出现的位置都是相同的或者至多3个不同,所述扩展因子Z支持一组确定的集合{z1,z2,z3,…,zVmax},每种码长的扩展因子是所述扩展因子集合中一个元素,每种码长的对应非零方阵元素的取值都是通过最大码长的对应非零方阵元素计算得到的,即其中,α=Pmax/pl,v=1,2,….,Vmax;z1,z2,z3,…,zVmax是按照从小到大排列的,zVmax是最大码长的扩展因子,zv是第v个码长的扩展因子,是最大码长的第i行和第j列的非0元素,hijv第v个码长的第i行和第j列的对应非零方阵元素。mod为取模操作,[]为下取整操作,Round为四舍五入操作,所述扩展因子zv都是一个正整数值pl的n倍,即z=pl*n,其中,所述正整数值pl是子集合Pset的一个元素,其中,所述子集合Pset是Pmax的所有正整数因子所构成集合中的一个子集,n是一个自然数,Pmax是大于等于4的整数。13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的LDPC码支持V种码长,每种码长都有一个具有相同大小mb*Nb的基础矩阵Hb,并且每种码长的基础矩阵的对应非零方阵元素在矩阵中出现的位置都是相同的或者至多3个不同,所述的扩展因子Z支持一组确定的集合{z1,z2,z3,…,zVmax},每种码长的扩展因子是所述扩展因子集合中一个元素,每种码长的对应非零方阵元素的取值都是通过最大码长的对应非零方阵元素计算得到的,至少包括以下方式之一:方式一:取模mod方法:方式2:取整(scale+floor)方法:方式3:舍入(scale+round)方法:其中,α=Pmax/pl,v=1,2,….,Vmax,z1,z2,z3,…,zVmax是按照从小到大排列的,zVmax是最大码长的扩展因子,zv是第v个码长的扩展因子,是最大码长的第i行和第j列的非-1元素,hijv第v个码长的第i行和第j列的对应非零方阵元素,mod为取模操作,[]为下取整操作,Round为四舍五入操作,所述扩展因子zv都是一个正整数值pl的n倍,即z=pl*n,其中,所述正整数值pl是子集合Pset的一个元素,其中,所述子集合Pset是Pmax的所有正整数因子所构成集合中的一个子集,n是一个自然数,Pmax是大于等于4的整数。14.根据权利要求12或者13所述的方法,其特征在于,所述n的值是自然数集合nset中的一个元素,其中,所有n的值构成所述自然数集合nset。15.根据权利要求12或者13所述的方法,其特征在于,所述Pmax等于2的X次幂,其中,X是大于或者等于2的整数。16.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LDPC码支持V种码长,每种码长都对应一个具有相同大小Mb*Nb的基础矩阵Hb;所述扩展因子Z支持一组确定的扩展因子集合{z1,z2,z3,…,zVmax},每种码长的扩展因子是所述扩展因子集合中一个元素,所述扩展因子zv是一个正整数值pl的n倍,即z=pl*n,其中,所述正整数值pl是子集合Pset的一个元素,其中,所述子集合Pset是Pmax的所有正整数因子所构成集合中的一个子集,n是一个自然数;在所述对源信息比特序列进行LDPC编码运算之前,包括:对所述源信息比特序列进行交织,由以下至少一个参数确定所述交织方法:所述Pmax、所述pl和所述n。17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述对源信息比特序列进行LDPC编码运算之后,所述方法还包括:对得到码字序列进行解交织,由以下至少一个参数确定所述解交织方法:所述Pmax、所述pl和所述n。18.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,对所述源信息比特序列进行交织包括:对编码前信息比特进行均匀分段,每段长度为pl比特;对于每一段后面添加Pmax-pl比特,添加后每一段都有Pmax比特;对每个段进行长度为Pmax的二进制比特翻转BRO交织;其中,所述Pmax等于2的X次幂,其中,X是大于或者等于2的整数。19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,对所述源信息比特序列进行交织包括:对编码后码字比特进行均匀分段,每段长度为Pmax比特;对每个段进行长度为Pmax的二进制比特翻转BRO反交织。20.一种结构化低密度奇偶校验码LDPC的译码方法,其特征在于,包括:确定译码使用的基础矩阵Hb,其中,所述基础矩阵Hb包括对应于系统比特的Mb×Kb的块A和对应于校验比特的Mb×Mb的块B,即Hb=[A,B],其中,hbij表示所述基础矩阵Hb的第i行和j列的元素,i是所述基础矩阵的行索引,j是所述基础矩阵的列索引,Kb=Nb-Mb,Kb是大于等于4的整数,Nb是整数i=1、…、Mb,j=1,…、Nb;所述基础矩阵Hb包括一个或多个子矩阵,所述子矩阵包括:左上角子矩阵Hb1和左上角子矩阵Hb2,其中,所述左上角子矩阵Hb1和左上角子矩阵Hb2的行数和列数均小于所述基础矩阵Hb的行数和列数,且所述左上角子矩阵Hb1是左上角子矩阵Hb2的左上角子矩阵;根据所述基础矩阵和与所述基础矩阵Hb对应的扩展因子Z,预设比特数的码字进行译码运算,得到源信息比特序列,其中,Z是大于或者等于1的正整数。21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述源信息比特序列为(Nb-Mb)×Z比特的序列;所述预设比特数为Nb×Z比特。22.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述左上角子矩阵Hb1由所述矩阵Hb的前4行和前Kb+4列的交集构成,所述左上角子矩阵Hb1的每一行的对应非零Z*Z方阵的元素个数都小于等于Kb+2且大于等于Kb-2,所述左上角子矩阵Hb1的最后四列的方阵是一个左下三角矩阵或者准左下三角角矩阵;和/或所述左上角子矩阵Hb2由所述矩阵Hb的前Kb行和前2*Kb列的交集构成,所述左上角子矩阵Hb2的前4行、最后Kb-4列的交集构成的子矩阵的所有元素都是对应Z*Z零方阵的元素,所述左上角子矩阵Hb2的最后kb-4行、最后kb-4列的交集是一个大小为(kb-4)*(kb-4)的左下三角矩阵或者准左下三角矩阵,所述左上角子矩阵Hb2的最后kb-4行、第Kb+1到Kb+3列的交集构成子矩阵的所有元素都是对应零Z*Z方阵的元素;若左上角子矩阵Hb1的最后四列的方阵是一个下三角矩阵,所述左上角子矩阵Hb2的第Kb+1列的部分仅有一个对应非零Z*Z方阵的元素,若左上角子矩阵Hb1的最后四列的方阵是一个准下三角矩阵,所述左上角子矩阵Hb2的第Kb+1列的部分的所有元素都是对应零Z*Z方阵的元素;所述左上角子矩阵Hb2的最后kb-4行和前kb列的交集构成一个子矩阵,在这个子矩阵中每一行的对应非零Z*Z方阵的元素个数都小于等于Kb-2;其中,Nb大于等于2*Kb。23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法,其特征在于,所述扩展因子Z支持一组确定值集合{z1,z2,z3…,zV},其中,z1,z2,…,zV是按照从小到大顺序排列的,zr、zs、zt、zu是所述集合中四个确定值的扩展因子且满足z1≤zr≤zs≤zt≤zu≤zV,其中,V、r、s、t、u是下标,1≤r≤s≤t≤u≤V,V是大于等于2的整数;当z1≤Z=zi<zr时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的码字比特中至少一个比特的girth等于4,对于对应扩展因子Z=zi和删除最重R列的基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的码字比特的girth都等于6,其中,R小于等于Kb/2;当zr≤Z=zi<zs时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的码字比特的girth都等于6;当zs≤Z=zi<zt时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的所有系统比特的girth都等于6,在每个LDPC码字中至少一个重量大于2的校验比特的girth大于等于8;当zt≤Z=zi<zu时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的码字比特的girth都等于8;当zu≤Z=zi<zV时候,对于对应扩展因子Z=zi和基础矩阵Hb的LDPC码,在每个LDPC码字中所有重量大于2的系统比特的girth都等于8,在每个LDPC码字中至少一个重量大于2的校验比特的girth大于等于10;其中,一个LDPC码字的每一码字比特对应所述奇偶校验矩阵的每一列,每个码字比特的重量是指对应列中非零元素的个数,且i=1,2,…,V。24.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述的LDPC码支持V种码长,每种码长都对应一个具有相同大小Mb*Nb的基础矩阵Hb,并且每种码长的基础矩阵的对应非零方阵元素在矩阵中出现的位置都是相同的或者至多3个不同,所述扩展因子Z支持一组确定的集合{z1,z2,z3,…,zVmax},每种码长的扩展因子是所述扩展因子集合中一个元素,每种码长的对应非零方阵元素的取值都是通过最大码长的对应非零方阵元素计算得到的,即其中,α=Pmax/Pl,v=1,2,….,Vmax;z1,z2,z3,…,zVmax是按照从小到大排列的,zVmax是最大码长的扩展因子,zv是第v个码长的扩展因子,是最大码长的第i行和第j列的非0元素,hijv第v个码长的第i行和第j列的非零方阵元素。mod为取模操作,[]为下取整操作,Round为四舍五入操作,所述扩展因子zv都是一个正整数值pl的n倍,即z=pl*n,其中,所述正整数值pl是子集合Pset的一个元素,其中,所述子集合Pset是Pmax的所有正整数因子所构成集合中的一个子集,n是一个自然数,Pmax是大于等于4的整数。25.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述的LDPC码支持V种码长,每种码长都有一个具有相同大小Mb*Nb的基础矩阵Hb,并且每种码长的基础矩阵的对应非零方阵元素在矩阵中出现的位置都是相同的或者至多3个不同,所述的扩展因子Z支持一组确定的集合{z1,z2,z3,…,zVmax},每种码长的扩展因子是所述扩展因子集合中一个元素,每种码长的对应非零方阵元素的取值都是通过最大码长的对应非零方阵元素计算得到的,至少包括以下方式之一:方式一:取模mod方法:方式2:取整(scale+floor)方法:方式3:舍入(scale+round)方法:其中,α=Pmax/Pl,v=1,2,….,Vmax,z1,z2,z3,…,zVmax是按照从小到大排列的,zVmax是最大码长的扩展因子,zv是第v个码长的扩展因子,是最大码长的第i行和第j列的非零方阵元素,hijv第v个码长的第i行和第j列的非零方阵元素,mod为取模操作,[]为下取整操作,Round为四舍五入操作,所述扩展因子zv都是一个正整数值pl的n倍,即z=pl*n,其中,所述正整数值pl是子集合Pset的一个元素,其中,所述子集合Pset是Pmax的所有正整数因子所构成集合中的一个子集,n是一个自然数,Pmax是大于等于4的整数。26.根据权利要求24或者25所述的方法,其特征在于,所述n的值是自然数集合nset中的一个元素,其中,所有n的值构成所述自然数集合nset。27.根据权利要求24或者25所述的方法,其特征在于,所述Pmax等于2的X次幂,其中,X是大于或者等于2的整数。28.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述的LDPC码支持V种码长,每种码长都对应一个具有相同大小Mb*Nb的基础矩阵Hb;所述扩展因子Z支持一组确定的扩展因子集合{z1,z2,z3,…,zVmax},每种码长的扩展因子是所述扩展因子集合中一个元素,所述扩展因子zv是一个正整数值pl的n倍,即z=pl*n,其中,所述正整数值pl是子集合Pset的一个元素,其中,所述子集合Pset是Pmax的所有正整数因子所构成集合中的一个子集,n是一个自然数;在预设比特数的码字进行译码运算,得到源信息比特序列之前,包括:对预设比特数的码字进行交织,由以下至少一个参数确定所述交织方法:所述Pmax、所述pl和所述n。29.根据权利要求28所述的方法,其特征在于,对预设比特数的码字进行译码运算,得到源信息比特序列之后,所述方法还包括:对所述源...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐俊,
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
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