速率兼容低密度奇偶校验码编译码的方法及编译码器技术

本发明专利技术公开了一种速率兼容低密度奇偶校验码编译码的方法及编译码器，该方法包括确定最高码率的码对应的第一母矩阵；根据所述第一母矩阵，采用PEXIT算法降低译码门限，计算各个低码率的码对应的第二母矩阵；根据所述第一母矩阵和各个所述第二母矩阵，以矩阵最少短环数为原则，计算各个码率的码对应的基矩阵；对各个所述基矩阵进行矩阵扩展处理，得到速率兼容准循环低密度奇偶校验码的校验矩阵；根据所述速率兼容准循环低密度奇偶校验码的校验矩阵进行编码或译码。本发明专利技术提供的方法通过采用译码门限最低和矩阵短环数最少为原则，提高了速率兼容准循环低密度奇偶校验码的灵活性和纠错性能。

【技术实现步骤摘要】
速率兼容低密度奇偶校验码编译码的方法及编译码器
本专利技术涉及通信与信息系统的纠错编码
，特别是涉及一种速率兼容低密度奇偶校验码编译码的方法及编译码器。
技术介绍
通信信道环境通常具有时变特性。在时变通信信道中，采用速率兼容(RC)纠错码是提高系统吞吐量和可靠性的有效途径之一。一组速率兼容纠错码包含多个不同码率的码，高码率的码的码字比特嵌套于低码率的码的码字比特中，可采用一对编、译码器进行编、译码。当时变通信信道可靠时，使用较高码率的码以获得更高的系统吞吐量，而当时变通信信道可靠性低时，使用较低码率的码以获得更大的纠错能力，速率兼容纠错码的性能对通信系统的效率起着至关重要的作用。低密度奇偶校验码(LDPC码：low-densityparity-checkcode)能够利用低复杂度迭代译码算法达到接近Shannon容量限的纠错性能，正逐步进入各种通信领域，在移动通信、卫星通信中已开始得到应用。近年来，速率兼容低密度奇偶校验码(RC-LDPC码)已成为速率兼容码的研究热点。构造RC-LDPC码最常用的方法为删余和扩展两种。删余方法以最低码率的码作为母码，通过对母码的校验矩阵进行删余得到较高码率的码，可以利用渐进环增长算法得到可快速编码的删余型非规则RC-LDPC码。扩展方法以最高码率的码作为母码，通过逐渐增加高码率的码的校验比特得到较低码率的码，可以基于代数的构造方法和基于图模型的构造方法，通过扩展的思想设计了可快速编码的结构化RC-LDPC码，但是通过上述扩展方法构造的RC-LDPC码时，每个Zj(1≤j≤J)的维数相同，均为m1×n1，可得到的码率为Rj＝k/(n1+(j-1)m1)，(1≤j≤J)，码率的灵活性有限，即最高码率一旦确定，其余码率均被限定；且Zj的第j列要么为全零列，要么与Z1的第j列相同，限制了可选择的模式，误码率高。
技术实现思路
本专利技术的目的是一种速率兼容低密度奇偶校验码编译码的方法及编译码器，能够提高速率兼容准循环低密度奇偶校验码的灵活性和纠错性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种速率兼容低密度奇偶校验码编译码的方法，所述方法包括：确定最高码率的码对应的第一母矩阵；根据所述第一母矩阵，采用PEXIT算法，计算各个低码率的码对应的第二母矩阵；根据所述第一母矩阵和各个所述第二母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算各个码率的码对应的基矩阵；对各个所述基矩阵进行矩阵扩展处理，得到速率兼容准循环低密度奇偶校验码的校验矩阵；根据所述速率兼容准循环低密度奇偶校验码的校验矩阵进行编码或译码。可选的，所述确定最高码率的码对应的第一母矩阵，具体包括：确定最高码率基础矩阵；所述最高码率基础矩阵为m行n列的零矩阵；对所述最高码率基础矩阵中的第n-m+1列至第n列布置元素1，且布置后的所述元素1形成准双对角线结构；根据已知图结构度分布，计算所述最高码率基础矩阵中第1列至第n-m列中各列对应的所述元素1的个数；根据所述最高码率基础矩阵中第1列对应的所述元素1的个数，随机分布所述最高码率基础矩阵中第1列的所述元素1的分布位置；根据PEXIT算法以及所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列对应的所述元素1的个数，确定所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列的所述元素1的分布位置，进而确定最高码率的码对应的第一母矩阵。可选的，所述根据PEXIT算法以及所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列对应的所述元素1的个数，确定所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列的所述元素1的分布位置，具体包括：第一步，确定所述最高码率基础矩阵中第i列中所述元素1在第i列的所有分布位置；其中2≤i≤n-m；第二步，保持除所述最高码率基础矩阵中第i列以外的各列的元素不变，将所述第一步中确定的所有分布位置分别代入所述最高码率基础矩阵中第i列后，采用PEXIT算法，计算各个所述最高码率基础矩阵的门限值；第三步，比较各个所述最高码率基础矩阵的门限值，确定所述最高码率基础矩阵的最小门限值，并将所述最高码率基础矩阵的最小门限值所对应的第i列中所述元素1的分布位置确定为所述最高码率基础矩阵中第i列中所述元素1的分布位置；第四步，重复所述第一步、所述第二步以及所述第三步，依次确定所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列的所述元素1的分布位置。可选的，所述根据所述第一母矩阵，采用PEXIT算法，计算各个低码率的码对应的第二母矩阵，具体包括：第一步，确定第j低码率矩阵；所述第j低码率矩阵为1行n列的零矩阵；其中2≤j≤J，J表示码率的个数；第二步：将第j低码率矩阵的0元素从左到右替换成1元素，得到n个替换后的第j低码率矩阵，并将n个所述替换后的第j低码率矩阵分别与第j-1低码率的码对应的第二母矩阵组合，得到n个第一初步母矩阵；所述第j-1低码率的码对应的第二母矩阵包括所述第一母矩阵；第三步，采用PEXIT算法，分别计算n个所述第一初步母矩阵的门限值，确定所述第一初步母矩阵的最小门限值对应的所述替换后第j低码率矩阵为第一替换第j低码率矩阵；其中，所述第一替换第j低码率矩阵中0元素的个数为n-1；第四步，将所述第一替换第j低码率矩阵中的0元素从左到右替换成1元素，得到n-1个替换后的第一替换第j低码率矩阵，并将n-1个所述替换后的第一替换第j低码率矩阵分别与第j-1低码率的码对应的第二母矩阵组合，得到n-1个第二初步母矩阵；采用PEXIT算法，分别计算n-1个所述第二初步母矩阵的门限值，确定所述第二初步母矩阵的最小门限值对应的所述替换后的第一替换第j低码率矩阵为第二替换第j低码率矩阵；第五步，判断所述第二替换第j低码率矩阵对应的最小门限值是否大于所述第一替换第j低码率矩阵对应的最小门限值；若是，则将所述第一替换第j低码率矩阵与第j-1低码率的码对应的第二母矩阵组合后的矩阵为第j低码率码对应的第二母矩阵；若否，则返回第四步，并将所述第二替换第j低码率矩阵替换所述第一替换第j低码率矩阵，直到第q替换第j低码率矩阵对应的最小门限值大于所述第q-1替换第j低码率矩阵对应的最小门限值停止，并将所述第q-1替换第j低码率矩阵与第j-1低码率的码对应的第二母矩阵组合后的矩阵为第j低码率码对应的第二母矩阵；其中2≤q≤n；第六步，重复所述第一步、所述第二步、所述第三步、所述第四步以及第五步，依次计算各个低码率的码对应的第二母矩阵；其中，所述第j低码率的码对应的第二母矩阵为：其中，Z1表示所述第一母矩阵；表示第j-1低码率的码对应的第二母矩阵。可选的，所述根据所述第一母矩阵和各个所述第二母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算各个码率的码对应的基矩阵，具体包括：根据所述第一母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算最高码率的码对应的第一基矩阵；根据所述第一基矩阵以及各个所述第二母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算各个低码率的码对应的第二基矩阵。可选的，所述根据所述第一母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算最高码率的码对应的第一基矩阵，具体包括：第一步，确定所述第一母矩阵Z1中各列非零元素的个数；第二步，将构建维数与所述第一母矩阵Z1相同的第一初始矩阵，且所述第一初始矩阵的元素均为-1；第三步，保持除所述第一初始矩阵中第1列以外的各列的元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种速率兼容低密度奇偶校验码编译码的方法，其特征在于，所述方法包括：确定最高码率的码对应的第一母矩阵；根据所述第一母矩阵，采用PEXIT算法，计算各个低码率的码对应的第二母矩阵；根据所述第一母矩阵和各个所述第二母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算各个码率的码对应的基矩阵；对各个所述基矩阵进行矩阵扩展处理，得到速率兼容准循环低密度奇偶校验码的校验矩阵；根据所述速率兼容准循环低密度奇偶校验码的校验矩阵进行编码或译码。

【技术特征摘要】
1.一种速率兼容低密度奇偶校验码编译码的方法，其特征在于，所述方法包括：确定最高码率的码对应的第一母矩阵；根据所述第一母矩阵，采用PEXIT算法，计算各个低码率的码对应的第二母矩阵；根据所述第一母矩阵和各个所述第二母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算各个码率的码对应的基矩阵；对各个所述基矩阵进行矩阵扩展处理，得到速率兼容准循环低密度奇偶校验码的校验矩阵；根据所述速率兼容准循环低密度奇偶校验码的校验矩阵进行编码或译码。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定最高码率的码对应的第一母矩阵，具体包括：确定最高码率基础矩阵；所述最高码率基础矩阵为m行n列的零矩阵；对所述最高码率基础矩阵中的第n-m+1列至第n列布置元素1，且布置后的所述元素1形成准双对角线结构；根据已知图结构度分布，计算所述最高码率基础矩阵中第1列至第n-m列中各列对应的所述元素1的个数；根据所述最高码率基础矩阵中第1列对应的所述元素1的个数，随机分布所述最高码率基础矩阵中第1列的所述元素1的分布位置；根据PEXIT算法以及所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列对应的所述元素1的个数，确定所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列的所述元素1的分布位置，进而确定最高码率的码对应的第一母矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据PEXIT算法以及所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列对应的所述元素1的个数，确定所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列的所述元素1的分布位置，具体包括：第一步，确定所述最高码率基础矩阵中第i列中所述元素1在第i列的所有分布位置；其中2≤i≤n-m；第二步，保持除所述最高码率基础矩阵中第i列以外的各列的元素不变，将所述第一步中确定的所有分布位置分别代入所述最高码率基础矩阵中第i列后，采用PEXIT算法，计算各个所述最高码率基础矩阵的门限值；第三步，比较各个所述最高码率基础矩阵的门限值，确定所述最高码率基础矩阵的最小门限值，并将所述最高码率基础矩阵的最小门限值所对应的第i列中所述元素1的分布位置确定为所述最高码率基础矩阵中第i列中所述元素1的分布位置；第四步，重复所述第一步、所述第二步以及所述第三步，依次确定所述最高码率基础矩阵中第2列至第n-m列中各列的所述元素1的分布位置。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一母矩阵，采用PEXIT算法，计算各个低码率的码对应的第二母矩阵，具体包括：第一步，确定第j低码率矩阵；所述第j低码率矩阵为1行n列的零矩阵；其中2≤j≤J，J表示码率的个数；第二步：将第j低码率矩阵的0元素从左到右替换成1元素，得到n个替换后的第j低码率矩阵，并将n个所述替换后的第j低码率矩阵分别与第j-1低码率的码对应的第二母矩阵组合，得到n个第一初步母矩阵；所述第j-1低码率的码对应的第二母矩阵包括所述第一母矩阵；第三步，采用PEXIT算法，分别计算n个所述第一初步母矩阵的门限值，确定所述第一初步母矩阵的最小门限值对应的所述替换后第j低码率矩阵为第一替换第j低码率矩阵；其中，所述第一替换第j低码率矩阵中0元素的个数为n-1；第四步，将所述第一替换第j低码率矩阵中的0元素从左到右替换成1元素，得到n-1个替换后的第一替换第j低码率矩阵，并将n-1个所述替换后的第一替换第j低码率矩阵分别与第j-1低码率的码对应的第二母矩阵组合，得到n-1个第二初步母矩阵；采用PEXIT算法，分别计算n-1个所述第二初步母矩阵的门限值，确定所述第二初步母矩阵的最小门限值对应的所述替换后的第一替换第j低码率矩阵为第二替换第j低码率矩阵；第五步，判断所述第二替换第j低码率矩阵对应的最小门限值是否大于所述第一替换第j低码率矩阵对应的最小门限值；若是，则将所述第一替换第j低码率矩阵与第j-1低码率的码对应的第二母矩阵组合后的矩阵为第j低码率码对应的第二母矩阵；若否，则返回第四步，并将所述第二替换第j低码率矩阵替换所述第一替换第j低码率矩阵，直到第q替换第j低码率矩阵对应的最小门限值大于所述第q-1替换第j低码率矩阵对应的最小门限值停止，并将所述第q-1替换第j低码率矩阵与第j-1低码率的码对应的第二母矩阵组合后的矩阵为第j低码率码对应的第二母矩阵；其中2≤q≤n；第六步，重复所述第一步、所述第二步、所述第三步、所述第四步以及第五步，依次计算各个低码率的码对应的第二母矩阵；其中，所述第j低码率的码对应的第二母矩阵为：其中，Z1表示所述第一母矩阵；表示第j-1低码率的码对应的第二母矩阵。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一母矩阵和各个所述第二母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算各个码率的码对应的基矩阵，具体包括：根据所述第一母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算最高码率的码对应的第一基矩阵；根据所述第一基矩阵以及各个所述第二母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算各个低码率的码对应的第二基矩阵。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一母矩阵，以矩阵短环数最少为原则，计算最高码率的码对应的第一基矩阵，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘原华，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61