一种基于矩阵格的BIBD-LDPC码构造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于矩阵格的BIBD‑LDPC码构造方法，其特征是，包括如下步骤：1）初始化；2）添加直线；3）检测添加直线后BIBD‑LDPC码的围长；4）检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件公式（1）、（2）、（3）和公式（4）；5）得到最大斜率集；6）构造BIBD‑LDPC码。这种方法将码字构造问题转化为矩阵格中的建立新边问题，依次消除陷阱集，在保证较少存储空间的条件下，构造出具备低错误平层特性的LDPC码。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矩阵格的BIBD-LDPC码构造方法
本专利技术涉及通信
，具体是一种基于矩阵格(RectangleLattice，简称RL)的平衡不完全区组设计(BalancedIncompleteBlockDesign，简称BIBD)-低密度奇偶校验(LowDensityParity-Check，简称LDPC)码构造方法。
技术介绍
LDPC码是由Gallager博士于1962年首次提出的一种线性分组码，LDPC码在采用置信传播算法译码时，具有逼近香农限的优异译码性能，被广泛应用于DVB-S2、WiMax及深空通信等多种通信标准中。然而LDPC码在高信噪比区域的错误平层问题严重地限制了其在某些特殊领域的应用。一般地，陷阱集是造成错误平层的主要原因，而基本陷阱集的危害在所有陷阱集中最为严重，为此许多专家学者展开了大量的研究，通过分析陷阱集与错误平层之间的密切关系，探讨如何通过限制陷阱集的产生达到降低甚至消除错误平层。从改进LDPC码的角度出发，TaoX等分析了坦纳图中八环与小陷阱集的关系，发现通过避免特定的八环能够完全消除小陷阱集，进而构造出低错误平层的LDPC码，但是却加大了码的设计复杂度；HengTang等人提出通过组合特性来搜索出码字中可能存在的所有陷阱集，然后对这种特殊结构进行分析；Abu-SurraS等人提出一种类似的方法，在增大原始Tanner图的基础上，采用重量枚举的方法对陷阱集的数量及种类进行统计，但是该方法会造成计算机资源的大量消耗，极大地缩小了应用范围；M.Ivkovic等人以增加陷阱集大小为目标，在两个或两个以上相同的复制码之间进行边的置换，消除小陷阱集。以上试图通过改进码字拓扑结构以达到降低错误平层的方法，原理是抑制陷阱集的生成，适用于任何码字，但是却加大了码的设计复杂度，且无法根除陷阱集，对错误平层的改善有限；VasicB等人提出了采用Tanner图覆盖的方法来消除LDPC码中的陷阱集，错误平层有所改善，不过需要提前得知陷阱集的组合特性；Asvadi等人基于环提升思想，通过消除LDPC码中的短环进而避免大部分陷阱集；KhazraieS等人以PEG算法为基础，在每次添加新边时都会搜索是否会生成基本陷阱集，然而寻找陷阱集任务量过于庞大，虽然至今为止已经有许多高效的搜索算法相继出现，仍然造成了计算机资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于矩阵格的BIBD-LDPC码构造方法。这种方法将码字构造问题转化为矩阵格中的建立新边问题，依次消除陷阱集，在保证较少存储空间的条件下，构造出具备低错误平层特性的LDPC码。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于矩阵格的BIBD-LDPC码构造方法，包括如下步骤：1)初始化：对于(v,k,λ)-BIBD中的有序列(V,B)，其中V是由v个元素组成的集合，被分为b个子块，所有的子块构成集合B，若集合B中的所有子块能够按照其对应矩形格中斜率分为m个平行类，则称B是可分解的，每个平行类称为可分解类，令B(s)为可分解类，对应于某一斜率s，B'为由一系列可分解类的集合，对应于斜率集Ψ，表示为B'＝∪s∪ΨB(s)，Ψ'为不可分解类所对应斜率组成的集合，初始化s＝0，Ψ＝{s}，B'＝B(s)，Ψ'＝{1,2，…，m-1}；2)添加直线：如果集合Ψ'中含有矩阵格中某一或若干斜率，逐次向可分解类中添加直线；3)检测添加直线后BIBD-LDPC码的围长：若围长不小于10，则将该直线的斜率添加到斜率集Ψ中；否则斜率加1，继续添加直线；4)检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件公式(1)、(2)、(3)和公式(4)：检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件，若满足，则将该直线的斜率添加到斜率集Ψ中；否则斜率加1，继续添加直线；5)得到最大斜率集：当斜率集Ψ中的元素个数饱和后停止添加，此时得到的斜率集Ψ即是最大斜率集Ψ；6)构造BIBD-LDPC码：根据最大斜率集Ψ按照BIBD设计方案构造LDPC码，令函数κ(Ψ,m)表示所选取的斜率是否满足上述步骤2)、3)、4)约束，g(V,B)表示有序对(V,B)对应LDPC的围长，围长不小于10。步骤4)中所述的陷阱集约束条件公式(1)为：s0+s4-2s1＝0(modm)，其中s0、s1、s4为k＝3，m＝5时矩阵格内直线的斜率。步骤4)中所述的陷阱集约束条件公式(2)为：(s0-s1)-(s3-s2)≠0(modm)，其中s0、s1、s2、s3、为k＝3，m＝5时矩阵格内直线的斜率。步骤4)中所述的陷阱集约束条件公式(3)为：其中s0、s1、s2、s3、s4为k＝3，m＝5时矩阵格内直线的斜率。步骤4)中所述的陷阱集约束条件公式(4)为：公式中的s0、s2、为k＝3，m＝5时矩阵格内直线的斜率，sx为由(4,4)陷阱集生成(5,3)陷阱集时添加直线lx的斜率。这种方法将码字构造问题转化为矩阵格中的建立新边问题，依次消除陷阱集，在保证较少存储空间的条件下，构造出具备低错误平层特性的LDPC码。附图说明图1为实施例的方法流程示意图；图2为实施例中(15,3,1)-BIBD对应的校验矩阵H；图3为实施例中m＝5和k＝3时的矩阵网格示意图；图4-1、图4-2、图4-3、图4-4、图4-5、图4-6、图4-7、图4-8、图4-9为实施例中四种陷阱集在矩形格中的表示图；图5为实施例中由(4，4)陷阱集所衍生的各种子陷阱集关系图；图6为实施例中(4，4)陷阱集生成(5，3)与(6，4)陷阱集的点线图表示；图7为实施例中Mackay码在三种不同译码算法下的误码率比较图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
作进一步的阐述，但不是对本专利技术的限定。实施例：参照图1，一种基于矩阵格的BIBD-LDPC码构造方法，包括如下步骤：1)初始化：对于(v,k,λ)-BIBD中的有序列(V,B)，其中V是由v个元素组成的集合，被分为b个子块，所有的子块构成集合B，若集合B中的所有子块能够按照其对应矩形格中斜率分为m个平行类，则称B是可分解的，每个平行类称为可分解类，令B(s)为可分解类，对应于某一斜率s，B'为由一系列可分解类的集合，对应于斜率集Ψ，表示为B'＝Us∈ΨB(s)，Ψ'为不可分解类所对应斜率组成的集合，初始化s＝0，Ψ＝{s}，B'＝B(s)，Ψ'＝{1,2，…，m-1}；2)添加直线：如果集合Ψ'中含有矩阵格中某一或若干斜率，逐次向可分解类中添加直线；3)检测添加直线后BIBD-LDPC码的围长：若围长不小于10，则将该直线的斜率添加到斜率集Ψ中；否则斜率加1，继续添加直线；4)检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件公式(1)、(2)、(3)和公式(4)：检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件，若满足，则将该直线的斜率添加到斜率集Ψ中；否则斜率加1，继续添加直线；5)得到最大斜率集：当斜率集Ψ中的元素个数饱和后停止添加，此时得到的斜率集Ψ即是最大斜率集Ψ；6)构造BIBD-LDPC码：根据最大斜率集Ψ按照BIBD设计方案构造LDPC码，令函数κ(Ψ,m)表示所选取的斜率是否满足上述步骤2)、3)、4)约束，g(V,B)表示有序对(V,B)对应LDPC的围长，围长不小于10。步骤4)中所述的陷阱集约本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于矩阵格的BIBD‑LDPC码构造方法，其特征是，包括如下步骤：1)初始化：对于(v,k,λ)‑BIBD中的有序列(V,B)，其中V是由v个元素组成的集合，被分为b个子块，所有的子块构成集合B，若集合B中的所有子块能够按照其对应矩形格中斜率分为m个平行类，则称B是可分解的，每个平行类称为可分解类，令B(s)为可分解类，对应于某一斜率s，B'为由一系列可分解类的集合，对应于斜率集Ψ，表示为B'＝∪s∈ΨB(s)，Ψ'为不可分解类所对应斜率组成的集合，初始化s＝0，Ψ＝{s}，B'＝B(s)，Ψ'＝{1,2，，…，m‑1}；2)添加直线：如果集合Ψ'中含有矩阵格中某一或若干斜率，逐次向可分解类中添加直线；3)检测添加直线后BIBD‑LDPC码的围长：若围长不小于10，则将该直线的斜率添加到斜率集Ψ中；否则斜率加1，继续添加直线；4)检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件公式(1)、(2)、(3)和公式(4)：检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件，若满足，则将该直线的斜率添加到斜率集Ψ中；否则斜率加1，继续添加直线；5)得到最大斜率集：当斜率集Ψ中的元素个数饱和后停止添加，此时得到的斜率集Ψ即是最大斜率集Ψ；6)构造BIBD‑LDPC码：根据最大斜率集Ψ按照BIBD设计方案构造LDPC码，令函数κ(Ψ,m)表示所选取的斜率是否满足上述步骤2)、3)、4)约束，g(V,B)表示有序对(V,B)对应LDPC的围长，围长不小于10。...

【技术特征摘要】
1.一种基于矩阵格的BIBD-LDPC码构造方法，其特征是，包括如下步骤：1)初始化：对于(v,k,λ)-BIBD中的有序列(V,B)，其中V是由v个元素组成的集合，被分为b个子块，所有的子块构成集合B，若集合B中的所有子块能够按照其对应矩形格中斜率分为m个平行类，则称B是可分解的，每个平行类称为可分解类，令B(s)为可分解类，对应于某一斜率s，B'为由一系列可分解类的集合，对应于斜率集Ψ，表示为B'＝∪s∈ΨB(s)，Ψ'为不可分解类所对应斜率组成的集合，初始化s＝0，Ψ＝{s}，B'＝B(s)，Ψ'＝{1,2，，…，m-1}；2)添加直线：如果集合Ψ'中含有矩阵格中某一或若干斜率，逐次向可分解类中添加直线；3)检测添加直线后BIBD-LDPC码的围长：若围长不小于10，则将该直线的斜率添加到斜率集Ψ中；否则斜率加1，继续添加直线；4)检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件公式(1)、(2)、(3)和公式(4)：检测直线组的斜率是否满足陷阱集约束条件，若满足，则将该直线的斜率添加到斜率集Ψ中；否则斜率加1，继续添加直线；5)得到最大斜率集：当斜率集Ψ中的元素个数饱和后停止添加，此时得到的斜率集Ψ即是最大斜率集Ψ；6)构造BIBD-LDPC码：根据最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈紫强，王广耀，黄志成，周秉毅，刘庆华，谢跃雷，欧阳缮，蒋俊正，晋良念，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45