一种基于DMT调制的QC-LDPC码编、解码方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于DMT调制的QC‑LDPC码编、解码方法与系统，在进行编码过程中，将信源产生的随机信息比特与生成矩阵相乘得到编码后的码字；其中，生成矩阵对应的校验矩阵为非正则QC‑LDPC码，解码时，先进行初始化，然后进行迭代处理直至最终满足终止条件，并输出译码结果。利用本发明专利技术的QC‑LDPC码进行编码，解码简单，且降低了VLC系统的ISI，进而提高系统的频谱利用率和数据传输速率，同时提高了系统传输信息的可靠性以及精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DMT调制的QC-LDPC码编、解码方法与系统
本专利技术涉及信道编解码领域，更具体地说，涉及一种基于DMT调制的QC-LDPC码编、解码方法与系统。
技术介绍
可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)作为一项近几年兴起的新型无线接入技术，以其功耗低、频带宽、保密性强和无电磁污染等优点，得到了世界范围内的广泛关注。在传统的VLC系统中，如图1所示，首先发射机将电信号转换为光信号通过LED1-4发送出去，随后接收端光电二极管(photodiode,PD)将接收光功率转换为电流。在VLC系统中，LED可以同时进行数据传输以及照明。在可见光通信系统中，DMT调制可以有效地利用调制带宽实现较高的频谱利用率，同时对由多径传播引起的ISI具有适应性。基于快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)算法，可以通过DMT来实现多载波调制解调技术。与正交频分复用(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing,OFDM)相反，DMT调制器经过逆FFT(inverseFFT,IFFT)后，其输出端的信号是一个实值信号。因此必须寻找一种低错误平层，高速率通信和性能优异的VLC系统信道编码方案。在该背景下，一些简单的分组码比如Reed-Solomon(RS)码或者具有较强纠错能力的LDPC码和turbo码就可以应用到VLC系统中。LDPC码是一类可以用稀疏校验矩阵H(ParityCheckMatrixH)或二分图(BipartiteGraph)来描述的线性分组纠错码。LDPC码的最小汉明距离会随着码长的增加而线性增加。在进行后验概率迭代译码时，随着码字长度的增加，系统的BER会随之降低；而且采用迭代译码算法时LDPC码的性能非常接近香农极限。因此可以利用随机结构或者代数方法来构造LDPC码，但是当码长较短时，随机构造的LDPC码，其性能往往不是很理想。而且在这种情况下比较容易出现较高的误码平层，换句话说就是随机构造的码会使得系统在译码时比较困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术中随机构造的LDPC码会使得系统在译码时比较困难的技术缺陷，提供一种基于DMT调制的QC-LDPC码编解码方案。根据本专利技术的第一方面，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于DMT调制的QC-LDPC码编码方法，在进行编码过程中，将信源产生的随机信息比特与生成矩阵相乘得到编码后的码字；其中，所述生成矩阵对应的校验矩阵为：式中，H表示校验矩阵，I是大小为L×L的单位矩阵，P是经过循环移位之后的单位矩阵，P的上标表示循环移位的次数，该校验矩阵H的基矩阵的大小为m×n，并且L是质数满足L>n>m。根据本专利技术的又一方面，本专利技术为解决其技术问题，还提供了一种基于DMT调制的QC-LDPC码解码方法，用于对上述的基于DMT调制的QC-LDPC码编码方法编码后的信息进行解码，包括如下步骤：S1、初始化：计算得出信道传递给各个变量节点i的初始概率似然比消息L(Pi)；根据下述公式(1)初始化变量节点i传递给其相邻的校验节点j的初始消息L(0)(qij)：L(0)(qij)＝L(Pi)(1)；式中，i＝1、2、…、N，j＝1、2、…、M，N＝L*n，M＝L*m；S2、迭代处理；其中，在进行第任意迭代次数l时包括如下依次进行的步骤：S21、校验节点信息处理：对所有的校验节点j和与其相邻的变量节点i∈R(j)在第l次迭代时，根据公式(2)计算出变量节点传递给校验节点的消息得L(l)(rji)：S22、变量节点信息处理：对所有的变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)在第l次迭代时，根据公式(3)计算出校验节点传递给变量节点的消息L(l)(qij)：S23、译码判决：根据公式(4)计算得出所有变量节点的硬判决信息L(l)(qi)：然后根据硬判决信息L(l)(qi)得出译码结果若L(l)(qi)>0，则否则S24、迭代停止判断：若满足或者已经达到预先设定的最大迭代次数，那么就停止译码并以最后一次译码的译码结果作为最终的译码结果进行输出，否则返回步骤S21继续迭代；式中，为本次的译码结果的转置；其中，所述QC-LDPC码为二进制LDPC码，rji(b)代表的是从校验节点j传递给变量节点i的外部概率信息，qij(b)代表的是从变量节点i传递给校验节点j的外部概率信息，C(i)代表的是所有与变量节点i相连的校验节点的集合，R(j)代表的是所有与校验节点j相连的变量节点的集合，C(i)\j代表的是除校验节点j外所有与变量节点i相连的校验节点的集合，R(j)\i代表的是除变量节点i外所有与校验节点j相连的变量节点的集合，b表示二进制码0和1。进一步地，在本专利技术的基于DMT调制的QC-LDPC码解码方法中，步骤S24中，译码结果等于[c1c2…cN]。根据本专利技术的再一方面，一种基于DMT调制的QC-LDPC码编码系统，在进行编码过程中，将信源产生的随机信息比特与生成矩阵相乘得到编码后的码字；其中，所述生成矩阵对应的校验矩阵为：式中，H表示校验矩阵，I是大小为L×L的单位矩阵，P是经过循环移位之后的单位矩阵，P的上标表示循环移位的次数，该校验矩阵H的基矩阵的大小为m×n，并且L是质数满足L>n>m。本专利技术为解决其技术问题，还提供一种基于DMT调制的QC-LDPC码解码系统，用于对上述的基于DMT调制的QC-LDPC码编码系统编码后的信息解码，包括如下模块：初始化模块，用于进行初始化：计算得出信道传递给各个变量节点i的初始概率似然比消息L(Pi)；根据下述公式(1)初始化变量节点i传递给其相邻的校验节点j的初始消息L(0)(qij)：L(0)(qij)＝L(Pi)(1)；式中，i＝1、2、…、N，j＝1、2、…、M，N＝L*n，M＝L*m；迭代处理模块，用于进行迭代处理；其中，在进行第任意迭代次数l时采用如下子模块依次进行处理：校验节点信息处理子模块，用于对所有的校验节点j和与其相邻的变量节点i∈R(j)在第l次迭代时，根据公式(2)计算出变量节点传递给校验节点的消息得L(l)(rji)：变量节点信息处理子模块，用于对所有的变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)在第l次迭代时，根据公式(3)计算出校验节点传递给变量节点的消息L(l)(qij)：译码判决子模块，用于根据公式(4)计算得出所有变量节点的硬判决信息L(l)(qi)：然后根据硬判决信息L(l)(qi)得出译码结果若L(l)(qi)>0，则否则迭代停止判断子模块，用于若满足或者已经达到预先设定的最大迭代次数，那么就停止译码并以最后一次译码的译码结果作为最终的译码结果进行输出，否则返回步骤S21继续迭代；式中，为本次的译码结果的转置；其中，所述QC-LDPC码为二进制LDPC码，rji(b)代表的是从校验节点j传递给变量节点i的外部概率信息，qij(b)代表的是从变量节点i传递给校验节点j的外部概率信息，C(i)代表的是所有与变量节点i相连的校验节点的集合，R(j)代表的是所有与校验节点j相连的变量节点的集合，C(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DMT调制的QC‑LDPC码编码方法，其特征在于，在进行编码过程中，将信源产生的随机信息比特与生成矩阵相乘得到编码后的码字；其中，所述生成矩阵对应的校验矩阵为：

【技术特征摘要】
1.一种基于DMT调制的QC-LDPC码编码方法，其特征在于，在进行编码过程中，将信源产生的随机信息比特与生成矩阵相乘得到编码后的码字；其中，所述生成矩阵对应的校验矩阵为：式中，H表示校验矩阵，I是大小为L×L的单位矩阵，P是经过循环移位之后的单位矩阵，P的上标表示循环移位的次数，该校验矩阵H的基矩阵的大小为m×n，并且L是质数满足L>n>m。2.一种基于DMT调制的QC-LDPC码解码方法，用于对权利要求1所述的基于DMT调制的QC-LDPC码编码方法编码后的信息解码，其特征在于，包括如下步骤：S1、初始化：计算得出信道传递给各个变量节点i的初始概率似然比消息L(Pi)；根据下述公式(1)初始化变量节点i传递给其相邻的校验节点j的初始消息L(0)(qij)：L(0)(qij)＝L(Pi)(1)；式中，i＝1、2、…、N，j＝1、2、…、M，N＝L*n，M＝L*m；S2、迭代处理；其中，在进行第任意迭代次数l时包括如下依次进行的步骤：S21、校验节点信息处理：对所有的校验节点j和与其相邻的变量节点i∈R(j)在第l次迭代时，根据公式(2)计算出变量节点传递给校验节点的消息得L(l)(rji)：S22、变量节点信息处理：对所有的变量节点i和与其相邻的校验节点j∈C(i)在第l次迭代时，根据公式(3)计算出校验节点传递给变量节点的消息L(l)(qij)：S23、译码判决：根据公式(4)计算得出所有变量节点的硬判决信息L(l)(qi)：然后根据硬判决信息L(l)(qi)得出译码结果若L(l)(qi)>0，则否则S24、迭代停止判断：若满足或者已经达到预先设定的最大迭代次数，那么就停止译码并以最后一次译码的译码结果作为最终的译码结果进行输出，否则返回步骤S21继续迭代；式中，为本次的译码结果的转置；其中，所述QC-LDPC码为二进制LDPC码，rji(b)代表的是从校验节点j传递给变量节点i的外部概率信息，qij(b)代表的是从变量节点i传递给校验节点j的外部概率信息，C(i)代表的是所有与变量节点i相连的校验节点的集合，R(j)代表的是所有与校验节点j相连的变量节点的集合，C(i)\j代表的是除校验节点j外所有与变量节点i相连的校验节点的集合，R(j)\i代表的是除变量节点i外所有与校验节点j相连的变量节点的集合，b表示二进制码0和1。3.根据权利要求2所述的基于DMT调制的QC-LDPC码解码方法，其特征在于，步骤S24中，译码结果等于[c1c2…cN]。4.一种基于DMT调制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑾，梁晴晴，曾福江，张亚，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42