消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法及其产品，属于通信传输信道编码技术领域。本发明专利技术方法首先设计数对阵列P的框架以及约束条件，利用平衡不完全分组设计BIBD设计数对阵列P中的参数v；之后根据数对阵列P中的围线产生方法，将6/8/10围线全部枚举出来；将枚举出的6/8/10围线作为参数u的约束条件，进行参数u的搜索；将所得参数v和参数u代入数对阵列P；最后根据数对阵列P中的元素设计得到基矩阵B；基矩阵B经过垂直扩展成为抽取矩阵H

LDPC code construction method and products for communication with column weight of 3 and 6 / 8 / 10 enclosure eliminated

【技术实现步骤摘要】
消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法及其产品
本专利技术属于通信传输信道编码
，更具体地，涉及一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法及其产品。
技术介绍
Gallager在1963年其博士论文中首次提出低密度校验码(LDPC)码，但-当时并没有受到足够的重视。直到1996年，Mackey和Neal重新发现在加性高斯白噪声(AWGN)信道上，LDPC码是一类逼近香农容量限的好码。2001年，HuiJin在其博士论文中提出了规则重复累积(RA)码和不规则重复累积(IRA)码，并在理论上证明了RA码在AWGN信道上逼近了香农限，IRA码在删余信道上逼近了香农限。低密度奇偶校验(LDPC)码定义为稀疏奇偶校验矩阵H的零空间，即HCT＝0，其中H表示奇偶校验矩阵，C表示码字序列，T表示矩阵或矢量的转置。奇偶校验矩阵H＝[HdHp]可分解为信息位对应的Hd矩阵和校验位对应的Hp矩阵。目前，被通信工业标准所采纳的LDPC码的结构分为两类：一类是IEEE802系列和5G等多个通信工业标准中使用的QC-LDPC码；另一类是被欧洲第二代数字广播电视标准DVB-S2以及中华人民共和国国家军用标准(GJB7296-2011)等多个通信工业标准中采用的IRA-LDPC码。两者均能进行串行线性编码和部分并行线性编码，因此，它们都是硬件可实现的实用LDPC码类。所不同的是：前者QC-LDPC码的主要特点是奇偶校验矩阵由分块子矩阵构成，其Hd矩阵和Hp矩阵的分块子矩阵是由p×p的置换矩阵和p×p的全零矩阵共同构成，此外，QC-LDPC码已经建立了完整的围线分析模型，能够在围线的充分必要条件约束下，设计性能良好的实用QC-LDPC码；后者IRA-LDPC码的主要特点是Hd矩阵具有类随机结构，Hp矩阵是下双对角线结构的。现有的QC-LDPC码虽然已经建立了完整的围线分析模型，由于QC-LDPC码的移位值矩阵是满元的，使得消除没有10围线的QC-LDPC码仍然是非常困难的。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法，其目的在于构造一类具有m位循环下移结构特征的、列重量为3的、变码率的、规则的稀疏奇偶校验矩阵H，由此构造一类围线至少为12的列重量为3的规则LDPC码，所述LDPC码的性能在码率、围线以及码长的约束条件下，比QC-LDPC码的性能更好。为实现上述目的，本专利技术提供了一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法，所述方法包括以下步骤：(1)设所述LDPC码的码字长度为N，有效信息长度为K，校验位长度为M，设M和N的公约数为L，m＝M/L，n＝N/L；构造w×n维的数对阵列P，数对阵列P中的元素是由两个参数ui，j和vi，j构成的数对(ui，j，vi，j)组成：数对阵列P中的结构参数v满足下列约束条件：a、P中任意一列的参数v互不相等；b、P中任意两列最多只有一对相等的参数v；c、P中任意一个参数v出现的次数必须等于H矩阵的行重；(2)利用平衡不完全分组设计BIBD(x，y，μ，ρ，λ)设计数对阵列P中的参数v；(3)根据数对阵列P中的围线分析方法，将6/8/10围线全部枚举出来；(4)将枚举出的6/8/10围线作为参数u的约束条件，进行参数u的搜索；将所得参数v和参数u代入数对阵列P；(5)根据数对阵列P中的元素设计得到基矩阵B；基矩阵B经过垂直扩展成为抽取矩阵Hb；抽取矩阵Hb进过水平扩展构成H矩阵；由H矩阵唯一确定LDPC码。进一步地，所述步骤(2)具体为：BIBD(x，y，μ，ρ，λ)的5个参数与v参数集在数对阵列P中的分布存在如下对应关系：x对应v参数集的规模m；y对应数对阵列P的列数n；μ对应数对阵列P的行数w＝3；ρ对应每个v参数在阵列数对P中出现的次数，也是H矩阵的行重；λ对应步骤(1)中所述约束条件a和b；数对阵列P用组合代数的平衡不完全分组设计BIBD(m，n，ρ，3，1)完全确定；得到v参数确定的Hv矩阵。进一步地，所述步骤(3)中围线分析方法具体包括以下步骤：(31)在数对阵列P的任意一列均不存在相同v参数的约束条件下，P中的4围线一定出现在两列上，且所述两列的每一列分别提供两个v参数；两条垂线一共连接四个v参数，若四个v参数出现两对相等的，则在数对阵列P一定存在由所述四个v参数构成的4围线；若P中任意两列的四个v参数和形成两条垂线，每一条垂线连接两个v参数；在任意一列j0上确定任意一个v参数，如用表示；与余下的一列j1最多可形成两个相等的v参数对，如由此可得：在数对阵列P的任意两列中最多存在2种不同结构的4围线；(32)在数对阵列P的任意一列均不存在相同v参数的约束条件下，P中的6围线一定出现在三列上，且所述三列的每一列分别提供两个v参数；三条垂线一共连接六个v参数，若六个v参数出现三对相等的，不存在三个相等的v参数，则在数对阵列P一定存在由所述六个v参数构成的6围线；若P中任意三列的六个v参数和形成三条垂线，每一条垂线连接两个v参数；在任意一列j0上确定任意一个v参数，如用表示；与余下的另外两列j1和j2最多可形成四个相等的v参数对，如或若确定其中的一对v参数对，如是确定的，在所述两个v参数和上画一根横跨线，必出现在另一条垂线j1上，并连接一个新的v参数与最后一列j2最多可形成两个相等的v参数对，如和由此可得：在数对阵列P的任意三列中最多存在4×2＝8种不同结构的6围线；(33)在数对阵列P的任意一列均不存在相同v参数和数对阵列P中任意两列不超过一对相等的参数v的约束条件下，P中的8围线一定出现在四列上，且所述四列的每一列分别提供两个v参数；四条垂线一共连接八个v参数，若八个v参数出现四对相等的，不存在三个相等的v参数，则在数对阵列P一定存在由所述八个v参数构成的8围线；若P中任意四列的八个v参数和形成四条垂线，每一条垂线连接两个v参数；在任意一列j0上确定任意一个v参数，如用表示；与余下的另外三列j1、j2和j3最多可形成六个相等的v参数对，如和若确定其中的一对v参数对，如是确定的，在所述两个v参数和上画一根横跨线，必出现在另一条垂线j1上，并连接一个新的v参数与剩余两列j2和j3最多可形成四个相等的v参数对，如和若是确定的，在所述两个v参数和画一根横跨线，必出现在另一条垂线j2上，并连接一个新的v参数与最后一列j3最多可形成两个相等的v参数，如和由此可得：在数对阵列P的任意四列中最多存在6×4×2＝48种不同结构的八围线；(34)在数对阵列P的任意一列均不存在相同v参数和数对阵列P中任意两列不超过一对相等的参数v的约束条件下，P中的10围线一定出现在五列上，且所述五列的每一列分别提供两个v参数；五条垂线一共连接十个v参数，若十个v参数出现五对相等的，不存在三个相等的v参数，则在数对阵列P一定存在由所述十个v参数构成的10围线；若P中任意五列的十个v参数和形成五条垂线，每一条垂线连接两个v参数；在任意一列j0上确定任意一个v参数，如用表示；与余下的另外四列j1、j2、j3和j4最多可形成八个相等的v参数对，若确定其中的一对v参数对，如是确定的，在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)设所述LDPC码的码字长度为N，有效信息长度为K，校验位长度为M，设M和N的公约数为L，m＝M/L，n＝N/L；构造w×n维的数对阵列P，数对阵列P中的元素是由两个参数ui，j和vi，j构成的数对(ui，j，vi，j)组成：

【技术特征摘要】
1.一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)设所述LDPC码的码字长度为N，有效信息长度为K，校验位长度为M，设M和N的公约数为L，m＝M/L，n＝N/L；构造w×n维的数对阵列P，数对阵列P中的元素是由两个参数ui，j和vi，j构成的数对(ui，j，vi，j)组成：数对阵列P中的结构参数v满足下列约束条件：a、P中任意一列的参数v互不相等；b、P中任意两列最多只有一对相等的参数v；c、P中任意一个参数v出现的次数必须等于H矩阵的行重；(2)利用平衡不完全分组设计BIBD(x，y，μ，ρ，λ)设计数对阵列P中的参数v；(3)根据数对阵列P中的围线分析方法，将6/8/10围线全部枚举出来；(4)将枚举出的6/8/10围线作为参数u的约束条件，进行参数u的搜索；将所得参数v和参数u代入数对阵列P；(5)根据数对阵列P中的元素设计得到基矩阵B；基矩阵B经过垂直扩展成为抽取矩阵Hb；抽取矩阵Hb进过水平扩展构成H矩阵；由H矩阵唯一确定LDPC码。2.根据权利要求1所述的一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：BIBD(x，y，μ，ρ，λ)的5个参数与v参数集在数对阵列P中的分布存在如下对应关系：x对应v参数集的规模m；y对应数对阵列P的列数n；μ对应数对阵列P的行数w＝3；ρ对应每个v参数在阵列数对P中出现的次数，也是H矩阵的行重；λ对应步骤(1)中所述约束条件a和b；数对阵列P用组合代数的平衡不完全分组设计BIBD(m，n，ρ，3，1)完全确定；得到v参数确定的Hv矩阵3.根据权利要求1所述的一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法，其特征在于，所述步骤(3)中围线分析方法具体包括以下步骤：(31)在数对阵列P的任意一列均不存在相同v参数的约束条件下，P中的4围线一定出现在两列上，且所述两列的每一列分别提供两个v参数；两条垂线一共连接四个v参数，若四个v参数出现两对相等的，则在数对阵列P一定存在由所述四个v参数构成的4围线；若P中任意两列的四个v参数和形成两条垂线，每一条垂线连接两个v参数；在任意一列j0上确定任意一个v参数，如用表示；与余下的一列j1最多可形成两个相等的v参数对，如由此可得：在数对阵列P的任意两列中最多存在2种不同结构的4围线；(32)在数对阵列P的任意一列均不存在相同v参数的约束条件下，P中的6围线一定出现在三列上，且所述三列的每一列分别提供两个v参数；三条垂线一共连接六个v参数，若六个v参数出现三对相等的，不存在三个相等的v参数，则在数对阵列P一定存在由所述六个v参数构成的6围线；若P中任意三列的六个v参数和形成三条垂线，每一条垂线连接两个v参数；在任意一列j0上确定任意一个v参数，如用表示；与余下的另外两列j1和j2最多可形成四个相等的v参数对，如或若确定其中的一对v参数对，如是确定的，在所述两个v参数和上画一根横跨线，必出现在另一条垂线j1上，并连接一个新的v参数与最后一列j2最多可形成两个相等的v参数对，如和由此可得：在数对阵列P的任意三列中最多存在4×2＝8种不同结构的6围线；(33)在数对阵列P的任意一列均不存在相同v参数和数对阵列P中任意两列不超过一对相等的参数v的约束条件下，P中的8围线一定出现在四列上，且所述四列的每一列分别提供两个v参数；四条垂线一共连接八个v参数，若八个v参数出现四对相等的，不存在三个相等的v参数，则在数对阵列P一定存在由所述八个v参数构成的8围线；若P中任意四列的八个v参数和形成四条垂线，每一条垂线连接两个v参数；在任意一列j0上确定任意一个v参数，如用表示；与余下的另外三列j1、j2和j3最多可形成六个相等的v参数对，如和若确定其中的一对v参数对，如是确定的，在所述两个v参数和上画一根横跨线，必出现在另一条垂线j1上，并连接一个新的v参数与剩余两列j2和j3最多可形成四个相等的v参数对，如和若是确定的，在所述两个v参数和画一根横跨线，必出现在另一条垂线j2上，并连接一个新的v参数与最后一列j3最多可形成两个相等的v参数，如和由此可得：在数对阵列P的任意四列中最多存在6×4×2＝48种不同结构的八围线；(34)在数对阵列P的任意一列均不存在相同v参数和数对阵列P中任意两列不超过一对相等的参数v的约束条件下，P中的10围线一定出现在五列上，且所述五列的每一列分别提供两个v参数；五条垂线一共连接十个v参数，若十个v参数出现五对相等的，不存在三个相等的v参数，则在数对阵列P一定存在由所述十个v参数构成的10围线；若P中任意五列的十个v参数和形成五条垂线，每一条垂线连接两个v参数；在任意一列j0上确定任意一个v参数，如用表示；与余下的另外四列j1、j2、j3和j4最多可形成八个相等的v参数对，若确定其中的一对v参数对，如是确定的，在所述两个v参数和上画一根横跨线，必出现在另一条垂线j1上，并连接一个新的v参数与剩余三列j2、j3和j4最多可形成六个相等的v参数对，若是确定的，在所述两个v参数和画一根横跨线，必出现在另一条垂线j2上，并连接一个新的v参数与剩余两列j3和j4最多可形成四个相等的v参数，如是确定的，在所述两个v参数和上画一根横跨线，必出现在另一条垂线j3上，并连接一个新的v参数与最后一列j4最多可形成两个相等的v参数；由此可得：在数对阵列P的任意四列中最多存在8×6×4×2＝384种不同结构的10围线。4.根据权利要求3所述的一种消除6/8/10围线且列重量为3的通信用LDPC码构建方法，其特征在于，所述步骤(3)中将6/8/10围线全部枚举出来具体为：数对阵列P中的6围线是由六个数对形成的闭合路径，根据v参数先画横跨线后画垂直线而出现的先后次序，六个数对排列如下：在六个数对中，画横跨线的u参数做减法，画垂直线的u参数做加法，六个u参数写成如下不等式：假设数对阵列P中有a0个六围线，有a0个如(1)所示的不等式，满足a0个不等式的所有u参数将消除在数对阵列P中的a0个6围线，即P中不包含6围线；在上述消除6围线的数对阵列P中，8围线是由八个数对形成的闭合路径，根据v参数先画横跨线后画垂直线而出现的先后次序，八个数对排列如下：在8个数对中，画横跨线的u参数做减法，画垂直线的u参数做加法，八个u参数写成如下不等式：假设数对阵列P中有a...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭立，吴仕杰，方若兰，梁琨，周波，张林，秦臻，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42