本发明专利技术公开了一种应用于移动通信的LDPC码构造方法。核心矩阵使用基于一定原则的遍历构造算法构造原模图，并使用优化的渐进边增长算法构造移位值。扩展矩阵使用贪心算法扩展原模图，使用与核心矩阵构造方法相同的渐进边增长算法构造移位值。本发明专利技术的有效效果为：使用所述构造方法，遍历构造原模图，并使用优化的渐进边增长算法构造移位值来生成核心矩阵，有效降低了最高码率下LDPC码的错误平层，使用贪心算法扩展原模图来生成扩展矩阵，实现了更低码率的编码，并在多码率条件下保证LDPC码性能。能。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于移动通信的LDPC码构造方法
[0001]本专利技术属于移动通信信道编码
，特别涉及一种应用于下一代移动通信的高性能LDPC码构造方法。
技术介绍
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[0002]随着移动通信的快速发展，信道编码是无线通信中最重要的部分之一。低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check，LDPC)是一种稀疏的线性分组码，最早由Gallager博士于1962年提出。但受限于当时的计算机运算能力，未能被及时应用。上世纪九十年代，随着计算机技术的快速发展，LDPC码以其具有逼近香农极限的优秀解码性能，被学者们重新发现并广泛关注和研究，并应用于移动通信领域。
[0003]应用于通信领域的LDPC码由于LDPC码的校验矩阵构造，即码构造能直接影响最终性能，一直是研究热点。LDPC码性能由瀑布区和错误平层表征，降低LDPC码的错误平层，提升性能是亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]专利技术目的：本专利技术针对目前移动通信使用的LDPC码存在的性能问题，公开了一种多码率，低错层平层LDPC码构造方法。特别的，本构造方法适用于但不局限于移动通信信道编码领域。
[0005]技术方案：本专利技术目的通过以下技术方案实现。
[0006]一种LDPC码构造方法。构造基于以下原则进行。校验矩阵形状如下：
[0007][0008]其中H
HRC
和H
IRC
都是循环置换矩阵和全零矩阵组成的矩阵阵列，0为全零矩阵，I为单位矩阵。H
HRC
为核心矩阵，即所述LDPC码的最高码率由这部分决定；H
IRC
为扩展矩阵，由这部分行数和列数的增加来得到码率任意低的码率LDPC校验矩阵。上述两个子矩阵是分开进行构造和优化的。
[0009]首先在构造过程中保证列重≥3。此原则能够保证整个码在进行块长度扩展时，码字间的最小距离也是线性增长的，码字最小间距的线性增长是保证码随着码字长度增加性能不会下降的基本保证。在码中添加一些列重为2甚至为1的变量节点是有利于码的迭代解码阈值的优化的，少量的这种节点并不会损坏原来码的最小码字间距线性增长的特性。在H
HRC
部分添加打孔的变量节点会提高码的性能。H
HRC
中度为4的变量节点的个数能够用于调节迭代解码阈值和错误平层之间的矛盾关系。
[0010]其次，在构造时如果在H
HRC
部分已经添加了打孔的变量节点，那么在H
IRC
中对应打孔变量节点的矩阵列要保持比较高的列重。此原则保证H
IRC
中的每个校验节点都要连接到打孔的变量节点上。
[0011]所述H
HRC
的构造方法为：基于所述原则遍历构造原模图，并使用优化的渐进边增长算法构造移位值。
[0012]原模图遍历构造过程为：将核心矩阵的前两列进行固定为列重3或者列重4，核心矩阵的校验部分固定为双对角结构，核心矩阵的其余部分通过遍历排列组合的方式进行。H
HRC
校验部分保持固定形状，将H
HRC
其他部分置为全1；以列重为3，行重相对均匀为原则，相当于每行挑选5个掩膜位置，并且在列方向上不重复掩膜，保证列重≥3。如图1为原模图初始状态。具体操作将在具体实施方式中详述。
[0013]移位值构造过程为：先从随机构造的矩阵移位值出发，搜索矩阵中所有的环4和环6，修改包含环4和环6最多的元素，使经过该元素的环4和环6数量减少，不断重复该过程，直到经过所有元素的环4和环6数量都无法减少为止。减少码中短环的数量可以显著降低错误平层，提升码的性能。
[0014]所述H
IRC
的构造方法为：使用贪心算法构造原模图，使用与上述H
HRC
构造方法相同的渐进边增长算法构造移位值。
[0015]扩展矩阵的原模图在核心矩阵H
HRC
的原模图基础上优化生成，1)添加一个校验节点和一个度为一的变量节点，并添加在两节点间添加边；2)基于优化算法搜寻能够使当前原模图迭代解码阈值最优的边的位置；扩展每行添加边个数由3～6个不等，要求每添加一个新位置都要使当前的原模图的迭代解码阈值最优解。使用这样的贪心算法能够得到一定程度上的局部最优解。在新添加一个新的校验节点时，原模图如图2所示，要添加的边将在蓝色框区域中进行添加。贪心算法每次仅添加一条边，添加边的位置和顺序无关，如图中所示，边可能以下面的顺序进行添加。添加新边个数不同的原模图最后会放在一起对比，最终选取迭代阈值更优原模图。添加边之后的原模图如图所示。具体添加步骤如下：
[0016](1)先添加扩展部分对角线上的度为1的节点，该节点只和一个校验节点向量；
[0017](2)将前两列打孔节点直接设定为非掩膜位置，或其中一个设置为非掩膜位置，不设置另一个。即红框中值还可为“1，0”“0，1”等组合；
[0018](3)然后在蓝色框的部分选择一个变量节点连接到当前校验节点上，并计算存储解码阈值。最终选择阈值最小的节点添加边；
[0019](4)保留(3)中的已选择的节点，以(3)中同样的策略计算，从其他变量节点中选择新的节点连接到当前校验节点，该位置同样使当前迭代解码阈值最优；
[0020](5)重复步骤(3)(4)，直到满足当前行的非掩膜位置个数要求。跳转至(2)使用前两列打孔节点的不同组合，可再次进行搜索。
[0021]本专利技术所述LDPC码构造方法的有益效果为：本专利技术使用的LDPC码构造方法有效提升了LDPC码性能。具体表现在：
[0022](1)本专利技术使用遍历构造原模图，并使用优化的渐进边增长算法构造移位值来生成核心矩阵，有效降低了最高码率下LDPC码的错误平层；
[0023](2)本专利技术使用贪心算法扩展原模图来生成扩展矩阵，实现了更低码率的编码，在多码率条件下保证LDPC码性能。
附图说明
[0024]图1是本专利技术中所述原模图初始状态；
[0025]图2是本专利技术中所述原模图要添加的边；
[0026]图3是本专利技术中所述添加边之后的原模图；
[0027]图4是本专利技术中初始核心矩阵添加对角线上的度为1节点后的矩阵；
[0028]图5是本专利技术中可以被选择连接到校验节点的变量节点；
[0029]图6是本专利技术中已选择连接部分变量节点后，还可选择的节点。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0031]实施例
[0032]本实施例面向核4*28核心矩阵构造，前2个打孔列固定，后4列固定，因此只有中间的22列，需要遍历生成，具体算法步骤如下：
[0033]设定初始的原模图，生成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种LDPC码构造方法，其特征在于，基于一定原则将校验矩阵分为核心矩阵和扩展矩阵两部分分别构造，其中最高码率由核心矩阵决定，扩展矩阵适配其他码率。2.如权利要求1所述的一种LDPC码构造方法，其特征在于，所述构造原则为：首先在构造过程中保证列重≥3，以保证码字间的最小距离也是线性增长的；其次，在构造时如果在核心矩阵部分已经添加了打孔的变量节点，那么在扩展矩阵中对应打孔变量节点的矩阵列要保持比较高的列重，以保证扩展矩阵中的每个校验节点都要连接到打孔的变量节点上。3.如权利要求1所述的一种LDPC码构造方法，其特征在于，所述核心矩阵基于所述原则使用遍历算法构造原模图，并使用优化的渐进边增长算法构造移位值。4.如权利要求1所述的一种LDPC码构造方法，其特征在于，所述扩展矩阵基于所述原则使用贪心算法构造原模图，并使用优化的渐进边增长算法构造移位值。5....
【专利技术属性】
技术研发人员：沙金，毕宁静，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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