本发明专利技术涉及一种LDPC码校验矩阵构造方法及对应矩阵乘法运算装置，所述方法包括以下步骤：确定构造码字的长度n×L，循环置换子矩阵的大小L，码率R以及校验矩阵的行数m×L，基础矩阵Hb大小为m×n，校验矩阵H大小为mL×nL；确定校验矩阵H的最优度数分布；构造一个环长最大的基础矩阵Hb；选择合适的移位因子将得到的基础矩阵Hb扩展成环长最大化的QC-LDPC码，通过确定基础矩阵Hb中元素为‘1’位置的移位因子来确定了整个校验矩阵H。装置包括校验矩阵生成单元、信息序列生成单元、分割单元和乘法单元。本发明专利技术使得编码复杂度降低并且得到纠错性能非常接近随机构造的LDPC码，同时使得LDPC码的实现复杂度降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线信息传输领域，特别是涉及一种LDPC码校验矩阵构造方法及对应矩阵乘法运算装置。
技术介绍
低密度校验码(Low-Density Parity-Check codes, LDPC)最早由 Gallager 于 1962年提出，1981年Tanner引入双向图描述LDPC码，90年代Mackey等再次发现LDPC码并证明LDPC码是一种逼近香农(shannon)极限的好码。LDPC码在数字通信和数据存储中得到广泛应用。在 802. 16e、802. lln、802. 3a、DVB-S2、DMB_T、CMMB 等标准都使用了 LDPC 作为其信道编码方案。目前LDPC码的构造方法主要有随机构造和结构构造方法。随机构造方法包括随机搜索、PEG算法等，其中，PEG算法构造的码字具有很好的性能，被认为是目前构造出的中等码长中性能最优的LDPC码。虽然该类码在长码时具有很好的纠错能力，然而由于码组过长，以及生成矩阵与校验矩阵的不规则性，使编码过于复杂而难以硬件实现，该类码字适合理论研究和仿真比较；结构构造方法包括几何、代数和组合设计等构造方法，大多数LDPC 结构码具有循环或准循环结构，准循环码OiC-LDPC)在中短码时具有很强的纠错能力，性能接近随机构造的最优LDPC码，又因其硬件实现极其简单，因此现有标准中均采用具有特定结构的准循环码。LDPC码是一种稀疏的线性分组码，但是与一般的线性分组码不同，LDPC码通常使用校验矩阵H表示，其对应的生成矩阵G通常是非稀疏的，因此，编码复杂度较高。为了降低编码复杂度，Richardson和tobanke提出了一种基于近似下三角阵的有效编码方法(简称RU算法)，其H矩阵具有近似下三角结构，直接使用H矩阵进行编码。另外，基于下三角结构提出的另一种具有双对角结构的B-LDPC码，该码字可以使用RU算法快速编码，复杂度更低，而且性能非常接近于同等长度随机构造的码字，802. 16e中使用了这种结构的码字。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种LDPC码校验矩阵构造方法，使得编码复杂度低并且得到纠错性能非常接近随机构造的LDPC码。本专利技术所要解决的技术问题是还提供一种上述校验矩阵乘法运算装置，使得LDPC 码的实现复杂度降低。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种LDPC码校验矩阵构造方法，包括以下步骤(a)确定构造码字的长度nXL，子矩阵的大小L，码率R以及校验矩阵的行数 mXL，基础矩阵Hb大小为mXn，校验矩阵H大小为mLXnL ；(b)确定校验矩阵H的最优度数分布；(c)构造一个环长最大的基础矩阵Hb ；4(d)选择合适的移位因子将得到的基础矩阵Hb扩展成环长最大化的QC-LDPC码， 通过确定基础矩阵Hb中元素为‘1’位置的移位因子来确定了整个校验矩阵H。所述步骤(C)还包括以下步骤(cl)构造一个mXn的零矩阵；(c2)将变量节点按照列重由低到高的顺序排列，依次对每个节点进行如下操作(c21)在与基础矩阵Hb对应的二部图上以该变量节点为根节点逐层进行树状展开，在树扩展中逐层记录每一层到达的校验节点，重复出现的节点只记录第一次到达的，当由第L层扩展到第L+1层时，第L+1层到达的所有节点都已经在树中则停止扩展；(c22)判断所有校验节点是否都在树中，如果有校验节点在树外，根节点则从中选择当前度数最低的校验节点相连，如果所有校验节点都在树中，根节点则选择距离根节点距离最远度数最低的校验节点相连；(c23)重复步骤(c21) 步骤(c22)，直到该变量节点满足相应的度数要求；(c24)重复步骤(c21) 步骤(c23)，直到所有变量节点都满足度数要求。在所述步骤(cl)中，如果H矩阵为双对角结构或下三角结构时，对零矩阵已知位置处赋值相应值。所述步骤(d)还包括以下步骤(dl)构造一个mXn的矩阵Hs，如果基础矩阵Hb相应位置元素为‘1，则将矩阵Hs 相应元素置为0，其余基础矩阵Hb元素为‘0’的位置将矩阵Hs相应元素置为-1 ；(d2)按照列重由小到大的顺序，逐个给基础Hb矩阵中元素为‘1’的位置选择移位因子，并更新矩阵Hs相应位置元素的值，得到完整的矩阵Hs，该矩阵Hs即为校验矩阵H。所述的步骤(dl)和步骤(d2)之间还包括判断矩阵Hs是否为双对角结构或下三角结构，如果是则给矩阵Hs已知的移位因子的元素赋值，否则进入下一步。所述步骤(d2)包括以下步骤(d21)以基础矩阵Hb中的变量节点η为起始节点，在基础矩阵Hb所对应的二部图上求可到达校验节点m的所有路径，其中路径中包含的节点不能重复，然后根据矩阵Hs的值按照约定的边的权重计算路径的权重以及该路径的权重对应的多条路径中的最小路径长度；(d22)计算移位因子候选集；(d23)如果移位因子候选集为非空，则从移位因子候选集中随机选取一个值为移位因子；如果移位因子候选集为空，则选取权重对应的路径长度最大的那个值为移位因子， 用得到的移位因子更新矩阵Hs ；(d24)重复步骤(d21) 步骤(d23)，直到给基础矩阵Hb中元素为‘1，的所有位置选择了合适的移位因子，最后得到完整的矩阵Hs。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是还提供一种LDPC码校验矩阵乘法运算装置，包括校验矩阵生成单元，用于采用上述LDPC码校验矩阵构造方法生成校验矩阵，该校验矩阵由mXn个LXL子矩阵构成，每个子矩阵是一个由单位矩阵循环右移若干位置的置换矩阵；信息序列生成单元，用于生成nXL的信息序列；分割单元，用于将生成的 nXL的信息序列划分为η个长度为L的子序列；乘法单元，用于将校验矩阵中的每个循环置换矩阵与每个子信息序列的相乘。5有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本专利技术构造出的LDPC码校验矩阵，并利用该矩阵得到的LDPC码在编码的复杂度和码字的性能之间取得了一个很好的折中，既具有随机构造码字的良好性能，又获得了准循环码的简单编码结构。仿真显示，在10_5误码率条件下，本专利技术构造出的码字性能与随机构造的码字性能差距仅为0. OldB,与准循环码字相比，本专利技术构造的码字有0. 4dB的增益。本专利技术给出的矩阵乘法的快速实现装置，进一步降低了 LDPC码的实现复杂度，提高了 LDPC码在实际系统应用的可能性。附图说明图1是本专利技术第一实施方式的流程图；图2是本专利技术第二实施方式的方框图；图3是本专利技术中下三角结构的校验矩阵分成6个部分后的具体参数示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。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。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术构造的码字是一种复杂度低，它是一种基于置换矩阵的码字，它的校验矩阵H由mXn个LXL子矩阵构成，每个子矩阵是一个由单位矩阵循环右移若干位置的置换矩阵，记置换矩阵为栌“，0彡a,,j < LS移位因子，并且约定为零矩阵，于是一个mLXnL 的校验矩阵H可以简化表示为式(1)权利要求1.一种LDPC码校验矩阵构造方法，其特征在于，包括以下步骤(a)确定构造码字的长度n本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱磊基，汪涵，施玉松，邢涛，王营冠，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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