[发明专利]低密度奇偶校验码校验矩阵构造方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及分组信道编码技术领域，特别是涉及一种低密度奇偶校验码校验矩阵构造方法及装置。

背景技术

在现有技术中，低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check code，简称为LDPC)最早在1962年由Gallager提出，当时没有受到编码界的重视，直到1996年英国的Mackay教授等人通过仿真证明了LDPC的优秀性能，才轰动了编码界，成为自信息论提出以来最重大的研究进展之一。研究表明，基于非规则双向图的LDPC的性能优于Turbo码，具有更低的线性译码复杂度，没有错误平层，因此受到广泛关注。

LDPC是一类线性分组码，由LDPC的校验矩阵来定义，设编码后的码长为N，信息位的长度为K，校验位的长度M＝N-K，码率R＝K/N，则校验矩阵是一个M×N的矩阵。校验矩阵中有很少一部分非零元素，其他大部分元素都是零，所以LDPC的校验矩阵是稀疏矩阵，矩阵中每一列非零元素的数目称为该列的重。

LDPC的校验矩阵可以用一个与其对应的双向图来表示，图1是现有技术中校验矩阵的示意图，如图1所示，该校验矩阵的码长为10，码率为0.5，图2是图1所示校验矩阵的双向图，如图2所示，双向图的下面有N个节点，每个节点表示码字的信息位，这N个节点称为信息节点{x_j，j＝1，...，N}，分别对应于校验矩阵的N列；双向图的上边有M个节点，每个节点表示码字的一个校验集，这M个节点称为校验节点{z_i，i＝1，...，M}，分别对应于校验矩阵的各行，代表着校验方程。与校验矩阵中“1”相对应的左右两节点之间存在连接边，将这条边两端的节点称为相邻节点，每个节点相连的边的数目称为该节点的度数。

若LDPC对应的双向图为规则双向图，则此LDPC称为规则LDPC，规则双向图是指所有校验节点度数相等，信息节点度数也相等，规则LDPC的校验矩阵中每行或列中的“1”的个数是相等的；若LDPC对应的双向图为非规则双向图，则此LDPC称为非规则LDPC，非规则LDPC码校验矩阵中每行或列中的“1”的个数不相等。在实际应用中，适当构造的不规则码的性能优于规则码的性能。这一点可以从构成LDPC的双向图中直观的得到解释：信息节点的度数越大，它从相关联的校验节点得到的信息越多，便越能准确地判断它的正确值，而对于校验节点，情况则相反，校验节点的度数越小，它能反馈给其邻接信息节点的信息便越有价值。显然，不规则码比规则码能够更好的平衡这两种需求。

在构造LDPC的校验矩阵时，一个LDPC的校验矩阵的列重分布在很大程度上决定了LDPC的性能，现有技术中构造出来的校验矩阵的性能比较低，并且构造出来的校验矩阵需要占用大量的存储空间。

发明内容

本发明提供一种低密度奇偶校验码校验矩阵构造方法及装置，以解决现有技术LDPC的校验矩阵的性能低且需要占用大量的存储空间的问题。

本发明提供一种低密度奇偶校验码校验矩阵构造方法，包括：

步骤1，根据码率R和码长N计算编码参数，根据编码参数构造校验矩阵，并将校验矩阵进行分块，得到子矩阵H₀，H₁，H₂，...H_m；

步骤2，将子矩阵H₀的主对角线和主对角线下方的次对角线所在的位置填充为1；

步骤3，对于子矩阵H_b，根据子矩阵H_b的列重d_v生成d_v维随机向量，根据随机向量确定子矩阵H_b的第1列的填充位置v₁，v₂，....v_i，并在第1列的填充位置上填充1，根据预先设置的计算方法确定子矩阵H_b的第j列的填充位置，并在第j列的填充位置上填充1，其中，b＝1，2，...m，i＝1，2，...，d_v，j为大于1的自然数；

步骤4，验证由子矩阵H₀，H₁，H₂，...，H_b构成的矩阵内是否存在短环，如果存在短环，将最新填充的子矩阵H_b清零，并执行步骤3，如果不存在短环，判断b是否等于m，如果b＝m，则校验矩阵构造结束，否则，继续执行步骤3。

本发明还提供了一种低密度奇偶校验码校验矩阵构造装置，包括：