[发明专利]码率兼容的LDPC-RS二维乘积码的编码与译码方法

说明书

技术领域:

本发明涉及的是通信领域中一种新的信道编码技术，具体是将一类特殊的码率兼容的低密度奇偶校验码作为乘积码的其中一种成分码字，将Reed-Solomon(RS)码作为另外一种成分码字，从而构造出码率兼容的LDPC-RS二维乘积码。

技术背景:

信息在噪声信道的可靠传输室数字信息和信息系统的基本要求。信道的噪声特性使得传输信号被干扰，因此，现代通信系统很大程度上依赖于有效的信道编码方法，使接收器能够检出甚至纠正差错。好的码字除了以能够检测和纠正差错的能力作为性能指标外，实现编、译码算法所需要的复杂度对实际应用也是非常重要的。在保证良好的差错纠正能力的前提下，好的码字应该满足：1.译码算法的复杂度较低；2.系统的接收延迟较小。

LDPC码(Low Density Parity Check Code:低密度奇偶校验码)最早由Robert Gallager在他的博士论文中提出。LDPC码是一种线性分组码，其校验矩阵满足稀疏特性，具有逼近香农极限的优良译码性能，成为当今编码理论领域最热门的话题之一。在保证LDPC码字译码性能的前提下进一步降低译码的平均复杂度和系统延迟，有学者提出了构造码率兼容的LDPC码字的思想。码率兼容是指根据信道的质量，接收端可以选择相应合适的码率对接收信息进行译码。由于在信噪比较高的情况下，较高码率的LDPC码字即可以译码成功，从而平均的译码复杂度和系统延迟相较于采用单一码率的LDPC编译码方案会有所降低。

打孔法是一种常见的构造码率兼容的LDPC码字的方法。码率兼容的一组码字通过对一个对应最低可能码率的母矩阵进行打孔得到较高码率的码字。由于这种方法涉及到在众多可能的打孔样式中寻找最优的打孔方案，因此复杂度较高。经过对现有文献的检索发现，T.Chen等在《IEEEGlobecom2011论文集》(pp.–pp.)中提出了一种新的码率兼容的LDPC码字构造方法——基于原模图的类Raptor码的LDPC码字，即PBRLLDPC码（Protograph-BasedRaptor-LikeLDPC码）。PBRL码字的最高码率对应一个高码率的LDPC预编码，通过选取码字中某几个符号进行异或运算来产生附加的校验比特，从而生成较低码率的码字。PBRLLDPC码字可以看作是由一个高码率LDPC外码和LT内码组成的以确定方式串行级联的码字，因此它被称作类Raptor码字。与传统的打孔方式相比较，PBRLLDPC码字避免了对于所有可能的打孔样式的优化，降低了码字生成的复杂度。

乘积码的概念在1954年由P.Elias提出，它由两种线性分组码分别作为行码和列码构成。作为一种由短码构造长码的强有力的工具，乘积码具有自交织特性，因此可以对抗组合错误，比如突发错误和随机错误的组合。由于RS码字对抗突发错误的优良性能，由LDPC码字和RS码字作为成分码的乘积码可以对抗组合错误，进一步降低译码门限。尽管LDPC-RS乘积码在降低误码率方面有着出色表现，它的译码需要以码字矩阵为单位进行，当码字矩阵的尺寸较大时，会产生较大的系统延迟。为了改进这个缺陷，可以采用码率兼容的LDPC码字代替传统的LDPC码字作为乘积码的成分码，得到码率兼容的LDPC-RS乘积码。在信道条件允许的情况下，由于码率兼容，有可能利用接收到的部分码字信息恢复出原有信息，从而达到降低系统延迟的目的。

发明内容:

本发明的目的在于克服上述现有的LDPC-RS乘积码的不足，提供一种以码率兼容的LDPC码字构造码率兼容的LDPC-RS乘积码的编码与译码方法。在编码方案中，本发明将码率兼容的LDPC码字和RS码字分别作为LDPC-RS二维乘积码的列码和行码，得到码率兼容的LDPC-RS乘积码；在译码方案中，本发明采用了混合、迭代、自适应的译码方案，利用先验的信道质量信息，选择相应的译码方案和合适的码率。

本发明的技术解决方案如下：

一种码率兼容的LDPC-RS二维乘积码的编码方法，其特点在于，该编码方法包括如下步骤：