[发明专利]一种构造PTG-LDPC码的方法

说明书

本发明提供一种构造PTG‑LDPC码的方法，包括：选择一个其中元素为0或1或2的基矩阵，将该基矩阵分解为其中元素为0或1的两个分量基矩阵，该两个分量基矩阵之和为所述基矩阵；基于设置的扩展系数L，分别对两个分量基矩阵执行由基矩阵获得指数矩阵的操作，得到两个分量指数矩阵；合并两个分量指数矩阵得到指数矩阵；扩展指数矩阵以得到校验矩阵。基于本发明的实施例，可以降低构造PTG‑LDPC码时所需的复杂度，同时兼具一定的构造灵活性以满足不同通信场景的需求，并且通过实验证明了在同等条件下采用本发明所构造的码可以明显改善数据传输的错误率。

技术领域

本发明涉及无线通信的信道编码，尤其涉及构造PTG-LDPC码。

背景技术

无线通信的信道编码是一种对数据传输过程中产生的错误进行纠正的技术，其可以保证接收端能够准确地收到通过无线传输的数据。原模图低密度校验码(Protographlow-density parity-check,PTG-LDPC)是一种具有强差错控制能力和相对较低编译码器复杂度的信道编码方案，已经被用于多种实际的通信系统中。

一个PTG-LDPC码通过其校验矩阵所确定，因此构造PTG-LDPC码的过程等价于构造校验矩阵的过程。而由于PTG-LDPC码校验矩阵中的小长度环会严重影响PTG-LDPC码的性能，因此构造校验矩阵的标准为尽可能地避免出现小长度的环。基于计算机搜索来产生符合标准的校验矩阵是目前的主流构造方式，最为广泛使用的计算机搜索方式为渐进边增长算法(progressive-edge-growth，PEG)，如图1所示，该算法首先基于设置的扩展系数L对与原模图对应的基矩阵B执行设计操作以得到指数矩阵P，对指数矩阵P进行扩展后得到校验矩阵H。该算法可以确保在构造校验矩阵时若二分图中增加的一条新的边导致在二分图中形成新的环，则该新的环的长度最大化。其中，可以利用近似环路外信息度算法(Approximate Cycle Extrinsic message degree,ACE)来计算环的长度。尽管PEG算法属于一种贪婪算法，然而无论是传统的PEG算法还是基于该算法的现有改进，在对基矩阵B执行设计操作以获得指数矩阵P的过程中，都需要将B中取值为2的元素替换为具有两个元素的二元组，每个元素均从L种不同值中进行挑选，因而需要在L×L种不同的组合方式中搜索出一个最优的二元组，其计算复杂度仍然非常高。

近期，有一些学者提出采用代数方法来构造校验矩阵。例如，通过代数算法确定符合拉丁方阵特征的校验矩阵，通过满足特定的数学特征来确保校验矩阵中不会有较小长度的环。然而基于代数的方法仅能获得有限的校验矩阵，因而很难灵活地根据不同的通信应用场景而设计具有相应长度、相应性能的PTG-LDPC码。

可见需要一种兼具复杂度低、约束少的特性的方法。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种构造PTG-LDPC码的方法，包括：

1)选择一个基矩阵B＝[b_i,j]_{0≤i＜M,0≤j＜N}，其中b_i,j∈{0,1,2}，将所述基矩阵B分解为分量基矩阵B_a＝[b_i,j,a]_{0≤i＜M,0≤j＜N}和分量基矩阵B_b＝[b_i,j,b]_{0≤i＜M,0≤j＜N}，其中b_i,j,a∈{0,1}，b_i,j,b∈{0,1}，b_i,j,a+b_i,j,b＝b_i,j；