[发明专利]无需后向迭代的QC-LDPC编码方法

说明书

本发明提供了一种无需后向迭代的QC‑LDPC编码方法，利用稀疏校验矩阵，分六步完成。本发明提供的QC‑LDPC编码方法将后向迭代运算转化为直接乘法，具有编码速度快、吞吐量大等优点。当校验矩阵中的下三角子矩阵等于单位矩阵时，后向迭代运算可被去掉，编码步骤可简化为四步。

技术领域

本发明涉及信道编码领域，特别涉及一种通信系统中QC-LDPC码的基于校验矩阵的编码方法。

背景技术

准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码具有实现复杂度低、可并行译码等优点，已在DTMB、CCSDS空间通信和IEEE多个标准中得到广泛应用。

QC-LDPC码的校验矩阵H是由r×c个b×b阶循环矩阵H_j,k构成的阵列，其中，1≤j≤r，1≤k≤c，c＝u+r。通常，H_j,k要么是全零矩阵，要么是单位矩阵的循环右移版本。H的连续b行和b列分别被称为块行和块列，因此H有r块行和c块列。通信系统通常采用系统形式的QC-LDPC码，码字v＝[s p]，其中，s是信息向量，p是校验向量。以连续b比特为一段，s被等分为u段，p被等分为r段，即s＝(s₁,s₂,…,s_u)，p＝(p₁,p₂,…,p_r)。

目前，QC-LDPC码的常用编码方法是基于H的，这是因为H是稀疏的，运算量小。对H进行行列交换，将其变换成近似下三角形状，如图1所示。A由(r-g)×u个循环矩阵构成，B由(r-g)×g个循环矩阵构成，L是由(r-g)×(r-g)个循环矩阵构成的下三角子矩阵，C由g×u个循环矩阵构成，D由g×g个循环矩阵构成，E由g×(r-g)个循环矩阵构成。令p＝[p_x p_y]，其中，p_x＝(p₁,p₂,…,p_g)，p_y＝(p_g+1,p_g+2,…,p_r)。上述矩阵和向量满足如下关系：

p_x^Τ＝Φ(EL^-1Aa^Τ+Ca^Τ) (1)

p_y^Τ＝L^-1(Aa^Τ+Bp_x^Τ) (2)

其中，上标^Τ和^-1分别表示转置和逆，Φ＝(EL^-1B+D)^-1也是由循环矩阵构成的阵列，且通常是高密度的。

上述编码方法涉及矩阵L^-1与向量的乘法，矩阵L^-1通常是高密度的而不是稀疏的。该乘法运算可通过两种方法实现：第一种是高密度矩阵L^-1与向量直接相乘，缺点是运算量大、速度慢；第二种是利用L的下三角特性进行后向迭代计算，缺点是串行运算、速度慢。总之，矩阵L^-1与向量的乘法存在运算速度慢的问题。

发明内容

通信系统中QC-LDPC编码器的现有实现方案存在运算速度慢的缺点，针对该技术问题，本发明提供了一种无需后向迭代的QC-LDPC编码方法。