[发明专利]一种基于5G LDPC码的可变码长码率的编码方法

说明书

本发明提出一种基于5GLDPC码的可变码长码率的编码方法，并针对5GLDPC码BG1矩阵，给出7组不同码率范围的矩阵编码方法，其码率范围几乎覆盖BG1所支持的所有码率。在误比特率(BER)为1×10supgt;‑5/supgt;处，用本发明提出的方法编码可以得到比5G协议LDPC码编码更好的性能；并且减少由于更换码率和码长，而重新计算偏移值和矩阵大小的计算量，从而实现更低复杂度，性能更优的多码率多码长5GLDPC码编码。此外，本发明规定的打孔缩短模式支持的最大可编码信息长度为7680。

技术领域

本发明涉及5G系统中LDPC码的一种基矩阵构造方法，具体涉及到一种适用于5G系统中LDPC码的可变码长码率的编码方法，属于编码构造技术领域。

背景技术

LDPC(Low-Density Parity-Check，低密度奇偶校验)码是一种前向纠错码，即发送端通过在发送码元序列中加入校验码元来进行差错控制，接收端就能够识别错误码元并将其改为正确码元。LDPC码是20世纪60年代Gallager在他的博士论文中首次提出的，但由于当时的硬件的计算能力有限，无法对译码复杂度相对较高的LDPC码进行有效的译码，便少有人进行研究。直到上世纪九十年代，LDPC码被MacKay等人重新发现。近年来，LDPC码由于译码算法的复杂度较低而受到关注，在各种通信领域都得到了广泛的应用。2016年，LDPC码被采纳为5G eMBB场景下的数据业务的编码方案，支持高吞吐量、宽范围内的码长和率长以及递增冗余混合自动重传请求(IR-hybrid automatic repeat request,IR-HARQ)。

LDPC码是一种线性分组码，线性即LDPC码的校验位和信息位构成线性约束关系，分组是指将收到的信息序列按K个信息比特为一组进行分组，通过编码得到N个码字比特，线性分组码也用(N,K)表示。

5G系统中的LDPC码属于QC-LDPC码，其基矩阵的表现形式为维数M_b×N_b的矩阵，每个矩阵元素是-1～Z之间的任意整数，称为扩展因子。通过将-1替换成Z×Z的全零阵，将Z替换成循环右移Z位的单位阵，得到由0和1组成的校验矩阵。经过高斯消元编码，得到传输的码字，LDPC码的任一码字与其对应的校验矩阵H互为零化空间。

LDPC码在实际应用中要考虑码率兼容的问题，常见的实现方式有打孔和缩短两种。打孔的位置除了5G协议规定的第c₁,c₂列信息比特外，一般会出现在校验位，打孔的比特信息是不发送的。打孔操作是对一个低码率的LDPC码进行，可以得到一系列高码率的码，这些码的校验矩阵均相同，因此不会增加编译码过程的复杂度。打孔操作在编码之后进行，在译码过程中，先对打孔比特位赋予较低可靠度信息，一般直接让输入似然比置0。缩短操作是通过删除LDPC码字中的信息位来实现码率降低的，缩短的信息比特不需要通过信道传输。在发送端，将缩短的比特置0，参与编码；在译码过程中，给全0的缩短比特赋予高可靠信息，一般将初始似然比置为无穷大，在接收端缩短的比特作为已知数据参与译码。

5G协议中提出的编码步骤为：

给定传输码率R，传输信息比特长度K′及传输码长N′＝K′/R，

1)首先根据给定的码率R选取合适的基矩阵列数N_b，协议规定基矩阵第c₁，c₂列打孔，由22/(N′_b-2)＝R得到N_b′，然后对N_b′向上取整得到N_b；