[发明专利]一种多码率多码长LDPC码的构造及编码方法

说明书

本发明提出一种多码率多码长LDPC码的构造及编码方法，包括：构造模板矩阵；根据模板矩阵构造校验矩阵；接收信息比特长度、编码比特长度和输入信息比特；选取目标模板矩阵，根据目标模板矩阵得到编码校验矩阵，根据编码校验矩阵得到缩短校验矩阵，根据缩短校验矩阵得到截取校验矩阵，对输入信息比特进行零填充，得到填充信息比特；对填充信息比特进行LDPC编码，得到编码比特；去除编码比特中的零填充比特及部分校验比特，删除编码比特中包含的部分信息比特，得到输出编码比特。本发明可以构造信息比特和校验比特长度逐比特变化的多码率多码长QC‑LDPC码，同时保证其性能，简化了基于LDPC码的编码调制系统的设计和实现。

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，特别涉及一种多码率多码长LDPC码的构造及编码方法。

背景技术

在信息传输领域，在给定信道条件(如信噪比，Signal-to-Noise Ratio,SNR)下，噪声和干扰信道的最大传输速率由香农信道容量限定，信息传输的有效性和可靠性要求逼近信道容量理论界的高性能信道编码。另一方面，实际信息传输中用户需求、信道条件和编码调制方案的多样性，要求多码率多码长的信道编码，其中，信息比特和编码比特长度逐比特变化是多码率多码长的极限需求。综上，实际系统的高效可靠信息传输要求设计多码率多码长且性能逼近信道容量理论界的信道编码。此外，实际系统还要求信道编码设计简单、描述方便、实现灵活、吞吐能力高等。

低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check,LDPC)码是由RobertG.Gallager于1962年提出的一类基于稀疏校验矩阵的特殊线性分组码。LDPC码是一种可以逼近信道容量理论界的信道编码，并且具有译码复杂度较低、吞吐能力高、结构灵活等优势，已经广泛应用于深空通信、无线通信和数字广播等信息传输领域。LDPC码通常由M行(K+M)列的校验矩阵H定义，H的化零空间即LDPC码的码字空间，其中K为信息位长度，M为校验位长度，N＝K+M为编码比特长度(简称码长)，对应码率R＝K/(K+M)。K位信息比特经M行(K+M)列的LDPC校验矩阵H进行LDPC编码，得到M位校验比特，K位信息比特和M位校验比特合并得到N＝K+M位的编码比特。

LDPC码的M行(K+M)列校验矩阵H定义于GF(2)域，元素取值为0或1。校验矩阵每一行表示一个校验方程，在Tanner图中称为校验节点，共M个；每一列代表一个编码比特，在Tanner图中称为变量节点，共(K+M)个；校验矩阵中的非零元素表示其所在行的校验节点和所在列的变量节点之间的连接关系，在Tanner图中称为边。为了叙述方便，定义校验矩阵的列重，表示校验矩阵某一列中非零元素的个数；同理，定义校验矩阵的行重，表示校验矩阵某一行中非零元素的个数。前期研究表明，LDPC码的性能主要由校验矩阵的列重分布和行重分布决定。例如，对规则LDPC码，校验矩阵的行重全部相同，列重也全部相同，分析表明，规则LDPC码在各种码率下的性能与信道容量理论界均有一定差距。因此，实际系统中通常选择行重或列重不同的非规则LDPC码，并且构造性能优异的非规则LDPC码的关键是列重分布和行重分布的设计。

结合图1所示，对实际的LDPC编码系统，为了提高LDPC码设计的自由度，可以对(K+M)位编码比特中包含的K位信息比特的前V位进行删除(即K位信息比特参与编码后，前V位不进行后续传输)，得到(K+M-V)位的删除编码比特。由于V位信息比特删除，实际码率由R＝K/(K+M)变化为R＝K/(K+M-V)。因此，实际LDPC信道编码包含三个参数：信息比特长度K、校验比特长度M和信息比特删除长度V，其中K和M为正整数，V为非负整数，V＝0表示不进行信息比特删除的特例。