專利名稱：一種卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，尤其涉及一種用于WLAN及LTE相關標準系統(tǒng)中的卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，屬于無線移動通信技術領域。
背景技術：
寬帶無線通信的需求日益增加，無線局域網(wǎng)及LTE為主的民用移動通信技術已發(fā)展成移動網(wǎng)絡中至關重要的地位。隨著IEEE 802. 11無線局域網(wǎng)及TD-LTE標準的成功制定和不斷改進，無線通信技術的得到了進一步發(fā)展和應用。IEEE802. Iln標準全面改進了 802. 11標準，在物理層引入0FDM+MIM0，全面提升了傳輸速率；在媒體訪問控制(MAC)層采用幀聚合機制等技術使MAC層的性能得到提升，使數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，網(wǎng)絡吞吐能力得到提高；此外，OFDM還易于結(jié)合空時編碼、分集、干擾抑制以及智能天線等技術，最大程度地提高物理層傳輸?shù)目煽啃?。在WLAN的IEEE802. Iln標準中采用LDPC碼，因LDPC碼有很好的抗衰落性，可以在不影響系統(tǒng)性能的前提下省去802. 11標準中的交織模塊，帶來減小系統(tǒng)延遲，同時使接收機在較低的信噪比情況下仍然可以擁有較低的誤碼率，且覆蓋范圍得到提升。因為802. Iln標準要與802. lla/g標準兼容，所以物理層中交織部分仍保留。 LDPC編碼增益很高，接收機在較低的信噪比情況下仍然可以擁有較低的誤碼率，WLAN的接入點(AP)覆蓋范圍從而得到了提升。目前EWC草案中，LDPC碼仍然是一個可選(非強制) 實施編碼方法。TD-LTE確立了中國在新一輪信息產(chǎn)業(yè)國際標準和產(chǎn)業(yè)競爭中的重要地位，使我國在移動通信領域取得更大成就奠定基礎，從而在4G時代真正形成自己的核心競爭力。不論是無線局域網(wǎng)的高端標準還是LTE的標準，都采用多天線傳輸(MIMO)，信道編碼是傳輸過程中不可或缺的一環(huán)。在廣播信道和控制信道中，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，LTE和LTE-A的信道編碼采用咬尾卷積碼，在保證一定傳輸速率的同時提高傳輸?shù)目煽啃?。在咬尾卷積碼的譯碼過程中由于編碼器的初始狀態(tài)和結(jié)尾狀態(tài)是未知的，因此就需要增加一定的譯碼復雜度，才能確保較好的譯碼性能。在數(shù)據(jù)信道下，由于LTE和LTE-A在系統(tǒng)帶寬和數(shù)據(jù)率方面都有很大提高，綜合考慮BLER性能、復雜度控制、分段編碼靈活性、存儲器無沖突訪問、并行譯碼、高階MIMO操作、優(yōu)化的IR(增量冗余)HARQ操作等方面后，最后采用無沖突的內(nèi)交織器的Turbo碼?；谙∈杈仃嚨腖DPC碼并行迭代譯碼算法，運算量要低于Turbo碼譯碼算法，硬件實現(xiàn)上比較容易。因此追求高吞吐量和復雜度的折中LDPC碼更優(yōu)秀。LDPC碼與高階調(diào)制相結(jié)合，能滿足下一代移動通信高速數(shù)據(jù)大容量傳輸?shù)钠惹幸?，可用于更大的帶寬和更高的速率。在WLAN的信道下，由于采用較簡單的前向糾錯(FEC)的傳輸機制，無法采用復雜度較高且適合長數(shù)據(jù)包傳輸?shù)腡urbo碼或者LDPC碼。雖然在LTE中采用Turbo碼，但是 Turbo碼具有譯碼算法復雜度高和實時性差的缺點。而LDPC分組碼，由于其設計編碼的復雜度高，編碼器設計復雜的缺點，同時在IEEE 802. 16e的標準中，LDPC碼不支持增量冗余 (IR)類型的HARQ，那么HARQ具有的可以提高頻譜效率和提高系統(tǒng)吞吐量的優(yōu)點，就不能被有效利用，這些缺點限制了其在無線通信領域?qū)嵱没倪M程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有卷積編碼中編碼增益較小和LDPC碼編碼復雜，不易硬件實現(xiàn)的性能缺陷，提出了一種卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，構(gòu)造出基于稀疏矩陣的卷積碼，通過設計LDPC卷積碼的編碼器的參數(shù)，設計LDPC卷積碼的校驗矩陣H(t)，改進卷積碼的編碼結(jié)構(gòu)，達到高性能并且實現(xiàn)低的誤碼率。改進的卷積碼編碼器采用LDPC卷積碼編碼結(jié)構(gòu)，其規(guī)則的結(jié)構(gòu)使得編譯碼器的硬件實現(xiàn)得以簡化，降低了 LDPC分組碼的編碼的復雜度。基于流水線結(jié)構(gòu)的迭代譯碼器，保持并行迭代譯碼的優(yōu)點，實現(xiàn)譯碼的低延時。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，通過對LDPC分組碼的校驗矩陣的變換，得到具有卷積碼結(jié)構(gòu)特性的LDPC碼，本方法的目標卷積碼為一個規(guī)則的LDPC卷積碼 (ms, J，K)，其校驗矩陣為H(t)，ms為寄存器的記憶長度，其校驗轉(zhuǎn)置矩陣H(t)T中每行包含 J個“ 1 ”，每列包含K個“ 1 ”，該LDPC卷積碼的碼率為R，且R = b/c，本發(fā)明發(fā)技術方案的步驟如下步驟一、發(fā)送端根據(jù)LDPC卷積碼的校驗矩陣H(t)的構(gòu)造參數(shù)，利用Mackay法構(gòu)造或者QC-LDPC碼設計方法得到LDPC分組碼的校驗矩陣H ；步驟二、獲取步驟一得到的LDPC分組碼的校驗矩陣H的轉(zhuǎn)置矩陣Ht的分割線，具體過程為2. 1發(fā)送端對步驟一得到的LDPC分組碼的校驗矩陣H進行轉(zhuǎn)置得到矩陣Ht ；2. 2在矩陣Ht中，從矩陣左上角開始，按照矩陣行的方向，向下畫一條可涵蓋c個矩陣元素的線，從線的終點開始再沿著矩陣列的方向，向右畫一條可涵蓋c_b個矩陣元素的線；2. 3在矩陣Ht中，從所畫的線的終點開始，按照矩陣行的方向，向下畫一條可涵蓋 c個矩陣元素的線，從線的終點開始再沿著矩陣列的方向，向右畫一條可涵蓋c_b個矩陣元素的線；2. 4重復步驟2. 3，直到所畫的線到達矩陣Ht的最下一行或者最右一列，此時得到一條矩陣分割線，該分割線將矩陣分為上下兩個的子矩陣Ht1和Ht2 ；上述步驟二中b和c分別為碼率R = b/c對應的數(shù)值；步驟三、變換得到半無限LDPC卷積碼轉(zhuǎn)置矩陣H(t)T，具體過程為3. 1發(fā)送端將經(jīng)步驟二中得到的Ht矩陣分割線左下方的子矩陣Ht2整體水平平移到分割線右上方Ht1矩陣的右側(cè)；3. 2為了保證得到LDPC卷積碼的校驗矩陣H(t)τ矩陣滿秩，先在Ht1原分割線所對應的矩陣的每一行的左邊附加1個為“1”的數(shù)據(jù)，然后矩陣中空缺的部分全部補“0”，得到矩陣Ht ；3.3將矩陣『復制并附加在原『第2列的矩陣的下方，其中Z= (c-b)X(ms+l)+l ；3. 4重復步驟3. 3，得到一個半無限LDPC卷積碼轉(zhuǎn)置矩陣H(t)T
權利要求
1.一種卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，其目標卷積碼為一個規(guī)則的LDPC卷積碼(ms， J，K)，其校驗矩陣為H(t)，ms為寄存器的記憶長度，其校驗轉(zhuǎn)置矩陣H(t)T中每行包含J個 “ 1 ”，每列包含K個“ 1 ”，該LDPC卷積碼的碼率為R，且R = b/c，其特征在于改進方法的步驟如下步驟一、發(fā)送端根據(jù)LDPC卷積碼的校驗矩陣H(t)的構(gòu)造參數(shù)得到LDPC分組碼的校驗矩陣H ；步驟二、獲取步驟一得到的LDPC分組碼的校驗矩陣H的轉(zhuǎn)置矩陣Ht的分割線，具體過程為·2.1發(fā)送端對步驟一得到的LDPC分組碼的校驗矩陣H進行轉(zhuǎn)置得到矩陣Ht ；·2. 2在矩陣Ht中，從矩陣左上角開始，按照矩陣行的方向，向下畫一條可涵蓋c個矩陣元素的線，從線的終點開始再沿著矩陣列的方向，向右畫一條可涵蓋c_b個矩陣元素的線；·2. 3在矩陣Ht中，從所畫的線的終點開始，按照矩陣行的方向，向下畫一條可涵蓋c個矩陣元素的線，從線的終點開始再沿著矩陣列的方向，向右畫一條可涵蓋c-b個矩陣元素的線；·2.4重復步驟2. 3，直到所畫的線到達矩陣Ht的最下一行或者最右一列，此時得到一條矩陣分割線，該分割線將矩陣分為上下兩個的子矩陣Ht1和Ht2 ；上述步驟二中b和c分別為碼率R = b/c對應的數(shù)值；步驟三、變換得到半無限LDPC卷積碼轉(zhuǎn)置矩陣H(t)T，具體過程為·3.1發(fā)送端將經(jīng)步驟二中得到的Ht矩陣分割線左下方的子矩陣Ht2整體水平平移到分割線右上方Ht1矩陣的右側(cè)；·3. 2為了保證得到LDPC卷積碼的校驗矩陣H (t)τ矩陣滿秩，先在Ht1原分割線所對應的矩陣的每一行的左邊附加1個為“1”的數(shù)據(jù)，然后矩陣中空缺的部分全部補“0”，得到矩陣Ht.·3. 3將矩陣『復制并附加在原『第Z列的矩陣的下方，其中Z = (c-b) X (ms+l)+l 3. 4重復步驟3. 3，得到一個半無限LDPC卷積碼轉(zhuǎn)置矩陣H(t)T
2.根據(jù)權利要求1所述的一種卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，其特征在于所述步驟一中發(fā)送端根據(jù)LDPC卷積碼的校驗矩陣H(t)的構(gòu)造參數(shù)，利用Mackay法構(gòu)造得到LDPC 分組碼的校驗矩陣H。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，其特征在于所述步驟一中發(fā)送端根據(jù)LDPC卷積碼的校驗矩陣H(t)的構(gòu)造參數(shù)，利用QC-LDPC碼設計方法得到 LDPC分組碼的校驗矩陣H。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，尤其涉及一種用于WLAN及LTE相關標準系統(tǒng)中的卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)的改進方法，屬于無線移動通信技術領域。通過設計LDPC卷積碼的編碼器的參數(shù)，設計LDPC卷積碼的校驗矩陣H(t)，改進卷積碼的編碼結(jié)構(gòu)，達到高性能并且實現(xiàn)低的誤碼率。LDPC卷積碼結(jié)合了LDPC碼與卷積碼各自的優(yōu)點，其規(guī)則的結(jié)構(gòu)使其具有高速編碼的能力，且編碼器的硬件實現(xiàn)得以簡化；LDPC卷積碼編碼復雜度降低，可以并行迭代譯碼，實現(xiàn)低延時；在速率兼容的情況下，IEEE 802.16m的前向糾錯控制(FEC)中，LDPC卷積碼可以實現(xiàn)支持IR類型的HARQ，從而提高頻譜效率和系統(tǒng)吞吐量。
文檔編號H03M13/23GK102437858SQ20111025431
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權日2011年8月31日
發(fā)明者何建華, 卜祥元, 盧繼華, 孫磊, 安建平, 李祥明 申請人:北京理工大學