Ldpc碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字通信編碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜 索方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在通信領(lǐng)域中，通常采用信道編碼技術(shù)來保證在噪聲信道中通信的可靠性。在衛(wèi) 星通信系統(tǒng)中，由于地理環(huán)境因素的影響，存在大量的噪聲源。通信信道在理論上有最大通 信容量即香農(nóng)限，該容量可以使用特定信噪比條件下的比特速率來表示，其中，一種接近香 農(nóng)限的差錯(cuò)控制編碼為低密度奇偶校驗(yàn)碼（Low Density Parity Check，簡稱LDPC)。LDPC 是一類基于稀疏校驗(yàn)矩陣的特殊線性分組碼，它通常由校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行描述，校驗(yàn)矩陣H的 化零空間即LDPC碼的碼字空間，其主要特點(diǎn)是H具有稀疏性。LDPC碼不僅具有逼近香農(nóng)限 的良好的性能，而且譯碼復(fù)雜度低，吞吐能力高，結(jié)構(gòu)靈活。目前廣泛的應(yīng)用于深空通信，光 纖通信，地面及衛(wèi)星數(shù)字多媒體廣播等領(lǐng)域，基于LDPC碼的信道編碼方案已經(jīng)為多個(gè)通信 和廣播標(biāo)準(zhǔn)所采納。
[0003] LDPC(N，K)碼是一種線性分組碼，由N-K行N列的校驗(yàn)矩陣H定義，其中N為碼字 長度，簡稱碼長，K為信息位長度，M = (N-K)為校驗(yàn)位長度，對應(yīng)碼率R = K/N。H矩陣由 元素〇或1組成。在譯碼時(shí)，需要校驗(yàn)矩陣H滿足稀疏性，也就是校驗(yàn)矩陣中1的密度比較 低，即要求校驗(yàn)矩陣中1的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于〇的個(gè)數(shù)，并且碼長越長，則密度越低。
[0004] LDPC譯碼采用的是迭代譯碼，一個(gè)LDPC碼的校驗(yàn)矩陣對譯碼具有決定性的影響， 因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)間傳輸?shù)男畔⒔y(tǒng)計(jì)獨(dú)立，當(dāng)校驗(yàn)矩陣H對應(yīng)的雙向圖中有環(huán)存在時(shí)，對應(yīng)的校 驗(yàn)矩陣H中兩行的內(nèi)積大于1，當(dāng)信息從某節(jié)點(diǎn)發(fā)出經(jīng)過一個(gè)環(huán)長的傳遞后會(huì)被傳回本 身，從而造成信息的疊加，破壞信息的獨(dú)立，從而影響譯碼的準(zhǔn)確性。在校驗(yàn)矩陣對應(yīng)的雙 向圖中，希望大環(huán)多，小環(huán)少，同時(shí)需要避免最短4環(huán)的存在。在稀疏校驗(yàn)矩陣條件下，短 環(huán)的出現(xiàn)或者4環(huán)的出現(xiàn)使得兩個(gè)信息節(jié)點(diǎn)同時(shí)參與校驗(yàn)，若譯碼時(shí)兩個(gè)校驗(yàn)矩陣同時(shí)出 錯(cuò)，則無法判斷具體哪個(gè)信息發(fā)生錯(cuò)誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索方法及 裝置，能夠有效確定LDPC碼的校驗(yàn)矩陣中四環(huán)的個(gè)數(shù)，有利于優(yōu)化校驗(yàn)矩陣的結(jié)構(gòu)，提高 LDPC碼的性能。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索方法，包括：
[0007] 獲取LDPC碼的校驗(yàn)矩陣；
[0008] 根據(jù)所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣，生成LDPC碼的索引矩陣；
[0009] 根據(jù)所述LDPC碼的索引矩陣，判斷所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣是否存在四環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣，生成LDPC碼的索引矩陣，包括：
[0011] 獲取所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣中非零元素所對應(yīng)的行；
[0012] 獲取所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣中非零元素所對應(yīng)的列；
[0013] 根據(jù)所述非零元素所對應(yīng)的行和所述非零元素所對應(yīng)的列，生成所述LDPC碼的 索引矩陣。
[0014] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述LDPC碼的索引矩陣，判斷所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣是否存 在四環(huán)結(jié)構(gòu)，包括：
[0015] 若所述LDPC碼的索引矩陣中任意兩行中存在至少兩個(gè)相同元素，則所述LDPC碼 的校驗(yàn)矩陣存在四環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0016] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述LDPC碼的索引矩陣，判斷所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣是否 存在四環(huán)結(jié)構(gòu)，還包括：
[0017] 若所述LDPC碼的索引矩陣中任意兩行中無兩個(gè)相同元素，則所述LDPC碼的校驗(yàn) 矩陣不存在四環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0018] 進(jìn)一步地，所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣存在四環(huán)結(jié)構(gòu)步驟之后，還包括：
[0019] 采用英特斯特intersect函數(shù)和納末numel函數(shù)，獲取索引矩陣中任意兩行相同 元素的個(gè)數(shù)。
[0020] 進(jìn)一步地，所述獲取LDPC碼的校驗(yàn)矩陣，包括：
[0021] 獲取Jr _旋轉(zhuǎn)LDPC碼；
[0022] 根據(jù)所述-旋轉(zhuǎn)LDPC碼，獲取LDPC碼的校驗(yàn)矩陣。
[0023] 第二方面，本發(fā)明提供一種LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索裝置，包括：
[0024] 獲取單元，用于獲取LDPC碼的校驗(yàn)矩陣；
[0025] 生成單元，用于根據(jù)所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣，生成LDPC碼的索引矩陣；
[0026] 判斷單元，用于根據(jù)所述LDPC碼的索引矩陣，判斷所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣是否存 在四環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0027] 進(jìn)一步地，所述生成單元，還用于：
[0028] 獲取所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣中非零元素所對應(yīng)的行；
[0029] 獲取所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣中非零元素所對應(yīng)的列；
[0030] 根據(jù)所述非零元素所對應(yīng)的行和所述非零元素所對應(yīng)的列，生成所述LDPC碼的 索引矩陣。
[0031] 進(jìn)一步地，所述判斷單元，還用于：
[0032] 若所述LDPC碼的索引矩陣中任意兩行中存在至少兩個(gè)相同元素，則所述LDPC碼 的校驗(yàn)矩陣存在四環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0033] 進(jìn)一步地，所述判斷單元，還用于：
[0034] 若所述LDPC碼的索引矩陣中任意兩行中無兩個(gè)相同元素，則所述LDPC碼的校驗(yàn) 矩陣不存在四環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0035] 由上述技術(shù)方案可知，通過本發(fā)明提供的LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索方法及 裝置，其中方法包括：獲取LDPC碼的校驗(yàn)矩陣；根據(jù)所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣，生成LDPC碼 的索引矩陣，生成的索引矩陣能夠有效的顯示LDPC碼中的非零元素的個(gè)數(shù)和位置，根據(jù)所 述LDPC碼的索引矩陣，判斷所述LDPC碼的校驗(yàn)矩陣是否存在四環(huán)結(jié)構(gòu)。通過本發(fā)明提供 的LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索方法及裝置，能夠有效確定LDPC碼的校驗(yàn)矩陣中四環(huán)的 個(gè)數(shù)，有利于優(yōu)化校驗(yàn)矩陣的結(jié)構(gòu)，提高LDPC碼的性能。
【附圖說明】
[0036] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面對實(shí)施例或現(xiàn)有 技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種31 _旋轉(zhuǎn)矩陣的生成示意圖；
[0038] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種碼率為1/2時(shí)的Hd矩陣結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索方法的流程示意 圖；
[0040] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種31 -旋轉(zhuǎn)矩陣中有無四環(huán)結(jié)構(gòu)的Matlab仿真示 意圖；
[0041] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅 僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他的實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0043] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種_旋轉(zhuǎn)矩陣的生成示意圖，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種碼率 為1/2時(shí)的#矩陣結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1和2所示，現(xiàn)有技術(shù)中-旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造方法如下 所述。
[0044] -旋轉(zhuǎn)LDPC碼的編碼器的復(fù)雜度為N2, n為碼字的長度。m階置換矩陣是每行和 每列都只有一個(gè)非零元素的（〇，1)矩陣，它由m階單位矩陣通過任意置換幾行或者幾列得 到，ji-旋轉(zhuǎn)矩陣是一個(gè) m階的置換矩陣，信息位矩陣中由旋轉(zhuǎn)矩陣按照一定規(guī)則構(gòu)成。 如果Hd是由q*t個(gè)-旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)成，那么H qmX tm維矩陣，其中，行重量為t，列重量 為q。由H = [HpHd]，可知信息位矢量Cd長為tm，碼長N，N = (q+t) *m，碼率為V (q+t)。
[0045] 矩陣JT A還可以表示成置換向量形式，向量中每個(gè)元素表示矩陣JT A中按照從下到 上的順序，每列非零元素的位置。置換向量可由^的索引向量產(chǎn)生。
[0046] 將31 -旋轉(zhuǎn)矩陣記為31 A，31 A進(jìn)行逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°可得到31 B，依次旋轉(zhuǎn) 可得到\和D。當(dāng)碼率為1/2時(shí)的#矩陣結(jié)構(gòu)，其中q = t = 4,校驗(yàn)矩陣H的維數(shù)為 4mX4m，如圖1所示的-旋轉(zhuǎn)矩陣，和圖2所示的碼率為1/2時(shí)的Hd矩陣結(jié)構(gòu)。
[0047] 索引[m，a，b]所構(gòu)造的LDPC碼的校驗(yàn)矩陣，可以為定義旋轉(zhuǎn)LDPC碼時(shí)選擇索 弓丨[m，a，b]提供參考，其中m表示置換向量的長度，a、b為大于1的自然數(shù)。下面以索引為 [6,4,3]，jt a= [541326]，對應(yīng)的矩陣為：
[0049] 通過現(xiàn)有技術(shù)的_旋轉(zhuǎn)矩陣獲得LDPC碼的校驗(yàn)矩陣，但是對校驗(yàn)矩陣中的四 環(huán)結(jié)構(gòu)沒有辦法進(jìn)行判別，使得LDPC碼的性能不高，在譯碼時(shí)，錯(cuò)誤率較高，因此本申請?zhí)?供了一種LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的四環(huán)搜索方法，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)校