專利名稱：適用分布協(xié)同系統(tǒng)變元自適應(yīng)多元ldpc碼的編譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，如無線通信、移動通信等，特別涉及采用糾錯編碼技術(shù)提高通信可靠性的無線移動通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
盡管MIMO系統(tǒng)中的發(fā)射分集技術(shù)在無線通信系統(tǒng)中具有明顯優(yōu)勢，但在某些特定的應(yīng)用場合中，由于用戶終端設(shè)備受到尺寸、硬件等各方面的制約，不適合配備多天線系統(tǒng)。但是多個用戶可以通過合作來構(gòu)成虛擬的天線陣列，從而實(shí)現(xiàn)分布式MIMO系統(tǒng)，圖1為兩用戶的分布協(xié)同多天線系統(tǒng)原理示意圖。
最近提出了一種采用網(wǎng)絡(luò)編碼的分布協(xié)同多天線系統(tǒng)，考慮帶有單個或兩個中繼節(jié)點(diǎn)的分布式通信系統(tǒng)，圖2為原理示意圖。當(dāng)然，這種方案也可以拓展到帶有更多中繼節(jié)點(diǎn)的分布式通信系統(tǒng)當(dāng)中去。對于譯碼前向(DF)模式，系統(tǒng)模型如圖3所示。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是編碼的設(shè)計和譯碼實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明提出一種適合該系統(tǒng)的自適應(yīng)變元LDPC碼編譯碼方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合圖3所示系統(tǒng)的自適應(yīng)變元LDPC碼的編譯碼方法，按照本發(fā)明方法設(shè)計的自適應(yīng)變元LDPC碼，即能適應(yīng)中繼節(jié)點(diǎn)高的譯碼性能要求，又能有效地在基站3實(shí)現(xiàn)短編碼傳輸后的合并長碼譯碼，相互借用信息進(jìn)行聯(lián)合譯碼，實(shí)現(xiàn)高的譯碼性能等特點(diǎn)。
本發(fā)明提供的一種自適應(yīng)變元LDPC碼編碼器，該編碼器的生成矩陣G為 相應(yīng)地校驗(yàn)矩陣為 式(1)和(2)中的子矩陣滿足下面條件 本發(fā)明的編譯碼操作包括下面的步驟 步驟1 源節(jié)點(diǎn)1編碼步驟信道編碼器1按下式對K長向量信源u1進(jìn)行編碼 X1＝u1·G1(4) G1為式(1)中定義子矩陣，X1為源節(jié)點(diǎn)1編碼發(fā)送信號。
步驟2 源節(jié)點(diǎn)2編碼步驟信道編碼器2按下式對K長向量信源u2進(jìn)行編碼 X2＝u2·G2(5) G2為式(1)中定義子矩陣，X2為源節(jié)點(diǎn)2編碼發(fā)送信號。
步驟3 中繼節(jié)點(diǎn)4譯碼步驟信道譯碼器1按下面校驗(yàn)等式對信道接收向量y14進(jìn)行譯碼 信道譯碼器2按下面校驗(yàn)等式對信道接收向量y24進(jìn)行譯碼 上兩式中H1和H2為式(2)中定義子矩陣。若正確譯碼，

和

分別為中繼節(jié)點(diǎn)4的信道譯碼器1和信道譯碼器2的譯碼輸出。
步驟4 中繼節(jié)點(diǎn)4編碼步驟若步驟3譯碼不能實(shí)現(xiàn)正確譯碼，放棄該步驟直接轉(zhuǎn)入步驟5，若步驟3譯碼正確，滿足和按下式進(jìn)行編碼 G14和G24為式(1)中定義子矩陣，X4為中繼節(jié)點(diǎn)4編碼發(fā)送信號。
步驟5 基站節(jié)點(diǎn)3譯碼步驟若步驟3譯碼不能實(shí)現(xiàn)正確譯碼，聯(lián)合譯碼器3按下式進(jìn)行聯(lián)合譯碼 H1和H2為式(2)中定義子矩陣； 若步驟3譯碼正確，按下式進(jìn)行譯碼聯(lián)合譯碼器3按下面校驗(yàn)等式進(jìn)行聯(lián)合譯碼 H·[y13 y23 y43]T＝0(9) H為式(2)定義矩陣。
需要說明的是 由于LDPC碼是由校驗(yàn)矩陣定義的，所以首先設(shè)計式(2)的校驗(yàn)矩陣H，校驗(yàn)矩陣H的設(shè)計按下述方法進(jìn)行校驗(yàn)矩陣H中的子矩陣H1、H2、H14、H24和H4可用隨機(jī)方法構(gòu)造，也可用結(jié)構(gòu)方法構(gòu)造；各子矩陣可以是規(guī)則稀疏矩陣，也可以非規(guī)則稀疏矩陣。式(2)中子矩陣H1和H2的元素定義在

上，H14、H24和H4的元素定義在

上，滿足p1≥p2，p1和p2為正整數(shù)。校驗(yàn)矩陣H中的雙向示意圖如圖4。信道譯碼器1和信道譯碼器2對應(yīng)的LDPC碼相對而言是較短的碼，但由于其對應(yīng)的校驗(yàn)矩陣H1和H2定義在更高元上，有更好的性能，彌補(bǔ)了短碼的不足。
式(2)的校驗(yàn)矩陣H按上述方法設(shè)計好后，由式(3a)到式(3d)求解生成矩陣G。
附圖及


圖1是兩用戶的分布協(xié)同多天線系統(tǒng)原理示意圖，該圖考慮帶有單個或兩個中繼節(jié)點(diǎn)的分布式協(xié)同多天線系統(tǒng)通信系統(tǒng)，這種方案也可以拓展到帶有更多中繼節(jié)點(diǎn)的分布式通信系統(tǒng)當(dāng)中去。
圖2是一種采用網(wǎng)絡(luò)編碼的分布協(xié)同多天線系統(tǒng)，原理示意圖，同樣地該圖考慮帶有單個或兩個中繼節(jié)點(diǎn)的分布式協(xié)同多天線系統(tǒng)通信系統(tǒng)，這種方案也可以拓展到帶有更多中繼節(jié)點(diǎn)的分布式通信系統(tǒng)當(dāng)中去。
圖3是采用網(wǎng)絡(luò)編碼的分布協(xié)同多天線系統(tǒng)模型。
其中，u1和u2分別是源節(jié)點(diǎn)1和源節(jié)點(diǎn)2的輸入信息，X1和X2是信息符號u1和u2經(jīng)過信道編碼器1和2后的輸出碼符號，y14和y24是符號X1和X2過噪聲信道后中繼節(jié)點(diǎn)4的接收符號，

和

是中繼節(jié)點(diǎn)4的接收符號y14和y24經(jīng)過信道編碼器1和2后的恢復(fù)信息符號，若和則譯碼成功，X4是中繼節(jié)點(diǎn)4的恢復(fù)信息符號

和

經(jīng)過編碼器4后的輸出碼符號。y13、y43和y23分別為源節(jié)點(diǎn)1、中繼節(jié)點(diǎn)4和源節(jié)點(diǎn)2的編碼符號X1、X4和X2過噪聲信道后基站3的接收符號，

和

是接收符號y13、y43和y23經(jīng)過基站3的聯(lián)合譯碼器3后的恢復(fù)信息符號，若和則基站3實(shí)現(xiàn)成功譯碼。
圖4是本發(fā)明的LDPC碼雙向圖示意。
其中，小圓圈表示信息節(jié)點(diǎn)，小方塊表示校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，圖可分為不能完全分離的三個部份，最上面部份對應(yīng)子校驗(yàn)矩陣H1，中間部份對應(yīng)子校驗(yàn)矩陣H2，紅色部份對應(yīng)子校驗(yàn)矩陣[H14 H24 H4]。
按照本發(fā)明提供的編譯碼方法，可以降低現(xiàn)有系統(tǒng)的復(fù)雜度，更充分利用中繼節(jié)點(diǎn)的譯碼恢復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)效果，使整個系統(tǒng)的誤碼率性能得到改善。
權(quán)利要求
1、本發(fā)明提供的一種自適應(yīng)變元LDPC碼編譯碼器，該編碼器的生成矩陣G為
相應(yīng)地校驗(yàn)矩陣為
式(1)和(2)中的子矩陣滿足下面條件
本發(fā)明的編譯碼操作包括下面的步驟
步驟1源節(jié)點(diǎn)1編碼步驟信道編碼器1按下式對K長向量信源u1進(jìn)行編碼
X1＝u1·G1 (4)
G1為式(1)中定義子矩陣，X1為源節(jié)點(diǎn)1編碼發(fā)送信號。
步驟2源節(jié)點(diǎn)2編碼步驟信道編碼器2按下式對K長向量信源u2進(jìn)行編碼
X2＝u2·G2 (5)
G2為式(1)中定義子矩陣，X2為源節(jié)點(diǎn)2編碼發(fā)送信號。
步驟3中繼節(jié)點(diǎn)4譯碼步驟信道譯碼器1按下面校驗(yàn)等式對信道接收向量y14進(jìn)行譯碼
信道譯碼器2按下面校驗(yàn)等式對信道接收向量y24進(jìn)行譯碼
上兩式中H1和H2為式(2)中定義子矩陣。若正確譯碼，
和
分別為中繼節(jié)點(diǎn)4的信道譯碼器1和信道譯碼器2的譯碼輸出。
步驟4中繼節(jié)點(diǎn)4編碼步驟若步驟3譯碼不能實(shí)現(xiàn)正確譯碼，放棄該步驟直接轉(zhuǎn)入步驟5，若步驟3譯碼正確，滿足和按下式進(jìn)行編碼
G14和G24為式(1)中定義子矩陣，X4為中繼節(jié)點(diǎn)4編碼發(fā)送信號。
步驟5基站節(jié)點(diǎn)3譯碼步驟若步驟3譯碼不能實(shí)現(xiàn)正確譯碼，聯(lián)合譯碼器3按下式進(jìn)行聯(lián)合譯碼
H1和H2為式(2)中定義子矩陣；
若步驟3譯碼正確，按下式進(jìn)行譯碼聯(lián)合譯碼器3按下面校驗(yàn)等式進(jìn)行聯(lián)合譯碼
H·[y13y23y43]T＝0 (9)
H為式(2)定義矩陣。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)變元LDPC碼編譯碼器，其特征是校驗(yàn)矩陣H的設(shè)計按下述方法進(jìn)行校驗(yàn)矩陣H中的子矩陣H1、H2、H14、H24和H4可用隨機(jī)方法構(gòu)造，也可用結(jié)構(gòu)方法構(gòu)造；各子矩陣可以是規(guī)則稀疏矩陣，也可以非規(guī)則稀疏矩陣。式(2)中子矩陣H1和H2的元素定義在
上，H14、H24和H4的元素定義在
上，滿足p1≥p2，p1和p2為正整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適合分布協(xié)同多天線系統(tǒng)的自適應(yīng)變元LDPC碼編譯碼方法。該方法的校驗(yàn)矩陣采用分塊結(jié)構(gòu)，各子矩陣定義在不同的有限域上，中繼節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的LDPC碼相對而言是較短的碼，但由于其對應(yīng)的校驗(yàn)矩陣定義在更高元上，有更好的性能，彌補(bǔ)了短碼的不足。因此該自適應(yīng)變元LDPC碼即能適應(yīng)中繼節(jié)點(diǎn)高的譯碼性能要求，又能有效地在基站實(shí)現(xiàn)短編碼傳輸后的合并長碼譯碼，相互借用信息進(jìn)行聯(lián)合譯碼，使整個系統(tǒng)的誤碼率性能得到改善。
文檔編號H04L1/02GK101442314SQ20071005053
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者紅 文 申請人:電子科技大學(xué)