專利名稱：：極短碼長密度奇偶校驗碼的編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于通信信道編碼
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及用于糾正信道差錯數(shù)據(jù)時的高效編碼方法；特別是低密度奇偶校驗碼(Low-DensityParity-Checkcode,以下簡稱LDPC碼)編碼矩陣及編碼方法的設(shè)計。
背景技術(shù)：
：數(shù)字通信系統(tǒng)的組成如圖1所示。其中，信息比特在傳輸或者存儲過程中常常會因為隨機噪聲或者其它干擾的影響而導致差錯的發(fā)生。信道編譯碼技術(shù)是有效消除數(shù)據(jù)傳輸和存儲差錯、保證通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。針對不同的應用延時要求，信道編碼可以分為極長碼(碼長幾萬比特以上)、長碼(碼長l萬比特到幾萬比特)、中長碼(碼長幾千比特到l萬比特)、短碼(碼長幾百比特到幾千比特)、極短碼(碼長五百比特以下)五種。其中，極短碼長信道編碼技術(shù)是低速、實時通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，在語音通信、多媒體實時通信、衛(wèi)星測控通信等諸多領(lǐng)域均有重大需求，是信道編碼技術(shù)研究和應用中的熱點和難點。從編碼方法的角度，現(xiàn)有的信道編碼技術(shù)可以分為巻積編碼、RS/BCH編碼、代數(shù)幾何編碼、Turbo編碼、LDPC編碼等幾大類。其中，LDPC編碼具有最為強大的糾錯能力，是目前已知最接近香農(nóng)限(信道容量)的編碼方法，具有很強的應用前景。作為一種新技術(shù)，LDPC碼的編碼方法設(shè)計仍然存在諸多的問題。LDPC碼是一種隨機分組碼，在長碼長條件下可以輕易獲得接近理論極限的糾錯性能，技術(shù)優(yōu)勢明顯。但是，在極短碼長條件下LDPC碼的編碼方法設(shè)計存在巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)——不僅滿足LDPC碼構(gòu)造約束的高性能LDPC碼字極為稀少，同時高性能的極短碼長LDPC碼的編碼矩陣往往異常復雜，編碼運算復雜度非常高，對于實際工程應用造成了巨大的困難。開發(fā)極短碼長下LDPC碼的高性能、低實現(xiàn)復雜度編碼技術(shù)，對于解決當前低速、高實時通信系統(tǒng)的性能瓶頸問題和演示瓶頸問題，推動LDPC編碼技術(shù)的發(fā)展和應用，都具有非常重要的意義。LDPC碼采用超稀疏隨機矩陣作為校驗矩陣，沒有特定的生成多項式和校驗多項式。一個LDPC碼由該校驗矩陣進行定義。當校驗矩陣確定后，對應確定一種LDPC碼，同時也確定了該LDPC碼的編碼方法。LDPC碼的編碼方法具體闡述如下設(shè)超稀疏隨機矩陣H為LDPC碼的校驗矩陣(定義H為MXN維二進制超稀疏矩陣，N為LDPC碼的碼長，M為LDPC校驗序列的長度)，輸入的信息比特/ft……,通過校驗矩陣計算得到校驗比特尸。，A,"…*,/V-;，最終形成LDPC碼字V:F="o,力,"…'，vw-/J=<7"/，......'Uft/,...".，尸a/-/入式中，K為LDPC碼字中信息序列的長度。在分組碼中，校驗矩陣與LDPC碼字的關(guān)系可以表示為//KF=0(1)即是-l'AT-1(2)//^w^Z/p/^],其中A為MXK階矩陣，//2為MXM階矩陣'則尸'2()_尸o一巧-乂"-尸'Mxl(3)ATxl上式中，T為轉(zhuǎn)置符號，-1為求逆符號。由式(3)可知，當超稀疏校驗矩陣H確9定時，對于任意的信息比特/ft力，……，/^/，可得到對應的校驗比特Pft尸/,"…*，iV-/，從而得到對應的LDPC碼字。因此，校驗矩陣一旦確定，對應的LDPC編碼方法隨即確定。由此可以得出，校驗矩陣的設(shè)計就是LDPC編碼方法的設(shè)計。目前，在LDPC校驗矩陣的設(shè)計過程中，面臨很多挑戰(zhàn)。這是因為LDPC碼是一種隨^l碼，其校驗矩陣中非零元素的位置是按照一定規(guī)律隨機生成。其非零元素的隨機性直接決定了編碼方法的復雜度以及編碼性能。在設(shè)計過程中，如果校驗矩陣設(shè)計得非常規(guī)則，則對應的編碼方法實現(xiàn)簡單，但帶來的缺點是編碼性能會變得很差；如果校驗矩陣中非零元素的位置設(shè)計得足夠隨機，則編碼性能可大大提高，但對應的編碼方法的實現(xiàn)復雜度必然很高。因此，如何設(shè)計LDPC碼的超稀疏校驗矩陣，使得對應的編碼方法在保證編碼性能的同時，實現(xiàn)復雜度低，是LDPC編碼方法設(shè)計中的關(guān)鍵問題。^有的LDPC編碼方法有兩類。第一類編碼方法基于完全隨機構(gòu)造的校驗矩陣。該編碼方法采用RU算法通過交換校驗矩陣行列的位置，保持矩陣的稀疏性，利用交換行列后的校驗矩陣進行編碼。經(jīng)行列交換后的校驗矩陣具有近似下三角的形式，如圖2所示。設(shè)信息序列為S，碼字為C，利用圖2的矩陣可對信息序列S進行編碼。碼字分為三部分C=(S，P,，P2)，其中S是信息比特序列，長度為k;P,和P2是校驗比特序列，長度分別為g和N-k-g。校驗比特序列P,、P2計算公式如下其中l(wèi)①l為行列式計算。其編碼方法如下首先，接收二進制待編碼信息比特序列；其次，進行校驗比特Pi的編碼；再次，進行校驗比特P2的編碼；最后，將信息比特序列和生成的校驗比特合成碼字輸出。該LDPC編碼方法充分保留了LDPC校驗矩陣的隨機特性，能有效地保障編碼性能，其缺點是實現(xiàn)復雜度高。在硬件實現(xiàn)的過程中，運算復雜，不利于推廣使用。另一類編碼方法是基于半隨機矩陣的編碼方法。在前期的工作中，本申請發(fā)明人提0)=—￡廠力+"，|0|=0出了一種非規(guī)則低密度奇偶校驗碼的系統(tǒng)碼設(shè)計方法及通信系統(tǒng)(中國專利號CN100364237C)，通過該方法產(chǎn)生的校驗矩陣具有優(yōu)良的特性，在對應的編碼方法實現(xiàn)復雜度和編碼性能兩方面都能達到很好的效果，其校驗矩陣結(jié)構(gòu)如圖3所示。100…0—<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>則此校驗矩陣能表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>該編碼方法可簡述如下設(shè)信息比特序列為S，碼字為C，利用所示矩陣可對信息序列S進行編碼，碼字分為兩部分O(S，P)，其中S是信息比特序列，長度為k;P為校驗比特序列，長度為N-k，其計算公式如下其中￡—'=<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>A子陣是由基矩陣擴展而成的超稀疏矩陣:對應的編碼器結(jié)構(gòu)如圖4所示，由圖4可知其編碼方法非常簡單。由于矩陣A是一個超裙疏矩陣，且f'是一個下三角矩陣，與矩陣的乘積可以通過一個簡單的巻積電路通過時分復用的方式即可實現(xiàn)。因此，整個編碼過程復雜度非常低，非常有利于VLSL實現(xiàn)。使用該專利提出的方法，能得到在各種碼長以及各種碼率下具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特性的校驗矩陣，根據(jù)這些校驗矩陣進行編碼，編碼方法簡單，復雜度低，且具有良好的誤碼性能。但是，這類編碼方法對校驗矩陣的設(shè)計提出了更為苛刻的要求，即要求對校驗矩陣中的A子陣進行細致優(yōu)化設(shè)計，在規(guī)則結(jié)構(gòu)和非零元素隨機分布之間取得折衷，以達到保證編碼性能的同時，編碼方法實現(xiàn)復雜度低的效果。在極短碼長條件下，A子陣的細致優(yōu)化要求將變得非?？量?，只有極少數(shù)矩陣能夠同時滿足編碼復雜度低、性能優(yōu)越的條件。因此，尋找高性能、低實現(xiàn)復雜度的極短碼長LDPC碼，并在此碼基礎(chǔ)上通過碼字重疊、信息位縮短、校驗比特填充、校驗比特刪除、碼字隨機交織等方式中的一種或者多種組合實現(xiàn)其它碼長、碼率下的極短碼長LDPC碼的編碼，是解決極短碼長LDPC碼高效編碼問題的一個實用的技術(shù)途徑。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明基于后一類LDPC編碼方法，針對極短碼長下的高性能、低實現(xiàn)復雜度LDPC編碼方法進行了設(shè)計。通過優(yōu)化設(shè)計，得到了一種性能優(yōu)越、同時編碼復雜度低的極短碼長LDPC編碼矩陣及編碼方法。本發(fā)明提出的一種極短碼長密度奇偶校驗碼的編碼方法，基于碼長372比特、碼率1/2的LDPC碼的極短碼長LDPC，采用如表一所示的非零元素列位置組成的校驗矩陣；表一碼長372比特、碼率1/2的LDPC校驗矩陣中非零元素列位置第0000行000500720096015101800186第0001行0021006800930131017801860187第0002行0009008401010153015801870188第0003行0030007801030152018301880189第0004行002900860117013907701890190第0005行:0003008701070148017401%0191第0006行0006009101160154016001910192第0007行0011007400980128015501920193第0008行0008007601110146016801930194第0009行0019008101230150018401940195第0010行0026008201200133015901950196第OOll行:0024007100990134017301960197第0012行0007008501180142016301970198第0013行0013006601120143017101980199第0014行0023007300970145017501990200第0015行0017007701000126016202000201第0016行0012006700940136018502010202第0017行0018006901100132016502020203第0018行0022006401140129016702030204第0019行0015006501150149016602040205第0020行0027008001220141015602050206第0021行0020006301130135018202060207第0022行0000008801040140017902070208第0023行0025006200950124016402080209第0024行0002009201190147015702090210第0025行0010007901210130017202100211第0026行0004009001060125016102110212第0027行0028007001090144016902120213第0028行:0014008901050137017002130214第0029行:0001008301020127018102140215第0030行:0016007501080138017602150216第0031行:00110057010701340183021712第0032行0010第0033行0007第0034行0016第0035行0018第0036行.0029第0037行.0000第0038行0019第0039行0028第0040行0023第0041行0021第0042行0015第0043行0006第0044行0002第0045行0024第0046行0001第0047行0012第0048行0030第0049行0020第0050行0008第0051行-0004第0052行0013第0053行0005第0054行0022第0055行0003第0056行0025第0057行0026第0058行0014第0059行0017第0060行0009第0061行0027第0062行0040第0063行0041第0064行0049第0065行0050第0066行0052第0067行0033第0068行0043第0069行0039第0070行0036第0071行0056第0072行0048第0073行0042第0074行0047第0075行.003100600095012700320120013600560105015200490100013500550101014600340122012500470098014300330121015100530118012900380108014800370110012400360117013300410104013700460123012600440109015300420097014100520093012800350115013000580116014200540119013800390099013200400102013900590094014000510103015000480113014400500111014500610106013100450112014900310096015400430114014700870113012900830097013400880098013900770096013700760119013500680110■014500790120012800640103015100710109014700860122013200890112013300630116015200730108014400740095014101820217021801680218021901610219022001710220022101800221022201670222022301740223022401640224022501590225022601700226022701620227022801580228022901560229023001550230023101720231023201630232023301760233023401650234023501770235023601790236023701840237023801690238023901750239024001780240024101660241024201600242024301570243024401730244024501810245024601850246024701620248016802480249017802490250017202500251016702510252017302520253017702530254017002540255018202550256017502560257015502570258018002580259015702590260016502600261第0076行0054007200940143015902610262第0077行0037009201230154018302620263第0078行0032006901010138016902630264第0079行0051008201060124015602640265第0080行0044007801150136017102650266第0081行0034007001180150016002660267第0082行0045008001070153017602670268第0083行0058006601020125016402680269第0084行0038009101040149018502690270第0085行0060007501000142018402700271第0086行0059006201110148015802710272第0087行0046006700930127016102720273第0088行0055008101210140016602730274第0089行0061008401140126016302740275第0090行0035009000990146017402750276第0091行0053006501170131018102760277第0092行0057008501050130017902770278第0093行001200660108014601670279第0094行0028009201200149018102790280第0095行0011008601130138018402800281第0096行0022007700930133015602810282第0097行0001009001180135018002820283第0098行0019009100950131017302830284第0099行0027006901030142017902840285第0100行0005008900970124015802850286第OIOI行0024007601210152017102860287第0102行0000006501070145015702870288第0103行0009007500940130017702880289第0104行00130082010901480162028902卯第0105行0002006300980136016102900291第0106行0029006801140144016002910292第0107行0017008501020128016502920293第0108行0004006201230129017002930294第0109行0006007801220127016802940295第0110行0018007300960150016602950296第Olll行0014007900990141017602960297第0112行0008008701040151015902970298第0113行0015006701010134018202980299第0114行0016007001120140017802990300第0115行0026007401190153016303000301第0116行0020006401170143016403010302第0117行0021008301000147018303020303第0118行0007008101060139017503030304第0119行00250080011601260172030403050030007201100125017403050306002300710105015401850306030700100088011101320169030703080003008401150137015503080309002400490094014401840300017003501220151017103100311001500600119013901650311031200250044010501460182031203130028003100930142■01720313031400050036010701360181031403150029005001230141015803150316000800530112014701600316031700070059011001370159031703180012003401130131017503180319002700540121014801670319032000020056010201500179032003210014005201010143016103210322002100570116013201760322032300030046012001350183032303240019004500970130015503240325001300370114012701730325032600180048010401530162032603270020003301060154016603270328001000400108013301640328032900010055010301450169032903300009005800980129018003300331000600320099014001770331033200260042010001250168033203330023004301150138016303330334002200410095015201850334033500000061010901280156033503360004003800960134015703360337001600510117012601700337033800300047011101490178033803390011003901180124017403390340003200890114015001640341005300750122013401720341034200420068010401430169034203430059007801190126018103430344004300870106013201800344034500340074010501490158034503460041008101080135017703460347005400710093012401600347034800610066010301300168034803491丁一丁一丁一丁一丁一了一丁一丁一丁l丁一丁一丁一丁一丁一丁一丁l丁一丁一丁l丁一丁一丁一丁l丁l丁l丁一丁一丁l丁一了l丁l丁一丁一丁一丁一丁It-一h:一t一J::!一h:一h:一t:一t:012345678901234567890123456789012345678901^2322222222223333333333444444444455555555556666oooooooooooooooooooooooooooooooooooooo第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第第150056007701070144015903490350003800690098012701630350035100520065012301510175035103520051006300990153018503520353005700620112013901670353035400470079010001540156035403550046007001100146017903550356003900830115013301570356035700450072011301420161035703580049008400950145017003580359003700860121013601760359036000350091010901290178036003610048007601020141018303610362006000820096014001740362036300330085010101470155036303640044007301170125018403640365004000670116013701730365036600310064011101380171036603670055008001200131016203670368003600880118015201650368036900580092009701480166036903700050009000940128018203700371本發(fā)明的特點及效果-該編碼方法所得到的編碼性能與基于隨機構(gòu)造校驗矩陣的編碼方法相比，本發(fā)明所提出的編碼方法在編碼性能上沒有損失，甚至在局部點上性能更為優(yōu)越。同時，與已有的基于完全隨機構(gòu)造矩陣的編碼方法相比，本方法的實現(xiàn)復雜度非常低，非常有利于硬件實現(xiàn)，具有很強的應用前景。圖1是數(shù)字通信系統(tǒng)的組成框圖。圖2是基于完全隨機構(gòu)造的LDPC校驗矩陣經(jīng)行列交換后的形式圖。圖3是基于半隨機構(gòu)造的LDPC校驗矩陣形式圖。圖4是基于半隨機構(gòu)造的LDPC校驗矩陣所對應的編碼器框圖。圖5是使用軟件來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的編碼流程圖。圖6是使用硬件來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的硬件框圖。一丁一丁一丁l丁一丁一丁一丁一丁l丁一丁l丁l丁一丁一丁一丁一丁l丁一丁一丁一丁一丁l丁456789012345678901234566666677777777778888800ooooooooooooooooooSISL宵宵宵春宵SL宮宵SL宮ST宮春&IlsI宵SLSlsrsl竟賞舅負舅資舅舅竟舅竟第第第舞舞芻舞第舅第竟1具體實施例方式本發(fā)明以碼長372比特、碼率1/2的極短碼長LDPC碼為核心完成高性能、低復雜度的極短碼長LDPC編碼，包括兩個步驟a)碼長372比特、碼率1/2的極短LDPC碼編碼；b)對所得LDPC碼進行碼字重疊、信息位縮短、校驗比特填充、校驗比特刪除、碼字隨機交織等操作，實現(xiàn)其它碼長、碼率的極短LDPC碼編碼。首先，本發(fā)明所提出的碼長372比特、碼率1/2的極短LDPC碼的校驗矩陣如表一所示。本發(fā)明的編碼方法可描述如下1)碼長372比特、碼率1/2的極短LDPC碼編碼由于在分組碼中，校驗矩陣與LDPC碼字的關(guān)系可以表示為if.K=0故186x372V0V371.186x372尸185(6)186x1372x1根據(jù)表一和公式(6)，即可算出186個校驗比特的取值。舉例說明，在表一中第OOOO行000500720096015101800186即第OOOO行校驗矩陣在第5列，第72列，第96列，第151列，第180列和第186列的位置值為l，由公式(6)v5+v72+v96+v151+vl80+v1!!6=0即由此/5+/72+/96+/151+/180+戶0=0A"50/72/96@/,51/18O符號④表示二進制加法，即是邏輯上的異或-(7)17第0001行0021006800930131017801860187第0001行由于校驗矩陣在第21歹U，第68列，第93列，第131列，第178列和第186列和第187列的位置值為1，由公式(6)+v68+v93+Vm+vl7S+v186+v187=0艮P^+^8+4+^,+7n8+尸o+S-0由此凡=;。/21/680/93@/13|@/178(8)同理可依次得出A、/3、…、；185的計算公式，如下所示。p0=/5/72/96@/m/180A=p0@/21e/68@/93/17S/730=p29④/16/75④/108①/138/176P32=P31A。A。/95/l27/1S2(9)P,55=/114/150@/64P156=A"4A57,22/134@/172A85=Am;;A28;由式(9)，可以計算出碼長為372比特，碼率為1/2的(372，186)LDPC碼的編碼校驗比特序列P-^Po,P/,',Pm人下面對本發(fā)明所提出的(372,186)LDPC碼的矩陣結(jié)構(gòu)進行進一步的說明，以便對本發(fā)明能有更清楚地了解。';五、爿；';五本發(fā)明的校驗矩陣結(jié)構(gòu)為18其中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>，A矩陣是通過一個6X6的基矩陣4擴展而來，擴展系數(shù)L為31。并且<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>(10)在擴展時，4中每一個零元素都擴展為31x31維全零陣，而非零元素的擴展基于以下原理設(shè)a為伽羅華域G尸(20中的一個本源元素并且擴展系數(shù)i^2P-1=31，那么域GF(2P)中的所有元素可以表示成為(^a。，b^，^，^，...，^。此外，由于P為素數(shù)，由伽羅華域的有關(guān)定理可知，對于滿足0</<31，0^)<31兩個整數(shù)/，>，序列^-(yy,"'.("^,…,"'.(^)3e組成了域GF(2P)的所有非零元素。進一步假設(shè)域元素a的值為/(")，那么由域元素序列a'.(^)°，a'，…，a'(c^)3°所對應的值序列/一/("'《"0卞…,/("'.("0"則為正整數(shù)序列l(wèi)，2,…，31的一個偽隨機交織，記作(/(^),/("7))，稱/("')為偏置因子，/(W)為跳轉(zhuǎn)因子。由此，對應于^中的一個非零元素，一旦獲知偏置因子和跳轉(zhuǎn)因子，則可推知它的擴展矩陣。因此，矩陣A由其基矩陣4以及基矩陣中的每個非零元素所對應的偏置因子和跳轉(zhuǎn)因子完全確定。本發(fā)明中對應的基矩陣^共有30個非零元素，因而對應有30組偏置因子和跳轉(zhuǎn)因子，分別為(/(""'),/(a力')),(/(""3),/(一)),……其中每組因子對應一個31x31維陣。根據(jù)本方法提出的校驗矩陣，(372，186)LDPC碼對應的編碼流程如下步驟一，將輸入的信息比特序列1=//，……，/^j存儲起來，然后依次計算校驗比特值。步驟二，當計算/^31(n=0,l，2,3,4,5)時，只需根據(jù)式(9)將對應的信息比特讀取出來進行模二加法運算，即可得到校驗比特值/731;步驟三，計算其他校驗比特值時，應先根據(jù)式(9)將對應的信息比特讀取出來進行模二加，然后與土一校驗比特值相加，運算結(jié)果即所求的校驗比特值。步驟四，將信息比特序列與生成的校驗比特序列一起組成碼字輸出，至此完成編碼設(shè)計。2)基于(372，186)LDPC碼實現(xiàn)其它碼長、碼率下的極短LDPC碼編碼基于步驟1)所得的(372，186)LDPC碼，通過下面五種方式中的一種或者多種的組合，實現(xiàn)其它碼長、碼率下的極短LDPC碼的編碼碼字疊加將n個"21)碼長分別為iV，iV，…,iVW、信息分組長度分g)h)i)別為f)，尺(2),…，K(")的LDPC碼字，…，《))，……，(《),《),…，《))進行疊加，得到一個新的碼長為Sa^比特、信息分組長度為S尺w比特的!]a^，lxLDPC碼:v(1)...v(")…v(1)…v(")信息位刪除在編碼過程中將(372，186)LDPC碼的186個信息比特中的A個比特(it20)設(shè)定為O，并在編碼后將這/k個信息比特刪除，得到一個新的碼長為372-yt比特、信息分組長度為比特的(372-yU86-yt)LDPC碼；校驗比特填充基于本發(fā)明所提出的(372，186)LDPC碼編碼方法完成編碼，然后將186個校驗比特中的/個比特(/20)進行重復，從而完成碼長為372+/比特、信息分組長度為186比特的(372+U86)LDPC碼的編碼；校驗比特刪除基于本發(fā)明所提出的(372,186)LDPC碼編碼方法完成編碼，然后將186個校驗比特中的f個比特(Q0)刪除，從而完成碼長為372-r比特、信息分組長度為186比特的(372-U86)LDPC碼的編碼；20j)基于本發(fā)明所提出的(372,186)LDPC碼編碼方法完成編碼，然后對所得的碼字",,^,一,、,)進行任何形式交織所得到的具有新的排列順序的(372，186)LDPC碼(v:,v:，…，v;")。本發(fā)明的效果是該編碼方法所得到的(372，186)LDPC碼的編碼性能如表二所示，與基于隨機構(gòu)造校驗矩陣的(372,186)LDPC碼的編碼方法相比，本發(fā)明所提出的編碼方法在編碼性能上沒有損失，甚至在局部點上性能更為優(yōu)越。表二兩種(372，186)LDPC碼的編碼方法在AWGN下的編碼性能<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>同時，基于完全隨機構(gòu)造矩陣的編碼方法，由式(4)，可得采用方法一進行編碼的運算復雜度如下表三、四所示表三基于完全隨機構(gòu)造矩陣的編碼方法中的計算復雜度<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>3與稀疏矩陣相乘O(n)4與稀疏矩陣相乘O(n)5[—五r—Msn+[cs『]矩陣相加O(n)6與gxg矩陣相乘0(g2)表四基于完全隨機構(gòu)造矩陣的編碼方法中P2的計算復雜度序號操作說明復雜度1與稀疏矩陣相乘O(n)2與稀疏矩陣相乘O(n)3[#]+[《]矩陣相加O(n)4-r-1-[#+《]=7>rO(n)而本方法的實現(xiàn)復雜度由式(5)可得表五本發(fā)明編碼方法中P的計算復雜度序號操作說明復雜度1與稀疏矩陣相乘O(n)2￡_1[ASr]與下三角矩陣相乘O(n)對比可知，本方法的實現(xiàn)復雜度非常低，非常有利于硬件實現(xiàn)，具有很強的應用前學下面，根據(jù)附圖和兩個實施例更加詳細地解釋本發(fā)明實施例一本實施例為采用軟件實現(xiàn)本發(fā)明提出的LDPC編碼方法。其編碼方法包括以下步驟，如圖5所示編碼開始后，從步驟5a轉(zhuǎn)移到步驟5b，進行初始化校驗比特^的下標X初始化為0。然后轉(zhuǎn)入步驟5c，根據(jù)給定的碼長、碼率在碼字重疊、信息位縮短、校驗比特填充、校驗比特刪除、碼字隨機交織這五種方式中選擇一種或多種進行組合以實現(xiàn)，確定編碼方式，然后轉(zhuǎn)入步驟5d。22進入步驟5d后，開始接收信息序列J。,//,……，信息序列接收完畢后，轉(zhuǎn)入步驟5e。進入步驟5e后，判斷進行當前的碼長、碼率編碼的方式中是否需要采用信息位縮短的方式，如果是則轉(zhuǎn)入步驟5f，如果不是則轉(zhuǎn)入步驟5g。進入步驟5f后，將信息比特刪除對應的位數(shù)，然后轉(zhuǎn)入步驟5g.進入5g后，開始計算校驗比特值A(chǔ)，根據(jù)式(9)將對應的信息比特從存儲單元中讀取出來進行模二加法運算；然后進入步驟5h，判斷當前計算的校驗比特A是否為；^。(n=0，l,2，3,4,5)，如果不是轉(zhuǎn)入步驟5i，如果是，轉(zhuǎn)入步驟5j。進入步驟5i，將步驟5g的運算結(jié)果與上一校驗比特值相加，然后進入步驟5j。轉(zhuǎn)入步驟5j后，當前的計算結(jié)果即為校驗比特值，將其存儲起來。之后進入步驟5k，判斷當前的校驗比特&是否為;7,85，如果是，轉(zhuǎn)入步驟51，如果不是，x變?yōu)閤+l，轉(zhuǎn)入步驟5g。進入步驟51后，根據(jù)在步驟5c中確定的編碼組合方式，對生成的碼字進行對應的操作，實現(xiàn)給定的碼長碼率的LDPC編碼，之后轉(zhuǎn)入步驟5m。進入步驟5m后，將最終生成的碼字輸出。之后轉(zhuǎn)入步驟5n，至此完成編碼設(shè)計。實施例二本實施例為采用硬件的方法實現(xiàn)本發(fā)明的LDPC編碼方法。該硬件電路的組成及編碼工作過程，如圖6所示。在信息碼流61輸入的過程中，信息序列依節(jié)拍存儲入容量為186的存儲器62中。待186個信息比特存儲完畢之后，根據(jù)編碼方式計算電路63計算出的結(jié)果，對存儲器62中的數(shù)值進行相應操作。之后，6個校驗矩陣非零元素地址計算電路65-67從偏置因子及跳轉(zhuǎn)因子存儲器64中將偏置因子和跳轉(zhuǎn)因子讀取出來，完成相應運算，產(chǎn)生信息比特地ii:。六選一選擇器68每次選擇一個地址，根據(jù)該地址將相應的信息比特從信息序列存儲器62中讀出，送入加法器中。加法器的另一輸入來源于二選一多路選擇器69，該多路選擇器的選擇端由累加判決電路6a控制。生成的校驗序列和信息序列輸入碼字操作電路6b中，該電路根據(jù)編碼方式計算電路63的計算結(jié)果對生成的碼字進行相應的操作，最終生成的編碼結(jié)果由6c端輸出。2權(quán)利要求1、一種極短碼長密度奇偶校驗碼的編碼方法，基于碼長372比特、碼率1/2的LDPC碼的極短碼長LDPC，采用如表一所示的非零元素列位置組成的校驗矩陣；表一碼長372比特、碼率1/2的LDPC校驗矩陣中非零元素列位置第0000行000500720096015101800186第0001行0021006800930131017801860187第0002行0009008401010153015801870188第0003行0030007801030152018301880189第0004行0029008601170139017701890190第0005行0003008701070148017401900191第0006行0006009101160154016001910192第0007行0011007400980128015501920193第0008行0008007601110146016801930194第0009行0019008101230150018401940195第0010行0026008201200133015901950196第0011行0024007100990134017301960197第0012行0007008501180142016301970198第0013行0013006601120143017101980199第0014行0023007300970145017501990200第0015行0017007701000126016202000201第0016行0012006700940136018502010202第0017行0018006901100132016502020203第0018行0022006401140129016702030204第0019行0015006501150149016602040205第0020行0027008001220141015602050206第0021行0020006301130135018202060207第0022行0000008801040140017902070208第0023行0025006200950124016402080209第0024行0002009201190147015702090210第0025行0010007901210130017202100211第0026行0004009001060125016102110212第0027行0028007001090144016902120213第0028行0014008901050137017002130214第0029行0001008301020127018102140215第0030行0016007501080138017602150216第0031行001100570107013401830217第0032行0010006000950127018202170218第0033行0007003201200136016802180219第0034行0016005601050152016102190220第0035行0018004901000135017102200221第0036行0029005501010146018002210222第0037行0000003401220125016702220223第0038行0019004700980143017402230224第0039行0028003301210151016402240225第0040行0023005301180129015902250226第0041行0021003801080148017002260227第0042行0015003701100124016202270228第0043行0006003601170133015802280229第0044行0002004101040137015602290230第0045行0024004601230126015502300231第0046行0001004401090153017202310232第0047行0012004200970141016302320233第0048行0030005200930128017602330234第0049行0020003501150130016502340235第0050行0008005801160142017702350236第0051行0004005401190138017902360237第0052行0013003900990132018402370238第0053行0005004001020139016902380239第0054行0022005900940140017502390240第0055行0003005101030150017802400241第0056行0025004801130144016602410242第0057行0026005001110145016002420243第0058行0014006101060131015702430244第0059行0017004501120149017302440245第0060行0009003100960154018102450246第0061行0027004301140147018502460247第0062行004000870113012901620248第0063行0041008300970134016802480249第0064行0049008800980139017802490250第0065行0050007700960137017202500251第0066行0052007601190135016702510252第0067行0033006801100145017302520253第0068行0043007901200128017702530254第0069行0039006401030151017002540255第0070行0036007101090147018202550256第0071行0056008601220132017502560257第0072行0048008901120133015502570258第0073行0042006301160152018002580259第0074行0047007301080144015702590260第0075行0031007400950141016502600261第0076行0054007200940143015902610262第0077行0037009201230154018302620263第0078行0032006901010138016902630264第0079行0051008201060124015602640265第0080行0044007801150136017102650266第0081行0034007001180150016002660267第0082行0045008001070153017602670268第0083行0058006601020125016402680269第0084行0038009101040149018502690270第0085行0060007501000142018402700271第0086行0059006201110148015802710272第0087行0046006700930127016102720273第0088行0055008101210140016602730274第0089行0061008401140126016302740275第0090行0035009000990146017402750276第0091行0053006501170131018102760277第0092行0057008501050130017902770278第0093行001200660108014601670279第0094行0028009201200149018102790280第0095行0011008601130138018402800281第0096行0022007700930133015602810282第0097行0001009001180135018002820283第0098行0019009100950131017302830284第0099行0027006901030142017902840285第0100行0005008900970124015802850286第0101行0024007601210152017102860287第0102行0000006501070145015702870288第0103行0009007500940130017702880289第0104行0013008201090148016202890290第0105行0002006300980136016102900291第0106行0029006801140144016002910292第0107行0017008501020128016502920293第0108行0004006201230129017002930294第0109行0006007801220127016802940295第0110行0018007300960150016602950296第0111行0014007900990141017602960297第0112行0008008701040151015902970298第0113行0015006701010134018202980299第0114行0016007001120140017802990300第0115行0026007401190153016303000301第0116行0020006401170143016403010302第0117行0021008301000147018303020303第0118行0007008101060139017503030304第0119行0025008001160126017203040305第0120行0030007201100125017403050306第0121行0023007101050154018503060307第0122行0010008801110132016903070308第0123行0003008401150137015503080309第0124行002400490094014401840310第0125行0017003501220151017103100311第0126行0015006001190139016503110312第0127行0025004401050146018203120313第0128行0028003100930142017203130314第0129行0005003601070136018103140315第0130行0029005001230141015803150316第0131行0008005301120147016003160317第0132行0007005901100137015903170318第0133行0012003401130131017503180319第0134行0027005401210148016703190320第0135行0002005601020150017903200321第0136行0014005201010143016103210322第0137行0021005701160132017603220323第0138行0003004601200135018303230324第0139行0019004500970130015503240325第0140行0013003701140127017303250326第0141行0018004801040153016203260327第0142行0020003301060154016603270328第0143行0010004001080133016403280329第0144行0001005501030145016903290330第0145行0009005800980129018003300331第0146行0006003200990140017703310332第0147行0026004201000125016803320333第0148行0023004301150138016303330334第0149行0022004100950152018503340335第0150行0000006101090128015603350336第0151行0004003800960134015703360337第0152行0016005101170126017003370338第0153行0030004701110149017803380339第0154行0011003901180124017403390340第0155行003200890114015001640341第0156行0053007501220134017203410342第0157行0042006801040143016903420343第0158行0059007801190126018103430344第0159行0043008701060132018003440345第0160行0034007401050149015803450346第0161行0041008101080135017703460347第0162行0054007100930124016003470348第0163行0061006601030130016803480349第0164行0056007701070144015903490350第0165行0038006900980127016303500351第0166行0052006501230151017503510352第0167行0051006300990153018503520353第0168行0057006201120139016703530354第0169行0047007901000154015603540355第0170行0046007001100146017903550356第0171行0039008301150133015703560357第0172行0045007201130142016103570358第0173行0049008400950145017003580359第0174行0037008601210136017603590360第0175行0035009101090129017803600361第0176行0048007601020141018303610362第0177行0060008200960140017403620363第0178行0033008501010147015503630364第0179行0044007301170125018403640365第0180行0040006701160137017303650366第0181行0031006401110138017103660367第0182行0055008001200131016203670368第0183行0036008801180152016503680369第0184行0058009200970148016603690370第0185行00500090009401280182037003712、根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼方法，其特征在于，該方法g括以下步驟1)碼長372比特、碼率1/2的極短LDPC碼的編碼對于輸入的信息比特/。,/,，//，通過所述校驗矩陣計算得到校驗比特尸。，A,—，戶/，最終形成LDPC碼字V:F=v/,"…'，J=厶'//w,戶ft卩/，"…'，尹/w入其中A)=,5^96715|/,80p,=p0@/21//131④/,78p3。=&@/16@/75④/108e/13Se/|76P3f/,，/57①i;。70/。,/舊/32,④/,0①/60①/m④/,27①/,82a=p437m/,47/185Pl56=/7155/53/75/122①/|34@/1722)對所得LDPC碼進行碼字重疊、信息位縮短、校驗比特填充、校驗比特刪除、碼字隨機交織中的一種或多種組合方式，實現(xiàn)其它碼長、碼率的極短LDPC碼編碼，所述方式具體包括a)碼字疊加將"個碼長分別為A^，A^"，…，A^10、信息分組長度分別為A:(",/j:(2)，…,X(")的LDPC碼字(v(",v("，…,v('))，(v(2),v/2),…，v(2)),……，(《w，…，v^)進行疊加，得到一個新的碼長為t^w比特、信息分組長度為t《(')比特的ftW)，t尺('))LDPC碼(v('),…,v("),…,v(')，…，v("))，其,-=1V'=1'=1乂中w21;b)信息位刪除在編碼過程中將碼長372比特、碼率1/2的LDPC碼的186個信息比特中的A:個比特設(shè)定為0，并在編碼后將/t個信息比特刪除，得到一個新的碼長為372-A比特、信息分組長度為186-A比特的碼長為LDPC碼；c)校驗比特填充在編碼過程中將碼長372比特、碼率1/2的LDPC碼的186個校驗比特中的^個比特進行重復，從而完成碼長為372+"匕特、信息分組長度為186比特的(372+f，186)LDPC碼的編碼，其中Q0;d)校驗比特刪除在編碼過程中將碼長372比特、碼率1/2的LDPC碼的186個校驗比特中的/個比特刪除，從而完成碼長為372—比特、信息分組長度為186比特的(372-U86)LDPC碼的編碼，其中^0;e)碼字交織在編碼過程中將碼長372比特、碼率1/2的LDPC碼的碼字(v。,^，…，v"j進行任何形式交織所得到的具有新的排列順序的(372，186)LDPC碼(v，v，…，v')。全文摘要本發(fā)明涉及極短碼長密度奇偶校驗碼的編碼方法，屬于通信信道編碼
技術(shù)領(lǐng)域：
，方法包括碼長372比特、碼率1/2的極短LDPC碼編碼；對所得LDPC碼進行碼字重疊、信息位縮短、校驗比特填充、校驗比特刪除、碼字隨機交織等操作，實現(xiàn)其它碼長、碼率的極短LDPC碼編碼。本發(fā)明所提出的編碼方法在編碼性能上沒有損失，甚至在局部點上性能更為優(yōu)越。同時，與已有的基于完全隨機構(gòu)造矩陣的編碼方法相比，本方法的實現(xiàn)復雜度非常低，非常有利于硬件實現(xiàn)，具有很強的應用前景。文檔編號H03M13/11GK101465655SQ20091007718公開日2009年6月24日申請日期2009年1月20日優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日發(fā)明者殷柳國,裴玉奎,陸建華申請人:清華大學