LDPC校验矩阵的四环快速检测方法与流程

本普通发明属于通信编码领域，涉及一种ldpc校验矩阵的优化方法，尤其是具有准循环结构的校验矩阵的优化方法。

背景技术：

ldpc码是低密度奇偶校验码的简称，作为一种分组编码，其纠错性能非常优异，研究表明可以获得接近香农极限的性能，近年来成为纠错编码领域的研究热点，受到大家的广泛关注。

图1为四维单位阵iz示意图，图2为x＝1的四维循环移位单位阵iz’示意图，设计准循环ldpc码必须构造适当的校验矩阵，再通过一定的编码方式生成所需的码字。校验矩阵的构造步骤一般如下：首先生成维度为mb×nb的hb矩阵，再利用z维循环移位阵对hb矩阵扩展，得到维度为m×n的校验矩阵h，扩展维度z＝m/mb＝n/nb。hb矩阵由-1和随机整数x组成，0≤x≤z-1。由hb矩阵到h矩阵的扩展规则为：将hb中的-1元素用z维单位阵iz替换，iz见附图1所示；hb矩阵中的非-1元素用iz的循环移位阵iz’表示，首行循环移位次数为x，x＝1的iz’示例图如附图2所示。显而易见，经扩展后h仅由1和0元素组成。

有关资料表明消除校验矩阵h中的四环(环长为4的环，表示环上有4个1元素，环上其余元素均为0)对ldpc码的性能有很大提高，继续消除其它长度的环对提高码的性能效果不太明显。为了检测四环，常规方法需要对校验矩阵h中任意四个元素组成的环进行判断，比较次数为检测到四环后需要消除四环再对校验矩阵h重新检测，循环往复直到校验矩阵h中不存在四环为止，该方法运算量巨大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种ldpc校验矩阵的四环快速检测方法，用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种ldpc校验矩阵的四环快速检测方法，其中，包括：1)筛选出hb矩阵中的四环；2)判断该四环是否构成校验矩阵中的四环；若是，则执行3)；3)对hb矩阵中四环顶角的任意一个元素进行修正，破坏构成校验矩阵中的四环条件；重复步骤1)～3)，直到hb矩阵中所有四环均不构成校验矩阵中的四环后，结束。

根据本发明的ldpc校验矩阵的四环快速检测方法的一实施例，其中，筛选hb矩阵中存在的四环包括：hb矩阵中四环存在的条件为：hb矩阵中存在一个环，环的4个顶角元素为0或正整数，环上的其它元素均为-1，环的4个顶角元素位于hb矩阵的任意两行及两列，设行号分别为i1，i2，列号分别为j1，j2，则该4个元素记为hb(i1，j1)、hb(i1，j2)、hb(i2，j1)以及hb(i2，j2)；判断hb矩阵中的四环是否构成校验矩阵中的四环的判断规则为：计算(hb(i1，j2)-hb(i1，j1))modz和(hb(i2，j2)-hb(i2，j1))modz的值，分别记为d1和d2，然后判断d1是否等于d2，若相等，则hb矩阵中以该四个元素为顶角的四环会构成校验矩阵中的四环，则执行步骤3)；否则执行步骤1)继续检测。

根据本发明的ldpc校验矩阵的四环快速检测方法的一实施例，其中，步骤3)还包括：对hb矩阵中的四环进行修正：修改hb矩阵四环4个顶角元素hb(i1，j1)、hb(i1，j2)、hb(i2，j1)以及hb(i2，j2)中任意一个元素的值，在原值基础上增加一个修正因子△d，0＜△d＜z，z为将hb矩阵扩展为校验矩阵时的扩展维度。

根据本发明的ldpc校验矩阵的四环快速检测方法的一实施例，其中，z＝m/mb＝n/nb。

本发明一种新的ldpc校验矩阵的四环检测方法，运算量低，检测速度快，对优化ldpc校验矩阵构造、提升ldpc码性能具有重要意义

附图说明

图1为四维单位阵iz示意图；

图2为x＝1的四维循环移位单位阵iz’示意图；

图3为8×16维校验矩阵h内的四环示意图；

图4为z＝8，维度为8×16的扩展前矩阵hb及hb内的四环示意图；

图5为hb矩阵中满足校验矩阵四环条件的四环示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图3是8×16维校验矩阵h内的四环示意图，图4是z＝8，维度为8×16的扩展前矩阵hb及hb内的四环示意图，图5是hb矩阵中构成校验矩阵四环的四环示意图，如图3至图5所示，本发明ldpc校验矩阵的四环快速检测方法包括：

筛选基础矩阵hb中存在的四环。hb矩阵中四环存在的条件为：hb矩阵中存在一个环，环的4个顶角元素为0或正整数，环上的其它元素均为-1。环的4个顶角元素位于hb矩阵的任意两行及两列，设行号分别为i1，i2，列号分别为j1，j2，则该4个元素记为hb(i1，j1)、hb(i1，j2)、hb(i2，j1)、hb(i2，j2)。

判断hb矩阵中的四环是否构成校验矩阵中的四环。判断规则为：首先计算(hb(i1，j2)-hb(i1，j1))modz和(hb(i2，j2)-hb(i2，j1))modz的值，分别记为d1和d2，然后判断d1是否等于d2，若相等，则hb矩阵中以该四个元素(hb(i1，j1)、hb(i1，j2)、hb(i2，j1)、hb(i2，j2))为顶角的四环会构成校验矩阵中的四环(如附图5所示，d1＝(7-6)mod8＝1，d2＝(5-4)mod8＝1)，则执行步骤3)；否则执行步骤1)继续检测。

对hb矩阵中的四环进行修正。修正规则为：修改hb矩阵四环4个顶角元素hb(i1，j1)、hb(i1，j2)、hb(i2，j1)、hb(i2，j2)中任意一个元素的值，在原值基础上增加一个修正因子△d，0＜△d＜z，z为将hb矩阵扩展为校验矩阵时的扩展维度，如前述定义，z＝m/mb＝n/nb。

重复执行步骤1)～步骤3)，直到hb矩阵中的所有四环均不构成校验矩阵

中的四环为止。

经过上述步骤，即可实现ldpc校验矩阵的四环快速检测及消除。

以下以mb＝16，nb＝32，z＝128为例对常规四环检测方法与本文方法的检测

对象维度进行比较：

通过比较可知，检测对象维度下降为常规方法的1/z，因此检测速度大大提高。

本发明将校验矩阵扩展之前的矩阵hb作为四环检测对象。分下述几步进行：首先筛选出hb矩阵中的四环；判断该四环是否构成校验矩阵中的四环；若是，则执行3)对hb矩阵中四环顶角的任意一个元素进行修正，破坏构成校验矩阵中的四环条件；重复步骤1)～3)，直到hb矩阵中所有四环均不构成校验矩阵中的四环为止。与现有技术相比，本发明降低了检测对象维度，实现了低运算量的四环快速检测及消除。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。