专利名称：：一种速率兼容的低密度奇偶校验码编码方法和编码器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及低密度奇偶校验码(LDPC)的编码技术，特别涉及一种速率兼容的LDPC编码方法和编码器。
背景技术：
：低密度奇偶校验码(Low-DensityParity-CheckCodes,LDPC)是一类线性分组码，其校验矩阵可以用二进制矩阵表示，如图l所示，每一列有j个1(即列重量为j),每一行有k个l(即行重量为k),而其他元素都是零，其中j々3，J^y,j、k为较小的整数。LDPC的校验矩阵还可以用一种双向图来表示，现在一般称为Tanner图。Tanner图与二进制校验矩阵是直接对应的。如图2所示，Tanner图中下面是变量节点(X,A,...,)，可认为是一个码字中的一个比特、或校验矩阵中的一列；上面是校验节点(c。,q，...,。，每个节点代表一个校验方程、或校验矩阵中的一行。当码字中某一比特包含在某一校验方程中时，图2中相应节点之间存在连线。对于每个节点，与之相连的边的数目称为这个节点的度(degree)。低密度校验矩阵的结构对于码的性能有决定性的作用。不同的构造方法都是为了实现以下几个目的优化非规则码节点度数分布；增大图中的周期，减少编码复杂度。Tanner图中的节点如果构建成如图3所示形式，则图中的短环周期为4。目前，准循环的LDPC码被越来越多地应用到实际通信领域中。该码的校验矩阵是一个大小为(^xz)x(xz)的矩阵，用H来表示，其中，z表示扩展因子。该校验矩阵H由许多大小为zxz的循环特征矩阵和全零阵构成。具体该校验矩阵的形成方式为定义P是一个大小为zxz的单位矩阵的移位矩阵，其形式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>上述P矩阵进行不同偏移量的循环移位得到多个大小为zxz的循环特征矩阵，校验矩阵H就由这些循环特征矩阵和全零阵构成。具体校验矩阵的形式如下式所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，尸碌表示对矩阵p进行《次循环移位后得到的矩阵，如果《=-1,则/^=0。定义<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>则校验矩阵可以表示为/^/^,其中，校验矩阵H的大小为MxiV,且<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>。将#6称为校验矩阵的基础矩阵，根据该基础矩阵和替换矩阵P就可以得到校验矩阵。(A2kxJ,其中i^对应于系统基础矩阵A由两部分构成<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>比特，7/62对应于校验位比特。速率兼容(Rate-Compatible,RC)的LDPC码在实际的分组数据通信中有着极其重要的作用。速率兼容码的一个主要优点就是只需一对编、译码器即可完成各个速率的编码、译码工作。除了具有低复杂度的优点外，速率兼容码还为自动重发请求(AutomaticRepeatRequest,ARQ)/前向纠確昔(ForwardErrorCorrection，FEC)协议提供了一个有效的框架。目前的速率兼容码，均是通过打孔方式实现的不同速率的编译码操作，这种方式不能保证在一个很大的码率范围内的LDPC码的性能。这是因为在高码率的情况下，打孔打掉了大部分译码器需要的软信息，从而导致译码失败。
发明内容有鉴于此，本发明提供一种速率兼容的LDPC编码方法和编码器，利用由该方法和编码器进行速率兼容的LDPC编码，能够极大提高的编码性能。为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案一种速率兼容的低密度奇偶校验码的校验矩阵获取方法，包括选捧母码矩阵，并确定基础扩展矩阵的大小+Am)x(+Aw),其中，,「l表示向上取整，i。为母码矩阵对应的码率，附6和分别为母码矩阵的行数和列数，R为目标码率；将基础扩展矩阵H"(^。"划分为六个子矩阵，7//o附r—妙/o附r一m/owef—r妙f，其中，仏w为所述母码矩阵的信息子矩P车，/f戸"'^为戶斤述母石马头巨P车6々才交马全子头巨P车，T/"PP"—Wg》'、^^/o附c」e/,、ytoiver—冊'rf、^y/ower—大'J、分另l1为xAm、Amx("6—mfc)、A附xm^、AwxAm;将子矩阵/r,-的所有元素设置为-l;对于子矩阵w-mW,将预设的对角线上的所有元素设置为0,其余元素设置为-1，所述预设的对角线为连接第(2"一0^行第0列元素和第"m6-l行第,-l22列元素的对角线，以及连接第("-1)%行第，的元素和第(2"-!行第气—i列元素的对角线，其中，n=l,...,Ax，且n为正整数；构造子矩阵W-柳的掩码矩阵7/=:柳为具备多条对角线的下三角矩阵，所述多条对角线中包括掩码矩阵的主对角线和Ax条副对角线，其中阵/^。，-^中所述预设对角线的延长线，所述多条对角线上的所有元素设置为1，其余元素设置为O;才艮才居子矩阵i/f咖、^r鄉、i/卿"-"沐、H'。，-冊W禾口子矩阵i/'瞎。".沐的掩石马矩阵确定子矩阵w的掩码矩阵妙的度分布，构造掩码矩阵妙；将掩码矩阵//-;-中所有取值为0的元素在子矩阵中对应的元素设置为"-r，，将矩阵/c:-"沐中主对角线上的元素在子矩阵w-〃沐中对应的元素设置为"0",将掩码矩阵//=:-妙中所有取值为0的元素在子矩阵//'。，-^中对应的元素设置为"-r，；根据最小环长最大化准则，为矩阵/c:-"沐中副对角线上的元素在矩阵w膨-"'沐中对应的元素以及矩阵/^:-妙中取值为"r，的元素在子矩阵/7',，中对应的元素设置对应的偏移量；将确定的六个子矩阵进行合并得到所述基础扩展矩阵；利用当前扩展因子z对所述基础扩展矩阵进行修正处理，并利用大小为zxz的替换矩阵P对修正后的基础扩展矩阵进行扩展，得到校验矩阵，其中，利用得到的校验矩阵对待编码数据进行LDPC编码。较佳地，根据最小环长最大化及短环个数最小化准则，构造掩码矩阵7/=;-'*，满足最小环长大于等于6。较佳地，根据r.r.r.r、^、和<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>数系数(^,...,9,/)1,...,/)9,使所述基础扩展矩阵的最小环长大于等于6，其中，c,，…，c;为非负整数，^x为扩展因子的最大值，《r-钠为子矩阵W-咖中第i'行第j'列的元素取值，且i'和j'为所述副对角线上元素的索引，《胃-妙为子矩Z=，「，表示向上取整，K为当前编码的信息比特长度，&=一加6，阵W"祈中第i行第j列的元素取值，且i和j为子矩阵W-(妙中与掩码矩阵妙中取值为"1"的元素对应的元素索引專支佳地，所述》f正处理为(A/)々乂modi)W,其中，A/为基础扩展矩阵y。"中第i行第j列的元素取值，(《)m。d,为A/修正后的元素取值。下的基础扩展矩阵；在进行LDPC编码时，根据当前的目标码率选择相应的基础扩展矩阵，并执行所述修正处理和扩展操作，得到校验矩阵。一种速率兼容的低密度奇偶校验码的编码器，包括基础扩展矩阵确定单元，用于选择母码矩阵，并确定基础扩展矩阵的大小(w^+Am)x(+Am),其中，A附=Ax>/^,Ajc=,「]表示向上取整，尺。为母码矩阵对应的码率，m/和分别为母码矩阵的行数和列数，R为目标码率；将基础扩展矩阵ir"f"划分为六个子矩阵，,其中，//r""为所述母码矩阵的信息子矩，其中//f鄉是双对角线的准下三角矩阵；在具体实施例中，选择的母码矩阵行数为/^=16，列数&=32，母码码率为1/2,母码矩阵由大小为16xl6的系统位子矩阵7/f自和大小为^"6的校-验位子矩阵组成，其中Hr鄉是双对角线的准下三角矩阵；其中，系统位子矩阵/^自=243227-1-152-167-1"-326-1-1-1-1163-1'-—12_1-1381-1232315-11992473108—-1-1252-1-1-1-1235102-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1232-1--1339-1_1-1-1211--1-153284-1-1-1-"0-1-1-1357-1-1-8262981781638239-1-113251285-1513621898-1-1205337373130"036181176-1_1232295135-123367254138176-111335740-1362266297332-1-12B37948-12691811607377-1255370332-110693329152-1_12255212-16922465280-1-11643683619361531475才交-验位子矩阵i/f=00-1-1-1-100-1-1B0-100336(13)根据码率R，确定需要构造的基础扩展矩阵W的行数和列数，该基础扩展矩阵行凄史为附6+Am，列凄史为"A+Am，AW=mfcAx;其中，由i=((+AvAx)—(m6+wAx))/("*+vAx),且io=("广，可得出Ax=,「，表示向上取整，A为母码矩阵对应的码率。这样，就可以根据码率为A的母码矩阵大小扩展出码率为R的基础扩展矩阵的大小。当然，本步骤仅确定了基础扩展矩阵的大小，在后续步骤还需要进一步确定基础扩展矩阵的具体取值，然后通过对该基础扩展矩阵进行替换就可以得到码率为R的校验矩阵；在具体实施例中，由于LDPC的目标码率为R=l/3，则基础扩展矩阵的码率也为R-1/3,又根据母码码率R。-1/2，可得Ax-l,/^=/^=16,因而得出基础扩展矩阵的行数为32，.列数为48。步骤302，将基础扩展矩阵/T^'。"划分为六个子矩阵由选择的母码矩阵扩展得到基础扩展矩阵，因此，将母码矩阵作为基础扩展矩阵中左上角的矩阵，并据此将基础扩展矩阵划分为多个子矩阵，再逐个确定除母码矩阵之外的其他子矩阵的取值，从而最终确定基础扩展矩阵。具体地，将基础扩展矩阵/r",。"划分为六个子矩阵，即^r/ower—妙^"/ower—m/d/o眺f—r妙f,其中，i/一m为母码矩阵的信息子矩阵^^7。n'(y为"^T石马杀巨P车的冲交^^子头巨卩车，^""p戸一r妙f、jyr/匿r一妙、^^/o雖一附iW、".g/w为才广展出的子矩阵，大小分别为在具体实施例中，基础扩展矩阵/T""如图4所示，矩阵包括5个部分，其中，左上角是大小为16x32的母码矩阵//广的""，/f广細=[仏，训i/^。勿]，扩展吾卩分//卿"一".沐、/^"'。離-妙、^"/。脏—冊w、rigAf头巨p车大刁、分另iji匀为16x16。步骤303,将子矩阵/T,-一'中的所有元素i殳置为-l。步骤304,对于子矩阵W)、将预设的对角线上的所有元素设置为0,其余元素设置为-1。本步骤确定子矩阵//'歸-^中所有元素的取值。如图5所示，子矩阵^。旨—^呈现双对角线的形式。在各个对角线上的所有元素设置为o，其余元素设置为-1。具体对角线为连接第(2"—行第0列元素和第mn「l行第,-l列元素的对角线，和，连接第("-l)mj亍第^的元素和第(2"-1M—^于222第^-l列元素的对角线。其中，n的取值为小于等于Ax的所有正整数，即n从l开始取，一直取到Ax,当n取任一值时，得到两条对角线，因此子矩阵//'離-g共有2Ax条对角线。这样，即可以确定子矩阵/Z',"w的所有元素取值，最终确定的子矩阵//'。，-^行重为1，列重为Ax。15在具体实施例中，构造基础扩展矩阵下半部分中间大小为16xl6的矩阵时，首先将矩阵中所有元素置为"J"，再将对角线上的元素置为"0"，此处由于AxM,因此n仅取l,从而第一条对角线连接的是子矩阵/Z'。"M中第8行第0列的元素与第15行第7列的元素，第二条对角线连接的是子矩阵^旨-""中第O行第8列的元素与第7行第15列的元素；该子矩阵的行重为1,列重也为1;/j/owrmid—一1—1—1—1一1一1—1_18_1_1-1-1_1-1-_i_i-i-i-i-i-i-1_10_1-1-1-1-1_-1-1-1-1-1-10_〗_〗_〗Jj_〗_〗_〗—〗_—1_1_1_1_1一1—10_1_1—1—1—1—1—1—步骤305,根据子矩阵"^构造一个与基础扩展矩阵右下角的子矩阵"/證—相对应、且结构相同的掩码矩阵。本步骤构造的掩码矩阵i/^;-嚇中的元素值为"o"或"r，，其中，"o"表示没有矩阵运算，"r表示有矩阵运算。具体地，子矩阵w-柳的掩码矩阵//=:—"沐为具备多条对角线的下三角矩阵，其中，多条对角线中包括掩码矩阵7^:-"沐的主对角线和Ax条副对角线，其中，Ax条副对角线为子矩阵W"w中所有对角线的延长线，如图5所示。并且，在掩码矩阵//=;-柳中，各个对角线上的所有元素设置为i，其余元素设置为o。.在具体实施例中，掩码矩阵是一个具有双对角线的下三角矩阵，且副对角线是由子矩阵a'。旨-^的第一条对角线延长得到的，具体该掩码矩阵00B08000B000a00000000800000000000000000000000800a000000000B0008000000000B000B000000B000000000000000000000000B0000B0B0000000000000800000000000000B0000000a0000.000800000000B0000B00000000000aB800800080000000B000008B00BB000000步骤306,才艮^居子头巨P车7/一抓、、^""P,一"W、^f/。歐—mW和子杀巨阵^7。i附一rigA,的掩码矩阵确定子矩阵^的掩码矩阵i^:,的度分布，构造掩码矩阵本步骤中，可以采用密度演化理论根据已经确定的几个子矩阵的结构，确定子矩阵城的掩码矩阵域的度分布，采用渐进加边方法构造掩码矩阵//=;妙。该掩码矩阵//=;-妙与掩码矩阵i/^;^沐类似，其中的元素值为"o"或"r,"o"表示没有矩阵运算，"r表示有矩阵运算。优选地，在构造掩码矩阵//=;-咏的过程中，依照最小环长最大化及短环个数最小化的准则进行。在具体实施例中，根据已经构造好的4个部分的结构，采用密度演化理论，得到左下角掩码矩阵/f^;-'祈的列重分布为0.6875x。+0.125x2+0.1875x16,也就是列重量分别为0、2、16的列数占总列数比例分别为0.6875、0.125、0.1875;再采用渐进加边算法加边使基础扩展矩阵V的最小环长最大化，即最小环长>6,以及短环个数最小化，得到的掩码矩阵为/f-:-妙=17B0000000000011110BB000000101:110000000000001111Q0a0a0BaB001110000000000010111000000000000011100000000000001110000000000000111000000000080011100000000000001110000000000000111B08880aB00B0011188B8BBB0000011100000000000001118B800B80BBB011100000B0000000111据禾步骤307,根据最小环长最大化准则，为矩阵//=;-"沐中副对角线上的元素在矩阵w。鹏-"沐中对应的元素以及矩阵中取值为"r的元素在子矩阵H,。、附,中对应的元素设置对应的偏移量，并将矩阵H/麵v.沐和w。w—妙中的其余元素设置为"-r。本步骤中，根据掩码矩阵//=:-一'和//=;-^，确定相应的子矩阵w"-一'和H=;Jef'的元素取值。具体地，才艮《。離—孝=(qxz-2xy'2x/2xy+qx/x/+C4X/2+C5X/+C6x/x/+C7x/+C8xj.+C9)modOmax)《證-"沐y-'2+D2x/'2x/+i)3xZ'x尸+2)^'2+々尸+Z)6W'x乂'+07x/'+D8x_/'+D9)mod(zmax)数系数c;,...,c;,A,...,A，使基础扩展矩阵的最小环长大于等于6，其中，q，…，c;为非负整数，z^为扩展因子的最大值，《r-"'沐为子矩阵w-一中第i'行第j'列的元素取值，且i'和j'为子矩阵/f'。，-柳中副对角线上元素的索引，《卿-妙为子矩阵W-砂中第i行第j列的元素取值，且i和j为子矩阵W-站中与掩码矩阵/^:-妙中取值为"1"的元素对应的元素索引。将矩阵W—一'和w^/'中的其余元素设置为"_r，。'在具体实施例中，首先配置左下角子矩阵W-^的偏移量在W-'^'中，将对应于掩码矩阵^^:,中元素为"0"的位置均填充"-l"，其余部分采配置整用下述计算公式得到的《證—妙=(fxy2+,2+11xz.xy+20x+13x乂+20)modO腿)，式中，a'。贈」祈是扩展部分左下角子矩阵W^'中第i行、第j列的元素，z^为扩展因子z可取得的最大值；=384,mod为求余运算符号；于是得到左下角子矩阵W-砂-3-1176189226215il2-113821825029243186337-1288193116-1185210347-1262237262-1375274245-160321335-185158-16661218-1313889-128022528-112932235-131845"0-179162270一118030680接下来配置右下角子矩阵W-一'的偏移量在^。旨—一'中，先将主对角线上的元素为填为"0",再将副对角线上的元素采用下述公式计算《，醫—"加=(2x/2+5x/+3x〖x/—109x/—201x_/+2400)mod(>max)式中，/^"沐是扩展部分右下角矩阵子^。鹏-妙中第^'行、第7列的元素，且/=8,9,...,15，y=i-8;该元素满足在副对角线上；、x为扩展因子z可取得的最大值，z皿-384,mod为求余运算符号，最后将其余位置元素置为"-l";j岁^"/OHW—厂妙f—0一112826036322521冊-1-1368190_步骤308,将确定的六个子矩阵合并成基础扩展矩阵。至此，即可以得到基础扩展矩阵。上述步骤301-308的操作可以由前述编码器中的基础扩展矩阵单元完成相应功能。步骤309，根据当前扩展因子z对基础扩展矩阵W'。"进行修正处理，得到^f'务正后的基础扩展矩阵Hm。d,。母码矩阵是根据最大的扩展因子zmax得到的，并且在上述确定各个子矩阵的过程中，也是基于母码矩阵和最大扩展因子进行的，因此步骤308中合并得到的基础扩展矩阵也是与最大扩展因子相应zmax的。而在实际应用中，进行编码的扩展因子z可能小于最大扩展因子；，，因此，需要根据实际扩展因子z对基础扩展矩阵进行修正，以使该修正后的基础扩展矩阵W厕中所有元素的值都小于LDPC码的扩展因子z。优选地，具体修正方式为(A/)其中，V为基础扩展矩阵W"中第i行第j列的元素取值，(《)m。d—为A/修正后的元素取值。在具体实施例中，信息比特长度分别为1060、2020、5114,对应的扩展因子.工分别为67、127、320,从而得到3个i务正后的矩阵A細"e、514'该麵二2020—7610'118:189121023612658861246315313扁l96-1-116M0029-123-58_1T555-19135148l的143"614635-243U042237301374170:310-刚-112-115-33-276-40280印27fi12fi17623330H9208280m20448000000-101002W180210306本步骤的操作可以由前述LDPC编码器中的修正处理单元完成相应功台匕月匕(步骤310，利用大小为zxz的替换矩阵p,对修正后的基础扩展矩阵进21行扩展，得到实际编码时所需的(,+Aw)xz行(+Am)xz列的校验矩阵H。具体进行扩展的方式与现有相同，这里就不再赘述。在具体实施例中，信息比特长度分别为1060、2020、5114,对应的扩展因子〖分别为67、127、320，从而得到3个大小分别为2144x3216、4064x6096、10240xl5360的才交-睑矩阵//腳、i/2。2。、//5114。本步骤的操作可以由前述LDPC编码器中的扩展单元完成相应功能。步骤311，利用步骤310确定的校验矩阵H对待编码数据进行LDPC编码。接下来，就可以利用得到的校验矩阵进行LDPC编码。下面简单介绍一下编码过程，仍以上述具体实施例的参数为例码率R4/3，把一个码字X划分为7V-2M个信息比特s、M个校验比特q和M个校验比特c2,x=[s,c,，c2],相应地，把2MxN的校验矩阵H划分为6块稀疏矩阵，=A//2//3仏仏,W//,,//2,//3,//4,//5和//6,大小分别为似x(AT—2M)、MxM、MxM、Mx(iV—2M)、MxM、MxM,#4居//7=0、可得//j^//2//j仏AA于是可以得到Axs+Z^xcf+Z^xg^Or，由于//3是全零矩阵，推出《=/V1//,;再由//4xs+i/5xClr+//6xc〖=0r,进一步推出c=i/6-1(i/4xs+/f5xc「)；由于矩阵//2采用双对角线的准下三角结构，^采用严格下三角结构，因此/f2-'和W具有非常简单的形式，可以直接按照上边计算公式得到校验比特部分q和cv,并且可以保证编码器具有线性复杂度。利用校验矩阵H进行编码的具体操作步骤采用现有方式，具体如下步骤l:将&=&>^-《个O比特加在K比特的信息块前，构成&xz比特信息比特s;例如，当K^1060时，、=&xZ—《=16x67-1060=12;步骤2:对校验矩阵H中的子矩阵[/^IA]进行初等行变换，将校验矩阵I/f2]中的所有行都加到第一行中，计算出校验码的第一块；由于子矩阵//2是下三角矩阵，因此首先从第一行开始算起，如上进行计算。步骤3:根据子矩阵[/^lz/2]用递推方法计算出其他校验位，与步骤2计算出的校验码一起构成Cl;步骤4:根据子矩阵[//41//51i/6]用递推的方法计算出校验位c2;步骤5:在s中删除在步骤1中添加的0比特。如果码字x剩下的比特数不等于N,则码字X尾部的；^2^xz-AT+尺(y为一个较小的数)个校验比特需要删除，例如，当K:1060时，"2/^xz-7V+^2xl6x67-3180+106(^24。这样，即完成了利用依照本发明方法得到的校验矩阵进行LDPC编码的过程。上述利用校验矩阵进行LDPC编码的操作可以由前述LDPC编码器中的编码单元完成相应功能。至此，本发明中速率兼容的LDPC编码方法流程结束。通过上述方式，可以根据合适的母码矩阵得到各种码率下的校验矩阵，从而实现速率兼容的LDPC编码。在上述本发明的具体实现过程中，可以针对各种可选的目标码率，执行步骤301-308，然后将得到的基础扩展矩阵与相应的目标码率对应保存。在进行实际LDPC编码时，根据当前的码率要求选择目标码率，再提取出与该目标码率对应的基础扩展矩阵，执行步骤309~310进行修正处理和扩展，得到相应的校验矩阵，再利用步骤311进行LDPC编码。这样，前述步骤301~308的操作可以预先执行并保存，能够减少LDPC编码时的实时运算量，提高编码速度。的方式，在编码器中的具体实现可以为编码器中的基础扩展矩阵确定单元包括确定子单元和存储子单元，其中，确定子单元用于针对各种可选的目标码率，执行步骤301-308,然后将得到的基础扩展矩阵与相应的目标码率对应保存在存储子单元中。修正处理单元在获取基础扩展矩阵确定单元得到的基础扩展矩阵时，优选地，从基础扩展矩阵确定单元中的存储单元中提取与当前目标码率对应的基础扩展矩阵。由上述本发明的具体实现过程可见，在构造速率兼容的LDPC码过程中，本发明中采用由母码矩阵进行扩展得到基础扩展矩阵，再由基础扩展矩阵进行扩展得到校验矩阵的方式。上述方式与现有的打孔方式相比，尽量保留了译码的有用信息，并且在确定基础扩展矩阵的过程中，根据最小环长最大化的准则进行，因此能够提高译码性能。为了鉴定依照本发明方式形成的LDPC码的传输性能，采用AWGN信道模型对本发明构造出的LDPC码的传输性能进行了仿真试验，并与现有技术中通过打孔方式卖现的LDPC码进行了性能比较。表1为用于试^r和分析性能的实施例各个参数的设置情况。参数名称数值信息位长(K)1024码率2/3调制模式BPSK信道模型AWGN译码方式LDPC:Log-BP最大迭代次数=50图6为本发明与现有技术中构造的LDPC码的误帧率(BLER)和信噪比(Eb/No)之间的性能对比曲线关系。在图6中，虚线是按照现有技术中打孔方式实现的LDPC码的传输性能曲线，实线按照本发明的方法实现的LDPC码的传输性能曲线。由图6可见，同现有的打孔技术相比，采用本发明构造的LDPC码的误帧率性能优于现有技术。性能进行了仿真和比较。表2为用于试验和分析性能的实施例各个参数的设置情况。24<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>译码方式Turbo:Log-MAP最大迭代次|史=8LDPC:Log-BP最大迭代次数=50图7为本发明中的LDPC码与现有Turbo码的误帧率(FER)和信噪比(Eb/No)之间的性能对比曲线关系。在图7中，虚线是Turbo码的传输性能曲线，实线是本发明中LDPC码的传输性能曲线。由图7可见，采用本发明构造的LDPC码的误帧率性能良好在信息位长度为2020，误帧率为10—3时，LDPC码比Turbo码多0.08dB的增益；在信息位长度为5114时，误帧率为10-3时，LDPC码比Turbo码多O.ldB的增益；并且在误帧率为l(T4时，LDPC码能够克服Turbo码存在的地板效应。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。权利要求1、一种速率兼容的低密度奇偶校验码的校验矩阵获取方法，其特征在于，该方法包括选择母码矩阵，并确定基础扩展矩阵的大小(mb+Δm)×(nb+Δm)，其中，id="icf0001"file="A2009100855160002C1.tif"wi="56"he="13"top="57"left="20"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>id="icf0002"file="A2009100855160002C2.tif"wi="5"he="5"top="62"left="79"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>表示向上取整，R0为母码矩阵对应的码率，mb和nb分别为母码矩阵的行数和列数，R为目标码率；将基础扩展矩阵Hextension划分为六个子矩阵，<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msup><mi>H</mi><mi>extension</mi></msup><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>H</mi><mi>b</mi><mi>system</mi></msubsup></mtd><mtd><msubsup><mi>H</mi><mi>b</mi><mi>parity</mi></msubsup></mtd><mtd><msup><mi>H</mi><mrow><mi>upper</mi><mo>_</mo><mi>right</mi></mrow></msup></mtd></mtr><mtr><mtd><msup><mi>H</mi><mrow><mi>lower</mi><mo>_</mo><mi>left</mi></mrow></msup></mtd><mtd><msup><mi>H</mi><mrow><mi>lower</mi><mo>_</mo><mi>mid</mi></mrow></msup></mtd><mtd><msup><mi>H</mi><mrow><mi>lower</mi><mo>_</mo><mi>right</mi></mrow></msup></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0003"file="A2009100855160002C3.tif"wi="80"he="12"top="95"left="20"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>其中，Hbsystem为所述母码矩阵的信息子矩阵，Hbparity为所述母码矩阵的校验子矩阵，Hupper_right、Hlower_left、Hlower_mid、Hlower_right大小分别为mb×Δm、Δm×(nb-mb)、Δm×mb、Δm×Δm；将子矩阵Hupper_right的所有元素设置为-1；对于子矩阵Hlower_mid，将预设的对角线上的所有元素设置为0，其余元素设置为-1，所述预设的对角线为连接第id="icf0004"file="A2009100855160002C4.tif"wi="17"he="9"top="152"left="96"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>行第0列元素和第nmb-1行第id="icf0005"file="A2009100855160002C5.tif"wi="10"he="8"top="154"left="177"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>列元素的对角线，以及连接第(n-1)mb行第id="icf0006"file="A2009100855160002C6.tif"wi="5"he="8"top="168"left="112"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>的元素和第id="icf0007"file="A2009100855160002C7.tif"wi="22"he="9"top="167"left="144"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>行第mb-1列元素的对角线，其中，n＝1，...，Δx，且n为正整数；构造子矩阵Hlower_right的掩码矩阵HMASKlower_right为具备多条对角线的下三角矩阵，所述多条对角线中包括掩码矩阵HMASKlower_right的主对角线和Δx条副对角线，其中，所述Δx条副对角线为所述矩阵Hlower_mid中所述预设对角线的延长线，所述多条对角线上的所有元素设置为1，其余元素设置为0；根据子矩阵Hbsystem、Hbparity、Hupper_right、Hlower_mid和子矩阵Hlower_right的掩码矩阵确定子矩阵Hlower_left的掩码矩阵HMASKlower_left的度分布，构造掩码矩阵HMASKlower_left；将掩码矩阵HMASKlower_right中所有取值为0的元素在子矩阵Hlower_right中对应的元素设置为“-1”，将矩阵HMASKlower_right中主对角线上的元素在子矩阵Hlower_right中对应的元素设置为“0”，将掩码矩阵HMASKlower_left中所有取值为0的元素在子矩阵Hlower_left中对应的元素设置为“-1”；根据最小环长最大化准则，为矩阵HMASKlower_right中副对角线上的元素在矩阵Hlower_right中对应的元素以及矩阵HMASKlower_left中取值为“1”的元素在子矩阵Hlower_left中对应的元素设置对应的偏移量；将确定的六个子矩阵进行合并得到所述基础扩展矩阵；利用当前扩展因子z对所述基础扩展矩阵进行修正处理，并利用大小为z×z的替换矩阵P对修正后的基础扩展矩阵进行扩展，得到校验矩阵，其中，id="icf0008"file="A2009100855160003C1.tif"wi="16"he="12"top="98"left="20"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>id="icf0009"file="A2009100855160003C2.tif"wi="5"he="5"top="101"left="41"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>表示向上取整，K为当前编码的信息比特长度，kb＝nb-mb；利用得到的校验矩阵对待编码数据进行LDPC编码。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据最小环长最大化及短环个数最小化准则，构造掩码矩阵//=;妙，满足最小环长大于等于6。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>配置整数系数C,，…,C;,A，…，D9,使所述基础扩展矩阵的最小环长大于等于6，其中，C,，…，C9为非负整数，z^为扩展因子的最大值，《，柳为子矩阵W-一'中第i'行第j'列的元素取值，且i'和j'为所述副对角线上元素的索引，《附妙为子矩阵//'歸-妙中第i行第j列的元素取值，且i和j为子矩阵/f'。匿-妙中与掩码矩阵妙中取值为"r，的元素对应的元素索引。4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正处理为,其中，A/为基础扩展矩阵/f"中第i行第j列的元素(V)"取值，(《乙d一为V修正后的元素取值。5、根据权利要求1到4中任一所述的方法，其特征在于，预先稂据多个可选的目标码率选择目标矩阵并确定各个目标码率下的基础扩展矩阵；在进行LDPC编码时，根据当前的目标码率选择相应的基础扩展矩阵，并执行所述修正处理和扩展操作，得到校验矩阵。6、一种速率兼容的低密度奇偶校验码的编码器，其特征在于，该编码器包括基础扩展矩阵确定单元，用于选择母码矩阵，并确定基础扩展矩阵的大小足—i<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>,「i表示向上取整，^为邓D母码矩阵对应的码率，/^和分别为母码矩阵的行数和列数，R为目标码率；将基础扩展矩阵f。"划分为六个子矩阵，ify^"^fem^r/W7'(vj^wppef—Wg/i//靜er—/owe*——m/t//owe/*—r砂f，其中，w自为所述母码矩阵的信息子矩P车,为戶斤述母石马头巨卩车的才交马全子头巨F车，#卿"—"'沐、^^騰r一fe/;、H,。ww一冊.d、^7匿r一rigfc大小分别为f^xAn、Amx(—m6)、Amxmfc、AmxAm;^1夸子少巨阵/7卿""-"'沐的所有元素设置为-l;对于子矩阵i/'。旨-mW，将预设的对角线上的所有元素设置为0,其余元素设置为-1,所述预设的对角线为连接第^Lll^行第0列元素和第WW-1行第，-1列元素的对角线，以及连接第("-l)/^行第，的元素和第P"-l)/^一i行第列元素的对角线,其中，n=1&，且n为正整数；构造2子矩阵y。匿—的掩码矩阵//^^—为具备多条对角线的下三角矩阵，所述多条对角线中包括掩码矩阵/^:-一'的主对角线和Ax条副对角线，其中，所述Ax条副对角线为所述矩阵中所述预设对角线的延长线，所述多条对角线上的所有元素设置为1，其余元素设置为0;根据子矩阵W加"1、H/。鄉、/T，-'、mW和子矩阵//'。曹—的掩码矩阵确定子矩阵'祈的掩码矩阵的度分布，构造掩码矩阵//=;-,将掩码矩阵/^:-柳中所有取值为0的元素在子矩阵v。，-一'中对应的元素设置为"-r，，将矩阵//=:-"沐中主对角线上的元素在子矩阵w。歐-"'沐中对应的元素设置为"o"，将掩码矩阵/^:-妙中所有取值为o的元素在子矩阵//'。，-^中对应的元素设置为"-r;才艮据最小环长最大化准则，为矩阵中副对角线上的元素在矩阵w—"沐中对应的元素以及矩阵^m咏中取值为"1"的元素在子矩阵H'。旨-妙中对应的元素设置对应的偏移量；将确定的六个子矩阵进行合并得到所述基础扩展矩阵；修正处理单元，用于利用当前扩展因子z对所述基础扩展矩阵确定单元得到的基础扩展矩阵进行修正处理；扩展单元，用于利用大小为zxz的替换矩阵P对所述^i务正处理单元得到的修正后的基础扩展矩阵进行扩展，得到校验矩阵，其中，^,「l表示向上取整，K为当前编码的信息比特长度，&=wfr-mfc;编码单元，用于利用所述扩展单元得到的校验矩阵对待编码数据进行LDPC编码。7、根据权利要求6所述的编码器，其特征在于，所述基础扩展矩阵确定单元包括确定子单元和存储子单元，所述确定子单元，进一步用于根据多个可选的目标码率选择目标矩阵并确定各个目标码率下的基础扩展矩阵，并将各个可选的目标码率与相应的基础扩展矩阵对应保存在所述存储子单元中；所述修正处理单元，进一步用于在所述存储子单元中提前与当前的目标码率对应的基础扩展矩阵。全文摘要本发明公开了一种速率兼容的低密度奇偶校验码的校验矩阵获取方法，包括选择母码矩阵，并确定基础扩展矩阵的大小；将基础扩展矩阵划分为六个子矩阵，(公式见右式)，按照最小环最大化原则，分别确定各个子矩阵的取值，再将各个子矩阵合并构成基础扩展矩阵；最后，利用当前扩展因子z对得到的基础扩展矩阵进行修正，再利用大小为z×z的矩阵P对修正后的基础扩展矩阵进行扩展，得到校验矩阵；利用该校验矩阵对待编码数据进行LDPC编码。应用本发明，一方面，能够实现速率兼容，另一方面，由于采用最小化最大化原则确定各个基础扩展矩阵中各个子矩阵的取值，因此，相对于打孔方式实现速率兼容的LDPC码，能够提高译码性能。文档编号H03M13/00GK101567697SQ20091008551公开日2009年10月28日申请日期2009年5月25日优先权日2009年5月25日发明者傅婷婷,吴湛击,王文博,炜胡,辰郑,旭雷申请人:普天信息技术研究院有限公司;北京邮电大学