一种基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法

专利名称：一种基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法
技术领域：
本发明涉及通信领域的自适应信道编码技术领域，尤其涉及一种基于低密度奇偶校验(LDPC)码的自适应编解码方法。
技术背景在无线通信系统中，由于传输信道存在噪声、衰落、多径，必然会对 传输数据引入失真和信号判决错误。信道编码技术通过在信息序列中加入 冗余码元，来发现、纠正传输中发生的信号错误，从而提高系统的可靠性。 LDPC码是一种能够逼近香农(Shannon)限的性能优异的信道编解码方法。在传统的无线通信系统中，采用固定的信道编码方式，即在通信过程 中编码方式保持不变。但是为了保证系统的误码性能，需要根据最恶劣的 信道情况来选择合适的编码方式，这样才能保证在整个通信过程中信道传 输的可靠性。由于实际的移动无线信道具有时变特性和衰落特性两大特 点，移动无线信道的信道容量是一个时变的随机变量，固定的信道编码方 式导致信道容量无法得到充分利用。为了最大限度地利用信道容量，就要 使编解码方式也跟随信道容量变化，这就是自适应编码方法的基本思想。 自适应编码方法中，当信道条件恶劣时，采用码率较低的编码方式，来保 证通信的可靠性；而当信道条件比较好时，在保证系统误码性能的前提下， 采用码率较高的编码方式，来提高通信的效率。自适应编码方法充分利用 了信道容量，保证了通信系统的可靠性和有效性。目前的自适应编码系统中，最广泛使用的编码方式选择方法是固定门 限判别法。如果自适应编码系统要求的误码率BER为E，假设编码码率有 n种，分别表示为(c0， c1，…cn-1，},码率大小是依次增加的。在获得相 同的目标误码率E时，每个编码码率所要求的最低信噪比SNR值是不同的， n个码率对应的n个SNR值称做SNR切换点，其集合表示为"O, sl，…sn 一1,}。这些切换点将SNR的取值范围也划分为n个区间{ s0, s1，…sn一l， sn=+。}，当信道的SNR值位于区间i [si， si+l，]时(0《i《n-1)， 下一次传输就采用码率ci。LDPC码译码采用迭代译码算法，译码迭代次数越多其译码误码率越 低，但是计算量也相应增大。在基于LDPC码的自适应编码系统中，采用 目前的固定门限判别法来选择编码方式产生了一个无法回避的矛盾。如果 选择较大的译码迭代次数，在信噪比条件比较好时，可以较早切换到高码 率编码方式，提高系统的信道利用率，但是会带来过高的译码运算量。如 果选择较小的译码迭代次数，在信噪比条件较好时，会降低的译码运算量， 但同时也会较晚切换到高码率编码方式，降低了系统的信道利用率。发明内容有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于低密度奇偶校验码的 自适应编解码方法，在信噪比较低时，可以提高信道利用率；而在信噪比 提高时，可以动态减少译码迭代次数，降低了译码运算量。为达到上述目的，本发明提供了一种基于低密度奇偶校验码的自适应 编解码方法，该方法包括根据接收到的数据，接收机对无线信道的传输特性进行信道估计，并 依此对接收到的数据进行均衡处理；同时获取数据的LDPC码编码方式。根据信道估计结果以及获取的编码方式，设定下一次数据传输的LDPC 码编码器编码方式、LDPC码译码最大迭代次数。在发送端，LDPC码编码器根据设定的编码方式编码，并在调制后发送 数据。在接收端，接收到的数据在经过均衡、解调后，根据获取的编码方 式以及设定的译码最大迭代次数进行LDPC码译码。上述方案中，所述根据信道估计结果以及获取的编码方式，设定下一 次数据传输的LDPC码编码器编码方式、LDPC码译码最大迭代次数的步骤 包括Al、假设LDPC码的码率有n种，分别表示为(c。， c,，…大小 是依次增加的，每个码率的译码最大迭代次数都有k种，分别表示为{1 ， L，…Ih，}，大小是依次减小的。若自适应系统误码率BER目标为E，当 编码码率为d时(0《i《n-1)，最大译码迭代次数为Ij时(0《j《k-l)，其对应的最小信噪比SNR值为s,j，所有SNR值构成切换点集合(s。。， so,，
S()2，Sij， …Sn(k-1)， } o
A2、这些切换点将SNR的取值范围划分为nXk个区间，当信道估计 的SNR值位于区间[Sij， s,(j+l)] (0《i《n-l)，则下一次传输的编码码率 设定为c,，译码迭代次数就设定为Ij。当信道估计的SNR值位于区间[s,w)， s(,+1〉。]日寸，则下一次传输的编码码率设定为c,，译码迭代次数就设定为
工(H)。
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
1、 本发明提供的基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法，不仅
根据信道条件动态调整LDPC码编码方式，而且可以动态调整LDPC码的译 码次数。
2、 本发明提供的基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法，在信 噪比较低时，可以较早切换到较高码率，提高系统的信道利用率；而在信 噪比提高时，在满足系统误码性能的前提下，可以动态减少译码迭代次数， 降低了译码运算量。


图1是本发明提供的基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法实现 的流程图2是本发明提供的基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法的一 个实施例示意图3是依照本发明的一个实施例的误码率曲线。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明的目的在于提供一种基于低密度奇偶校验码的自适应编解码 方法，在信噪比较低时，可以提高信道利用率；而在信噪比提高时，可以 动态减少译码迭代次数，降低了译码运算量。
如图1所示，图1是本发明提供的基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法实现的流程图。该方法包括
步骤101:根据接收到的数据，接收机对无线信道的传输特性进行信 道估计，并依此对接收到的数据进行均衡处理；同时获取数据的LDPC码 编码方式；
步骤102:根据信道估计结果以及获取的编码方式，设定下一次数据
传输的LDPC码编码器编码方式、LDPC码译码迭代次数；
步骤103:在发送端，LDPC码编码器根据设定的编码方式编码，并在 调制后发送数据。在接收端，接收到的数据在经过均衡、解调后，根据获 取的编码方式以及设定的译码迭代次数进行LDPC码译码；
上述步骤102包括
Al、假设LDPC码的码率有n种，分别表示为(c。， c,，…c^， }，大小 是依次增加的，每个码率的译码最大迭代次数都有k种，分别表示为U。， 1,，…1卜,，}，大小是依次减小的。若自适应系统误码率BER目标为E，当 编码码率为Ci时(0《i《n-1)，最大译码迭代次数为Ij时(0《j《k-1)， 其对应的最小信噪比SNR值为Sij，所有SNR值构成切换点集合(s。。， s。,，
S()2，…Sij， …Sn(k-"， } 0
A2、这些切换点将SNR的取值范围划分为nXk个区间，当信道估计 的SNR值位于区间[s，j， si(j+1)] (l《i《n-1)，则下一次传输的编码码率 设定为c,，译码迭代次数就设定为I,。当信道估计的SNR值位于区间[Sik， s(i+1)。]时，则下一次传输的编码码率设定为Ci，译码迭代次数就设定为
I(k-l) o
图2是本发明提供的基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法的一 个硬件实施例示意图。
在发送端，待传输的原始数据首先经过LDPC编码器。LDPC编码器的 目的是通过在原始信息中加入冗余信息来增强数据传输过程中的可靠性。 信道编码后的数据送入调制器。调制器的目的是数据传输的效率。然后， 数据通过无线信道进行发送。
在接收端，首先获取编码方式并进行信道估计。同时，来自信道的数 据经过解调器恢复为调制前的数据格式。根据信道估计的结果，对解调后 的数据均衡，然后数据送入LDPC译码器。图2中，LDPC编码器的编码方式以及LDPC译码器的最大迭代次数由 编译码控制器控制。在接收端，根据获取的编码方式以及信道估计结果， 编码控制器设定的下次传输的编码方式，以及译码器的最大迭代次数。
图3是依照本发明的一个实施例的误码率曲线，其中LDPC码的码率 包括1/2， 2/3两种，译码迭代次数包括30次、15次两种，目标误码率 为10-3。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 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、一种基于低密度奇偶校验码的自适应编解码方法，其特征在于，所述方法包括根据接收到的数据，接收机对无线信道的传输特性进行信道估计，并依此对接收到的数据进行均衡处理；同时获取数据的低密度奇偶校验(LDPC)码编码方式；根据信道估计结果以及获取的编码方式，设定下一次数据传输的LDPC码编码器编码方式、LDPC码译码最大迭代次数；在发送端，LDPC码编码器根据设定的编码方式编码，并在调制后发送数据；在接收端，接收到的数据在经过均衡、解调后，根据获取的编码方式以及设定的译码最大迭代次数进行LDPC码译码。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据信道估计结 果以及获取的编码方式，设定下一次数据传输的LDPC码编码器编码方式、 LDPC码译码最大迭代次数的步骤包括Al、假设LDPC码的码率有n种，分别表示为{"， c,，…cv,,},大小 是依次增加的，每个码率的译码最大迭代次数都有k种，分别表示为U。， L，…Iw，}，大小是依次减小的；若自适应系统误码率BER目标为E，当 编码码率为Ci时(0《i《n-l)，最大译码迭代次数为Ij时(0《j《k-l)， 其对应的最小信噪比SNR值为Su，所有S服值构成切换点集合(s,)。， s01，S()2，…Sjj， …Sn(k—1)， };A2、这些切换点将SNR的取值范围划分为nXk个区间，当信道估计 的SNR值位于区间[Sij， SiU+n] (l《i《n-l)，则下一次传输的编码码率设定为Ci,译码迭代次数就设定为工j;当信道估计的SNR值位于区间[Si(H)，s(i+1)。]时，则下一次传输的编码码率设定为Ci，译码迭代次数就设定为I(k-)o
全文摘要
本发明是一种基于低密度奇偶校验(LDPC)码的自适应编解码方法，该方法包括根据接收到的数据，接收机对无线信道的传输特性进行信道估计，并依此对接收到的数据进行均衡处理；同时获取数据的LDPC码编码方式。根据信道估计结果以及获取的编码方式，设定下一次数据传输的LDPC码编码器编码方式、LDPC码译码最大迭代次数。在发送端，LDPC码编码器根据设定的编码方式编码，并在调制后发送数据。在接收端，接收到的数据在经过均衡、解调后，根据获取的编码方式以及设定的译码迭代次数进行LDPC码译码。利用本发明，在信噪比较低时，可以提高信道利用率；而在信噪比提高时，可以动态减少译码迭代次数，降低了译码运算量。
文档编号H04L25/02GK101567752SQ20081010475
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者仇玉林, 周玉梅, 刚 李, 勇 黑 申请人:中国科学院微电子研究所