本發(fā)明專利技術(shù)公開的一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼方法，屬于數(shù)字信號處理領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法為：原始信號進(jìn)入信息處理單元輸出原始比特序列，并送入LDPC編碼單元。原始信息比特生成包含原始信息比特、校驗(yàn)位的LDPC碼字。校驗(yàn)位和信息比特被進(jìn)行Hadamard編碼操作。根據(jù)預(yù)定的碼率和信道條件，對編碼后的1度的Hadamard變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)刪除，以實(shí)現(xiàn)碼率的靈活調(diào)整。經(jīng)過打孔處理的低碼率廣義LDPC編碼碼字通過并行轉(zhuǎn)串行操作，形成最終的編碼比特序列，即實(shí)現(xiàn)低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼。本發(fā)明專利技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)柔性碼率兼容，增大編碼器與不同信道環(huán)境的適配程度，顯著提升傳輸效率和信道適應(yīng)性，保證在多變信道條件下的通信可靠性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，屬于數(shù)字信號處理領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，對于能夠適應(yīng)不同信道條件并有效利用頻譜資源的編碼方案的需求日益增長。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，尤其是在頻譜資源有限且信道條件多變的環(huán)境下，如何在保持高數(shù)據(jù)傳輸率的同時(shí)確保通信的可靠性和效率，成為了一個(gè)重要的研究課題。低密度奇偶校驗(yàn)(ldpc)碼因其卓越的錯(cuò)誤糾正能力而被廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)。然而，傳統(tǒng)的ldpc碼在碼率適應(yīng)性方面存在局限，特別是在動(dòng)態(tài)變化的信道條件下，其性能可能會受到限制。此外，hadamard碼以其獨(dú)特的重復(fù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的抗干擾能力而著稱，但單獨(dú)使用時(shí)也存在局限。針對這些挑戰(zhàn)，本專利提出了一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法。該編碼方法的核心創(chuàng)新在于利用低碼率廣義ldpc碼1度的hadamard變量節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，采用了打孔技術(shù)，這一技術(shù)在編碼過程中通過刪除編碼后的某些位，從而實(shí)現(xiàn)碼率的動(dòng)態(tài)調(diào)整。這種柔性碼率兼容的方法使得編碼器能夠根據(jù)信道條件的實(shí)時(shí)變化靈活調(diào)整碼率，有效提高編碼效率，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃浴Ｍㄟ^結(jié)合ldpc碼的高效錯(cuò)誤糾正能力和hadamard碼的強(qiáng)抗干擾性，并巧妙地應(yīng)用打孔技術(shù)，本專利中的編碼方法不僅提高了在頻譜資源有限情況下的通信效率，而且在動(dòng)態(tài)信道條件下保持了較高的通信質(zhì)量。此外，柔性碼率兼容的設(shè)計(jì)使得編碼器能夠根據(jù)實(shí)際信道條件動(dòng)態(tài)調(diào)整編碼策略，從而在保證通信質(zhì)量的同時(shí)，最大化頻譜資源的利用效率，對于現(xiàn)代通信系統(tǒng)具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
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p>技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路1、為了解決頻譜資源有限且信道條件多變的環(huán)境下，傳統(tǒng)的編碼方法不能動(dòng)態(tài)的適應(yīng)不同信道情況導(dǎo)致編碼器性能受限的問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，在低碼率廣義ldpc碼本身的糾錯(cuò)能力和低碼率下，通過對1度hadamard變量節(jié)點(diǎn)的打孔操作，使得編碼器能夠動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)ldpc碼的碼率，以適應(yīng)復(fù)雜多變的信道環(huán)境。
2、本專利技術(shù)目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
3、本專利技術(shù)公開的一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，原始信號進(jìn)入信息處理單元輸出原始比特序列，并送入ldpc編碼單元。在該ldpc編碼單元內(nèi)，原始信息比特生成包含原始信息比特、校驗(yàn)位的ldpc碼字。校驗(yàn)位和信息比特被送入hadamard編碼單元，進(jìn)行hadamard編碼操作，以增強(qiáng)碼字的抗干擾性能及錯(cuò)誤糾正能力。在打孔單元中，根據(jù)預(yù)定的碼率和信道條件，對編碼后的1度的hadamard變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)刪除，以實(shí)現(xiàn)碼率的靈活調(diào)整。經(jīng)過hadamard編碼和打孔處理后得到的編碼的比特序列被送入整合單元。在整合單元中，經(jīng)過打孔處理的低碼率廣義ldpc編碼碼字通過并行轉(zhuǎn)串行操作，形成最終的編碼比特序列，即實(shí)現(xiàn)低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼。本專利技術(shù)通過結(jié)合ldpc編碼、hadamard編碼及打孔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低碼率編碼的同時(shí)結(jié)合ldpc碼帶來的糾錯(cuò)能力，通過打孔技術(shù)實(shí)現(xiàn)柔性碼率兼容，增大編碼器與不同信道環(huán)境的適配程度，顯著提升傳輸效率和信道適應(yīng)性，保證在多變信道條件下的通信可靠性。
4、本專利技術(shù)公開的一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，包括如下步驟：
5、步驟一：信息處理單元將原始信號量化為原始信息比特，并將原始信息比特并行多路輸出至ldpc編碼單元。
6、步驟二：ldpc編碼單元對步驟一輸入的原始信息比特進(jìn)行l(wèi)dpc編碼，并將ldpc編碼并行多路輸出至hadamard編碼單元。
7、ldpc碼碼長為n，信息序列長度為k，校驗(yàn)矩陣為h。碼字c滿足h.ct＝0。通過高斯消去法將校驗(yàn)矩陣h變換為滿足式(1)的形式：
8、
9、i為單位矩陣，p為隨機(jī)稀疏矩陣。若h滿秩，則不存在全0的行。將校驗(yàn)矩陣h轉(zhuǎn)置得到ldpc編碼的生成矩陣：
10、g＝[pk×(n-k)?ik×k]???????(2)
11、原始信息比特序列為u＝[u1，u2，…，uk]，則c＝ug即為ldpc編碼后的碼字，將ldpc編碼輸出至hadamard編碼單元。
12、步驟三：校驗(yàn)位和信息比特進(jìn)行hadamard編碼操作，以增強(qiáng)碼字的抗干擾性能及錯(cuò)誤糾正能力。
13、在ldpc編碼中，每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的連接滿足奇偶校驗(yàn)關(guān)系，這種校驗(yàn)關(guān)系可以視為一個(gè)spc碼。通過將spc碼進(jìn)一步編碼為hadamard碼，增強(qiáng)spc碼的約束關(guān)系。
14、hadamard矩陣的行和列由正交碼組構(gòu)成。用h表示一個(gè)長度為2r、攜帶(r+1)bit信息的hadamard矩陣，碼字集由±hn的列構(gòu)造，用{±hj：j＝0,1，...，2r-1}表示。在hadamard編碼中，碼字包括原始信息比特，其索引為{0，1，2,4，...，2r-1}。
15、其hadamard約束滿足：
16、
17、表示異或運(yùn)算符。階數(shù)為r的hadamard碼能夠與系統(tǒng)編碼一起使用，生成2r-r-2個(gè)hadamard奇偶位，所述位與ldpc中的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)連接，形成1度的hadamard變量節(jié)點(diǎn)。
18、步驟四：在打孔單元中，根據(jù)預(yù)定的碼率和信道條件，對編碼后的1度的hadamard變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)刪除，以實(shí)現(xiàn)碼率的靈活調(diào)整。
19、構(gòu)造出低碼率廣義ldpc碼后，將低碼率廣義ldpc碼作為母碼結(jié)合打孔技術(shù)設(shè)計(jì)速率兼容碼。在進(jìn)行打孔時(shí)，由于hadamard變量節(jié)點(diǎn)均為1度節(jié)點(diǎn)，僅對hadamard變量節(jié)點(diǎn)采用隨機(jī)打孔的方式進(jìn)行打孔操作。
20、步驟五：整合單元對原始信息比特和多路輸出的編碼器編碼符號進(jìn)行并行轉(zhuǎn)串行操作，輸出打孔后的低碼率廣義ldpc編碼符號。
21、對原始信息比特和多路輸出的經(jīng)打孔的hadamard編碼符號進(jìn)行并行轉(zhuǎn)串行操作。輸出最終的柔性碼率兼容的低碼率廣義ldpc編碼符號。
22、本專利技術(shù)公開的一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，基于一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。所述一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括信息處理單元、ldpc編碼單元、hadamard編碼單元、打孔單元、整合單元。
23、所述信息處理單元，用于對原始信號進(jìn)行處理，輸出原始比特序列。
24、所述ldpc編碼單元，用于處理信息處理單元輸出的原始比特序列，輸出包含原始信息比特和ldpc校驗(yàn)位的ldpc碼字。
25、所述hadamard編碼單元，用于對輸入的比特序列作hadamard編碼處理，形成更強(qiáng)的約束關(guān)系，輸出滿足hadamard約束的比特序列。
26、所述打孔單元，用于將生成的低碼率廣義ldpc編碼中的1度的hadamard變量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行打孔操作，通過刪除隨機(jī)比特動(dòng)態(tài)地調(diào)整碼率。
27、所述整合單元，用于通過整合和并行轉(zhuǎn)串行，輸出最終的低碼本文檔來自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：包括如下步驟，
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：步驟二實(shí)現(xiàn)方法為，
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：步驟三實(shí)現(xiàn)方法為，
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：步驟四中，
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：步驟五中，
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：基于一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；所述一種基于低碼率廣義LDPC碼的柔性碼率兼容編碼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括信息處理單元、LDPC編碼單元、Hadamard編碼單元、打孔單元、整合單元；
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：包括如下步驟，
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：步驟二實(shí)現(xiàn)方法為，
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：步驟三實(shí)現(xiàn)方法為，
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于低碼率廣義ldpc碼的柔性碼率兼容編碼方法，其特征在于：步驟四中，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：苗夏箐，吳睿，王帥，宋哲，張家豪，閔紫薇，李吉鵬，潘高峰，
申請(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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