基于优化搜索矩阵LU分解的LDPC码编码方法

摘要

一种信道编码技术领域的基于优化搜索矩阵LU分解的LDPC码编码方法，通过软件预处理以及硬件编码两部分来实现，首先消去校验矩阵相关行，接着按列重大小重新排列校验矩阵，然后采用非相关列组合算法选取非奇异矩阵，再采用简易LU分解算法进行分解，并通过按非奇异矩阵对角线元素渐近归1优化搜索，最后选取得到LU分解后三角矩阵稠密度最低的非奇异矩阵，并采用时段控制并行流程硬件结构，进一步降低了整个编码系统的延迟。本发明保持了传统LU分解编码方案硬件结构相对简单的优势，通过优化搜索矩阵，编码运算量却大大逼近基于Greedy算法近似下三角化的LDPC码编码方案的运算量。本发明适合任何LDPC码，尤其对于非规则码及含有相关行的规则码，优势会更明显。

主权项

1.一种基于优化搜索矩阵LU分解的LDPC码编码方法，其特征在于，首先消去校验矩阵相关行，接着按列重大小重新排列校验矩阵，然后采用非相关列组合算法选取非奇异矩阵，再采用LU分解算法进行分解，并通过按非奇异矩阵对角线元素渐近归1优化搜索非奇异矩阵，最后选取得到LU分解后三角矩阵稠密度最低的非奇异矩阵，并采用时段控制并行流程硬件结构，进一步降低整个编码系统的延迟；所述的采用非相关列组合算法选取非奇异矩阵，是指：当将校验矩阵H(m×n)消去相关行后，所得矩阵非相关行组合矩阵H′(k×n)具有满行秩，有k个线性无关的行，那么非相关行组合矩阵H′(k×n)也就至少有一组由k个且不多于k个列组成的线性无关组，对H′(k×n)的列，即转置后的行，运用行初等变换法，转换为上三角形式，根据上三角所包含的各列至少提取其中一组由k个列组成的线性无关组，这样组成的k×k矩阵B(k×k)的秩等于k，于是得到非奇异矩阵B(k×k)，再将H′(k×n)中B(k×k)选剩下的列划为稀疏矩阵A(k×(n-k))；所述的按非奇异矩阵对角线元素渐近归1优化搜索非奇异矩阵，是指：通过行列变换非奇异矩阵对角线元素渐近归1来选取非奇异矩阵，将非奇异矩阵中对角线元素不能归1的列对应的校验矩阵的列在下次选取非相关列组合时除去，由此搜索，直到对角线元素渐近归1完成，生成L、U稠密度曲线，选取最稀疏的L、U对；所述的采用时段控制并行流程硬件结构，是指：若前、后向代入法运算量大于或者近似等于稀疏矩阵A(k×(n-k))参加的乘法运算量，直接利用下面提供的编码器硬件结构，所述的编码器硬件结构包括一个后向代入器、一个前向代入器和a个稀疏矩阵与向量的乘法器，其中：a≥1，再外加一个用于有效并行运算的时段控制器；若乘法运算量是前、后向代入法运算量的a倍，则将稀疏矩阵A(k×(n-k))按行分成a个行数相近的子矩阵并行参加乘法运算，为此将编码器分为五个时段：第一时段包括输入本次编码信息比特；第二时段包括稀疏矩阵A(k×(n-k))输入向量乘法器；第三时段包括下三角矩阵L(k×k)输入前向代入器；第四时段包括上三角矩阵U(k×k)输入后向代入器；第五时段包括按列置换表生成码字以及输出码字；每一时段通过统一的开始信号控制并输出单独的结束信号，将整个编码器的延时降低为其中一个最大时段的延时。