5G通信中基于迭代编码的混合构造多元LDPC码算法

"基于迭代编码算法的混合构造算法用于优化5G通信中的多元低密度奇偶校验(NB-LDPC)码，旨在提高系统的可靠性和稳定性，同时保持高传输速率。混合构造算法结合了传统的迭代编码算法、改进的渐进边增长(PEG)算法和改进的快速循环移位矩阵与有限域系数矩阵生成的结构化算法，以降低编码复杂度，增强纠错能力，并减少短环影响。" 1. 迭代编码算法：迭代编码是现代通信系统中广泛采用的一种编码技术，其核心思想是通过多个简单的编码器和解码器交互进行信息处理，逐步提高错误纠正能力。传统的迭代编码算法，如王鹏提出的LDPC码迭代算法，为5G通信提供了一种有效的方法，但可能不完全适应多元LDPC码的需求。 2. 多元LDPC码：多元LDPC码是一种特殊的LDPC码，它扩展了原有的二元LDPC码，可以处理多维度的信息，提高了编码效率和鲁棒性。在5G环境下，多元LDPC码能够更好地适应多样化的通信需求，尤其是在大规模设备连接和高速传输场景中。 3. 渐进边增长(PEG)算法：PEG算法是一种构造LDPC码校验矩阵的高效方法，它能产生具有良好性能的码字，但是编码复杂度较高。为了降低这个复杂度，文中提出改进的irPEG算法，通过后向迭代法改变编码方案和校验矩阵构造，使其呈现下三角结构，简化了计算过程。 4. 下三角结构的QC-LDPC算法：QC-LDPC（Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check）码是一种结构化的LDPC码，其校验矩阵由循环移位矩阵和有限域系数矩阵组成。通过改进的算法，使校验矩阵具有下三角结构，可以进一步减少编码和存储的复杂度，同时加速迭代解码的收敛速度。 5. 混合构造算法(HC)：混合构造算法是本文的核心贡献，它综合了irPEG算法和改进的QC-LDPC算法的优点。irPEG作为基矩阵构造方法，改进的QC-LDPC算法用于生成循环移位矩阵和有限域系数矩阵，从而消除短环并提高纠错性能。这种混合策略平衡了编码复杂度和纠错能力，为5G通信提供了一种理想的编码解决方案。 6. 短环影响消除：短环的存在会降低LDPC码的解码性能，因为它们可能导致迭代解码过程中的错误传播。通过精心设计的算法，混合构造算法能够有效地消除校验矩阵中的短环，进一步增强了码字的稳定性。 基于迭代编码算法的混合构造算法对于5G通信系统的优化起着关键作用，它通过创新的编码策略降低了复杂度，提高了传输效率和系统可靠性，为5G的高速、大规模连接场景提供了强大的理论支持。通过这种方法构造的多元LDPC码，有望在未来5G通信系统的设计和实现中发挥重要作用。