1.一种基于Stanley序列的规则(Quasi‑Cyclic Low‑Density Parity‑Check,QC‑LDPC)码构造方法,该方法先从Stanley序列中任意选取某些元素构成一个呈递增关系的集合;然后利用该集合和无四、六环条件设计穷举算法,在给定范围内搜索出满足无四、六环条件的元素得到另一个呈递增关系的集合,接着构造相应的指数矩阵,最后扩展该指数矩阵得到其奇偶校验矩阵,从而构造出一类行重为L、列重为J的规则QC‑LDPC码;其具体步骤如下:步骤一:构造集合ai;由于文献[1]“Majdzade M.,Gholami M.On the class of high‑rate QC‑LDPC codes with girth 8 from sequences satisfied in GCD condition[J].IEEE Communications Letters,2020,24(7):1391‑1394.”中已证明了Stanley序列与最大公约数条件之间是一种等价关系,因此,可从中任意选择J个元素构成集合ai={a0,a1,…,aJ‑1},且a0<a1<…<aJ‑1;
步骤二:构造集合bj;在构造集合bj之前,这里先引入QC‑LDPC码的环长存在条件,文献[2]“Sar1dumanA.,PusaneA.E., Z.C.On the construction of regular QC‑LDPC codes with low error floor[J].IEEE Communications Letters,2020,24(1):25‑28.”给出了环长存在充要条件,如引理1所述:引理1:若QC‑LDPC码的指数矩阵P=(ei,j)为式(1)所示,则该码字存在2n环的充分必要条件为式(2)成立:式(1)中,ei,j∈{‑1,0,1,2,…,z‑1},0≤i≤J,0≤j≤L,式(2)中,0≤jk<mk,0≤lk<n,jk≠jk+1,lk≠lk+1,i0=in,j0=jn,0≤k≤n‑1,z为正整数;
由引理1可知,若QC‑LDPC码的奇偶校验矩阵对应Tanner图中存在四、六环,则式(3)成立:
式(3)中,
要使构造的QC‑LDPC码的奇偶校验矩阵对应Tanner图中不存在四、六环,只需保证当n分别为2和3时,集合ai和bj中所有元素均满足式(3)不成立即可,因此,可通过验证集合ai和bj中的值是否满足式(3)在n分别为2和3时不成立来设计穷举算法,其具体步骤如下:①确定z的值,z为任意正整数;
②考虑若直接用穷举算法进行搜索,计算复杂度较高,这里先进行预处理;进一步分析环长存在的充要条件可知,当列重J=3时,其计算复杂度进一步降低,此时集合ai={a0,a1,a2},且a0<a1<a2;
③当n分别为2和3时,把步骤②得到的集合ai中的元素代入到式(3)中,在[0,z]范围内依次搜索出使式(3)不成立的元素,构成集合bj;为了进一步降低搜索难度,考虑先在[0,z]范围内确定一个子集,如:{0,1,2,…,9},先搜索该子集中使式(3)不成立的元素并选出3个元素{b1,b2,b3}(b1<b2<b3)构成集合bj的前三项,接着在[10,z]范围内依次搜索出使式(3)不成立的元素,最后将[0,z]范围内满足式(3)不成立条件的元素全部搜索出来,构成集合bj={b0,b1,b2,…,bj‑1},且b0<b1<…<bj‑1;
④从步骤③得到的集合bj中任意选择L个元素构成集合bj={b0,b1,b2,…,bL‑1},且b0<b1<…<bL‑1;
步骤三:构造相应指数矩阵P,利用步骤一和步骤二得到的集合ai和bj,通过式(4)依次计算出循环移位值ei,j,即可得到相应的指数矩阵P;
ei,j=ai×bj(mod Q) (4)
式(4)中,0≤i≤2,0≤j≤L‑1,Q为移位系数,且Q≥z,“mod”表示取模运算;
步骤四:构造相应的奇偶校验矩阵H,用大小为Q×Q(Q≥z)的循环移位矩阵替换步骤三构造的指数矩阵P中对应位置的循环移位值,即可得到其奇偶校验矩阵H;
最终通过上述4个步骤,就进一步构造出一类码长为zL,码率为(L‑3)/L的规则QC‑LDPC码。