分块选择重传的LDPC码混合自动重传请求协议设计

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1、http://www.paper.edu.cn1分块选择重传的LDPC码混合自动重传请求协议设计智钢，刘荣科，赵岭北京航空航天大学电子信息工程学院，北京（100083）E-mail：rongke_liu@buaa.edu.cn摘要：提出了一种分块选择重传（SSR）的LDPC码混合自动重传请求（LDPCC-HARQ）协议设计。根据LDPC码译码失败后错误码字的位置分布与译码器输入的对数似然比之间关系的统计特性，将接收码字依据信道条件分块并选择受信道损害最严重的若干块进行重传。仿真结果表明，SSR-HARQ协议与传统整包重传的WPR-HARQ协议相比，在降低误码率、

2、改善译码性能的同时提高了传输效率，另外在硬件实现中不消耗更多的存储器资源。SSR-HARQ协议适用于含有突发错误并对误码率控制要求很高的信道环境。关键词：LDPC码；混合自动重传请求；分块选择重传；译码性能中图分类号：TN911文献标识码：A1.引言LDPC码（LowDestinyParityCheckcode）是一种用非常稀疏的奇偶校验矩阵或二分图（BipartiteGraph）定义的线性分组纠错码，最早由麻省理工学院的RobertGallagher于1963年在他的博士伦文中提出[1]。但限于技术条件，这种信道编码方式在很长一段时间内并未得到足够的重视。近年

3、来，由于Beliefpropagation(BP)[2,3]译码算法在LDPC码译码中的应用，以及超大规模集成电路和可编程逻辑器件工艺的不断进步和完善，LDPC码译码不仅具有了在AWGN信道下接近Shannon极限的性能，而且在硬件上得以实现，这使其很快成为研究和应用领域的热点。LDPC码通过采用对数似然比作为软输入信息的BP算法，在有限的迭代次数中，译码过程可以纠正LDPC码绝大多数的随机错误，但对于长串突发错误并不能完全纠正从而导致译码失败。为解决这一问题，LDPC码可以通过采用HARQ即混合自动重传请求协议来进一步提高其译码性能。目前，一些学者已经开始了该

4、课题的研究工作，[4]中提出了一种应用于LDPC码的混合ARQ协议设计，称为sRB-HARQ，其利用译码输出量的可靠度信息的统计特性来选择重传的码位。sRB-HARQ协议的实现过程比较复杂且反向信道每次重传请求需要发送的信息量较大。在以往的HARQ协议中，通常采用整包重传（WholePacketRetransmission）协议（简称WPR-HARQ或І型HARQ）[5、6]。一包数据如果未通过校验要求就会被全部丢弃，接收端会要求发送端将整包数据重传一遍。这样会带来两方面的问题：第一，传输效率会迅速降低，设不经重传的情况下传输效率为1，则经过m次重传后效率会降低

5、为1/m，在信道干扰不严重的情况下，可能只有很小一部分数据受损严重（如一串突发错误），在码长很长时，重传整包数据代价过大；第二，由于前一包数据被全部丢弃，译码的正确率完全依赖于新的一包数据，在信道条件较差的情况下，并不能保证新的一包数据比原先的受信道损害小，因此传统协议并不能明显的改善译码性能。传统协议存在以上缺陷的原因在于其没有根据译码失败后接收信息的错误码字在整包数据中的分布情况对重传策略进行调整。在易出现突发错误的信道环境中，根据突发错误位置和突发错误长度选择需要重传的码字是一种可行的HARQ策略。[7、8]提出一种应用于1本课题得到航天支撑技术基金（低密

6、度奇偶校验码在深空通信中的应用研究，20051.1）的资助。-1-http://www.paper.edu.cnTurbo码的分块选择重传的HARQ协议，取得了良好的译码性能。本文针对传统HARQ协议及[4]中的缺陷提出一种分块选择重传（SegmentSelectiverepeat简称SSR）的LDPCC-HARQ协议设计（简称SSR-HARQ）。SSR-HARQ协议将接收信息进行分块，通过分析LDPC码译码后错误码字的位置分布与译码器输入的对数似然比之间关系的统计特性，确定受损最严重的某几个分块，并在译码失败后选择这几个分块进行重传，从而较大程度的改善了译码性

7、能并提高了传输效率；同时，此协议实现复杂度低，并且不消耗更多的存储器资源。本文对SSR-HARQ协议进行了仿真，结果证明其整体性能的确优于传统的HARQ协议。本文由以下三部分组成：第一部分提出并分析部分选择重传的LDPCC-HARQ协议；第二部分给出SSR-HARQ协议的仿真结果，以及与传统协议的对比；第三部分总结全文。2.分块选择重传的LDPCC-HARQ协议设计LDPCC-HARQ协议的设计框图如图1所示：图1LDPCC-HARQ协议设计框图经过LDPC解码器的码字要进行校验，满足Hx=0校验要求的码字将被输出，不满足校验要求就要依据一种重传策略（在Retr

8、ansmissionco