Cmmb中基于四级流水线的高速qc-ldpc编码器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种CMMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，该编码器包括1个稀疏矩阵与向量的乘法器、1个I型后向迭代电路、1个高密度矩阵与向量的乘法器和1个II型后向迭代电路。稀疏矩阵与向量的乘法器实现稀疏矩阵与向量的乘法运算，高密度矩阵与向量的乘法器实现高密度矩阵与向量的乘法运算，I型和II型后向迭代电路都实现后向迭代运算。整个编码过程划分为4级流水线。本发明提供的CMMB系统中3/4码率高速QC-LDPC编码器具有结构简单、成本低、吞吐量大等优点。
【专利说明】CMMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信道编码领域，特别涉及一种CMMB系统中基于四级流水线的高速 QC-LDPC编码器。
【背景技术】
[0002] 低密度奇偶校验（Low-DensityParity-Check,LDPC)码是高效的信道编码技术 之一，而准循环〇^(：(〇皿8卜〇7(311(3〇^(：，〇(：-〇^〇码是一种特殊的0^(：码。〇(：-〇^(：码 的生成矩阵G和校验矩阵H都是由循环矩阵构成的阵列，具有分段循环的特点，故被称为 QC-LDPC码。循环矩阵的首行是末行循环右移1位的结果，其余各行都是其上一行循环右 移1位的结果，因此，循环矩阵完全由其首行来表征。通常，循环矩阵的首行被称为它的生 成多项式。
[0003] CMMB标准采用了系统形式的LDPC码，通过行列交换，生成矩阵和校验矩阵都可被 变换为准循环形式，其生成矩阵G的左半部分是一个单位矩阵，右半部分是由eXc个bXb 阶循环矩阵&」(0彡i〈e，e彡j〈t，t=e+c)构成的阵列，如下所示：
【权利要求】
1. 一种CMMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，3/4码率QC-LDPC码的校验矩 阵H是由cXt个bXb阶循环矩阵构成的阵列，其中，c = 9，t = 36，b = 256，e = t-c = 27， 校验矩阵H通过行列交换变换成近似下三角形状，可划分为6个子矩阵，H= g g I，A 是由9X27个bXb阶循环矩阵构成，B是由9X3个bXb阶循环矩阵构成，下三角矩阵T 是由9X9个bXb阶循环矩阵构成，C是由3X27个bXb阶循环矩阵构成，D是由3X3个 bXb阶循环矩阵构成，E是由3X9个bXb阶循环矩阵构成，Φ = (ETl+Dr1是由3X3 个bXb阶循环矩阵构成，是由Φ τ的第j块列中所有循环矩阵生成多项式构成的3Xb 阶矩阵，其中，上标4分别表示转置和逆，K j<3, Q= I f是由9X9个bXb阶 循环矩阵Qu构成，其中，I是单位矩阵，O是全零矩阵，K j < 9，K k < 9,非零循环矩 阵Qj，k相对于bXb阶单位矩阵的循环右移位数是s j，k，其中，O < Sj，k〈b，Y = [B T]是由 6X9个bXb阶循环矩阵Yj，k构成，其中，1彡j彡6,1彡k彡9,非零循环矩阵Y 相对于 bXb阶单位矩阵的循环右移位数是Sj，k，其中，O < Sj，k〈b，A和C对应信息向量a，矩阵B和 D对应一部分校验向量px，矩阵T和E则对应余下的校验向量py，校验向量p = (px, py)，以 b比特为一段，信息向量a被等分为27段，即a = (ap a2,…，a27)，校验向量p被等分为9 段，即 p = (P1, P2，…，P9)，Px= (p P2, P3)，Py= (p 4, P5，…，P9)，向量 f 被等分为 6 段，即 f =的，f2,…，f6)，向量w被等分为3段，即w = (f7, f8, f9)，[f w]=的，f2,…，f9)，向量 q被等分为6段，即q = (q" q2，…，q6)，向量x被等分为3段，即x = (p7, p8, p9)，[q x]= (qp q2,…，q9)，向量y被等分为6段，即y = G1, y2,…，y6)，其特征在于，所述编码器包括以 下部件： 稀疏矩阵与向量的乘法器，由36个256比特寄存器R1^ Ru,…，&36和9个多输入异 或门X1,D X1,2,…，X1,9组成，用于计算向量f和W ; I型后向迭代电路，由9个256比特寄存器Ry，R2,2，…，R2, 9和8个多输入模2加法器 …，组成，用于计算向量q和X ; 高密度矩阵与向量的乘法器，由3个查找表LpL2, L3、6个256比特寄存器R3^Ry，… ，仏6和3个256位二输入异或门X 3;1，X3,2, X3,3组成，用于计算部分校验向量p x，查找表 L1, L2,1^分别存储可变的3比特向量与固定的矩阵Φ p Φ2, Φ3的所有可能乘积； II型后向迭代电路，由9个256比特寄存器R41, R42，…，R4,9和6个多输入模2加法器 A4 p A4,2,…，A4,6组成，用于计算向量y，y与向量q异或得到部分校验向量p y，从而得到校验 向量 P = (Px，Py)。
2. 根据权利要求1所述的一种CMMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，其特征 在于，所述稀疏矩阵与向量的乘法器计算向量f和w的步骤如下： 第1步，输入信息段叫，a2，…，a27，将它们分别存入寄存器R1+ R1^，…，&27中； 第2步，寄存器R1, i，R1,2，…，R1,27同时循环左移1次，异或门X 1; i，X1,2，…，X1;9分别将异 或结果左移入寄存器R1,28, R1,29，…，I36中； 第3步，重复第2步256次，完成后，寄存器R1;28, R1;29，…，&36存储的内容分别是向量 段f\，f2，…，f9，它们构成了向量f和w。
3. 根据权利要求1所述的一种CMMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，其特征 在于，所述I型后向迭代电路计算向量q和X的步骤如下： 第1步，输入向量段，将向量段Q1= 存入寄存器Ry中； 第2步，输入向量段fj，非零循环矩阵Qj，k对应的向量段qk被循环左移s j，k位后送入多 输入模2加法器A2,」中与向量段f」进行异或运算，异或结果q」被存入寄存器R 2,」中，其中， 2. j 彡 9, 1 彡 k〈j，0 彡 Sj，k〈256 ; 第3步，以1为步长递增改变j的取值，重复第2步8次，最终，寄存器R2;1，R2,2，…，R 2,9 存储的分别是向量段Q1, q2，…，q9，它们构成了向量q和X。
4. 根据权利要求1所述的一种CMMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，其特征 在于，所述高密度矩阵与向量的乘法器计算向量P x的步骤如下： 第1步，清零寄存器仏4，^5，^6，输入向量段11，&，1 3，将它们分别存入寄存器 尺3, 1，R3,2, R3,3 中； 第2步，寄存器R3, i，R3,2, R3,3同时循环左移1次，异或门X 3, i，X3,2, X3,3分别对查找表 L1, L2,1^的输出和寄存器R 3,4, R3,5, R3,6的内容进行异或，异或结果被循环左移1次后分别存 回寄存器 R3,4, R3,5, R3,6; 第3步，重复第2步256次，完成后，寄存器Rm，R3;5, R3,6存储的内容分别是校验段 P1, P2, P3，它构成了部分校验向量Px。
5. 根据权利要求1所述的一种CMMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，其特征 在于，所述II型后向迭代电路计算向量y的步骤如下： 第1步，输入校验段P1, P2, P3,将它们分别存入寄存器R4,7, R4,8, R4,9中； 第2步，非零循环矩阵Ylk对应的向量段p k或y k被循环左移s u位后送入多输入模2 加法器\』中进行异或运算，异或结果y』被存入寄存器R 4,』中，其中，I < j < 6, I < k〈 1+j， O sJ；k<256 ； 第3步，以1为步长递增改变j的取值，重复第2步6次，最终，寄存器R4 u R42，…，R46 存储的分别是向量段yi，y2，…，y6，它们构成了向量y。
6. -种CMMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码方法，3/4码率QC-LDPC码的 校验矩阵H是由cXt个bXb阶循环矩阵构成的阵列，其中，c = 9，t = 36，b = 256， e = t-c = 27,校验矩阵H通过行列交换变换成近似下三角形状，可划分为6个子矩阵， H= ^ ^ &，A是由9X27个bXb阶循环矩阵构成，B是由9X3个bXb阶循环矩阵构 成，下三角矩阵T是由9X9个bXb阶循环矩阵构成，C是由3X27个bXb阶循环矩阵构成， D是由3X3个bXb阶循环矩阵构成，E是由3X9个bXb阶循环矩阵构成，Φ = (ET、+D)η 是由3X3个bXb阶循环矩阵构成，是由Φ τ的第j块列中所有循环矩阵生成多项式构 成的3Xb阶矩阵，其中，上标-分别表示转置和逆，K j<3, Q = 0是由9X9个 bXb阶循环矩阵Qlk构成，其中，I是单位矩阵，O是全零矩阵，I < j < 9，1 < 9,非零 循环矩阵Qj，k相对于bXb阶单位矩阵的循环右移位数是Sj，k，其中，0< Sj，k〈b，Y= [B T]是 由6X9个bXb阶循环矩阵Yj，k构成，其中，I < j < 6，1 < 9,非零循环矩阵Yj，k相对 于bXb阶单位矩阵的循环右移位数是Sj，k，其中，O < Sj，k〈b，A和C对应信息向量a，矩阵B 和D对应一部分校验向量px，矩阵T和E则对应余下的校验向量py，校验向量p = (px, py)， 以b比特为一段，信息向量a被等分为27段，即a = (S1, a2,…，a27)，校验向量p被等分为 9 段，即 p = (P1, P2，…，p9)，px= (p p2, p3)，py= (p 4, P5，…，p9)，向量 f 被等分为 6 段，即 f =的，f2，…，f6)，向量w被等分为3段，即w = (f7, f8, f9)，[f w]=的，f2，…，f9)，向量 q被等分为6段，即q = (q" q2，…，q6)，向量x被等分为3段，即x = (p7, p8, p9)，[q x]= (qp q2,…，q9)，向量y被等分为6段，即y = G1, y2,…，y6)，其特征在于，所述编码方法包括 以下步骤： 第1步，使用稀疏矩阵与向量的乘法器计算向量f和w ; 第2步，使用I型后向迭代电路计算向量q和X ; 第3步，使用高密度矩阵与向量的乘法器计算部分校验向量px; 第4步，使用II型后向迭代电路计算向量y，y与向量q异或得到部分校验向量py，从 而得到校验向量P = (Px, Py)。
【文档编号】H03M13/11GK104518803SQ201510047808
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2015年1月30日 优先权日:2015年1月30日
【发明者】张鹏, 刘志文, 张燕 申请人:荣成市鼎通电子信息科技有限公司