Dtmb中基于四级流水线的高速qc-ldpc编码器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信道编码领域，特别涉及一种DTMB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-Density Parity-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] DTMB标准采用系统形式的QC-LDPC码，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Gi，j(0彡i〈e, e彡j〈t, t = e+c)构成的阵列，如下 所示：
[0004]
【主权项】
1. 一种DTMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，4/5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 = ll，t = 59，b = 127，e = t-c = 48， 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，
，A 是由9X48个bXb阶循环矩阵构成，B是由9X2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2X48个bXb阶循环矩阵构成，D是由2X2个 bXb阶循环矩阵构成，E是由2X9个bXb阶循环矩阵构成，Φ = (EI^B+Dr1是由2X2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2Xb阶 矩阵，其中，上标IP 4分别表示转置和逆，I < j < 2，
是由IIXiifbXbM 循环矩阵Qik构成，其中，I是单位矩阵，O是全零矩阵，I < j < 11，1 < 11，非零循环 矩阵Qu相对于bXb阶单位矩阵的循环右移位数是Sj，k，其中，O彡Sj， k〈b，Y= [B T]是由 9X11个bXb阶循环矩阵Yj，k构成，其中，1彡j彡9，1彡k彡11，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48段，即a = (a。a2,…，a48)，校验向量p被等分为 11 段，即 P = (P1, P2，…，P11)，Px= (P η P2)，Py= (P 3, P4,…，P11)，向量 f 被等分为 9 段，即 f =的，f2，…，f9)，向量w被等分为2段，即w = (f1Q, fn)，[f w]=的，f2，…，fn)，向量 q被等分为9段，即q = (q。q2，…，q9)，向量x被等分为2段，即x = (p1Q, pn)，[q x]= (qp q2，…，qn)，向量y被等分为9段，即y = G1, y2，…，y9)，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59个127比特寄存器R1^ Ru,…，&59和11个多输入异 或门X1,D X1,2,…，X1,n组成，用于计算向量f和W ; I型后向迭代电路，由11个127比特寄存器R2^ R2,2，…，RydP 10个多输入模2加法 器A2,2, A2,3,…，A2，n组成，用于计算向量q和X ; 高密度矩阵与向量的乘法器，由2个查找表L1, L2、4个127比特寄存器R3^ R3,2，…，R3,4 和2个127位二输入异或门X3;1，X3,2组成，用于计算部分校验向量p x，查找表L1, L2分别存 储可变的2比特向量与固定的矩阵O1, Φ2的所有可能乘积； II型后向迭代电路，由11个127比特寄存器R4^ R42，…，R41JP 9个多输入模2加法 器A4, i，Α4,2，…，Α4,9组成，用于计算向量y，y与向量q异或得到部分校验向量ρ 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DTMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，其特征 在于，所述行列交换的过程如下： 第1步，进行块列交换，前9块列与后48块列互换； 第2步，进行块行交换，首行移至末行； 第3步，将所有置换矩阵分别循环左移1位。
3. 根据权利要求1所述的一种DTMB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，…，a48，将它们分别存入寄存器R1+ R1^，…，Rm8中； 第2步，寄存器R1, i，R1,2，…，R1,48同时循环左移1次，异或门X 1;1，X1,2，…，X1,别将异 或结果左移入寄存器R1,49, R1,5。，…，R1,59中； 第3步，重复第2步127次，完成后，寄存器R1;49, R1;5(l，…，&59存储的内容分别是向量 段f\，f2，…，fn，它们构成了向量f和w。
4. 根据权利要求1所述的一种DTMB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 11，1 彡 k〈j，0 彡 Sj'k〈127 ; 第3步，以1为步长递增改变j的取值，重复第2步10次，最终，寄存器R2, i，R2,2，…，R2;11 存储的分别是向量段Q1, q2，…，Q11，它们构成了向量q和X。
5. 根据权利要求1所述的一种DTMB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R3,3, R3,4,输入向量段X1, X2，将它们分别存入寄存器R3,i，R3,2中； 第2步，寄存器R3,i，R3,2同时循环左移1次，异或门X 3;1，X3,2分别对查找表L i，L2的输出 和寄存器R3,3, R3,4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R 3,3, R3,4; 第3步，重复第2步127次，完成后，寄存器R3;3, Rm存储的内容分别是校验段p i，p2，它 们构成了部分校验向量Px。
6. 根据权利要求1所述的一种DTMB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，将它们分别存入寄存器R4;1(l，R4lll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 < 9, I < k〈2+j， 0 ^ sJ； k<127 ； 第3步，以I为步长递增改变j的取值，重复第2步9次，最终，寄存器R4 u R42，…，R49 存储的分别是向量段yi，y2，…，y9，它们构成了向量y。
7. -种DTMB中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码方法，4/5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 = 11，t = 59, b = 127， e = t-c = 48,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，
，A是由9X48个bXb阶循环矩阵构成，B是由9X2个bXb阶循环矩阵构成， 下三角矩阵T是由9 X 9个b Xb阶循环矩阵构成，C是由2 X 48个b Xb阶循环矩阵构成，D 是由2X2个bXb阶循环矩阵构成，E是由2X9个bXb阶循环矩阵构成，Φ = (ETl+Dr1 是由2X2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2Xb阶矩阵，其中，上标4分别表示转置和逆，I < j < 2，
是由IlX 11 个bXb阶循环矩阵Qlk构成，其中，I是单位矩阵，0是全零矩阵，I < j < 11，1 11， 非零循环矩阵Qlk相对于bXb阶单位矩阵的循环右移位数是s u，其中，0 < \k〈b，Y = [B T]是由9X11个bXb阶循环矩阵Yj，k构成，其中，1彡j彡9，1彡k彡11，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s j，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48段，即a = (a^ a2,…，a48)，校验向量p被 等分为 11 段，即 P = (P1, P2，…，Pn)，Px= (PuP2Lpy= (P3, P4,…，Pn)，向量f 被等分为9 段，即f =的，f2,…，f9)，向量w被等分为2段，即w = (f1Q, fn)，[f w]=的，f2,…，fn)， 向量q被等分为9段，即q = Q1, q2,…，q9)，向量x被等分为2段，即x = (p1Q, pn)，[q x] =Q1, q2,…，qn)，向量y被等分为9段，即y = G1, y2,…，y9)，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)。
【专利摘要】本发明提供了一种DTMB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DTMB系统中4/5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。
【IPC分类】H03M13-11
【公开号】CN104539297
【申请号】CN201510049687
【发明人】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
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月30日