基于三级流水线的高速qc-ldpc编码器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于三级流水线的高速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，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3级流水线。本发明提供的高速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】基于三级流水线的高速QC-LDPC编码器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信道编码领域，特别涉及一种通信系统中基于三级流水线的高速 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] 通信系统通常采用系统形式的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阶循环矩阵匕」(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. 一种基于三级流水线的高速QC-LDPC编码器，QC-LDPC码的校验矩阵H是由CX t个 bXb阶循环矩阵构成的阵列，其中，c、t和b皆为正整数，t = e+c，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（c-u) XefbXbM 循环矩阵构成，B是由（C-U)Xu个bXb阶循环矩阵构成，下三角矩阵T是由（C-U)X(C-U) 个bXb阶循环矩阵构成，C是由uXe个bXb阶循环矩阵构成，D是由uXu个bXb阶循 环矩阵构成，E是由uX (c-u)个bXb阶循环矩阵构成，其中，u是正整数，Φ = (ETl+Dr1 是ubXub阶单位矩阵，其中，上标IP 4分别表示转置和逆，Q= 是由cXc个bXb 阶循环矩阵Qu构成，其中，I是单位矩阵，O是全零矩阵，I < j < c，I < k < c，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 (C-U)XC个bXb阶循环矩阵Yj， k构成，其中，l彡j彡c-U，l彡k彡c，非零循环矩阵Y j，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p y，校验向量p = (Px，Py)，以b比特为一段，信息向量a被等分为e段，即a = (a^ a2，…，ae)，校验向量p被 等分为。段，即？=(口1，口 2，"*，口(；）也=(口1，口2，?，口11)#=(口 11+1，口11+2，"，，口(；），向量€被等 分为c-u段，即f =的，f2,…，f；_u)，向量w被等分为u段，即w = (f；_u+1，f；_u+2，…，fc)， [f w]=的，f2,…，f。)，向量q被等分为c-u段，即q = (q。q2,…，qc_u)，向量x被等分为 U 段，即 X = (qc_u+1, qc_u+2，…，qc)，[q X] = Q1, q2，…，qc)，向量 y 被等分为 C-U 段，即 y = (Y1, y2，…，Lu)，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t个b比特寄存器R1^ &2,…，R1:t和c个多输入异或门 Xl，l，Xl，2,…，Xl，。组成，用于计算向量f和W ; I型后向迭代电路，由C个b比特寄存器R2J R2,2，…，R2，。和C-I个多输入模2加法器 …，。组成，用于计算向量q和X，从而求出部分校验向量口!￡= X ; II型后向迭代电路，由C个b比特寄存器R3^ R3,2，…，R3，。和C-U个多输入模2加法器 A3^ A3,2，…，Α3，_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所述的一种基于三级流水线的高速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，…，ae，将它们分别存入寄存器R1, i，R1;2，…，R1;e中； 第2步，寄存器R1, i，R1,2，…，R1^同时循环左移1次，异或门X 1;1，X1,2，…，X1，。分别将异 或结果左移入寄存器R1, e+1，R1, e+2，…，R1, t中； 第3步，重复第2步b次，完成后，寄存器R1; e+1，R1; e+2，…，R1; t存储的内容分别是向量段 f\，f2，…，f。，它们构成了向量f和w。
3. 根据权利要求1所述的一种基于三级流水线的高速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, j中与向量段f j进行异或运算，异或结果q j被存入寄存器R 2, j中，其中， 2. j 彡 c，1 彡 k〈j，0 彡 Sj'k〈b ; 第3步，以1为步长递增改变j的取值，重复第2步c-1次，最终，寄存器R2,i，R2, 2，…，R2,。 存储的分别是向量段Q1, q2，…，q。，它们构成了向量q和X。
4. 根据权利要求1所述的一种基于三级流水线的高速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，…，Pu，将它们分别存入寄存器R3, _，R3, ，…，R3,。中； 第2步，非零循环矩阵Yj，k对应的向量段pk或y k被循环左移s 115位后送入多输入模2加 法器A3,」中进行异或运算，异或结果y」被存入寄存器R 3,」中，其中，1彡j彡c-u，1彡Ku+j， O ^ Sj-k<b ； 第3步，以1为步长递增改变j的取值，重复第2步c-u次，最终，寄存器R3;1，R3, 2，… ，R3^u存储的分别是向量段y i，y2，…，ya，它们构成了向量y。
5. -种基于三级流水线的高速QC-LDPC编码方法，QC-LDPC码的校验矩阵H是由CX t 个bXb阶循环矩阵构成的阵列，其中，c、t和b皆为正整数，t = e+c，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 &，A是由（C-U)Xe 个bXb阶循环矩阵构成，B是由（c-u) Xu个bXb阶循环矩阵构成，下三角矩阵T是由 (C-U) X (C-U)个bXb阶循环矩阵构成，C是由uXe个bXb阶循环矩阵构成，D是由uXu 个bXb阶循环矩阵构成，E是由uX(c-u)个bXb阶循环矩阵构成，其中，u是正整数，Φ =(ETl+Dr1是ubXub阶单位矩阵，其中，上标％ ―1分别表示转置和逆，Q = g 3是由 c X c个b Xb阶循环矩阵Qj;k构成，其中，I是单位矩阵，O是全零矩阵，1彡j彡c，1彡k彡c， 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，O < \k〈b，Y = [B T]是由（c-u) Xe个bXb阶循环矩阵Yj，k构成，其中，1彡j彡c-u，1彡k彡c，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彡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p x，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e段，即a = (a^ a2,…，ae)，校验向量P 被等分为。段，即？=(口1，口2，*"，口(；），口!￡=(口 1，口2，?，口11)#=(口11+1，口11+2，"％口 (；），向量€被 等分为c-u段，即f =的，f2,…，f；_u)，向量w被等分为u段，即w = (f；_u+1，f；_u+2，…，f；)， [f w]=的，f2,…，f。)，向量q被等分为c-u段，即q = (q。q2,…，qc_u)，向量x被等分为 U 段，即 X = (qc_u+1, qc_u+2，…，qc)，[q X] = Q1, q2，…，qc)，向量 y 被等分为 C-U 段，即 y = (yi，y2，…，y。-。)，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，从而求出部分校验向量Px= X ; 第3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】H03M13/11GK104518804SQ201510047861
【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