Cdr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CDR(ChinaDigitalRadio)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] ⑶R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：
【主权项】
1. 一种⑶R中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，1/4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= 27，t= 36，b= 256，e=t_c= 9,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26X9个bXb阶循环矩阵构成，B是由26X1个bXb阶循环矩阵构成，下三角矩阵T是由26X26个bXb阶循环矩阵构成，C是由1X9个bXb阶循环矩阵构成，D是由1X1个 bXb阶循环矩阵构成，E是由1X26个bXb阶循环矩阵构成，〇 = (EI^B+Dr1是由1X1 个bXb阶循环矩阵构成，是由〇 T的循环矩阵生成多项式构成的lXb阶矩阵，其中，上 标"和分别表示转置和逆，
是由27X27个bXb阶循环矩阵Qj，k构成，其中，I 是单位矩阵，〇是全零矩阵，1 <j< 27，1 27,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，0<Sj，k〈b，Y=[BT]是由26X27个bXb阶循环矩阵Yj，k构成，其中，1彡j彡26，1彡k彡27,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，0 <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9段，即a=(apa2，…，a9)，校验向量p被等分为27段，即p=(Ppp2，…，p27)， px=pi，py=(p2,p3，…，p27)，向量f被等分为26段，即f=的，f2，…，f26)，向量w被等分 为 1 段，即w=f27,[fw]=的，f2, ???，f27)，向量q被等分为 26 段，即q=、q2, ???，q26)， 向量x被等分为1段，即x=q27，[qx]=心q2，…，q27)，向量y被等分为26段，即y= (ypy2，…，y26)，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Ru，札，2，…，&36和27个多输入异 或门X1;1,X1>2,…，X1>27组成，用于计算向量f和W; I型后向迭代电路，由27个256比特寄存器R2;1，R2,2，…，馬，27和26个多输入模2加法 器A2,2,A2,3，…，A2,27组成，用于计算向量q和x; 高密度矩阵与向量的乘法器，由1个查找表U、2个b比特寄存器Ry和R3,2以及1个b位二输入异或门Xy组成，用于计算部分校验向量px，查找表U存储可变的1比特向量与 固定的矩阵的所有可能乘积； II型后向迭代电路，由27个256比特寄存器Uu，…，心27和26个多输入模2加 法器A4:1，A4,2，…，A4,26组成，用于计算向量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)。
2. 根据权利要求1所述的一种CDR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块列保持不动，后27块列重新排序，它们分别对应原来的 第 22、13、11、24、15、17、14、21、16、29、30、10、12、26、25、19、31、35、18、36、32、33、34、20、23、 27、28块列； 第2步，对所有块行进行块行交换，它们分别对应原来的第20、4、26、16、2、17、3、12、 24、11、6、18、7、27、1、22、14、5、13、23、19、21、15、10、8、25、9 块行； 第3步，将27块行中的置换矩阵分别循环左移167、227、130、81、149、72、189、128、3、 236、111、39、81、180、42、171、184、217、130、41、190、7、248、145、97、138、96 位。
3. 根据权利要求1所述的一种CDR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，…，a9，将它们分别存入寄存器R1; ^R1;2，…，R1;9中； 第2步，寄存器R1;1，R1;2，…，R1;9同时循环左移1次，异或门X1;1，X1;2，…，\27分别将异 或结果左移入寄存器Ru。，R1;11，…，136中； 第3步，重复第2步256次，完成后，寄存器R1;1(l，R1;11，…，&36存储的内容分别是向量 段f\，f2，…，f27，它们构成了向量f?和w。
4. 根据权利要求1所述的一种CDR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qi=fi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sj，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R2,」中，其中， 2 彡j彡 27, 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26次，最终，寄存器R2,pR2,2，…，R2,27 存储的分别是向量段q。q2，…，q27，它们构成了向量q和X。
5. 根据权利要求1所述的一种CDR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匕的步骤如下： 第1步，清零寄存器R3,2，输入向量段Xi，将它存入寄存器R3,i中； 第2步，寄存器Ry循环左移1次，异或门Xv对查找表L:的输出和寄存器R3,2的内容 进行异或，异或结果被循环左移1次后存回寄存器R3,2; 第3步，重复第2步256次，完成后，寄存器R3,2存储的内容是校验段pi，它构成了部分 校验向量Px。
6. 根据权利要求1所述的一种CDR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Pi，将它存入寄存器&27中； 第2步，非零循环矩阵Yj，k对应的向量段pk或yk被循环左移s115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R4j中，其中，1 <j< 26, 1 <k〈l+j， 0 <Sj'k〈256 ; 第3步，以1为步长递增改变j的取值，重复第2步26次，最终，寄存器R4,pR4,2，…，R4,26 存储的分别是向量段yi，y2，…，y26，它们构成了向量y。
7. -种⑶R中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码方法，1/4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= 27，t= 36，b= 256，e=t_c= 9,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26X9个bXb阶循环矩阵构成，B是由26X1个bXb阶循环矩阵构成，下三角矩阵T是由26X26个bXb阶循环矩阵构成，C是由1X9个bXb阶循环矩阵构成，D是由1X1个 bXb阶循环矩阵构成，E是由1X26个bXb阶循环矩阵构成，〇 = (EI^B+Dr1是由1X1 个bXb阶循环矩阵构成，是由〇T的循环矩阵生成多项式构成的lXb阶矩阵，其中，上 标T和分别表示转置和逆，
：是由27X27个bXb阶循环矩阵tk构成，其中，I 是单位矩阵，〇是全零矩阵，1 <j< 27，1 27,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，0<Sj，k〈b，Y=[BT]是由26X27个bXb阶循环矩阵Yj，k构成，其中，1彡j彡26，1彡k彡27,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，0 <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9段，即a=(apa2，…，a9)，校验向量p被等分为27段，即p=(Ppp2，…，p27)， px=pi，py=(p2,p3，…，p27)，向量f被等分为26段，即f=的，f2，…，f26)，向量w被等分 为 1 段，即w=f27,[fw]=的，f2, ???，f27)，向量q被等分为 26 段，即q=、q2, ???，q26)， 向量x被等分为1段，即x=q27，[qx]=心q2，…，q27)，向量y被等分为26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; 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CDR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。发明提供的CDR系统中1/4码率高速QC-LDPC编码器具有结构简单、成低、吞吐量大等优点。
【IPC分类】H03M13-11
【公开号】CN104579364
【申请号】CN201510047794
【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29日
【申请日】2015年1月30日