專利名稱：基于共享寄存器的dtmb中l(wèi)dpc編碼器和編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字地面電視廣播技術(shù)，特別涉及一種DTMB系統(tǒng)中QC-LDPC碼編碼器的高效實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
由于在傳輸信道中存在的各種失真和噪聲會(huì)對(duì)發(fā)送信號(hào)產(chǎn)生干擾，接收端不可避免地會(huì)出現(xiàn)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生誤碼的情況。為了降低誤碼率，需要采用信道編碼技術(shù)。低密度奇偶校驗(yàn)(Low-Density Parity-Check, LDPC)碼以其逼近Shannon限的優(yōu)異性能成為信道編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼(Quasic-LDPC，QC-LDPC)碼是一種特殊的LDPC碼,其編碼可采用移位寄存器加累加器(Shift-Register-Adder-Accumulator，SRAA)加以實(shí)現(xiàn)。目前，QC-LDPC碼已廣泛應(yīng)用于IEEE 802. lln，802. 16e和中國(guó)的數(shù)字地 面電視廣播DTMB等標(biāo)準(zhǔn)。SRAA法是利用生成矩陣G進(jìn)行編碼。QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個(gè)bXb階循環(huán)矩陣Gi,」(I彡i彡a, I彡j彡t)構(gòu)成的陣列，t=a+c。與信息向量對(duì)應(yīng)的一部分生成矩陣是單位矩陣，與校驗(yàn)向量對(duì)應(yīng)的其余部分生成矩陣是高密度矩陣。串行SRAA法完成一次編碼需要ab+t個(gè)時(shí)鐘周期,需要(c+t)b個(gè)寄存器、cb個(gè)二輸入與門和cb個(gè)二輸入異或門。此外，還需要acb比特ROM存儲(chǔ)循環(huán)矩陣的首行。DTMB標(biāo)準(zhǔn)采用了 3種不同碼率的QC-LDPC碼。對(duì)于這3種QC-LDPC碼，均有t=59和b=127。圖I給出了不同碼率η下的參數(shù)a和C。DTMB標(biāo)準(zhǔn)中QC-LDPC編碼的現(xiàn)有解決方案是采用串行SRAA法，3種碼率所需的編碼時(shí)間分別是3107、4631和6155個(gè)時(shí)鐘周期。邏輯資源需要11938個(gè)寄存器、4445個(gè)二輸入與門和4445個(gè)二輸入異或門，這是由碼率η =0.4對(duì)應(yīng)的參數(shù)c=35決定的。此外，3種碼率共需278，892比特ROM存儲(chǔ)循環(huán)矩陣的首行。當(dāng)采用硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，如此大的存儲(chǔ)需求會(huì)增加設(shè)備成本，且編碼時(shí)間較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)DTMB系統(tǒng)多碼率QC-LDPC編碼的現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方案中存在的需要大容量存儲(chǔ)器和編碼速度慢缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種基于共享寄存器的高效編碼方法，無(wú)需存儲(chǔ)器，能有效提高編碼速度。如圖3所示，基于共享寄存器的DTMB標(biāo)準(zhǔn)中多碼率QC-LDPC碼的編碼器主要由5部分組成共享寄存器、多功能移位器、并行濾波器、線性反饋移位寄存器(LFSR)和并行循環(huán)左移累加器(并行CLSA)。共享寄存器由62個(gè)b位寄存器R1, R2,…，R62構(gòu)成，其它四個(gè)功能模塊共用這些寄存器。整個(gè)編碼過(guò)程分9步完成 第I步，清零寄存器R61和R62 ;第2步，使用多功能移位器輸入信息向量s ;第3步，使用并行濾波器計(jì)算向量f和m ;第4步，使用LFSR計(jì)算向量q ;第5步，使用并行CLSA計(jì)算部分校驗(yàn)向量Px ;第6步，使用多功能移位器調(diào)整重復(fù)運(yùn)算之前的寄存器內(nèi)容；第7步，重復(fù)第3步，計(jì)算向量f ;第8步，重復(fù)第4步，計(jì)算部分校驗(yàn)向量Py ;第9步，使用多功能移位器輸出碼字V。本發(fā)明提供的QC-LDPC編碼器無(wú)需存儲(chǔ)器，兼容多碼率，編碼時(shí)間與碼率無(wú)關(guān)，能在明顯提高編碼速度的同時(shí)有效減少邏輯資源需求，從而達(dá)到降低硬件成本和功耗的目的。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可通過(guò)接下來(lái)的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。


圖I給出了不同碼率η下的參數(shù)a、c和U ;圖2是行列交換后近似下三角校驗(yàn)矩陣Hau的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是DTMB標(biāo)準(zhǔn)中兼容3種碼率的QC-LDPC碼編碼器整體結(jié)構(gòu)；圖4是多功能移位器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是并行濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6給出了碼率η=0. 4時(shí)各個(gè)多輸入異或門與寄存器及其抽頭的連接關(guān)系；圖7給出了碼率η=0. 6時(shí)各個(gè)多輸入異或門與寄存器及其抽頭的連接關(guān)系；圖8給出了碼率η=0. 8時(shí)各個(gè)多輸入異或門與寄存器及其抽頭的連接關(guān)系；圖9是LFSR的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是并行CLSA的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是編碼器各組成部分以及整個(gè)電路的硬件資源消耗；圖12是各編碼步驟以及整個(gè)編碼過(guò)程所需的處理時(shí)間；圖13比較了傳統(tǒng)的串行SRAA法與本發(fā)明的編碼速度和資源消耗。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。QC-LDPC碼是一類特殊的LDPC碼，它的生成矩陣G和校驗(yàn)矩陣H都是由循環(huán)矩陣構(gòu)成的陣列，具有分段循環(huán)特點(diǎn)，故被稱為準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼。從行的角度看，循環(huán)矩陣的每一行都是上一行(首行是末行)循環(huán)右移一位的結(jié)果；從列的角度看，循環(huán)矩陣的每一列都是前一列(首列是末列)循環(huán)下移一位的結(jié)果。循環(huán)矩陣的行向量構(gòu)成的集合與列向量構(gòu)成的集合完全相同，因此，循環(huán)矩陣完全可由它的首行或首列來(lái)表征。循環(huán)矩陣的行重和列重相同，記作W。如果《=0，那么該循環(huán)矩陣是全零矩陣。如果《=1，那么該循環(huán)矩陣是可置換的，稱為置換矩陣，它可通過(guò)對(duì)單位矩陣I循環(huán)右移若干位得到。QC-LDPC碼的校驗(yàn)矩陣H是由cXt個(gè)bXb階循環(huán)矩陣Hiij (I彡i彡C，I彡j彡t)構(gòu)成的如下陣列
Hh2 …Hht
H、, ，…H、,'1 :2'2 ·.(I)
Hcl H Hct校驗(yàn)矩陣H的連續(xù)b行和b列分別被稱為塊行和塊列。對(duì)于DTMB標(biāo)準(zhǔn)，校驗(yàn)矩陣H對(duì)應(yīng)的碼字v= (p，s)，H的前c塊列對(duì)應(yīng)的是校驗(yàn)向量P，后a塊列對(duì)應(yīng)的是信息向量S。以b比特為一段，校驗(yàn)向量P被等分為c段，SPP= (P1, P2,…，P。)；信息向量S被等分為a段,即S=G1, S2,…，Sa)。DTMB標(biāo)準(zhǔn)采用了 3種不同碼率的QC-LDPC碼，圖I給出了不同碼率η下的參數(shù)a和C。對(duì)于這3種QC-LDPC碼，校驗(yàn)矩陣H中的所有循環(huán)矩陣要么是全零矩陣(W=O)要么是置換矩陣(w=l)，且t=59和b=127。對(duì)校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)行列交換操作將其變換成近似下三角形狀Hau，如圖2所示。在圖2中，所有子矩陣的單位都是b比特而不是I比特。T是下三角矩陣，u反映了校驗(yàn)矩陣Hau與下三角矩陣的接近程度，圖I給出了 3種碼率下的參數(shù)U。行列交換的過(guò)程如下首先，對(duì)于任一碼率，將H第塊行中的所有置換矩陣循環(huán)右移126位；然后，對(duì)于η=0. 4,0. 6和O. 8，將H首塊行中的所有置換矩陣分別循環(huán)右移60、79和20位，并將該行移至H的最下方作為末塊行；最后，對(duì)于η =0. 4，將H首塊列移至第35塊列之后作為 新的第35塊列。在圖2所示的校驗(yàn)矩陣Hau對(duì)應(yīng)的碼字Vau= (pALT, s) = (py, px, s)中，矩陣A和C對(duì)應(yīng)信息向量S，矩陣B和D對(duì)應(yīng)一部分校驗(yàn)向量px，矩陣T和E則對(duì)應(yīng)余下的校驗(yàn)向量PyO 對(duì)于 rI =0. 4，Px= (Pd, Pc, P1)，Py= (P2, P3, ...，Pc-2);對(duì)于 η =0. 6 和 O. 8，px= (p?！? pc)，Py= (Pi, P2.…，Pm)。上述矩陣和向量滿足如下關(guān)系ρχτ= Φ (EjT1As^Cst)(2)ρ/ζΓ1 (AsT+BpxT)⑶其中，ΦΜΕΤ + Γ1，上標(biāo)If1分別表示轉(zhuǎn)置和逆。眾所周知，循環(huán)矩陣的逆、乘積、和仍然是循環(huán)矩陣。因此，Φ也是由循環(huán)矩陣構(gòu)成的陣列。然而，雖然矩陣E、T、B和D都是稀疏矩陣，但Φ不再稀疏而是高密度的。根據(jù)式⑵和(3)，可得到QC-LDPC碼的一般編碼流程，包括以下步驟(I)清零部分校驗(yàn)向量px。(2)計(jì)算向量 fT=AsT+BpxT 和 mT=CsT。(3)計(jì)算向量 qLErk1+!^。(4)計(jì)算部分校驗(yàn)向量pxT=C>qT。(5)計(jì)算向量 fT=AsT+BpxT。(6)計(jì)算部分校驗(yàn)向量ρ/=!"1;^。(7)對(duì)Pau進(jìn)行重新排序并與s拼接，得到碼字v=(P，s)。根據(jù)上述編碼流程，圖3給出了適用于DTMB標(biāo)準(zhǔn)中3種碼率QC-LDPC碼的編碼器，它是基于寄存器共享機(jī)制，主要由共享寄存器、多功能移位器、并行濾波器、線性反饋移位寄存器(LFSR)和并行循環(huán)左移累加器(并行CLSA)五個(gè)功能模塊組成。共享寄存器由62個(gè)b位寄存器R1, R2,…，R62構(gòu)成，其它四個(gè)功能模塊共用這些寄存器。多功能移位器用于信息向量s的輸入、重復(fù)運(yùn)算的調(diào)整、碼字V的輸出。并行濾波器用于計(jì)算向量f和m。LFSR用于計(jì)算向量q和部分校驗(yàn)向量Py。并行CLSA用于計(jì)算部分校驗(yàn)向量px。圖4是多功能移位器的結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由寄存器R4 R62和復(fù)用器組成，進(jìn)行b位并行移位，用于信息向量s的輸入、重復(fù)運(yùn)算之前的調(diào)整、碼字V的輸出。當(dāng)多功能移位器用于輸入信息向量s時(shí)，開關(guān)Z1閉合，開關(guān)Z2和Z3斷開，寄存器R61和R62初始化為全零，信息向量s=(Sl，S2,…，sa)逐段并行送入多功能移位器，經(jīng)a個(gè)時(shí)鐘周期，所有信息段送入完畢。對(duì)于H =0.4，之后還要并行送入一段全零數(shù)據(jù)。此時(shí)，最后a+u個(gè)寄存器R63_a_u R62存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px=O。
當(dāng)多功能移位器用于調(diào)整重復(fù)運(yùn)算之前的寄存器內(nèi)容時(shí)，寄存器R4 當(dāng)前存儲(chǔ)的是信息向量S和部分校驗(yàn)向量px，開關(guān)Z2閉合，開關(guān)Z1和Z3斷開，所有寄存器并行循環(huán)左移a+u次。此時(shí)，最后a+u個(gè)寄存器R63_a_u R62存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向
量px。當(dāng)多功能移位器用于輸出碼字V時(shí)，開關(guān)Z2和Z3閉合，開關(guān)Z1斷開，復(fù)用器根據(jù)碼率η =0. 4,0. 6和O. 8分別選擇寄存器R3(I、R42和R54作為輸出，所有寄存器并行循環(huán)左移t次即可完成碼字輸出。圖5是并行濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由寄存器R1 R62和多輸入異或門An,1 八，,。組成，用于計(jì)算向量€和111。每個(gè)多輸入異或門對(duì)應(yīng)子矩陣[A B]或C中的一個(gè)塊行，每個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)一個(gè)置換矩陣，該置換矩陣所在塊列號(hào)加3等于寄存器的下標(biāo)，其循環(huán)右移位數(shù)加I等于寄存器的抽頭位。圖61給出 了不同碼率下各個(gè)多輸入異或門與寄存器及其抽頭的連接關(guān)系。初始時(shí)，信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px位于寄存器R63_a_u R62中，R63-a-u R62中的每個(gè)寄存器都有多個(gè)抽頭。每個(gè)時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，寄存器R63-a-u R62各自串行循環(huán)左移I次，多輸入異或門Au An,。分別將計(jì)算結(jié)果串行左移入寄存器R1 R。。重復(fù)上述過(guò)程，經(jīng)過(guò)b個(gè)時(shí)鐘周期完成運(yùn)算。此時(shí)，寄存器R1 IU和R。# R。存儲(chǔ)的分別是向量f和m，而寄存器R63_a_u R62存儲(chǔ)的依然是信息向量s和部分校驗(yàn)向量px。并行濾波器要知道各個(gè)多輸入異或門與寄存器及其抽頭的連接關(guān)系，需要對(duì)校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行行列交換。行列交換的過(guò)程如下首先，對(duì)于任一碼率，將H第塊行中的所有置換矩陣循環(huán)右移126位；然后，對(duì)于η=0. 4,0. 6和O. 8，將H首塊行中的所有置換矩陣分別循環(huán)右移60、79和20位，并將該行移至H的最下方作為末塊行；最后，對(duì)于η =0.4，將H首塊列移至末塊列。圖9是LFSR的結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由寄存器R1 R62和b位二輸入異或門A1 A3組成，用于計(jì)算向量q和部分校驗(yàn)向量Py。初始時(shí)，開關(guān)Z4斷開,寄存器R1 R。存儲(chǔ)的是向量f和m，寄存器R63_a_u R62存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px。每個(gè)時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，寄存器R1 R62并行循環(huán)左移I次，寄存器R1的輸出同時(shí)循環(huán)右移31和103位后分別與寄存器R2和R3的輸出進(jìn)行模2加，計(jì)算結(jié)果分別保存于寄存器R1和R2中。重復(fù)上述過(guò)程，直到第c-u個(gè)時(shí)鐘周期到來(lái)時(shí)，閉合開關(guān)Z4,重復(fù)一次上述過(guò)程。除此之外，寄存器R1的輸出還同時(shí)與R4的輸出進(jìn)行一次模2力口，計(jì)算結(jié)果保存于寄存器R3中。此時(shí)，寄存器R1 Ru和R63-C^u R62存儲(chǔ)的分別是向量q和部分校驗(yàn)向量Py，而寄存器R4 R62-M存儲(chǔ)的是信息向量S和部分校驗(yàn)向量px。圖10是并行CLSA的結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由寄存器R1-RyR3t^b位二輸入與門Mm(I < i, j < 3)和b位二輸入異或門Ai,」(I ^ i, j ^ 3)組成,用于計(jì)算部分校驗(yàn)向量px。對(duì)于Π =0.4，開關(guān)Z5閉合；對(duì)于η =0.6或O. 8，開關(guān)Z5斷開。初始時(shí)，寄存器R1 Ru存儲(chǔ)的是向量q。每個(gè)時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，寄存器R1 R3各自串行左移I次，b位二輸入與門Mm進(jìn)行標(biāo)量與向量的乘法運(yùn)算，Mi;1、Mi,2、的乘積與寄存器Ri+3 (I彡i彡2)或R3tl (i = 3)串行循環(huán)左移I次的結(jié)果相加，和存回寄存器Ri+3 (I彡i彡2)或R3tl (i = 3)。重復(fù)上述過(guò)程，經(jīng)過(guò)b個(gè)時(shí)鐘周期完成運(yùn)算。此時(shí)，寄存器R4 1 62_。+11存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px。并行CLSA要用到高密度矩陣Φ所有循環(huán)矩陣的首列，需要對(duì)校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)行列交換操作將其變換成近似下三角形狀hau。行列交換的過(guò)程如下首先，對(duì)于任一碼率，將H第2 C塊行中的所有置換矩陣循環(huán)右移126位；然后，對(duì)于η =0. 4,0. 6和O. 8，將H首塊行中的所有置換矩陣分別循環(huán)右移60、79和20位，并將該行移至H的最下方作為末塊行；最后，對(duì)于η =0. 4,將H首塊列移至第35塊列之后作為新的第35塊列。本發(fā)明提供了一種可變碼率QC-LDPC碼的高效編碼方法，結(jié)合DTMB標(biāo)準(zhǔn)中多碼率QC-LDPC碼的編碼器(如圖3所示)，其編碼步驟描述如下第I步，清零寄存器R61和R62 ；第2步，使用多功能移位器輸入信息向量s ；
第3步,使用并行濾波器計(jì)算向量f和m ;第4步,使用LFSR計(jì)算向量q ;第5步,使用并行CLSA計(jì)算部分校驗(yàn)向量Px ；第6步，使用多功能移位器調(diào)整重復(fù)運(yùn)算之前的寄存器內(nèi)容；第7步,重復(fù)第3步,計(jì)算向量f ;第8步,重復(fù)第4步,計(jì)算部分校驗(yàn)向量py ;第9步，使用多功能移位器輸出碼字V。圖11總結(jié)了編碼器各組成部分以及整個(gè)電路的硬件資源消耗。圖12總結(jié)了各編碼步驟以及整個(gè)編碼過(guò)程所需的處理時(shí)間。圖13比較了傳統(tǒng)的串行SRAA法與本發(fā)明的編碼速度和資源消耗。從圖中可以清楚看到，無(wú)論是編碼速度，還是邏輯資源，尤其是存儲(chǔ)器，本發(fā)明的性能都優(yōu)于串行SRAA法。本發(fā)明無(wú)需存儲(chǔ)器，使用了較少的寄存器、異或門和與門，耗費(fèi)量分別是串行SRAA法的66%,37%和26%。本發(fā)明的編碼時(shí)間與碼率無(wú)關(guān)，便于優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于Π=0. 4,0. 6和O. 8，本發(fā)明的編碼速度分別是串行SRAA法的5. 6,8. 3和11倍。綜上可見(jiàn)，與傳統(tǒng)的串行SRAA法相比，本發(fā)明具有編碼速度快、資源消耗少、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種適合于DTMB標(biāo)準(zhǔn)采用的3種不同碼率QC-LDPC碼的編碼器，QC-LDPC碼的校驗(yàn)矩陣H是由cXt個(gè)bXb階循環(huán)矩陣構(gòu)成的陣列，通過(guò)行列交換變換成近似下三角形狀Halt, u反映了 Hau與下三角矩陣的接近程度，其中，c、t、b和u皆為正整數(shù)，t=a+c，3種不同碼率η分別是O. 4,0. 6,0. 8，對(duì)于這3種不同碼率QC-LDPC碼，均有t=59和b=127，3種不同碼率對(duì)應(yīng)的參數(shù)a分別是24、36、48，3種不同碼率對(duì)應(yīng)的參數(shù)c分別是35、23、11，3種不同碼率對(duì)應(yīng)的參數(shù)u分別是3、2、2，校驗(yàn)矩陣H對(duì)應(yīng)碼字ν= (p，s)，H的前c塊列對(duì)應(yīng)的是校驗(yàn)向量P，后a塊列對(duì)應(yīng)的是信息向量s,以b比特為一段,校驗(yàn)向量P被等分為c段，即 P= (P1, P2, ···，P。)，信息向量 s 被等分為 a 段,即 s=(s” s2, ···，sa) ,Halt 對(duì)應(yīng)碼字 vALT= (pALT,s)，pALT= (py, px)，對(duì)于 n=0. 4, px= (pc_!, pc, P1)，Py= (p2, P3, ...，pc-2)，對(duì)于 η =0. 6 和 0· 8，Px= (Pc-i, P。)，Py= (Pi, P2, ···，Pc^)，其特征在于，所述編碼器包括以下部件 寄存器R1 R62，其余四個(gè)部件共享這62個(gè)b位寄存器； 多功能移位器，主要由寄存器R4 R62和復(fù)用器組成，進(jìn)行b位并行移位，用于信息向量s的輸入、重復(fù)運(yùn)算之前的調(diào)整和碼字V的輸出； 并行濾波器，主要由寄存器R1-R62和多輸入異或門Ana-An,。組成，用于計(jì)算向量f和m，每個(gè)多輸入異或門對(duì)應(yīng)Hau的子矩陣[A B]或D中的ー個(gè)塊行，每個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)ー個(gè)置換矩陣，該置換矩陣所在塊列號(hào)加3等于寄存器的下標(biāo)，其循環(huán)右移位數(shù)加I等于寄存器的抽頭位； 線性反饋移位寄存器，主要由寄存器R1 R62和b位ニ輸入異或門A1 A3組成，用于計(jì)算向量q和部分校驗(yàn)向量Py ; 并行循環(huán)左移累加器，主要由寄存器R1 R5、R3(l、b位ニ輸入與門Mi, j和b位ニ輸入異或門Ai, j組成,用于計(jì)算部分校驗(yàn)向量Px,其中，I彡i, j彡3。
2.如權(quán)利要求I所述的編碼器，其特征在干，當(dāng)所述多功能移位器用于輸入信息向量s時(shí)，開關(guān)Z1閉合，開關(guān)Z2和Z3斷開，寄存器R61和R62初始化為全零,信息向量S= (S1, S2,...,sa)逐段并行送入多功能移位器，經(jīng)a個(gè)時(shí)鐘周期，所有信息段送入完畢，對(duì)于η =0.4，之后還要并行送入一段全零數(shù)據(jù)，最后a+u個(gè)寄存器R63_a_u R62存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px=O。
3.如權(quán)利要求I所述的編碼器，其特征在干，當(dāng)所述多功能移位器用于調(diào)整重復(fù)運(yùn)算之前的寄存器內(nèi)容吋，寄存器R4 R62-M當(dāng)前存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向量px，開關(guān)Z2閉合，開關(guān)Z1和Z3斷開，所有寄存器并行循環(huán)左移a+u次,最后a+u個(gè)寄存器R63_a_u R62存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px。
4.如權(quán)利要求I所述的編碼器，其特征在干，當(dāng)所述多功能移位器用于輸出碼字ν吋，開關(guān)Z2和Z3閉合，開關(guān)も斷開，復(fù)用器根據(jù)碼率11=0.4、0.6和0.8分別選擇寄存器1 3(|、R42和R54作為輸出，所有寄存器并行循環(huán)左移t次即可完成碼字輸出。
5.如權(quán)利要求I所述的編碼器，其特征在于，所述并行濾波器要知道各個(gè)多輸入異或門與寄存器及其抽頭的連接關(guān)系，需要對(duì)校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行行列交換，行列交換的過(guò)程如下 首先，對(duì)于任ー碼率，將H第塊行中的所有置換矩陣循環(huán)右移126位； 然后，對(duì)于H=O. 4,0. 6和O. 8，將H首塊行中的所有置換矩陣分別循環(huán)右移60、79和20位，并將該行移至H的最下方作為末塊行； 最后，對(duì)于η =0. 4，將H首塊列移至末塊列，對(duì)于η =0.6和O. 8，無(wú)此步驟。
6.如權(quán)利要求I所述的編碼器，其特征在于，所述并行濾波器用于計(jì)算向量f和m: 初始時(shí)，信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px位于寄存器R63_a_u R62中，R63-a_u R62中的每個(gè)寄存器都有多個(gè)抽頭； 每個(gè)時(shí)鐘到來(lái)吋，寄存器R63-a_u R62各自串行循環(huán)左移I次，多輸入異或門ΑηΛ An,。分別將計(jì)算結(jié)果串行左移入寄存器R1 R。； 重復(fù)上述過(guò)程，經(jīng)過(guò)b個(gè)時(shí)鐘周期完成運(yùn)算，寄存器R1 Rc^u和Rrlrt R。存儲(chǔ)的分別是向量f和m，而寄存器R63_a_u R62存儲(chǔ)的依然是信息向量s和部分校驗(yàn)向量px。
7.如權(quán)利要求I所述的編碼器，其特征在于，所述線性反饋移位寄存器用于計(jì)算向量q和部分校驗(yàn)向量Py 初始時(shí)，開關(guān)Z4斷開，寄存器R1 R。存儲(chǔ)的是向量f和m，寄存器R63_a_u R62存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px ； 每個(gè)時(shí)鐘到來(lái)吋，寄存器R1 R62并行循環(huán)左移I次，寄存器R1的輸出同時(shí)循環(huán)右移31和103位后分別與寄存器R2和R3的輸出進(jìn)行模2カロ，計(jì)算結(jié)果分別保存于寄存器R1和R2中； 重復(fù)上述過(guò)程，直到第c-u個(gè)時(shí)鐘周期到來(lái)吋，閉合開關(guān)Z4,重復(fù)一次上述過(guò)程，除此之夕卜，寄存器R1的輸出還同時(shí)與R4的輸出進(jìn)行一次模2加，計(jì)算結(jié)果保存于寄存器R3中，寄存器R1 Ru和R63__ R62存儲(chǔ)的分別是向量q和部分校驗(yàn)向量Py，而寄存器R4 R62L11存儲(chǔ)的是信息向量S和部分校驗(yàn)向量px。
8.如權(quán)利要求I所述的編碼器，其特征在于，所述并行循環(huán)左移累加器用于計(jì)算部分校驗(yàn)向量Px 初始時(shí)，寄存器R1-Ru存儲(chǔ)的是向量q，對(duì)于η =0.4，開關(guān)Z5閉合，對(duì)于η =0.6或O. 8，開關(guān)Z5斷開； 每個(gè)時(shí)鐘到來(lái)吋，寄存器R1 R3各自串行左移I次，b位ニ輸入與門Mi, j進(jìn)行標(biāo)量與向量的乘法運(yùn)算，當(dāng)I彡i彡2吋，Mi；1, Mij2, Mij3的乘積與寄存器Ri+3串行循環(huán)左移I次的結(jié)果相加，和存回寄存器Ri+3，而當(dāng)i = 3吋，Mi；1, Mij2, Mij3的乘積與寄存器R3tl串行循環(huán)左移I次的結(jié)果相加，和存回寄存器R3tl ； 重復(fù)上述過(guò)程，經(jīng)過(guò)b個(gè)時(shí)鐘周期完成運(yùn)算，寄存器R4 1 62_。+11存儲(chǔ)的是信息向量s和部分校驗(yàn)向量Px。
9.如權(quán)利要求I所述的編碼器，其特征在于，所述矩陣Hau是對(duì)校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行行列交換的結(jié)果，行列交換的過(guò)程如下 首先，對(duì)于任ー碼率，將H第塊行中的所有置換矩陣循環(huán)右移126位； 然后，對(duì)于H=O. 4,0. 6和O. 8，將H首塊行中的所有置換矩陣分別循環(huán)右移60、79和20位，并將該行移至H的最下方作為末塊行； 最后，對(duì)于Η =0. 4，將H首塊列移至第35塊列之后作為新的第35塊列，對(duì)于η =0.6和O. 8，無(wú)此步驟。
10.ー種適合于DTMB標(biāo)準(zhǔn)采用的3種不同碼率QC-LDPC碼的編碼方法，QC-LDPC碼的校驗(yàn)矩陣H是由cXt個(gè)bXb階循環(huán)矩陣構(gòu)成的陣列，通過(guò)行列交換變換成近似下三角形狀Hau，u反映了 Hau與下三角矩陣的接近程度，其中，c、t、b和u皆為正整數(shù)，t=a+c，3種不同碼率n分別是O. 4、0. 6、0. 8，對(duì)于這3種不同碼率QC-LDPC碼，均有t=59和b=127，.3種不同碼率對(duì)應(yīng)的參數(shù)a分別是24、36、48，3種不同碼率對(duì)應(yīng)的參數(shù)c分別是35、23、.11，3種不同碼率對(duì)應(yīng)的參數(shù)u分別是3、2、2，校驗(yàn)矩陣H對(duì)應(yīng)碼字V= (p，s)，H的前c塊列對(duì)應(yīng)的是校驗(yàn)向量P，后a塊列對(duì)應(yīng)的是信息向量s,以b比特為一段,校驗(yàn)向量P被等分為c段，即P= (P1, P2, ···，P。)，信息向量s被等分為a段,即S= (S1, S2, ...，sa)，Halt對(duì)應(yīng)碼字Valt= (Palt，s)，Palt= (Py, Px)，對(duì)于 Π =0. 4, Px= (p?！?pc, P1)，Py= (p2, P3, ...，Pc_2)，對(duì)于 Π =0. 6 和O.8, ρχ= (pc_!, p。), py= (p1； p2,…，pe-2)，其特征在于，所述編碼方法包括以下步驟 第I步，清零寄存器R61和R62; 第2步，使用多功能移位器輸入信息向量s ； 第3歩，使用并行濾波器計(jì)算向量f和m ; 第4歩，使用線性反饋移位寄存器計(jì)算向量q ； 第5歩，使用并行循環(huán)左移累加器計(jì)算部分校驗(yàn)向量Px ； 第6步，使用多功能移位器調(diào)整重復(fù)運(yùn)算之前的寄存器內(nèi)容； 第7步,重復(fù)第3步,計(jì)算向量f ； 第8步,重復(fù)第4步,計(jì)算部分校驗(yàn)向量Py ； 第9步，使用多功能移位器輸出碼字V。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種解決DTMB系統(tǒng)中3種不同碼率QC-LDPC碼編碼的方案，其特征在于，所述系統(tǒng)的QC-LDPC碼的編碼器是基于寄存器共享機(jī)制，主要由共享寄存器、多功能移位器、并行濾波器、線性反饋移位寄存器和并行循環(huán)左移累加器五部分組成。后四個(gè)功能模塊共用62個(gè)b位寄存器。本發(fā)明提供的QC-LDPC編碼器無(wú)需存儲(chǔ)器，兼容多碼率，編碼時(shí)間與碼率無(wú)關(guān)，能在明顯提高編碼速度的同時(shí)有效減少邏輯資源需求，具有編碼速度快、資源消耗少、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03M13/11GK102857235SQ20121036992
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者張鵬, 蔡超時(shí), 萬(wàn)欣 申請(qǐng)人:蘇州威士達(dá)信息科技有限公司