專利名稱：基于查找表的近地通信中qc-ldpc并行編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及近地太空數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，特別涉及一種CCSDS近地通信系統(tǒng)中QC-LDPC碼編碼器的并行實(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)。 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。a路并行SRAA法完成一次編碼需要b+t個(gè)時(shí)鐘周期，需要(ac+t)b個(gè)寄存器、acb個(gè)二輸入與門和acb個(gè)二輸入異或門。CCSDS 近地通信系統(tǒng)推薦了一種 QC-LDPC 碼，其中，a=14，c=2，t=16，b=511。CCSDS近地通信系統(tǒng)中QC-LDPC高速編碼的現(xiàn)有解決方案是采用a路并行SRAA法，實(shí)現(xiàn)并行編碼器共需22484個(gè)寄存器、14308個(gè)二輸入與門和14308個(gè)二輸入異或門。當(dāng)采用FPGA實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要較多的邏輯資源，勢(shì)必會(huì)造成設(shè)備成本高，功耗大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)CCSDS近地通信系統(tǒng)QC-LDPC碼高速編碼的現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方案中存在的資源需求量大缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種基于查找表的并行編碼方法，充分利用FPGA邏輯資源中的查找表功能，能在保持編碼速度不變的前提下，有效減少資源需求。如圖I所示，CCSDS近地通信系統(tǒng)中QC-LDPC碼的并行編碼器主要由4部分組成寄存器、查找表、2b位二輸入異或門和b位二輸入異或門。整個(gè)編碼過(guò)程分4步完成第I步，輸入信息向量S，保存至寄存器R1 R14,清零寄存器R15和R16 ;第2步，寄存器R1 R14串行左移I次，查找表L1和L2分別輸入向量Ii1和h2和輸出向量V1和v2，2b位二輸入異或門B1對(duì)向量V1和V2求和，得到向量v3，b位二輸入異或門A1 (I ( I彡2)將向量V3的第I段b比特與寄存器Ra+1串行循環(huán)左移I次的結(jié)果相加，和存回寄存器Ra+1 ;第3步，重復(fù)第2步b次；第4步，并行輸出碼字(S，P)。本發(fā)明提供的QC-LDPC并行編碼器，能在保持編碼速度不變的前提下有效減少資源需求，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是CCSDS近地通信系統(tǒng)中QC-LDPC碼的并行編碼器整體結(jié)構(gòu)；圖2比較了傳統(tǒng)的a路并行SRAA法與本發(fā)明的資源消耗。
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。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
權(quán)利要求
1.一種適合于CCSDS近地通信系統(tǒng)采用的QC-LDPC碼的并行編碼器，QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個(gè)bXb階循環(huán)矩陣Gm構(gòu)成的陣列,其中，a=14, t=16,b=511, c=t_a=2,I≤i≤a, I≤j≤t, a=ux的一種分解方法是u=7, x=2,生成矩陣G對(duì)應(yīng)碼字(s, p), G的前a塊列對(duì)應(yīng)的是信息向量S，后c塊列對(duì)應(yīng)的是校驗(yàn)向量P，以b比特為一段，信息向量s被等分為a段，即S=G1, S2,…，S14),第i段信息向量Si= (Si, sij2,…，SiJ),校驗(yàn)向量P被等分為c段，即P= (Pl，P2)，其特征在于，所述編碼器包括以下部件 寄存器R1 R16,寄存器R1 R14用于緩存信息向量S= (Sl，S2,…，S14)，寄存器R15和R16用于計(jì)算和存儲(chǔ)校驗(yàn)向量P= (P1, P2)； 查找表L1和L2,分別并行輸入u位信息比特構(gòu)成的向量hm={smu_u+1，k, smu_u+2，k,…，smu,J，并行輸出2b位向量Vm，其中，I彡m彡X，I彡k彡b ; 2b位二輸入異或門B1，將向量V1和V2加在一起，得到向量V3 ； b位二輸入異或門A1和A2, A1將向量V3的第I段連續(xù)b比特累加到寄存器Ra+1中，其中，I < I < C。
2.如權(quán)利要求I所述的并行編碼器，其特征在于，所述查找表L1和L2分別完成不同的u位信息比特與子塊首行矩陣F1和F2的乘積,查找表Lm的輸入是hm,每一路輸出是hm與子塊首行矩陣Fm對(duì)應(yīng)列的乘積，總輸出構(gòu)成了向量vm。
3.如權(quán)利要求I所述的并行編碼器，其特征在于，所述向量V3中的每個(gè)元素是向量Ih1, h2}與塊首行矩陣F對(duì)應(yīng)列的乘積，V3是向量Ih1, h2}與塊首行矩陣F的乘積。
4.一種適合于CCSDS近地通信系統(tǒng)采用的QC-LDPC碼的并行編碼方法，QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個(gè)bXb階循環(huán)矩陣Gi,」構(gòu)成的陣列，其中，a=14, t=16, b=511,c=t-a=2,1 < i < a, I < j < t, a=ux的一種分解方法是u=7, x=2,生成矩陣G對(duì)應(yīng)碼字(s, p) ,G的前a塊列對(duì)應(yīng)的是信息向量s,后c塊列對(duì)應(yīng)的是校驗(yàn)向量P,以b比特為一段，信息向量s被等分為a段,即S=G1, S2,…，S14)，第i段信息向量Si= (Si, P si；2,…，Si, b)，校驗(yàn)向量P被等分為c段，即P= (Pl，P2)，其特征在于，所述編碼方法包括以下步驟 第I步，輸入信息向量s，保存至寄存器R1 R14，清零寄存器R15和R16 ； 第2步，寄存器R1 R14串行左移I次，查找表L1和L2分別輸入向量Ii1和h2和輸出向量V1和v2，2b位二輸入異或門B1對(duì)向量V1和V2求和，得到向量v3，b位二輸入異或門A1將向量V3的第I段b比特與寄存器Ra+1串行循環(huán)左移I次的結(jié)果相加，和存回寄存器Ra+1，其中，I < I < c ; 第3步，重復(fù)第2步b次，完成后，寄存器R1 R14存儲(chǔ)的是信息向量S= (Sl，S2,…，S14)，寄存器R15和R16存儲(chǔ)的是校驗(yàn)向量P= (P1, P2); 第4步，并行輸出碼字(s, P)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種解決CCSDS近地通信系統(tǒng)中QC-LDPC碼并行編碼的方案，其特征在于，所述系統(tǒng)的QC-LDPC碼的并行編碼器主要由寄存器、查找表、2b位二輸入異或門和b位二輸入異或門四部分組成。本發(fā)明提供的QC-LDPC并行編碼器，能充分利用FPGA邏輯資源中的查找表功能，在保持編碼速度不變的條件下有效減少資源需求，具有控制簡(jiǎn)單、資源消耗少、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03M13/15GK102932013SQ20121047606
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者張鵬, 陳晉倫, 蔣藍(lán)祥 申請(qǐng)人:蘇州威士達(dá)信息科技有限公司