基于查找表的wpan中qc-ldpc串行編碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線個(gè)人通信領(lǐng)域，特別涉及一種WPAN系統(tǒng)中QC-LDPC碼編碼器的串 行實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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)。
[0003] 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)域的研宄熱點(diǎn)。準(zhǔn)循環(huán)LDPC(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，SR AA)加以實(shí)現(xiàn)。
[0004] 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^d彡i彡a，1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（t+c)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。
[0005] WPAN是無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)的英文簡稱，英文全稱是Wireless Personal Area Network。WPAN標(biāo)準(zhǔn)采用了四種不同碼率的QC-LDPC碼。對(duì)于這四種QC-LDPC碼，均有t = 32和b = 21。圖1給出了不同碼率n下的參數(shù)a和C0
[0006] WPAN系統(tǒng)中QC-LDPC低速編碼的現(xiàn)有解決方案是采用串行SRAA法，四種QC-LDPC 碼所需的編碼時(shí)間分別是368、452、536和620個(gè)時(shí)鐘周期。邏輯資源需要1008個(gè)寄存器、 336個(gè)二輸入與門和336個(gè)二輸入異或門，這是由碼率n = 1/2對(duì)應(yīng)的參數(shù)決定的。此外， 四種QC-LDPC碼共需16800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)，需要較多 的存儲(chǔ)器和寄存器，勢必會(huì)造成設(shè)備成本高，功耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)WPAN系統(tǒng)多碼率QC-LDPC碼低速編碼的現(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串行編碼方法，能在保持編碼速度不變的前提下， 減少資源需求。
[0008] 如圖2所示，WPAN系統(tǒng)中多種QC-LDPC碼的串行編碼器主要由4部分組成：寄存 器、索引編碼器、查找表和b位二輸入異或門。整個(gè)編碼過程分4步完成：第1步，清零寄存 器R a+1~Rt，為索引編碼器配置信息向量S對(duì)應(yīng)的碼率n ;第2步，輸入信息比特ek，寄存器 札~1^串行左移1次緩沖ek，向查找表的塊行號(hào)控制端輸入塊行號(hào)P = [k/b]+l，查找表 根據(jù)索引T選擇輸出，b位二輸入異或HA1將查找表的第1個(gè)b位輸出端與寄存器R a+1串 行循環(huán)左移1次的結(jié)果相加，和存回寄存器Ra+1，其中，〇彡k〈aXb，l彡P(guān)彡a，l彡1彡c， 符號(hào)[k/b]表示不大于k/b的最大整數(shù)；第3步，以1為步長遞增改變k的取值，重復(fù)第2 步aXb - 1次，直到整個(gè)信息向量s輸入完畢，此時(shí)，寄存器&~Ra存儲(chǔ)的是信息向量s =(S1, S2，…，sa)，寄存器Ra+1~R t存儲(chǔ)的是校驗(yàn)向量p=(p p2，…，p。）；第4步，并行輸 出碼字V = (s, p)。
[0009] 本發(fā)明提供的QC-LDPC串行編碼器兼容多碼率，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。
[0010] 關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可通過接下來的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。
【附圖說明】
[0011] 圖1給出了不同碼率n下的參數(shù)a和C ;
[0012] 圖2是WPAN標(biāo)準(zhǔn)中兼容四種碼率的QC-LDPC碼串行編碼器整體結(jié)構(gòu)；
[0013] 圖3給出了索引編碼器的輸出T與信息比特、碼率n和生成矩陣G的塊行號(hào)P 之間的關(guān)系；
[0014] 圖4比較了傳統(tǒng)的串行SRAA法與本發(fā)明的資源消耗。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0016] 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表征。QC-LDPC碼的生成矩陣 G是由aXt個(gè)bXb階循環(huán)矩陣G iJl彡i彡a，1彡j彡t)構(gòu)成的陣列：
[0017]
[0018] G (或H)的連續(xù)b行和b列分別被稱為塊行和塊列。
[0019] 對(duì)于WPAN系統(tǒng)，生成矩陣G對(duì)應(yīng)碼字V = (s，p)，G的前a塊列對(duì)應(yīng)的是信息向量 S= Gtl, ep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 = (S1, S2,…，sa);校驗(yàn)向量p被等分為c段，即p = (P1, p2,…，p。)。WPAN標(biāo) 準(zhǔn)采用了四種不同碼率的QC-LDPC碼，均有t = 32和b = 21，圖1給出了不同碼率n下的 參數(shù)a和C0
[0020] 由式（1)和循環(huán)矩陣的特點(diǎn)，圖2給出了適用于WPAN系統(tǒng)中四種碼率QC-LDPC碼 的串行編碼器，它主要由寄存器、索引編碼器、查找表和b位二輸入異或門四種功能模塊組 成。寄存器札~R a用于緩存信息向量S= (S1, S2，…，Sa)，寄存器Ra+1~Rt用于計(jì)算和存 儲(chǔ)校驗(yàn)向量P= (P1, P2，…，P。）。索引編碼器形成查找表的索引T，以簡化查找表的使用。 b位二輸入異或門Ai~A。將查找表的第1~c個(gè)b位輸出值分別累加到寄存器R a+1~R t 中。
[0021] 索引編碼器的輸出T取決于三個(gè)輸入：信息比特、碼率n和生成矩陣G的塊行號(hào) P (1彡P(guān)彡a)。如果當(dāng)前輸入的信息比特是0,那么T = 〇;否則，根據(jù)碼率n和塊行號(hào) P 計(jì)算 T。當(dāng) rI =1/2 時(shí)，T = P ;當(dāng) q = 5/8 時(shí)，T = 16+P ;當(dāng) n = 3/4 時(shí)，T = 36+P;當(dāng)n = 7/8時(shí)，T = 60+P。碼率n有四種，故可用2比特來表示；塊行號(hào)P的 最大值是28,故可用5比特來表示；T的最大值是88,故可用7比特來表示。圖3給出了 索引編碼器的輸出T與三個(gè)控制量之間的關(guān)系。
[0022] 查找表根據(jù)索引T進(jìn)行輸出。如果T =〇,那么查找表輸出全零；如果 I < T < 16,那么查找表輸出n = 1/2的生成矩陣第T塊行、第a+1~t塊列中所有循 環(huán)矩陣的首行；如果17< T <36,那么查找表輸出n =5/8的生成矩陣第T-16塊行、第 a+1~t塊列中所有循環(huán)矩陣的首行；如果37< T <60,那么查找表輸出n =3/4的生 成矩陣第t-36塊行、第a+1~t塊列中所有循環(huán)矩陣的首行；否則，查找表