循環右移累加基的DTMB中LDPC編碼器和編碼方法技術

本發明專利技術涉及一種解決DTMB系統中3種不同碼率QC-LDPC碼編碼的方案，其特征在于，所述系統的QC-LDPC碼的編碼器是基于循環右移累加機制，主要由控制器、向量存儲器、循環右移表、循環右移累加器和并行循環左移累加器五部分組成。本發明專利技術提供的編碼方法過程簡單，步驟一致性強，易于實現，簡化了后向遞推運算，無需讀出—運算—寫回這一復雜操作。本發明專利技術提供的QC-LDPC編碼器兼容多碼率，能在明顯提高編碼速度的同時有效減少邏輯資源需求，具有易于實現、編碼速度快、資源消耗少、功耗小、成本低等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及數字地面電視廣播領域，特別涉及ー種DTMB系統中QC-LDPC碼編碼器的高效實現方法。
技術介紹
由于在傳輸信道中存在的各種失真和噪聲會對發送信號產生干擾，接收端不可避免地會出現數字信號產生誤碼的情況。為了降低誤碼率，需要采用信道編碼技木。低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check, LDPC)碼以其逼近Shannon限的優 異性能成為信道編碼領域的研究熱點。準循環LDPC碼(Quasic-LDPC，QC-LDPC)碼是ー種特殊的LDPC碼,其編碼可采用移位寄存器加累加器(Shift-Register-Adder-Accumulator，SRAA)加以實現。目前，QC-LDPC碼已廣泛應用于IEEE 802. lln，802. 16e和中國的數字地面電視廣播DTMB等標準。SRAA法是利用生成矩陣G進行編碼。QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個bXb階循環矩陣Gi^ (I彡i彡a, I彡j彡t)構成的陣列,t=a+c。與信息向量對應的一部分生成矩陣是単位矩陣，與校驗向量對應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個時鐘周期,需要(t+c)b個寄存器、cb個ニ輸入與門和cb個ニ輸入異或門。此外，還需要acb比特ROM存儲循環矩陣的首行。DTMB標準采用了 3種不同碼率的QC-LDPC碼。對于這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a和C。DTMB標準中QC-LDPC編碼的現有解決方案是采用串行SRAA法，3種碼率所需的編碼時間分別是3107、4631和6155個時鐘周期。邏輯資源需要11938個寄存器、4445個ニ輸入與門和4445個ニ輸入異或門，這是由碼率η =0.4對應的參數c=35決定的。此外，3種碼率共需278，892比特ROM存儲循環矩陣的首行。當采用硬件實現吋，如此大的存儲需求會増加設備成本，且編碼時間較長。
技術實現思路
針對DTMB系統多碼率QC-LDPC編碼的現有實現方案中存在的需要大容量存儲器和編碼速度慢缺點，本專利技術提供了一種基于循環右移累加的高效編碼方法，在明顯提高編碼速度的同時有效減少存儲器和邏輯資源的需求。如圖3所示，基于循環右移累加的DTMB標準中多碼率QC-LDPC碼的編碼器主要由5部分組成控制器、向量存儲器、循環右移表、循環右移累加器和并行循環左移累加器(并行CLSA)。整個編碼過程分5步完成第I步，清零部分校驗向量Px，輸入信息向量s ;第2步，循環右移累加器逐行地使用整個循環右移表計算部分校驗向量Py和向量q ;第3步，使用并行CLSA計算部分校驗向量px ;第4步，循環右移累加器逐行地使用循環右移表的前c-u行計算部分校驗向量Py ;第5歩，輸出碼字V。上述編碼過程簡單，步驟一致性強，易于實現，簡化了后向遞推運算，無需讀出ー運算ー寫回這ー復雜操作。本專利技術提供的QC-LDPC編碼器兼容多碼率，能在明顯提高編碼速度的同時有效減少存儲器和邏輯資源需求，從而達到降低硬件成本和功耗的目的。關于本專利技術的優點與精神可通過接下來的專利技術詳述及附圖得到進ー步的了解。附圖說明圖I是給出了不同碼率η下的參數a、c和U ;圖2是行列交換后近似下三角校驗矩陣Hau的結構示意圖；圖3是DTMB標準中兼容3種碼率的QC-LDPC碼編碼器整體結構；圖4給出了碼率η =0.4時Hzero各塊行中置換矩陣的數量、所在的塊列號和循環右移位數；圖5給出了碼率11=0. 6時Hzero各塊行中置換矩陣的數量、所在的塊列號和循環右移位數；圖6給出了碼率η =0.8時Hzero各塊行中置換矩陣的數量、所在的塊列號和循環右移位數；圖7給出了不同碼率下H·。所有塊行中置換矩陣的總數α和前C_u塊行中置換矩陣的總數β ;圖8是循環右移累加器的結構示意圖；圖9是并行CLSA的結構示意圖；圖10是編碼器各組成部分以及整個電路的硬件資源消耗；圖11是各編碼步驟以及整個編碼過程所需的處理時間；圖12比較了傳統的串行SRAA法與本專利技術的編碼速度和資源消耗。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進ー步說明，但不作為對本專利技術的限定。QC-LDPC碼是ー類特殊的LDPC碼，它的生成矩陣G和校驗矩陣H都是由循環矩陣構成的陣列，具有分段循環特點，故被稱為準循環LDPC碼。從行的角度看，循環矩陣的每一行都是上一行(首行是末行)循環右移一位的結果；從列的角度看，循環矩陣的每一列都是前一列(首列是末列)循環下移一位的結果。循環矩陣的行向量構成的集合與列向量構成的集合完全相同，因此，循環矩陣完全可由它的首行或首列來表征。循環矩陣的行重和列重相同，記作W。如果《=0，那么該循環矩陣是全零矩陣。如果《=1，那么該循環矩陣是可置換的，稱為置換矩陣，它可通過對單位矩陣I循環右移若干位得到。QC-LDPC碼的校驗矩陣H是由cXt個bXb階循環矩陣氏」(I≤i≤C，I≤j≤t)構成的如下陣列本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適合于DTMB標準采用的3種不同碼率QC？LDPC碼的編碼器，QC？LDPC碼的校驗矩陣H是由c×t個b×b階循環矩陣構成的陣列，通過行列交換變換成近似下三角形狀HALT，u反映了HALT與下三角矩陣的接近程度，其中，c、t、b和u皆為正整數，t=a+c，3種不同碼率η分別是0.4、0.6、0.8，對于這3種不同碼率QC？LDPC碼，均有t=59和b=127，3種不同碼率對應的參數a分別是24、36、48，3種不同碼率對應的參數c分別是35、23、11，3種不同碼率對應的參數u分別是3、2、2，校驗矩陣H對應碼字v=(p,s)，H的前c塊列對應的是校驗向量p，后a塊列對應的是信息向量s，以b比特為一段，校驗向量p被等分為c段，即p=(p1,p2,…,pc)，信息向量s被等分為a段，即s=(s1,s2,…,sa)，HALT對應碼字vALT=(pALT,s)，pALT=(py,px)，對于η=0.4，px=(pc？1,pc,p1)，py=(p2,p3,…,pc？2)，對于η=0.6和0.8，px=(pc？1,pc)，py=(p1,p2,…,pc？2)，以b比特為一段，vALT被等分為t段，即vALT=(v1,v2,…,vt)，其特征在于，所述編碼器包括以下部件：控制器，控制信息向量的輸入、碼字的輸出和其它部件的運行；向量存儲器,用于存儲向量q和碼字vALT，其空間用vALT的碼段v1,v2,…,vt來標識；循環右移表，用于存儲矩陣Hzero中所有循環矩陣的循環右移位數和所在的塊列號，其中，Hzero是將HALT中下三角矩陣T的對角線和整個矩陣D清零得到的；循環右移累加器，用于計算向量q和部分校驗向量py；并行循環左移累加器，用于計算部分校驗向量px。...

【技術特征摘要】
1.一種適合于DTMB標準采用的3種不同碼率QC-LDPC碼的編碼器，QC-LDPC碼的校驗矩陣H是由cXt個bXb階循環矩陣構成的陣列，通過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，t=a+c，3種不同碼率η分別是O. 4、0. 6、0. 8，對于這3種不同碼率QC-LDPC碼，均有t=59和b=127，3種不同碼率對應的參數a分別是24、36、48，3種不同碼率對應的參數c分別是35、23、11，3種不同碼率對應的參數u分別是3、2、2，校驗矩陣H對應碼字V= (p，s)，H的前c塊列對應的是校驗向量P，后a塊列對應的是信息向量s,以b比特為一段,校驗向量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對應碼字Valt= (Palt，s)，Palt= (py, Px)，對于 Π =0. 4, Px= (p。—” pc, P1)，Py= (p2, P3, ...，Pc_2)，對于 Π =0. 6 和O.8, Px= (pc_!, Pc) ,Py= (P1, P2,…，pc-2)，以 b 比特為一段,Valt 被等分為 t 段，即 Valt=O1, V2,…，Vt)，其特征在于，所述編碼器包括以下部件 控制器，控制信息向量的輸入、碼字的輸出和其它部件的運行； 向量存儲器，用于存儲向量q和碼字VAW，其空間用Vaij的碼段V1, V2,…，Vt來標識； 循環右移表，用于存儲矩陣Η_。中所有循環矩陣的循環右移位數和所在的塊列號，其中，Η_。是將Hau中下三角矩陣T的對角線和整個矩陣D清零得到的； 循環右移累加器，用于計算向量q和部分校驗向量Py ; 并行循環左移累加器，用于計算部分校驗向量Px。2.如權利要求I所述的編碼器，其特征在于，所述矩陣Hau是對校驗矩陣H進行行列交換的結果，行列交換的過程如下 首先，將H中的所有置換矩陣循環右移126位； 然后，將H首塊行移至H的最下方作為末塊行； 最后，對于ri=0. 4，將H首塊列移至第35塊列之后作為新的第35塊列，對于η =0.6和O.8，無此步驟。3.如權利要求I所述的編碼器，其特征在于，所述循環右移累加器主要由循環右移器和累加器組成，循環右移器對輸入的碼段循環右移若干位，所得結果與累加器累加，重復上述操作多次，運算完畢后，累加器的內容存儲到向量存儲器空間中，向量存儲器空間中存儲的數據構成了部分校驗向量Py，vc_u+1^vc中存儲的數據構成了向量q。4.如權利要求I所述的編碼器，其特征在于，所述并行循環左移累加器主要由寄存器R1 R6、b位二輸入與門Μ。和b位二輸入異或門A。組成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張鵬，蔡超時，周德揚，
申請(專利權)人：蘇州威士達信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：