本发明专利技术提供了一种QC-LDPC码的全对角线准循环矩阵乘法器，该乘法器由t-1个循环左移器C1～Ct-1、t-2个b比特异或门X1～Xt-2、t-1个复用器M1～Mt-1、t-1个b比特寄存器R1～Rt-1和1个查找表ROM四部分组成。本发明专利技术充分利用了QC-LDPC码校验矩阵的全对角线结构，提供的全对角线准循环矩阵乘法器具有结构简单、计算速度快等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信道编码领域，特别涉及一种QC-LDPC码的全对角线准循环矩阵乘法 器。
技术介绍
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LDPC(Quasic-LDPC，QC-LDPC)码是一种特殊的LDPC码。QC-LDPC码的生成矩阵G 和校验矩阵Η都是由循环矩阵构成的阵列，具有分块循环的特点，故被称为准循环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。 循环矩阵的行重和列重相同，记作w。如果w=0,那么该循环矩阵是全零矩阵。如果 w=l，那么该循环矩阵是可置换的，称为置换矩阵，它可通过对单位矩阵I循环右移若干位 得到。QC-LDPC码的校验矩阵Η是由cXt个bXb阶循环矩阵<i<c，l<j<t，t=e+c) 构成的如下阵列：通常，Η中的所有循环矩阵要么是全零矩阵(w= 0)要么是置换矩阵(《=1)。!1的连 续b行和b列分别被称为块行和块列。由式(1)可知，Η有c块行和t块列。 Η的前e块列对应的是信息向量a，后c块列对应的是校验向量p。码字v=(a,p)。以b 比特为一段，信息向量a被等分为e段，S卩a= (ai，a2,…，ae);校验向量p被等分为c段，S卩p= (pi，P2，···，pc)〇将Η的前e块列和后c块列构成的矩阵分别记作E和C，则式(1)变为 H= (2)既然QC-LDPC码是一种特殊的线性分组码，那么它满足 HvT = 0 (3) 其中，上标7表示向量(或矩阵)的转置。将式(2)和v=(a，p)代入式(3)，整理可得 pT =C_1EaT (4) 其中，上标1表示矩阵的逆。由式(4)可知，当利用Η对QC-LDPC码进行编码时，需要先计算向量mT =EaT，再计算 向量口1' = (^-11111'。以13比特为一段，向量1]1被等分为(3段，8卩111=(1]11，1]12，~，111。）。作为!1的一部分4 也是准循环矩阵，计算m需要使用准循环矩阵乘法器。 对于一般的QC-LDPC码，准循环矩阵乘法器主要由R0M、桶形移位器和累加器组成。 计算m所需的时钟周期数等于E中置换矩阵的个数KR0M存储每个置换矩阵相对I的循环右 移位数及其所在的块行号和块列号。
技术实现思路
针对一类具有全对角线校验矩阵的QC-LDPC码，本专利技术提供了一种高效的准循环 矩阵乘法器。 如图4所示，全对角线准循环矩阵乘法器由4部分组成:t-ι个循环左移器CrCH、t-2个b比特异或门Χχ-Χμ、t-1个复用器Μχ-Μμ、t-1个b比特寄存器办~心^和1个查找表 ROM。整个校验过程分6步完成:第1步，清零所有的b比特寄存器办~!?^;第2步，输入信息段 aj，查找表ROM根据列号j输出Ee的第j列t-Ι比特，其中，1 <j<e;第3步，当0 <sk〈b时，循环 左移器Ck对信息段^循环左移sk位，而当Sk=~时，循环左移器&不对信息段^循环左移而 是把它直接输出，当k=t-l时，循环左移器&的输出与复用器Mk相连，而当l<k〈t-l时，循环 左移器Ck的输出与b比特异或门Xk相连，其中，1 <k<t-1，Ske{⑴，〇，1，…，b-Ι};第4步，b比 特异或门Xk对循环左移器&的输出结果和b比特寄存器Rk+1的内容进行模2加，并送入复用器 Mk;第5步，复用器Mk根据查找表ROM输出的第k比特对2个输入二选一，选择结果送入b比特寄 存器Rk，当k=t-1时，若查找表ROM输出的第k比特是0，则复用器Mk选择全零向量，否则，复用 器Mk选择循环左移器Ck的输出结果，当1 <k〈t-l时，若查找表ROM输出的第k比特是0，则复用 器Mk选择b比特寄存器Rk+1的内容，否则，复用器Mk选择b比特异或门Xk的输出结果;第6步，以 1为步长递增改变j的取值，重复第2~5步e-Ι次，直到整个信息向量a输入完毕，此时，b比特 寄存器Ri~R。的内容是向量m= (mi，m2，···，mc)。本专利技术充分利用了QC-LDPC码校验矩阵的全对角线结构，提供的全对角线准循环 矩阵乘法器具有结构简单、计算速度快等优点。关于本专利技术的优势与方法可通过下面的专利技术详述及附图得到进一步的了解。【附图说明】 图1是具有全对角线校验矩阵的QC-LDPC码的矩阵E示意图；图2是具有全对角线校验矩阵的QC-LDPC码的基矩阵Ebase示意图；图3是具有全对角线校验矩阵的QC-LDPC码的扩展矩阵Ee示意图；图4是具有全对角线校验矩阵的QC-LDPC码的准循环矩阵乘法器功能框图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的较佳实施例作详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更 易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围作出更为清楚明确的界定。通常，QC-LDPC码的校验矩阵Η中的任一循环矩阵Hi,j(l<i<c，l<j<t)要么是全 零矩阵要么是置换矩阵。当是置换矩阵时，它可视为对单位矩阵I循环右移su位的结 果，其中，0<Sld〈b。为便于描述，当是全零矩阵时，将它记作对单位矩阵I循环右移Sl>J =°°位的结果，即1°°=〇。综上，Si,jE{〇〇，〇, 1，…，b-l}。 若QC-LDPC码的校验矩阵Η具有全对角线结构，则子矩阵E和C也具有全对角线结 构，但σ1通常不再具有全对角线结构。图1是具有全对角线结构的ε示意图，图中的数字表示 循环矩阵相对于单位矩阵I的循环右移位数s^。图1共有t-i条对角线，每条对角线上都是 循环矩阵。对于任一对角线上的循环矩阵，可能全部是全零矩阵(如图1中的第4条对角线所 示，Sl,e-3=S2,e-2=S3,e-l= S4,e=°°)，也可能全部是相同的置换矩阵（如图1中的第3条对角 线所示，Sl,e-2=S2,e-l=S3,e= 73)，还可能一部分是全零矩阵、其余部分是相同的置换矩阵 (如图1中的第5条对角线所示，S2,e-3 = S5,e=°°，而Sl,e-4 = S3,e-2=S4,e-1= 31)。若第k条对角 线上的循环矩阵全部都是全零矩阵，则它们都是对单位矩阵I循环右移Sk=~位的结果;否 贝1J，该对角线上的置换矩阵都是对单位矩阵I循环右移ske{〇，1，…，b_l}位的结果，其中，1 <k<t_l。综上，skE{〇〇，〇，1，…，b_l}。在图1中，S4=°°，S3 = 73，S5 = 31。如果用"0"标识E中的全零矩阵，用"Γ标识置换矩阵，那么E就可表示成基矩阵Ebase。图2是图1中E对应的EbaseAbase是cXe阶的二进制矩阵。接下来，对Ebase进行扩展并循环移位。首先，在Ebase的上方增加一个(e-1)Xe阶的 全零矩阵，将其扩展成一个(t-l)Xe阶的二进制矩阵。然后，对扩展后的Ebase的第j列循环 上移j-Ι位，其中，2 <j<e。根据上述操作，图2中的Ebase变为图3所示的扩展矩阵Ee。 针对具有全对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种QC‑LDPC码的全对角线准循环矩阵乘法器，QC‑LDPC码的校验矩阵H是由c×t个b×b阶循环矩阵构成的阵列，任一循环矩阵Hi,j要么是全零矩阵要么是置换矩阵，其中，1≤i≤c，1≤j≤t，t＝e+c，当Hi,j是置换矩阵时，它可视为对b×b阶单位矩阵I循环右移si,j位的结果，其中，0≤si,j<b，当Hi,j是全零矩阵时，将它记作对b×b阶单位矩阵I循环右移si,j＝∞位的结果，即I∞＝0，H的连续b行和b列分别被称为块行和块列，H的前e块列构成的矩阵记作E，对于具有全对角线结构的H，子矩阵E也具有全对角线结构，E共有t‑1条对角线，任一对角线上的循环矩阵，可能全部是全零矩阵，也可能全部是相同的置换矩阵，还可能一部分是全零矩阵、其余部分是相同的置换矩阵，若第k条对角线上的循环矩阵全部都是全零矩阵，则它们都是对b×b阶单位矩阵I循环右移sk＝∞位的结果，否则，该对角线上的置换矩阵都是对b×b阶单位矩阵I循环右移sk∈{0,1,…,b‑1}位的结果，其中，1≤k≤t‑1，如果用“0”标识E中的全零矩阵，用“1”标识置换矩阵，那么E就可表示成基矩阵EBASE，在EBASE的上方增加一个(e‑1)×e阶的全零矩阵，将其扩展成一个(t‑1)×e阶的二进制矩阵，在此基础上，对扩展后的EBASE的第j列循环上移j‑1位，其中，2≤j≤e，将EBASE变为扩展矩阵EE，以b比特为一段，信息向量a被等分为e段，即a＝(a1,a2,…,ae)，向量mT＝EaT，向量m被等分为c段，即m＝(m1,m2,…,mc)，其特征在于，所述乘法器包括以下部件：查找表ROM，逐列存储(t‑1)×e阶扩展矩阵EE中的二进制数据，其宽度是t‑1比特，深度是e，查找表ROM根据列号j输出EE的第j列t‑1比特，其中，1≤j≤e；循环左移器C1～Ct‑1，当0≤sk<b时，循环左移器Ck对信息段aj循环左移sk位，当sk＝∞时，循环左移器Ck不对信息段aj循环左移而是把它直接输出，其中，1≤j≤e，1≤k≤t‑1，sk∈{∞,0,1,…,b‑1}，当k＝t‑1时，循环左移器Ck的输出与复用器Mk相连，当1≤k<t‑1时，循环左移器Ck的输出与b比特异或门Xk相连；b比特异或门X1～Xt‑2，b比特异或门Xk对循环左移器Ck的输出结果和b比特寄存器Rk+1的内容进行模2加，并送入复用器Mk，其中，1≤k≤t‑2；复用器M1～Mt‑1，复用器Mk根据查找表ROM输出的第k比特对2个输入二选一，选择结果送入b比特寄存器Rk，其中，1≤k≤t‑1，当k＝t‑1时，若查找表ROM输出的第k比特是0，则复用器Mk选择全零向量，否则，复用器Mk选择循环左移器Ck的输出结果，当1≤k<t‑1时，若查找表ROM输出的第k比特是0，则复用器Mk选择b比特寄存器Rk+1的内容，否则，复用器Mk选择b比特异或门Xk的输出结果。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，
申请(专利权)人：荣成市鼎通电子信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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