DTMB中的全对角线准循环矩阵乘法器制造技术

本发明专利技术提供了一种DTMB中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DTMB中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兼容3种码率，具有结构简单、计算速度快、存储器需求量少等优点。

【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DTMB标准中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H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＝1，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H是由c×t个b×b阶循环矩阵Hi,j(1≤i≤c,1≤j≤t,t＝e+c)构成的如下阵列：通常，H中的所有循环矩阵要么是全零矩阵(w＝0)要么是置换矩阵(w＝1)。H的连续b行和b列分别被称为块行和块列。由式(1)可知，H有c块行和t块列。H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，即a＝(a1,a2,…,ae)；校验向量p被等分为c段，即p＝(p1,p2,…,pc)。将H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＝[EC](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T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H对QC-LDPC码进行编码时，需要先计算向量mT＝EaT，再计算向量pT＝C-1mT。以b比特为一段，向量m被等分为c段，即m＝(m1,m2,…,mc)。作为H的一部分，E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ROM、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β。ROM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，需要β([log2b]+[log2e]+[log2c])比特的存储器，其中，符号[x]表示不小于x的最小整数。DTMB是中国数字电视地面广播标准的英文简称，英文全称是DigitalTelevisionTerrestrialMultimediaBroadcasting。DTMB标准采用了3种不同码率的QC-LDPC码。对于这3种QC-LDPC码，均有t＝59和b＝127。图1给出了不同码率η下的参数e、c和β。对于3种不同码率，DTMB标准中QC-LDPC码的现有准循环矩阵乘法器所需的计算时间分别是166、227和261个时钟周期。3种码率共需12426比特ROM。
技术实现思路
DTMB标准采用的QC-LDPC码的校验矩阵具有全对角线结构，本专利技术针对该QC-LDPC码提供了一种高效的准循环矩阵乘法器。如图5所示，全对角线准循环矩阵乘法器由4部分组成：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。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R1～Rt-1；第2步，输入信息段aj，查找表ROM根据码率η和列号j输出码率是η的EE的第j列t-1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aj循环左移sk位，而当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，当k＝t-1时，循环左移器Ck的输出与复用器Mk相连，而当1≤k<t-1时，循环左移器Ck的输出与b比特异或门Xk相连，其中，1≤k≤t-1，sk∈{∞,0,1,…,b-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DTMB中的全对角线准循环矩阵乘法器，DTMB是中国数字电视地面广播标准的英文简称，英文全称是Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB标准采用了3种不同码率的QC‑LDPC码，3种不同码率η分别是0.4、0.6、0.8，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，对于这3种不同码率QC‑LDPC码，均有t＝59和b＝127，3种不同码率对应的参数e分别是24、36和48，3种不同码率对应的参数c分别是35、23、11，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，DTMB中的QC‑LDPC码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，3种码率QC‑LDPC码共享该查找表ROM，其宽度是t‑1比特，深度是108，查找表ROM根据码率η和列号j输出码率是η的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】
1.一种DTMB中的全对角线准循环矩阵乘法器，DTMB是中国数字电视地面广播
标准的英文简称，英文全称是DigitalTelevisionTerrestrialMultimediaBroadcasting，DTMB标
准采用了3种不同码率的QC-LDPC码，3种不同码率η分别是0.4、0.6、0.8，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，对于这3种不同码率QC-LDPC码，均
有t＝59和b＝127，3种不同码率对应的参数e分别是24、36和48，3种不同码率对应的参
数c分别是35、23、11，当Hi,j是置换矩阵时，它可视...

【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