一种可重构的LT码译码系统与译码方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可重构的LT码译码系统包括主控模块、度模块、度搜索模块、待译码数据模块、生成矩阵模块、生成矩阵列搜索模块、生成矩阵行搜索模块、译码输出模块；本发明专利技术还公开了一种可重构的LT码译码方法，先对度值为1的数据进行搜索，然后再对生成矩阵的相应列进行搜索，将度为1的数据先进行译码，然后再对生成矩阵中相应的行进行搜索，并对其进行更新，降低对应的度值，经过反复执行这些过程完成译码，能够有效地减少关键路径延时，方便选择整体LT码译码速度，在硬件实现复杂度和译码速度有很好的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种可重构的LT码译码系统与译码方法
本专利技术涉及无线通信编解码领域，尤其涉及一种可重构的LT码译码系统与译码方法。
技术介绍
随着通信技术、无线传感网技术和半导体技术的飞速发展，无线通信技术已经成为新的热门研究点，引起了人们的极大关注。无线通信技术在工业、民用等领域有着广泛的研究和应用，如无线智能家居、无线数据采集、无线设备管理等，无线通信技术的应用范围逐渐增加，并日趋走向成熟。LT码是第一种实用的喷泉码，编码的基本思想是通过喷泉编码器的有限输入与无限输出的映射特性生成数据包，当接收方收到一定数量的数据包时就可以恢复信息，数字喷泉码最初是在删除信道中提出的，它可以有效的提高数据传输的可靠性。现在，随着数字喷泉码的理论越来越完善，它的商业价值也被更多的人注意到了，因此，在非删除信道当中，数字喷泉码也已经被广泛的使用。喷泉码作为一种性能优异的编码方式，有着广泛的应用前景。在理论研究日趋完善的同时，喷泉码也日渐受到了产业界的关注，获得了越来越多的实际应用。在编译码算法的研究方面，由于数字喷泉码的核心是度数分布函数，因此现在大量的研究人员基于经典的LT码，将主要精力放在了如何优化度数分布函数，以达到改善数字喷泉码性能的目的。在LT码译码方法中，目前主要有两种译码方案即高斯消去(GE)译码算法和置信传播(BeliefPassing，BP)译码算法。高斯消去(GE)译码算法的实质就是求解编码线性方程组的求逆过程，使用高斯消去法进行译码的目标是将编码生成矩阵化为单位阵形式；若译码器能够通过高斯消去法对编码生成矩阵进行消元得到一个满秩的单位矩阵，则译码成功；否则，译码失败。BP算法的实质就是对输入符号进行恢复和对编码矩阵进行处理的反过程，其译码结构简单可行，运算量较少且误码率较高；而GE算法虽然误码率较低但其硬件实现复杂度随着码长的增加而极具增加，呈现平方线性关系。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术在实现上所存在的问题与不足，本专利技术提出了一种可重构的LT码译码系统与译码方法。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术中可重构的LT码译码系统，包括：主控模块、度模块、度搜索模块、待译码数据模块、生成矩阵模块、生成矩阵列搜索模块、生成矩阵行搜索模块、译码输出模块；所述主控模块与其他各模块分别通信连接，用于控制LT码译码系统的状态和工作流程；所述度搜索模块用于在主控模块发出的度搜索使能信号有效时寻找度模块中度的值等于1所在的存储地址AD；所述生成矩阵列搜索模块用于在主控模块发出的生成矩阵列搜索使能信号有效时寻找生成矩阵中第AD列数据中值为1的存储地址AG；所述译码输出模块用于存储译码输出数据，在主控模块发出的数据输出使能信号有效时将其存储地址AG中的译码数据存储为待译码数据模块中存储地址AD中的数据Da；所述生成矩阵行搜索模块用于在主控模块发出的生成矩阵行搜索使能信号有效时寻找生成矩阵中第AG行数据中值为1的全部存储地址AGk；所述度模块用于存储每列编码数据的度的值，并在主控模块发出的度更新使能信号有效时将存储地址为AGk中的度值减1；所述生成矩阵模块用于存储LT码生成矩阵，用于在主控模块发出的生成矩阵更新使能信号有效时将第AG行元素清零；所述待译码数据模块用于存储不断更新的待译码数据，用于在主控模块发出的待译码数据更新使能有效时将其存储地址AGk中的数据与其存储地址AD中对应的数据Da进行按位异或操作得到新的数据值。相应地，本专利技术还提供了一种可重构的LT码译码方法，包括以下步骤：(1)进行度值等于1的搜索：对所有度值等于1的单元进行搜索，若不存在度值等于1的单元，则译码失败；否则，每搜到一个度值为1的单元则输出其所对应的存储地址AD；(2)生成矩阵的列搜索：对生成矩阵中第AD列中值等于1的元素进行搜索，获取其对应的存储地址AG和数据Da；(3)生成矩阵的行搜索：对生成矩阵第AG行中值等于1的元素进行搜索，获取对应的存储地址AGk；(4)更新：将生成矩阵第AG行中的元素全部清0，将存储地址AGk所对应的度值减1，将存储地址AGk所对应的译码数据与存储地址AD中对应的数据Da进行按位异或操作得到新的数据来更新存储地址AGk所对应的译码数据；(5)迭代：重复以上步骤(1)至(4)，直至译码迭代次数达到信源符号数目，完成译码。进一步地，步骤(1)中对度值的搜索采用并行搜索方式，具体为：将编码以长度为2n分成多个分路同时进行搜索；按照存储地址对每个分路中的元素分别进行搜索，找出每个分路中度值为1的最小存储地址，作为相应分路中度值为1所对应的存储地址；选择所有分路中度值为1的最小存储地址，作为该次度值搜索的结果。进一步地，步骤(3)中对生成矩阵第AG行中的元素进行搜索，采用分组搜索方式，具体为：将生成矩阵第AG行中的元素依次按照长度为s进行等长度分组；对于任意一分组，将该组中的每一个比特数据同时与相应的比较数据进行位与后再与0比较，确定该分组中元素为1的比特数据所在的组内位置；利用分组标号最终确定生成矩阵第AG行中元素为1的所有比特数据的存储地址。有益效果：本专利技术中的可重构的LT码译码系统与译码方法，先对度值为1的数据进行搜索，然后再对生成矩阵的相应列进行搜索，将度为1的数据先进行译码，然后再对生成矩阵中相应的行进行搜索，并对其进行更新，降低对应的度值，经过反复执行这些过程完成译码，能够有效地减少关键路径延时，方便选择整体LT码译码速度，在硬件实现复杂度和译码速度有很好的灵活性。附图说明图1为本专利技术中可重构的LT码译码方法的流程图；图2为本专利技术中可重构的LT码译码系统的结构示意图；图3为本专利技术中可重构的LT译码系统中主控模块的结构示意图；图4为本专利技术中度1搜索结构示意图；图5为本专利技术中生成矩阵列搜索示意图；图6为本专利技术中生成矩阵行搜索示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。图1中的可重构的LT码译码方法，依据LT码的BP译码算法的基本原理，包括以下步骤：(1)进行度值等于1的搜索：对所有度值等于1的单元进行搜索，若不存在度值等于1的单元，则译码失败；否则，每搜到一个度值为1的单元则确定其所对应的生成矩阵中对应的列；(2)生成矩阵的列搜索：对生成矩阵中该列中值等于1的元素进行搜索，每次搜索有且只有一个值，获取对应的信源符号；(3)生成矩阵的行搜索：对生成矩阵中步骤(2)中值等于1的元素所在的行中值等于1的元素进行搜索，每次搜索有可能有多个值；(4)矩阵更新：将生成矩阵中步骤(2)中值等于1的元素所在的行的元素全部清0，将步骤(3)中搜索获取到的元素所对应的度值以及待译码数据中的地址进行更新；(5)迭代：重复以上步骤(1)至(4)，直至译码迭代次数达到信源符号数目，完成译码。图2中的可重构的LT码译码系统主要包括：主控模块、待译码数据模块、度模块、度搜索模块、生成矩阵模块、生成矩阵列搜索模块、生成矩阵行搜索模块、译码输出模块；主控模块与其他各模块分别通信连接，用于控制LT码译码系统的状态和工作流程；待译码数据模块用于存储不断更新的待译码数据；度模块用于存储每列编码数据的度的值；生成矩阵模块用于存储LT码生成矩阵；度搜索模块用于寻找度搜索模块中度的值等于1所在的位置；生成矩阵列搜索模块用于寻找生成矩阵中某列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重构的LT码译码系统，其特征在于，该系统包括：主控模块、度模块、度搜索模块、待译码数据模块、生成矩阵模块、生成矩阵列搜索模块、生成矩阵行搜索模块、译码输出模块；所述主控模块与其他各模块分别通信连接，用于控制LT码译码系统的状态和工作流程；所述度搜索模块用于在主控模块发出的度搜索使能信号有效时寻找度模块中度的值等于1所在的存储地址A

【技术特征摘要】
1.一种可重构的LT码译码系统，其特征在于，该系统包括：主控模块、度模块、度搜索模块、待译码数据模块、生成矩阵模块、生成矩阵列搜索模块、生成矩阵行搜索模块、译码输出模块；所述主控模块与其他各模块分别通信连接，用于控制LT码译码系统的状态和工作流程；所述度搜索模块用于在主控模块发出的度搜索使能信号有效时寻找度模块中度的值等于1所在的存储地址AD；所述生成矩阵列搜索模块用于在主控模块发出的生成矩阵列搜索使能信号有效时寻找生成矩阵中第AD列数据中值为1的存储地址AG；所述译码输出模块用于存储译码输出数据，在主控模块发出的数据输出使能信号有效时将其存储地址AG中的译码数据存储为待译码数据模块中存储地址AD中的数据Da；所述生成矩阵行搜索模块用于在主控模块发出的生成矩阵行搜索使能信号有效时寻找生成矩阵中第AG行数据中值为1的全部存储地址AGk；所述度模块用于存储每列编码数据的度的值，并在主控模块发出的度更新使能信号有效时将存储地址为AGk中的度值减1；所述生成矩阵模块用于存储LT码生成矩阵，用于在主控模块发出的生成矩阵更新使能信号有效时将第AG行元素清零；所述待译码数据模块用于存储不断更新的待译码数据，用于在主控模块发出的待译码数据更新使能有效时将其存储地址AGk中的数据与其存储地址AD中对应的数据Da进行按位异或操作得到新的数据值。2.一种可重构的LT码译码方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)进行度值等于1的搜索：对所有度值等于1的单元进行搜索，若不存在度值等于1的单元，则译...

【专利技术属性】
技术研发人员：张萌，许诗卉，郭仲亚，孙知非，张青松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32