准循环LDPC码的编码方法技术

本发明专利技术涉及一种准循环LDPC码的编码方法，包括输入码与稀疏矩阵A相乘得到第一矢量f1，输入码与矩阵C相乘得到第二矢量f2；第一流水寄存器中第一矢量f1与双对角的稀疏矩阵T通过前向置换得到第三矢量f3；f3与矩阵E相乘得到第四矢量f4；第一流水寄存器中第二矢量f2和第四矢量f4通过矢量加法得到第一编码器输出校验位P1；第一编码器输出校验位P1与矩阵B相乘得到第五矢量f5；第一矢量f1和第五矢量f5通过矢量加法得到第六矢量f6；第六矢量f6与双对角的稀疏矩阵T通过前向置换得到第二编码器输出校验位P2。本发明专利技术充分利用并行执行和硬件流水的方法，使编码器有最快的速度和吞吐量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属编码器
，特别是涉及一种准循环LDPC码的编码方法。
技术介绍
低密度校验码(Low-Density Parity-Check codes, LDPC)最早由 Gallager 于 1962年提出，1981年Tanner引入双向图描述LDPC码，90年代Mackey等再次发现LDPC码并证明LDPC码是一种逼近香农(shannon)极限的好码。LDPC码在数字通信和数据存储中得到广泛应用。在 802. 16e、802. lln、802. 3a、DVB-S2、DMB_T、CMMB 等标准都使用了 LDPC 作为其信道编码方案。目前LDPC码的构造方法主要有随机构造和结构构造方法。随机构造方法包括随机搜索、PEG算法等，其中，PEG算法构造的码字具有很好的性能，被认为是目前构造出的中等码长中性能最优的LDPC码。虽然该类码在长码时具有很好的纠错能力，然而由于码组过长，以及生成矩阵与校验矩阵的不规则性，使编码过于复杂而难以硬件实现，该类码字适合理论研究和仿真比较；结构构造方法包括几何、代数和组合设计等构造方法，大多数LDPC 结构码具有循环或准循环结构，准循环码OiC-LDPC)在中短码时具有很强的纠错能力，性能接近随机构造的最优LDPC码，又因其硬件实现极其简单，因此现有标准中均采用具有特定结构的准循环码。LDPC码是一种稀疏的线性分组码，但是与一般的线性分组码不同，LDPC码通常使用校验矩阵H表示，其对应的生成矩阵G通常是非稀疏的，因此，编码复杂度较高。为了降低编码复杂度，Richardson和tobanke提出了一种基于近似下三角阵的有效编码方法(简称RU算法)，其H矩阵具有近似下三角结构，直接使用H矩阵进行编码。另外，基于下三角结构提出的另一种具有双对角结构的B-LDPC码，该码字可以使用RU算法快速编码，复杂度更低，而且性能非常接近于同等长度随机构造的码字，802. 16e中使用了这种结构的码字。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有有最快的速度和吞吐量的准循环 LDPC码的编码方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种准循环LDPC码的编码方法，包括下列步骤(1)输入码与稀疏矩阵A相乘得到第一矢量f\，输入码与矩阵C相乘得到第二矢量f2 ；将第一矢量和第二矢量f2存储在第一流水寄存器中；(2)第一流水寄存器中第一矢量与双对角的稀疏矩阵T通过前向置换得到第三矢量f3 ；f3与矩阵E相乘得到第四矢量f4 ；(3)第一流水寄存器中第二矢量f2和第四矢量f4通过矢量加法得到第一编码器输出校验位P1 ；(4)第一编码器输出校验位P1与矩阵B相乘得到第五矢量f5 ； (5)第一矢量和第五矢量f5通过矢量加法得到第六矢量f6 ；(6)第六矢量f6与双对角的稀疏矩阵T通过前向置换得到第二编码器输出校验位 P2;(7)所述的第二编码器输出校验位P2存储在第二流水寄存器中；根据需求将编码输出。所述的矩阵相乘采用桶形移位器，同时要充分利用校验矩阵的稀疏性。所述的矩阵相乘时，编码器按行并行执行；校验矩阵中的每个非0元素都按行分别存储在一个12位的寄存器中，寄存器的第0位至第6位共7位用来存储校验矩阵中的循环移位值，第7位至第11位共5位用来存储校验矩阵中非0元素所在列的列号。所述的编码器按行并行执行，在执行矩阵某一行及信息位乘法时，并行执行这一行中的非0元素和信息位相乘，包括首先利用寄存器的高5位选择信息位中相应的矢量， 之后把它输入到桶形移位器中，通过寄存器中的低7位控制移位位数，就完成了一次非0元素和信息位相乘操作；然后把这一行中的所有非0元素和信息位相乘所得结果做一次‘异或’操作，这样就完成了矩阵一行和信息位相乘；编码器中矩阵乘法行和行之间是并行执行的。所述的编码器采用了一种编码‘异或’树方法。有益效果本专利技术通过分析准循环LDPC码的校验矩阵的结构，给出了一种快速编码的方法， 在此基础之上，充分利用校验矩阵的稀疏与结构化的特性，设计了该编码算法的并行流水的硬件实现结构。本专利技术充分利用并行执行和硬件流水的方法，使编码器有最快的速度和吞吐量。附图说明图1为本专利技术硬件编码器的总体结构图。图2为本专利技术矩阵乘法结构图。图3为本专利技术校验矩阵非0元素存储格式示意图。图4为本专利技术η = 8位桶形移位器结构图。图5为本专利技术编码异或树结构图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术依据的专利技术原理是为了对LDPC码进行有效编码，矩阵H被分割成如下形式权利要求1.一种准循环LDPC码的编码方法，其特征在于，包括下列步骤(1)输入码与稀疏矩阵A相乘得到第一矢量输入码与矩阵C相乘得到第二矢量f2； 将第一矢量和第二矢量f2存储在第一流水寄存器中；(2)第一流水寄存器中第一矢量与双对角的稀疏矩阵T通过前向置换得到第三矢量 f3 ；f3与矩阵E相乘得到第四矢量f4 ；(3)第一流水寄存器中第二矢量f2和第四矢量f4通过矢量加法得到第一编码器输出校验位P1 ；(4)第一编码器输出校验位P1与矩阵B相乘得到第五矢量f5；(5)第一矢量和第五矢量f5通过矢量加法得到第六矢量f6；(6)第六矢量f6与双对角的稀疏矩阵T通过前向置换得到第二编码器输出校验位P2；(7)所述的第二编码器输出校验位P2存储在第二流水寄存器中；根据需求将编码输出ο2.根据权利要求1所述的一种准循环LDPC码的编码方法，其特征在于所述的矩阵相乘采用桶形移位器，同时要充分利用校验矩阵的稀疏性。3.根据权利要求2所述的一种准循环LDPC码的编码方法，其特征在于所述的矩阵相乘时，编码器按行并行执行；校验矩阵中的每个非0元素都按行分别存储在一个12位的寄存器中，寄存器的第0位至第6位共7位用来存储校验矩阵中的循环移位值，第7位至第11 位共5位用来存储校验矩阵中非0元素所在列的列号。4.根据权利要求3所述的一种准循环LDPC码的编码方法，其特征在于所述的编码器按行并行执行，在执行矩阵某一行及信息位乘法时，并行执行这一行中的非0元素和信息位相乘，包括首先利用寄存器的高5位选择信息位中相应的矢量，之后把它输入到桶形移位器中，通过寄存器中的低7位控制移位位数，就完成了一次非0元素和信息位相乘操作； 然后把这一行中的所有非0元素和信息位相乘所得结果做一次‘异或’操作，这样就完成了矩阵一行和信息位相乘；编码器中矩阵乘法行和行之间是并行执行的。5.根据权利要求1所述的一种准循环LDPC码的编码方法，其特征在于所述的编码器采用了一种编码‘异或’树方法。全文摘要本专利技术涉及一种准循环LDPC码的编码方法，包括输入码与稀疏矩阵A相乘得到第一矢量f1，输入码与矩阵C相乘得到第二矢量f2；第一流水寄存器中第一矢量f1与双对角的稀疏矩阵T通过前向置换得到第三矢量f3；f3与矩阵E相乘得到第四矢量f4；第一流水寄存器中第二矢量f2和第四矢量f4通过矢量加法得到第一编码器输出校验位P1；第一编码器输出校验位P1与矩阵B相乘得到第五矢量f5；第一矢量f本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种准循环ＬＤＰＣ码的编码方法，其特征在于，包括下列步骤：（１）输入码与稀疏矩阵Ａ相乘得到第一矢量ｆ１，输入码与矩阵Ｃ相乘得到第二矢量ｆ２；将第一矢量ｆ１和第二矢量ｆ２存储在第一流水寄存器中；（２）第一流水寄存器中第一矢量ｆ１与双对角的稀疏矩阵Ｔ通过前向置换得到第三矢量ｆ３；ｆ３与矩阵Ｅ相乘得到第四矢量ｆ４；（３）第一流水寄存器中第二矢量ｆ２和第四矢量ｆ４通过矢量加法得到第一编码器输出校验位Ｐ１；（４）第一编码器输出校验位Ｐ１与矩阵Ｂ相乘得到第五矢量ｆ５；（５）第一矢量ｆ１和第五矢量ｆ５通过矢量加法得到第六矢量ｆ６；（６）第六矢量ｆ６与双对角的稀疏矩阵Ｔ通过前向置换得到第二编码器输出校验位Ｐ２；（７）所述的第二编码器输出校验位Ｐ２存储在第二流水寄存器中；根据需求将编码输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱磊基，汪涵，施玉松，邢涛，王营冠，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31