循环右移累加基的DTMB中LDPC编码器和编码方法技术

本发明专利技术涉及一种解决DTMB系统中3种不同码率QC-LDPC码编码的方案，其特征在于，所述系统的QC-LDPC码的编码器是基于循环右移累加机制，主要由控制器、向量存储器、循环右移表、循环右移累加器和并行循环左移累加器五部分组成。本发明专利技术提供的编码方法过程简单，步骤一致性强，易于实现，简化了后向递推运算，无需读出—运算—写回这一复杂操作。本发明专利技术提供的QC-LDPC编码器兼容多码率，能在明显提高编码速度的同时有效减少逻辑资源需求，具有易于实现、编码速度快、资源消耗少、功耗小、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字地面电视广播领域，特别涉及ー种DTMB系统中QC-LDPC码编码器的高效实现方法。
技术介绍
由于在传输信道中存在的各种失真和噪声会对发送信号产生干扰，接收端不可避免地会出现数字信号产生误码的情況。为了降低误码率，需要采用信道编码技木。低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check, LDPC)码以其逼近Shannon限的优 异性能成为信道编码领域的研究热点。准循环LDPC码(Quasic-LDPC，QC-LDPC)码是ー种特殊的LDPC码,其编码可采用移位寄存器加累加器(Shift-Register-Adder-Accumulator，SRAA)加以实现。目前，QC-LDPC码已广泛应用于IEEE 802. lln，802. 16e和中国的数字地面电视广播DTMB等标准。SRAA法是利用生成矩阵G进行编码。QC-LDPC码的生成矩阵G是由aXt个bXb阶循环矩阵Gi^ (I彡i彡a, I彡j彡t)构成的阵列,t=a+c。与信息向量对应的一部分生成矩阵是単位矩阵，与校验向量对应的其余部分生成矩阵是高密度矩阵。串行SRAA法完成一次编码需要ab+t个时钟周期,需要(t+c)b个寄存器、cb个ニ输入与门和cb个ニ输入异或门。此外，还需要acb比特ROM存储循环矩阵的首行。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I给出了不同码率η下的參数a和C。DTMB标准中QC-LDPC编码的现有解决方案是采用串行SRAA法，3种码率所需的编码时间分别是3107、4631和6155个时钟周期。逻辑资源需要11938个寄存器、4445个ニ输入与门和4445个ニ输入异或门，这是由码率η =0.4对应的參数c=35決定的。此外，3种码率共需278，892比特ROM存储循环矩阵的首行。当采用硬件实现吋，如此大的存储需求会増加设备成本，且编码时间较长。
技术实现思路
针对DTMB系统多码率QC-LDPC编码的现有实现方案中存在的需要大容量存储器和编码速度慢缺点，本专利技术提供了一种基于循环右移累加的高效编码方法，在明显提高编码速度的同时有效減少存储器和逻辑资源的需求。如图3所示，基于循环右移累加的DTMB标准中多码率QC-LDPC码的编码器主要由5部分组成控制器、向量存储器、循环右移表、循环右移累加器和并行循环左移累加器(并行CLSA)。整个编码过程分5步完成第I步，清零部分校验向量Px，输入信息向量s ;第2步，循环右移累加器逐行地使用整个循环右移表计算部分校验向量Py和向量q ;第3步，使用并行CLSA计算部分校验向量px ;第4步，循环右移累加器逐行地使用循环右移表的前c-u行计算部分校验向量Py ;第5歩，输出码字V。上述编码过程简单，步骤一致性強，易于实现，简化了后向递推运算，无需读出ー运算ー写回这ー复杂操作。本专利技术提供的QC-LDPC编码器兼容多码率，能在明显提高编码速度的同时有效减少存储器和逻辑资源需求，从而达到降低硬件成本和功耗的目的。关于本专利技术的优点与精神可通过接下来的专利技术详述及附图得到进ー步的了解。附图说明图I是给出了不同码率η下的參数a、c和U ;图2是行列交換后近似下三角校验矩阵Hau的结构示意图；图3是DTMB标准中兼容3种码率的QC-LDPC码编码器整体结构；图4给出了码率η =0.4时Hzero各块行中置换矩阵的数量、所在的块列号和循环右移位数；图5给出了码率11=0. 6时Hzero各块行中置换矩阵的数量、所在的块列号和循环右移位数；图6给出了码率η =0.8时Hzero各块行中置换矩阵的数量、所在的块列号和循环右移位数；图7给出了不同码率下H·。所有块行中置换矩阵的总数α和前C_u块行中置換矩阵的总数β ;图8是循环右移累加器的结构示意图；图9是并行CLSA的结构示意图；图10是编码器各组成部分以及整个电路的硬件资源消耗；图11是各编码步骤以及整个编码过程所需的处理时间；图12比较了传统的串行SRAA法与本专利技术的编码速度和资源消耗。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进ー步说明，但不作为对本专利技术的限定。QC-LDPC码是ー类特殊的LDPC码，它的生成矩阵G和校验矩阵H都是由循环矩阵构成的阵列，具有分段循环特点，故被称为准循环LDPC码。从行的角度看，循环矩阵的每一行都是上一行(首行是末行)循环右移一位的结果；从列的角度看，循环矩阵的每一列都是前一列(首列是末列)循环下移一位的結果。循环矩阵的行向量构成的集合与列向量构成的集合完全相同，因此，循环矩阵完全可由它的首行或首列来表征。循环矩阵的行重和列重相同，记作W。如果《=0，那么该循环矩阵是全零矩阵。如果《=1，那么该循环矩阵是可置換的，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cXt个bXb阶循环矩阵氏」(I≤i≤C，I≤j≤t)构成的如下阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合于DTMB标准采用的3种不同码率QC？LDPC码的编码器，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，通过行列交换变换成近似下三角形状HALT，u反映了HALT与下三角矩阵的接近程度，其中，c、t、b和u皆为正整数，t=a+c，3种不同码率η分别是0.4、0.6、0.8，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a分别是24、36、48，3种不同码率对应的参数c分别是35、23、11，3种不同码率对应的参数u分别是3、2、2，校验矩阵H对应码字v=(p,s)，H的前c块列对应的是校验向量p，后a块列对应的是信息向量s，以b比特为一段，校验向量p被等分为c段，即p=(p1,p2,…,pc)，信息向量s被等分为a段，即s=(s1,s2,…,sa)，HALT对应码字vALT=(pALT,s)，pALT=(py,px)，对于η=0.4，px=(pc？1,pc,p1)，py=(p2,p3,…,pc？2)，对于η=0.6和0.8，px=(pc？1,pc)，py=(p1,p2,…,pc？2)，以b比特为一段，vALT被等分为t段，即vALT=(v1,v2,…,vt)，其特征在于，所述编码器包括以下部件：控制器，控制信息向量的输入、码字的输出和其它部件的运行；向量存储器,用于存储向量q和码字vALT，其空间用vALT的码段v1,v2,…,vt来标识；循环右移表，用于存储矩阵Hzero中所有循环矩阵的循环右移位数和所在的块列号，其中，Hzero是将HALT中下三角矩阵T的对角线和整个矩阵D清零得到的；循环右移累加器，用于计算向量q和部分校验向量py；并行循环左移累加器，用于计算部分校验向量px。...

【技术特征摘要】
1.一种适合于DTMB标准采用的3种不同码率QC-LDPC码的编码器，QC-LDPC码的校验矩阵H是由cXt个bXb阶循环矩阵构成的阵列，通过行列交换变换成近似下三角形状Hau，u反映了 Hau与下三角矩阵的接近程度，其中，c、t、b和u皆为正整数，t=a+c，3种不同码率η分别是O. 4、0. 6、0. 8，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a分别是24、36、48，3种不同码率对应的参数c分别是35、23、11，3种不同码率对应的参数u分别是3、2、2，校验矩阵H对应码字V= (p，s)，H的前c块列对应的是校验向量P，后a块列对应的是信息向量s,以b比特为一段,校验向量P被等分为c段，即P= (P1, P2, ···，P。)，信息向量s被等分为a段,即S= (S1, S2, ...，sa)，Halt对应码字Valt= (Palt，s)，Palt= (py, Px)，对于 Π =0. 4, Px= (p。—” pc, P1)，Py= (p2, P3, ...，Pc_2)，对于 Π =0. 6 和O.8, Px= (pc_!, Pc) ,Py= (P1, P2,…，pc-2)，以 b 比特为一段,Valt 被等分为 t 段，即 Valt=O1, V2,…，Vt)，其特征在于，所述编码器包括以下部件 控制器，控制信息向量的输入、码字的输出和其它部件的运行； 向量存储器，用于存储向量q和码字VAW，其空间用Vaij的码段V1, V2,…，Vt来标识； 循环右移表，用于存储矩阵Η_。中所有循环矩阵的循环右移位数和所在的块列号，其中，Η_。是将Hau中下三角矩阵T的对角线和整个矩阵D清零得到的； 循环右移累加器，用于计算向量q和部分校验向量Py ; 并行循环左移累加器，用于计算部分校验向量Px。2.如权利要求I所述的编码器，其特征在于，所述矩阵Hau是对校验矩阵H进行行列交换的结果，行列交换的过程如下 首先，将H中的所有置换矩阵循环右移126位； 然后，将H首块行移至H的最下方作为末块行； 最后，对于ri=0. 4，将H首块列移至第35块列之后作为新的第35块列，对于η =0.6和O.8，无此步骤。3.如权利要求I所述的编码器，其特征在于，所述循环右移累加器主要由循环右移器和累加器组成，循环右移器对输入的码段循环右移若干位，所得结果与累加器累加，重复上述操作多次，运算完毕后，累加器的内容存储到向量存储器空间中，向量存储器空间中存储的数据构成了部分校验向量Py，vc_u+1^vc中存储的数据构成了向量q。4.如权利要求I所述的编码器，其特征在于，所述并行循环左移累加器主要由寄存器R1 R6、b位二输入与门Μ。和b位二输入异或门A。组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，蔡超时，周德扬，
申请(专利权)人：苏州威士达信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：