[發明專利]基于存儲器折疊架構優化的低功耗LDPC譯碼器

有效

• 申請號: 201010132080.8
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN102201817A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 于增輝;郭琨;黑勇;周玉梅;朱勇旭;李春陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及通信領域信道編解碼技術領域，具體涉及一種基于存儲器折疊架構優化的低功耗低密度奇偶校驗碼(LDPC)譯碼器。

背景技術

在無線通信系統中，傳輸信道不可避免的受到噪聲、衰落、多徑等因素的影響，這大大限制了一定帶寬下的數據傳輸的速率和質量。因此在現代高吞吐率、大容量、高可靠性的通信系統中，差錯控制編碼技術得到了廣泛的應用。

低密度奇偶校驗碼(LDPC)是差錯控制編碼中非常重要的一類碼，最初由Gallager于1962年提出。經驗證，LDPC碼具有能夠逼近香農(Shannon)限的性能，同時由于LDPC譯碼器校驗矩陣的結構特點，具有內在的譯碼并行性，可以采用高度并行的結構實現，滿足高速高吞吐量的要求。因而在無線通信、深空通信、光纖通信以及數字視頻廣播等系統中，LDPC碼得到廣泛應用。

隨著各種便攜無線通信終端設備的廣泛普及，人們不斷對降低設備中芯片的功耗、延長電池使用時間提出更高的要求，低功耗成為無線通信系統設計的主題。LDPC譯碼器是根據校驗矩陣(H)的結構，通過迭代算法來完成譯碼。但是，通常H矩陣巨大而稀疏，造成LDPC譯碼器結構比較復雜、硬件資源開銷比較大，在整個無線通信系統的功耗中所占比例也較大。

因此，LDPC譯碼器的低功耗設計，對于降低無線通信終端設備的功耗有著重要的意義，也是當前人們研究的熱點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種基于存儲器折疊架構優化的低功耗LDPC譯碼器，根據LDPC譯碼器中存儲器單元讀寫操作所占功耗比例較大的特點，在不改變譯碼器算法、結構和電路時序基礎上，充分利用譯碼過程中存儲器的讀寫規律，對其中存儲器的高層架構進行優化設計，達到降低譯碼器功耗的目的。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種基于存儲器折疊架構優化的LDPC譯碼器，該譯碼器包括輸入緩存、輸出緩存、校驗節點運算單元、變量節點運算單元、存儲單元、地址產生單元、控制單元以及互聯網絡；其中，輸入數據經過所述輸入緩存進入所述存儲單元；在迭代譯碼期間，所述校驗節點運算單元、變量節點運算單元與所述存儲單元通過所述互聯網絡傳遞信息；在譯碼輸出時，譯碼結果由所述存儲單元經所述輸出緩存輸出；所述地址產生單元用于產生存儲單元的讀寫地址和讀寫控制信號；所述控制單元用于對譯碼器各個模塊的工作時序進行控制。

上述方案中，該譯碼器采用部分并行譯碼結構，該結構中多個校驗節點和多個變量節點分別復用同一個運算單元，共使用x個變量節點運算單元、y個校驗節點運算單元、1個輸入緩存和1個輸出緩存，其中的x和y分別為校驗矩陣的基礎矩陣的列數和行數。

上述方案中，所述輸入緩存和所述輸出緩存分別由若干個寄存器串聯而成，用于完成數據串行和并行的互相轉換。

上述方案中，所述校驗節點運算單元包含一個運算單元，該運算單元用于計算輸入最小值和輸入次小值，采用最小和算法，每次運算有與行重值相等個數的輸入數據并行輸入；該校驗節點運算單元計算每個輸入數據在不包括本身的情況下最小的輸入，并通過所述互聯網絡將校驗信息寫入所述存儲單元。

上述方案中，所述變量節點運算單元包含一個加法運算單元，該加法運算單元用于進行簡單的加法運算，在每次譯碼迭代中更新變量節點的值，以及用于下一次迭代的外信息初始值，在運算結束后將信息按原地址寫入所述存儲單元。

上述方案中，所述存儲單元包含x個存儲子單元，而每個存儲器子單元由1個信道信息存儲器和c個外信息存儲器構成，其中c為校驗矩陣的列重。

上述方案中，所述地址產生單元用來產生信道信息存儲器和外信息存儲器的讀寫地址及相應的讀寫使能信號和片選信號，其中外信息存儲器的讀寫地址采用同址寫回的方法，從外信息存儲器讀出信息，經過校驗節點運算單元和變量節點運算單元運算后得到的信息再按照原地址寫回外信息存儲器。

上述方案中，所述控制單元用于根據輸入的控制信號和狀態信號產生譯碼器其余模塊的控制信號，協調譯碼器的迭代譯碼過程。

上述方案中，該譯碼器對應的校驗矩陣為準循環矩陣，在譯碼器進行迭代運算過程中，外信息存儲器利用校驗矩陣對應的基礎矩陣的循環位移因子對其起始地址進行初始化。

上述方案中，該譯碼器在每次迭代的譯碼過程具體包括：

步驟1：初始化；

譯碼開始時，存儲單元中的信道信息存儲器和外信息存儲器分別存儲信道信息和外信息，寫入的初始地址均是從0開始；

步驟2：校驗節點運算；