[發明專利]一種基于擴展漢明碼的二維乘積碼編碼裝置及編碼方法

有效

• 申請號: 201510073415.6
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104601180B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 張萌;李保申;李紅;郭仲亞;黃成;田茜
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M13/29
• 分類號: H03M13/29
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及數字信號處理系統的設計與實現領域以及通信數據傳輸中的糾錯編碼技術領域，尤其涉及一種基于擴展漢明碼的二維乘積碼編碼裝置及編碼方法。

背景技術

無線通信是把要發送的消息以某種形式進行處理，通過天線射頻技術將要發送的信息可靠準確的發送給接收方。發送信息傳輸的可靠性、準確性一直是無線通信技術所追求的目標。糾錯編碼技術是為了提高無線通信系統傳輸可靠性、降低信道噪聲的干擾而對原始發送信息進行一定數學運算的技術。糾錯編碼又稱信道編碼，在發射端根據一定的數學算法在發送的原始信息碼元后加入一定量的校驗碼元，在接收端根據相應的解碼算法利用校驗碼字實現對信息碼字的錯誤發現及糾正，進而提高原始信息碼元的傳輸準確性。在糾錯編碼技術中，待發送的碼字為信息碼字，經編碼之后添加的碼字為校驗碼字，又稱冗余信息。糾錯編碼的目的為以最少的編碼代價換取最高的糾錯性能和編碼增益以提高系統傳輸的有效性及可靠性。

乘積碼是一種糾錯性能優異的糾錯編碼。乘積碼由Elias于1954年提出，它是香農信息理論提出后第一個在非零碼率時可以實現無誤碼傳輸的糾錯編碼。由于當時的硬件水平限制了其應用。1998年Pyndiah等人在Chase算法的基礎上提出了一種線性分組碼的軟輸入軟輸出譯碼算法，并將其應用于乘積碼譯碼中。其糾錯性能優異，且算法復雜度低，為乘積碼的廣泛應用打下了堅實的理論基礎。

乘積碼以其出色的糾錯性能和較低的編譯碼復雜度目前已在國內外吸引了眾多研究學者的眼球。美國、日本以及歐洲一些國家已經將乘積碼技術應用在衛星通信上。美國的AHA、ALTERA、XINLNX等公司己經開發了可靈活編程的乘積碼編譯碼芯片，國內還沒有這方面的專用芯片。乘積碼技術是當前數字通信中的重要技術，引起通信界的極大關注。

乘積碼可以根據子碼數目分為二維、三維及多維乘積碼，在實際應用中以二維乘積碼為主。乘積碼在編碼時，按照行列編碼的方式進行。因此，乘積碼編碼器需要一個緩存專門用來存放原始信息和編碼信息，最后再進行編碼輸出。乘積碼根據其子碼的種類不同，可以分為多種類型，如子碼為RS碼、LDPC碼及擴展漢明碼等，亦或是兩種碼子的合成。在硬件設計時，乘積碼的編碼延時是一個主要得技術難題。因此，提高編碼效率降低編碼延時同時降低硬件消耗是需要著重研究的內容。

乘積碼在編碼上采用行列編碼的方式，這意味著對于不同子碼構成的二維乘積碼，其編碼要經過行列兩個過程，其編碼延時很大；同時，對于傳統編碼電路的硬件設計，在信息存儲上采用讀寫存儲器RAM進行數據信息的存儲于讀取，RAM分為雙口和單口RAM，雙口的讀寫可以同時進行，但是一次只能讀出一個地址位的信息，因此采用RAM存儲的乘積碼編碼器具有很大延時。當存儲量較大時，采用寄存器與RAM的硬件消耗是一樣的因此可以在硬件設計中采用寄存器組來實現數據的存儲與讀取。其在吞吐率方面有很大優勢。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術中編碼延時大的問題，本發明提供了一種基于擴展漢明碼的二維乘積碼編碼裝置及編碼方法，通過采用寄存器組進行數據的存儲與讀取，同時根據乘積碼的碼字參數進行寄存器的大小及個數的設定，結合相應的時序調度算法，實現了行列編碼同步進行，縮短了編碼延時，提高了編碼電路吞吐率。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供的基于擴展漢明碼的二維乘積碼編碼裝置，包括：信息輸入緩存模塊、編碼控制電路模塊、編碼信息存儲電路模塊和子碼編碼邏輯電路模塊，所述信息輸入緩存模塊用于利用FIFO存儲器將編碼原始信息進行存儲并輸出編碼數據流至所述編碼信息存儲電路模塊，同時輸出編碼使能信號至所述編碼控制電路模塊；所述編碼控制電路模塊，用于在所述編碼使能信號有效后啟動電路內部的計數器，并在時鐘周期內利用選擇器控制信號和地址控制信號對所述編碼信息存儲電路模塊進行控制，最終輸出編碼信息和編碼輸出使能信號；所述編碼信息存儲電路模塊，用于在所述時鐘周期內對所述編碼數據流進行存儲，然后根據所述選擇器控制信號和所述地址控制信號利用所述子碼編碼邏輯電路模塊進行子碼編碼，并將信息位數據流和校驗位數據流輸送至所述編碼控制電路模塊用于輸出所述編碼信息。