[發(fā)明專利]空間通信應(yīng)用的低密度奇偶校驗碼編碼器裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911136991.5
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN111313910B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳為剛;王瑞雪;韓昌彩;楊晉生
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11;H03M13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 潘俊達(dá)

本發(fā)明屬于數(shù)字通信差錯控制編碼領(lǐng)域，具體涉及一種空間通信應(yīng)用的低密度奇偶校驗碼編碼器裝置。本發(fā)明針對深空應(yīng)用LDPC碼的傳統(tǒng)編碼方法中的矩陣乘法運算所用到的邏輯資源較多的問題，提出了使用校驗矩陣H進行變換后得到的更小的稠密矩陣進行編碼的電路實現(xiàn)方案。本發(fā)明的編碼器裝置包括控制電路、輸入信息比特交織后多副本存儲單元、編碼運算單元和輸出緩存單元，其實現(xiàn)復(fù)雜度與碼長呈線性關(guān)系，與傳統(tǒng)的LDPC碼的編碼方法即使用信息位與生成矩陣相乘的編碼方法相比，本發(fā)明的方法使用更少的邏輯資源，實現(xiàn)方式簡單，便于在通信系統(tǒng)中應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字通信差錯數(shù)字編碼領(lǐng)域，具體涉及空間通信應(yīng)用的低密度奇偶校驗碼編碼器裝置。

背景技術(shù)

在空間通信中，信號的傳輸距離長，信息損耗大，以致使接收端接收到的信噪比極低，因此，需要采用高編碼增益的信道編碼技術(shù)保證信息的可靠傳輸。

針對深空應(yīng)用，空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(CCSDS)提出將基于圖論的低密度奇偶校驗碼(LDPC碼)應(yīng)用于新一代空間遙測信道。隨著碼長不斷增加，這類LDPC碼可以實現(xiàn)最小距離的線性增長，因此具有較優(yōu)異的糾錯性能。

在CCSDS標(biāo)準(zhǔn)中，傳統(tǒng)的LDPC碼的編碼方法為利用生成矩陣G與信息碼塊相乘得到碼字c。具體編碼過程為，將校驗矩陣H分為兩個矩陣即H＝[Q P]，其中Q為H的前KM(碼率為1/2時K＝2)列，其大小為3M*KM，P為H的后3M列，其大小為3M*3M，定義W＝(P^-1Q)^T，W是KM*3M的稠密循環(huán)矩陣，則生成矩陣G＝[I W]，其中I是KM*KM的單位矩陣；最后將G的后M列刪余后得到KM*(K+2)M的矩陣并與信息碼塊相乘就能得到最后的碼字c。由于生成矩陣G的前KM列是一個單位矩陣I，因此單位矩陣與信息碼塊相乘還是信息碼塊，因此只需要將W矩陣的前KM列與信息碼塊相乘即可。

由于CCSDS標(biāo)準(zhǔn)中的LDPC碼是一類準(zhǔn)循環(huán)碼，生成矩陣G具有準(zhǔn)循環(huán)特性，W的前KM列是4K*8個的準(zhǔn)循環(huán)矩陣。編碼時使用存儲器存儲W矩陣的前KM列中每一個子塊的第一行，因此對于碼率為1/2的LDPC碼，需要利用存儲器存儲64個維度為的稠密矩陣。

發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)編碼技術(shù)中存在以下缺點和不足：

由于W矩陣是稠密的，因此編碼實現(xiàn)需要的運算量較大，浪費的硬件資源也較多。以上兩個方面造成該類LDPC碼的編碼器的實現(xiàn)復(fù)雜度與功耗等都面臨一定的挑戰(zhàn)。因此為了減少運算量并降低硬件資源的使用量，本發(fā)明針對基于CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的LDPC碼，提出了一種深空應(yīng)用的LDPC碼編碼器裝置的實現(xiàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出的一種空間通信應(yīng)用的低密度奇偶校驗碼編碼器裝置，該裝置有效地解決了上述存在的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種空間通信應(yīng)用的低密度奇偶校驗碼編碼器裝置，包括控制電路、分別與所述控制電路相連接的輸入信息比特交織后多副本存儲單元、編碼運算單元和輸出緩存單元；