[發(fā)明專利]基于校驗(yàn)子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010010183.0
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN111162795B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱勝利;謝玲;王宇舟;張庭蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類號(hào): H03M13/11
• 分類號(hào): H03M13/11
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 羅強(qiáng)

1.一種基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，具有如下技術(shù)特征：為了提高編碼的并行度，同時(shí)也為了使編碼模塊化、節(jié)約硬件資源以及實(shí)現(xiàn)模塊化編碼，在FPGA編碼時(shí)，基于FPGA的VHDL語言，首先將生成矩陣的校驗(yàn)部分按循環(huán)子陣的大小進(jìn)行列分塊，每個(gè)列塊含一個(gè)或多個(gè)循環(huán)子矩陣；將屬于同一列塊的循環(huán)子陣的首行存儲(chǔ)于ROM表中；ROM表對應(yīng)于LDPC生成矩陣校驗(yàn)部分的一部分，每一個(gè)ROM表作為一個(gè)基本編碼單元的編碼子模塊PE；編碼狀態(tài)機(jī)調(diào)用不同的編碼子模塊PE，從ROM表中讀出一個(gè)數(shù)據(jù)存入編碼移位寄存器，將輸入的一比特信息，擴(kuò)展為與基本編碼子陣列數(shù)相同的行向量，通過與及異或操作運(yùn)算，使用1比特的輸入信息同時(shí)完成多個(gè)一個(gè)循環(huán)子陣行的校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)LDPC編碼對應(yīng)的校驗(yàn)序列和信息序列，基于ROM表的子陣存儲(chǔ)以及生成矩陣的分塊編碼硬件實(shí)現(xiàn)編碼子矩陣的分割，完成子模塊的編碼。

2.如權(quán)利要求1所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：待所有基本編碼單元完成編碼，得到碼字信息位和校驗(yàn)位，最后從數(shù)據(jù)輸出接口完成輸出。

3.如權(quán)利要求1所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：編碼時(shí)，劃分為每一塊的行包含一個(gè)循環(huán)子陣或包含多個(gè)循環(huán)子陣，通過讀取不同的ROM地址切換不同的循環(huán)子陣，而這一過程是通過狀態(tài)控制模塊實(shí)現(xiàn)，狀態(tài)控制模塊通過狀態(tài)控制對每個(gè)子模塊進(jìn)行單獨(dú)編碼，最后將所有子模塊的結(jié)果拼接起來構(gòu)成總的編碼，從而實(shí)現(xiàn)LDPC碼的編碼。

4.如權(quán)利要求1所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：針對原模圖基矩陣結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展分裂，采用CCSDS標(biāo)準(zhǔn)推薦的原模圖擴(kuò)展法來得到LDPC碼的生成矩陣G，擴(kuò)展方法使用漸進(jìn)邊增長PEG算法，基于原模圖擴(kuò)展的AR4JA碼優(yōu)化構(gòu)造方法，并在原模圖構(gòu)建模板的基礎(chǔ)上,通過擴(kuò)展校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的復(fù)合節(jié)點(diǎn)，建立AR4JA編碼立體Tanner圖模型，得到所需的LDPC生成矩陣G。

5.如權(quán)利要求1所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：設(shè)LDPC碼生成矩陣，P是K×(N-K)維的稠密準(zhǔn)循環(huán)矩陣，則密準(zhǔn)循環(huán)矩陣P為如下所示：G＝[I,P]，其中，I是LDPC的K×K單位矩陣。

6.如權(quán)利要求5所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：稠密準(zhǔn)循環(huán)矩陣P如下所示：

其中，M表示構(gòu)成該LDPC碼校驗(yàn)矩陣的循環(huán)子陣，m、n分別表示循環(huán)子陣的行列數(shù)。

7.如權(quán)利要求6所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：校驗(yàn)矩陣P的L階循環(huán)矩陣M_i,j如下所示，

其中，a表示該循環(huán)子陣的每一個(gè)元素，i＝1,2,...,m,j＝1,2,...,n；在使用該LDPC碼進(jìn)行仿真時(shí)L＝14，m＝56，n＝14。

8.如權(quán)利要求1所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：對基本編碼單元進(jìn)行編碼時(shí)，編碼從第i＝1個(gè)信息比特，循環(huán)子陣的第j＝1行開始，對基本編碼單元進(jìn)行編碼時(shí)，從ROM表中讀出第i個(gè)信息比特α，數(shù)據(jù)存入編碼移位寄存器，將這一輸入一比特信息α進(jìn)行比特?cái)U(kuò)展，比特?cái)U(kuò)展為與循環(huán)子陣階數(shù)L相同的行向量；則擴(kuò)展之后變?yōu)楸忍匦畔?/p>

然后將比特信息A和編碼移位寄存器中的值相與，得到中間矢量B；再將與的結(jié)果B與校驗(yàn)移位寄存器中值進(jìn)行異或，使異或的結(jié)果覆蓋當(dāng)前校驗(yàn)移位寄存器。

9.如權(quán)利要求8所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：異或的結(jié)果覆蓋校驗(yàn)移位寄存器后，判斷是否需要重新讀取新的子陣存入編碼寄存器，若是則從ROM表中讀取新的子陣，否則循環(huán)右移當(dāng)前編碼寄存器，繼續(xù)編碼，重復(fù)上述的過程直至所有編碼子陣參與運(yùn)算，待所有基本編碼單元完成編碼，得到碼字信息位和校驗(yàn)位后完成輸出。

10.如權(quán)利要求1所述的基于編碼子矩陣分割的LDPC編碼硬件實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：在判斷是否需要重新讀取新的子陣時(shí)，判斷寄存器移位次數(shù)j是否小于準(zhǔn)循環(huán)子陣的階數(shù)L，如果校驗(yàn)比特j＜階數(shù)L，根據(jù)首行的循環(huán)，將編碼移位寄存器中的值右移一位，j＝j(luò)+1，反饋到輸入一比特信息步驟，繼續(xù)往下循環(huán)，得到碼字信息位和校驗(yàn)位后結(jié)束程序；否則，編碼下一個(gè)信息，i＝i+1，且進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)子陣的編碼，此時(shí)j＝1，然后判斷i是否小于校驗(yàn)矩陣P每個(gè)子陣中準(zhǔn)循環(huán)矩陣的個(gè)數(shù)m，繼續(xù)從ROM表中讀出一個(gè)數(shù)據(jù)存入編碼移位寄存器，繼續(xù)編碼，直至所有循環(huán)子陣完成校驗(yàn)。