[發明專利]應用于CCSDS衛星深空通信的多模式LDPC譯碼器

在審

• 申請號: 202011015518.4
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112187286A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 陳赟;謝金缶
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于無線數字通信和廣播技術領域，具體為一種應用于CCSDS衛星深空通信的多模式LDPC譯碼器。本發明DPC譯碼器結構包括：中央控制器、校驗矩陣信息存儲器（Hbase）、校驗節點存儲器(CNM)、變量節點奇偶存儲器組(VNM)、校驗節點處理器、變量節點處理器、以及讀寫旁路與交叉控制器；該譯碼器采用兩相交疊的TDMP算法，在增加少量組合邏輯的前提下，通過改變非零子矩陣更新次序使得變量節點更新過程與校驗節點更新過程相互交疊，降低了譯碼所需的時間，增加了約80%的譯碼吞吐率；同時譯碼器也有較強的通用性。

技術領域

本發明屬于無線數字通信和廣播技術領域，具體涉及LDPC譯碼器。

背景技術

衛星通信有著良好的覆蓋范圍優勢，可以彌補傳統移動通信受制于地理條件限制的不足。為了應對衛星通信中日益增加的數據傳輸需求，需要提高衛星通信系統的傳輸速率與可靠性。信道編解碼技術可以增強數據的抗干擾能力，提高通信系統的可靠性。CCSDS深空通信標準的LDPC碼憑借著良好的性能被廣泛應用在衛星通信領域。

Gallager博士于1962年提出了LDPC碼，作為一種性能接近香農極限的信道糾錯碼，已經被廣泛的應用在許多通信標準中，例如DTMB、CMMB、WLAN、WiMAX、CCSDS以及第五代移動通信技術(5G)等都采用了LDPC碼作為其信道糾錯碼。原因是相比于其他信道糾錯碼，經過精心設計的LDPC碼糾錯性能更強且硬件實現的復雜度更低。在硬件實現時，還可以根據不同的通信標準靈活的選擇譯碼器的并行度。

早期的LDPC譯碼器大多采用全并行的TPMP算法，隨著LDPC碼碼長的增長以及校驗矩陣規模的增大，TPMP算法對硬件資源的大量占用會造成芯片功耗以及面積的增加。同時為了應對不同的信道環境，許多通信標準都提出了多模式的需求，基于分層譯碼思想的TDMP算法LDPC譯碼器逐漸成為主流。但是并行度為單個非零子矩陣的TDMP算法的譯碼器吞吐率較低，尤其是當校驗矩陣中含有大量的非零子矩陣時，TDMP算法的一次迭代時間為2t(t為非零子矩陣的個數)，吞吐率問題亟待解決。

兩相交疊技術是一種對TDMP算法改進后的新技術，通過挖掘校驗矩陣中不同節點間的相關性，改變節點更新次序，使變量節點的更新過程與校驗節點的更新過程同時進行、相互交疊。解決了TDMP算法對硬件資源的時間利用率低的問題，采用兩相交疊技術的譯碼器相比于普通TDMP算法的LDPC譯碼器，譯碼速度可以提高80%左右。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于兩相交疊技術的高吞吐率低復雜度的應用于CCSDS深空通信標準的LDPC多模式譯碼器。

本發明提供的應用于CCSDS深空通信標準的LDPC多模式譯碼器，基于兩相交疊技術，通過對校驗矩陣中非零子矩陣更新次序的重排，使變量節點的更新過程與校驗節點的更新過程同時進行、相互交疊。其結構包括：中央控制器、校驗矩陣信息存儲器（記為Hbase）、校驗節點存儲器(CNM)、變量節點奇偶存儲器組(VNM)、校驗節點處理器、變量節點處理器、以及讀寫旁路與交叉控制器。

其中，一次譯碼過程中的數據流向為：首先，從Hbase存儲器中讀取矩陣信息，通過中央控制器模塊對譯碼器進行整體配置，此配置在整個譯碼過程中保持不變；當譯碼器接受來自信道的經過解調器以后的LLR信息后，首先暫存到輸入緩沖器中，然后進入VNM存儲器組，變量節點處理器與校驗節點處理器同時對VNM存儲器組進行讀取、計算并寫回數據；同時校驗節點處理器還需要對CNM存儲器進行讀取、計算與寫入操作；當譯碼完成以后，將數據從VNM存儲器組中讀出到輸出緩沖模塊，然后輸出數據。