基於查找表的dtmb中ldpc串行編碼器和編碼方法
2023-07-22 22:22:31 1
專利名稱：基於查找表的dtmb中ldpc串行編碼器和編碼方法
技術領域：
本發明涉及數字地面電視廣播領域，特別涉及一種DTMB系統中QC-LDPC碼編碼器的串行實現方法。
背景技術：
由於在傳輸信道中存在的各種失真和噪聲會對發送信號產生幹擾，接收端不可避免地會出現數位訊號產生誤碼的情況。為了降低誤碼率，需要採用信道編碼技術。低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check, LDPC)碼以其逼近Shannon限的優異性能成為信道編碼領域的研究熱點。準循環LDPC碼(Quasic-LDPC，QC-LDPC)碼是一種 特殊的LDPC碼,其編碼可採用移位寄存器加累加器(Shift-Register-Adder-Accumulator，SRAA)加以實現。目前，QC-LDPC碼已廣泛應用於IEEE802. Iln,802. 16e和中國的數字地面電視廣播DTMB等標準。SRAA法是利用生成矩陣G進行編碼。QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個bXb階循環矩陣Gi^ (I彡i彡a, I彡j彡t)構成的陣列，t=a+c。與信息向量對應的一部分生成矩陣是單位矩陣，與校驗向量對應的其餘部分生成矩陣是高密度矩陣。串行SRAA法完成一次編碼需要ab+t個時鐘周期,需要(c+t)b個寄存器、cb個二輸入與門和cb個二輸入異或門。此外，還需要acb比特ROM存儲循環矩陣的首行。DTMB標準採用了 3種不同碼率的QC-LDPC碼。對於這3種QC-LDPC碼，均有t=59和b=127。圖I給出了不同碼率η下的參數a和C。DTMB標準中QC-LDPC低速編碼的現有解決方案是採用串行SRAA法，3種碼率所需的編碼時間分別是3107、4631和6155個時鐘周期。邏輯資源需要11938個寄存器、4445個二輸入與門和4445個二輸入異或門，這是由碼率η =0.4對應的參數決定的。此外，3種碼率共需278，892比特ROM存儲循環矩陣的首行。當採用硬體實現時，需要較多的存儲器和寄存器，勢必會造成設備成本高，功耗大。
發明內容
針對DTMB系統多碼率QC-LDPC低速編碼的現有實現方案中存在的資源需求量大缺點，本發明提供了一種基於查找表的串行編碼方法，能在保持編碼速度不變的前提下，減少資源需求。如圖2所示，基於查找表的DTMB標準中多碼率QC-LDPC碼的串行編碼器主要由4部分組成寄存器、索引編碼器、查找表和b位二輸入異或門。整個編碼過程分4步完成 第I步，清零寄存器R1 R。；第2步，輸入信息比特ek (O ^ k〈ab)，寄存器Rc+1 Rt串行左移I次，緩衝信息向量S，為索引編碼器配置恰當的碼率Π，塊行號控制端輸入P=[k/b]+l(符號[k/b]表示不大於k/b的最大整數)，查找表根據索引τ選擇輸出，b位二輸入異或門A1(I ^ I ^ c)將查找表的第I個b位輸出端與寄存器R1串行循環左移I次的結果相加，和存回寄存器R1 ;第3步，以I為步長遞增改變k的取值，重複第2步ab次，直到整個信息向量s輸入完畢；第4步，並行輸出碼字V= (P, s)。本發明提供的QC-LDPC串行編碼器兼容多碼率，能在保持編碼速度不變的前提下有效減少資源需求，從而達到降低硬體成本和功耗的目的。關於本發明的優點與精神可通過接下來的發明詳述及附圖得到進一步的了解。
圖I給出了不同碼率η下的參數a和c ;圖2是DTMB標準中兼容3種碼率的QC-LDPC碼串行編碼器整體結構；圖3給出了索引編碼器的輸出τ與信息比特、碼率η和生成矩陣G的塊行號P之間的關係； 圖4比較了傳統的串行SRAA法與本發明的資源消耗。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明的限定。QC-LDPC碼是一類特殊的LDPC碼，它的生成矩陣G和校驗矩陣H都是由循環矩陣構成的陣列，具有分段循環特點，故被稱為準循環LDPC碼。從行的角度看，循環矩陣的每一行都是上一行(首行是末行)循環右移一位的結果；從列的角度看，循環矩陣的每一列都是前一列(首列是末列)循環下移一位的結果。循環矩陣的行向量構成的集合與列向量構成的集合完全相同，因此，循環矩陣完全可由它的首行或首列來表徵。QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個bXb階循環矩陣Gi,」(I≤i≤a, I≤j≤t)構成的陣列
權利要求
1.一種適合於DTMB標準採用的3種不同碼率QC-LDPC碼的串行編碼器，QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個bXb階循環矩陣Gy.構成的陣列，其中，a、^Pb皆為正整數，t=a+c, I < i < a, I < j < t, 3種不同碼率η分別是O. 4、0. 6、0. 8,對於這3種不同碼率QC-LDPC碼，均有t=59和b=127，3種不同碼率對應的參數a分別是24、36、48，3種不同碼率對應的參數c分別是35、23、11，生成矩陣G對應碼字V= (p，s),G的前c塊列對應的是校驗向量P，後a塊列對應的是信息向量S=Gtl, e1；…，e^),以b比特為一段,校驗向量P被等分為c段,即P=^1, P2,…，P。)，信息向量s被等分為a段,即S=G1, S2,…，sa),其特徵在於，所述編碼器包括以下部件 寄存器R1 Rt，寄存器R1 R。用於計算和存儲校驗向量P= (P1, P2，…，P。)，寄存器Rrt Rt用於緩存信息向量S=Cs1, S2，…，Sa); 索引編碼器，形成查找表的索引τ，以簡化查找表的使用，其中，O彡τ彡108; 查找表，根據索引τ輸出某一碼率QC-LDPC碼生成矩陣的第P塊行、第fc塊列中所有循環矩陣的首行，其中，I < P^a； b位二輸入異或門A1 A。，將查找表的第f c個b位輸出值分別累加到寄存器R1 R。中。
2.如權利要求I所述的串行編碼器，其特徵在於，所述索引編碼器的輸出τ取決於信息比特、碼率Π和生成矩陣G的塊行號P三個輸入如果當前輸入的信息比特是0，那麼τ =0 ;否則，根據碼率η和塊行號P計算τ，當η=0. 4、0. 6和O. 8時，τ分別等於P、24+ P 和 60+ P。
3.如權利要求I所述的串行編碼器，其特徵在於，所述查找表根據索引τ進行輸出如果τ=0，那麼查找表輸出全零；如果I < τ <24，那麼查找表輸出η =0.4的生成矩陣第τ塊行、第f c塊列中所有循環矩陣的首行；如果25 < τ <60，那麼查找表輸出η=0.6的生成矩陣第τ-24塊行、第f c塊列中所有循環矩陣的首行；否則，查找表輸出η=0.8的生成矩陣第τ -60塊行、第f c塊列中所有循環矩陣的首行。
4.一種適合於DTMB標準採用的3種不同碼率QC-LDPC碼的串行編碼方法，QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個bXb階循環矩陣Gy構成的陣列，其中，a、UPb皆為正整數，t=a+c, I < i < a, I < j < t, 3種不同碼率η分別是O. 4、0. 6、0. 8,對於這3種不同碼率QC-LDPC碼，均有t=59和b=127，3種不同碼率對應的參數a分別是24、36、48，3種不同碼率對應的參數c分別是35、23、11，生成矩陣G對應碼字V= (p，s),G的前c塊列對應的是校驗向量P，後a塊列對應的是信息向量S=Gtl, e1；…，e^),以b比特為一段,校驗向量P被等分為c段,即P=^1, P2,…，P。)，信息向量s被等分為a段,即S=G1, S2,…，sa),其特徵在於，所述編碼方法包括以下步驟 第I步，清零寄存器R1 R。； 第2步，輸入信息比特ek，寄存器1 。+1 Rt串行左移I次，緩衝信息向量S，為索引編碼器配置恰當的碼率H，塊行號控制端輸入P=[k/b]+l，查找表根據索引τ選擇輸出，b位二輸入異或門A1將查找表的第I個b位輸出端與寄存器R1串行循環左移I次的結果相加，和存回寄存器R1，其中，O ( k〈ab，l < I < c，符號[k/b]表示不大於k/b的最大整數； 第3步，以I為步長遞增改變k的取值，重複第2步ab次，直到整個信息向量s輸入完畢，此時，寄存器R1 Rc存儲的是校驗向量P= (P1, P2,...，P。)，寄存器Rc+1 Rt存儲的是信息向量 S= (S1, S2,…，Sa); 第4步,並行輸出碼字V= (P, S)。
全文摘要
本發明涉及一種解決DTMB系統中3種不同碼率QC-LDPC碼串行編碼的方案，其特徵在於，所述系統的QC-LDPC碼的串行編碼器主要由寄存器、索引編碼器、查找表和b位二輸入異或門四部分組成。本發明提供的QC-LDPC串行編碼器兼容多碼率，能在保持編碼速度不變的條件下有效減少資源需求，具有控制簡單、資源消耗少、功耗小、成本低等優點。
文檔編號H03M13/11GK102882533SQ20121037138
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者張鵬, 蔡超時, 劉昌銀 申請人:蘇州威士達信息科技有限公司