專利名稱：基于查找表的dtmb中l(wèi)dpc串行編碼器和編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字地面電視廣播領(lǐng)域，特別涉及一種DTMB系統(tǒng)中QC-LDPC碼編碼器的串行實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
由于在傳輸信道中存在的各種失真和噪聲會對發(fā)送信號產(chǎn)生干擾，接收端不可避免地會出現(xiàn)數(shù)字信號產(chǎn)生誤碼的情況。為了降低誤碼率，需要采用信道編碼技術(shù)。低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check, LDPC)碼以其逼近Shannon限的優(yōu)異性能成為信道編碼領(lǐng)域的研究熱點。準循環(huán)LDPC碼(Quasic-LDPC，QC-LDPC)碼是一種 特殊的LDPC碼,其編碼可采用移位寄存器加累加器(Shift-Register-Adder-Accumulator，SRAA)加以實現(xiàn)。目前，QC-LDPC碼已廣泛應(yīng)用于IEEE802. Iln,802. 16e和中國的數(shù)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(huán)矩陣Gi^ (I彡i彡a, I彡j彡t)構(gòu)成的陣列，t=a+c。與信息向量對應(yīng)的一部分生成矩陣是單位矩陣，與校驗向量對應(yīng)的其余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(huán)矩陣的首行。DTMB標準采用了 3種不同碼率的QC-LDPC碼。對于這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(shù)a和C。DTMB標準中QC-LDPC低速編碼的現(xiàn)有解決方案是采用串行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(yīng)的參數(shù)決定的。此外，3種碼率共需278，892比特ROM存儲循環(huán)矩陣的首行。當采用硬件實現(xiàn)時，需要較多的存儲器和寄存器，勢必會造成設(shè)備成本高，功耗大。

發(fā)明內(nèi)容
針對DTMB系統(tǒng)多碼率QC-LDPC低速編碼的現(xiàn)有實現(xiàn)方案中存在的資源需求量大缺點，本發(fā)明提供了一種基于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，基于查找表的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，緩沖信息向量S，為索引編碼器配置恰當?shù)拇a率Π，塊行號控制端輸入P=[k/b]+l(符號[k/b]表示不大于k/b的最大整數(shù))，查找表根據(jù)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(huán)左移I次的結(jié)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，重復(fù)第2步ab次，直到整個信息向量s輸入完畢；第4步，并行輸出碼字V= (P, s)。本發(fā)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，從而達到降低硬件成本和功耗的目的。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可通過接下來的發(fā)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(shù)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(jié)構(gòu)；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(guān)系； 圖4比較了傳統(tǒng)的串行SRAA法與本發(fā)明的資源消耗。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)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(huán)矩陣構(gòu)成的陣列，具有分段循環(huán)特點，故被稱為準循環(huán)LDPC碼。從行的角度看，循環(huán)矩陣的每一行都是上一行(首行是末行)循環(huán)右移一位的結(jié)果；從列的角度看，循環(huán)矩陣的每一列都是前一列(首列是末列)循環(huán)下移一位的結(jié)果。循環(huán)矩陣的行向量構(gòu)成的集合與列向量構(gòu)成的集合完全相同，因此，循環(huán)矩陣完全可由它的首行或首列來表征。QC-LDPC碼的生成矩陣G是由aXt個bXb階循環(huán)矩陣Gi,」(I≤i≤a, I≤j≤t)構(gòu)成的陣列
權(quán)利要求
1.一種適合于DTMB標準采用的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(huán)矩陣Gy.構(gòu)成的陣列，其中，a、^Pb皆為正整數(shù)，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,對于這3種不同碼率QC-LDPC碼，均有t=59和b=127，3種不同碼率對應(yīng)的參數(shù)a分別是24、36、48，3種不同碼率對應(yīng)的參數(shù)c分別是35、23、11，生成矩陣G對應(yīng)碼字V= (p，s),G的前c塊列對應(yīng)的是校驗向量P，后a塊列對應(yīng)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),其特征在于，所述編碼器包括以下部件 寄存器R1 Rt，寄存器R1 R。用于計算和存儲校驗向量P= (P1, P2，…，P。)，寄存器Rrt Rt用于緩存信息向量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(jù)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(huán)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(quán)利要求I所述的串行編碼器，其特征在于，所述索引編碼器的輸出τ取決于信息比特、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，那么τ =0 ;否則，根據(jù)碼率η和塊行號P計算τ，當η=0. 4、0. 6和O. 8時，τ分別等于P、24+ P 和 60+ P。
3.如權(quán)利要求I所述的串行編碼器，其特征在于，所述查找表根據(jù)索引τ進行輸出如果τ=0，那么查找表輸出全零；如果I < τ <24，那么查找表輸出η =0.4的生成矩陣第τ塊行、第f c塊列中所有循環(huán)矩陣的首行；如果25 < τ <60，那么查找表輸出η=0.6的生成矩陣第τ-24塊行、第f c塊列中所有循環(huán)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(huán)矩陣的首行。
4.一種適合于DTMB標準采用的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(huán)矩陣Gy構(gòu)成的陣列，其中，a、UPb皆為正整數(shù)，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,對于這3種不同碼率QC-LDPC碼，均有t=59和b=127，3種不同碼率對應(yīng)的參數(shù)a分別是24、36、48，3種不同碼率對應(yīng)的參數(shù)c分別是35、23、11，生成矩陣G對應(yīng)碼字V= (p，s),G的前c塊列對應(yīng)的是校驗向量P，后a塊列對應(yīng)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),其特征在于，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，緩沖信息向量S，為索引編碼器配置恰當?shù)拇a率H，塊行號控制端輸入P=[k/b]+l，查找表根據(jù)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(huán)左移I次的結(jié)果相加，和存回寄存器R1，其中，O ( k〈ab，l < I < c，符號[k/b]表示不大于k/b的最大整數(shù)； 第3步，以I為步長遞增改變k的取值，重復(fù)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,并行輸出碼字V= (P, S)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種解決DTMB系統(tǒng)中3種不同碼率QC-LDPC碼串行編碼的方案，其特征在于，所述系統(tǒng)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(fā)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(yōu)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(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)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