[发明专利]一种LDPC码的编码装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于编码技术领域，尤其涉及一种LDPC码的编码装置及方法。

背景技术

低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code，LDPC)是由Robert G.Gallager博士于1963年提出的一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码，不仅有 逼近Shannon限的良好性能，而且译码复杂度较低，结构灵活，是近年信道编 码领域的研究热点，目前已广泛应用于深空通信、光纤通信、卫星数字视频和 音频广播等领域。LDPC码已成为第四代通信系统(4G)强有力的竞争者，而基 于LDPC码的编码方案已经被下一代卫星数字视频广播标准数字视频广播 (Digital Video Broadcasting，DVB)-S2采纳。

LDPC码是通过校验矩阵定义的一类线性码，为使译码可行，在码长较长 时需要校验矩阵满足“稀疏性”，即校验矩阵中1的密度比较低，也就是要求 校验矩阵中1的个数远小于0的个数，并且码长越长，密度就要越低。

在构造校验矩阵时，有些是利用随机的计算机搜索方法生成奇偶校验矩阵， 有些则是利用代数学和组合理论构造LDPC码，使之具有规律的循环或准循环 结构(QC-LDPC)，如DTM标准中的校验矩阵就具有准循环结构。

作为线性分组码的一类，LDPC码的生成矩阵是与校验矩阵是正交的，一 般的生成矩阵是较复杂，而且是非常不稀疏的。

LDPC码包括生成矩阵和校验矩阵，一般的算法是将待编码的输入信息和 生成矩阵相乘得到信息本身和校验位。用G表示生成矩阵，m表示输入信息， p表示校验位，则DTM标准中的LDPC码的生成矩阵Gqc的结构式：

其中：I是b×b阶的单位矩阵，0是b×b循环矩阵。Gij表示长度为127 位的循环矩阵。编码器输出的码字信息位在后，校验位在前。

三种不同码率的LDPC码的结构分别为：

1)、码率为0.4的LDPC(7493，3048)码，式子中的参数为k＝24，c＝35， b＝127；

2)、码率为0.6的LDPC(7493，4572)码，式子中的参数为k＝36，c＝23， b＝127；

3)、码率为0.8的LDPC(7493，6096)码，式子中的参数为k＝48，c＝11， b＝127；

具体实施步骤如下：

A、接收待编码k块的信息m＝(m₀，m₁，…，m_k-1)，每块长度为127位。

B、整数i从0到c-1，整数j从0到k-1

调用127位循环移位模块计算temp_j＝m_j*G_ij；

调用异或寄存器计算

C、完成输出校验位p＝(p₀，p₁，…p_c-1)和码字 C＝(p₀，p₁，…p_c-1，m₀，m₁，…，m_k-1)。

由于LDPC码的生成矩阵是非常不稀疏的，每次计算需要调用127位的 循环移位模块高达六十多次。这样，每计算一次码字C需要调用127位循环移 位模块k×c×63次，消耗大量的逻辑单元，不符合数字电视信道编码的高速率 实时要求标准。

因为LDPC码的校验矩阵具有很大的稀疏性，而生成矩阵和校验矩阵存在 正交的关系，即HG′＝0，所以生成矩阵可以由校验矩阵得到，利用校验矩阵对 信息编码比直接用生成矩阵对信息编码少用了许多硬件资源，减少了计算复杂 度。

如DTM标准中LDPC码校验矩阵结构为：

其中是b×b(b＝127)的矩阵，三种不同码率的参数c见LDPC码的码率 结构，t＝k+c＝59。

现有技术中，T.Richardson和R.Urbanke提出了RU算法，该算法交换校验 矩阵H行列的位置，保持矩阵的稀疏性，利用交换行列后的校验矩阵分两部分 进行编码，有效降低了编码的复杂度。经过行列交换的校验矩阵H’具有近似 下三角形式，如图1所示。