[发明专利]应用于CCSDS卫星深空通信的多模式LDPC译码器

说明书

本发明属于无线数字通信和广播技术领域，具体为一种应用于CCSDS卫星深空通信的多模式LDPC译码器。本发明DPC译码器结构包括：中央控制器、校验矩阵信息存储器（Hbase）、校验节点存储器(CNM)、变量节点奇偶存储器组(VNM)、校验节点处理器、变量节点处理器、以及读写旁路与交叉控制器；该译码器采用两相交叠的TDMP算法，在增加少量组合逻辑的前提下，通过改变非零子矩阵更新次序使得变量节点更新过程与校验节点更新过程相互交叠，降低了译码所需的时间，增加了约80%的译码吞吐率；同时译码器也有较强的通用性。

技术领域

本发明属于无线数字通信和广播技术领域，具体涉及LDPC译码器。

背景技术

卫星通信有着良好的覆盖范围优势，可以弥补传统移动通信受制于地理条件限制的不足。为了应对卫星通信中日益增加的数据传输需求，需要提高卫星通信系统的传输速率与可靠性。信道编解码技术可以增强数据的抗干扰能力，提高通信系统的可靠性。CCSDS深空通信标准的LDPC码凭借着良好的性能被广泛应用在卫星通信领域。

Gallager博士于1962年提出了LDPC码，作为一种性能接近香农极限的信道纠错码，已经被广泛的应用在许多通信标准中，例如DTMB、CMMB、WLAN、WiMAX、CCSDS以及第五代移动通信技术(5G)等都采用了LDPC码作为其信道纠错码。原因是相比于其他信道纠错码，经过精心设计的LDPC码纠错性能更强且硬件实现的复杂度更低。在硬件实现时，还可以根据不同的通信标准灵活的选择译码器的并行度。

早期的LDPC译码器大多采用全并行的TPMP算法，随着LDPC码码长的增长以及校验矩阵规模的增大，TPMP算法对硬件资源的大量占用会造成芯片功耗以及面积的增加。同时为了应对不同的信道环境，许多通信标准都提出了多模式的需求，基于分层译码思想的TDMP算法LDPC译码器逐渐成为主流。但是并行度为单个非零子矩阵的TDMP算法的译码器吞吐率较低，尤其是当校验矩阵中含有大量的非零子矩阵时，TDMP算法的一次迭代时间为2t(t为非零子矩阵的个数)，吞吐率问题亟待解决。

两相交叠技术是一种对TDMP算法改进后的新技术，通过挖掘校验矩阵中不同节点间的相关性，改变节点更新次序，使变量节点的更新过程与校验节点的更新过程同时进行、相互交叠。解决了TDMP算法对硬件资源的时间利用率低的问题，采用两相交叠技术的译码器相比于普通TDMP算法的LDPC译码器，译码速度可以提高80%左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于两相交叠技术的高吞吐率低复杂度的应用于CCSDS深空通信标准的LDPC多模式译码器。

本发明提供的应用于CCSDS深空通信标准的LDPC多模式译码器，基于两相交叠技术，通过对校验矩阵中非零子矩阵更新次序的重排，使变量节点的更新过程与校验节点的更新过程同时进行、相互交叠。其结构包括：中央控制器、校验矩阵信息存储器（记为Hbase）、校验节点存储器(CNM)、变量节点奇偶存储器组(VNM)、校验节点处理器、变量节点处理器、以及读写旁路与交叉控制器。

其中，一次译码过程中的数据流向为：首先，从Hbase存储器中读取矩阵信息，通过中央控制器模块对译码器进行整体配置，此配置在整个译码过程中保持不变；当译码器接受来自信道的经过解调器以后的LLR信息后，首先暂存到输入缓冲器中，然后进入VNM存储器组，变量节点处理器与校验节点处理器同时对VNM存储器组进行读取、计算并写回数据；同时校验节点处理器还需要对CNM存储器进行读取、计算与写入操作；当译码完成以后，将数据从VNM存储器组中读出到输出缓冲模块，然后输出数据。