[发明专利]深空通信中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器

摘要

本发明提供了一种深空通信中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，该编码器包括1个稀疏矩阵与向量的乘法器、1个I型后向迭代电路、1个高密度矩阵与向量的乘法器和1个II型后向迭代电路。稀疏矩阵与向量的乘法器实现稀疏矩阵与向量的乘法运算，高密度矩阵与向量的乘法器实现高密度矩阵与向量的乘法运算，I型和II型后向迭代电路都实现后向迭代运算。整个编码过程划分为4级流水线。本发明提供的深空通信系统中1/2码率高速QC-LDPC编码器具有结构简单、成本低、吞吐量大等优点。

主权项

一种深空通信中基于四级流水线的高速QC‑LDPC编码器，1/2码率QC‑LDPC码的校验矩阵H是由c×t个b×b阶循环矩阵构成的阵列，其中，c＝12，t＝20，b＝2048，e＝t‑c＝8，校验矩阵H通过行列交换变换成近似下三角形状，可划分为6个子矩阵，$H=\left[\begin{array}{ccc}A& B& T\\ C& D& E\end{array}\right],$A是由8×8个b×b阶循环矩阵构成，B是由8×4个b×b阶循环矩阵构成，下三角矩阵T是由8×8个b×b阶循环矩阵构成，C是由4×8个b×b阶循环矩阵构成，D是由4×4个b×b阶循环矩阵构成，E是由4×8个b×b阶循环矩阵构成，Φ＝(ET^‑1B+D)^‑1是由4×4个b×b阶循环矩阵构成，Φ_j是由Φ^T的第j块列中所有循环矩阵生成多项式构成的4×b阶矩阵，其中，上标^Τ和^‑1分别表示转置和逆，1≤j≤4，$Q=\left[\begin{array}{cc}T& 0\\ E& I\end{array}\right]$是由12×12个b×b阶循环矩阵Q_j,k构成，其中，I是单位矩阵，0是全零矩阵，1≤j≤12，1≤k≤12，非零循环矩阵Q_j,k相对于b×b阶单位矩阵的循环右移位数是s_j,k，其中，0≤s_j,k<b，Y＝[B T]是由8×12个b×b阶循环矩阵Y_j,k构成，其中，1≤j≤8，1≤k≤12，非零循环矩阵Y_j,k相对于b×b阶单位矩阵的循环右移位数是s_j,k，其中，0≤s_j,k<b，A和C对应信息向量a，矩阵B和D对应一部分校验向量p_x，矩阵T和E则对应余下的校验向量p_y，校验向量p＝(p_x,p_y)，以b比特为一段，信息向量a被等分为8段，即a＝(a₁,a₂,…,a₈)，校验向量p被等分为12段，即p＝(p₁,p₂,…,p₁₂)，p_x＝(p₁,p₂,…,p₄)，p_y＝(p₅,p₆,…,p₁₂)，向量f被等分为8段，即f＝(f₁,f₂,…,f₈)，向量w被等分为4段，即w＝(f₉,f₁₀,…,f₁₂)，[f w]＝(f₁,f₂,…,f₁₂)，向量q被等分为8段，即q＝(q₁,q₂,…,q₈)，向量x被等分为4段，即x＝(q₉,q₁₀,…,q₁₂)，[q x]＝(q₁,q₂,…,q₁₂)，向量y被等分为8段，即y＝(y₁,y₂,…,y₈)，其特征在于，所述编码器包括以下部件：稀疏矩阵与向量的乘法器，由20个2048比特寄存器R_1,1,R_1,2,…,R_1,20和12个多输入异或门X_1,1,X_1,2,…,X_1,12组成，用于计算向量f和w；I型后向迭代电路，由12个2048比特寄存器R_2,1,R_2,2,…,R_2,12和11个多输入模2加法器A_2,2,A_2,3,…,A_2,12组成，用于计算向量q和x；高密度矩阵与向量的乘法器，由4个查找表L₁,L₂,…,L₄、8个b比特寄存器R_3,1,R_3,2,…,R_3,8和4个b位二输入异或门X_3,1,X_3,2,…,X_3,4组成，用于计算部分校验向量p_x，查找表L₁,L₂,…,L₄分别存储可变的4比特向量与固定的矩阵Φ₁,Φ₂,…,Φ₄的所有可能乘积；II型后向迭代电路，由12个2048比特寄存器R_4,1,R_4,2,…,R_4,12和8个多输入模2加法器A_4,1,A_4,2,…,A_4,8组成，用于计算向量y，y与向量q异或得到部分校验向量p_y，从而得到校验向量p＝(p_x,p_y)。