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

一种基于四级流水线的高速QC‑LDPC编码器，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、t和b皆为正整数，t＝e+c，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(c‑u)×e个b×b阶循环矩阵构成，B是由(c‑u)×u个b×b阶循环矩阵构成，下三角矩阵T是由(c‑u)×(c‑u)个b×b阶循环矩阵构成，C是由u×e个b×b阶循环矩阵构成，D是由u×u个b×b阶循环矩阵构成，E是由u×(c‑u)个b×b阶循环矩阵构成，其中，u是正整数，Φ＝(ET^‑1B+D)^‑1是由u×u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u×b阶矩阵，其中，上标^Τ和^‑1分别表示转置和逆，1≤j≤u，$Q=\left[\begin{array}{cc}T& 0\\ E& I\end{array}\right]$是由c×c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≤c，1≤k≤c，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(c‑u)×c个b×b阶循环矩阵Y_j,k构成，其中，1≤j≤c‑u，1≤k≤c，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e段，即a＝(a₁,a₂,…,a_e)，校验向量p被等分为c段，即p＝(p₁,p₂,…,p_c)，p_x＝(p₁,p₂,…,p_u)，p_y＝(p_u+1,p_u+2,…,p_c)，向量f被等分为c‑u段，即f＝(f₁,f₂,…,f_c–u)，向量w被等分为u段，即w＝(f_c–u+1,f_c–u+2,…,f_c)，[f w]＝(f₁,f₂,…,f_c)，向量q被等分为c‑u段，即q＝(q₁,q₂,…,q_c–u)，向量x被等分为u段，即x＝(q_c–u+1,q_c–u+2,…,q_c)，[q x]＝(q₁,q₂,…,q_c)，向量y被等分为c‑u段，即y＝(y₁,y₂,…,y_c–u)，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t个b比特寄存器R_1,1,R_1,2,…,R_1,t和c个多输入异或门X_1,1,X_1,2,…,X_1,c组成，用于计算向量f和w；I型后向迭代电路，由c个b比特寄存器R_2,1,R_2,2,…,R_2,c和c‑1个多输入模2加法器A_2,2,A_2,3,…,A_2,c组成，用于计算向量q和x；高密度矩阵与向量的乘法器，由u个查找表L₁,L₂,…,L_u、2u个b比特寄存器R_3,1,R_3,2,…,R_3,2u和u个b位二输入异或门X_3,1,X_3,2,…,X_3,u组成，用于计算部分校验向量p_x，查找表L₁,L₂,…,L_u分别存储可变的u比特向量与固定的矩阵Φ₁,Φ₂,…,Φ_u的所有可能乘积；II型后向迭代电路，由c个b比特寄存器R_4,1,R_4,2,…,R_4,c和c‑u个多输入模2加法器A_4,1,A_4,2,…,A_4,c‑u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)。