一種qc-ldpc編碼裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種QC-LDPC編碼裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] LDPC是低密度奇偶校驗(yàn)化ow-densityparit廠check,LDPC)的英文縮寫(xiě)。1962 年，Gallager在他的博±論文中第一次提出LDPC碼。由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)運(yùn)算水平比較低 下，不能滿足快速計(jì)算的需求，使得LDPC碼很長(zhǎng)的一段時(shí)間都不被人關(guān)注。上世紀(jì)90年代 DMacKay、M化al等人重新對(duì)它進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了LDPC碼優(yōu)異的性能。目前LDPC碼是 最接近香農(nóng)極限的碼字之一，被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在通信的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中。
[0003] 準(zhǔn)循環(huán)低密度校驗(yàn)（QC-LDPC)碼屬于線性分組碼，它使用校驗(yàn)矩陣進(jìn)行編碼。 QC-LDPC碼的校驗(yàn)矩陣由一系列大小相同的方陣分塊構(gòu)成。每個(gè)方陣分塊對(duì)應(yīng)一個(gè)元素值， 所有的元素值組成一個(gè)基校驗(yàn)矩陣。方陣分塊的大小為zXz，Z為拓展因子。當(dāng)元素值為 負(fù)數(shù)的時(shí)候，其對(duì)應(yīng)的方陣為零陣，否則為單位矩陣的循環(huán)右移陣，移位次數(shù)為元素值。例 如，一個(gè)Z= 4,值為1的元素所對(duì)應(yīng)的方陣為：
陽(yáng)〇化]為了方便編碼器的設(shè)計(jì)，QC-LDPC的基校驗(yàn)矩陣元素分布具有特殊的結(jié)構(gòu)。W I邸E802. 16e中1/2碼率的基校驗(yàn)矩陣為例，如圖1所示，其左邊非負(fù)元素呈隨機(jī)態(tài)分布，右 邊非負(fù)元素成雙對(duì)角線分布。
[0006] 首先W拓展因子Z的大小為長(zhǎng)度間隔對(duì)信源序列S和校驗(yàn)序列P進(jìn)行分段，則信 源序列和校驗(yàn)碼序列可W寫(xiě)成：
[0009] 其中
[0010] Si= [S((i-l)z+l), S((i-l)z巧），…，s(iz)], i= 1, 2,…，kb
[0011] Pj= [p((j-l)z+l)p((j-l)z+^...p(jz)]，j= 1，2,...，IIib
[0012] LDPC碼字為一個(gè)長(zhǎng)度為n的行向量C= [s，p]。根據(jù)碼字和校驗(yàn)矩陣的關(guān)系化T =0,可得
[0013]
[0014] ZqhU為基校驗(yàn)矩陣中相應(yīng)元素化U按照上述介紹的拓展方法展開(kāi)的子陣。運(yùn) 算展開(kāi)上式可W得到Hlb個(gè)方程組，將所有方程組相加，可得
[0016]由于基校驗(yàn)矩陣的第kb+1列的1)和相等，且為單位矩 陣，上式可W化簡(jiǎn)為：
[0019] 根據(jù)已經(jīng)求得的妊、片，可W依次計(jì)算出校驗(yàn)序列其他分段的Pi值：
[0022] 如果定義基校驗(yàn)矩陣的第j行元素的拓展子矩陣與消息序列相乘為：
[0024] 則校驗(yàn)序列P的計(jì)算可W整理如下：
[00%] 在已有的技術(shù)當(dāng)中，一般的編碼器包括：
[0027] (1)桶型移位器，用于計(jì)算信息序列和校驗(yàn)矩陣子陣的乘積。
[00測(cè) 似累加運(yùn)算單元，用于計(jì)算校驗(yàn)參數(shù)入,。
[0029] (3)校驗(yàn)序列計(jì)算模塊，用于計(jì)算校驗(yàn)序列分組。
[0030] (4)基校驗(yàn)矩陣存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)基校驗(yàn)矩陣的元素值。
[0031] (5)控制器，用于對(duì)編碼器進(jìn)行控制，產(chǎn)生校驗(yàn)矩陣存儲(chǔ)模塊的讀地址。
[0032] 已有的編碼器工作流程如下：
[0033] (1)待編碼消息輸入桶形移位器，控制器產(chǎn)生基校驗(yàn)矩陣存儲(chǔ)模塊的讀地址，讀取 元素值完成消息序列和校驗(yàn)子矩陣的乘積，計(jì)算每行乘積的累加值，直到當(dāng)前待編碼消息 的最后一個(gè)分組進(jìn)入，同時(shí)消息分組輸出。
[0034] 似當(dāng)編碼器的消息分組輸入完畢，計(jì)算校驗(yàn)序列分組并輸出，此期間不接收新的 消息輸入，直到校驗(yàn)序列分組輸出完畢。
[0035] (3)重復(fù)步驟（1)，似。
[0036] 已有的編碼器采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在計(jì)算檢驗(yàn)序列的時(shí)候，信息序列的輸入不能同 時(shí)進(jìn)行，從而制約了編碼器的吞吐率并且硬件電路利用效率低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0037] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：已有的LDPC編碼器只能等待一個(gè)消息編碼 完畢后才能進(jìn)行下一個(gè)消息的編碼，使得編碼效率低下，限制了LDPC編碼器的吞吐率。
[0038] 為此目的，本實(shí)用新型提出一種QC-LDPC編碼裝置，包括：編碼模塊，輸入緩存模 塊和輸出緩存模塊；
[0039] 所述輸出緩存模塊，包括：第一先入先出FIFO隊(duì)列W及第二FIFO隊(duì)列；
[0040] 所述輸入緩存模塊連接所述編碼模塊的輸入端W及所述輸出緩存模塊中的第一 先入先出FIFO隊(duì)列；
[0041] 所述編碼模塊的輸出端連接所述輸出緩存模塊中的第二FIFO隊(duì)列。
[0042] 可選的，所述第一先入先出FIFO隊(duì)列的輸出寬位是輸入位寬的兩倍；
[0043] 所述第二FIFO隊(duì)列的輸出寬位是輸入位寬的兩倍。
[0044] 可選的，所述第一先入先出FIFO隊(duì)列，用于緩存所述輸入緩存模塊發(fā)送的消息序 列；
[0045] 所述第二FIFO隊(duì)列，用于緩存所述編碼模塊生成的校驗(yàn)序列。
[0046] 可選的，所述輸出緩存模塊，還包括：計(jì)數(shù)器；
[0047] 所述輸出緩存模塊，用于在所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值在達(dá)到預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)值之前，讀取所 述第一先入先出FIFO隊(duì)列中存儲(chǔ)的消息序列并輸出；W及
[0048] 在所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值在達(dá)到預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)值之后，讀取所述第二FIFO隊(duì)列中存儲(chǔ) 的校驗(yàn)序列并輸出。
[0049] 可選的，所述輸出緩存模塊，還用于在所述第一先入先出FIFO隊(duì)列滿時(shí)，向所述 輸入緩存模塊發(fā)送提示信息，W使所述輸入緩存模塊在接收到所述提示信息之后，拒絕緩 存消息隊(duì)列。
[0050] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型公開(kāi)的QC-LPDC編碼裝置通過(guò)在輸出緩存模塊增加 兩個(gè)FIFO隊(duì)列，在不增加編碼器工作時(shí)鐘頻率的同時(shí)，能夠提升QC-LDPC編碼的吞吐率，降 低系統(tǒng)運(yùn)行的功耗，時(shí)延較低。
[0051] 進(jìn)一步地，本實(shí)用新型公開(kāi)的QC-LPDC編碼裝置只需要增加一些寄存器資源和一 些存儲(chǔ)資源，就能顯著的提高LDPC編碼器的編碼吞吐率。
[0052] 進(jìn)一步地，本實(shí)用新型公開(kāi)的QC-LDPC編碼裝置，能夠讓編碼模塊中的校驗(yàn)參數(shù) 計(jì)算模塊和校驗(yàn)序列計(jì)算模塊同時(shí)并行工作，提供高效的流水線操作，從而在不增加時(shí)鐘 的前提下，提高編碼的吞吐率。
【附圖說(shuō)明】
[0053] 圖1為【背景技術(shù)】中設(shè)及的一種IE邸802. 16e中1/2碼率的基校驗(yàn)矩陣示意圖；
[0054] 圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的一種QC-LDPC編碼裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0055]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的一種編碼模塊的流水線結(jié)構(gòu)圖；
[0056]圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的一種輸入緩存模塊和輸出緩存模塊對(duì)外接口 采用握手方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的時(shí)序圖；
[0057] 圖5為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的一種負(fù)責(zé)完成編碼模塊中矩陣乘法運(yùn)算的 矩陣乘法模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0058] 圖6為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的一種編碼模塊中校驗(yàn)參數(shù)A,的計(jì)算模塊結(jié) 構(gòu)；
[0059] 圖7為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的一種QC-LDPC編碼裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060] 為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新 型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述。
[0061] 如圖2所示，本實(shí)施例公開(kāi)一種QC-LDPC編碼裝置，可包括W下單元：輸入緩存模 塊、編碼模塊和輸出緩存模塊。
[0062] 輸出緩存模塊，包括：第一先入先出（FirstI噸UtFirstOu化Ut,FIFO)隊(duì)列W及 第二FIFO隊(duì)列。
[0063] 輸入緩存模塊連接編碼模塊的輸入端W及輸出緩存模塊中的第一FIFO隊(duì)列。 W64] 編碼模塊的輸出端連接輸出緩存模塊中的第二FIFO隊(duì)列。
[0065] 本實(shí)施例公開(kāi)的QC-LPDC編碼裝置通過(guò)在輸出緩存模塊增加兩個(gè)FIFO隊(duì)列，在不 增加編碼器工作時(shí)鐘頻率的同時(shí)，能夠提升QC-LDPC編碼的吞吐率，降低系統(tǒng)運(yùn)行的功耗， 時(shí)延較低。
[0066] 本實(shí)施例的輸入緩存模塊負(fù)責(zé)和前級(jí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互并為編碼模塊提供待編碼的 消息序列；編碼模塊主要完成消息序列對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)序列計(jì)算；輸出緩存模塊負(fù)責(zé)和后級(jí)進(jìn) 行數(shù)據(jù)交互和碼字重組。
[0067] 在一個(gè)具體的例子中，第一FIFO隊(duì)列的輸出寬位是輸入位寬的兩倍；第二FIFO隊(duì) 列的輸出寬位是輸入位寬的兩倍。本實(shí)施例中，第一FIFO隊(duì)列與第二FIFO隊(duì)列的輸入位 寬均為基校驗(yàn)矩陣拓展因子的大小。
[0068] 上述QC-LPDC編碼裝置通過(guò)在輸出緩存模塊增加兩個(gè)FIFO隊(duì)列，使得編碼模塊具 有流水線結(jié)構(gòu)，編碼模塊的流水線結(jié)構(gòu)如圖3所示。當(dāng)一組消息序列完全進(jìn)入編碼器后，計(jì) 算其對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)參數(shù)并鎖存，在計(jì)算校驗(yàn)序列的同時(shí)下一組待編碼消息序列可W繼續(xù)進(jìn)入 編碼模塊。因此流水線結(jié)構(gòu)的編碼器能夠提升一倍的編碼效率。 W例上述QC-LPDC編碼裝置中輸出緩存模塊的兩個(gè)FIFO隊(duì)列的輸出位寬的設(shè)計(jì)是因 為具有流水線結(jié)構(gòu)的編碼模塊在峰值吞吐率的時(shí)候消息序列和校驗(yàn)序列在同時(shí)灌入輸出 緩存模塊。輸出緩存模塊根據(jù)后端的情況調(diào)整碼字序列的輸出：當(dāng)后端沒(méi)有準(zhǔn)備好碼字接 收的時(shí)，輸出模塊停止發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)第一FIFO隊(duì)列會(huì)隨著消息序列的不斷進(jìn)入而逐漸地 變滿。輸入緩存模塊根據(jù)第一FIFO隊(duì)列狀態(tài)決定是否繼續(xù)接收前端待編碼數(shù)據(jù)。
[0070] 在一個(gè)具體的例子中，所述輸出緩存模塊，還用于在所述第一FIFO隊(duì)列滿時(shí)，向 所述輸入緩存模塊發(fā)送提示信息，W使所述輸入緩存模塊在接收到所述提示信息之后，拒 絕緩存消息隊(duì)列。
[0071] 在一個(gè)具體的例子中，所述第一先入先出FIFO隊(duì)列，用于緩存所述輸入緩存模塊 發(fā)送的消息序列；
[0072] 所述第二FIFO隊(duì)列，用于緩存所述編碼模塊生成的校驗(yàn)序列。
[0073]在一個(gè)具體的例子中，圖4示出了輸入緩存模塊和輸出緩存模塊對(duì)外接口采用握 手方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的時(shí)序圖，其