CN102377437B - 一种准循环低密度奇偶校验码编码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准循环低密度奇偶校验码编码方法和装置，所述方法包括：比特预处理步骤，该步骤将输入编码器的信息比特序列一路作为码字的信息比特输出，另一路计算得到编码所需中间序列后存入编码器RAM阵列中；校验序列v(0)计算步骤，该步骤用于对在所述RAM阵列中相应RAM中读取的存储值进行模2和运算，得到v(0)后一路写入所述RAM阵列，另一路作为校验比特输出；剩余校验序列计算步骤，该步骤用于基于剩余校验序列递推公式，读取所述RAM阵列中存储的中间序列和v(0)，通过流水线方式并行计算出剩余的校验序列后输出。本发明所述方法可以对传输的信息比特进行实时编码，不需要先存储一部分后再进行计算，编码速度快。

Description

一种准循环低密度奇偶校验码编码方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种准循环低密度奇偶校验码(Quasi-Cyclic Low Density Parity Check，QC-LDPC)编码方法和装置。

背景技术

LDPC码是1962年由Gallager提出的一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码；1996年，MacKay和Neal对LDPC码进行了再发现，证明其具有接近香农限的性能。现有的一些通信系统，如DVB、WiMAX等系统中都采用了LDPC码作为信道编码。对于LDPC码校验矩阵H本身自有的结构特点，可以将LDPC码分为准循环矩阵构造的LDPC(QC-LDPC)码和普通矩阵构造的LDPC码。QC-LDPC码的校验矩阵H可以看作是由一个基础矩阵H_b扩展得到，H_b中的元素值代表一个z*z的单位阵的循环移位阵，如果元素为-1则表示为一z*z的全零阵。QC-LDPC码的基础矩阵H_b还具有一些特殊的结构，设H_b矩阵的行数为m_b，列数为k_b+m_b，其中k_b*z代表编码前输入的信息比特的长度，H_b可以表示为H_b2还可以进一步分为两部分H_b2＝[h_b|H′_b2]，即：

其中，h_b为一列向量，其中h_b(0)＝h_b(m_b-1)和中间某一位置h_b(x)为非负值。由于QC-LDPC码的校验矩阵的这种特殊结构，其编码过程可以通过一系列的递推式得到最终的校验比特。

目前QC-LDPC码的编码实现往往是一种半离线式的过程，即在运算时先要接收一部分数据存储，然后再对存储的数据序列进行二进制的移位加运算，这种实现方式使编码时延大大增加。使得在高速通信系统中，当前的编码方式不能使数据流得到实时的处理。

发明内容

本发明提供一种准循环低密度奇偶校验码编码方法和装置，用以解决现有技术中存在的编码时延大的问题。

具体的，本发明提供一种准循环低密度奇偶校验码编码方法，包括：

比特预处理步骤，该步骤用于在信息比特序列输入编码器时，一路作为码字的信息比特输出，另一路则基于处理各信息比特值所需的编码器RAM阵列中各RAM的读写地址，将每个输入的信息比特值与在所述RAM阵列中读取的存储值进行模2和运算，得到中间序列后按原读写地址存入所述RAM阵列中；

校验序列v(0)计算步骤，该步骤用于基于计算v(0)所需的RAM阵列中RAM的读写地址，在所述RAM阵列中读取存储的中间序列，并利用模2和运算计算得到v(0)后，一路写入所述RAM阵列，另一路作为校验比特输出；

剩余校验序列计算步骤，该步骤用于基于剩余校验序列递推公式，读取所述RAM阵列中存储的中间序列和v(0)，通过流水线方式并行计算出剩余的校验序列后输出。

其中，所述编码器RAM阵列中包含m_b+1个大小为z比特的RAM单元RAM(0)，RAM(1)，...，RAM(m_b)；所述m_b为QC-LDPC码基础矩阵H_b的行数。

进一步地，所述比特预处理步骤中：

对于所述信息比特序列中的某信息比特组u(i)，i＝0，1，...，k_b-1的首信息比特值s_i0，所述RAM阵列的读写地址为addr(j)＝(z-H_b(j，i))modz；

对于信息比特分组u(i)中剩余信息比特值s_ik，k＝1，2，...，z-1，，所述RAM阵列的读写地址为(addr(j)+k)modz；

其中，所述H_b(j，i)，j＝0，1，...，m_b-1，为所述基础矩阵H_b中的元素；k_b为信息比特序列的分组数，z为每个信息比特分组u(i)的大小。

其中，所述比特预处理步骤中在H_b(j，i)＝-1时对RAM(j)不进行读写操作。

进一步地，所述校验序列v(0)计算步骤中计算v(0)中首比特值v₀(0)的RAM读写地址为：addr(v₀(0))＝(z-h_b(x))modz；计算v(0)中剩余比特值v_i(0)的RAM读写地址为：addr(v_i(0))＝(addr(v₀(0))+i)modz；其中，i＝1，2，...，z-1，z为校验序列v(0)的大小。

其中，所述校验序列v(0)计算步骤具体包括：

v(0)首比特值计算步骤，该步骤用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v₀(0))中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)首比特值；

v(0)剩余比特值计算步骤，该步骤用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v_i(0))，i＝1，2，...，z-1中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)剩余比特值。

其中，所述校验序列v(0)计算步骤中将计算得到的v(0)写入所述RAM阵列具体为：将计算得到的v(0)中各值一路从RAM(m_b)的首地址顺序写入，另一路按原RAM读写地址存入RAM(m_b-1)中。

进一步地，所述剩余校验序列计算步骤具体包括：

校验序列v(1)计算步骤，该步骤用于将从RAM(0)的首地址和RAM(m_b)的(z-h_b(0))modz地址中分别读出的一比特值进行模2和运算后得到v(1)首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作，分别得到v(1)中剩余比特值，k＝1，2，..，z-1；

校验序列v(i+1)，i＝1，2，...，m_b-2计算步骤，该步骤用于将v(i)的首比特值、从RAM(m_b-1)首地址读取的比特值，以及从RAM(i)首地址读取的比特值进行模2和运算，得到v(i+1)的首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作得到RAM读取地址，将基于该读取地址获取的比特值与v(i)的第k个比特值进行模2和运算，得到v(i+1)中剩余比特值。

本发明还提供一种准循环低密度奇偶校验码QC-LDPC编码器，包括：

比特预处理模块，用于在信息比特序列输入编码器时，一路作为码字的信息比特输出，另一路则基于处理各信息比特值所需的编码器RAM阵列中各RAM的读写地址，将每个输入的信息比特值与在所述RAM阵列中读取的存储值进行模2和运算，得到中间序列后按原读写地址存入所述RAM阵列中；

校验序列v(0)计算模块，用于基于计算v(0)所需的RAM阵列中RAM的读写地址，在所述RAM阵列中读取存储的中间序列，并利用模2和运算计算得到v(0)后，一路写入所述RAM阵列，另一路作为校验比特输出；

剩余校验序列计算模块，用于基于剩余校验序列递推公式，读取所述RAM阵列中存储的中间序列和v(0)，通过流水线方式并行计算出剩余的校验序列后输出。

其中，所述编码器RAM阵列中包含m_b+1个大小为z比特的RAM单元RAM(0)，RAM(1)，...，RAM(m_b)；所述m_b为QC-LDPC码基础矩阵H_b的行数。

进一步地，本发明所述编码器还包括：

地址生成模块，用于生成所述比特预处理模块处理各信息比特值所需的编码器RAM阵列中各RAM的读写地址；其中，对于所述信息比特序列中的某信息比特分组u(i)，i＝0，1，...，k_b-1，的首信息比特值s_i0，所述RAM阵列的读写地址为addr(j)＝(z-H_b(j，i))modz；对于信息比特分组u(i)中剩余信息比特值s_ik，k＝1，2，...，z-1，，所述RAM阵列的读写地址为(addr(j)+k)modz；

其中，所述H_b(j，i)，j＝0，1，...，m_b-1，为所述基础矩阵H_b中的元素；k_b为信息比特序列的分组数，z为每个信息比特分组u(i)的大小。

其中，所述比特预处理模块在H_b(j，i)＝-1时对RAM(j)不进行读写操作。

进一步地，所述校验序列v(0)计算模块包括：

v(0)首比特值计算子模块，用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v₀(0))＝(z-h_b(x))modz中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)首比特值；

v(0)剩余比特值计算子模块，用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v_i(0))＝(addr(v₀(0))+i)modz，i＝1，2，...，z-1中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)剩余比特值，其中，z为校验序列v(0)的大小。

其中，所述校验序列v(0)计算模块中将计算得到的v(0)写入所述RAM阵列具体为：将计算得到的v(0)中各值一路从RAM(m_b)的首地址顺序写入，另一路按原RAM读写地址存入RAM(m_b-1)中。

进一步地，所述剩余校验序列计算模块包括：

校验序列v(1)计算子模块，用于将从RAM(0)的首地址和RAM(m_b)的(z-h_b(0))modz地址中分别读出的一比特值进行模2和运算后得到v(1)首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作，分别得到v(1)中剩余比特值，k＝1，2，..，z-1；

校验序列v(i+1)，i＝1，2，...，m_b-2计算子模块，用于将v(i)的首比特值、从RAM(m_b-1)首地址读取的比特值，以及从RAM(i)首地址读取的比特值进行模2和运算，得到v(i+1)的首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作得到RAM读取地址，将基于该读取地址获取的比特值与v(i)的第k个比特值进行模2和运算，得到v(i+1)中剩余比特值。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

本发明所述方法可以对传输的信息比特进行实时编码，不需要先存储一部分后再进行计算，编码速度快。

另外，本发明所述编码方法实现简单，不需要做序列移位等复杂操作，同时存储空间得到有效的复用，占用资源较少，为降低芯片面积和制作成本提供了技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种准循环低密度奇偶校验码编码方法流程图；

图2为本发明提供的一种准循环低密度奇偶校验码编码器结构图；

图3为本发明实施例提供的一种准循环低密度奇偶校验码编码器结构图；

图4为本发明实施例中比特预处理的结构框图；

图5为本发明实施例中计算校验序列v(0)的结构框图；

图6为本发明实施例中计算剩余校验序列的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中编码时延大的问题，本发明提供一种准循环低密度奇偶校验码编码方法和装置。

如图1所示，为本发明提供的一种准循环低密度奇偶校验码编码方法，具体包括：

步骤S101、比特预处理步骤，该步骤用于在信息比特序列输入编码器时，一路作为码字的信息比特输出，另一路则基于处理各信息比特值所需的编码器RAM阵列中各RAM的读写地址，将每个输入的信息比特值与在所述RAM阵列中读取的存储值进行模2和运算，得到中间序列后按原读写地址存入所述RAM阵列中；

其中，编码器RAM阵列中包含m_b+1个大小为z比特的RAM单元RAM(0)，RAM(1)，...，RAM(m_b)；所述m_b为QC-LDPC码基础矩阵H_b的行数。

该比特预处理步骤中：

对于所述信息比特序列中的某信息比特分组u(i)，i＝0，1，...，k_b-1的首信息比特值s_i0，所述RAM阵列的读写地址为addr(j)＝(z-H_b(j，i))modz；

对于信息比特分组u(i)中剩余信息比特值s_ik，k＝1，2，...，z-1，，所述RAM阵列的读写地址为(addr(j)+k)modz；

其中，所述H_b(j，i)，j＝0，1，...，m_b-1，为所述基础矩阵H_b中的元素；k_b为信息比特序列的分组数，z为每个信息比特分组u(i)的大小。

步骤S102、校验序列v(0)计算步骤，该步骤用于基于计算v(0)所需的RAM阵列中RAM的读写地址，在所述RAM阵列中读取存储的中间序列，并利用模2和运算计算得到v(0)后，一路写入所述RAM阵列，另一路作为校验比特输出；

该步骤中，计算v(0)中首比特值v₀(0)的RAM读写地址为：addr(v₀(0))＝(z-h_b(x))mod z；计算v(0)中剩余比特值v_i(0)的RAM读写地址为：addr(v_i(0))＝(addr(v₀(0))+i)mod z；其中，i＝1，2，...，z-1，z为校验序列v(0)的大小。

步骤S103、剩余校验序列计算步骤，该步骤用于基于剩余校验序列递推公式，读取所述RAM阵列中存储的中间序列和v(0)，通过流水线方式并行计算出剩余的校验序列后输出。

该剩余校验序列计算步骤具体包括：

校验序列v(1)计算步骤，该步骤用于将从RAM(0)的首地址和RAM(m_b)的(z-h_b(0))modz地址中分别读出的一比特值进行模2和运算后得到v(1)首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作，分别得到v(1)中剩余比特值，k＝1，2，..，z-1；

校验序列v(i+1)，i＝1，2，...，m_b-2计算步骤，该步骤用于将v(i)的首比特值、从RAM(m_b-1)首地址读取的比特值，以及从RAM(i)首地址读取的比特值进行模2和运算，得到v(i+1)的首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作得到RAM读取地址，将基于该读取地址获取的比特值与v(i)的第k个比特值进行模2和运算，得到v(i+1)中剩余比特值。

如图2所示，本发明还提供一种准循环低密度奇偶校验码QC-LDPC编码器，包括：

比特预处理模块210，用于在信息比特序列输入编码器时，一路作为码字的信息比特输出，另一路则基于处理各信息比特值所需的编码器RAM阵列中各RAM的读写地址，将每个输入的信息比特值与在所述RAM阵列中读取的存储值进行模2和运算，得到中间序列后按原读写地址存入所述RAM阵列中；

其中，对于所述信息比特序列中的某信息比特分组u(i)，i＝0，1，...，k_b-1，的首信息比特值s_i0，所述RAM阵列的读写地址为addr(j)＝(z-H_b(j，i))modz；

对于信息比特分组u(i)中剩余信息比特值s_ik，k＝1，2，...，z-1，，所述RAM阵列的读写地址为(addr(j)+k)modz；

其中，所述H_b(j，i)，j＝0，1，...，m_b-1，为所述基础矩阵H_b中的元素；k_b为信息比特序列的分组数，z为每个信息比特分组u(i)的大小。

校验序列v(0)计算模块220，用于基于计算v(0)所需的RAM阵列中RAM的读写地址，在所述RAM阵列中读取存储的中间序列，并利用模2和运算计算得到v(0)后，一路写入所述RAM阵列，另一路作为校验比特输出；

该校验序列v(0)计算模块具体包括：

v(0)首比特值计算子模块221，用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v₀(0))＝(z-h_b(x))mod z中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)首比特值；

v(0)剩余比特值计算子模块222，用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v_i(0))＝(addr(v₀(0))+i)modz，i＝1，2，...，z-1中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)剩余比特值，其中，z为校验序列v(0)的大小。

剩余校验序列计算模块230，用于基于剩余校验序列递推公式，读取所述RAM阵列中存储的中间序列和v(0)，通过流水线方式并行计算出剩余的校验序列后输出。

该剩余校验序列计算模块230具体包括：

校验序列v(1)计算子模块231，用于将从RAM(0)的首地址和RAM(m_b)的(z-h_b(0))modz地址中分别读出的一比特值进行模2和运算后得到v(1)首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作，分别得到v(1)中剩余比特值，k＝1，2，..，z-1；

校验序列v(i+1)，i＝1，2，...，m_b-2计算子模块232，用于将v(i)的首比特值、从RAM(m_b-1)首地址读取的比特值，以及从RAM(i)首地址读取的比特值进行模2和运算，得到v(i+1)的首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作得到RAM读取地址，将基于该读取地址获取的比特值与v(i)的第k个比特值进行模2和运算，得到v(i+1)中剩余比特值。

下面根据图3～图6给出本发明一个较佳的实施例，并结合对实施例的描述，进一步给出本发明的技术细节，使其能够更好地说明本发明所述技术方案的具体实现过程。

对于给定的输入信息序列s，QC-LDPC编码是确定校验比特向量p，得到QC-LDPC编码后的码字为c＝[s p]；

其中，输入信息序列s分成k_b个z比特组：u＝[u(0)u(1)...u(k_b-1)]^T，其中每个元素u表示如下比特向量：u(i)＝[s_izs_i(z+1)...s_(i+1)(z-1)]^T，i＝0，1，2，..，k_b-1；

校验比特向量p分成m_b个z比特组：v＝[v(0)v(1)...v(m_b-1)]^T，其中每个元素v表示为列向量：v(i)＝[p_izp_i(z+1)...p_(i+1)(z-1)]^T，i＝0，1，2，..，m_b-1。

具体的，本发明提供一种QC-LDPC编码器，如图3所示，包括：RAM阵列、地址生成模块、比特预处理模块、校验序列v(0)计算模块和剩余校验序列计算模块，其中：

RAM阵列，包含m_b+1个大小为z比特的RAM，RAM(0)，RAM(1)，...，RAM(m_b)，用来存储编码过程中的中间序列；该模块在编码前将各RAM初始化为全0。

地址生成模块，用于根据QC-LDPC码的基础校验矩阵中各元素值生成RAM阵列中每个RAM的读写地址；

其中，QC-LDPC码的基础校验矩阵为H_b，表示为式中m_b为矩阵的行数、k_b+m_b为矩阵的列数、为信息比特对应的校验矩阵、为校验比特对应的校验矩阵。

具体的，该地址生成模块在u(i)，i＝0，1，...，k_b-1，信息比特组输入比特预处理模块时，读取QC-LDPC码的基础校验矩阵H_b的第i列的m_b个元素值H_b(j，i)，j＝0，1，…，m_b-1，则生成比特预处理模块处理所述u(i)的首信息比特s_i0的m_b个RAM读取地址addr(j)为：addr(j)＝(z-H_b(j，i))modz；生成比特预处理模块处理所述u(i)除首信息比特s_i0外的其他信息比特s_ik的m_b个RAM读取地址为：

(addr(j)+k)modz，其中k＝1，2，...，z-1。

其中，如果H_b(j，i)的值为-1，则随后的z个比特输入时对RAM(j)不进行读写操作。

需要说明的是，该地址生成模块生成比特预处理模块的RAM读写地址只是一种较佳的实现方式，对于RAM读写地址也可以通过比特预处理模块自行完成。

比特预处理模块，用于将输入的信息比特序列s一路输出，另一路在计算得到编码所需的中间序列后存储到RAM阵列中。

其中，计算中间序列的过程具体为：每个信息比特s_k输入时刻，该模块根据地址生成模块为处理该信息比特生成的m_b个地址同时从RAM阵列中前m_b个RAM中读出m_b个存储的比特值，s_k分别与这m_b个比特值进行模2和运算，得到的m_b个结果再按读取存储值的原地址存入RAM阵列中。

也就是说，若输入的信息比特s_k为在u(i)信息比特组中的首比特值，则比特预处理模块根据地址生成模块基于基础校验矩阵H_b的第i列的m_b个元素值生成的m_b个RAM地址addr(j)＝(z-H_b(j，i))modz，从这m_b个RAM地址中同时读出m_b个存储的比特值，将首信息比特s_k分别与读取的m_b个存储的比特值进行模2和运算，将得到的m_b个结果按原址存入对应的RAM阵列中；

若输入的信息比特s_k(k＝1，2，...，z-1)为u(i)信息比特组中的非首比特值，则比特预处理模块根据地址生成模块生成的m_b个RAM地址(addr(j)+k)modz，从这m_b个RAM地址中同时读出m_b个存储的比特值，将输入的信息比特s_k分别与读取的m_b个存储的比特值进行模2和运算，将得到的m_b个结果按原址存入对应的RAM阵列中。

校验序列v(0)计算模块，用于计算校验序列最开始的z比特值，即v(0)；

具体实现过程为：对于初始校验序列v(0)内的首比特值：

校验序列v(0)计算模块，从RAM阵列前m_b个RAM的同一地址(z-h_b(x))modz中读出m_b个存储的比特值，然后对这m_b个比特值进行模2和运算，结果即为v(0)首比特值v₀(0)；

对于v(0)内的剩余比特值v_k(0)，k＝1，2，...，z-1，校验序列v(0)计算模块从RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v_k(0))＝(addr(v₀(0))+k)modz中读出m_b个存储的比特值，然后对这m_b个比特值进行模2和运算，结果即为v(0)内剩余比特值v_k(0)。

得到初始校验序列v(0)后分三路输出，一路从RAM(m_b)的首地址顺序写入；另一路按原读取地址写入RAM(m_b-1)中；第三路作为v(0)的校验比特直接输出。其中，所述的原读取地址是指从RAM阵列中读比特值对应的地址。

需要说明的是，上述RAM读写地址可以通过地址生成模块生成，优选地通过校验序列v(0)计算模块自行生成。

剩余校验序列计算模块，用于计算剩余的校验位比特序列v(1)，v(2)，...，v(m_b-1)后输出。

具体实现过程为：

对于v(1)中首比特值v₀(1)的计算：从RAM(0)的首地址读出一比特数据，同时从RAM(m_b)的地址(z-h_b(0))modz读出一比特数据进行模2和运算，得到的结果即为v(1)的首比特值；

对于v(1)中剩余比特值v_k(1)，k＝1，2，...，z-1，则将计算v₀(1)比特值时的读取RAM地址做模z加k操作，获取计算v_k(1)比特值的读取地址，将在所述读取地址中获取的比特值进行模2和运算，得到的结果即为v_k(1)的比特值。

对于v(i+1)中首比特值v₀(i+1)，i＝1，2，...，m_b-2的计算：

在i+1≠x(h_b(x)非负)时，则在得到v(i)的首比特值后再从RAM(i)的首地址读出一比特数据与v(i)首比特值进行模2和运算，得到的结果即为v(i+1)的首比特值；

在i+1＝x(h_b(x)非负)时，则在得到v(i)的首比特值后再从RAM(i)和RAM(m_b-1)的首地址分别读出一比特数据与v(i)首比特值进行三个数据的模2和运算，得到的结果即为v₀(i+1)的首比特值。

对于v(i+1)中剩余比特值v_k(i+1)，k＝1，2，...，z-1的计算：

将上述读取地址进行模z加k操作得到RAM读取地址，将基于该读取地址获取的比特值与v(i)的第k个比特值进行模2和运算，得到v(i+1)中剩余比特值。

举例说明如下：计算v(i+1)次比特v₁(i+1)时，将RAM(i)和RAM(m_b-1)的首地址进行模z加1操作得到RAM读写地址，从RAM阵列中读取相应存储值后与v(i)的次比特进行模2和运算，得到v(i+1)次比特；计算v₂(i+1)时，将RAM(i)和RAM(m_b-1)的首地址进行模z加2操作得到RAM读写地址，从RAM阵列中读取相应存储值后与v(i)的第三比特值v₂(i)进行模2和运算，得到v₂(i+1)；而对于v(i+1)的剩余比特值按此方法递推得到。

需要说明的是，上述各校验序列中的首比特值和剩余比特值是按流水线方式并行计算的，其中所述的流水线方式是本领域技术人员的公知方式。

下面对剩余校验序列计算模块计算剩余校验序列的原理进行说明：

公知的，对于剩余校验序列的计算算法如下：

$\left\{\begin{array}{c}v\left(1\right)=\underset{j=0}{\overset{k_b-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{(0,j)}u\left(j\right)+H_{(0,k_b)}v\left(0\right)\\ v(i+1)=v\left(i\right)+\underset{j=0}{\overset{k_b-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{(i,j)}u\left(j\right)+H_{(i,k_b)}v\left(0\right)\end{array}\right.$

其中，H_(i，j)为基础矩阵中的元素；为比特预处理模块得到的中间序列；当时，即对应着上述的i+1≠x。

本发明计算剩余校验序列就是基于上述递推公式，到相应RAM中读取相应的数据，求取剩余校验序列的各值。

下面通过一具体示例来说明本发明的具体实现过程。

本示例以下面给出的大小为4行24列的基础矩阵为例来描述编码器的具体实现过程，即m_b＝4，并假设z值为256。

$H_b=\left[\begin{array}{c}\mathrm{1,25,55},-\mathrm{1,47,4},-\mathrm{1,91,84,8,86,52,82,33,5,0,36,20,4,77,80,0},-1,-1,\\ -\mathrm{1,6},-\mathrm{1,36,40,47,12,79,47},-\mathrm{1,41,21,12,71,14,72,0,44,49,0,0,0,0},-1,\\ \mathrm{51,81,83,4,67},-\mathrm{1,21},-\mathrm{1,31,24,91,61,81,9,86,78,60,88,67,15},-1,-\mathrm{1,0,0},\\ 50,-\mathrm{1,50,15},-\mathrm{1,36,13,10,11,20,53,90,29,92,57,30,84,92,11,66,80},-1,-\mathrm{1,0}\end{array}\right]$

由上述描述的技术方案可知，该编码器中需要使用5块大小为256比特的RAM，编码前初始化为全0状态。

步骤一、比特预处理阶段，如图4所示，为比特预处理的结构框图。

编码开始时，对于第一个输入的信息比特s₀，地址生成模块根据H_b的第一列的4个值得到4个RAM的读写方式。由于H_b(1，0)＝-1，所以对RAM(1)不进行读写操作；然后通过addr(j)＝(z-H_b(j，i))modz计算得到另外三个RAM的初始读写地址：addr(0)＝255，addr(2)＝205，addr(3)＝206。比特s₀分两路，一路作为码字的信息位直接输出；另一路与从三个RAM中读出的比特值进行模2和运算，得到的结果再原址写入三个RAM中。

然后地址生成模块再把三个RAM的读写地址做模256加1运算得到：

addr(0)＝(255+1)mod256＝0

addr(2)＝(205+1)mod256＝206

addr(3)＝(206+1)mod256＝257

基于上述运算得到的读写地址，再对第二个输入比特s₁进行同样的处理。直到在输入第257个比特时(第257个比特值是u(1)的首比特值)，地址生成模块根据H_b的第二列的4个值重新得到4个RAM的读写方式，然后对输入比特做相同处理。重复以上过程直到所有信息比特都输入完毕。

步骤二、校验序列v(0)计算阶段，如图5所示，为计算校验序列v(0)的结构框图；

从基础矩阵中可以得到h_b(1)＝0，首先从RAM(0)，RAM(1)，RAM(2)，RAM(3)的同一地址(256-h_b(1))mod256＝0中读出4个存储的比特值，然后对这4个比特值进行模2和运算，得到v(0)首比特值，然后对该地址进行模256加1操作，即得到地址为(0+1)mod 256，从RAM(0)，RAM(1)，RAM(2)，RAM(3)的同一地址(0+1)mod 256中读出4个存储的比特值，然后对这4个比特值进行模2和运算，得到v(0)的第二比特值；对于v(0)内的第三比特值，同样是对第二比特值的获取地址进行模256加1操作，按上述方式顺序计算出v(0)内的所有比特值。

在计算得到v(0)后，将计算得到的结果v(0)分成三路输出，其中，一路从RAM(4)的首地址顺序写入；另一路原址写入RAM(3)中；第三路作为v(0)的校验比特直接输出。

步骤三、剩余校验序列计算阶段，如图6所示，为计算剩余校验序列的结构框图。

从RAM(0)的首地址开始依次读出1比特数据，同时从RAM(4)的地址(256-h_b(0))mod256＝176开始对地址按模256加1的方式依次读出一比特数据，然后依次将这两个比特值进行模2和运算，从而得到校验序列v(1)的值。v(1)序列分为两路一路作为码字的校验位输出，另一路输入计算v(2)对应的模2求和计算单元。由于h_b(1)＝0，所以从RAM(1)和RAM(3)的首地址开始依次读出1比特数据与v(1)序列中的对应比特值进行三个数据的模2和运算，得到的结果即为v(2)，并将其原址存入RAM(1)中。从RAM(2)的首地址开始依次读出1比特数据与v(2)序列中的对应比特值进行模2和运算，得到的结果即为v(3)，并将其原址存入RAM(2)中。由于本阶段使用了流水线的操作，在v(1)计算完后的两个时钟节拍内v(2)和v(3)也相继计算完成，这样在v(1)输出后，v(2)和v(3)可以连续输出，使整个编码过程具有很高的实时性。

本发明所提供的方法和装置，可以对传输的信息比特进行实时编码，不需要先存储一部分后再进行计算，编码速度快；

另外，本发明所述编码方法实现简单，不需要做序列移位等复杂操作，同时存储空间得到有效的复用，占用资源较少，为降低芯片面积和制作成本提供了技术支持。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种准循环低密度奇偶校验码QC-LDPC编码方法，其特征在于，包括：

比特预处理步骤，该步骤用于在信息比特序列输入编码器时，将所述信息比特序列一路作为码字的信息比特输出，另一路则基于处理各信息比特值所需的编码器RAM阵列中各RAM的读写地址，将每个输入的信息比特值与在所述RAM阵列中读取的存储值进行模2和运算，得到中间序列后按原读写地址存入所述RAM阵列中；

校验序列v(0)计算步骤，该步骤用于基于计算v(0)所需的RAM阵列中RAM的读写地址，在所述RAM阵列中读取存储的中间序列，并利用模2和运算计算得到v(0)后，将得到的v(0)一路写入所述RAM阵列，另一路作为校验比特输出；

剩余校验序列计算步骤，该步骤用于基于剩余校验序列递推公式，读取所述RAM阵列中存储的中间序列和v(0)，通过流水线方式并行计算出剩余的校验序列后输出；其中，所述编码器RAM阵列中包含m_b+1个大小为z比特的RAM单元RAM(0)，RAM(1)，…，RAM(m_b)；所述m_b为QC-LDPC码基础矩阵H_b的行数。

2.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述比特预处理步骤中：

对于所述信息比特序列中的某信息比特组u(i),i＝0,1,...,k_b-1的首信息比特值s_i0，所述RAM阵列的读写地址为addr(j)＝(z-H_b(j,i))modz；

对于信息比特组u(i)中剩余信息比特值s_ik,k＝1，2，...，z-1，所述RAM阵列的读写地址为(addr(j)+k)modz；

其中，所述H_b(j,i)，j＝0，1，...，m_b-1,为所述基础矩阵H_b中的元素；k_b为信息比特序列的分组数，z为每个信息比特组u(i)的大小。

3.如权利要求2所述的编码方法，其特征在于，所述比特预处理步骤中在H_b(j,i)＝-1时对RAM(j)不进行读写操作。

4.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述校验序列v(0)计算步骤中计算v(0)中首比特值v₀(0)的RAM读写地址为：addr(v₀(0))＝(z-h_b(x))modz；计算v(0)中剩余比特值v_i(0)的RAM读写地址为：addr(v_i(0))＝(addr(v₀(0))+i)modz；其中，i＝1，2，...，z-1，z为校验序列v(0)的大小；其中，h_b为一列向量，其中h_b(0)＝h_b(m_b-1)和中间某一位置h_b(x)为非负值。

5.如权利要求4所述的编码方法，其特征在于，所述校验序列v(0)计算步骤具体包括：

v(0)首比特值计算步骤，该步骤用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v₀(0))中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)首比特值；

v(0)剩余比特值计算步骤，该步骤用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v_i(0))中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)剩余比特值。

6.如权利要求1或4或5所述的编码方法，其特征在于，所述校验序列v(0)计算步骤中将计算得到的v(0)写入所述RAM阵列具体为：将计算得到的v(0)中各值一路从RAM(m_b)的首地址顺序写入，另一路按原RAM读写地址存入RAM(m_b-1)中。

7.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述剩余校验序列计算步骤具体包括：

校验序列v(1)计算步骤，该步骤用于将从RAM(0)的首地址和RAM(m_b)的(z-h_b(0))modz地址中分别读出的一比特值进行模2和运算后得到v(1)首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作，分别得到v(1)中剩余比特值，k＝1,2,..,z-1；

校验序列v(i+1),i＝1,2,...,m_b-2计算步骤，该步骤用于将v(i)的首比特值、从RAM(m_b-1)首地址读取的比特值，以及从RAM(i)首地址读取的比特值进行模2和运算，得到v(i+1)的首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作得到RAM读取地址，将基于该读取地址获取的比特值与v(i)的第k个比特值进行模2和运算，得到v(i+1)中剩余比特值，k＝1,2,..,z-1；

其中，h_b(0)为非负值。

8.一种准循环低密度奇偶校验码QC-LDPC编码器，其特征在于，包括：

比特预处理模块，用于在信息比特序列输入编码器时，将所述信息比特序列一路作为码字的信息比特输出，另一路则基于处理各信息比特值所需的编码器RAM阵列中各RAM的读写地址，将每个输入的信息比特值与在所述RAM阵列中读取的存储值进行模2和运算，得到中间序列后按原读写地址存入所述RAM阵列中；

校验序列v(0)计算模块，用于基于计算v(0)所需的RAM阵列中RAM的读写地址，在所述RAM阵列中读取存储的中间序列，并利用模2和运算计算得到v(0)后，将得到的v(0)一路写入所述RAM阵列，另一路作为校验比特输出；

剩余校验序列计算模块，用于基于剩余校验序列递推公式，读取所述RAM阵列中存储的中间序列和v(0)，通过流水线方式并行计算出剩余的校验序列后输出；其中，所述编码器RAM阵列中包含m_b+1个大小为z比特的RAM单元RAM(0)，RAM(1)，…，RAM(m_b)；所述m_b为QC-LDPC码基础矩阵H_b的行数。

9.如权利要求8所述的编码器，其特征在于，还包括：

地址生成模块，用于生成所述比特预处理模块处理各信息比特值所需的编码器RAM阵列中各RAM的读写地址；其中，对于所述信息比特序列中的某信息比特组u(i),i＝0,1,...,k_b-1,的首信息比特值s_i0，所述RAM阵列的读写地址为addr(j)＝(z-H_b(j,i))modz；对于信息比特组u(i)中剩余信息比特值s_ik,k＝1，2，...，z-1,所述RAM阵列的读写地址为(addr(j)+k)modz；

其中，所述H_b(j,i)，j＝0，1，...，m_b-1,为所述基础矩阵H_b中的元素；k_b为信息比特序列的分组数，z为每个信息比特组u(i)的大小。

10.如权利要求9所述的编码器，其特征在于，所述比特预处理模块在H_b(j,i)＝-1时对RAM(j)不进行读写操作。

11.如权利要求8所述的编码器，其特征在于，所述校验序列v(0)计算模块包括：

v(0)首比特值计算子模块，用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v₀(0))＝(z-h_b(x))modz中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)首比特值；

v(0)剩余比特值计算子模块，用于将所述RAM阵列前m_b个RAM的同一地址addr(v_i(0))＝(addr(v₀(0))+i)modz,i＝1,2,...,z-1中读取的m_b个存储值进行模2和运算得到v(0)剩余比特值，其中，z为校验序列v(0)的大小；

其中，h_b为一列向量，其中h_b(0)＝h_b(m_b-1)和中间某一位置h_b(x)为非负值。

12.如权利要求8或11所述的编码器，其特征在于，所述校验序列v(0)计算模块中将计算得到的v(0)写入所述RAM阵列具体为：将计算得到的v(0)中各值一路从RAM(m_b)的首地址顺序写入，另一路按原RAM读写地址存入RAM(m_b-1)中。

13.如权利要求8所述的编码器，其特征在于，所述剩余校验序列计算模块包括：

校验序列v(1)计算子模块，用于将从RAM(0)的首地址和RAM(m_b)的(z-h_b(0))modz地址中分别读出的一比特值进行模2和运算后得到v(1)首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作，分别得到v(1)中剩余比特值，k＝1,2,..,z-1；

校验序列v(i+1),i＝1,2,...,m_b-2计算子模块，用于将v(i)的首比特值、从RAM(m_b-1)首地址读取的比特值，以及从RAM(i)首地址读取的比特值进行模2和运算，得到v(i+1)的首比特值；再将上述读取地址进行模z加k操作得到RAM读取地址，将基于该读取地址获取的比特值与v(i)的第k个比特值进行模2和运算，得到v(i+1)中剩余比特值，k＝1,2,..,z-1；

其中，h_b(0)为非负值。