[发明专利]基于查找表的深空通信中LDPC串行编码器和编码方法

权利要求书

1.一种适合于CCSDS深空通信系统采用的9种QC-LDPC码的串行编码器，QC-LDPC码的生成矩阵G是由a×t个b×b阶循环矩阵G_i，j构成的阵列，其中，a、t和b皆为正整数，t=a+c，1≤i≤a，1≤j≤t，3种不同码率η分别是1/2、2/3、4/5，7种方阵阶数b分别是32、64、128、256、512、1024、2048，9种有效组合(η,b)分别是(4/5,32)、(2/3,64)、(1/2,128)、(4/5,128)、(2/3,256)、(1/2,512)、(4/5,512)、(2/3,1024)和(1/2,2048)，对于这9种QC-LDPC码，均有c=12，3种不同码率对应的参数a分别是8、16、32，3种不同码率对应的参数t分别是20、28、44，生成矩阵G对应码字v=(s,p)，G的前a块列对应的是信息向量s=(e₀,e₁,…,e_ab-1)，后c块列对应的是校验向量p，以b比特为一段，信息向量s被等分为a段，即s=(s₁,s₂,…,s_a)，校验向量p被等分为c段，即p=(p₁,p₂,…,p_c)，其特征在于，所述编码器包括以下部件：

寄存器R₁～R_t，寄存器R₁～R_a用于缓存信息向量s=(s₁,s₂,…,s_a)，寄存器R_a+1～R_t用于计算和存储校验向量p=(p₁,p₂,…,p_c)；

索引编码器，形成查找表的索引τ，以简化查找表的使用，其中，0≤τ≤168；

查找表，根据索引τ输出某一组合(η,b)对应的QC-LDPC码生成矩阵的第ρ块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行，其中，1≤ρ≤a；

b位二输入异或门A₁～A_c，将查找表的第1~c个b位输出值分别累加到寄存器R_a+1～R_t中。

2.如权利要求1所述的串行编码器，其特征在于，所述索引编码器的输出τ取决于信息比特、码率η、方阵阶数b和生成矩阵G的块行号ρ四个输入：如果当前输入的信息比特是0，那么τ=0；否则，根据码率η、方阵阶数b和块行号ρ计算τ，当(η,b)=(1/2,2048)、(2/3,1024)、(4/5,512)、(1/2,512)、(2/3,256)、(4/5,128)、(1/2,128)、(2/3,64)和(4/5,32)时，τ分别等于ρ、8+ρ、24+ρ、56+ρ、64+ρ、80+ρ、112+ρ、120+ρ和136+ρ。

3.如权利要求1所述的串行编码器，其特征在于，所述查找表根据索引τ进行输出：如果τ=0，那么查找表输出全零；如果1≤τ≤8，那么查找表输出(η,b)=(1/2,2048)的生成矩阵第τ块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行；如果9≤τ≤24，那么查找表输出(η,b)=(2/3,1024)的生成矩阵第τ-8块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行；如果25≤τ≤56，那么查找表输出(η,b)=(4/5,512)的生成矩阵第τ-24块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行；如果57≤τ≤64，那么查找表输出(η,b)=(1/2,512)的生成矩阵第τ-56块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行；如果65≤τ≤80，那么查找表输出(η,b)=(2/3,256)的生成矩阵第τ-64块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行；如果81≤τ≤112，那么查找表输出(η,b)=(4/5,128)的生成矩阵第τ-80块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行；如果113≤τ≤120，那么查找表输出(η,b)=(1/2,128)的生成矩阵第τ-112块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行；如果121≤τ≤136，那么查找表输出(η,b)=(2/3,64)的生成矩阵第τ-120块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行；否则，查找表输出(η,b)=(4/5,32)的生成矩阵第τ-136块行、第a+1~t块列中所有循环矩阵的首行。

4.一种适合于CCSDS深空通信系统采用的9种QC-LDPC码的串行编码方法，QC-LDPC码的生成矩阵G是由a×t个b×b阶循环矩阵G_i，j构成的阵列，其中，a、t和b皆为正整数，t=a+c，1≤i≤a，1≤j≤t，3种不同码率η分别是1/2、2/3、4/5，7种方阵阶数b分别是32、64、128、256、512、1024、2048，9种有效组合(η,b)分别是(4/5,32)、(2/3,64)、(1/2,128)、(4/5,128)、(2/3,256)、(1/2,512)、(4/5,512)、(2/3,1024)和(1/2,2048)，对于这9种QC-LDPC码，均有c=12，3种不同码率对应的参数a分别是8、16、32，3种不同码率对应的参数t分别是20、28、44，生成矩阵G对应码字v=(s,p)，G的前a块列对应的是信息向量s=(e₀,e₁,…,e_ab-1)，后c块列对应的是校验向量p，以b比特为一段，信息向量s被等分为a段，即s=(s₁,s₂,…,s_a)，校验向量p被等分为c段，即p=(p₁,p₂,…,p_c)，其特征在于，所述编码方法包括以下步骤：

第1步，清零寄存器R_a+1～R_t；

第2步，输入信息比特e_k，寄存器R₁～R_a串行左移1次，缓冲信息向量s，为索引编码器配置恰当的码率η和方阵阶数b，块行号控制端输入ρ=[k/b]+1，查找表根据索引τ选择输出，b位二输入异或门A_l将查找表的第l个b位输出端与寄存器R_a+l串行循环左移1次的结果相加，和存回寄存器R_a+l，其中，0≤k<ab，1≤l≤c，符号[k/b]表示不大于k/b的最大整数；

第3步，以1为步长递增改变k的取值，重复第2步ab次，直到整个信息向量s输入完毕，此时，寄存器R₁～R_a存储的是信息向量s=(s₁,s₂,…,s_a)，寄存器R_a+1～R_t存储的是校验向量p=(p₁,p₂,…,p_c)；

第4步，并行输出码字v=(s,p)。