[发明专利]CDR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CDR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CDR系统中1/4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

1.一种CDR中基于四级流水线的高速QC-LDPC编码器，1/4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＝27，t＝36，b＝256，e＝t-c＝9，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，A是由26×9个b×b阶循环矩阵构成，B是由26×1个b×b阶循环矩阵构成，下三角矩阵T是由26×26个b×b阶循环矩阵构成，C是由1×9个b×b阶循环矩阵构成，D是由1×1个b×b阶循环矩阵构成，E是由1×26个b×b阶循环矩阵构成，Φ＝(ET-1B+D)-1是由1×1个b×b阶循环矩阵构成，Φ1是由ΦT的循环矩阵生成多项式构成的1×b阶矩阵，其中，上标T和-1分别表示转置和逆，是由27×27个b×b阶循环矩阵Qj,k构成，其中，I是单位矩阵，0是全零矩阵，1≤j≤27，1≤k≤27，非零循环矩阵Qj,k相对于b×b阶单位矩阵的循环右移位数是sj,k，其中，0≤sj,k<b，Y＝[B T]是由26×27个b×b阶循环矩阵Yj,k构成，其中，1≤j≤26，1≤k≤27，非零循环矩阵Yj,k相对于b×b阶单位矩阵的循环右移位数是sj,k，其中，0≤sj,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px，矩阵T和E则对应余下的校验向量py，校验向量p＝(px,py)，以b比特为一段，信息向量a被等分为9段，即a＝(a1,a2,…,a9)，校验向量p被等分为27段，即p＝(p1,p2,…,p27)，px＝p1，py＝(p2,p3,…,p27)，向量f被等分为26段，即f＝(f1,f2,…,f26)，向量w被等分为1段，即w＝f27，[f w]＝(f1,f2,…,f27)，向量q被等分为26段，即q＝(q1,q2,…,q26)，向量x被等分为1段，即x＝q27，[q x]＝(q1,q2,…,q27)，向量y被等分为26段，即y＝(y1,y2,…,y26)，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36个256比特寄存器R1,1,R1,2,…,R1,36和27个多输入异或门X1,1,X1,2,…,X1,27组成，用于计算向量f和w；所述稀疏矩阵与向量的乘法器计算向量f和w的步骤如下：第1步，输入信息段a1,a2,…,a9，将它们分别存入寄存器R1,1,R1,2,…,R1,9中；第2步，寄存器R1,1,R1,2,…,R1,9同时循环左移1次，异或门X1,1,X1,2,…,X1,27分别将异或结果左移入寄存器R1,10,R1,11,…,R1,36中；第3步，重复第2步256次，完成后，寄存器R1,10,R1,11,…,R1,36存储的内容分别是向量段f1,f2,…,f27，它们构成了向量f和w；I型后向迭代电路，由27个256比特寄存器R2,1,R2,2,…,R2,27和26个多输入模2加法器A2,2,A2,3,…,A2,27组成，用于计算向量q和x；所述I型后向迭代电路计算向量q和x的步骤如下：第1步，输入向量段f1，将向量段q1＝f1存入寄存器R2,1中；第2步，输入向量段fj，非零循环矩阵Qj,k对应的向量段qk被循环左移sj,k位后送入多输入模2加法器A2,j中与向量段fj进行异或运算，异或结果qj被存入寄存器R2,j中，其中，2≤j≤27,1≤k<j，0≤sj,k<256；第3步，以1为步长递增改变j的取值，重复第2步26次，最终，寄存器R2,1,R2,2,…,R2,27存储的分别是向量段q1,q2,…,q27，它们构成了向量q和x；高密度矩阵与向量的乘法器，由1个查找表L1、2个b比特寄存器R3,1和R3,2以及1个b位二输入异或门X3,1组成，用于计算部分校验向量px，查找表L1存储可变的1比特向量与固定的矩阵Φ1的所有可能乘积；所述高密度矩阵与向量的乘法器计算向量px的步骤如下：第1步，清零寄存器R3,2，输入向量段x1，将它存入寄存器R3,1中；第2步，寄存器R3,1循环左移1次，异或门X3,1对查找表L1的输出和寄存器R3,2的内容进行异或，异或结果被循环左移1次后存回寄存器R3,2；第3步，重复第2步256次，完成后，寄存器R3,2存储的内容是校验段p1，它构成了部分校验向量px；II型后向迭代电路，由27个256比特寄存器R4,1,R4,2,…,R4,27和26个多输入模2加法器A4,1,A4,2,…,A4,26组成，用于计算向量y，y与向量q异或得到部分校验向量py，从而得到校验向量p＝(px,py)；所述II型后向迭代电路计算向量y的步骤如下：第1步，输入校验段p1，将它存入寄存器R4,27中；第2步，非零循环矩阵Yj,k对应的向量段pk或yk被循环左移sj,k位后送入多输入模2加法器A4,j中进行异或运算，异或结果yj被存入寄存器R4,j中，其中，1≤j≤26,1≤k<1+j，0≤sj,k<256；第3步，以1为步长递增改变j的取值，重复第2步26次，最终，寄存器R4,1,R4,2,…,R4,26存储的分别是向量段y1,y2,…,y26，它们构成了向量y。