[发明专利]一种基于FPGA的高速自适应DVB-S2 LDPC译码器及译码方法

摘要

本发明涉及一种基于FPGA的高速自适应DVB‑S2 LDPC译码器及译码方法：(1)矩阵变换，产生左矩阵为准循环结构，右矩阵为变换下三角双对角(RTS)子矩阵的新矩阵；(2)初始化RAM和迭代次数；(3)两部分矩阵分别完成变量节点信息更新及数据回写。(4)校验节点信息更新及回写，同时计算伴随式向量s，迭代次数iter加1；(5)若伴随式向量s＝0或达到最大迭代次数，转步骤(6)，否则，转步骤(3)继续下一轮迭代处理；(6)读出译码判决比特，输出译码码字。

主权项

1.一种基于FPGA的高速自适应DVB‑S2 LDPC译码器，其特征在于所述译码器包括：CTRL控制模块、系统部分外信息存储模块RAM_M、校验节点更新及校验方程计算模块CPM、RTS网络交换模块、校验外信息存储模块RAM_C、变量节点处理模块VNM、信道信息存储模块RAMF和输出存储模块RAM_OUT；所述信道信息存储模块RAMF，用于存储译码器输入端口输入的信道信息，由N个存储器构成，N为校验矩阵的列分块数；它分为信息部分外信息存储器RAM_QC和校验部分外信息存储器RAM_RTS两部分，其中RAM_QC包含N‑q个存储器RAM，记为R_i，1≤i≤N‑q；RAM_RTS包含q个存储器RAM，记为F_i，1≤i≤q，q为DVB‑S2标准中对应码率的间隔常数；所述RAM_QC在译码过程中为VNM提供信息部分的信道信息，所述RAM_RTS为VNM提供校验部分的信道信息；所述变量节点处理模块VNM，完成译码过程中变量节点外信息更新计算和码字判决计算，它由N个校验节点处理单元组成，分为信息部分变量节点处理单元VNU和校验部分变量节点处理单元VTU两部分，其中VNU为N‑q个，记为VNU_i，1≤i≤N‑q，VTU为q个，记为VTU_i，1≤i≤q；VNU_i从RAM_QC中的存储器R_i中获得信息部分的信道信息，同时从RAM_M中获得对应的外信息，进行变量节点更新计算和码字判决计算，将更新后的外信息和码字判决结果回写到RAM_M中，并将码字判决结果写入RAM_OUT；VTU_i从RAM_RTS中的存储器F_i中获得信息部分的信道信息，同时从RAM_C中获得对应的外信息，进行变量节点更新计算和码字判决计算，将更新后的外信息和码字判决结果回写到RAM_C中，并将码字判决结果写入RAM_OUT；所述CPM模块，负责校验节点更新和校验的伴随式计算，它由q个校验节点更新单元CNU和q个校验方程计算单元PCU组成，分别记为CNU_i和PCU_i，1≤i≤q；CNU_i和PCU_i分别从RAM_M和RAM_C中获得变量节点更新得到的外信息和码字判决结果，CNU_i根据外信息进行校验节点更新计算，将更新后的外信息回写到RAM_M和RAM_C，PCU_i根据码字判决计算得到伴随式向量s，并将伴随式向量s送入CTRL控制模块；所述系统部分外信息存储模块RAM_M，负责存储信息部分子矩阵H₁^t的非零元素对应的外信息，用于VNM中的VNU_i和CPM中的CNU_i的外信息交换；每次译码迭代，首先VNU_i从RAM_M中读入外信息，进行变量节点更新计算后将结果回写至RAM_M，然后CNU_i从RAM_M中读入外信息，进行校验节点更新计算后将更新后的外信息回写至RAM_M；所述校验外信息存储模块RAM_C，负责存储校验部分子矩阵H₂^t的非零元素对应的外信息，用于VNM中的VTU_i和CPM中的CNU_i的外信息交换，由2q个MC_i存储器组成，标记为MC_i，1≤i≤2q；每次译码迭代，首先VTU_i从RAM_C中读入外信息，进行变量节点更新计算后将后结果回写至RAM_C，然后CNU_i经过RTS网络交换模块从RAM_C中读入外信息，进行校验节点更新计算后将更新后的外信息回写至RAM_C；所述RTS网络交换模块，用于解决CNU和VNU并行读写数据对齐不一致的问题，大小为2q×2q，它与RAM_C中的各存储器MC_i，1≤i≤2q连接；2q个输入输出端口分为q组，输入端口号分别为(2,3),(4,5),…(2q,1)，各分组的输出端口号分别为(1,2),(3,4),…(2q‑1,2q)；所述CTRL控制模块，负责译码器各部分的协调控制，并根据CPM模块送来的伴随式向量s判断译码器继续进行循环迭代还是停止；所述输出存储模块RAM_OUT，用于存储迭代译码过程中产生的译码判决码字，并在译码结束时进行输出；其中：所述校验外信息存储模块RAM_C中的存储校验部分子矩阵H₂^t的非零元素对应的外信息，其存储方式为，H₂^t中每个子行使用两个深度为L的存储器来存储非零元素，L为循环移位长度，H₂^t对应的外信息需要2q个存储器来存储，将行号记为s，各行对应的存储器分别为(s＝0|MC₁,MC₂)，(s＝1|MC₃,MC₄)，…，(s＝q‑1|MC_2q‑1,MC_2q)；E[c][d]表示H₂^t的非零元素，c，1≤c≤q×L表示列标，由于H₂^t的行重为1或2，令d，0≤d≤1表示H₂^t的第d个非零元素；对于H₂^t，共有2q个非零元素，分别为(E[0][0],E[0][1])，(E[1][0],E[1][1])，(E[2][0],E[2][1])，…，(E[q×L‑2][0],E[q×L‑2][1])，(E[q×L‑1][0])，它们分别对应原始矩阵的行号0,q,2q,…,359q,1,q+1,2q+1,…,359q+1,…,q‑1,q+q‑1,2q+q‑1,…,359q+q‑1。