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移动多媒体广播LDPC编码研究.doc

移动多媒体广播LDPC编码研究

只对你温柔_
2017-10-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《移动多媒体广播LDPC编码研究doc》,可适用于综合领域

移动多媒体广播LDPC编码研究移动多媒体广播LDPC编码研究文广西中广传播有限公司郭林林洪维娜摘要:本文介绍了中国移动多媒体广播(CMMB)标准所采用的低密度奇偶校验码(LDPC)及其校验矩阵的结构特性并提出一种适用于硬件实现的编码实现方案。LDPC关键词:移动多媒体广播低密度奇偶校验码校验矩阵引言()Gallagher在年提出低密度奇偶校验码L(DPC,Low式中为(K)维的全列向量H为LDPC码的奇偶校验DensityParityChCeocdek)s。LDPC码完全符合证明香农定理的矩阵。个前提:码长足够长采用随机编码方法和最大似然解码但是CMMB标准中的LDPC码具有高度结构化的特点属于规则LDPC码的编码比译码有着更大的实现难度。准循环矩阵构造规则为:由于硬件的实现难度困难直到年Macka和yNea重l新)码率的H矩阵行重为列重为码率的H矩阵行重发现LDPC码与Turbo码相比有着优秀的性能且在码长较长的条件下LDPC码性能超过Turbo码。这才使LDPC为列重为编码优异的纠错性)经研究发现CMMB的H矩阵具备一定的循环性对于码能和低译码复杂度受到关注。率整个校验矩阵都是由前行每隔行循环移动位得到。而对于码率整个校验矩阵都是由前行每隔行循环移动位移动多媒体广播信道LDPC码得到。针对不同的移动多媒体广播信道和传输内容LDPC码有根据这种循环性可以快速地构建H出矩阵。和两种不同的码率可选。若选定码率则每次L进D行PC编码所取的信息比特长度是固定的。形成每个码字的固定长度移动多媒体广播LDPC编码实现方法移动多媒体广播中的LDPC码的编码比译码来有着更大的实为比特。LDPC输出码字由输入信息比特和校验比特组成按下式现难度经研究可以使L用U分解方法处理校验矩阵然后进行简进行重排:单的二元域的乘法、前向迭代、后向迭代的运算这样做可以降低整个编码过程的复杂度提高编码速率并减F少PG对A内部存储()在式中代表码字比特向量实际上是资源的需求。输入信息比特与生成矩阵相乘后的码字的交织排列规则本方法主要包括以下步骤:步骤A定义行向量集合,其中V表示表示码字列向量C的第个元素K为iLDPC待编码字的信息比特长度。一个维的列向量V中除了第个元素为外其iLDPC编码的校验比特列向量可通过求余元素皆为接着再定义矩阵解如下方程得出:由于矩阵可写为一系列初等变换矩阵的乘积故矩阵是可逆的且其逆矩阵为矩阵本身的转置矩阵。则输出码字C又可以写成()对校验矩阵H进行比特映射的逆变换得到系统码字列向量所对应的校验矩阵H’亦即:()这样可得到新的校验方程组:例说明有如下矩阵:()其中。接着把H’矩阵分为H和H两个部分分别对应校验比特列向ps量p和信息比特列向量s。即此时校验方程组可以写成它在存储器中的表述如表所示。()COL和FLAG分别存在两块ROM中。COL表示数据是当前行值由于校验矩阵H’中的元素定义在二元伽罗华G域F()中所为的列号FLAG表明这个是否是本行最后一个如果FLAG为以对应元素间的乘法运算可看为对应元素的并运算元素间的加则表示这个是矩阵本行的最后的一个。减运算可看为异或运算。因此有下式成立:关于矩阵相乘的乘法器电路设计()本乘法器电路模块实步骤B对H矩阵做LU分解即代人p现的是首先中得将H中所在的行位置作为s()S信息比特矢量存储器的读LU分解算法参考文献介绍的方法。地址这与H的行向量与Ss步骤C依次经前向迭代运算和后向迭代运算得到校验比特向量进行位与操作有相同列向量P。的效果。然后H用矩阵同一s令行的列号读出信息比特矢()量存储单元读出信息比特计算Z由于H是稀疏矩阵所以计算时间是线性的。s进行异或操作。H对第一个s利用前向迭代解方程得到Y其中Y是M维的列向从第一行第一个进行这样的操作循环计算出和校验位等Z长的量。向量将计算出的Z向量用于迭代运算中Z矩阵的矩阵乘法模块通过后向迭代运算解方程的实现如图所示。图中H矩阵非元素行标志用于控制异或后s()数据的输出与反馈的选择以Z及向量的FIFO缓存写入使能信号得到校验信息。只要矩阵存储器中某个单F元LAG为那么异或后数据写入Z矩步骤D对输入的信息比特列向量S与校验比特阵FIFO缓存中同时。直H到中所有元素都参与运算并Z且中的s列向量P进行重排得到LDP输C出码字。即将输入的向量全部产生后结束本轮乘法计算。信息比特向量和校验比特向量关于迭代运算电路的设计按式()进行重排得到LDPC输出码考虑等式其中矩阵L是一个下三角稀疏矩阵Y字。是该步骤所要求的向量有下式:LDPC编码的原理框图如图所示设计的质量取决于矩阵的()存储方法、矩阵相乘和迭代运算。如下推导:关于矩阵的存储编码模块的矩阵存储方式由L于DPC校验矩阵是稀疏矩阵所以在存储矩阵时只存储的位置这样只要加以控制便可以有(序工作校验矩阵越大越可以节省越多的资源具体存储方式举总结本文介绍了中国移动多媒体广播CM(MB)标准所采用的低密度奇偶校验码(LDPC)及其校验矩阵的结构特性并提出一种适用于硬件实现的LDPC编码实现方案该编码方法简化了逻辑运算并节省了存储空间降低了系统开销对CMMB标准的推广有实用意义。得到参考文献GYT移动多媒体广播第一部分:广播信道帧结构、信道编码和调制S北京:国家广播电影电视总局()WilliamERyanIntrAonductiontoLDPCCodesthJeUniversityofArizon,a与乘法模块相似为了计算向y量的元素需要利用矩阵L和Z向量以及已经得到的y向量中的元素。只要在乘法模块的基础RGallageGrLowDensityParsityCCheodecksJIEEE上加一些小改动就可以实现前向迭代模块了。前向迭代具体实现TransonInfomrTheory,:,如图所示。和乘法模块类似首先L将的所在列号作为Y向量的KAbendB,DFrichmanStatisticaldetectionforcom读地址这与L的向量和Y向量进行位与操作有相同的效果。然后municationchannewilsthintersymbolinterferenceJProc对这些被选择的位进行异或操作在与Z向量中与当前行号相同IEE,E,():的位置的元素相异或。对于L逐行进行这样的操作循环计算Y出吴湛击王文博现代纠错编码与调制理论及应M用北向量。京:人民邮电出版社:,同样道理本设计中涉及的矩阵为定义在二元有限域的矩阵谭太秋李玉柏武畅基于CMMB标准的高效LDPC编码计算U矩阵为对角线为的上三角矩阵。研究J电子测量技术():推得宋兵杨秀芝CMMB系统中LDPC码译码算法研究J有线电视技术,():任志刚CMMB与TMMB中LDPC码编码器的研究与FPGA()实现D北京:北京交通大学后向迭代的原理框图如图所示其FPGA设计思想:U矩阵冯军LDPC编码技术研究D北京:中国科学技术大学对角元素必然为若在flag为时读出y的值否则读出相应地址的p的值加法为异或。肖惊勇LDPC编码算法研究及其FPGA实现D山东:山东大学王磊CMMB测试系统的设计与实现J中国科技论文在线胡俊杨黄荔LDPC码中系数矩阵的LU分解算法J中国科技论文在线

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