專利名稱：一種cmmb中l(wèi)dpc碼信息比特重新排序裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動多媒體廣播領域，特別涉及一種CMMB系統中LDPC碼信息比特的重新排序方法。
背景技術：
在數字通信系統中，為了提高數據在信道傳輸過程中的可靠性，往往采用前向糾錯技術抵抗噪聲和干擾的影響，降低誤碼率，提高接收質量。低密度奇偶校驗(Low-DensityParity-Check, LDPC)碼具有優(yōu)異的糾錯性能，在現代通信系統中得到了廣泛的應用。CMMB系統采用了級聯碼，外碼是RS碼，內碼是系統形式的二進制LDPC規(guī)則碼。LDPC碼長恒為n=9216比特，碼率有2種1/2和3/4。圖I給出了 2種碼率下LDPC碼的信 息數據比特長度k和校驗數據比特長度r=n-k。雖然CMMB系統采用的是LDPC系統碼，但信息向量不是原封不動地集中放置在碼字的前半部分或后半部分，而是被打亂散布在碼字中，其目的是進一步提高LDPC碼的糾錯能力。這意味著，在進行LDPC編碼之前必須對信息向量重新排序，使信息比特散布于整個碼字中；在LDPC譯碼完成之后必須對信息比特重新排序，使散布于整個碼字中的信息比特組成信息向量。信息比特重新排序的現有解決方案是信息比特在信息向量中的地址是順序遞增的，從O到k-1，由計數器實時產生，而信息比特在碼字中的地址是隨機排列的，需要事先放置在一個查找表中。對于LDPC編碼之前的重新排序，從信息向量中順序讀取信息比特，依次按照地址查找表中的地址(作為目的地址)將信息比特流散布于碼字中；對于LDPC譯碼之后的重新排序，依次按照地址查找表中的地址(作為源地址)從碼字中讀取被打亂的信息比特，構成信息比特流并順序寫入信息向量中。可見，LDPC編碼之前和LDPC譯碼之后的信息比特重新排序是互逆過程，這兩個重新排序過程中的源地址與目的地址是互換關系。對于信息比特重新排序的現有解決方案，處理時間是k個時鐘周期，查找表中的每個地址至少要用14比特表示，對兩種碼率LDPC碼重新排序共需(4608+6912) *14=161，280比特的地址查找表。當采用硬件實現時，如此大的存儲需求會增加設備成本，且重新排序時間較長。

發(fā)明內容
針對CMMB系統LDPC碼信息比特重新排序的現有實現方案中存在的需要大容量存儲器這一技術缺點，本發(fā)明提供了一種對源地址和目的地址分別采用增量和偏移量表示機制的重新排序方案，只需對部分信息比特重新排序，能有效提高處理速度，降低對存儲器容
量的需求。如圖3所示，CMMB標準中兩種碼率LDPC碼譯碼之后的信息比特重新排序裝置主要由5部分組成控制器、重新排序表、源地址發(fā)生器、目的地址發(fā)生器和碼字存儲器。在本發(fā)明中，只對碼字(前1·比特中的所有信息比特重新排序，而讓碼字c后k比特中的所有信息比特保持不動，所以能有效縮短處理時間。重新排序表存儲的不是源地址和目的地址的絕對值，而是相鄰源地址之間的增量和目的地址相對于2048的偏移量。對地址信息進行了壓縮處理，從而減少對存儲器容量的需求。本發(fā)明提高了 LDPC碼信息比特重新排序的處理速度，極大地節(jié)約了存儲器消耗，克服了現有解決方案的一系列缺點，由此帶來成本低、處理時間短等好處。關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可通過接下來的發(fā)明詳述及附圖得到進一步的了解。


圖I給出了 2種碼率下LDPC碼的信息數據比特長度k和校驗數據比特長度r ；
圖2給出了 2種碼率下LDPC碼字前r比特和后k比特中的信息比特數；圖3是CMMB標準中兩種碼率LDPC碼的信息比特重新排序功能框圖；圖4是重新排序表每個單元的數據結構示意圖；圖5是源地址發(fā)生器的功能框圖；圖6是目的地址發(fā)生器的功能框圖；圖7是目的地址發(fā)生器中加法器的等效功能框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
在CMMB標準中，LDPC編碼之前和LDPC譯碼之后的信息比特重新排序是互逆過程，這兩個重新排序過程中的源地址與目的地址是互換關系。鑒于此，本發(fā)明著重介紹LDPC譯碼之后的信息比特重新排序，稍作修改即可用于LDPC編碼之前的信息比特重新排序。令I Xn 階向量 C=IX] (O < i〈n)是 LDPC 碼字，I Xk 階向量 m=[mj] (O < j〈k)是信息向量，其中，k=n-r。如圖2所示，對于1/2碼率LDPC碼，在碼字c的前r比特和后k比特中分別有u=2082和v=2526個信息比特；對于3/4碼率LDPC碼，在碼字c的前r比特和后k比特中分別有u=1612和v=5300個信息比特。對于CMMB標準中的任一碼率LDPC碼，在碼字c的后k比特中，如果Ci (r彡i〈n)是信息比特Hij，那么必有i = j+r。這說明，信息比特在向量c后k比特中的地址與其在m中的地址呈線性關系。由此可知，只要按照一定映射關系將碼字c前r比特中的信息比特全部移至碼字c后k比特中校驗比特所在的位置，就能完成信息比特的重新排序，變換后的碼字c的后k比特構成了信息向量。在信息比特重新排序的過程中，碼字c后k比特中的所有信息比特原地不動，而移動碼字c前r比特中的所有信息比特時，必須知道各個信息比特在碼字c中的源地址S1(O彡l〈u，O彡Sl〈r)及其對應的目的地址Cl1 (O彡l〈u，r彡d^n)。si與dl的映射關系由CMMB標準規(guī)定。為了兼容兩種碼率，S1和Cl1分別需要使用13和14比特來表示。如果直接存儲源地址和目的地址，那么共需(2082+1612) * (13+14) =99，738比特的重新排序表，所需存儲空間為現有解決方案的62%。為了進一步減少存儲需求，本發(fā)明對重新排序表的存儲機制進行優(yōu)化。重新排序表存儲的不是源地址和目的地址的絕對值，而是相鄰源地址之間的增量S1 (OS l〈u)和目的地址相對于2048的偏移量τ JO彡Ku, r-2048 ( τ Ζη-2048)。δ i和T1滿足以下關系式δ ^S1-S1-I-I(I)τ ^^-2048(2)其中，當1=0 時，SfO。對于任一 δ i，均有O < δ <16，因此用4比特無符號數來表示。之所以選擇2048作為目的地址參考基準的原因是，對于兩種碼率，2048是小于!■的2的冪次的最大值。這樣做有兩個好處一是簡化由目的地址偏移量τ χ恢復絕對目的地址的運算，二是減小用二進制表示τ I的位數。對于任一 τ i，均有0〈 τ <7168，因此用13比特無符號數來表示。根據上述分析，圖3給出了 CMMB標準中兩種碼率LDPC碼的信息比特重新排序裝 置，它主要由控制器、重新排序表、源地址發(fā)生器、目的地址發(fā)生器和碼字存儲器五個功能模塊組成。重新排序表的深度是U，每個單元的數據寬度是17位，高4位表示源地址增量δ 1(O ( l〈u),低13位表示目的地址偏移量τ i,如圖4所示。源地址發(fā)生器利用源地址增量δ χ累加計算絕對源地址S1,計算方法是S1=Sh+ 5 1+1(3)圖5給出了源地址發(fā)生器的功能框圖。累加器初始化為零，累加器的內容加上源地址增量和I即為源地址。目的地址發(fā)生器利用目的地址偏移量τ χ計算絕對目的地址Cl1,計算方法是(I1= τ x+2048(4)圖6給出了目的地址發(fā)生器的功能框圖。目的地址偏移量加上常數2048即為目的地址。因為2048的最高位是1，其余低10位是全零，所以目的地址發(fā)生器實際使用的不是14位加法器而是4位加法器，如圖7所示。目的地址偏移量的高3位加上I得到的4比特結果與目的地址偏移量的低10位拼接成目的地址。控制器根據源地址和目的地址對碼字中的信息比特進行重新排序。對于LDPC譯碼之后的信息比特重新排序，先從碼字中讀出信息比特S，再將它寫入到比特&所在的位置；對于LDPC編碼之前的信息比特重新排序，先從碼字中讀出信息比特4，再將它寫入到比特S所在的位置。本發(fā)明提供了一種CMMB系統中多碼率LDPC碼的信息比特重新排序方法，LDPC譯碼之后的信息比特重新排序步驟如下(I)清零源地址發(fā)生器的累加器；(2)從重新排序表中讀取第I (O ( l〈u)個數據，高4位作為源地址增量S1送入源地址發(fā)生器，低13位作為目的地址偏移量τ i送入目的地址發(fā)生器；(3)源地址發(fā)生器在累加器內容的基礎上加上源地址增量δ i和I產生源地址Sl，目的地址發(fā)生器對目的地址偏移量和2048相加產生目的地址Cl1 ；(4)控制器先根據源地址S1從碼字中讀出信息比特&，再根據目的地址Cl1將它寫入到校驗比特&所在的位置；(5)以I為步長遞增改變I的取值，重復步驟(2廣(4)，直到完成u個信息比特的重新排序。變換后的碼字c的后k比特構成了信息向量m。
LDPC編碼之前和LDPC譯碼之后的信息比特重新排序是互逆過程，這兩個重新排序過程中的源地址與目的地址是互換關系。因此，只要簡單修改第(4)步就能將上述針對LDPC譯碼之后的信息比特重新排序過程應用于LDPC編碼之前的信息比特重新排序。假定信息向量m已存放于碼字的后k比特，第(4)步的修改方法如下控制器先根據目的地址Cl1從碼字中讀出信息比特&，再根據源地址S1將它寫入到比特S所在的位置。最終，信息比特散布于碼字c中。對CMMB系統中LDPC碼信息比特進行重新排序的現有解決方案需要(4608+6912) *14=161，280比特的存儲空間和k個時鐘周期。而本發(fā)明只需對部分信息比特重新排序，將處理時間縮短為u個時鐘周期，對于1/2和3/4碼率，本發(fā)明的處理時間分別 為現有解決方案的45%和23%。本發(fā)明在制作重新排序表時，對源地址和目的地址分別采用了增量和偏移量表示機制，所需存儲量下降至(2082+1612) * (4+13) =62，798比特，僅為現有解決方案的39%。綜上可見，本發(fā)明提高了 LDPC碼信息比特重新排序的處理速度，極大地節(jié)約了存儲器消耗，克服了現有解決方案的一系列缺點，由此帶來成本低、處理時間短等好處。以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式
，本領域的技術人員在本發(fā)明技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種適合于CMMB系統中2種不同碼率LDPC碼的信息比特重新排序裝置，LDPC碼字c的長度是η比特，包括k比特信息數據和r比特校驗數據，在碼字c的前r比特中有u個信息比特，其中，n、Kr和u皆為正整數，r=n-k，2種不同碼率分別是1/2和3/4，對于這2種不同碼率QC-LDPC碼，均有n=9216，2種不同碼率對應的參數r分別是r1/2=4608、r3/4=2304，2種不同碼率對應的參數u分別是u1/2=2082、u3/4=1612，其特征在于，所述信息比特重新排序裝置包括以下部件 重新排序表，用于存儲相鄰源地址之間的增量S1和目的地址相對于2048的偏移量τ !，其中，0 彡 Ku,O 彡 δ 1<16,0< τ ^7168 ； 源地址發(fā)生器，用于計算絕對源地址S1 ； 目的地址發(fā)生器，用于計算絕對目的地址Cl1 ； 控制器，用于對碼字c中的信息比特進行重新排序； 碼字存儲器，用于存儲碼字c和信息向量m。
2.如權利要求I所述的信息比特重新排序裝置，其特征在于，只對碼字c前r比特中的所有信息比特重新排序，而讓碼字c后k比特中的所有信息比特保持不動。
3.如權利要求I所述的信息比特重新排序裝置，其特征在于，所述重新排序表存儲的不是源地址和目的地址的絕對值，而是相鄰源地址之間的增量S :和目的地址相對于2048的偏移量τ 重新排序表的深度是U，每個單元的數據寬度是17位，高4位表示源地址增量δ i，低13位表示目的地址偏移量τ
4.如權利要求I所述的信息比特重新排序裝置，其特征在于，所述源地址發(fā)生器利用源地址增量δ I累加計算絕對源地址S1,計算方法是S1 = S1^1+ δ -I，其中，當1=0時，sfO。
5.如權利要求I所述的信息比特重新排序裝置，其特征在于，所述目的地址發(fā)生器利用目的地址偏移量τ χ計算絕對目的地址Cl1,計算方法是Cl1= τ 1+2048。
6.如權利要求I所述的信息比特重新排序裝置，其特征在于，所述控制器根據源地址S1和目的地址Cl1對碼字中的信息比特進行重新排序，對于LDPC譯碼之后的信息比特重新排序，先從碼字中讀出信息比特S，再將它寫入到比特氣所在的位置；對于LDPC編碼之前的信息比特重新排序，先從碼字中讀出信息比特4，再將它寫入到比特氣所在的位置。
7.如權利要求4所述的信息比特重新排序裝置，其特征在于，所述源地址發(fā)生器的累加器初始化為零，累加器的內容加上源地址增量^和I即為源地址Sl。
8.如權利要求5所述的信息比特重新排序裝置，其特征在于，所述目的地址發(fā)生器的加法器是4位不是14位，目的地址偏移量τ i的高3位加上I得到的4比特結果與目的地址偏移量τ 1的低10位拼接成目的地址Cl1。
9.一種適合于CMMB系統中2種不同碼率LDPC碼的信息比特重新排序方法，LDPC碼字c的長度是η比特，包括k比特信息數據和r比特校驗數據，在碼字c的前r比特中有u個信息比特，其中，n、Kr和u皆為正整數，r=n-k，2種不同碼率分別是1/2和3/4，對于這2種不同碼率QC-LDPC碼，均有n=9216，2種不同碼率對應的參數r分別是r1/2=4608、r3/4=2304，2種不同碼率對應的參數u分別是u1/2=2082、u3/4=1612，其特征在于，LDPC譯碼之后的信息比特重新排序包括以下步驟 (1)清零源地址發(fā)生器的累加器； (2)從重新排序表中讀取第I個數據，高4位作為源地址增量δχ送入源地址發(fā)生器，低13位作為目的地址偏移量τ i送入目的地址發(fā)生器； (3)源地址發(fā)生器在累加器內容的基礎上加上源地址增量61和1產生源地址Sl，目的地址發(fā)生器對目的地址偏移量τ 1和2048相加產生目的地址Cl1 ； (4)控制器先根據源地址S1從碼字中讀出信息比特S，再根據目的地址Cl1將它寫入到校驗比特S所在的位置； (5)以I為步長遞增改變I的取值，重復步驟(2廣(4)，直到完成u個信息比特的重新排序，變換后的碼字c的后k比特構成了信息向量m。
10.如權利要求9所述的信息比特重新排序方法，其特征在于，只要修改權利要求9中的第(4)步就能將針對LDPC譯碼之后的信息比特重新排序過程應用于LDPC編碼之前的信息比特重新排序，假定信息向量m已存放于碼字的后k比特，權利要求9中第⑷步的修改方法如下控制器先根據目的地址Cl1從碼字中讀出信息比特氣，再根據源地址S1將它寫入到比特&所在的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種解決CMMB系統中多碼率LDPC碼信息比特重新排序的方案，其特征在于，所述系統的LDPC碼的信息比特重新排序裝置主要由控制器、重新排序表、源地址發(fā)生器、目的地址發(fā)生器和碼字存儲器五部分組成。該方案只對部分信息比特重新排序，縮短了處理時間，在制作重新排序表時，對源地址和目的地址分別采用了增量和偏移量表示機制，減少了存儲容量需求。源地址發(fā)生器利用源地址增量產生源地址，目的地址發(fā)生器利用目的地址偏移量產生目的地址?？刂破飨雀鶕吹刂窂拇a字中讀出信息比特，再將它寫入到目的地址指定的碼字位置。本發(fā)明提高了LDPC碼信息比特重新排序的處理速度，極大地節(jié)約了存儲器消耗，由此帶來成本低、處理時間短等好處。
文檔編號H04L1/00GK102904675SQ20121035778
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權日2012年9月24日
發(fā)明者張鵬, 蔡超時, 楊剛, 劉蕾, 林子良 申請人:蘇州威士達信息科技有限公司