改进型高吞吐率qc-ldpc码解码器设计 design of improved high-throughput qc-ldpc decoder.pdfVIP

第16卷第4期 电路与系统学报 V01．16No．4 2011年8月 JOURNALOFCIRCUITSANDSYSTEMS August，20ll 文章编号：l007-0249【20“)04一0019-05 改进型高吞吐率QC-LDPC码解码器设计★ 伊方龙， 汪鹏君撑 (宁波大学电路与系统研究所，浙江宁波315211) 案。综合考虑硬件复杂度和解码吞吐率，该方案利用分层解码算法和部分并行结构进行设计，并采用提前检测技术， SE6．0对该解码器进行仿真测试，验证了其功能的正确性，最后 消除冗余的迭代，实现高吞吐率。然后通过Modelsim 采用synopsys进行综合。实验表明该解码器具有较高的解码吞吐率，最高可达1．26Gbps。 关键词tQc．LDPc；解码器：分层解码；部分并行 中图分类号·TN911．22文献标识码tA 1 引言 LDPC码(Low CheckCodes，低密度奇偶校验码)是一种特殊的线性分组码，其校 Dens时Parity 验矩阵日是一个极其稀疏的矩阵，矩阵中1元素的个数远小于O元素的个数，由此被冠以低密度…。 LDPC码具有逼近香农限的优异性能和可并行解码的特性，在通信领域得到广泛应用，已成为DVB．S2、 lEEE802．16e、IEEE LDPC，准循环 现，而且能保持良好的解码性能pJ。 LDPC码解码一般是通过Gallager提出的TPMP(Two．PhaseMessagePassing，两相消息传递)算法 进行迭代解码【45】，即行操作和列操作。通常需要多次迭代才能纠正误码，在迭代过程中，需要传递及 计算大量的变量节点j传递给校验节点，的外部概率信息(9盯)和校验节点，传递给变量节点f的外部概率信 息限，，)，这个过程消耗大量的能量。因此迭代次数限制解码吞吐率，也影响功耗。功耗是通信设备的 关键问题，其中LDPC码解码器的功耗是通信设备功耗的重要部分，由此可见降低LDPC码解码器的功 耗尤为重要。 文献[6】提出了分层解码算法，应用此算法可以提高解码吞吐率。在相同误码率和最大迭代次数较 少的情况下，分层解码的迭代次数是传统TPMP算法的一半【6】，并且应用此算法不需要存储Q盯，相对 于传统的基于TPMP算法的LDPC解码器可以减少将近一半的存储器，大大降低硬件复杂度，减小芯片 面积。当然已有文献对TPMP算法做了改进，利用行操作、列操作不会同时工作的特点，通过交替对 两个码字进行解码【7】，提高了硬件利用率和解码吞吐率。鉴此本文采用分层解码算法和提前检测技术 设计改进型QC．LDPC码解码器，实验表明该解码器具有良好的解码性能和较高的解码吞吐率。并且在 解码成功后，提前结束迭代，从而降低功耗。 2 常规QC-LDPC码解码器结构 Qc．LDPC码可采用移位的方式实现编码，大大降低了编码复杂度，因此已被应用于各种通信系统中。 ‘ ‘收稿日期。2010—07一19修订日期：20lO-08-25 创新活动计划项目资助课题 拌通信作者·w蛆gpengjun@nbu．edu．cn 万方数据 20 电路与系统学报 第16卷 IEEE 得到的矩阵。 802．16e规定的码率为l／2的校验矩阵日如下【8】： 73 —l 5583一l 一1 7 O —l —I o —1 —1 一l —l 一1 一l —l —l 一1 一l o —l —l —l 2279 9 一l 一1 —1 12 —1 0 O —l —l 一1 —l —l —l —l 一l 2422 8l —l 33一l 一1 —1 O —l —l O 0 一l 一1