《基于改进lu分解的cmmb标准中ldpc编码器设计》

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1、基于改进分解的标准中LUCMMB·实用技术·编码器设计LDPC张鹏，杨刚，杨霏，刘昌银（中国传媒大学信息工程学院，北京100024）【摘要】根据CMMB标准中LDPC码校验矩阵的固有特点，设计了一种基于改进LU分解的高性能编码器，并在Altera公司的EP3C120FPGA上实现了该方案。该编码方案充分合理地利用了校验矩阵的循环特性，节约了大量存储器资源。实验结果表明，该编码器具有存储器消耗少、成本低等优点。【关键词】LU分解；LDPC码；编码器；CMMB【中图分类号】TN911【文献标识码】ADesignofLDPCEncoderinCM

2、MBBasedonImprovedLUDecompositionZHANGPeng,YANGGang,YANGFei,LIUChang-yin（InformationEngineeringSchool,CommunicationUniversityofChina,Beijing100024,China）【Abstract】AccordingtotheinherentcharacteristicsofLDPCcodesparity-checkmatrixesinCMMBstandard,akindofhighperformanceencode

3、risdesignedbasedonimprovedLUdecompositionencodingalgorithm.TheencoderisimplementedonAlteraEP3C120FPGA.Itcantakefulladvantagesofthecycliccharacteristicsofthesparseparity-checkmatrixandreducedramaticallythememoryrequirements.Experimentalresultsshowthattheproposedencoderhasso

4、meadvantages,suchaslessmemoryconsumptionandlowercost.【Keywords】LUdecomposition;LDPCcodes;encoder;CMMB引言近年来，LDPC码以其优异纠错性能和低译码复杂度备受关注，在通信、数字电视广播等领域得到了广泛应用。CMMB标准[1]采用了1/2和3/4两种码率的LDPC码作为前向纠错技术。虽然它们具有一定的循环特性[2]，但不是准循环LDPC码[3]，需要采用通用的编码方法，其编码的硬件实现是CMMB调制器的技术难点。第一个具有线性复杂度的通用编码方

5、法是Neal提量，P=[pi]（pi是校验元，i=0，1，…，r-1）是1×r阶校验向量。令其r×n阶行满秩校验矩阵为1H=[AB]式中：A是r×k阶矩阵，B是r×r阶满秩矩阵。（2）通过行列交换，B可分解成下三角矩阵L和上三角矩阵U的乘积，即VBW=LU（3）式中：V和W分别是初等行和列交换矩阵，L，U，V和W均是r×r阶。因为V和W都是初等矩阵，所以它们的转置与逆相等，即VT=V-1和WT=W-1。作为一种特殊的线性分组码，LDPC码同样满足以下一般关系出的LU分解编码算法[4]，算法非常简单。笔者通过深入分析CMMB标准中LDPC码校

6、验矩阵的特点，采用改进的LU分解编码算法，码率的LDPC编码器。使用较少的存储器实现了这两种HCT=0将式（1）～（3）代入上式，整理可得PT=-WU-1L-1VAST（4）2LU分解编码算法及其改进2.1LU分解编码算法考虑一个q进制LDPC系统码，其码字、信息、校验（5）根据上述推导过程，可给出LU分解编码算法的步骤为：1）计算向量X：XT=VAST；2）前向迭代计算向量Y：YT=L-1XT；向量的长度分别是n，k，r（r=n-k）。C=[SP]设码字向量为（1）3）后向迭代计算向量Z：Z=UY。然后对Z重新排T-1T式中：S=[si]

7、（si是信息元，i=0，1，…，k-1）是1×k阶信息向P=-ZWT。2.2改进的LU分解编码算法打乱散布在码字中。标准中只给出了稀疏校验矩阵，而未给出生成矩阵。两种码率的稀疏校验矩阵都具有一定的循环特性：对于1/2（3/4）码率，整个校验矩阵是由前18（9）行经初等行列交换后，校验矩阵H的右上角可转化成一个全0的梯形矩阵，如图1所示。图中，灰色区域表示其中的元素可能是0也可能是非0。利用梯形部分编码算法和H的前d行可求出校验向量的一部分P1，d是梯形部分编码算法的编码能力，其余校验元P2可通过LU分解编码算法和H的后r-d行求出，如图2所

8、示。改进的LU分解编码算法步骤为：每隔18（9）行循环移动36位得到。这两种码都不是准0循环LDPC码，只能采用通用的编码方法，其编码是技术难点。3.2CMMB标准的LDPC编码