多元QC-LDPC快速编码器的FPGA实现#何龙华，周相超，赵旦峰**（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨150001）510152025303540摘要：多元LDPC码具有消除短环的能力，可以获得更好的纠错能力和抗突发错误的能力。但编码复杂度限制了其实用化，为了实现多元LDPC码的快速编码，准循环（Quasi-Cyclic，QC）结构的多元LDPC码被提出。多元QC-LDPC码的校验矩阵和生成矩阵都是由大小相同的循环矩阵构成，在其运算过程中，多个子矩阵可以同时进行计算，而且在实现的时候只需要存储每个子矩阵的生成元。本文针对多元LDPC码的特殊性进行分析，提出基于SRAA电路结构的快速编码方法，并采用FPGA平台进行硬件实现，验证了本方法的可行性和高效性。关键词：多元LDPC码；准循环结构；SRAA；FPGA中图分类号：TN919.3TheFPGAImplementationsofefficientencoderfornonbinaryQC-LDPCHeLonghua,ZhouXiangchao,ZhaoDanfeng(CollegeofInformationandCommunicationEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin,150001)Abstract:Non-binaryLDPCcodehasareducedprobabilityofformingshortcycles.Theycanachievegooderrorcorrectionperformancesandtheyareeffectiveforcombatingnoisebursts.However,thecomplexityofnon-binaryLDPCcodingrestricteditspracticality.Inordertoachievefastnon-binaryLDPCcoding,quasi-cyclicnon-binaryLDPCcodingstructureisintroduced,parity-checkmatrixandgeneratormatrixofQC-LDPCcodesarecomposedofthesamesizeloopmatrix.Manyoperatormatricescanbecalculatedsimultaneouslyduringoperations.Itisonlynecessarytostoreeachoperatormatrixgeneratorasimplementation.Theparticularityofnon-binaryLDPCcodesisanalyzedinthispaper.fastencodingmethodbasedonSRAAcircuitstructureisproposed,andhardwareimplementationisbasedonFPGAplatform,thefeasibilityandefficiencyofthismethodisverified.Keywords:Non-binaryLDPC;Quasi-cyclic;SRAA;FPGA0引言低密度奇偶校验（Low-DensityParity-Check，LDPC[1]是逼近Shannon限的线性分组码，与Turbo码相比，LDPC码译码复杂度低、吞吐量大、差错平底较低[2,3]，可完全实现并行操作，比Turbo码更适合于高速无线数据通信。多元LDPC码可以消除校验矩阵中的小环，可以获得更好的纠错能力和抗突发错误能力，并适合与高阶调制结合实现高速数据传输[4,5]。采用快速傅立叶变换的译码算法在频域进行校验节点更新运算可以降低译码复杂度且保证了译码性能[6]，限制多元LDPC码广泛应用的是复杂的编码算法。传统的直接编码从生成矩阵出发，但直接编码的生成矩阵过于稠密，需要大量的存储空间[7]；Richardson-Urbanke（RU）编码方法是基于近似下三角的校验矩阵直接进行编码，编码复杂度接近线性，但其采用递推的串行结构，大幅度的限制的系统的吞吐量[8]。本文提出具有准循环（Quasi-Cyclic，QC）结构的多元LDPC码的快速编码方法，基金项目：武器装备预先研究（xxxx1200702）；中央高校基本科研业务专项基金（HEUCF130802）作者简介：何龙华（1988-），男，硕士研究生，主要研究方向：高性能编码与调制技术通信联系人：赵旦峰（1961-），男，教授，主要研究方向：现代通信系统和通信技术.zhaodanfeng0016@163.com-1-HOG2,12,22,mGG2OOIG(nm),1(nm),2(nm),mQC-LDPC码的校验矩阵是由循环矩阵构成，其对应到生成矩阵也具有循环结构。基于生成矩阵的循环特性，提出了一种基于移位...