在线可编程准循环LDPC码高速编码器结构

为了实现宽带无线通信,提出了一种支持可变参数的准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)编码器结构,在保证很高的吞吐率的前提下实现了在线可编程。该编码器采用类CPU结构,设计专用指令集,并内嵌校验矩阵存储器。将编码算法归纳为3类基本运算,设计2条专用指令就可实现任意QC-LDPC编码。通过外部总线在线配置指令和校验矩阵存储器支持多种码率码长的编码。结果表明:该结构相对于原有纯逻辑电路的结构可以在较少的资源下实现吞吐率超过1G b/s的参数可配LDPC编码。     

一种改进的QC-LDPC码及其编码器FPGA实现

为了提高低密度准循环奇偶校验码（quasi-cyclic low density parity check codes,QC-LDPC）的编码码率灵活性和降低该码的实现复杂度,提出了一种改进的 QC-LDPC 码构造方法,并通过构造校验矩阵设计出了几种高码率码型,仿真结果表明该码在中、长帧长时性能优于相近参数的传统 QC-LDPC 码;针对该码型设计了一种基于随机存取存储器（random-access memory,RAM）的编码器硬件架构,通过存储地址指针实现对校验矩阵的存储,使得编码器能灵活地实现变码率和变帧长编码。采用 verilog 硬件描述语言在 Spartan-3 XC3S1500芯片上实现了编码器。综合结果显示：新的硬件编码架构较基于移位寄存器的传统 QC-LDPC 码的编码器硬件架构,在编码延时保持相同而硬件资源大幅降低的情况下,编码器系统的最高频率达到了225．174 MHz,能满足高速编码需求。     

5G LDPC编码器的低复杂度实现

针对5G LDPC编码因校验矩阵个数多、循环块大小取值多而导致编码器实现困难的问题，通过分析、优化由校验矩阵求取校验位的线性变换过程，提出一种面向片上系统(System-On-Chip, SoC)的编码器架构。在该架构下，编码器作为一个加速器，挂在主处理器的数据总线上。编码器包括控制器、基本图存储器、信息/校验位存储器、寄存器文件和3个运算器(移位器、求模器、加法器)。文中提出了基本图的存储方法和格式并对该编码器进行了FPGA实现。结果表明，该编码器具有低复杂度、中等吞吐率的特点。     

高吞吐率的高效视频编码熵编码并行硬件架构设计

针对超高清视频编码的实时性需求以及高效视频编码熵编码系统中存在的数据吞吐率瓶颈,提出了一种基于波前并行处理(WPP)技术的硬件架构,在提高编码并行度的同时保留了行与行的依赖性,提升了编码系统的数据吞吐率与压缩效率。该架构可以进行三线程编码树单元同步编码,提高了近3倍的编码并行性;采用同步更新单元保证线程之间概率模型的同步更新;单线程内的概率模型支持多个二元的符号的并行更新;初始化单元支持对多种模式下编码单元的概率初始化;支持在线模式和离线模式,可以更好地平衡熵编码与其他模块的吞吐差异。本设计实现的熵编码器单周期处理的平均数据量为5b,在SMIC 55nm工艺下,其综合频率达到300MHz,吞吐率为1 512Mb/s,与参考设计相比,数据吞吐率提升了89%。本设计提出的熵编码器性能满足超高清视频的实时编码需求。     

QC-eIRA码的构造及其变码率编码器FPGA实现

针对非规则重复累积码(extended irregular repeat-accumulate, eIRA)校验矩阵中H_1矩阵的随机性,提出采用有限域构造H_1矩阵的方法,并构造出了几种高码率码型。新构造码型既保留了eIRA码特殊的结构,同时又具有准循环LDPC码(quasi-cyclic low density parity check codes, QC-LDPC)的特点。仿真结果表明,当码长达到8175时,新构造码型的性能明显优于QC-LDPC码,在中长码长时表现出较好的性能。基于新码型结构特点,设计通过读写随机存储器(random-access memory,RAM)实现校验位计算的编码器硬件架构,采用Verilog HDL在Virtex 4 xc4vlx60芯片上实现了编码器,结果显示,相比于基于移位累加器组的传统QC-LDPC码,新的编码架构占用的硬件资源大幅降低,且更利于灵活实现变码率编码。     

利用斐波那契数列构造QC-LDPC码的方法

利用斐波那契数列的特点,提出了一种准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)码的编码器设计方法.该编码器设计利用了斐波那契数列的一种顺序排列方法,构造的校验矩阵H不含四线循环,具有准循环结构,节省了校验矩阵存储空间,对码长和码率参数的设计具有较好的灵活性.该编码器算法复杂度与码长成线性关系,易于编码.仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道条件下,该编码方案具有优于阵列LDPC码的性能.     

一种基于RAM的QC-LDPC码新颖编码架构研究(英文)

为了提高LDPC编码器的数据吞吐率,提出了一种基于RAM的改进型准循环LDPC码(quasi-cyclic lowdensity parity-cheek,QC-LDPC)的编码器实现方法。采用RAM存储校验位,并引入指针来指示RAM的地址方法,从而取代传统编码架构中的移位寄存器,使编码过程通过对RAM的读写操作实现,校验位序列也通过对RAM的读操作串行输出。由于该编码器没有使用移位寄存器以及并串转换电路,从而大幅度节约了硬件资源并提高了数据吞吐率。     

一种基于RAM的QC-LDPC码新颖编码架构研究

为了提高LDPC编码器的数据吞吐率,提出了一种基于RAM的改进型准循环LDPC码(quasi-cyclic low density parity-cheek,QC-LDPC)的编码器实现方法.采用RAM存储校验位,并引入指针来指示RAM的地址方法.从而取代传统编码架构中的移位寄存器,使编码过程通过对RAM的读写操作实现,校验位序列也通过对RAM的读操作串行输出.由于该编码器没有使用移位寄存器以及并串转换电路,从而大幅度节约了硬件资源并提高了数据吞吐率.     

移动多媒体广播系统中LDPC编码器的设计与实现

本文设计了一种符合移动多媒体广播国家标准中的信道编码解决方案,并进行了仿真,结果表明标准中的QC-LDPC码在AWGN信道中极低信噪比情况下仍具有较好的纠错性能.同时根据标准所采用LDPC码的特点,分析了QC-LDPC编码的FPGA实现方法,针对T-MMB标准中准循环编码矩阵特点,采用流水线技术和并行结构相结合的方法,使编码器在结构、存储空间和时序上得以优化,提高编码效率.实现上述基于T-MMB标准的LDPC实时硬件编码器,在实时性、资源利用率方面均达到了预期的设计要求,具有良好的应用价值.     

QC-LDPC码编码器的FPGA实现

准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码具有优异的纠错性能,已被纳入空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的近地轨道通信标准。分析了QC-LDPC码的特点,提出一种基于生成矩阵的编码方法。该方法利用循环矩阵特性简化生成矩阵的存储模式,减少了资源消耗,同时利用循环移位寄存器和累加器实现矩阵乘法,降低了编码算法复杂度。在Xilinx xc4vsx55 FPGA上,采用VHDL语言实现了CCSDS标准中(8176,7154)LDPC编码器的设计。仿真结果表明,设计的编码器资源占用较少,吞吐量约为228 Mbit/s。     

自适应码率QC-LDPC码编码器的FPGA实现

准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC codes)相比其他的LDPc码具有简单的编码结构,拥有较好的应用前景.通过构造校验矩阵设计了不同码率和不同帧长的具有系统结构的QC-LDPC码,并分析了这些码的性能,随后将编码过程分阶段引入主从控制模块及复用基本SRAA组,设计了变码率和变帧长的编码器,并用Verilog HDL语言在Spartan 3 3s1500fg676芯片上实现了编码器的设计.综合报告表明:在使用适中的硬件资源情况下,系统最大频率达到了174.856 MHz,能满足高速编码的要求.     

准循环LDPC码快速编译码算法及DSP实现

为了降低准循环低密度奇偶校验QC-LDPC(quasi-cyclic low-density parity-check)码编译码算法的复杂度,研究了QC-LDPC码的构造方法.介绍了一种由校验矩阵构造系统生成矩阵的简化方法,该方法可以在很大程度上降低编码复杂度,实现线性编码.基于上述校验矩阵结构,译码提出了Turbo串行消息传递的最小和译码算法(TMS算法).在保持性能基本不变的情况下,改善消息传递的收敛特性,同时降低译码复杂度.基于定点DSP结构,设计了一种高效LDPC码编译码器.仿真结果表明,该算法以较低的复杂度实现了QC-LDPC码的快速编译码.     

调频频段数字音频广播（CDR）标准的LDPC编码器设计

本文根据2013年颁布的中国数字音频广播（CDR）中LDPC码的校验矩阵结构特点,提出一种基于生成矩阵的编码方法。该方法将生成矩阵转化为块准循环结构,并行化处理编码算法的行与列操作;采用存储器调用的控制策略,实现CDR标准中四种码率编码,提高了硬件资源的利用率。在Xilinx 公司的FPGA平台上进行了该编码器的设计,联合了ModelSim和MATLAB仿真软件进行验证。结果表明,该设计方法具有资源占用较少、功耗低、编码准确率高等特点,其吞吐量约为400Mbps,达到了CDR标准的LDPC编码要求。     

中国调频频段数字音频广播标准的LDPC编码器设计

根据2013年颁布的中国数字音频广播(CDR)中LDPC码的校验矩阵结构特点,提出一种基于生成矩阵的编码方法.该方法将生成矩阵转化为块准循环结构,并行化处理编码算法的行与列操作;采用存储器调用的控制策略,实现CDR标准中四种码率编码,提高了硬件资源的利用率.在Xilinx公司的FPGA平台上进行该编码器的设计,联合Model Sim和Matlab软件进行验证.结果表明,该设计方法具有资源占用较少、功耗低、编码准确率高等特点,其吞吐量约为400 Mbit,达到了CDR标准的LDPC编码要求.     

ABC-95阵列机控制芯片的设计

ABC95阵列机是采用FPGA设计的多功能互连结构的阵列机,多功能互连网络是指支持处理器到存储器的矩阵无冲突访问模式和增强型的处理机到处理机通讯的MESH网络。这里介绍了ABC95阵列机的指令系统,主要有控制指令、标量类指令、向量类指令。着重介绍了ABC95阵列机的控制芯片的组成、设计原理以及如何处理相关。实验表明,采用这些技术可以有效地实现ABC95阵列机的控制。     

大围长可快速编码QC-LDPC码的构造

准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check,QC-LDPC)码是一种应用广泛的编码技术,该技术主体包含校验部分和信息部分。现有的编码技术主要针对校验部分进行研究改进,而缺乏对信息矩阵的构造来提升编码性能,并且信息部分和校验部分相互独立从而降低了编码的性能。针对该问题,提出一种大围长可快速编码的QC-LDPC码构造方法,该方法将最大公约数(greatest common divisor, GCD)算法、行列加减值和掩饰技术引入到校验矩阵得到一种改进型下三角结构的校验矩阵,构造出的QC-LDPC码兼容了大围长和低编码复杂度的双重特性,从而提升编码灵活性。仿真结果显示与GCD算法构造的围长为8的QC LDPC码相比较,提出的快速编码方法在误码率(bit error rate, BER)为10-5时获得0.25 dB的编码增益;与基于渐进边长(progress edge growth,PEG)算法构造的随机码相比较,构造的非规则QC-LDPC码在误码率为10-5时码字性能提高了约0.1 dB。     

滑动矩形窗式的QC-LDPC码设计

提出了一种滑动矩形窗式QC-LDPC码的构造方法,该方法无需计算机搜索便能消除4环,然后根据矩形窗在全矩阵中的滑动将其覆盖的元素取出作为基校验矩阵的原始部分,得到的矩阵具有不同的扩展系数及结构,并通过去对角线法改进矩阵的度分布.仿真结果表明:该方法在误码性能损失不多的情况下,可实现码率、码长的灵活变化,提高了可用QC-LDPC码的范围,更适合于自适应传输系统.同时,校验矩阵采用准双对角线结构,其编码算法具有线性复杂度,便于硬件实现.     

一种JPEG 2000中MQ编码器的VLSI设计（英文）

提出了1种每周期处理1个(CX-D)数据对的高效的MQ编码器硬件结构.优化概率估计值表,化简了编码逻辑并节省了资源.使用1种基于预测的字节输出结构,减小了路径延时.在FPGA平台上综合该MQ编码器,吞吐率可达到151.7 Msymbols/s.     

基于QDMA的X264编码器优化

为提高X264编码器在TMS320C6416处理器上的编码速度,提出一种基于QDMA(快速存储器访问)的优化方法.根据C6416的存储结构和访问速度特点,通过设置双缓冲区,使用QDMA的方法实现了数据的搬运.实验表明,使用QDMA方式优化后编码器的率失真性能损失很小,编码时间平均缩短了11.82%,有效地提高了编码速度.     

一种基于混合频率的微处理器设计方法

为了在微处理器结构优化的同时保持合理的硬件开销,提出了一种混合频率策略.它允许流水线模块根据各自逻辑复杂度选择不同的工作频率;通过提高简单模块的工作频率,并增加复杂模块的并行度,以实现流水线的指令吞吐率的优化.实验表明,相比商业化的处理器,该策略下的超标量结构在保持电路和功耗开销的同时,指令吞吐率平均有23%的提高.