基于IEEE802．1 6e標(biāo)準(zhǔn)的LDPC編碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

從圖2可以看出，LDPC編碼器中主要包含矩陣乘法模塊，前項(xiàng)置換模塊，矢量加法模塊，以及生成碼字模塊。現(xiàn)對(duì)矩陣乘法模塊，前項(xiàng)置換模塊和碼字生成模塊進(jìn)行介紹。
(1)矩陣乘法器模塊：主要由循環(huán)移位器和模二加法器組成。由于FPGA運(yùn)算的并行特點(diǎn)，編碼器在計(jì)算矩陣乘法時(shí)可按行并行操作。輸入的原始信息比特流與效驗(yàn)矩陣Hb的每一行進(jìn)行相乘運(yùn)算時(shí)，首先按照RAM中存儲(chǔ)的非零列號(hào)找到相對(duì)應(yīng)的信息位中的矢量，并對(duì)該矢量進(jìn)行循環(huán)右移，循環(huán)右移的次數(shù)依照IEEE802．11e標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行控制，然后把這一行中的所有非零元素和信息位相乘所得結(jié)果做一次異或操作，這就是矩陣的一行與信息位相乘的結(jié)果。該過(guò)程可以并行執(zhí)行，同時(shí)完成矩陣中每一行與信息位的相乘運(yùn)算。
(2)前項(xiàng)置換器模塊：IEEE802．16e標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，LDPC碼的效驗(yàn)矩陣r是雙對(duì)角矩陣，所以對(duì)于乘矩陣T的逆的操作采用前項(xiàng)置換方法，其原理如下：

所以在FPGA中進(jìn)行乘矩陣r的逆的計(jì)算，不必進(jìn)行求逆和相乘運(yùn)算，僅用異或運(yùn)算就能完成。
(3)生成碼字模塊：主要作用是將原始信息位與效驗(yàn)位p1和p2合成。在IEEE802．16e標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定LDPC碼為系統(tǒng)碼，所以將原始信息位與效驗(yàn)位p1和p2按順序依次拼接起來(lái)，就是實(shí)際編碼后數(shù)據(jù)。

4 FPGA仿真結(jié)果分析
在QuartusⅡ軟件下進(jìn)行編譯和綜合，器件選擇為Altera公司STRATIXII系列的EP2S90F1020C3，整個(gè)LDPC編碼器最高工作時(shí)鐘214 MHz，邏輯資源占用3 027 LE。LDPC碼編碼仿真結(jié)果如圖3所示。

code_rden：編碼器使能標(biāo)志，高電平說(shuō)明LDPC編碼器正在工作。
matlab_code：LDPC編碼的Matlab仿真結(jié)果輸出。
ldpc_code：LDPC編碼的FPGA仿真結(jié)果輸出。
result_out：比對(duì)Matlab與FPGA仿真結(jié)果，輸出碼流進(jìn)行相減一直為零，說(shuō)明仿真結(jié)果正確。

5 結(jié)束語(yǔ)
文中分析了基于IEEE802．16e標(biāo)準(zhǔn)的LDPC碼的校驗(yàn)矩陣H，然后在QuartusⅡ平臺(tái)下根據(jù)分塊矩陣的快速編碼算法設(shè)計(jì)了一種編碼器，滿(mǎn)足IEEE802．16e標(biāo)準(zhǔn)的碼長(zhǎng)為2 304，碼率為1／2的LDPC碼的編碼要求，并仿真驗(yàn)證了LDPC編碼器的性能。仿真結(jié)果證明通過(guò)合理的構(gòu)造LDPC碼的校驗(yàn)矩陣以及選擇合適的編碼算法，可以有效降低編碼復(fù)雜度，并實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)性編碼。