衛(wèi)星通信中LDPC編譯碼研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)由于具有接近香農(nóng)極限的糾錯(cuò)性能，在信道編碼領(lǐng)域已經(jīng)引起越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。LDPC碼的研究方向就是盡可能的降低編碼和譯碼的復(fù)雜度，找到一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的碼型。準(zhǔn)循環(huán)LDPC(QC-LDPC)碼是從LDPC碼衍生出來(lái)的一類碼。利用其校驗(yàn)矩陣的準(zhǔn)循環(huán)特性，可以通過(guò)循環(huán)移位寄存器實(shí)現(xiàn)線性復(fù)雜度的編碼，在譯碼時(shí)可通過(guò)并行處理提高吞吐量。本文依托國(guó)防基礎(chǔ)科研計(jì)劃資助項(xiàng)目(B3120133002)，采用理論研究和

2、硬件實(shí)現(xiàn)相結(jié)合的方法，對(duì)QC-LDPC碼的編碼和譯碼算法進(jìn)行了深入研究，并基于 FPGA完成了編、譯碼器的硬件設(shè)計(jì)。
　　本文在簡(jiǎn)單介紹了 LDPC碼的定義、構(gòu)造方式和編碼算法等相關(guān)理論后，基于 QC-LDPC碼的生成矩陣，提出了串行和并行兩種編碼器結(jié)構(gòu)，并在 FPGA上做了硬件實(shí)現(xiàn)和仿真驗(yàn)證。通過(guò)綜合結(jié)果對(duì)編碼器的硬件資源消耗和編碼速率進(jìn)行了比較分析。
　　本文詳細(xì)介紹了和積譯碼算法原理，并對(duì)最小和算法的優(yōu)化方案進(jìn)行比較研

3、究，最終選擇了歸一化方案對(duì)最小和算法進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)誤碼率性能仿真，改進(jìn)后的算法只比對(duì)數(shù)域和積算法損失了0.1dB性能，而運(yùn)算復(fù)雜度卻大幅降低。同時(shí)對(duì)歸一化最小和算法的量化方案進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了定點(diǎn)仿真驗(yàn)證。
　　基于傳統(tǒng)的譯碼器結(jié)構(gòu)和調(diào)整后的歸一化最小和算法，提出了一種節(jié)約存儲(chǔ)資源的 QC-LDPC碼譯碼器。在 FPGA上對(duì)譯碼器的主要模塊進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)和時(shí)序仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可靠性。與傳統(tǒng)的譯碼器相比，改進(jìn)后的譯碼器不需要存儲(chǔ)