多元LDPC碼-解調(diào)、譯碼與實現(xiàn).pdf

1、信道編碼是提高信息傳輸可靠性的重要技術(shù)，而尋找性能優(yōu)異、實現(xiàn)復雜度低的編譯碼方案是信息論領(lǐng)域的研究熱點之一。隨著迭代譯碼思想和稀疏圖碼的研究興起，低密度校驗（Low-Density Parity-Check, LDPC）碼獲得了廣泛的研究和應用。近年來的研究表明：在中短碼長上，多元LDPC碼具有比二元LDPC碼更好的糾錯性能，尤其與高階調(diào)制相結(jié)合時，激起了學術(shù)界廣泛的研究興趣。然而多元LDPC碼相對較高的譯碼復雜度削弱了它在性能上所具有

2、的優(yōu)勢。本文主要研究多元LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)，并著重討論了多元LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)中的低復雜度解調(diào)算法和譯碼算法及其實現(xiàn)。其中針對編碼調(diào)制系統(tǒng)中采用基于有限域構(gòu)造的多元LDPC碼，在不同的譯碼算法下，分別研究了在BPSK（Binary Phase Shift Keying）和QAM（Quadrature Amplitude Modulation）調(diào)制方案下低復雜度的解調(diào)算法，并針對擴展最小和譯碼算法下譯碼器的實現(xiàn)展開了研究工作。

3、　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用擴展最小和譯碼算法進行譯碼時，軟信息的生成只需可靠性較大的若干個值。首先，針對以BPSK為調(diào)制方式的多元LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)，對軟信息生成算法進行了研究和改進。通過對對數(shù)似然比（log-likelihood ratio，LLR）采用基于符號硬判決的定義，提出了一種快速而簡單的LLR生成算法，所生成的LLR數(shù)目及排序可以根據(jù)系統(tǒng)可靠性要求而定。在此基礎(chǔ)上，提出了該算法的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和電路框圖。⑵對采用高階調(diào)制

4、方案的多元LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)的軟信息生成算法進行了研究，提出了兩種可快速簡單的生成似然概率的算法。首先，針對多元LDPC碼隨機譯碼算法的譯碼所需的隨機符號流進行了分析和研究，借鑒了球形譯碼算法的思想，提出一種求取以接收信號為圓心的圓內(nèi)有限個符號的似然概率的算法。隨后，針對多元LDPC碼的擴展最小和譯碼算法的譯碼所需的似然概率進行了研究和分析，由于擴展最小和譯碼算法所需的是可靠性較大的符號似然概率，對星座圖上所有星座點的利用可以分為兩部

5、分，提出了一種分塊生成似然概率的算法，降低了譯碼器前端軟信息生成算法的復雜度。⑶針對多元LDPC碼的擴展最小和譯碼算法在實現(xiàn)上資源消耗過大的問題，詳細分析了擴展最小和算法實現(xiàn)的設(shè)計思想，并設(shè)計了譯碼器FPGA實現(xiàn)的具體結(jié)構(gòu)，主要優(yōu)化了硬件實現(xiàn)中所涉及參數(shù)的設(shè)定和各子模塊的設(shè)計。研究了初始消息向量的計算、校驗節(jié)點更新和變量節(jié)點更新中的數(shù)據(jù)處理及相應運算。并對變量節(jié)點模塊和校驗節(jié)點更新模塊進行了聯(lián)合設(shè)計，可節(jié)約大量的邏輯資源和單元資源總數(shù)，