基于流水线译码器结构的LDPC-CC码的译码算法研究与FPGA实现
发布时间：2021-09-17 12:19
低密度奇偶校验（Low-density Parity-check,LDPC）分组码,这种码型在定义的时候是利用了它自身的校验矩阵的,因为校验矩阵具有稀疏特性,所以LDPC码在译码的时候,可以采用置信传播（Belief Propagation,BP）这种译码算法进行译码,此种码的错误性能和香农极限之间的差异非常小。卷积码是一种具有编码器记忆特性的码,在误码性能上,分组码是比这种码的性能差的。低密度奇偶校验卷积码（Low-density Parity-check Convolutional Codes,LDPC-CC）是包含卷积特性这个特性的LDPC码,其校验矩阵具有与LDPC码相同的特性。同时,它也具有卷积码编码器的记忆特性,所以其编码器和译码器的结构设计很特殊。本文通过研究和分析LDPC-CC码的概念和结构,引出它的校验矩阵的构造方法。因为LDPC-CC码校验矩阵的特性和LDPC码类似,也有稀疏性这个特性,所以LDPC-CC码在译码的时候也可以采用BP译码算法;同时,由于它还具有卷积码的优点,其校验矩阵是包含记忆特性的,因此编码后其变量节点与校验节点之间的约束关系被限制为固定长度,所以...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中可以得到：LDPC-CC码的译码性要明显比
西南大学硕士学位论文444.3.3译码算法对误码性能的影响根据前面的论述可以知道，当采用的译码算法不同时，LDPC-CC码的译码性能也会有所不同。图4.6中给出了码率R1/2的128,3,6LDPC-CC码，信道为高斯白噪声信道，经由BPSK调制，分别利用传统的流水线译码算法、OVA算法，采用中止规则的OVA译码算法和采用紧凑型译码器架构的译码算法产生的误码率性能比较。从图4.6可以看出来，当这四种译码算法的信噪比都很低的时候，所测出来的LDPC-CC的误码率几乎是相同的，但是当信噪比在慢慢地变大时，传统的流水线译码算法显现出明显的不足，其余三种译码算法性能明显优于传统的流水线译码算法性能。仿真图还表明了，使用中止规则具有与OVA算法类似的BER性能，而使用紧凑型译码算法也不会明显降低性能。但是在实现类似BER性能的情况下，使用中止规则译码算法可以减少译码迭代的总数，从而降低译码的总时延；而在使用紧凑型结构的译码算法过程中，通过缩短相邻处理器的距离，不仅可以减少初始延迟，还可以降低译码器的存储要求[19]。11.21.41.61.822.22.42.62.83Eb/N0[dB]10-610-510-410-310-210-1100BER流水线译码算法OVA译码算法OVA中止规则译码算法紧凑型译码算法图4.6不同译码算法下LDPC-CC码误码性能仿真图4.3.4记忆长度对误码性能的影响图4.7是,3,6smLDPC-CC码在不同记忆长度下的误码率仿真图，图中依次给出了当记忆长度是64、128、256和512时的误码性能曲线。从这个图中可以得到：随着LDPC-CC码的记忆长度在逐渐地增大，LDPC-CC码的误码性能在逐渐变好。这是因为当记忆长度在增大的时候，经过编码之后的码元比特彼此之间的约束性
第四章LDPC-CC码的译码45也会慢慢增强，这样就可以让节点在迭代过程中的信息变得更准确，从而可以减小误码率。图4.7不同记忆长度下LDPC-CC码误码性能仿真图4.3.5比重因子对误码性能的影响图4.8LDPC-CC码误码性能随比重因子变化仿真图图4.8中给出了128,3,6LDPC-CC码的误码率随比重因子变化的仿真图，使用的信噪比分别为1.5dB，1.8dB和2.5dB。根据LDPC-CC码译码算法的介绍可知，在使用流水线译码算法进行译码时，如果想要改善译码器的误码性能，那么可以考虑加入比重因子。上图中可以看出128,3,6LDPC-CC码在比重因子从0到1.0的变
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类卷积码的随机交织参数盲识别方法[J]. 涂榫,王伟玮,刘晓龙. 通信技术. 2016(07)
[2]误码条件下卷积码分组交织的识别[J]. 郑鹏鹏,张玉. 通信对抗. 2011(04)
硕士论文
[1]基于FPGA的高速LDPC-CC译码器的设计与实现[D]. 王贵波.北京理工大学 2016
[2]IEEE802.11ad标准中LDPC编译码的研究[D]. 彭真真.北京邮电大学 2015
[3]卷积码的译码算法研究[D]. 李校娟.西安电子科技大学 2010
[4]LDPC码的编译码原理及在BICM系统中的应用[D]. 李珍.西安电子科技大学 2008
[5]基于FPGA的卷积编码和维特比译码的研究与实现[D]. 张增良.天津大学 2007
[6]卷积码和LDPC码的研究与应用[D]. 孙雪艳.西安电子科技大学 2007
本文编号：3398710
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中可以得到：LDPC-CC码的译码性要明显比
西南大学硕士学位论文444.3.3译码算法对误码性能的影响根据前面的论述可以知道，当采用的译码算法不同时，LDPC-CC码的译码性能也会有所不同。图4.6中给出了码率R1/2的128,3,6LDPC-CC码，信道为高斯白噪声信道，经由BPSK调制，分别利用传统的流水线译码算法、OVA算法，采用中止规则的OVA译码算法和采用紧凑型译码器架构的译码算法产生的误码率性能比较。从图4.6可以看出来，当这四种译码算法的信噪比都很低的时候，所测出来的LDPC-CC的误码率几乎是相同的，但是当信噪比在慢慢地变大时，传统的流水线译码算法显现出明显的不足，其余三种译码算法性能明显优于传统的流水线译码算法性能。仿真图还表明了，使用中止规则具有与OVA算法类似的BER性能，而使用紧凑型译码算法也不会明显降低性能。但是在实现类似BER性能的情况下，使用中止规则译码算法可以减少译码迭代的总数，从而降低译码的总时延；而在使用紧凑型结构的译码算法过程中，通过缩短相邻处理器的距离，不仅可以减少初始延迟，还可以降低译码器的存储要求[19]。11.21.41.61.822.22.42.62.83Eb/N0[dB]10-610-510-410-310-210-1100BER流水线译码算法OVA译码算法OVA中止规则译码算法紧凑型译码算法图4.6不同译码算法下LDPC-CC码误码性能仿真图4.3.4记忆长度对误码性能的影响图4.7是,3,6smLDPC-CC码在不同记忆长度下的误码率仿真图，图中依次给出了当记忆长度是64、128、256和512时的误码性能曲线。从这个图中可以得到：随着LDPC-CC码的记忆长度在逐渐地增大，LDPC-CC码的误码性能在逐渐变好。这是因为当记忆长度在增大的时候，经过编码之后的码元比特彼此之间的约束性
第四章LDPC-CC码的译码45也会慢慢增强，这样就可以让节点在迭代过程中的信息变得更准确，从而可以减小误码率。图4.7不同记忆长度下LDPC-CC码误码性能仿真图4.3.5比重因子对误码性能的影响图4.8LDPC-CC码误码性能随比重因子变化仿真图图4.8中给出了128,3,6LDPC-CC码的误码率随比重因子变化的仿真图，使用的信噪比分别为1.5dB，1.8dB和2.5dB。根据LDPC-CC码译码算法的介绍可知，在使用流水线译码算法进行译码时，如果想要改善译码器的误码性能，那么可以考虑加入比重因子。上图中可以看出128,3,6LDPC-CC码在比重因子从0到1.0的变
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类卷积码的随机交织参数盲识别方法[J]. 涂榫,王伟玮,刘晓龙. 通信技术. 2016(07)
[2]误码条件下卷积码分组交织的识别[J]. 郑鹏鹏,张玉. 通信对抗. 2011(04)
硕士论文
[1]基于FPGA的高速LDPC-CC译码器的设计与实现[D]. 王贵波.北京理工大学 2016
[2]IEEE802.11ad标准中LDPC编译码的研究[D]. 彭真真.北京邮电大学 2015
[3]卷积码的译码算法研究[D]. 李校娟.西安电子科技大学 2010
[4]LDPC码的编译码原理及在BICM系统中的应用[D]. 李珍.西安电子科技大学 2008
[5]基于FPGA的卷积编码和维特比译码的研究与实现[D]. 张增良.天津大学 2007
[6]卷积码和LDPC码的研究与应用[D]. 孙雪艳.西安电子科技大学 2007
本文编号：3398710
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