基于视觉假体高阶调制解调的LDPC码设计研究

发布时间：2020-08-19 20:14

【摘要】：目前世界上有超过4000万的盲人,正因为无法治愈的视网膜色素变性(Retinitis Pigmentosa,RP)和老年性黄斑变性(Age-related Macular Degeneration,AMD)等视网膜退化性疾病使得视力逐渐退化甚至丧失,但其眼睛内层仍是健康的。视觉假体是一种绕过受损部位,通过电极阵列发出的电脉冲来刺激视网膜存活部位如神经元细胞的电子设备,产生的神经脉冲经视神经传递到大脑,在大脑中电信号可以转换为部分的视觉感知。在完整的视觉假体系统中,高阶调制解调方式和单线圈无线传输数据和能量不仅解决传输速率和效率之间的矛盾,同时考虑到了视网膜手术可植入面积大小。但受到传输信道中噪声的影响,误码现象易出现,因此本文对LDPC(Low-Density Parity-check Code)纠错码进行研究。本文首先对LDPC码的编码方式和译码算法分别进行了理论对比,确定了编译码方案,然后对编译码算法进行联合仿真,根据仿真结果提出将译码迭代次数固定的方案,并选择最小和积(Min Sum-product algorithm,MS)算法加偏移量为0.125的译码方案,较基本MS算法的编码增益提高了0.4dB。其次,结合高阶调制解调方案,使用SIMULINK搭建纠错码(Error Correction Code,ECC)系统电路模型,并进行硬件实现。根据LDPC码校验矩阵和一些计算规则,对基于IEEE802.16e的编码算法进行改进,简化计算复杂度并消除了部分矩阵求逆和求和运算;在译码电路中提出了一种预先存储地址位置再进行存储单元的读写更新的方案,节约存储空间,并降低了计算量。误码率仿真结果表明:在相同比特信噪比下纠错码电路较解调电路输出信号误码率低,当误码率降到1×10~(-5)时,纠错码电路的编码增益提高了5dB左右。同时,FPGA(Field programmable Gate Array)实验结果表明:在解调电路输出有误时,纠错码电路可以纠正错误并输出,因此该电路完成了纠错功能。整体电路硬件实现复杂度较低,为视觉假体系统的通信可靠性提供了保障。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH786;TN911.22

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本文编号：2797533