一种低码率的LDPC译码器的设计研究
发布时间：2021-11-10 04:15
为满足超晶格密钥分发系统在安全素描过程中对纠错速率和纠错能力的要求,本文给出了一种低码率的LDPC译码器设计。通过理论分析和仿真结果分析相结合的方法,对LDPC译码器的设计方法进行了研究,给出了译码器的FPGA实现方法。用Xilinx公司提供的Vivado软件自带的仿真工具对译码器的功能进行验证,并在Xilinx公司Virtex7系列的XC7VX485T-2FFG1761芯片上综合测试。结果表明,本文实现的译码器最大工作频率为235.76 MHz,在最大迭代次数为20次的情况下,译码器吞吐量可达225.54 Mb/s,能够满足超晶格密钥分发系统的功能实现需求。
【文章来源】：电子测量技术. 2020,43(16)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
LDPC译码器整体结构
VNU模块的实现结构如图2所示,从图中可知,变量节点处理单元模块的工作流程为:4个输入数据vnu_din0、vnu_din1、vnu_din2、vnu_din3分别做二级加法树运算得到求和结果,每一级加法计算延迟一个时钟周期,因此二级加法树总共延迟2个时钟周期。同时,这4个信号通过延迟模块Delay与求和的结果做减法运算,从而完成了式(3)中L(k)(rji)求和的计算过程。为了让参与减法运算的输入数据保持同步,以及输入、输出数据保存同步,防止时序混乱,vnu_din0、vnu_din1、vnu_din2、vnu_din3 4个输入信号通过2个时钟周期的延迟模块之后与求和结果进行减法。在算法结尾的地方添加一个选择器模块,用于区分初始化阶段和开始迭代阶段的输出选择。迭代开始前,选择模块输出初始值,在迭代开始之后选择模块则输出实时更新的迭代输出结果。由于在做加法计算过程中,如果输入的数据幅度过大,那么加法结果可能出现幅度超出当前位宽下的最大值,因此通过限幅模块,防止结果溢出。该模型最后输出4个返回值vnu_dout0、vnu_dout1、vnu_dout2、vnu_dout3。每次迭代完成之后,得到当前迭代之后的判决输出值。在本设计中,LDPC码码率为1/8,校验矩阵H的维度为7 168×8 192,将其进行分块处理,每一块子矩阵维度为512×512,因此划分后的VNU模块数量为16个。
在本设计中,LDPC码码率为1/8,校验矩阵H的维度为7 168×8 192,将其进行分块处理,每一块子矩阵维度为512×512,因此划分后的CNU模块数量为14个。3.4 节点信息存储模块的设计与分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G通信中准循环LDPC码的环结构分析[J]. 徐恒舟,李楠,赵可新,魏文静,朱海. 电子测量与仪器学报. 2019(07)
[2]基于子矩阵分裂技术的高速LDPC译码器设计与实现[J]. 张占义,朱金达. 电子测量与仪器学报. 2019(06)
[3]低复杂度LDPC优化译码算法研究[J]. 马慧,吴彦鸿,王宏艳. 国外电子测量技术. 2018(08)
[4]1 Gbit/s QC-LDPC码译码结构的设计[J]. 黄志成,陈紫强,谢跃雷,李亚云. 桂林电子科技大学学报. 2018(02)
[5]基于LDPC码的快速译码改进算法[J]. 孟祥彩,王中训,刘宝军. 电声技术. 2017(Z4)
[6]基于LU分解的LDPC编码改进算法研究[J]. 高宏伟. 无线电工程. 2017(04)
[7]基于压缩感知的脉冲同步的混沌保密通信系统[J]. 行鸿彦,冒海微,徐伟,王秋辉. 仪器仪表学报. 2014(07)
[8]一种改善LDPC译码性能的新方法[J]. 张大伟,解小建,徐凤军. 电子测量技术. 2011(03)
[9]基于CMMB系统的LDPC译码器的设计与实现[J]. 李江林,于忠臣. 电子元器件应用. 2010(10)
本文编号：3486554
【文章来源】：电子测量技术. 2020,43(16)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
LDPC译码器整体结构
VNU模块的实现结构如图2所示,从图中可知,变量节点处理单元模块的工作流程为:4个输入数据vnu_din0、vnu_din1、vnu_din2、vnu_din3分别做二级加法树运算得到求和结果,每一级加法计算延迟一个时钟周期,因此二级加法树总共延迟2个时钟周期。同时,这4个信号通过延迟模块Delay与求和的结果做减法运算,从而完成了式(3)中L(k)(rji)求和的计算过程。为了让参与减法运算的输入数据保持同步,以及输入、输出数据保存同步,防止时序混乱,vnu_din0、vnu_din1、vnu_din2、vnu_din3 4个输入信号通过2个时钟周期的延迟模块之后与求和结果进行减法。在算法结尾的地方添加一个选择器模块,用于区分初始化阶段和开始迭代阶段的输出选择。迭代开始前,选择模块输出初始值,在迭代开始之后选择模块则输出实时更新的迭代输出结果。由于在做加法计算过程中,如果输入的数据幅度过大,那么加法结果可能出现幅度超出当前位宽下的最大值,因此通过限幅模块,防止结果溢出。该模型最后输出4个返回值vnu_dout0、vnu_dout1、vnu_dout2、vnu_dout3。每次迭代完成之后,得到当前迭代之后的判决输出值。在本设计中,LDPC码码率为1/8,校验矩阵H的维度为7 168×8 192,将其进行分块处理,每一块子矩阵维度为512×512,因此划分后的VNU模块数量为16个。
在本设计中,LDPC码码率为1/8,校验矩阵H的维度为7 168×8 192,将其进行分块处理,每一块子矩阵维度为512×512,因此划分后的CNU模块数量为14个。3.4 节点信息存储模块的设计与分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G通信中准循环LDPC码的环结构分析[J]. 徐恒舟,李楠,赵可新,魏文静,朱海. 电子测量与仪器学报. 2019(07)
[2]基于子矩阵分裂技术的高速LDPC译码器设计与实现[J]. 张占义,朱金达. 电子测量与仪器学报. 2019(06)
[3]低复杂度LDPC优化译码算法研究[J]. 马慧,吴彦鸿,王宏艳. 国外电子测量技术. 2018(08)
[4]1 Gbit/s QC-LDPC码译码结构的设计[J]. 黄志成,陈紫强,谢跃雷,李亚云. 桂林电子科技大学学报. 2018(02)
[5]基于LDPC码的快速译码改进算法[J]. 孟祥彩,王中训,刘宝军. 电声技术. 2017(Z4)
[6]基于LU分解的LDPC编码改进算法研究[J]. 高宏伟. 无线电工程. 2017(04)
[7]基于压缩感知的脉冲同步的混沌保密通信系统[J]. 行鸿彦,冒海微,徐伟,王秋辉. 仪器仪表学报. 2014(07)
[8]一种改善LDPC译码性能的新方法[J]. 张大伟,解小建,徐凤军. 电子测量技术. 2011(03)
[9]基于CMMB系统的LDPC译码器的设计与实现[J]. 李江林,于忠臣. 电子元器件应用. 2010(10)
本文编号：3486554
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