基于FPGA的QC-LDPC编译码器研究

发布时间：2017-06-12 03:06

  本文关键词：基于FPGA的QC-LDPC编译码器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，随着通信技术的不断发展，低密度奇偶校验码(LDPC码)得到越来越多的应用。低密度奇偶校验码具有与香农极限差距极小、编译码执行能力极为高效等特点。与非结构化的随机LDPC码相比，准循环QC-LDPC码构造更加灵活，硬件实现方面更为突出。它可以根据结构特点采用并行方式运行，因此逐渐成为研究领域热点。 随着信道的变化，仅支持单一参数LDPC码的编译码器已经不能满足现代通信应用的发展，实际中的通信系统逐渐采用多参数QC-LDPC码作为信道编译码方案。本文针对目前QC-LDPC码编译码器结构不够灵活、编译码延时较大的问题，研究了一种能够支持多参数的编译码器，该编译码器具有较低的复杂度。 本论文给出了便于FPGA实现的QC-LDPC编译码算法。编码算法方面，对复杂度和编码吞吐率等方面综合考虑，给出了基于移位寄存器方式的编码算法。译码算法方面，在基于最小和算法基础上，研究出了一种改进的算法，通过仿真得出该算法性能优异且复杂度较低。 根据给出的编译码算法，，完成了基于FPGA实现的编译码器方案。对校验码元和信息存储模块进行优化，利用简单的移位寄存器实现了多参数的QC-LDPC编码器。通过采用部分并行结构的设计，在外信息存储方案上进行合理规划，在模块中采用了乒乓操作、流水线工作方式，提高了译码器的吞吐率，且消耗的硬件资源与单参数的相当。完成了各个模块的功能及设计，绘制出了模块的状态转换图、RTL视图。利用Verilog语言对功能模块的硬件结构进行描述，给出了ModelSim时序仿真图，对各个模块进行验证。 本文对整体结构进行仿真和性能评估，确定了本文设计的有效性。
【关键词】：QC-LDPC码 FPGA 多参数 编译码器 算法改进
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.22
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文研究内容13-15
• 第2章 LDPC 码基本原理及编译码算法研究15-27
• 2.1 LDPC 码的定义及表示方法15-17
• 2.2 LDPC 码的构造17-19
• 2.3 LDPC 码编码算法研究19-21
• 2.4 LDPC 译码算法研究21-26
• 2.4.1 和积译码算法研究21-24
• 2.4.2 分层译码算法研究24
• 2.4.3 改进的译码算法研究24-25
• 2.4.4 译码算法性能仿真比较25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 QC-LDPC 编码器设计27-36
• 3.1 FPGA 验证平台及设计流程简介27
• 3.2 QC-LDPC 编码器总体结构设计27-29
• 3.3 QC-LDPC 编码器关键模块设计29-35
• 3.3.1 输入输出缓存模块设计29-30
• 3.3.2 生成矩阵存储模块设计30-31
• 3.3.3 校验位生成模块设计31-33
• 3.3.4 控制单元模块设计33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 QC-LDPC 译码器设计36-51
• 4.1 译码器量化方案研究36-38
• 4.2 译码器总体结构设计38-39
• 4.3 QC-LDPC 译码器关键模块设计39-50
• 4.3.1 输入输出缓存模块设计39-40
• 4.3.2 信息存储模块设计40-42
• 4.3.3 控制单元模块设计42-45
• 4.3.4 校验节点更新模块设计45-48
• 4.3.5 变量节点更新模块设计48-49
• 4.3.6 后验概率更新模块设计49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 编译码器功能验证及性能评估51-58
• 5.1 编码器功能验证及性能评估51-54
• 5.1.1 功能验证51-52
• 5.1.2 性能评估52-54
• 5.2 译码器功能验证及性能评估54-56
• 5.2.1 功能验证54-55
• 5.2.2 性能评估55-56
• 5.3 本章小结56-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 彭克武;牛迪民;宋健;杨知行;;面向中国DTTB标准的多码率LDPC译码器[J];清华大学学报(自然科学版);2009年10期

2 张志亮;卿粼波;刘英;;一种线性编码半随机构造LDPC码及其仿真[J];通信技术;2009年02期

3 任祥维;文红;张颂;;LDPC码的全并行概率译码[J];通信技术;2011年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 袁瑞佳;LDPC码的高效编译码实现技术研究[D];西安电子科技大学;2012年

  本文关键词：基于FPGA的QC-LDPC编译码器研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：443087