准循环LDPC码的设计与FPGA实现
本文选题:循环扩展 + 准循环编码 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文
【摘要】:LDPC的码型构造直接影响其在不同通信系统中的性能,本文在EG_LDPC码基础上,利用循环扩展的方式构造了(8176,6135)QC_LDPC码。此QC_LDPC码的校验矩阵密度为5111,有很大的稀疏性。且在SPA译码方式下,译码性能在信噪比为2.8d B时误码率急剧下降,具有良好的瀑布性,当信噪比为3.2d B时误码率已经达到了10-10,仍然没有误码平层的出现。(8176,6135)QC_LDPC码低复杂度,高信噪比下没有误码平层的优势,此特点符合光纤通信对信道编码的要求,将在光纤通信中有良好的应用前景,所以对QC_LDPC码进行了FPGA实现,以得到更好的实际应用效果。根据(8176,6135)的QC_LDPC由单位置换子矩阵构成的特点,选择准循环的编码算法,构造出了具有准循环形式的生成矩阵。利用生成矩阵准循环的特点在FPGA中设计使用寄存器的硬件编码器。QC_LDPC码的译码方面,选择了误码性能最好的SPA算法作为性能仿真的算法。但是为了减少硬件的浮点运算,在QC_LDPC码的译码器实现方案中采用了SPA的简化算法min_sum。在整个译码器设计方案中,主要采用了串并结合的译码方法,根据QC_LDPC的特点,将各个循环子矩阵进行并行运算,子矩阵的内部进行串行运算,尽可能的减少迭代译码时间。并提出了将节点判断模块与校验节点和变量节点模块相结合的方式,进一步减少迭代译码的时间。最后将编码器与译码器在Xilinx的Virtex5芯片进行实现。在50MHz的时钟频率下,编码器可以实现连续的串行输出,达到67Mbps的吞吐率,译码器可以实现多帧并行处理,每帧的吞吐率为39Mbps,在硬件资源允许的条件下,则可以达到更高的吞吐率。
[Abstract]:The construction of LDPC code directly affects its performance in different communication systems. Based on EG_LDPC code, this paper constructs a QC LDPC-code based on cyclic expansion. The check matrix density of this QC_LDPC code is 5111, which is very sparse. In the SPA decoding mode, the BER decreases sharply when the SNR is 2.8 dB, and has good waterfall. When SNR is 3.2 dB, the BER has reached 10-10, and there is still no BER level layer. There is no BER flat layer in high SNR, which meets the requirement of channel coding in optical fiber communication. It will have a good application prospect in optical fiber communication, so the QC_LDPC code is implemented by FPGA to get better practical application effect. According to the characteristic that the QC_LDPC of Y8176 / 6135) is composed of unit permutation submatrix, the quasi-cyclic coding algorithm is selected and the generating matrix with quasi-cyclic form is constructed. Based on the characteristic of quasi-cycle of generating matrix, the decoding of the hardware encoder. QCLDPC using register is designed in FPGA. The SPA algorithm with the best performance of error code is chosen as the algorithm of performance simulation. But in order to reduce the floating-point operation of the hardware, the SPA simplified algorithm minsumsum is used in the implementation of the decoder of QC_LDPC code. In the design of the decoder, the serial parallel decoding method is mainly used. According to the characteristics of QC_LDPC, each cyclic submatrix is run in parallel, and the submatrix is operated serially, so as to reduce the iterative decoding time as much as possible. The method of combining node judgment module with check node and variable node module is proposed to further reduce the time of iterative decoding. Finally, the encoder and decoder are implemented in Xilinx Virtex5 chip. At the clock frequency of 50MHz, the encoder can realize serial output continuously and achieve the throughput of 67Mbps. The decoder can realize multi-frame parallel processing. The throughput rate of each frame is 39Mbps. A higher throughput rate can be achieved.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN911.22;TN791
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 彭晓红;;复数旋转码的译码原理分析[J];西南交通大学学报;1987年02期
2 钱金法;赵力;;中国数字电视地面广播系统中的LDPC译码器的设计[J];电子器件;2008年06期
3 贾科军;柯熙政;彭铎;陈海燕;;大气激光通信系统中π-旋转LDPC码的设计与性能分析[J];兰州理工大学学报;2008年04期
4 孙永军;苏昕;易克初;;一种基于球形译码的分层空时译码算法[J];电路与系统学报;2008年05期
5 许文源;王振宇;朱修祥;;序贯译码——在电子计算机上的模拟实验结果[J];计算机与网络;1976年04期
6 贾文祥,酆广增,周月臣;传真文件的计算机译码[J];电信科学;1991年05期
7 石雅盟;李建平;;一种新的联合译码方案研究[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2013年06期
8 邹文华;李兵兵;;数字电视地面广播传输系统中LDPC码的研究[J];计算机与信息技术;2007年11期
9 张明玉;梅杓春;;数字电视地面广播标准中准循环LDPC码的编码方法研究[J];有线电视技术;2008年02期
10 朱宏杰;裴玉奎;陆建华;;一种提高喷泉码译码成功率的算法[J];清华大学学报(自然科学版);2010年04期
相关会议论文 前3条
1 王名俅;夏树涛;;LDPC码的快速量化译码[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
2 陈曦;周亮;;一种新的信道估计方法及其在LDPC码中的应用[A];2005中国通信集成电路技术与应用研讨会论文集[C];2005年
3 于越华;;低误码率BCH码的译码纠错及应用[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
相关博士学位论文 前4条
1 陈正康;LDPC译码关键技术研究[D];西北工业大学;2015年
2 蔺勇;基于GPU的并行巩膜识别与LDPC译码研究[D];西安电子科技大学;2014年
3 周伟;低密度奇偶校验码译码研究及其应用[D];北京邮电大学;2007年
4 李晖;级连码译码研究[D];西安电子科技大学;1998年
相关硕士学位论文 前10条
1 安红超;准循环LDPC码的设计与FPGA实现[D];哈尔滨工业大学;2017年
2 林于敬;基于概率计算的LDPC译码器设计与实现[D];电子科技大学;2017年
3 赵海;低存储量CCSDS-Turbo码译码器的设计与FPGA实现[D];北京邮电大学;2017年
4 丁冉;极化码性能研究及CA-SCL译码器的FPGA实现[D];南京航空航天大学;2017年
5 范学升;极化码串行抵消列表译码算法研究与FPGA实现[D];山东科技大学;2017年
6 褚楚;LDPC译码机制及其在密钥协商中的应用[D];南京邮电大学;2017年
7 刘宝军;光纤通信中多元LDPC码译码算法的研究及FPGA实现[D];烟台大学;2017年
8 李佳;基于CMMB标准的LDPC算法研究及电路实现[D];电子科技大学;2015年
9 任晓龙;NGB-W系统下LDPC码高效编译码器的FPGA实现[D];西安电子科技大学;2016年
10 陈全坤;通用型高速LDPC码编码器的FPGA实现及其应用研究[D];国防科学技术大学;2016年
,本文编号:1949605
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/1949605.html