低复杂度LDPC码译码算法研究与实现

发布时间：2020-07-26 09:48

【摘要】：信道编码技术是现代通信系统中不可缺失的一部分,它能为通信系统提供可靠的数据传输。作为一种香农极限渐进码,LDPC码有优异的误码性能。另一方面,LDPC码校验矩阵的稀疏性使它兼有低复杂度的实现结构。正是因为这两个优势,LDPC在众多纠错码中脱颖而出。本文研究LDPC码的低复杂度译码算法与实现。首先,对LDPC码的理论知识和相关译码算法展开研究。从三方面阐述LDPC码的结构特性,本文介绍了准循环LDPC码的良好结构,并在此基础上引申出CCSDS推荐的(2560,1024)LDPC码。本文从译码原理上阐述几种硬判决算法和软判决算法,并分析比较它们的实现复杂度与译码性能。其次,本文详细分析了软判决译码算法中的两种消息传递策略:洪水消息传递策略和分层消息传递策略。基于分层消息传递策略的快收敛性,本文着重介绍了分层最小和算法的译码原理,并详细阐述了该算法的低复杂特性。为了提高分层最小和算法的吞吐率,介绍了一种并行分层译码结构,通过修正校验矩阵,使得在并行译码的同时消息可以在不同层间传递。本文通过MATLAB仿真分析各种译码算法的误码性能和复杂度,并确定硬件实现中的量化位数。从仿真结果可以看出,分层最小和算法的收敛速度接近最小和算法的两倍,并行分层最小和算法性能与分层最小和性能接近。最后,在FPGA上实现基于并行分层结构的LDPC码译码器。由(2560,1024)LDPC码校验矩阵的结构确定译码器的层数为12。在介绍整体的译码实现方案后,详细阐述各个子模块的设计,在FPGA上进行仿真并给出各部分仿真结果。最终,在硬件上实现了时钟速率为200MHz,吞吐率为46Mbps的LDPC码译码器。
【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】：2019
【分类号】：TN911.22
【图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 13 -如图 2-2 所示，（2560，1024）LDPC 码的校验矩阵由大小为3 × 5的元素组成，每个元素是一个512 × 512的循环子矩阵。可以看出，这是一个不规则码，可以将将校验矩阵划分为 3 个超行，5 个超列，则行重分别是 3，6

ram20_ini 表示，指示该数据在哪一超列，第二层用 addr_128_ini 表示，指示该在超列中的哪一列。每读取一个数，则将这个数写入 app_ram 的对应地址。_ram 由 60 个位宽为 16，深度为 128 的子 ram 组成，写入地址由 wr_ram20_inddr_128_ini 决定。当一帧数据初始化完毕，ini_finish 拉高，初始化模块完成，器状态进入状态 state=2。图 4-4(a)(b)所示是初始化模块行为仿真结果。

(b)初始化模块的行为仿真2如图4-4(a)中所示，读取的第一个数据03，将会输出为0003，对应的位置为

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本文编号：2770608