基于LDPC码和Turbo码的双模译码器设计

发布时间：2017-06-06 17:22

  本文关键词：基于LDPC码和Turbo码的双模译码器设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代的无线通信系统都无一例外地需要先进的纠错编码技术来提高传输信息的可靠性。LDPC码和Turbo码作为两类性能接近香农极限的纠错码而受到广泛的研究。虽然目前各种通信标准采用了不同的信道编码方案,但面向未来,不同通信标准的融合与互补将是大势所趋,而很多的通信标准也不仅仅采用一种码字作为纠错方案。因此,在单模译码器发展日趋成熟的现在,有必要研究具有兼容性的多模式多标准译码器。在此背景下,本论文致力于研究并实现具有高效性能的资源节约型LDPC码/Turbo码双模译码器。首先,本文研究比较了LDPC码和Turbo码不同的译码算法,选取合适的算法作为双模译码算法。根据双模译码算法对非线性函数的不同处理,可分为查表近似法(LUT-log-MAP)和最值近似法(MAX-log-MAP)。本文结合了这两种算法的优劣势,提出了对状态度量信息计算和外信息计算采取不同简化方式的MIX-log-MAP算法。由仿真结果可得,MIX-log-MAP算法性能相较于MAX-log-MAP算法提高了0.2d B(误码率以10-3为标准),而与LUT-log-MAP算法相比,MIX-log-MAP算法在省去大量查表运算的同时,性能仅损失了0.1dB。其次,本文将新算法MIX-log-MAP应用于双模译码器实现,并根据LDPC码/Turbo码的译码流程的相似性,设计了各个共享计算模块,包括分支度量模块、状态度量模块和外信息模块。根据MIX-log-MAP的简化方式,每个SISO单元仅在状态度量模块调用了16个查找表。相较于文献[51]的每个SISO单元需调用54个查找表,本文节约了近70%的查找表数量。最后,针对以往的研究主要集中于分量译码器内部这个问题,本文研究Turbo码交织网络与LDPC码移位网络之间的联系,发现可以用LDPC码的移位器求Turbo码的块内置换地址。本文设计的双模数据重组网络,是设计资源节约型双模译码器的有益之举,而且相对于传统的Turbo码交织地址实时计算法,本文所用方法消耗逻辑器件大约减少了8.5%。以设计高性能低消耗的双模译码器为基本理念,本文的设计可支持WIMAX标准下不同码率的LDPC码译码,和3GPP LTE、TD-LTE标准不同码长的Turbo码译码。总结来说,本文设计的译码器在改进算法复杂度的同时不仅实现了计算模块的共享共用,还创新性地提出将LDPC码的移位网络和Turbo码的交织网络合并成一个双模数据重组网络结构,为日后双模译码器各个模块的共享共用开辟了更为广阔的研究方向。
【关键词】：LDPC码 Turbo码 双模译码器 数据重组网络 Log-MAP算法
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.22
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 课题研究背景16-17
• 1.2 LDPC码国内外研究现状17-20
• 1.2.1 LDPC码编码器研究17-18
• 1.2.2 LDPC码译码算法与译码器研究18-20
• 1.3 Turbo码国内外研究现状20-22
• 1.3.1 Turbo码的译码算法与译码器研究20-21
• 1.3.2 Turbo码交织器研究21-22
• 1.4 双模译码器的研究现状22-23
• 1.4.1 双模译码器现有研究22-23
• 1.4.2 现有研究的不足之处23
• 1.5 课题研究内容23-24
• 1.6 论文章节安排24-26
• 2 LDPC/Turbo码基本原理26-37
• 2.1 Turbo码基本原理26-29
• 2.1.1 Turbo码简介及编码器结构26-27
• 2.1.2 Turbo码内置交织器27-29
• 2.2 LDPC码基本原理29-31
• 2.2.1 LDPC码简述29-30
• 2.2.2 WIMAX标准下的LDPC码30-31
• 2.3 LDPC码多码率编码器设计31-36
• 2.3.1 结合标准特点的RU算法简化31-33
• 2.3.2 多码率编码器的控制模块和编码模块33-35
• 2.3.3 仿真结果与分析35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 LDPC/Turbo码译码算法研究37-58
• 3.1 LDPC译码算法研究37-42
• 3.1.1 BP译码算法37-39
• 3.1.2 对数域BP算法及其简化算法39-40
• 3.1.3 TDMP算法40-41
• 3.1.4 LDPC译码算法仿真分析41-42
• 3.2 Turbo码译码算法研究42-47
• 3.2.1 Turbo译码器结构42-43
• 3.2.2 MAP译码算法43-45
• 3.2.3 Log-MAP算法及其简化算法45-47
• 3.2.4 Turbo码算法仿真分析47
• 3.3 LDPC/Turbo码双模译码算法研究47-57
• 3.3.1 现有双模译码算法研究47-49
• 3.3.2 现有双模译码算法改进49-50
• 3.3.3 双模译码算法仿真分析50-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4 双模译码器结构设计58-82
• 4.1 双模译码器模块设计58-65
• 4.1.1 基于改进算法的计算模块设计58-62
• 4.1.2 SISO单元总体结构设计62-63
• 4.1.3 双模译码器总体结构设计63-65
• 4.2 双模译码器控制单元设计65-70
• 4.2.1 SISO控制单元功能设计65-67
• 4.2.2 译码总控制单元功能设计67-70
• 4.3 双模译码器量化位宽选择70-77
• 4.3.1 信道信息量化方案70-72
• 4.3.2 译码中间数据量化方案72-74
• 4.3.3 最大迭代次数设置74-77
• 4.4 双模译码器仿真结果比较77-81
• 4.4.1 译码器不同模式输出波形图77-79
• 4.4.2 SISO单元LUT数量统计分析79-80
• 4.4.3 双模译码器吞吐率与比较80-81
• 4.5 本章小结81-82
• 5 双模译码器数据重组网络82-95
• 5.1 LDPC码循环移位网络82-83
• 5.2 Turbo码交织/解交织网络83-87
• 5.2.1 并行译码交织器概述83-85
• 5.2.2 交织地址存储法85
• 5.2.3 交织地址实时计算法85-87
• 5.3 LDPC/Turbo码数据重组网络设计87-93
• 5.3.1 Turbo码块内置换地址研究87-90
• 5.3.2 双模共用数据重组网络结构90-92
• 5.3.3 数据重组网络设计总结分析92-93
• 5.4 本章小结93-95
• 6 论文的总结与展望95-96
• 参考文献96-101
• 作者简介101

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2 曹e，

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