多模LDPC译码器的设计与原型验证

发布时间：2017-06-25 00:15

  本文关键词：多模LDPC译码器的设计与原型验证，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线通信领域中,各种无线通信协议如雨后春笋不断出现。随着处理需求的不断增长,算法复杂度也在不断增长。如果简单地将各种协议直接拼凑,从时间和成本上考虑是没有可行性的,多模终端才是未来无线技术发展的重点。基于多模通信的需求,本文提出一套多模LDPC译码器电路结构,无需更改配置,即可满足Wi-Fi 802.11n/ac协议和DVB-T2协议的译码需求,并基于VivadoTM HLS平台进行原理性验证。具体工作如下:1)基于Matlab语言,搭建Wi-Fi 802.11n/ac协议和DVB-T2协议的Matlab仿真链验证环境;2)研究两种协议中LDPC码的异同点,提出一种兼容Wi-Fi 802.11n/ac协议和DVB-T2协议需求的高效多模LDPC译码器结构,规避了DVB-T2协议中存在的更新冲突问题,并在Matlab仿真链环境中评估性能指标;3)基于VivadoTM HLS平台,建立多模LDPC译码器电路的设计流程和验证平台,对多模LDPC译码器结构的子模块和总体结构进行综合设计及C/RTL联合仿真验证,并对子模块进行HDL层次的动态仿真分析。最后,为了验证设计功能的正确性,本论文基于VivadoTM HLS平台,利用C语言撰写测试平台,为C/RTL联合仿真提供测试激励,对设计的多模LDPC译码器进行C/RTL联合仿真。同时,将硬件输出的结果与软件实现的结果进行比对,在基于FPGA器件xc7k70tfbg484-1,时钟频率设为100MHz的情况下,多模LDPC译码器工作正确,且能达到6.79Mbps的吞吐率。
【关键词】：LDPC码 多模 高层次综合 VivadoTM HLS Wi-Fi 802.11n/ac DVB-T2
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.22
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 数字通信系统与信道编码理论13-14
• 1.2 LDPC码的发展以及多模终端的现状14-15
• 1.2.1 LDPC码的发展14
• 1.2.2 多模终端的现状14-15
• 1.3 协议标准及设计平台概述15-16
• 1.3.1 Wi-Fi 802.11n/ac协议15-16
• 1.3.2 DVB-T2协议16
• 1.3.3 VivadoTM HLS的概述16
• 1.4 论文的主要工作及章节安排16-18
• 第二章 LDPC码及其译码技术18-28
• 2.1 线性分组码的概念18
• 2.2 LDPC码的概述18-19
• 2.2.1 LDPC码的定义18-19
• 2.2.2 LDPC码的Tanner图表示19
• 2.3 LDPC码在Wi-Fi 802.11n/ac中的应用19-21
• 2.3.1 QC-LDPC码的定义19-20
• 2.3.2 Wi-Fi 802.11n/ac中LDPC码的结构20-21
• 2.4 LDPC码在DVB-T2中的应用21-22
• 2.4.1 IRA-LDPC码21-22
• 2.4.2 DVB-T2中LDPC码的结构22
• 2.5 LDPC码译码算法22-28
• 2.5.1 概率域上的BP算法23-24
• 2.5.2 对数BP算法24-26
• 2.5.3 最小和译码算法26-28
• 2.5.3.1 标准的最小和译码算法26-27
• 2.5.3.2 改进的最小和译码算法27-28
• 第三章 多模LDPC译码器结构28-44
• 3.1 LDPC译码器结构28-31
• 3.1.1 基于TPMP算法的译码结构28-29
• 3.1.2 基于TDMP算法的分层译码结构29-31
• 3.2 LDPC译码器在通信协议中的应用31-34
• 3.2.1 Wi-Fi 802.11n/ac协议LDPC译码器分析31-32
• 3.2.2 DVB-T2协议LDPC译码器分析32-34
• 3.3 多模LDPC分层迭代译码结构设计34-40
• 3.3.1 多模LDPC译码器的可行性分析34-36
• 3.3.2 多模LDPC分层迭代译码算法36-37
• 3.3.3 多模LDPC分层迭代译码结构37-38
• 3.3.4 改进的多模LDPC译码器结构设计38-40
• 3.3.4.1 Log-Map算法38-39
• 3.3.4.2 基于SISO的多模LDPC译码器结构39-40
• 3.4 多模LDPC译码结构性能评估40-44
• 3.4.1 仿真链介绍40
• 3.4.2 Wi-Fi 802.11n/ac的LDPC译码性能40-42
• 3.4.3 DVB-T2的LDPC译码性能42-44
• 第四章 基于Vivado~(TM) HLS的多模LDPC译码器设计44-62
• 4.1 Vivado~(TM) HLS的设计流程和方法44-48
• 4.1.1 Vivado~(TM) HLS的设计流程44-45
• 4.1.2 Vivado~(TM) HLS的软件设计方法45-48
• 4.2 多模LDPC译码器子模块结构设计48-57
• 4.2.1 SISO模块48-53
• 4.2.1.1 SISO模块的结构48-49
• 4.2.1.2 SISO模块的HLS伪代码49-50
• 4.2.1.3 约束条件50-53
• 4.2.2 转置模块53-55
• 4.2.2.1 基于移位器结构的转置模块53-54
• 4.2.2.2 转置模块的HLS伪代码54
• 4.2.2.3 约束条件54-55
• 4.2.3 累加更新模块55-57
• 4.2.3.1 累加更新模块的结构55-56
• 4.2.3.2 累加更新模块的HLS伪代码56-57
• 4.2.3.3 约束条件57
• 4.3 多模LDPC译码器模块结构设计57-62
• 第五章 多模LDPC译码器的仿真验证和性能分析62-70
• 5.1 C/RTL联合仿真验证62-66
• 5.1.1 SISO模块64-65
• 5.1.2 转置模块65
• 5.1.3 多模LDPC译码器模块65-66
• 5.2 动态仿真验证66-68
• 5.2.1 SISO模块66-67
• 5.2.1.1 动态仿真66-67
• 5.2.1.2 波形分析67
• 5.2.2 转置模块67-68
• 5.2.2.1 动态仿真67-68
• 5.2.2.2 波形分析68
• 5.3 译码器性能分析和比较68-70
• 第六章 总结和展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文76

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本文编号：480081