低密度校驗碼(LDPC)是一種能逼近Shannon容量限的漸進好碼，其長碼性能甚至超過了Turbo碼。低密度校驗碼以其迭代譯碼復(fù)雜度低，沒有錯誤平層，碼率和碼長可靈活改變的優(yōu)點成為Turbo碼強有力的競爭對手。目前，LDPC碼已廣泛應(yīng)用于深空通信、光纖通信、衛(wèi)星數(shù)字視頻和音頻廣播等領(lǐng)域，因此LDPC碼編譯碼器的硬件實現(xiàn)已成為糾錯編碼領(lǐng)域的研究熱點之一。 本文在分析LDPC碼的基本編碼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，首先研究了LDPC碼的隨機構(gòu)造方法，并給出了有效的PEG算法實現(xiàn)方法，重點分析了用環(huán)消除(cycle elimination)算法實現(xiàn)的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造。然后對LDPC碼的幾種不同譯碼算法進行分析比較，討論了一種適合硬件實現(xiàn)的譯碼算法-TDMP算法，并對易于硬件實現(xiàn)的TDMP算法進行了性能仿真，仿真結(jié)果表明TDMP算法作為硬件實現(xiàn)的譯碼算法具有優(yōu)異的性能優(yōu)勢。最后針對Altera公司的StratixEPIS25 FPGA芯片設(shè)計了一個基于TDMP算法的(4096，2048)非規(guī)則LDPC碼譯碼器，內(nèi)部用了4個單校驗碼譯碼器并行譯1幀數(shù)據(jù)，3幀同時譯碼，作者詳細(xì)介紹了該譯碼器芯片的設(shè)計過程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程。
上傳時間： 2013-05-23
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自香農(nóng)先生于1948年開創(chuàng)信息論以來，經(jīng)過將近60年的發(fā)展，信道編碼技術(shù)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的一個重要分支，各種編碼技術(shù)層出不窮。目前廣泛研究的低密度奇偶校驗(LDCP)碼是由R.G.Gallager先生提出的一種具有逼近香農(nóng)限性能的優(yōu)秀糾錯碼，并已在數(shù)字電視、無線通信、磁盤存儲等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。 目前數(shù)字電視已經(jīng)成為最熱門的話題之一，用手機看北京奧運，已經(jīng)成為每一個中國人的夢想。最近兩年我國頒布了兩部與數(shù)字電視有關(guān)的通信標(biāo)準(zhǔn)，分別是數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DMB-TH)和移動多媒體(CMMB)即俗稱的手機電視標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視正與每個人走得越來越近，我國預(yù)期在2015年全面實現(xiàn)數(shù)字電視并停止模擬電視的播出。作為數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)之一的前向糾錯碼技術(shù)已經(jīng)成為眾多科研單位的研究熱點，相應(yīng)的編解碼芯片更成為重中之重。在DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和BCH碼的級聯(lián)編碼方式，在CMMB標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和RS碼的級聯(lián)編碼方式，在DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和BCH碼的級聯(lián)編碼方式。 本論文以目前最重要的三個與數(shù)字電視相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DMB-TH)、手機電視標(biāo)準(zhǔn)(CMMB)以及數(shù)字衛(wèi)星電視廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB-S2)為切入點，深入研究它們的編碼方式，設(shè)計了這三個標(biāo)準(zhǔn)中的LDPC碼編碼器，并在FPGA上實現(xiàn)了前兩個標(biāo)準(zhǔn)的編碼芯片，實現(xiàn)了DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)中0.4、0.6以及0.8三種碼率的復(fù)用。在研究CMMB標(biāo)準(zhǔn)中編碼器設(shè)計時，提出一種改進的LU分解算法，該分解方式適合任意的H矩陣，具有一定的廣泛性。測試結(jié)果表明，芯片邏輯功能完全正確，速度和資源消耗均達到了標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有一定的商用價值。
上傳時間： 2013-07-07
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LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類可以用非常稀疏的校驗矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯碼，最初由Gallager發(fā)現(xiàn)，故亦稱Gallager碼.它和著名Turbo碼相似，具有逼近香農(nóng)限的性能，幾乎適用于所有信道，因此成為近年來信道編碼界研究的熱點。 LDPC碼的奇偶校驗矩陣呈現(xiàn)稀疏性，其譯碼復(fù)雜度與碼長成線性關(guān)系，克服了分組碼在長碼長時所面臨的巨大譯碼計算復(fù)雜度問題，使長編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗矩陣的稀疏特性，在長的編碼分組時，相距很遠的信息比特參與統(tǒng)一校驗，這使得連續(xù)的突發(fā)差錯對譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發(fā)差錯的特性。 本文首先介紹了LDPC碼的基本概念和基本原理，其次，具體介紹了LDPC碼的構(gòu)造和各種編碼算法及其生成矩陣的產(chǎn)生方法，特別是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造以及RU算法、貪婪算法，并在此基礎(chǔ)上采用貪婪算法對RU算法進行了改進。 最后，選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217，實現(xiàn)了碼長為504的基于RU算法的LDPC編碼器。在設(shè)計過程中，為節(jié)省資源、提高速度，在向量存儲時采用稀疏矩陣技術(shù)，在向量相加時采用通過奇校驗直接判定結(jié)果的方法，在向量乘法中，采用了前向迭代方法，避開了復(fù)雜的矩陣求逆運算。結(jié)果表明，該編碼器只占用約10％的邏輯單元，約5％的存儲單元，時鐘頻率達到120MHz，數(shù)據(jù)吞吐率達到33Mb/s，功能上也滿足編碼器的要求。
上傳時間： 2013-06-09
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LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)鍵技術(shù)。LDPC碼應(yīng)用于實際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現(xiàn)的前提下，結(jié)合連續(xù)相位MSK調(diào)制，滿足歸一化信噪比SNR=2dB時，系統(tǒng)誤碼率低于10-4。根據(jù)課題背景，本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設(shè)計與實現(xiàn)。 LDPC碼的編碼復(fù)雜度往往與其幀長的平方成正比，編碼復(fù)雜度大，成為編碼硬件實現(xiàn)的一個障礙；論文針對實際系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo)，通過對多種矩陣構(gòu)造算法的預(yù)選方案及影響LDPC碼性能參數(shù)仿真分析，基于1/2碼率，1024和2048兩種幀長，設(shè)計了三種編碼器的備選方案，分別為直接下三角編碼器，串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器和二階準(zhǔn)循環(huán)編碼器。 對于每種編碼器，分別設(shè)計了其整體結(jié)構(gòu)，并對每種編碼器的功能模塊進行深入研究，設(shè)計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進行了時序仿真；根據(jù)時序仿真結(jié)果和綜合報告對三種編碼方案進行比較，最終選擇串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器作為硬件實現(xiàn)的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實現(xiàn)了串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器并對其進行測試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現(xiàn)性。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 編碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-02
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優(yōu)異性能在編碼界引起了轟動，成為研究的熱點。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，LDPC碼已經(jīng)被多個通信系統(tǒng)定為信道編碼方案，并被應(yīng)用到第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星(DVB—S2)通信系統(tǒng)中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大，譯碼時序控制復(fù)雜，如何實現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標(biāo)，主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運算單元的FPGA設(shè)計和譯碼的時序控制進行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法，并對四種譯碼算法的糾錯性能和譯碼復(fù)雜度進行比較論證，選出適合硬件實現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng)，對譯碼算法進行仿真分析，確定了譯碼算法的各個參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上，以歸一化最小和譯碼算法為理論方案，利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊，并基于FPGA實現(xiàn)了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器，利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進行了功能驗證和時序驗證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 譯碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-04-24
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低密度校驗碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴展構(gòu)造和類似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法?；谏删仃嚨木幋a算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實現(xiàn)簡單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實可行的基于二次擴展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類碼校驗矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計方案。 基于二次擴展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過對母矩陣先后進行亂序擴展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實現(xiàn)可變碼長、可變碼率，一般編譯碼器需同時支持多個亂序擴展和循環(huán)移位擴展的擴展因子。本文所述二次擴展構(gòu)造方法的特點在于，固定循環(huán)移位擴展的擴展因子大小不變，支持多個亂序擴展的擴展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實現(xiàn)；（偽）隨機生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對硬件實現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長成正比?？紤]到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時簡化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級降低為4級；為了縮短編碼延時，設(shè)計時安排每一級流水線計算所需的時鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計方案具有以下優(yōu)勢：相比RU算法，新方案對可變碼長、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗證。 通過在實驗板上實測表明，上述基于二次擴展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實際應(yīng)用中具有很高的價值。 目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展?？鐚勇?lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來的研究重點。
上傳時間： 2013-07-26
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差錯控制編碼技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，在移動通信、數(shù)字電視、計算機存儲等數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。在信道條件惡劣的情況中，常采用糾錯能力更強的級聯(lián)編解碼方法，進行差錯控制。本課題以RS碼、LDPC 碼...
標(biāo)簽： LDPC FPGA RS碼 級聯(lián)
上傳時間： 2013-05-25
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對于一個給定的信道和一個特定的LDPC碼族，針對由密度進化的不穩(wěn)定性而造成的穩(wěn)定中斷事件，本文通過研究了BEC和AWGN信道中的穩(wěn)定中斷概率并確切表達了在塊衰弱信道中的穩(wěn)定中斷概率，其仿真過程給出了在刪除信道中容量逼近系統(tǒng)是怎樣跳開了在塊衰弱信道中的中斷限制。
上傳時間： 2014-12-23
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LDPC碼理論分析及仿真研究
上傳時間： 2013-10-13
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在LDPC譯碼時，使用LLR BP算法其校驗節(jié)點的計算復(fù)雜度十分高，而且當(dāng)LDPC碼中有許多的短環(huán)時，譯碼性能也會降低?；谝陨系倪@些問題提出了一個新的混合校驗變量過程，通過調(diào)整校驗節(jié)點的處理振幅和變量節(jié)點的信息相關(guān)性來降低計算復(fù)雜度，其仿真過程表明在譯碼性能和運算復(fù)雜度上與LLR BP 算法都有較大的提高。
上傳時間： 2014-01-25
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