低密度校驗(yàn)碼(ldpc)是一種能逼近Shannon容量限的漸進(jìn)好碼，其長(zhǎng)碼性能甚至超過(guò)了Turbo碼。低密度校驗(yàn)碼以其迭代譯碼復(fù)雜度低，沒(méi)有錯(cuò)誤平層，碼率和碼長(zhǎng)可靈活改變的優(yōu)點(diǎn)成為T(mén)urbo碼強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(shí)現(xiàn)已成為糾錯(cuò)編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)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(jī)構(gòu)造方法，并給出了有效的PEG算法實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)分析了用環(huán)消除(cycle elimination)算法實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)循環(huán)ldpc碼的構(gòu)造。然后對(duì)ldpc碼的幾種不同譯碼算法進(jìn)行分析比較，討論了一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼算法-TDMP算法，并對(duì)易于硬件實(shí)現(xiàn)的TDMP算法進(jìn)行了性能仿真，仿真結(jié)果表明TDMP算法作為硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼算法具有優(yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)。最后針對(duì)Altera公司的StratixEPIS25 FPGA芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)基于TDMP算法的(4096，2048)非規(guī)則ldpc碼譯碼器，內(nèi)部用了4個(gè)單校驗(yàn)碼譯碼器并行譯1幀數(shù)據(jù)，3幀同時(shí)譯碼，作者詳細(xì)介紹了該譯碼器芯片的設(shè)計(jì)過(guò)程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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自香農(nóng)先生于1948年開(kāi)創(chuàng)信息論以來(lái)，經(jīng)過(guò)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(gè)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(yàn)(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(cuò)碼，并已在數(shù)字電視、無(wú)線通信、磁盤(pán)存儲(chǔ)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(mén)的話題之一，用手機(jī)看北京奧運(yùn)，已經(jīng)成為每一個(gè)中國(guó)人的夢(mèng)想。最近兩年我國(guó)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(dòng)多媒體(CMMB)即俗稱的手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視正與每個(gè)人走得越來(lái)越近，我國(guó)預(yù)期在2015年全面實(shí)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(cuò)碼技術(shù)已經(jīng)成為眾多科研單位的研究熱點(diǎn)，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(jí)聯(lián)編碼方式，在CMMB標(biāo)準(zhǔn)中用到了ldpc碼和RS碼的級(jí)聯(lián)編碼方式，在DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中用到了ldpc碼和BCH碼的級(jí)聯(lián)編碼方式。 本論文以目前最重要的三個(gè)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(jī)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(diǎn)，深入研究它們的編碼方式，設(shè)計(jì)了這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的ldpc碼編碼器，并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的編碼芯片，實(shí)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(jì)時(shí)，提出一種改進(jìn)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(cè)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(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有一定的商用價(jià)值。
上傳時(shí)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(yàn)矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯(cuò)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(lái)信道編碼界研究的熱點(diǎn)。 ldpc碼的奇偶校驗(yàn)矩陣呈現(xiàn)稀疏性，其譯碼復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成線性關(guān)系，克服了分組碼在長(zhǎng)碼長(zhǎng)時(shí)所面臨的巨大譯碼計(jì)算復(fù)雜度問(wèn)題，使長(zhǎng)編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗(yàn)矩陣的稀疏特性，在長(zhǎng)的編碼分組時(shí)，相距很遠(yuǎn)的信息比特參與統(tǒng)一校驗(yàn)，這使得連續(xù)的突發(fā)差錯(cuò)對(duì)譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發(fā)差錯(cuò)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(duì)RU算法進(jìn)行了改進(jìn)。 最后，選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217，實(shí)現(xiàn)了碼長(zhǎng)為504的基于RU算法的ldpc編碼器。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為節(jié)省資源、提高速度，在向量存儲(chǔ)時(shí)采用稀疏矩陣技術(shù)，在向量相加時(shí)采用通過(guò)奇校驗(yàn)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(kāi)了復(fù)雜的矩陣求逆運(yùn)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(chǔ)單元，時(shí)鐘頻率達(dá)到120MHz，數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到33Mb/s，功能上也滿足編碼器的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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ldpc(低密度奇偶校驗(yàn)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(shí)際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點(diǎn)。實(shí)際通信要求在ldpc碼長(zhǎng)盡量短、碼率盡量高及硬件可實(shí)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(shí)，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(jì)與實(shí)現(xiàn)。 ldpc碼的編碼復(fù)雜度往往與其幀長(zhǎng)的平方成正比，編碼復(fù)雜度大，成為編碼硬件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)障礙；論文針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo)，通過(guò)對(duì)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(zhǎng)，設(shè)計(jì)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(duì)于每種編碼器，分別設(shè)計(jì)了其整體結(jié)構(gòu)，并對(duì)每種編碼器的功能模塊進(jìn)行深入研究，設(shè)計(jì)完成后利用第3方軟件MODELSIM對(duì)編碼器進(jìn)行了時(shí)序仿真；根據(jù)時(shí)序仿真結(jié)果和綜合報(bào)告對(duì)三種編碼方案進(jìn)行比較，最終選擇串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器作為硬件實(shí)現(xiàn)的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)了串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗(yàn)證了這種編碼器的正確性和硬件可實(shí)現(xiàn)性。
標(biāo)簽： ldpc FPGA 編碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)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(dòng)，成為研究的熱點(diǎn)。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(gè)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(guò)程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大，譯碼時(shí)序控制復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)ldpc碼譯碼器成為了人們研究的重點(diǎn)。 論文以基于FPGA實(shí)現(xiàn)ldpc碼譯碼器為研究目標(biāo)，主要對(duì)譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點(diǎn)數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運(yùn)算單元的FPGA設(shè)計(jì)和譯碼的時(shí)序控制進(jìn)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(diǎn)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(duì)四種譯碼算法的糾錯(cuò)性能和譯碼復(fù)雜度進(jìn)行比較論證，選出適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng)，對(duì)譯碼算法進(jìn)行仿真分析，確定了譯碼算法的各個(gè)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(yǔ)言編寫(xiě)譯碼功能模塊，并基于FPGA實(shí)現(xiàn)了固定譯碼長(zhǎng)度的ldpc碼譯碼器，利用MATLAB和Modelsim分別對(duì)譯碼器進(jìn)行了功能驗(yàn)證和時(shí)序驗(yàn)證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測(cè)試。
標(biāo)簽： ldpc FPGA 譯碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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低密度校驗(yàn)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(wú)線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國(guó)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(lái)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(gè)，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)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。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實(shí)可行的基于二次擴(kuò)展（Dex，Duplex Expansion）的QC-ldpc碼構(gòu)造方法，以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的ldpc碼收發(fā)端；并且充分利用該類碼校驗(yàn)矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計(jì)方案。 基于二次擴(kuò)展的QC-ldpc碼構(gòu)造方法，是通過(guò)對(duì)母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴(kuò)展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)可變碼長(zhǎng)、可變碼率，一般編譯碼器需同時(shí)支持多個(gè)亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點(diǎn)在于，固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變，支持多個(gè)亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡(jiǎn)；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(shí)現(xiàn)；（偽）隨機(jī)生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對(duì)硬件實(shí)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長(zhǎng)成正比。考慮到吞吐量的要求，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(shí)簡(jiǎn)化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級(jí)降低為4級(jí)；為了縮短編碼延時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)安排每一級(jí)流水線計(jì)算所需的時(shí)鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：相比RU算法，新方案對(duì)可變碼長(zhǎng)、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(yàn)證。 通過(guò)在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)測(cè)表明，上述基于二次擴(kuò)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(shí)際應(yīng)用中具有很高的價(jià)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。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對(duì)應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來(lái)的研究重點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
上傳用戶：qoovoop
差錯(cuò)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(dòng)通信、數(shù)字電視、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)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(cuò)能力更強(qiáng)的級(jí)聯(lián)編解碼方法，進(jìn)行差錯(cuò)控制。本課題以RS碼、ldpc 碼...
標(biāo)簽： ldpc FPGA RS碼 級(jí)聯(lián)
上傳時(shí)間： 2013-05-25
上傳用戶：hrzx1234
對(duì)于一個(gè)給定的信道和一個(gè)特定的ldpc碼族，針對(duì)由密度進(jìn)化的不穩(wěn)定性而造成的穩(wěn)定中斷事件，本文通過(guò)研究了BEC和AWGN信道中的穩(wěn)定中斷概率并確切表達(dá)了在塊衰弱信道中的穩(wěn)定中斷概率，其仿真過(guò)程給出了在刪除信道中容量逼近系統(tǒng)是怎樣跳開(kāi)了在塊衰弱信道中的中斷限制。
上傳時(shí)間： 2014-12-23
上傳用戶：jesuson
ldpc碼理論分析及仿真研究
上傳時(shí)間： 2013-10-13
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在ldpc譯碼時(shí)，使用LLR BP算法其校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算復(fù)雜度十分高，而且當(dāng)ldpc碼中有許多的短環(huán)時(shí)，譯碼性能也會(huì)降低。基于以上的這些問(wèn)題提出了一個(gè)新的混合校驗(yàn)變量過(guò)程，通過(guò)調(diào)整校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的處理振幅和變量節(jié)點(diǎn)的信息相關(guān)性來(lái)降低計(jì)算復(fù)雜度，其仿真過(guò)程表明在譯碼性能和運(yùn)算復(fù)雜度上與LLR BP 算法都有較大的提高。
上傳時(shí)間： 2014-01-25
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