正則LDPC碼的構(gòu)造及硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、低密度奇偶校驗(yàn)碼(Low-Density Parity-Check Codes,LDPC)是1962年由Gallager提出的具有稀疏校驗(yàn)矩陣的一種線性分組碼。1993年D.J.C.Mackay和Neal等人發(fā)現(xiàn)了其性能接近香農(nóng)限,引起了通信領(lǐng)域的轟動(dòng),成為了通信技術(shù)中的研究熱點(diǎn),其技術(shù)也日益趨向成熟,已被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、深空通信、光纖通信等方面。目前對(duì)LDPC碼的研究主要集中于校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造、譯碼算法的優(yōu)化、性能的分析以及在實(shí)際系

2、統(tǒng)中的應(yīng)用等方面。
　　研究表明,LDPC碼長(zhǎng)碼更具有優(yōu)越性能,然而隨著碼長(zhǎng)的增加,其編譯碼的復(fù)雜度也隨之增加,因此許多研究者開(kāi)始對(duì)中短長(zhǎng)的 LDPC碼進(jìn)行研究。PEG算法是校驗(yàn)矩陣的一種隨機(jī)構(gòu)造方法,也是迄今為止構(gòu)造中短長(zhǎng) LDPC碼的最優(yōu)算法。本文提出了一種具有最小距離下界的中短長(zhǎng)規(guī)則LDPC碼的構(gòu)造方法,稱之為獨(dú)立樹(shù)基礎(chǔ)構(gòu)造方法,并證明了與PEG算法相比,這種方法得到了更大的圍長(zhǎng),具有更大的最小距離下界,也得到了更低的誤碼率

3、性能。最終用硬件實(shí)現(xiàn)也證明了這種算法的正確性。
　　在理論方面本文首先介紹了通信系統(tǒng)和信道編碼理論以及LDPC碼的背景知識(shí),接著介紹了LDPC碼的基本原理以及常用的構(gòu)造方法和譯碼算法,然后重點(diǎn)討論了LDPC碼的幾種構(gòu)造方法,包括簡(jiǎn)單隨機(jī)構(gòu)造算法、PEG算法、以及改進(jìn)的PEG算法,接著提出了一種新的基于獨(dú)立樹(shù)的構(gòu)造方法,并證明了獨(dú)立樹(shù)基礎(chǔ)算法具有更大的圍長(zhǎng)和最小距離下界。對(duì)幾種中短長(zhǎng)碼在AWGN信道中進(jìn)行了Matlab仿真,仿真結(jié)果

4、顯示了隨著信噪比的增加新算法具有更優(yōu)越的誤碼率性能。
　　最終本文對(duì)新算法進(jìn)行了基于FPGA的硬件實(shí)現(xiàn)。本文使用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言,采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法對(duì)LDPC碼構(gòu)造方法設(shè)計(jì)出了編碼器,并且較為詳細(xì)的給出了整體結(jié)構(gòu)框圖以及各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)方式,然后在QuarqusII軟件環(huán)境中將各個(gè)模塊整合為一個(gè)完整的構(gòu)造算法,并進(jìn)行了綜合編譯、功能仿真,并用JTAG模式下載到了實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試,驗(yàn)證了新提出的構(gòu)造方法的正