【摘要】：LDPC(Low Density Parity Check Code,低密度校驗碼)碼是一種具有稀疏校驗矩陣的分組糾錯碼,其具有逼近香農(nóng)限的性能、且描述和實現(xiàn)簡單、易于進行理論分析和研究、譯碼簡單且可實行并行操作、適合硬件實現(xiàn)等特點。LDPC碼憑借其優(yōu)異的性能、簡潔的形式及良好的應用前景成為信道編解碼領域的研究熱點之一,在多種通信標準中被迅速推廣。本文主要針對LDPC碼的編碼譯碼算法進行了研究,描述了基于準循環(huán)LDPC碼編譯碼技術的芯片設計方案和實現(xiàn)方案。首先認識信道編碼理論和LDPC碼原理基礎,以及LDPC碼目前的發(fā)展現(xiàn)狀。從LDPC碼構造方法以及編譯碼算法開始進行了深入地探討和研究,詳細介紹了LDPC碼兩種構造方法和編碼技術。通過對四種常見的譯碼算法的研究,進行了譯碼算法的仿真比較。因改進型最小和算法非常適合硬件實現(xiàn),所以本課題的可變碼長的譯碼算法實現(xiàn)以改進型最小和算法為基礎。然后對LDPC編解碼的性能分析及優(yōu)化設計技術進行了研究,主要包括密度進化理論優(yōu)化設計技術、外信息轉移圖分析設計技術、高斯近似分析設計技術。然后對準循環(huán)LDPC碼構造技術進行了分析。充分結合隨機方法與代數(shù)方法構造有效的構造LDPC碼H矩陣,是本課題的準循環(huán)LDPC碼構造的關鍵點和難點。根據(jù)準循環(huán)編碼技術特點,提出了基于移位寄存器累加電路的串行/并行準循環(huán)LDPC碼編碼器模塊的設計方案。通過對準循環(huán)LDPC碼譯碼方法進行了分析和比較,提出譯碼算法設計的關鍵點。從考慮Log-BP譯碼算法更具實用、更易于本課題芯片實現(xiàn)角度出發(fā),對其進行了改進。通過資源消耗情況分析,迭代次數(shù)、量化比特硬件實現(xiàn)折中考慮,采用并行方式實現(xiàn)了譯碼模塊設計。最后為了降低接口對板級信號的要求,提高系統(tǒng)的可靠性,對芯片鎖相環(huán)的設計進行了著重研究。為廣泛用于小型化系統(tǒng),對芯片低功耗設計技術進行了分析。此外,對芯片的可測性和測試平臺進行了設計。經(jīng)過電源網(wǎng)絡設計和信號完整分析,完成了物理版圖設計。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN911.22;TN402
【圖文】：

第二章 LDPC 碼編譯方法研究9圖2-2 校驗矩陣是否存在 4 環(huán)的性能比較2.2.1 LDPC 碼的構造技術隨機構造法和代數(shù)構造法是 LDPC 碼的兩類主要構造方法[15]，二者都不是完美的，但可分情況使用。隨機法能生成周長長的碼，碼的質量會通過增加碼字長度來提高，但是，往往在碼長較長時才會顯現(xiàn)這個優(yōu)點，缺點是編碼復雜度高。代數(shù)構造法與的優(yōu)缺點與其相反。LDPC 校驗矩陣的幾種構造技術如下。（1）隨機構造方法前邊提到過，H 矩陣有 4 個特征，通過相應的二分圖可組建 LDPC 碼，二分圖上的校驗節(jié)點和變量節(jié)點分別對應著 H 的行和列，矩陣 H 的 1 元素與二分圖的連接線對應。構造好碼是保證 LDPC 碼的編譯順利進行的前提條件

(a) (b)(c)圖2-3 幾種偽隨機 H 的構造圖。(a)構造方法 1；(b)構造方法 2；(c)超輕構造法。上述 Gallager 和 Mackay 的方法都屬于隨機構造方式，這種方式優(yōu)點是參數(shù)配置方便，但有些 LDPC 碼沒有特定的結構，造成二分圖中 4 環(huán)很難消除的現(xiàn)象，高碼率、中短長度碼長是這類碼的主要特點，況且因 Gallager 和 Mackay 的稀疏校驗矩陣非循環(huán)或系統(tǒng)形式，所以這種情況編碼的實現(xiàn)要困難很多。相比起來，代數(shù)法生成的 LDPC 碼有著良好質量，編碼的復雜程度要低一些，準循環(huán)或循環(huán)結構是其顯著的特點

相同條件下 =1 要優(yōu)于 =0 的性能，這些不同的性能差異可能是由于各種情況下平均環(huán)長的大小決定的。圖2-5 不同配置對 N=2048，K=1024 (3,6)規(guī)則碼性能的作用（5）在有限幾何域中的構造方法相似三角形形式的編碼效率較高，因編碼時間與長度 n 有線性關系，但是在某些條件下，該種關系會被打破，編碼方式不太適用，例如 g 很大時。這種情況，采用有限幾何域中的點、線產(chǎn)生碼，這樣可以使編碼 t 與 n 關系成線性，編碼效率獲得提高

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本文編號：2755820