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

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

(a) (b)(c)圖2-3 幾種偽隨機(jī) H 的構(gòu)造圖。(a)構(gòu)造方法 1；(b)構(gòu)造方法 2；(c)超輕構(gòu)造法。上述 Gallager 和 Mackay 的方法都屬于隨機(jī)構(gòu)造方式，這種方式優(yōu)點(diǎn)是參數(shù)配置方便，但有些 LDPC 碼沒有特定的結(jié)構(gòu)，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(diǎn)，況且因 Gallager 和 Mackay 的稀疏校驗(yàn)矩陣非循環(huán)或系統(tǒng)形式，所以這種情況編碼的實(shí)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(zhì)量，編碼的復(fù)雜程度要低一些，準(zhǔn)循環(huán)或循環(huán)結(jié)構(gòu)是其顯著的特點(diǎn)

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(gòu)造方法相似三角形形式的編碼效率較高，因編碼時(shí)間與長度 n 有線性關(guān)系，但是在某些條件下，該種關(guān)系會(huì)被打破，編碼方式不太適用，例如 g 很大時(shí)。這種情況，采用有限幾何域中的點(diǎn)、線產(chǎn)生碼，這樣可以使編碼 t 與 n 關(guān)系成線性，編碼效率獲得提高

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7 趙明;李亮;;在線可編程QC-LDPC碼高速編碼器結(jié)構(gòu)[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)網(wǎng)絡(luò).預(yù)覽;2009年07期

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本文編號(hào)：2755820