【摘要】：衛(wèi)星通信的高速發(fā)展給人類通信帶來了極大的方便,但衛(wèi)星通信要求在時變特性的信道中有高編碼增益的信道編碼方案,同時在大數(shù)據(jù)時代,要求編碼方案能夠具有大吞吐的實現(xiàn),CCSDS標準中的兩類低密度校驗(Low-density parity-check,LDPC)碼從眾多編碼方案中脫穎而出。本文從硬件實現(xiàn)的角度出發(fā),研究了CCSDS標準中深空衛(wèi)星通信中的LDPC碼組和近地衛(wèi)星通信中的LDPC碼,分別實現(xiàn)了其速率兼容方案和高速編譯碼方案。首先,本文針對CCSDS標準中的AR4JA-LDPC碼組進行速率兼容實現(xiàn)。采用速率兼容實現(xiàn),在不同的信道狀況選擇不同的碼進行應用,保證通信可靠性的同時,提高了信息傳輸速率,對該碼組中的9個碼進行了和積譯碼算法和最小和譯碼算法的仿真。采用速率兼容實現(xiàn)在編譯碼端有較好的硬件資源復用效率,9個碼的吞吐量分別可以達到19.79 Mbps~82.16 Mbps。其次,本文針對CCSDS標準中的(8176,7154)LDPC碼進行高速編譯碼實現(xiàn)。采用矩陣轉(zhuǎn)換技術,將原有的校驗矩陣轉(zhuǎn)換為易于高速實現(xiàn)的塊準循環(huán)LDPC碼,與原碼相比幾乎沒有譯碼性能損失。在Xilinx Virtex 6平臺上,編碼端資源消耗僅為4%,編碼吞吐量最高可達1.52 Gbps,穩(wěn)定吞吐量可達1.025 Gbps;譯碼端資源消耗僅為15%,而最高吞吐量可以達到913.3 Mbps,穩(wěn)定吞吐量可以達到764.89 Mbps。最后,本文針對CCSDS標準中的(5120,4096)LDPC碼進行高速編譯碼實現(xiàn)。在譯碼端,對該碼的校驗矩陣進行矩陣分裂技術研究,將原有的部分并行譯碼的并行度提高到原來的4倍;在編碼端采用8比特并行編碼的方式,將編碼并行度提高到原來的8倍。在Xilinx Virtex 6平臺上,編碼端的資源消耗僅為2%,編碼吞吐量最高可達1.704 Gbps,穩(wěn)定吞吐量可達1.2 Gbps;譯碼端的資源消耗為37%,吞吐量最高可達771.32 Mbps,穩(wěn)定吞吐量可達569.94 Mbps。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN927.2
【圖文】：

圖2.3 LDPC (20480, 16384) 碼的校驗矩陣結(jié)構(gòu)2.3 QC-LDPC 碼的編碼算法和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)2.3.1 QC-LDPC 碼的編碼算法對于一般的 LDPC 碼，利用高斯消去將校驗矩陣轉(zhuǎn)換成( )[ | ]k′ n- k n- k=TH P I 的系統(tǒng)形式，再得到生成矩陣( )[ | ]k′ k k′ n- kG =I P 進行編碼。這樣的矩陣轉(zhuǎn)化復雜度高，且通過校驗矩陣的得到的生成矩陣不再具有稀疏性，非零元的位置較為隨機，因此這樣通用的編碼方法復雜度太大。所以本文介紹針對 QC-LDPC 碼的編碼方法。2006 年，Z. Li 和 S. Lin 提出了關于 QC-LDPC 碼的通用編碼方法[49]，該編碼算法適用于所有 QC-LDPC 碼。利用校驗矩陣生成具有準循環(huán)結(jié)構(gòu)的生成矩陣進行線性編碼，同時編出來的碼字是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的碼字。QC-LDPC 碼的校驗矩陣如式 (2-16) 所示，由 c ′t 個 b ′ b階循環(huán)矩陣i ,jA 組成，其中 i = 1,2, ,c, j = 1,2, ,t。é ùA A A

18圖2.5 QC-LDPC 碼編碼器結(jié)構(gòu)法軟判決譯碼算法：和積譯碼算法，最碼算法。1 2 , , , ]nc c c，經(jīng)過調(diào)制、信道加噪、輸出序列1 2 [ , , , ]nv =v v v，校驗矩陣2c。定義幾個符號：點 n 相連的校驗節(jié)點的集合。節(jié)點 m 相連的變量節(jié)點的集合。合 ( n)中去掉元素 m 之后的子集。合 ( m)中去掉元素 n 之后的子集。點nv 向校驗節(jié)點mc 發(fā)送的置信度消息

【參考文獻】

相關博士學位論文 前2條

1 袁瑞佳;LDPC碼的高效編譯碼實現(xiàn)技術研究[D];西安電子科技大學;2012年

2 張仲明;高速數(shù)傳中LDPC碼關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2009年

相關碩士學位論文 前2條

1 朱行信;LDPC碼的隨機譯碼研究[D];西安電子科技大學;2013年

2 譚林;高速數(shù)傳中LDPC譯碼器的研究與實現(xiàn)[D];國防科學技術大學;2011年

本文編號：2727276