本文關(guān)鍵詞：基于LDPC碼自適應(yīng)譯碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：在頻帶資源日益短缺的現(xiàn)代,如何在保證可靠性的前提下盡量提高系統(tǒng)有效性是通信領(lǐng)域的研究課題之一。為保證可靠性,通常采用信道編碼技術(shù),低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC碼)具有極強(qiáng)的糾錯(cuò)能力和較低的誤碼平層,是目前備受關(guān)注的信道編碼方案;為提高有效性,自適應(yīng)技術(shù)根據(jù)信道狀態(tài)的優(yōu)劣,動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射參數(shù),能夠有效提高系統(tǒng)頻帶利用率。基于自適應(yīng)LDPC碼的通信系統(tǒng)能夠在保證通信質(zhì)量的前提下有效利用頻帶資源,具有較高的研究?jī)r(jià)值。本文首先介紹了LDPC碼的基本理論,校驗(yàn)矩陣構(gòu)造,并對(duì)準(zhǔn)循環(huán)LDPC(QC-LDPC)碼的矩陣特性與編碼算法進(jìn)行了分析。深入研究了LDPC碼譯碼算法的硬判決譯碼算法與軟判決譯碼算法原理,對(duì)多種譯碼算法的計(jì)算復(fù)雜度與硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度進(jìn)行了全面比較分析,通過仿真對(duì)比各譯碼算法糾錯(cuò)性能,綜合考慮譯碼性能與復(fù)雜度,將GDBF譯碼算法與歸一化最小和譯碼算法作為硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)象。針對(duì)GDBF算法的譯碼流程進(jìn)行改進(jìn),簡(jiǎn)化多比特反轉(zhuǎn)譯碼模式轉(zhuǎn)為單比特譯碼模式時(shí)對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算的步驟,使該算法更適合硬件實(shí)現(xiàn)。其次對(duì)LDPC譯碼器自適應(yīng)參數(shù):調(diào)制階數(shù),碼長(zhǎng)碼率與最大迭代次數(shù)進(jìn)行仿真,分析其對(duì)譯碼器糾錯(cuò)性能的影響,并基于SNR的門限判別法,參考信噪比-誤碼率仿真結(jié)果確定譯碼器在不同信道狀態(tài)對(duì)應(yīng)自適應(yīng)方案。對(duì)譯碼算法的歸一化系數(shù)與初始信息量化方案等硬件實(shí)現(xiàn)所需系數(shù)進(jìn)行仿真分析,確定譯碼器硬件實(shí)現(xiàn)的方案。最后結(jié)合QC-LDPC碼校驗(yàn)矩陣結(jié)構(gòu)化特點(diǎn),針對(duì)自適應(yīng)可配置譯碼器設(shè)計(jì)需求,采用部分并行架構(gòu)實(shí)現(xiàn)基于歸一化最小和譯碼算法與改進(jìn)GDBF譯碼算法的LDPC碼自適應(yīng)譯碼器。譯碼器可根據(jù)校驗(yàn)矩陣H,按照自適應(yīng)方案靈活配置碼長(zhǎng)碼率,調(diào)整最大迭代譯碼次數(shù)。對(duì)譯碼器進(jìn)行整體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,劃分各模塊功能,完成了支持12種可配置方式的LDPC碼譯碼器代碼編寫,通過功能仿真驗(yàn)證。最后利用硬件平臺(tái)terasic DE3完成了譯碼器的板級(jí)測(cè)試。歸一化最小和譯碼算法平均吞吐率可達(dá)400Mbps以上,改進(jìn)GDBF譯碼算法的LDPC碼自適應(yīng)譯碼器平均吞吐率可達(dá)1Gbps以上,硬件資源消耗相對(duì)較低。
【關(guān)鍵詞】：QC-LDPC 歸一化最小和譯碼算法 GDBF譯碼算法 自適應(yīng)編碼調(diào)制
【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】：2015
【分類號(hào)】：TN911.22
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 縮略詞表14-15
• 第一章 引言15-20
• 1.1 信道編碼15-16
• 1.2 LDPC碼概述及研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 自適應(yīng)技術(shù)17-18
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.4.1 主要任務(wù)18
• 1.4.2 研究目標(biāo)18
• 1.4.3 研究方法18-19
• 1.4.4 章節(jié)安排19-20
• 第二章 LDPC碼基本原理與自適應(yīng)技術(shù)20-28
• 2.1 線性分組碼20-21
• 2.2 LDCP碼定義21-22
• 2.3 QC-LDPC概述與編碼算法22-24
• 2.3.1 QC-LDPC概述22-23
• 2.3.2 QC-LDPC編碼算法23-24
• 2.4 自適應(yīng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)分析24-27
• 2.4.1 自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)24-25
• 2.4.2 二階矩-四階矩估計(jì)算法信噪比估計(jì)算法25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 LDPC譯碼原理及算法仿真28-61
• 3.1 硬判決譯碼算法基本原理28-34
• 3.1.1 比特反轉(zhuǎn)（BF）譯碼算法28-29
• 3.1.2 比特反轉(zhuǎn)譯碼算法的改進(jìn)算法29-30
• 3.1.3 梯度下降比特反轉(zhuǎn)（GDBF）譯碼算法30-33
• 3.1.4 GDBF譯碼算法改進(jìn)33-34
• 3.2 軟判決譯碼算法基本原理34-43
• 3.2.1 消息傳遞算法34
• 3.2.2 BP譯碼算法原理34-37
• 3.2.3 LDPC碼迭代概率譯碼算法37-38
• 3.2.4 和積譯碼算法38-40
• 3.2.5 最小和譯碼算法40-42
• 3.2.6 歸一化最小和譯碼算法42-43
• 3.3 系統(tǒng)仿真分析43-57
• 3.3.1 仿真系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)43-44
• 3.3.2 LDPC算法譯碼性能仿真44-48
• 3.3.3 自適應(yīng)LDPC碼譯碼器參數(shù)分析48-51
• 3.3.4 歸一化因子的確定51
• 3.3.5 量化方案的確定51-57
• 3.4 自適應(yīng)LDPC譯碼器方案設(shè)計(jì)57-60
• 3.4.1 自適應(yīng)LDPC譯碼器模式確定57-59
• 3.4.2 自適應(yīng)編碼調(diào)制系統(tǒng)的反饋機(jī)制59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-61
• 第四章 自適應(yīng)LDPC碼譯碼器FPGA實(shí)現(xiàn)61-85
• 4.1 自適應(yīng)譯碼器硬件結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)61-68
• 4.1.1 LDPC碼譯碼流程61-62
• 4.1.2 譯碼器硬件結(jié)構(gòu)分析62-64
• 4.1.3 自適應(yīng)譯碼器硬件設(shè)計(jì)方案確定64-66
• 4.1.4 譯碼器整體設(shè)計(jì)66-68
• 4.2 歸一化最小和譯碼算法自適應(yīng)譯碼器模塊設(shè)計(jì)68-80
• 4.2.1 數(shù)據(jù)輸入模塊68-70
• 4.2.2 控制模塊70-72
• 4.2.3 校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元72-75
• 4.2.4 變量節(jié)點(diǎn)計(jì)算模塊75-76
• 4.2.5 CNU_RAM模塊與VNU_RAM模塊76-78
• 4.2.6 校驗(yàn)?zāi)K與輸出模塊78-80
• 4.3 簡(jiǎn)化GDBF譯碼算法自適應(yīng)譯碼器設(shè)計(jì)模塊設(shè)計(jì)80-82
• 4.3.1 GDBF譯碼器整體設(shè)計(jì)80-81
• 4.3.2 控制模塊81-82
• 4.4 功能仿真82-84
• 4.4.1 LDPC譯碼器功能仿真83-84
• 4.4.2 LDPC譯碼器吞吐率分析84
• 4.5 本章小結(jié)84-85
• 第五章 LDPC譯碼器的綜合與驗(yàn)證85-94
• 5.1 LDPC碼譯碼器測(cè)試平臺(tái)的建立85-87
• 5.1.1 MATLAB串.控制85
• 5.1.2 譯碼器接.電路設(shè)計(jì)85-87
• 5.2 硬件平臺(tái)簡(jiǎn)介87-90
• 5.3 LDPC碼譯碼器時(shí)序分析90
• 5.4 LDPC碼譯碼器板級(jí)驗(yàn)證90-93
• 5.4.1 LDPC碼譯碼器驗(yàn)證流程90-91
• 5.4.2 自適應(yīng)LDPC碼譯碼器板級(jí)實(shí)測(cè)結(jié)果91-93
• 5.5 本章小結(jié)93-94
• 第六章 總結(jié)與展望94-95
• 致謝95-96
• 參考文獻(xiàn)96-99
• 在學(xué)期間取得的與學(xué)位論文相關(guān)的研究成果99-100

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張仲明;許拔;楊軍;張爾揚(yáng);;800Mbps準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)[J];信號(hào)處理;2010年02期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李博;基于速率兼容LDPC碼的自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：729725