【摘要】：第五代移動通信技術(shù)(5G,5th Generation Mobile Communication)在眾人的殷切期待和不懈努力下,經(jīng)過多年的醞釀和發(fā)展,終于和世人見面。5G NR(New Radio)標準在信息傳輸速率和時延方面都提出了更高的要求。數(shù)字信號的有效、可靠傳輸離不開信道編碼(Channel Coding)技術(shù),對于5G通信系統(tǒng)而言有兩種最重要的信道編碼:低密度奇偶校驗(LDPC)碼和極化碼(Polar Code)。因而,在5G蓬勃發(fā)展的今天,研究5G通信系統(tǒng)中的高效LDPC譯碼技術(shù)就顯得尤為重要。本文首先對五種基本的譯碼算法和兩種常用的譯碼信息調(diào)度方案進行分析,隨后提出一種基于置信傳播(BP,Belief Propagation)的譯碼改進算法,通過仿真證明該算法能夠在置信傳播譯碼算法的優(yōu)良譯碼性能和最小和譯碼(Min-Sum)算法的低復(fù)雜度特點之間找到良好的折中。隨后,提出一種分層譯碼中的調(diào)度優(yōu)化方案,通過調(diào)整校驗矩陣的層結(jié)構(gòu)順序使迭代譯碼能夠優(yōu)先處理置信度高的節(jié)點信息,仿真表明該方案能夠加快譯碼算法的收斂速度、提升其誤碼率性能。最后將兩種新方案進行聯(lián)合得到分層調(diào)度優(yōu)化的置信傳播譯碼改進算法,它具有譯碼性能良好、迭代耗時短、兼容性佳等特點。在硬件實現(xiàn)方面,本文先介紹了FPGA(Field Programmable Gate Array)的設(shè)計流程以及5G LDPC譯碼器的備選實現(xiàn)結(jié)構(gòu)形式。隨后確定LDPC譯碼器實現(xiàn)時將采用Normalized Min-Sum譯碼算法聯(lián)合分層譯碼中的調(diào)度優(yōu)化方案,利用軟件平臺模擬硬件實現(xiàn)過程逐一確定譯碼器在實現(xiàn)時必需的參數(shù)。之后,詳盡地解釋了硬件譯碼器中各重點模塊的存儲結(jié)構(gòu)、工作原理以及控制信號和數(shù)據(jù)信號的流動方式。最后,進行譯碼器的板級驗證,將硬件譯碼器的輸出結(jié)果和軟件模擬結(jié)果進行比對,檢驗譯碼器的工作情況。本文設(shè)計實現(xiàn)的LDPC譯碼器能夠支持5G標準中的全部102種校驗矩陣進行譯碼工作,具有資源復(fù)用率高、控制復(fù)雜度低、吞吐量高等優(yōu)點。
【圖文】：

2.1.1節(jié)中的(8,4)LDPC碼用Tanner圖進行表示，如圖2.1所示。圖2.1 LDPC碼的Tanner圖表示Tanner圖中4個方形節(jié)點是校驗節(jié)點，8個圓形節(jié)點是變量節(jié)點，它們之間的聯(lián)系用邊進行表示，但是同一類節(jié)點不能用邊進行連接。事實上，，Tanner圖與校驗矩陣H 是等價的，即Tanner圖上的變量節(jié)點對應(yīng)矩陣H 的列向量，校驗節(jié)點對應(yīng)矩陣H的行向量，而矩陣H中的非零元素 對應(yīng)Tanner圖上 和 之間的一條邊，校驗矩陣中非零元素的個數(shù)和Tanner圖中的總邊數(shù)相等。與節(jié)點相連的邊的數(shù)目稱為節(jié)點的度

圖2.1 LDPC碼的Tanner圖表示Tanner圖中4個方形節(jié)點是校驗節(jié)點，8個圓形節(jié)點是變量節(jié)點，它們之間邊進行表示，但是同一類節(jié)點不能用邊進行連接。事實上，Tanner圖與校 是等價的，即Tanner圖上的變量節(jié)點對應(yīng)矩陣H 的列向量，校驗節(jié)點對的行向量，而矩陣H中的非零元素 對應(yīng)Tanner圖上 和 之間的一條邊，中非零元素的個數(shù)和Tanner圖中的總邊數(shù)相等。與節(jié)點相連的邊的數(shù)目稱度，校驗節(jié)點 的度對應(yīng)校驗矩陣H 的第 行的行重，變量節(jié)點 的度對應(yīng) 列的列重。在Tanner圖中，如果從某一個節(jié)點出發(fā)沿著邊“行走”，最終又會回到本一個圈（Cycle）；形成圈時信息“走過”的邊的數(shù)目，稱為圈的長度；Tan短的圈長，稱為該圖G = {(V,E)}的圍長（Girth）。圖2.1中粗實線表示在校、 4和變量節(jié)點 1、 5之間構(gòu)成了一個圈長是4的短圈。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN911.22

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本文編號：2594153