發(fā)布時(shí)間：2017-04-06 14:48

  本文關(guān)鍵詞：基于DDE理論的LDPC雙模譯碼器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：LDPC碼和Turbo碼的提出是信道編譯碼研究中的重大突破,標(biāo)志著糾錯(cuò)碼的理論研究與技術(shù)已踏入全新的時(shí)代。在低信噪比的條件下,Turbo碼的性能優(yōu)于其他碼。然而由于LDPC碼的低密度特性,具有較大的靈活性,且在碼長(zhǎng)足夠長(zhǎng)的情況下,其性能優(yōu)于Turbo碼。在實(shí)際的硬件環(huán)境中,LDPC/Turbo雙模譯碼器能夠充分利用上述兩種碼的優(yōu)點(diǎn),但仍然存在硬件損耗大,吞吐率低等問題。本文研究的目的就是通過離散密度進(jìn)化理論(discrete density evolution DDE)來指導(dǎo)雙模譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)。本文主要以LDPC/Turbo雙模譯碼器為研究對(duì)象,從硬件結(jié)構(gòu)與理論分析兩個(gè)方面對(duì)譯碼器進(jìn)行優(yōu)化,該雙模譯碼器可支持Wimax標(biāo)準(zhǔn)和TD-LTE標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)可進(jìn)行LDPC碼和Turbo碼兩種模式的任意切換。第一部分:硬件結(jié)構(gòu)方面。對(duì)RU算法進(jìn)行直接簡(jiǎn)化,通過總結(jié)各碼率基矩陣結(jié)構(gòu)的異同,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了適用于Wimax標(biāo)準(zhǔn)下1/2碼率和2/3B碼率的編碼器結(jié)構(gòu)。此外,以降低硬件消耗為主要理念,仔細(xì)深入地研究了TDMP算法和Log_MAP算法的相似性,實(shí)現(xiàn)了雙模硬件框架結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的譯碼器設(shè)計(jì)時(shí),采用多個(gè)SISO模塊形成SISO陣列來提高雙模譯碼器的吞吐率。仿真結(jié)果顯示,雙模譯碼器共消耗59240個(gè)邏輯單元,最大工作頻率為71.81MHz,LDPC碼模式下的吞吐率為137Mbps,Turbo碼模式下的吞吐率為43 Mbps。在本論文的最后相比于其他文獻(xiàn)中的雙模譯碼器,綜合理論分析之后的結(jié)果本論文實(shí)現(xiàn)的譯碼器在綜合時(shí)鐘頻率較低的情況下依然獲得了較高的吞吐率。第二部分:理論分析方面。主要工作是在簡(jiǎn)化雙模譯碼器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上引入了DDE理論,從而指導(dǎo)LDPC/Turbo雙模譯碼器的實(shí)現(xiàn)。首先在DDE理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行迭代次數(shù)分析,根據(jù)多條件判定來精確計(jì)算迭代次數(shù),從而實(shí)現(xiàn)譯碼算法與錯(cuò)誤概率變化特征的自適應(yīng)性。其次鑒于目前DDE理論還沒有對(duì)TDMP算法進(jìn)行分析,所以本文利用DDE理論對(duì)TDMP算法進(jìn)行研究和推導(dǎo),來驗(yàn)證TDMP算法的優(yōu)越性能。仿真結(jié)果顯示,在達(dá)到相同或近似誤碼率的情況下,TDMP算法收斂速度更快。且最好情況下,TDMP算法的迭代次數(shù)是BP算法的迭代次數(shù)的一半,這也意味著選取TDMP算法作為雙模譯碼算法是切實(shí)可行的。綜合上述研究成果,本論文利用MATLAB軟件系統(tǒng)的進(jìn)行DDE理論的性能仿真與分析,通過Verilog語言編程,在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)LDPC/Turbo雙模編譯碼器的系統(tǒng)設(shè)計(jì),利用Modelsim軟件得到雙模編譯碼器的輸出波形圖。本文所提出的關(guān)于理論與硬件實(shí)現(xiàn)的多項(xiàng)改進(jìn),為雙模譯碼器的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：雙模譯碼器 低密度校驗(yàn)碼 Turbo碼 離散密度進(jìn)化理論 TDMP算法 迭代次數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.22
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 1 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景和意義15-16
• 1.2 LDPC/Turbo雙模譯碼器的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 離散密度進(jìn)化理論研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 本課題研究?jī)?nèi)容及安排19-21
• 2 LDPC碼和Turbo碼的基本原理21-28
• 2.1 LDPC碼的基本理論21-24
• 2.1.1 LDPC碼校驗(yàn)矩陣表示22
• 2.1.2 LDPC碼的度分析22-24
• 2.2 Turbo碼的基本理論24-27
• 2.2.1 Turbo碼的因子圖表示法24-25
• 2.2.2 Turbo碼的內(nèi)置交織器25-26
• 2.2.3 Turbo碼的迭代停止準(zhǔn)則26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 編譯碼器設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)28-43
• 3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)28-30
• 3.2 多碼率編碼器設(shè)計(jì)30-34
• 3.2.1 編碼器算法原理30
• 3.2.2 編碼器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析30-33
• 3.2.3 多碼率編碼器結(jié)果分析33-34
• 3.3 LDPC/Turbo雙模譯碼器共用單元34-42
• 3.3.1 SISO陣列35-37
• 3.3.2 輸入緩存單元37-38
• 3.3.3 解復(fù)接單元38-39
• 3.3.4 后驗(yàn)信息存儲(chǔ)單元39
• 3.3.5 交織器39-40
• 3.3.6 雙模譯碼器測(cè)試結(jié)果分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 離散密度進(jìn)化理論43-73
• 4.1 離散密度進(jìn)化理論43-51
• 4.1.1 連續(xù)密度進(jìn)化理論43-47
• 4.1.2 非規(guī)則碼的密度進(jìn)化分析47-48
• 4.1.3 歸一化最小和算法與偏移最小和算法的密度進(jìn)化分析48-49
• 4.1.4 離散密度進(jìn)化理論分析49-51
• 4.2 基于DDE理論的最大迭代次數(shù)分析51-53
• 4.2.1 門限值分析51
• 4.2.2 DDE理論的改進(jìn)51-53
• 4.3 基于DDE理論的TDMP算法分析53-60
• 4.3.1 TDMP算法53-55
• 4.3.2 TDMP算法的DDE理論推導(dǎo)55-60
• 4.4 結(jié)果分析60-72
• 4.4.1 離散密度進(jìn)化理論分析仿真60-62
• 4.4.2 基于DDE理論的最大迭代次數(shù)分析結(jié)果62-64
• 4.4.3 基于DDE理論的TDMP算法分析仿真結(jié)果64-69
• 4.4.4 LDPC/Turbo雙模譯碼器的綜合結(jié)果分析69-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 5 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 研究總結(jié)73
• 5.2 需進(jìn)一步研究的內(nèi)容73-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 作者簡(jiǎn)歷80

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1 陳鵬,傅海帆,瞿坦;利用DDE實(shí)現(xiàn)Microsoft Excel下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示[J];電腦與信息技術(shù);1995年04期

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本文編號(hào)：289041