為了更好的研究LDPC碼在超高清視頻無線傳輸中的優(yōu)勢和性能,并適應各種編碼需要的碼長碼率,本文從多碼長和多碼率的方面研究了8種模式的LDPC多模式的兼容結(jié)構(gòu),并且優(yōu)化了編譯碼算法使其易于使用FPGA實現(xiàn)。首先,本文給出了偽隨機LDPC碼的校驗矩陣結(jié)構(gòu),并具體分析了其相應的參數(shù)在實現(xiàn)中的意義。其次,介紹了常規(guī)的LDPC編譯碼的編碼算法和和積譯碼算法,并詳細分析了其使用FPGA實現(xiàn)過程中的難點。然后,從具體的QPSK調(diào)制解調(diào)方式和附加加性高斯白噪聲的模擬情景下,利用動態(tài)生成伽羅華域地址的方式優(yōu)化了編碼算法的實現(xiàn)結(jié)構(gòu),并利用線性擬合的方式優(yōu)化了譯碼算法的實現(xiàn)結(jié)構(gòu),使編譯碼算法在實現(xiàn)中能夠節(jié)省大量FPGA資源的情況下,性能損失最小。接著,使用VERILOG語言在VIVADO軟件上,使用優(yōu)化后的編譯碼算法實現(xiàn)了8種模式兼容的LDPC編譯碼模塊。最后,在FPGA平臺上搭建符合情景的LDPC多模式編譯碼模塊的測試平臺,將實現(xiàn)之后的8種模式兼容的LDPC編譯碼模塊搭載在測試平臺上進行性能測試,測試平臺能夠收集在QPSK調(diào)制解調(diào)附加加性高斯白噪聲的情況下的LDPC誤碼個數(shù),以便進行性能分析。測試結(jié)果表明... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

(4,4)校驗矩陣H矩陣形式參考圖

電子科技大學碩士學位論文84個變量節(jié)點，圖中列上的元素個數(shù)4，表示在以此H矩陣為基礎的LDPC編譯碼結(jié)構(gòu)中一共存在4個校驗節(jié)點。LDPC碼除了可以使用矩陣的表示方法外，還有一種直觀的表示方法，叫Tanner圖[34]。Tanner圖類似于消息傳遞機制中的網(wǎng)格圖，圖上包括了校驗矩陣中的變量節(jié)點和校驗節(jié)點。Tanner圖和H矩陣之間的轉(zhuǎn)化方法是：當H中的元素為1時，將第i個校驗節(jié)點和第j個變量節(jié)點相連接。這樣的連接方式一共會產(chǎn)生m×R或者n×L條路徑。對于圖2-1中表示的H矩陣，其Tanner圖表示為圖2-2：圖2-2(4,4)校驗矩陣Tanner圖參考圖2-2的Tanner圖，LDPC的迭代譯碼過程大致可以按照以下理解。圖中的變量節(jié)點和校驗節(jié)點分別都為一個信息處理器，每一個節(jié)點都與其他相關節(jié)點相連接,連線上傳遞的是更新的似然比信息，此信息用來判斷碼字的可靠程度。當譯碼器的變量節(jié)點從信道中接收到初始的信息似然比之后，經(jīng)過變量節(jié)點更新似然比數(shù)據(jù)生成新的更新似然比。更新似然比會沿著連接線傳遞給相應的校驗節(jié)點，產(chǎn)生新的更新似然比，接著更新似然比會沿著連接線傳遞給相應的變量節(jié)點，完成一次迭代更新過程。當譯碼結(jié)果滿足校驗方程或者當?shù)麓螖?shù)達到最大次數(shù)時，譯碼結(jié)束。需要注意的是，在第一次迭代時，變量節(jié)點僅僅收到從信道中接收到的似然比數(shù)據(jù)就開始生成更新似然比LLRvnu。但是從第二次迭代開始，變量節(jié)點生成新的更新似然比數(shù)據(jù)需要同時使用第一次迭代中信道接收的似然比，還需要使用從校驗節(jié)點接收的更新似然比LLRcnu，兩種似然比同時計算才能生成新的似然比LLRvnu。

第三章多模式LDPC編譯碼算法的選擇與優(yōu)化15Hs矩陣每行非零子矩陣個數(shù)：表示生成矩陣按照子矩陣維度劃分成一個新的矩陣Hs′，Hs′中每行上的非0元素個數(shù)。H’矩陣其中的元素滿足下列條件：1）總元素個數(shù)等于生成矩陣H中子矩陣的個數(shù)2）當子矩陣中元素存在非0元素時，此元素的值為1否則為0其規(guī)則展示圖如圖3-1：圖3-1H矩陣轉(zhuǎn)化為H’矩陣規(guī)則展示圖圖中的生成矩陣H是一個擁有4個子矩陣，每個子矩陣的矩陣維度（L）為2的矩陣，按照劃分規(guī)則劃分，H′將有4個元素，并且第(1,1)和(4,4)元素的值為1，對應H矩陣中第1個和第4個子矩陣中存在非0元素。圖3-1中的轉(zhuǎn)化過程對LDPC中的H，Hs，Hp三個矩陣均有效，這三個矩陣的關系參見公式2-6.Hs矩陣每行非零子矩陣個數(shù)實際上就是指Hs矩陣中每個子矩陣行中不全為0的子矩陣。參數(shù)矩陣個數(shù)：指的是Hs′矩陣中所有非0元素的個數(shù)。單模式的LDPC編譯碼因為只有1個生成矩陣H的原因，所以結(jié)構(gòu)特征比較簡單。對于第一種模式LDPC的H′矩陣如圖3-2.第一種模式的H′矩陣一共有48個非零元素。Hs′部分一共8列（對應Lk的值8），每一個非零元素對應一個元素個數(shù)為L（第一種模式L為63）個的非零子矩陣。Hp′部分一共8列（對應Lm的值8），每一個非零元素對應一個元素個數(shù)為2L-1（第一種模式L為63）個的非零子矩陣，其中2L-1個元素分布在下三角的雙對角線上。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]“5G+8K”應用不斷 掀起超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮[J]. 孟月.  通信世界. 2018(26)
[2]LDPC碼高速譯碼器的設計與實現(xiàn)[J]. 喬華,管武,董明科,項海格.  北京大學學報(自然科學版). 2008(03)

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

碩士論文
[1]LDPC碼的編譯碼算法研究[D]. 唐銳.電子科技大學 2018
[2]IEEE802.11n無線傳輸標準中LDPC譯碼的研究和移位器硬件實現(xiàn)[D]. 張少輝.哈爾濱工業(yè)大學 2011



本文編號：3291265