低密度校验码的VLSI定点译码设计与实现

低密度校验码的VLSI定点译码设计与实现

论文摘要

纠错编码是通信系统实现可靠数据传输的一种有效方法。由于微电子技术的发展,使以前难以实现的复杂译码算法在超大规模芯片中得到实现。Turbo码的研究引发了基于图模型和迭代译码的码的研究热潮。低密度校验码(low-density parity-check codes,LDPC)以比Turbo码更逼近Shannon极限的误码率性能和可完全并行的迭代译码算法,使其在部分场合表现出比Turbo码更广泛的应用前景。本文基于DVB-S2标准和国家地面数字电视传输标准,对接收机的LDPC译码部分进行研究。主要研究其校验矩阵的特点,各种译码算法,分析其存储方式,着重于迭代译码的硬件实现。通过软件平台上的仿真,并编写硬件代码,综合后经FPGA验证。本文对译码部分的原理和算法,其硬件实现以及译码器的整体性能分析作了详细的阐述。第一章论述了纠错码的原理和发展,并对LDPC码的发展和应用做了重点介绍;第二章主要介绍了LDPC码的基础知识,重点分析基于循环移位单位矩阵的LDPC码,并结合DVB-S2和国标地面中的LDPC码进行讨论:第三章对LDPC码的译码原理进行详细的理论分析研究,并介绍了多种简化的LDPC译码算法;第四章从实现的角度,给出了一种结构化的存储方式,以及迭代过程的流水线实现结构;第五章提出了整个LDPC码的译码实现方案,同时详细说明了译码器主要部分的硬件实现结构。对LDPC译码器进行了仿真和综合,并给出仿真和综合结果;第六章为本文的进行总结和展望。本文的主要贡献在于针对LDPC定点译码设计时遇到的迭代不收敛问题,给出了一种改进的译码算法;并且针对基于循环移位单位矩阵的LDPC码的提出了结构化译码设计,并给出了部分并行迭代实现结构的高效流水线实现结构。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 纠错码的原理
  • 1.2 纠错码的发展
  • 1.3 LDPC码的发展
  • 1.4 LDPC应用介绍
  • 1.4.1 DVB-S2标准
  • 1.4.2 地面数字电视传输国家标准
  • 1.4.3 移动多媒体广播STiMi标准
  • 1.4.4 IEEE802.16e WiMax
  • 1.5 本文工作安排与主要贡献
  • 1.5.1 工作任务安排
  • 1.5.2 主要贡献
  • 第2章 LDPC码基础知识简介
  • 2.1 基本概念
  • 2.2 基于循环移位单位矩阵的LDPC码
  • 2.3 DVB-S2中的LDPC码
  • 2.4 地面数字电视传输国家标准中的LDPC码
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 LDPC码的译码算法
  • 3.1 迭代译码原理
  • 3.2 BP译码算法
  • 3.2.1 基本步骤
  • 3.2.2 简化核心运算
  • 3.2.3 加速迭代
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 LDPC码的结构化存储及迭代实现
  • 4.1 LDPC码的结构化存储
  • 4.1.1 DVB-S2中LDPC码的结构化存储
  • 4.1.2 地面数字电视传输国家标准中LDPC码的结构化存储
  • 4.2 迭代过程的实现
  • 4.2.1 校验节点更新的流水线实现
  • 4.2.2 比特节点更新的流水线实现
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 系统硬件实现和仿真结果
  • 5.1 译码器的实现方案
  • 5.1.1 模块划分
  • 5.1.2 数据输入模块
  • 5.1.3 状态转移图
  • 5.1.4 节点更新模块
  • 5.1.5 最大可行迭代次数的计算
  • 5.2 仿真结果
  • 5.2.1 DVB-S2
  • 5.2.2 地面数字电视广播国家标准
  • 5.3 FPGA综合结果
  • 5.4 本章小节
  • 第6章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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