應(yīng)用于空間通信的LDPC碼編譯碼研究與實現(xiàn).pdf

1、低密度奇偶校驗碼采用稀疏奇偶校驗矩陣進行構(gòu)造，是一類特殊的線性分組碼，它具有逼近Shannon限的優(yōu)異糾錯編碼性能。該碼適用于具有傳輸距離遠、信號衰減大、信號發(fā)送功率受限等特點的空間通信信道。然而，LDPC碼編碼過程通常具有較高的復雜性，在一定程度上制約了它在實際中的普遍應(yīng)用。對此，本文在空間通信應(yīng)用背景下，對如何設(shè)計性能優(yōu)、復雜度低的譯碼器進行了研究，主要工作如下：
　　首先，在對LDPC碼的構(gòu)造方法和編碼算法研究的基礎(chǔ)上，提出

2、了一種采用準雙對角線結(jié)構(gòu)構(gòu)造奇偶校驗矩陣的方法。此種方法繼承了IEEE802.16e標準LDPC碼的準雙對角線結(jié)構(gòu)，并且在構(gòu)造時消除了對基礎(chǔ)矩陣擴展因子的約束條件。通過改進，不但構(gòu)造出的LDPC碼編碼簡單，而且可以根據(jù)設(shè)計的不同需求，靈活構(gòu)造出多種不同碼長和碼率組合的LDPC碼，適用范圍更廣，更加貼近空間通信的工程應(yīng)用需求。本文選用(16384,8192)LDPC碼，采用這種方法對H矩陣進行構(gòu)造，給出了快速編碼算法和編碼電路設(shè)計。

3、>　　然后，針對空間數(shù)據(jù)咨詢委員會(CCSDS)推薦的幾種深空和近地應(yīng)用的LDPC碼，采用傳統(tǒng)譯碼算法，分別設(shè)定不同譯碼算法、迭代次數(shù)、碼長和碼率分析其對誤碼率的影響，尋找出有利于LDPC碼譯碼器硬件實現(xiàn)的歸一化最小和譯碼算法。通過對傳統(tǒng)并行算法消息傳遞方式的改進，將串行消息傳遞機制應(yīng)用于歸一化最小和譯碼算法中。串行算法相對于傳統(tǒng)并行算法，減少了消息更新的迭代次數(shù)和運算量，能夠改善譯碼的收斂性、降低數(shù)據(jù)存儲量，更適合低復雜度的譯碼器設(shè)計

4、。對本設(shè)計中構(gòu)造的(16384,8192)LDPC碼采用串行歸一化最小和算法進行譯碼仿真，能夠取得優(yōu)異的誤碼率性能。
　　最后，完成(16384,8192)LDPC碼譯碼器的FPGA硬件實現(xiàn)。通過對最大迭代次數(shù)、歸一化因子、數(shù)據(jù)量化方式等影響譯碼性能的重要因素進行仿真分析，基于FPGA對譯碼器頂層電路和功能模塊進行設(shè)計和優(yōu)化，完成了(16384,8192)LDPC碼譯碼器的硬件實現(xiàn)。通過測試驗證，本文的設(shè)計方法可以實現(xiàn)高譯碼性能、