準循環(huán)低密度奇偶校驗碼(QC-LDPC)技術(shù)研究.pdf

1、近年來，通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，其中信道編碼作為通信系統(tǒng)中不可替代的基本技術(shù)，也在理論研究和實際應(yīng)用種取得了長足的進步。低密度奇偶校驗碼（LDPC碼）的研究和實現(xiàn)，是繼turbo碼之后在糾錯編碼領(lǐng)域的又一重大進展。LDPC碼的優(yōu)異性能及其在信息可靠傳輸和磁存儲技術(shù)中的良好應(yīng)用前景,已引起世界各國學(xué)術(shù)界和IT 業(yè)界的高度重視,成為當今信道編碼領(lǐng)域最矚目的研究熱點。而準循環(huán)低密度奇偶校驗碼（QCLDPC碼）以其可大大地降低了編碼器的實現(xiàn)復(fù)雜

2、度的優(yōu)點，成為LDPC碼研究的一個熱門方向。本文在研究現(xiàn)有LDPC編碼方案的基礎(chǔ)上，提出了普遍適用的幾種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，總結(jié)出一套可行的LDPC高速編碼方案，克服了LDPC碼的編碼“瓶頸”；在深入研究目前已有的各種QCLDPC碼的構(gòu)造方法及編譯碼方法的基礎(chǔ)上，提出了一些提高速度并節(jié)省資源的實現(xiàn)方法；本文的研究成果對實現(xiàn)高效可靠的有線和無線信息傳輸具有很強的實用價值。 本文首先簡要地介紹了信道編碼技術(shù)的研究背景以及發(fā)展現(xiàn)狀，回顧了低

3、密度奇偶校驗碼的發(fā)展歷程；對經(jīng)典的基于置信傳播的LDPC“和積”譯碼算法進行了總結(jié)，闡明了LDPC譯碼中行重、列重、信息節(jié)點、校驗節(jié)點、邊、信息概率函數(shù)等基本術(shù)語及其相互關(guān)系，完整地闡明了“和積”算法的理論基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)框架。 本文針對LDPC編解碼領(lǐng)域中普遍存在的編碼速度的問題，實現(xiàn)了基于“貪婪”算法思想的高速LDPC編碼器硬件解決方案，在方案中提出了矩陣行分割、列分割和流水線優(yōu)化的新穎結(jié)構(gòu)，使編碼速度得到了改善。并提出一種前向替

4、換模塊的優(yōu)化實現(xiàn)方法，解決了編碼速度的“瓶頸”。 本文介紹了QC-LDPC碼基本概念，通過QC-LDPC校驗矩陣的特點推導(dǎo)出用生成矩陣G來進行QC-LDPC碼編碼的編碼器結(jié)構(gòu)，并給出了譯碼器的通用結(jié)構(gòu)。然后介紹了用有限幾何的概念構(gòu)造QC-LDPC碼的方法，用有限幾何構(gòu)造的碼可以控制碼的最小碼距，并避免產(chǎn)生長為4的環(huán)。最后提出一種基于QC碼構(gòu)造的RU編碼方法，由于所構(gòu)造的碼是QC碼，這種碼結(jié)構(gòu)使得稀疏矩陣與向量乘法的硬件實現(xiàn)變得相