應(yīng)用于空間通信的LDPC碼編譯碼研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、低密度奇偶校驗(yàn)碼采用稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣進(jìn)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(cuò)編碼性能。該碼適用于具有傳輸距離遠(yuǎn)、信號(hào)衰減大、信號(hào)發(fā)送功率受限等特點(diǎn)的空間通信信道。然而，LDPC碼編碼過(guò)程通常具有較高的復(fù)雜性，在一定程度上制約了它在實(shí)際中的普遍應(yīng)用。對(duì)此，本文在空間通信應(yīng)用背景下，對(duì)如何設(shè)計(jì)性能優(yōu)、復(fù)雜度低的譯碼器進(jìn)行了研究，主要工作如下：
　　首先，在對(duì)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(zhǔn)雙對(duì)角線結(jié)構(gòu)構(gòu)造奇偶校驗(yàn)矩陣的方法。此種方法繼承了IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)LDPC碼的準(zhǔn)雙對(duì)角線結(jié)構(gòu)，并且在構(gòu)造時(shí)消除了對(duì)基礎(chǔ)矩陣擴(kuò)展因子的約束條件。通過(guò)改進(jìn)，不但構(gòu)造出的LDPC碼編碼簡(jiǎn)單，而且可以根據(jù)設(shè)計(jì)的不同需求，靈活構(gòu)造出多種不同碼長(zhǎng)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(duì)H矩陣進(jìn)行構(gòu)造，給出了快速編碼算法和編碼電路設(shè)計(jì)。

3、>　　然后，針對(duì)空間數(shù)據(jù)咨詢委員會(huì)(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(zhǎng)和碼率分析其對(duì)誤碼率的影響，尋找出有利于LDPC碼譯碼器硬件實(shí)現(xiàn)的歸一化最小和譯碼算法。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)并行算法消息傳遞方式的改進(jìn)，將串行消息傳遞機(jī)制應(yīng)用于歸一化最小和譯碼算法中。串行算法相對(duì)于傳統(tǒng)并行算法，減少了消息更新的迭代次數(shù)和運(yùn)算量，能夠改善譯碼的收斂性、降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，更適合低復(fù)雜度的譯碼器設(shè)計(jì)

4、。對(duì)本設(shè)計(jì)中構(gòu)造的(16384,8192)LDPC碼采用串行歸一化最小和算法進(jìn)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(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)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(jìn)行仿真分析，基于FPGA對(duì)譯碼器頂層電路和功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，完成了(16384,8192)LDPC碼譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，本文的設(shè)計(jì)方法可以實(shí)現(xiàn)高譯碼性能、