多元LDPC碼-解調(diào)、譯碼與實(shí)現(xiàn).pdf

1、信道編碼是提高信息傳輸可靠性的重要技術(shù)，而尋找性能優(yōu)異、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低的編譯碼方案是信息論領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。隨著迭代譯碼思想和稀疏圖碼的研究興起，低密度校驗(yàn)（Low-Density Parity-Check, LDPC）碼獲得了廣泛的研究和應(yīng)用。近年來(lái)的研究表明：在中短碼長(zhǎng)上，多元LDPC碼具有比二元LDPC碼更好的糾錯(cuò)性能，尤其與高階調(diào)制相結(jié)合時(shí)，激起了學(xué)術(shù)界廣泛的研究興趣。然而多元LDPC碼相對(duì)較高的譯碼復(fù)雜度削弱了它在性能上所具有

2、的優(yōu)勢(shì)。本文主要研究多元LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)，并著重討論了多元LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)中的低復(fù)雜度解調(diào)算法和譯碼算法及其實(shí)現(xiàn)。其中針對(duì)編碼調(diào)制系統(tǒng)中采用基于有限域構(gòu)造的多元LDPC碼，在不同的譯碼算法下，分別研究了在BPSK（Binary Phase Shift Keying）和QAM（Quadrature Amplitude Modulation）調(diào)制方案下低復(fù)雜度的解調(diào)算法，并針對(duì)擴(kuò)展最小和譯碼算法下譯碼器的實(shí)現(xiàn)展開(kāi)了研究工作。

3、　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用擴(kuò)展最小和譯碼算法進(jìn)行譯碼時(shí)，軟信息的生成只需可靠性較大的若干個(gè)值。首先，針對(duì)以BPSK為調(diào)制方式的多元LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)，對(duì)軟信息生成算法進(jìn)行了研究和改進(jìn)。通過(guò)對(duì)對(duì)數(shù)似然比（log-likelihood ratio，LLR）采用基于符號(hào)硬判決的定義，提出了一種快速而簡(jiǎn)單的LLR生成算法，所生成的LLR數(shù)目及排序可以根據(jù)系統(tǒng)可靠性要求而定。在此基礎(chǔ)上，提出了該算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和電路框圖。⑵對(duì)采用高階調(diào)制

4、方案的多元LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)的軟信息生成算法進(jìn)行了研究，提出了兩種可快速簡(jiǎn)單的生成似然概率的算法。首先，針對(duì)多元LDPC碼隨機(jī)譯碼算法的譯碼所需的隨機(jī)符號(hào)流進(jìn)行了分析和研究，借鑒了球形譯碼算法的思想，提出一種求取以接收信號(hào)為圓心的圓內(nèi)有限個(gè)符號(hào)的似然概率的算法。隨后，針對(duì)多元LDPC碼的擴(kuò)展最小和譯碼算法的譯碼所需的似然概率進(jìn)行了研究和分析，由于擴(kuò)展最小和譯碼算法所需的是可靠性較大的符號(hào)似然概率，對(duì)星座圖上所有星座點(diǎn)的利用可以分為兩部

5、分，提出了一種分塊生成似然概率的算法，降低了譯碼器前端軟信息生成算法的復(fù)雜度。⑶針對(duì)多元LDPC碼的擴(kuò)展最小和譯碼算法在實(shí)現(xiàn)上資源消耗過(guò)大的問(wèn)題，詳細(xì)分析了擴(kuò)展最小和算法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思想，并設(shè)計(jì)了譯碼器FPGA實(shí)現(xiàn)的具體結(jié)構(gòu)，主要優(yōu)化了硬件實(shí)現(xiàn)中所涉及參數(shù)的設(shè)定和各子模塊的設(shè)計(jì)。研究了初始消息向量的計(jì)算、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新和變量節(jié)點(diǎn)更新中的數(shù)據(jù)處理及相應(yīng)運(yùn)算。并對(duì)變量節(jié)點(diǎn)模塊和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新模塊進(jìn)行了聯(lián)合設(shè)計(jì)，可節(jié)約大量的邏輯資源和單元資源總數(shù)，