基于LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)的LDPC碼編譯碼器設(shè)計研究.pdf

1、隨著第三代移動通信技術(shù)的快速發(fā)展,通信用戶的數(shù)量及需求不斷增長,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的支持正面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。為了向具有更好通信質(zhì)量、更快數(shù)據(jù)傳輸率以及更高頻帶利用率等優(yōu)點的第四代移動通信技術(shù)發(fā)展,第三代合作伙伴計劃在深入研究長期演進(jìn)(Long Term Evolution,LTE)系統(tǒng)后,提出一種全新的LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是LTE系統(tǒng)的繼續(xù)演進(jìn),因而要求能夠后向兼容LTE系統(tǒng),信道編碼速率需達(dá)到1G

2、bps,并且在新的場景和頻段允許采用其它編碼技術(shù)。而作為一種性能優(yōu)越的線性分組碼,低密度奇偶校驗(Low-Density Parity-Check,LDPC)碼譯碼復(fù)雜度低,抗干擾能力強(qiáng),具有比Turbo碼更加逼近香農(nóng)極限的良好特性,從而更能適應(yīng)未來通信系統(tǒng)低成本高吞吐率的發(fā)展要求。因此,如何高效實現(xiàn)LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)下的LDPC碼編譯碼成為當(dāng)前研究的熱點問題。
　　在深入學(xué)習(xí)LDPC碼原理及編譯碼算法的基礎(chǔ)上,本文對L

3、TE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)下LDPC碼的編譯碼算法及其硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計做了初步研究與探討。本文的主要工作及貢獻(xiàn)如下:
　　(1)針對LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)下的LDPC碼,在分析其校驗矩陣結(jié)構(gòu)后,結(jié)合RU算法和準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)LDPC碼的特性,設(shè)計了一種改進(jìn)的高吞吐率低成本準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼編碼器結(jié)構(gòu)。首先根據(jù)RU算法的預(yù)處理思想將整個校驗矩陣劃分為全零子矩陣及循環(huán)移位單位子矩陣的塊狀結(jié)構(gòu),然后結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的循環(huán)移位特性串行編

4、碼,從而在編碼時間和資源消耗上達(dá)到平衡。實驗結(jié)果表明,通過該方法設(shè)計的編碼器能夠利用較小的編碼時延即可獲得較高的編碼吞吐率,硬件實現(xiàn)復(fù)雜度低,因而滿足LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)低成本高傳輸?shù)囊?。此?若改變校驗矩陣存儲模塊中的參數(shù),可實現(xiàn)對不同碼長和碼率的LDPC碼編碼。
　　(2)在最小和(min-sum)譯碼算法的基礎(chǔ)上,探討了一種改進(jìn)的min-sum譯碼算法。由于min-sum譯碼算法具有較低的譯碼復(fù)雜度,并易于硬件實現(xiàn)

5、,故應(yīng)用比較廣泛。但是,該算法主要通過犧牲部分性能來換取譯碼復(fù)雜度的進(jìn)一步降低,譯碼效果差于傳統(tǒng)的置信傳播(BeliefPropagation,BP)算法。為了彌補(bǔ)這種性能上的損失,并保持復(fù)雜度基本不變,本文在min-sum算法的基礎(chǔ)上引入矯正因子,通過修正校驗節(jié)點更新信息的計算來改善系統(tǒng)的性能。實驗結(jié)果表明,在引入矯正因子后,min-sum譯碼算法的性能得到較好地提升,特別是對較長的碼字,能夠獲得更低的誤碼率性能。此外,通過選取適當(dāng)?shù)?/p>