一种提高LDPC译码器吞吐率的译码算法

为了设计高效的LDPC译码器,结合准循环结构LDPC的校验矩阵H的规律性、乘性修正最小和译码算法不需要估计信道质量的特点和部分并行译码实现复杂度低的特点,介绍了一种新的译码算法——交迭的部分并行译码算法,这种译码算法相对于采用部分并行结构的BP译码算法,不但降低了硬件实现的复杂度,减少了存储资源的开销,而且提高了译码器的吞吐率。     

Wimax系统双二进制Turbo码的译码算法及VLSI实现

设计了一款应用于World Interoperability for Microwave Access (Wimax)系统的双二进制Turbo码译码器.该译码器对传统Max-log-MAP译码算法进行改进,在增加很少计算复杂度下有效地补偿了传统算法中max计算带来的误差.此外,提出了一种低复杂度,适用于Wimax系统中所有Turbo码码长的通用交织器结构.仿真结果表明,改进的Max-log-MAP译码算法在误码率10-4下相对于传统算法获得了约0.35~0.4 dB的译码增益;提出的通用交织器结构明显降低了译码器的计算复杂度和面积,提高了系统的吞吐率.该译码器可以在200 MHz工作频率下得到20.91 Mb/s的吞吐率,完全满足Wimax系统数据率的要求.     

无短环不规则QC_LDPC码的快速编码及联合译码

基于不规则部分并行结构设计了一种高吞吐量,低复杂度,码长码率可变且去除四环的低密度奇偶校验LDPC码及其译码结构实现方案,该编码结构可针对不同码长的不规则部分并行结构LDPC码进行扩展,译码器采用缩放最小和定点(Sum-Min)算法实现译码,中间信息节点存储器地址采用格雷码编码,降低动态功耗;采用Xilinx公司的Virtex-5XC5Vt X150T-ff1156FPGA芯片设计了一款码长1 270,码率1 2的不规则部分并行LDPC码的编码器和译码器。综合结果表明:该编码器信息吞吐量为2.52 Gb/s,译码器在10次迭代的情况下信息吞吐率达到44 Mb/s。     

基于WIMAX标准的LDPC译码器系统设计

本文在研究了LDPC码的基本译码算法的基础上,针对BP及其简化算法译码收敛慢的不足的缺点,提出了一种将TDMP算法和NMS算法相结合的TDMP-NMS算法作为WIMAX标准LDPC译码器的译码算法.该算法综合了TDMP算法译码收敛快和NMS算法在保证误码率性能的前提下校验节点处理简单的优点,最终实现了基于WIMAX标准的LDPC码译码器.     

一种简化的LDPC码BP译码算法的研究

低密度奇偶校验码(LDPC码)是一种逼近香农限的线性分组码,译码的复杂度较低;在LDPC码译码算法中性能较好的是置信传播译码(BP)算法,他能够在迭代译码过程中确定码字是否已译出,但是复杂度高,运算量大。采用一种改进的BP译码算法,在迭代译码过程中对校验节点的更新信息进行曲线拟合,以减小译码运算量,有利于硬件的并行实现,减少译码延时。仿真结果表明,改进的BP算法译码性能和原来的BP算法接近,而且复杂度较低。     

基于FPGA的部分并行QC-LDPC译码器高效存储方法

针对部分并行结构的准循环低密度校验(QC-LDPC)码译码器,提出了一种将译码准码字存储在信道信息和外信息存储块中的高效存储方法,该方法不需要额外的存储块来存储译码准码字,能够减少译码器实验所需的存储资源数量,并且有效降低了译码电路的布线复杂度.在Xilinx XC2V6000-5ff1152 FPGA上的实验结果表明,提出的QC-LDPC码译码器设计方法能够在降低系统的BRAM资源需求量的同时有效地提高系统的运行频率和译码吞吐量.     

IEEE802.16e标准LDPC译码器设计与实现

LDPC码自在上个世纪90年代被重新发现以来,以其接近香农极限的差错控制性能,以及译码复杂度低、吞吐率高的优点引起了人们的关注,成为继Turbo码之后信道编码界的又一研究热点。利用FPGA设计并实现了一种基于IEEE802.16e标准的LDPC码译码器。该译码器采用偏移最小和（Offset Min-Sum）算法,其偏移因子β取值为0.125,具有接近置信传播（Belief Propagation）算法浮点的性能。译码器在结构上采用了部分并行结构,可以灵活支持标准中定义的所有码率和码长的LDPC码的译码。此外,该译码器还支持对连续输入的数据块进行处理,并具有动态停止迭代功能。硬件综合结果表明,该译码器工作频率为150MHz时,固定15次迭代,最低可达到95Mb/s的译码吞吐率,完全满足802.16e标准的要求。     

LDPC码译码器的设计与实现

由于传统的LLR BP译码算法不易于FPGA实现,为了降低实现复杂度,采用一种改进的LLR BP译码实现方法,设计了一种码长为40、码率为0.5的规则LDPC码译码器,并完成了FPGA仿真实现.仿真和综合的结果表明,所设计的译码器吞吐量达到15.68 Mbit/s,且译码器的资源消耗适中.     

LDPC码全并行译码器的设计与实现

本论文用可编程逻辑器件(FPGA)实现了一种低密度奇偶校验码(LDPC)的编译码算法.采用基于Q矩阵LDPC码构造方法,设计了具有线性复杂度的编码器. 基于软判决译码规则,采用全并行译码结构实现了码率为1/2、码长为40比特的准规则LDPC码译码器,并且通过了仿真测试.该译码器复杂度与码长成线性关系,与Turbo码相比更易于硬件实现,并能达到更高的传输速率.     

T-MMB系统中LDPC码译码器的FPGA设计与实现

本文设计了一种符合手机电视T-MMB标准的信道译码解决方案,并进行了MATLAB仿真和FPGA的实现。同时针对部分并行结构的准循环低密度校验(QC-LDPC)码译码器,提出了基于块RAM的高效存储方法。该方法既可以同时读取用于运算的校验节点信息或变量节点信息,又可以实现在同一块RAM中存储不同子矩阵对应的校验节点信息或变量节点信息,不仅避免了块RAM资源的浪费,而且减少了译码器实现所需的存储资源数量。在Xilinx公司Virtex-4系列的FPGA上的实现结果表明,与传统的子矩阵与块RAM一对一存储的译码结构相比,本文提出的QC-LDPC码译码器设计方法能够在减少块RAM数量的同时有效地提高系统的时钟频率和译码吞吐量。     

一种低延迟极化码串行抵消译码器设计

为了克服5G移动通信系统中极化码串行抵消(SC)译码算法延迟高、计算复杂度高、硬件结构复杂度高等问题,基于冻结比特、冻结比特对和冻结区间等方式,提出了冻结比特设计模式。该设计模式包含基于冻结比特对的译码延迟和计算复杂度的分析方法。通过优先剪枝冻结比特结点的方式,进一步化简SC译码树,提高了搜索译码树的速度。码长为1 024的改进流水线树型SC译码器基于FPGA平台实现。实验结果表明,译码延迟为2.35μs,数据吞吐率为435 Mbit/s。与现有译码器相比,该译码器的译码延迟、数据吞吐率分别优化了9.6%、10.4%。     

多元LDPC码串行译码算法在光纤通信中的应用

将串行BP译码算法用在多元LDPC码中,降低了在光纤传输系统中的译码延时.详细介绍了在多元LDPC码中的串行BP译码算法和光纤通信系统的仿真模型.给出了在采用串行BP算法的LDPC译码器中,译码最大迭代数量对译码性能的影响,比较了采用传统的BP算法扣串行BP算法时LDPC译码器的性能.结果表明,采用串行BP算法确实能够提升LDPC译码器的收敛速度.     

基于Min-Sum近似算法的QC-LDPC译码器

由于BP算法中的非线性运算较复杂,实现中通常采用Min-Sum近似简化译码算法.针对译码过程中需要存储大量信息的问题,本文提出了一种基于Min-Sum近似算法的QC-LDPC译码器.通过重新安排Min-Sum近似算法中的运算,并将校验节点信息以一种压缩冗余的形式表示,大大减少了译码器所需的存储空间.针对QC-LDPC码校验矩阵准循环的特性,译码过程中以块为单位对信息进行更新,且可以实现多种消息传递调度策略.为进一步减少存储空间,对变量节点信息采用了非线性量化,根据密度演进理论对量化规则进行了优化.     

基于SSCANL译码器的联合迭代检测译码算法

为了提升基于极化码的稀疏码多址接入（sparse code multiple access,SCMA）系统接收机性能,提出了基于简化软消除列表（simplify soft cancellation list,SSCANL）译码器的循环冗余校验（cyclic redundancy check,CRC）辅助联合迭代检测译码接收机方案。该方案中极化码译码器使用SSCANL译码算法,采用译码节点删除技术对软消除列表（soft cancellation list,SCANL）算法所需要的L次软消除译码（soft cancellation, SCAN）进行简化,通过近似删除冻结位节点,简化节点间软信息更新计算过程,从而降低译码算法的计算复杂度。仿真结果表明,SSCANL算法可获得与SCANL算法一致的性能,其计算复杂度与SCANL算法相比有所降低,码率越低,算法复杂度降低效果越好;且基于SSCANL译码器的CRC 辅助联合迭代检测译码接收机方案相较基于SCAN译码器的联合迭代检测译码（joint iterative detection and decoding based on SCAN decoder, JIDD-SCAN）方案、基于SCAN译码器的CRC辅助联合迭代检测译码（CRC aided joint iterative detection and decoding based on SCAN decoder,C-JIDD-SCAN）方案,在误码率为10^-4时,性能分别提升了约0.65 dB、0.59 dB。     

卷积LDPC码流水线译码器的改进方法

较高的译码复杂度和较长的初始译码时延是卷积LDPC码流水线译码器两个潜在的问题。本文提出一种通过在计算校验节点信息时引入乘积因子的方法降低各节点信息之间的相关性,从而提高译码效率,一定程度上降低了译码迭代次数。仿真结果表明,该译码算法缩短了译码器的初始时延,同时也降低了译码复杂度,从而使得译码器的性能得到改善。     

基于FMS算法的多元LDPC码的译码器设计

多元LDPC码具有比二元LDPC码更好的应用前景,但是过高的译码复杂度限制了它在实际系统的中的应用。在扩展最小和(EMS)系列的译码算法中,固定路径最小和(FMS)译码算法不仅具有很低的复杂度,还具有良好的性能。针对如何实现低复杂度的多元LDPC译码器,对FMS算法和分层译码算法进行了介绍,对FMS算法和EMS算法的性能和复杂度进行了对比,最后基于FMS算法实现了一种具有分层结构的译码器。该译码器基于FPGA平台设计,具有较低的硬件资源占用。     

高码率LDPC码译码器的优化设计与实现

本文以CCSDS推荐的7/8码率LDPC码为例,提出了一种适于高码率LDPC码译码器的硬件结构优化方法。高码率的LDPC码通常也伴随着行重与列重的比例较高的问题。本方法是在拆分校验矩阵的基础上,优化常用的部分并行译码结构,降低了高码率LDPC码译码时存在的校验节点运算单元(CNU)与变量节点运算单元(VNU)之间的复杂度不平衡,并由此提高了译码器的时钟性能。实验证明,本文方案提供的结构与常用的部分并行译码结构相比,节省硬件资源为41％;采用与本文方案相同的硬件资源而未经矩阵拆分的部分并行译码方案的码速率为本文方案的75％。     

标准低密度奇偶校验码译码算法中量化结构

DVB-S2标准低密度奇偶校验码(LDPC)译码器在深空通信中面临着低复杂度、高灵活性及普适性方面的迫切需求。通过对LDPC译码算法中量化结构的研究,提出一种动态自适应量化结构的设计方法。该方法在常规均匀硬件量化的基础上,提出了修正化Min-Sum译码算法中的数据信息初始化及迭代译码的动态自适应量化结构,解决了DVB-S2标准LDPC码译码时存在的校验节点运算与变量节点运算之间的复杂度不平衡的问题,并由此提高了译码器的译码性能。实验证明,以DVB-S2标准LDPC码中码长为16 200,码率为1/2的为例,提供动态自适应量化结构与常规的均匀量化结构相比,节省硬件资源为4%。此外,动态自适应量化结构支持动态可配置功能,保证了DVB-S2标准LDPC译码器的灵活性及普适性。     

一种交错并行高速TPC译码器的设计

Turbo乘积码(TPC)作为一种高码率编码在带限通信系统中有着广泛的应用,但是大多数TPC译码器存在结构复杂、资源消耗高、处理时延大的问题.为此,提出了一种交错并行流水线处理结构的译码器,并通过译码过程中测试序列的合理排序以及使用相关运算代替最小欧式距离计算等算法优化设计,简化了译码器的实现复杂度,现场可编程门阵列(FPGA)资源消耗相比传统设计降低了35%,提高了译码速度.在Xilinx公司的FPGA芯片XC5VSX95T上完成了译码器的硬件实现,达到80 Mbit/s的译码速度,通过增加子译码器个数还可进一步提升译码吞吐率.     

多码率多边类型LDPC码译码器的设计与实现

提出了一种固定码长的多码率多边LDPC码译码器,该译码器采用对校验比特信息进行间隔删余的算法实现其多码率译码,并设计了一种适合多码率多边LDPC码的部分并行译码结构。基于该结构在FPGA平台上实现了码长为640 bit,码率为0.5～0.8的多边LDPC码译码器。