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.     

基于FPGA的LDPC码编译码器联合设计

该文通过对低密度校验(LDPC)码的编译码过程进行分析,提出了一种基于FPGA的LDPC码编译码器联合设计方法,该方法使编码器和译码器共用同一校验计算电路和复用相同的RAM存储块,有效减少了硬件资源的消耗量。该方法适合于采用校验矩阵进行编码和译码的情况,不仅适用于全并行的编译码器结构,同时也适用于目前广泛采用的部分并行结构,且能够使用和积、最小和等多种译码算法。采用该方法对两组不同的LDPC码进行部分并行结构的编译码器联合设计,在Xilinx XC4VLX80 FPGA上的实现结果表明,设计得到的编码器和译码器可并行工作,且仅占用略多于单个译码器的硬件资源,提出的设计方法能够在不降低吞吐量的同时有效减少系统对硬件资源的需求。     

一种低译码复杂度的Turbo架构LDPC码

针对低密度奇偶校验(LDPC)码较大的译码复杂度和RAM占用,该文提出了一种低译码复杂度的Turbo架构LDPC码并行交织级联Gallager码 (Parallel Interleaved Concatenated Gallager Code,PICGC)。该文给出了PICGC的设计方法和编译码算法,并分析比较了PICGC译码器与LDPC译码器所需的RAM存储量,推导出RAM节省比的上界。理论分析和仿真结果表明,PICGC以纠错性能略微降低为代价,有效地降低译码复杂度和RAM存储量,且译码时延并未增加,是一种有效且易于实现的信道编码方案。     

DTMB标准中LDPC译码器的优化设计与实现

介绍了一种适用于中国数字电视国标(DTMB)系统的低密度奇偶校验码(LDPC)译码器的新结构.该结构利用分块译码的方法复用相同的资源以达到提高资源利用效率的目的,实验结果表明该结构译码器相比于传统的半并行译码器在资源利用效率上有较大的提高.同时,该结构也可应用于其他LDPC码的译码器上,尤其对码长较长的LDPC码有较好的表现.     

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％。     

DTMB中LDPC码编译码器的FPGA实现

针对数字地面多媒体广播标准中的低密度奇偶校验(LDPC)码,设计实现了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的LDPC码编译码器。设计所采用的编译码器方案均采用部分并行结构,在吞吐量与硬件复杂度之间达到了较好的折中。进一步,实现了用于LDPC码性能测试的误码测试硬件系统。基于FPGA的硬件实现结果表明,针对码率为0.4的LDPC码,设计的编译码器可工作在160MHz的时钟频率下,以译码前的数据量计算,吞吐量达到214Mbps。当误比特率为10-6时,实现的6比特量化译码器与浮点译码器的性能差距仅为0.05d B。     

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。     

多码率LDPC码高速译码器的设计与实现

低密度奇偶校验码(LDPC码)以其接近香浓极限的性能得到了广泛的应用.如何在.FPGA上实现多码率LDPC码的高速译码,则是LDPC码应用的一个焦点.本文介绍了一种多码率LDPC码及其简化的和积译码算法;设计了这种多码率LDPC码的高速译码器,该译码器拥有半并行的运算结构和不同码率码共用相同的存储单元的存储资源利用结构,并以和算法与积算法功能单元同时工作的机制交替完成对两个码字的译码,提高了资源利用率和译码速率.最后,本文采用该结构在FPGA平台上实现了码长8064比特码率7/8、6/8、5/8、4/8、3/8五个码率的多码率LDPC码译码器.测试结果表明,译码器的有效符号速率达到200Mbps.     

简化循环交织器的QC-LDPC构造算法

针对准循环LDPC(QC-LDPC)码全并行高速译码器复杂度较高的问题,本文提出了一种约束QC-LDPC码循环偏移量的码构造算法(SSN-BPEG,Simplifi ed Shuffl e Network Block PEG).SSN-BPEG算法在进行环长优化并时限定循环偏移量的取值范围.结果表明,本文提出的SSN-BPEG算法构造码的误码性能与WiMAX标准码相当,但其译码器中的循环交织网络的复杂度大大降低.     

采用C语言FPGA技术实现LDPC码译码算法

针对LDPC码(Low Density Parity Check Codes)译码算法的特点和最新一代Impulse C语言的并行编程技术,提出一种对LDPC码译码器进行FPGA(Field Programmable Gate Array)设计与实现的便捷新方案,以获得译码速率和硬件资源消耗的平衡.在XC2V2000芯片上实现了一种码率1/2,码长2500的(3,6)LDPC码译码器.实验表明当最大迭代次数为10次,主频50MHz时,译码速率可达10Mbps.     

中长帧非规则LDPC码译码器的FPGA实现

LDPC(低密度奇偶校验码)是一种优秀的线性分组码,是目前距香农限最近的一类纠错编码。与Turbo码相比,LDPC码能得到更高的译码速度和更好的误码率性能,从而被认为是下一代通信系统和磁盘存储系统中备选的纠错编码。简要介绍了适于硬件实现的LDPC码译码算法,并基于软判决译码规则,使用Verilog硬件描述语言,在X ilinx V irtex2 6000 FPGA上实现了码率为1/2、帧长504bit的非规则LDPC码译码器。     

高效低功耗低并行度LDPC编码方法

低密度奇偶校验码(LDPC)是最接近香农极限的纠错码之一,具有优良的性能且被国际通信标准组织广泛采纳为信道编码。CCSDS推荐使用LDPC码作为近地空间和深空探测的信道编码方案。该文提出高效,低功耗,低并行度的LDPC编码方法。该方法通过采用插0和改变循环矩阵的结构实现了对CCSDS标准中推荐的校验矩阵子矩阵大小为奇数的LDPC码的低并行度编码。通过分析编码过程,提出了只对输入信息中的1有效信息位进行编码的方案,减少了编码中移位寄存器的移位次数,大幅度地降低了编码器功耗。文中采用FPGA实现了(8176, 7154)78LDPC码的编码器,结果显示在硬件开销略有增加的情况下,编码功耗大幅度下降,编码速率接近低并行度编码方案。     

LDPC码在802.16a协议中的应用

基于LDPC码的优越性能,找出一组优秀的非正则LDPC码应用于IEEE802．16a OFDM环境中,并对其性能进行仿真。仿真结果表明,LDPC码在衰落信道下具有良好的纠错能力,适用于WMAN等采用OFDM的无线通信系统。     

高速并行LDPC编码的FPGA实现

LDPC码具有优异的误码性能,并被很多协议采用,其中CCSDS规范就采用了LDPC码。符合CCSDS规范的LDPC码编码器的设计目的是满足卫星实际应用的需求,降低卫星信道传输的误码率。实现了8位并行LDPC码编码,并优化了矩阵信息的存储设计。在XC2V3000 FPGA实测中,8位并行编码吞吐量达到800 Mbps。     

投影几何LDPC码的构造及其在MIMO-OFDM系统中的性能分析

简要介绍低密度奇偶校验码（LDPC码）的发展历史及其码结构，重点研究基于投影几何的LDPC码的系统化构造方法，并将其作为信道编码加入基于IEEE802．16d标准的MIMO-OFDM系统中进行仿真，与级联RS-CC码进行性能对比与分析。最后得出结论，投影几何LDPC码将有可能作为下一代无线通信系统的一项关键技术被广泛采用。     

基于LDPC码和MIMO的无线光通信系统性能

针对大气湍流严重影响无线光通信系统性能的问题,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和多输入多输出(MIMO)无线光通信系统性能,给出了基于LDPC码的空时编码MIMO(ST MIMO)和重复编码MIMO(rep MIMO)系统的解码算法,最后在对数正态模型和K分布模型下进行了仿真分析。仿真结果表明rep MIMO系统性能优于ST MIMO和单输入单输出(SISO)系统,ST MIMO在强湍流情况下性能明显优于SISO系统,基于LDPC码的ST MIMO和rep MIMO能取得10 dB以上的编码增益,并且编码增益随着湍流强度的增大而增加,基于LDPC码和rep MIMO的无线光通信系统差错性能更加优异,可以有效提高系统抗干扰能力。     

准循环LDPC码的部分并行译码算法

IEEE802.16e标准定义的准循环低密度奇偶校验(LDPC)码是一种线性分组码。针对LDPC码校验矩阵的稀疏准循环特性,对基于部分并行结构的归一化最小和(NMS)译码算法进行了研究,给出了译码信息量化和信息交换的方法。通过数值仿真验证了译码算法在高斯信道中的译码性能,并利用现场可编程门阵列(FPGA)对该译码算法进行了实现。     

规则LDPC码在瑞利平坦衰落信道下的设计和仿真

针对规则LDPC码,采用了行列都均匀的(evenboth)随机构造H的方式,在瑞利平坦衰落信道下和卷积码的性能进行了对比,证明了规则LDPC码在中短帧传输下在瑞利平坦衰落信道的优异性能。这对LDPC码应用于实际无线通信系统具有重要参考价值。     

无线通信系统维特比译码的FPGA仿真验证

在设计宽带无线通信系统的基带平台中,采用一种基于FPGA仿真工具Active HDL和目前广泛用于数字信号处理、数值分析等的实用软件Matlab相结合的方法,通过实现(2,1,7)卷积编码的全并行维特比软判决译码的FPGA设计仿真和算法验证,提出一种利用Matlab进行测试向量的生成和验证,以简化仿真测试序列的手工输入,提高FPGA设计进程和保证代码质量的方法。     

Optimal Overlapped Message Passing Decoding of Quasi-Cyclic LDPC Codes

Efficient hardware implementation of low-density parity-check (LDPC) codes is of great interest since LDPC codes are being considered for a wide range of applications. Recently, overlapped message passing (OMP) decoding has been proposed to improve the throughput and hardware utilization efficiency (HUE) of decoder architectures for LDPC codes. In this paper, we first study the scheduling for the OMP decoding of LDPC codes, and show that maximizing the throughput gain amounts to minimizing the intra- and inter-iteration waiting times. We then focus on the OMP decoding of quasi-cyclic (QC) LDPC codes. We propose a partly parallel OMP decoder architecture and implement it using FPGA. For any QC LDPC code, our OMP decoder achieves the maximum throughput gain and HUE due to overlapping, hence has higher throughput and HUE than previously proposed OMP decoders while maintaining the same hardware requirements. We also show that the maximum throughput gain and HUE achieved by our OMP decoder are ultimately determined by the given code. Thus, we propose a coset-based construction method, which results in QC LDPC codes that allow our optimal OMP decoder to achieve higher throughput and HUE.