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基于概率计算的多码率LDPC译码器设计

基于概率计算的多码率LDPC译码器设计

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作者：贺谦电子科技大学

学位级别：硕士

LCPC码是一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码，在上世纪90年代被重新提出并被证明有逼近香农极限的优秀性能，于是LDPC码迅速成为学术界研究的一个热点问题，并取得了卓有成效的研究成果。目前，LDPC码的相关技术已经比较成熟并被应用于... 详细信息

LCPC码是一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码，在上世纪90年代被重新提出并被证明有逼近香农极限的优秀性能，于是LDPC码迅速成为学术界研究的一个热点问题，并取得了卓有成效的研究成果。目前，LDPC码的相关技术已经比较成熟并被应用于多种通信标准，如DVB2，WiMAX(IEEE802.16e)和10G Ethernet(IEEE802.3an)等。 LDPC码的译码算法是近几年来的研究重点之一，Gallager在1962年提出LDPC码时，因其译码算法复杂度太高而在当时无法实现，因此在很长一段时间内并未得到世人的关注。随着VLSI技术的发展以及LDPC码的译码算法的不断进步，如BP译码算法，LLR BP译码算法，SPA译码算法等，使得LDPC码得以硬件实现并以其优越的性能受到人们的青睐。本文的研究重点即是LDPC码的译码算法，在总结了传统译码算法的基础上详细介绍了基于概率计算的LDPC码译码算法，该算法具有译码速度快，硬件结构简单，可并行译码等优点。本文用基于概率计算的译码算法实现了多码率的LDPC码译码系统。主要工作和创新点如下： 1.采用打孔方式构造了一个集成了三种不同码率的校验矩阵，根据最高码率定制硬件结构，通过对硬件结构的控制，实现不同码率的译码。能够根据信道中不同的信噪比状况灵活选用不同的码率以实现高速度、低误码率的信息传输。 2.将半广播(half-broadcasting)技术应用于本译码器中，大幅度降低了校验节点和变量节点之间的连线结构复杂度，使系统在硬件实现时的布局布线变得更为容易，降低了系统的线路延迟，提高了系统的吞吐率。 3.对于高码率下校验节点度数过高导致的译码性能下降问题，通过改变校验节点输出端的连线结构和信息传播方式，有效降低了校验节点的纠错代价，减少了错误比特在节点之间的恶性传播，从而使得译码性能大幅提升。 4.独立完成了软硬件系统的搭建和设计。采用matlab实现了系统的软件仿真和误码率分析;用Modelsim实现了系统的硬件代码的功能测试，完成了与matlab的联合仿真;用Virtex6系列的475T芯片在FPGA上实现了整个系统，完成了系统的硬件性能分析。

关键词： LDPC码概率计算 BP译码算法 half-broadcasting 多码率

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