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随着第三代移动通信技术的快速发展,通信用户的数量及需求不断增长,传统网络对实时数据业务和大数据量业务的支持正面临着越来越大的挑战。为了向具有更好通信质量、更快数据传输率以及更高频带利用率等优点的第四代移动通信技术发展,第三代合作伙伴计划在深入研究长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统后,提出一种全新的LTE-Advanced标准。该标准是LTE系统的继续演进,因而要求能够后向兼容LTE系统,信道编码速率需达到1Gbps,并且在新的场景和频段允许采用其它编码技术。而作为一种性能优越的线性分组码,低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码译码复杂度低,抗干扰能力强,具有比Turbo码更加逼近香农极限的良好特性,从而更能适应未来通信系统低成本高吞吐率的发展要求。因此,如何高效实现LTE-Advanced标准下的LDPC码编译码成为当前研究的热点问题。 在深入学习LDPC码原理及编译码算法的基础上,本文对LTE-Advanced标准下LDPC码的编译码算法及其硬件实现结构设计做了初步研究与探讨。本文的主要工作及贡献如下: (1)针对LTE-Advanced标准下的LDPC码,在分析其校验矩阵结构后,结合RU算法和准循环结构LDPC码的特性,设计了一种改进的高吞吐率低成本准循环LDPC码编码器结构。首先根据RU算法的预处理思想将整个校验矩阵划分为全零子矩阵及循环移位单位子矩阵的块状结构,然后结合准循环LDPC码的循环移位特性串行编码,从而在编码时间和资源消耗上达到平衡。实验结果表明,通过该方法设计的编码器能够利用较小的编码时延即可获得较高的编码吞吐率,硬件实现复杂度低,因而满足LTE-Advanced标准低成本高传输的要求。此外,若改变校验矩阵存储模块中的参数,可实现对不同码长和码率的LDPC码编码。 (2)在最小和(min-sum)译码算法的基础上,探讨了一种改进的min-sum译码算法。由于min-sum译码算法具有较低的译码复杂度,并易于硬件实现,故应用比较广泛。但是,该算法主要通过牺牲部分性能来换取译码复杂度的进一步降低,译码效果差于传统的置信传播(BeliefPropagation,BP)算法。为了弥补这种性能上的损失,并保持复杂度基本不变,本文在min-sum算法的基础上引入矫正因子,通过修正校验节点更新信息的计算来改善系统的性能。实验结果表明,在引入矫正因子后,min-sum译码算法的性能得到较好地提升,特别是对较长的码字,能够获得更低的误码率性能。此外,通过选取适当的矫正因子,可使得整个系统的译码性能更加接近传统置信传播算法。这一研究为后续LTE-Advanced标准下LDPC码译码器的结构设计与实现打下良好基础。