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近年来随着通信数据量的不断增加,通信系统对编码稳定性的要求和速率也不断提高,而20世纪60年代提出的LDPC低密度奇偶校验编码、解码技术又重新进入了研究人员的视野。源于LDPC码的纠错效率和信道利用率,LDPC低密度奇偶校验码在高速数据通信系统中越来越显现出其优越的性能。现阶段LDPC码的编码器和解码器在理论上的研究已经日渐成熟,各种有效的编码技术已经开始应用到商业领域。但是,如何降低LDPC码应用的成本并使其具有更强的性能和市场竞争力仍然是研究的难点和重点。具体表现为模块化实现时,如何减少软硬件资源消耗,同时提高编解码器的效率。另外,在高速传输速率下简化编码器与解码器的硬件架构同样是需要解决的难点,所以要在高速率下完成编解码过程,需要成本和速率更高的FPGA,并结合并行化处理架构实现编解码算法。应用于大气相干光传输系统的LDPC编解码器是目前研究的热点方向。本文设计的LDPC编解码器应用于大气相干光传输系统。由于激光在大气中传输时会受到各种外界因素的干扰,设计应用于大气信道中的LDPC编解码器,利用其优秀的纠错性能便可很好地解决因外界干扰所产生的误码。本文主要研究目的是在10G、2.5G输速率下,应用高速FPGA设计大气相干光通信系统的并行分布式LDPC码编解码器。虽然目前40G、100G的高速通信传输系统已经商用、400G的通信系统仍在研究,但是利用目前已经成熟的10G、2.5G的传输系统来试验基于FPGA的高速LDPC编解码技术可以将工作重心更多地专注于LDPC码的编解码算法之中,以追求和获取更高的编码效能。本文以实验室的多个项目为依托,在各个项目中完成不同模块和算法实现,结合相应的项目需求进行优化,具体研究工作及创新点如下：1.解决了FPGA系统中LDPC码编解码器的资源分配问题。采用并行分布式架构在FPGA系统中实现多个LDPC编解码器,利用并行同步处理架构对数据进行编码和解码操作,结合FPGA的可灵活操作的优势最大限度地提高编解码的性能。对于单独的LDPC编解码模块,采用IEEE802.16e规范的LDPC编码算法和解码算法进行编解码器设计,以提高数据的编解码效率并且更加易于标准化开发。2.设计实现了高速—低速数据的复用、解复用板卡,并将之应用到分布式并行架构之中。采用复用与解复用技术处理高速数据的并行化和串行化传输,串行传输的高速率信号被解复用后成为若干条并行传输的较低速率信号,之后插入多个并行的LDPC编码器将低速信号编码,最终再将编码后的若干并行信号复用成一条高速的串行信号传输；解码过程亦如此,先解复用,降低传输速率并行化数据后再插入多个并行的LDPC解码器,解码后的数据复用后再传输给下游设备进行数据处理。整套系统的关键就在于其中的复用与解复用模块。将串行的信号降速并行化处理之后,即可应用局部并行处理技术,将数据有效简洁地进行LDPC编解码处理。3.设计数据时钟恢复系统,加强系统信号传输的稳定性。传输系统中实引入数据时钟恢复,获取系统时钟,降低信号的抖动,恢复信号稳定性和参考时钟,将传输信号的误码率控制在较低的范围。采用模块复用的方式,提高系统资源使用效率。在各个LDPC码的模块之间复用功能一致的模块,如矩阵乘法器,矩阵移位模块,有效地节省了软硬件资源的消耗,把消耗资源的情况减少到最低限度。