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低密度校验(LDPC)码是一种基于图和迭代译码的信道编码方案,性能非常接近Shannon极限且实现复杂度低,具有很强的纠错抗干扰能力,更能适应未来系统高速数据传输和高性能的要求。尽管由于LDPC码重新研究的时间较晚和第3代移动通信标准失之交臂,但基于LDPC编码的方案极有可能成为4G移动通信系统的应用方案。目前,低复杂度的LDPC码编译码器的硬件实现一直是LDPC码研究的热点问题之一。
本文主要针对LDPC码编码器与译码器的硬件实现进行了研究。首先对LDPC码定义和Tanner图表示以及LDPC码构造方法进行了系统地介绍,重点分析准循环LPDC码。其次对LDPC码编码算法进行研究,并分析几种编码算法的复杂度,BP译码算法和最小和译码算法进行了详细研究,最小和译码算法可以简化校验节点的计算复杂度,以便于硬件实现。最后针对选定的编译码方案进行了硬件设计。本文采用了模块化设计,在对各个模块进行设计的基础上提出了一些改进的方案,在编码器的设计中,改进了常用的移位寄存器设计法,从而简化矩阵乘法模块。在译码器的设计中,对半并行LDPC码译码算法的硬件实现进行了研究。在设计中综合运用了“自顶向下”和“自下而上”的设计方法,通过功能模块分割,合理设置系统参数,并通过模块之间的参数传递,使LDPC码编译码器具有较好的灵活性,并用verilog语言在xillinx Vertex22 V6000获得硬件实现。