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低密度奇偶校验码(Low-DensityParity-Check,LDPC)是一种信道编码,是提高传输可靠性的一种有效手段。LDPC码是线性分组码的一种,可以由校验矩阵或Tanner图表示,LDPC码的校验矩阵是一种稀疏矩阵,即校验矩阵中非零元素的个数远远小于零元素的个数。LDPC码具有描述简单,误码率低,译码复杂度低,可以并行实现,具有较低的错误平台,而且码率容易调整等特点。
目前LDPC码的主要研究方向包括校验矩阵的构造、译码算法的优化、编译码算法的可实现性研究、性能的分析,在实际系统中的应用。当前卫星数字视频广播标准DVB-S2中已经采用了基于LDPC码的编码方案,AHA公司已推出一款基于LDPC前向纠错编/解码内核,另外在光纤通信、磁/光/全息存储、电缆调制与解调和数字用户环线中LDPC码都将有广泛的运用。
本文主要对LDPC码的编译码算法进行了基础性的研究,重点研究了QC-LDPC码的编码算法,本论文的主要内容如下:
首先介绍了现代数字通信系统以及信道编码的相关知识,并介绍了LDPC的发展和应用前景。
其次研究了LDPC码基本的编译码算法,主要内容包括LDPC码校验矩阵的构造方法,编码算法和译码算法。
再次重点给出了针对随机码的RU编码算法,并给出了其FPGA实现方案,并做出了简化,利用matlab和XilinxISE进行了仿真,用Chipscope进行了测试,对编码吞吐量进行了分析。
接下来主要对QC-LDPC码的编译码算法进行了研究,构造了基于有限域乘群和基于素域加群的QC-LDCP码的校验矩阵,并针对校验矩阵满秩和非满秩给出了相应的编码算法,利用matlab和XilinxISE进行了设计和仿真,用Chipscope进行了测试,研究了LDPC码的几种低复杂度的译码算法,包括LLRBP,BPbased,NormalizedBPbased,OffsetBPbased算法,并仿真比较了这几种算法的性能,得出OffsetBPbased具有一定的可实现性。
最后对论文作出了总结,对论文中的不足以及后续工作进行了说明。