LDPC码译码算法的研究及其硬件实现.pdf

文档介绍：烟台大学硕士学位论文 LDPC码译码算法的研究及其硬件实现姓名:穆青申请学位级别:硕士专业:信号与信息处理指导教师:王中训 20100325 烟台大学硕士学位论文 I 摘要 LDPC 码( Low-Density-Parity-Check Code ,低密度奇偶校验码)是一种译码性能逼近香农极限且具有较强纠错能力的差错控制能力的编码技术。研究表明当码长足够长的时候, LDPC 码与 Turbo 码相比更具优良性能,极有可能被确定为第四代移动通信中的纠错编码方案。因此, LDPC 码译码算法的硬件测试已经成为当今纠错码领域的研究热点之一。本论文主要对 LDPC 码的译码算法进行了研究,针对最优译码置信传播算法的复杂度较高而最小和译码算法性能较低的问题,研究了分层最小和译码算法可认为是二者的折中,并通过仿真进行了验证。本文对 LDPC 码的研究工作主要在以下方面: 1. 研究了构造 LDPC 码的 Gallager 、 Mackay 、 PEG 三种方法,并分析了它们对 LDPC 译码性能的影响。 2. 研究了 LDPC 码的基于高斯消去和 RU 快速两种编码算法,对这两种编码算法进行了分析与比较,讨论了 RU 快速编码算法在保持良好译码性能的前提下大大减少了编码的复杂度,具有广阔的工程应用价值。 3. 分析了 LDPC 码的各种译码算法:概率 BP 、 LLR-BP 、最小和、归一化最小和、分层最小和译码算法, 对各种算法的优缺点进行了理论分析和比较, 分析了它们的性能差异。通过搭建高斯白噪声( AWGN )信道,对 LDPC 码进行了仿真,分析了各种不同配置参数(如不同码长、不同码率、不同译码算法、不同迭代次数等)对译码性能的影响,讨论了译码算法中的噪声门限、密度演变算法及 AWGN 信道下的初始信息,仿真结果表明了改进分层最小和译码算法的可行性与实用性, 确定分层最小和译码算法在译码性能上完全适合作为硬件实现的译码算法。 4. 使用 Verlilog 硬件描述语言,采取部分并行译码的结构,采用自顶而下的设计方法来设计 LDPC 码的译码器,在 Quartus Ⅱ环境中将各个模块合并为完整的译码器电路,对译码器进行功能、时序仿真,下载译码算法进行相应的测试。 5. 对 LDPC 码的算法和硬件实现的发展和改进做了展望。关键词: LDPC 码; FPGA ;分层最小和;置信传播烟台大学硕士学位论文 II Abstract LDPC code (Low-Density-Parity-Check Code) is a powerful error correcting technique. Research shows the decoding performance of LDPC code is close to Shannon limit and is more excellent than Turbo code with su fficiently long block lengths. C onsidering the advantage of LDPC code, it is great possibility to be identified as error correction coding scheme for the forth-generation munication. So, the d ecoding algorithm of LDPC code has e one of the hot areas of error-correcting codes research. For belief propagation algorithm is ple xity and the performance of min-sum algorithm is so poor, layered decoding with min-sum algorith m is proposed which verifi ed by simulation. In the paper, the mainly research of LDPC code is following: Firstly, Researching Gallager, Mackay, PEG th ree methods for constructing LDPC code and analyzing their impact on the decoding performance for LDPC code. Secondly, Researching based on Gaussian elimination a