LDPC码译码算法的改进及其FPGA设计

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qwerasd1234
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在这个信息化发展飞速的时代,世界正在被信息所改变,我们的生活也正改变着,这就要求更加高速,更加高效、更加可靠的信息传输方式。因此选择一种纠错性能良好的编译码技术就显得尤为重要了。据此本文研究了低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code,LDPC),它具有接近香农极限的优势。LDPC码有非常广泛的应用。近来,在5G协议的编码战争中,LDPC码战胜了 Polar码和Turbo码,成功地拿下了 5G中长码编码方案。本文首先主要对译码算法进行了研究,在研究过程中发现目前实现常用的是最小和译码算法以及归一化最小和译码算法,它们虽然降低了实现的复杂度,但是它们在性能损失方面补偿的程度还有待提高。其次,提出了一种改进的归一化最小和译码算法,对改进后的算法进行了码长、码率等影响因素的仿真分析,发现与经典的译码算法规律相一致,据此对该算法进行了补偿因子的仿真分析,并确定了优值;又利用类似的思想提出了一种改进的带偏移量的最小和译码算法,也同样进行了码长、码率等影响因素的仿真分析,发现与经典的译码算法规律相一致,并据此对该算法进行了补偿因子的仿真分析确定了优值;在此基础上对改进的算法与经典的算法在相同条件下进行了性能的仿真对比,发现在信噪比大于1.5dB时,改进算法性能有了明显的提升,且改进的归一化最小和译码算法的性能更优。对比计算的复杂度发现,改进的算法与归一化最小和译码算法相比,乘法运算数量处于同级水平,只是在比较运算处增加了计算次数,这是完全可以接受的。最后根据前面的理论研究所确定的编译码方案,完成了编码器各个模块的设计工作,包括串并转换、编码、控制以及存储模块等。并完成了对编码器的仿真验证,证明了设计的正确性。接下来完成译码器的各个模块设计,包括控制、缓冲、存储、变量节点、校验节点等模块的设计。并利用仿真软件对译码器进行了仿真验证,证明了译码模块设计的正确性。最后利用搭建好的通信系统对编译码模块进行了性能的验证,对比最后的实测性能曲线,发现满足设计要求。
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