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IEEE802.11n是新一代的高速无线局域网标准,其信道编码方案采用了卷积码和低密度奇偶校验(LDPC)码。卷积码是一种前向纠错码,它具有结构简单、纠错能力强等优点,其译码可采用最佳的Viterbi算法,该译码算法性能好、速度快,并且硬件实现结构比较简单。LDPC码是一种线性分组码,以其接近Shannon限的纠错性能和译码复杂度低、吞吐率高等优点,已经广泛应用于DVB-S2、CMMB等通信系统中,并被IEEE802.11n采纳为候选的信道编码方案。本文基于IEEE802.11n无线网络标准,研究了满足该标准技术要求的卷积编译码器和LDPC译码器的设计问题。
本文首先研究了卷积编码及Viterbi译码算法的基本原理,然后基于IEEE802.11n标准设计了卷积编码器和Viterbi译码器,并且在Xilinx公司的ISE10.1开发环境下对卷积编码器和Viterbi译码器进行了综合仿真。结果表明,在资源利用较少的情况下,该Viterbi译码器的译码速度可达286Mb/s,可满足IEEE802.11n高速译码的要求。
其次,在前面工作的基础上,本文研究了IEEE802.11n标准中的删余(puncture)卷积码和相应的Viterbi译码,并且详细介绍了删余与补零(depuncture)操作的具体过程。然后基于IEEE802.11n对多码率的卷积编码器和Viterbi译码器进行了设计,其中,着重介绍了删余单元和补零单元的设计,在Xilinx公司的ISE10.1开发环境下对多码率的卷积编码器和Viterbi译码器进行了综合仿真。由于IEEE802.11n中的高码率并不是通过改变编译码器结构,而是通过删余和补零操作来实现的,因此,本文设计的多码率的Viterbi译码器的译码速度也是286Mb/s,可满足IEEE802.11n高速译码的要求。
最后,本文分析了LDPC码的基本概念和编译码原理,研究了LDPC码的置信传播(Belief Propagation,BP)算法、LLR(Log—Likelihood Ratio)BP算法以及最小和(Min-Sum,MS)算法的消息处理规则,然后对不同译码算法的性能进行了仿真。最后,基于复杂度较低的MS算法设计了适用于IEEE802.11n的LDPC译码器,并在Xilinx公司的ISE10.1开发环境下对其进行了综合仿真。结果表明,该译码器的译码速度可达100Mb/s,且较为节省资源,可满足IEEE802.11n的技术要求。