论文部分内容阅读
自从Shannon定理被提出以来,寻找性能能够接近甚至达到Shannon极限的信道编码一直是通信领域研究的热点之一。极化码是目前发现的性能最接近Shannon极限的一种信道编码,它是由Arikan提出的。极化码的优越性能在理论上得到了严格的证明,但在实际应用中还存在一些问题,需要进一步探索研究。而目前被广泛使用的是LDPC码,这是由Gallarger博士在1962年提出的一种信道编码,但由于实际条件所限,直到90年代才被广泛研究与应用。由于LDPC码具有非常好的性能,且实现方式简单高效,因此得到了广泛的重视与研究,并且已经成为第四代移动通信、卫星通信、网络数据传输等强有力的竞争者。QC-LDPC码是LDPC码的一个子类,由于具有准循环特性,因此它的编码与译码都可以用硬件高效实现。本文首先主要研究了信道的合并与拆分过程,然后基于此分析了信道的极化过程,并给出信道极化的示意图,以及在高斯信道下进行仿真得到的性能曲线。可以看出极化码是基于信道极化过程传输信息的,且性能优越。其次简单介绍了LDPC码通用的编码过程,并给出了针对QC-LDPC码准循环结构的块编码过程。然后进一步研究了QC—LDPC码的随机构造过程,详细介绍了消除4环与6环的过程。文章也给出了各自的性能比较,并构造了一个本文硬件实现中的码字。然后研究了LDPC码的几种软判决译码算法,并对其译码的性能进行了详细的分析,给出了不同的软件仿真结果对比,并确定了算法的修正因子。最终确定在硬件实现中采用基于归一化算法的分层译码算法,并对其中所有的软信息数据采用6bits量化处理。最后分析了LDPC码译码器的多种结构,确定本文的设计中采用分层译码结构,并详细介绍了各个子模块的实现功能,然后运用verilog硬件描述语言完成整个译码器的设计。使用Quartus软件在Alter公司的EP3SL340H1152I4芯片上完成译码器的布局布线与综合优化,并调用Modelsim软件完成译码器时序的仿真。在设定时钟频率为50MHZ,迭代5次的情况下,译码器达到了79.5Mbps的吞吐率。