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准循环特性LDPC码编译码算法研究及硬件实现

作　者: 冯枫
导　师: 郑冰
学　校: 中国海洋大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: LDPC 译码算法硬件实现优化
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着LDPC码(低密度奇偶校验码)的产生于发展,现代通信技术的发展又跨入了一个崭新的高度。以逼近香农极限的有效功率实现可靠通信是现代通信技术的最终目标,而LDPC码正是具有逼近香农极限的优异性能。当今,LDPC码在信息的可靠传输中已广泛应用于深空通信、卫星通信以及第四代移动通信等领域,引起了全世界范围的广泛关注,成为无线通信领域最受瞩目的研究热点。本文首先对通信系统和信道编码理论的基本知识进行了简要概述并引出LDPC码,接着从定义方面系统阐述了LDPC码的表示方法以及构造方法尤其是准循环码的构造,并对LDPC码在编码和译码算法中的性能优劣进行了系统分析。其次对LDPC码几种常用的编码算法进行了研究,并对具有特殊结构的循环码和准循环码的编码做了详细的讨论和比较,分析了LDPC码的良好性能。且因其结构的特殊性,非常易于硬件实现。接下来本文对LDPC码的各种译码算法进行了重点研究,包括概率BP译码算法、RBP译码算法、LLR-BP译码算法及在此种算法的基础上提出的VC-RBP译码算法,并通过计算机仿真验证其性能的优越。在TMS320DM6446的DSP核上,实现了基于BP译码算法的硬件仿真,包括四个基本模块的设计和译码模块的代码优化等。最后对所做的工作和得出的结论进行过了总结,并对LDPC码的进一步改进做出了展望。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-14
  1.1 数字通信系统与信道编码  9-10
  1.2 LDPC码提出及发展情况  10-11
  1.3 LDPC码的研究现状及课题意义  11-13
    1.3.1 LDPC码的研究现状  11-12
    1.3.2 本文的课题意义  12-13
  1.4 论文各章内容及结构安排  13-14
2 LDPC码基本原理及编码算法  14-30
  2.1 LDPC码基本原理  14-18
    2.1.1 线性分组码  14-15
    2.1.2 LDPC码的定义  15-16
    2.1.3 LDPC码的表示方法  16-18
  2.2 LDPC码校验矩阵的构造  18-25
    2.2.1 Gallager构造法  18-19
    2.2.2 Mackay构造法  19-20
    2.2.3 PEG构造法  20-21
    2.2.4 校验矩阵的有限几何构造法  21-22
    2.2.5 不规则准循环码的构造法  22-24
    2.2.6 802.16e中LDPC码的构造方法  24-25
  2.3 二进制LDPC码的编码算法  25-29
    2.3.1 基于高斯消去的LDPC码的标准编码方法  25-26
    2.3.2 基于近似下三角矩阵的迭代编码方法  26-27
    2.3.3 循环码和准循环码的编码  27-29
  2.4 本章小结  29-30
3 LDPC码译码算法研究  30-41
  3.1 消息传递算法概述  30
  3.2 置信传播算法  30-36
    3.2.1 概率BP译码算法  30-33
    3.2.2 LLR BP译码算法  33-36
  3.3 RBP译码算法  36-38
  3.4 VC-RBP译码算法  38-39
  3.5 三种算法的仿真结果  39-40
  3.6 本章小结  40-41
4 LDPC译码的硬件实现  41-52
  4.1 LDPC码译码的硬件实现平台  41-43
  4.2 DSP所需软件开发环境CCS3.3  43
  4.3 LDPC码C64x DSP实现的软件设计  43-46
    4.3.1 系统初始化模块设计  43-45
    4.3.2 系统串口通信模块设计  45-46
    4.3.3 LDPC码译码算法的DSP实现  46
  4.4 LDPC译码算法的软件实现  46-50
  4.5 译码算法软件实现结果  50-51
  4.6 本章小结  51-52
5 总结与展望  52-53
  5.1 总结全文  52
  5.2 展望  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56
个人简历  56-57
攻读学位期间发表的学术论文  57

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