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宽带移动通信LDPC技术研究与应用

作　者: 邹海燕
导　师: 田辉；康桂霞
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电路与系统
关键词: Gbps LDPC 准并行译码结构 UMP BP-based算法 FPGA实现
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 95次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


近年来,第四代移动通信系统在国际上受到广泛关注。我国也启动了FuTURE计划以及Gbps重大项目对4G移动通信系统的关键技术进行研究。LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校验)码以其优异的性能、简洁的形式及良好的应用前景日益吸引了广大研究人员的注意。本文的主要任务就是完成高性能的LDPC译码器FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)实现设计。本文的主要研究内容概括如下：基于对BP(Belief Propagation,置信传播)算法和LLR BP(Log-Likelihood-Ratio Belief Propagation)算法的理论分析,研究了结构化LDPC码的UMP BP_based(Uniformly Most Powerful Belief-Propagation-Based)算法。该算法考虑Gbps系统实际工程应用,采用了分层消息传递机制,并简化了校验节点译码操作。仿真结果表明,该算法性能与BP算法相当,可降低运算复杂度及存储空间,是一种能较好兼顾性能与实现复杂度的译码算法。接着提出一种高吞吐量、低复杂度、可扩展的LDPC准并行译码结构及其实现方案,针对不同码长的非正则结构化LDPC码可进行相应扩展。基于UMP BP-Based译码算法,通过优化常用的部分并行译码结构,同时对两个数据块进行操作,充分利用了硬件资源,并由此提高了译码器的吞吐量。利用Xilinx公司的Virtex-5 SX95t FPGA实现结果表明：该译码器在采用18次迭代情况下信息吞吐量可达344.9MbpS。LDPC码技术具有广阔的应用前景。本文结合LDPC码和OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)系统进行了研究,希望可以对下一步的研究工作起到积极的作用。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-13
  1.1 移动通信系统介绍  10-11
  1.2 论文课题背景  11-12
  1.3 全文结构安排  12-13
第二章 LDPC码的基本理论  13-20
  2.1 LDPC的发展  13-14
  2.2 LDPC码的表示  14-16
    2.2.1 LDPC码的矩阵表示  14-15
    2.2.2 LDPC码的Tanner图表示  15-16
  2.3 结构化LDPC码  16-17
  2.4 LDPC的主要研究方向  17-20
第三章 LDPC码的译码算法  20-32
  3.1 LDPC的译码原理  20-21
  3.2 BP算法  21-28
    3.2.1 概率BP算法  23-25
    3.2.2 LLR_BP译码算法  25-27
    3.2.3 UMP BP-Based译码算法  27-28
  3.3 算法选择  28-29
  3.4 性能仿真测试  29-32
第四章 LDPC译码的硬件实现  32-42
  4.1 LDPC译码研究现状  32-33
  4.2 硬件实现方案  33
  4.3 状态转移图  33-35
  4.4 节点计算单元  35-37
    4.4.1 变量节点处理单元  35
    4.4.2 校验节点处理单元  35-37
  4.5 存储单元设计  37-38
  4.6 硬件仿真实现  38-40
  4.7 吞吐量计算  40-41
  4.8 对不同码率,不同结构的支持  41-42
第五章 Gbps系统物理层设计  42-57
  5.1 Gbps试验系统结构  42-43
  5.2 Gbps试验系统的算法链路及系统参数  43-44
  5.3 Gbps试验系统基站设计  44-45
  5.4 课题使用的硬件资源  45-46
  5.5 基带接收处理板设计  46-47
  5.6 模块间接口设计  47-51
    5.6.1 LVDS接口协议  47
    5.6.2 软解调与LDPC模块接口处理  47-48
    5.6.3 aurora接口协议  48-50
    5.6.4 物理层和MAC层接口处理  50-51
  5.7 板上系统连调  51-55
    5.7.1 系统调试涉及的问题  52-53
    5.7.2 系统实测数据验证  53-55
  5.8 FPGA实现时要注意的问题  55-57
第六章 总结和展望  57-59
参考文献  59-62
附录一 结构化LDPC码奇偶校验矩阵  62-63
附录二 信道译码模块资源利用量  63-65
致谢  65-67
攻读学位期间发表的论文清单  67

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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