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PCGC编译码算法的研究及FPGA实现

作　者: 张春生
导　师: 汪汉新
学　校: 中南民族大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: QC-LDPC码 RU编码算法 WBF算法 最小和算法 DWBF算法 FPGA实现
分类号: TN911.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
引　用: 0次
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内容摘要


论文主要研究QC-LDPC码和PCGC码的编译码算法的FPGA实现，针对算法中的每一个计算步骤给出详细的设计方法，包括校验矩阵的构造、校验矩阵的存储、码长和码率的灵活性选择方式等参数。首先介绍几种经典算法的纠错性能和运算复杂度，选择合适的算法作为设计实现的目标；其次按照选定的算法的计算步骤设计每个模块；最后给出仿真结果和资源消耗，验证所设计模块的正确性和合理性。论文主要内容分为三个部分：第一部分是介绍QC-LDPC码的基本概念和RU编码算法，并进行FPGA实现。选取IEEE802.16e标准中码率为1/2的基校验矩阵作为QC-LDPC码FPGA设计实现的校验矩阵，设计实现了一种扩展因子可控、校验矩阵可换的FPGA编码模块。最后给出仿真结果和资源消耗，验证设计实现的模块符合算法要求，具有较强的可移植性。第二个部分是介绍LDPC码译码算法中硬判决和软判决两大类中的经典算法WBF算法和最小和算法，并进行FPGA实现。WBF算法的QC-LDPC码的FPGA模块具有扩展因子可控、校验矩阵可换的特性；最小和算法的QC-LDPC码的FPGA模块采用串行译码结构。最后给出仿真结果和资源消耗，验证所设计模块的正确性和合理性。第三部分是研究并行级联PCGC码的结构特点，结合WBF译码算法模块，设计一种双加权比特翻转译码算法DWBF，并用FPGA进行实现。最后给出仿真结果和资源消耗，验证所设计模块的正确性和合理性。本文的研究目的就是为了使得LDPC码在实际系统中的应用更加简单高效可行，并在一定程度上解决LDPC码存在的一些问题，为以后的LDPC码的实际应用研究提供一定的参考性。

全文目录


摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章 绪论  9-12
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
  1.2 LDPC 码硬件实现的研究现状  10-11
  1.3 本文研究内容  11-12
第二章 LDPC 编码算法的研究及 FPGA 实现  12-25
  2.1 LDPC 码  12-15
    2.1.1 Tanner 图  13
    2.1.2 校验矩阵的构造  13-15
  2.2 LDPC 码的编码算法  15-17
    2.2.1 传统方法  15
    2.2.2 RU 编码算法  15-17
  2.3 LDPC 编码器的 FPGA 实现  17-24
    2.3.1 校验矩阵的存储方案  18-20
    2.3.2 矩阵乘法器模块  20-21
    2.3.3 前向置换模块  21-22
    2.3.4 结果分析  22-24
  2.4 本章总结  24-25
第三章 LDPC 译码算法的研究及 FPGA 实现  25-42
  3.1 LDPC 硬判决译码算法  25-28
    3.1.1 BF 算法  26-27
    3.1.2 WBF 算法  27-28
  3.2 WBF 算法的 FPGA 实现  28-34
    3.2.1 硬判决模块  29-30
    3.2.2 计算|y_m|_(min)模块  30-31
    3.2.3 计算伴随式模块  31
    3.2.4 计算F 模块  31-33
    3.2.5 计算E_n模块  33-34
  3.3 LDPC 软判决译码算法  34-35
    3.3.1 BP 算法  34-35
    3.3.2 最小和算法  35
  3.4 最小和算法的 FPGA 实现  35-40
    3.4.1 变量节点计算模块  37-39
    3.4.2 校验节点模块  39-40
    3.4.3 控制模块  40
  3.5 结果分析  40-41
  3.6 本章总结  41-42
第四章 PCGC 码的研究及 FPGA 实现  42-49
  4.1 PCGC 码的编码器结构  42-43
  4.2 PCGC 的译码器结构  43-44
  4.3 先验信息的传递  44
  4.4 DWBF 算法  44-45
  4.5 DWBF 算法的 FPGA 实现  45-47
  4.6 结果分析  47-48
  4.7 本章小结  48-49
第五章 总结与展望  49-50
参考文献  50-52
致谢  52-53
附录 A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）  53

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论
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