面向802.11ad的高速率LDPC编译码器实现.pdf

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1、硕士学位论文MASTERDISSERTATION学科专业通信与信息系统学号201221260319作者姓名项健指导教师胡剑浩教授分类号密级注1UDC学位论文面向802.11ad的高速率LDPC编译码器实现（题名和副题名）项健（作者姓名）指导教师胡剑浩教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2015.04论文答辩日期2015.05学位授予单位和日期电子科技大学2015年06月27日答辩委员会主席评阅人注1注明《国际十进分类法UDC》的类DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHEHIGHSPEEDLDP

2、CCODECFOR802.11ADAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:XiangJianAdvisor:Prof.JianHaoHuSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunications独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特

3、别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师

4、签名：日期：年月日摘要摘要LDPC码是线性分组码的一种，它的校验矩阵有一个明显的优点，那就是其有较好的稀疏性，性能可以接近香农限，最初是在1960s年代由Gallager在他的博士论文中提出，由于当时计算能力和存储能力的不足，缺乏可行的高效译码算法，限制了其发展，之后的几十年里逐渐被忽视。直到1981年，Tanner提出了一种图示表现方法，这种表现手法很直观，推动了其发展。1999年MacKay等“重新”深入研究发展了LDPC码，同时提出了比较容易实现的译码算法，早期Gallager研究的潜力被挖掘出来。MacKay和Neal等证明了LDPC码具有优秀的译码性能，并

5、且译码复杂度经优化后可以达到线性程度，高性能LDPC码译码算法探究再次进入科学研究的前沿。LDPC码经过二十年来的发展，相关技术已被标准化，推动了其实用化进程，逐渐商业应用市场，并被列入CCSDS等无线通信系统标准之中。在现代通信系统中超宽带要求之下，LDPC和积译码等算法等已经难以满足大规模集成电路运算中高速译码实现。21世纪之后的数年，一种新的数值计算方式——概率计算的研究发展取得了长足的进步，将这种数值计算方式应用到LDPC译码算法中，可以大大降低硬件资源的占用，它的核心思想是改变了传统二进制域中数值表征方式，序列值以一定概率呈现，改变了传统运算单元结构，使得

6、概率计算中的硬件实现结构比传统算法要简单。例如，概率计算中的乘法仅由一个与门操作即可实现，缩放的结构则可利用多路选通器的功能，硬件的易实现性为缩短关键路径以及降低功耗作出保证。此外，概率比特流的每个比特的权重相同，这意味着概率计算实现的是一元算法，概率计算LDPC译码算法比传统译码算法具有更好的容错特性。本文主要是研究了基于概率计算的高速多码率LDPC编译码系统的FPGA实现，主要的工作和创新点如下：1.采用了并行架构处理的编译码系统，编码系统并行了两个独立分量编码器，译码系统并行架构四个分量译码器，其中每两个分量译码器构成乒乓结构。2.设计了可用于多种度数的变量节

7、点实现结构，使得译码系统可以选择多种码率译码。3.优化了其中的译码结构，使得译码时间缩短，满足系统吞吐率的瓶颈要求。4.完成软硬件系统的仿真和实现，改善了基带处理传输系统的误码率性能，提高了项目中高清视频的播放质量。关键词：LDPC码，数字信号处理，概率计算，多码率IABSTRACTABSTRACTLDPCcode,whichfirstproposedbyDr.Gallagerinthe1960sinhisdoctoralthesis,isagraduallinearblockcodeofwhichperformanceisclosetotheShannonli