高效LDPC码编解码技术研究

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1、摘要摘要低密度奇偶校验码(LDPC)码是由Gallager在1962年首先提出的一种纠错码．在沉寂了多年之后，最近又重新成为通信技术研究的热点。由于LDPC码构造方法灵活多变．同时具有多种可以高速并行实现的迭代译码算法，许多通信和存储系统已经或计划将LDPC码作为其核心纠错码方案。本文主要对LDPC码的构造、译码算法、译码算法的硬件实现进行了研究。LDPC码的构造可以分为随机构造、基于有限域的构造、基于原型图的构造、掩模构造等方法。在介绍了各种方法原理的基础上，我们把PEG-ACE算法用于原型图的扩

2、充，并将扩充后码字的校验矩阵用于基于有限域构造的码字的掩模，构造了一类既适合硬件实现、又有着优越性能的码字。同时，我们对各种方法构造的码字进行了仿真验证。其次，论文对LDPC码的译码算法进行了研究。文中讨论了比特翻转、置信传播、迭代排序统计三类算法，详细描述了各种算法的具体步骤，比较了各种算法的复杂度和性能，并结合具体码字对各种算法的性能进行了仿真验证。我们还提出了一种同步部分并行的译码算法，提前使用迭代过程中新产生的软信息．加快了迭代译码的收敛速度，并通过起始位置的优化，进一步提高了算法的性能。最

3、后，论文研究了译码算法的硬件实现问题。我们设计了一种通用的同步部分并行结构的译码器，译码器的参数可以灵活配置，支持多种类型的准循环LDPC码校验矩阵，并结合实际系统的码字，在FPGA上进行了验证。此外，我们分析了基于累积u且的BP-OSD算法各个部分实现的复杂度，并结合具体码字给出了详细的实现方案。关键词：低密度奇偶校验码，码字构造，译码算法。译码器设计AbstraelAbstractLow-DensityParity-Check(LDPC)codeswerefn—stdiscoveredbyGal

4、lagerintheearly1960sandrecentlyhavebeenrediscoveredandgeneralized．Duetothevariousconstructionmethodsandhi【曲speedparallelarchitecturesforiterativedecodmg,theLDPCcodeshavebeenOfwillbethecotetechniqueofcodinginmanymodemcommunicationandstoragesystems．Inthi

5、spaper,wemainlyfocousontheconsU'uction,decodingalgorithmanddecoderimplementationofI，DPccodes．LDPCcodesCallbeconstructedwithmanymethods．includingrandomconstruction,觚tcfieldbasedconstruction。protographbasedconstruction，maskingconstruction．A储inlroducingth

6、eprocessofthesemethods，weultilizethePEG-ACEalgorithmforprotographexpansion,andmaskthecodeconstructedbasedonfinitefieldwiththeparity-checkmatrixoftheexpandedprotograph．Theresultingcodesarenotonlyfitforhardwareimplementationandalsohavegooderror-correctin

7、gperfonnaee．Theperformanceofthesecodesisverifiedviacomputersimulation．Furthermore，weworkonthedecodingalgorithmsofLDPCcodes．Threetypesofdecodmgalgorithms，i．e．，bitflipping，befiefpropagation，anditerafiveorderstatisticdecoding(OSD)a口discussed．Wedescribethe

8、processesoftheflgofithmsindetail。andgiveaenrrrparisionoftheircomplexityandperformance．Besides，a目]nchropartiallyparalleldecodingalgorithmisproposed，wherethenewgeneratedsoftinformationisusedinadvanceduringtheiterationprocesstoaccelerateth