码率兼容LDPC码编译码技术研究

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1、硕士学位论文↑（宋体小1号字加粗）码率兼容LDPC码编译码技术研究↑RESEARCHONCODINGANDDECODINGOFRATE-COMPATIBLELOW-DENSITYPARITY-CHECKCODES（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）张海月↑（宋体小2号字加粗）哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN911.22学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文码率兼容LDPC码编译码技术研究硕士研究生：张海月：导师：赵洪林：教授申

2、请学位：工学：硕士学科：信息：与通信工程所在单位：电子与信息工程学院：答辩日期：201：8年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:TN911.22U.D.C:621.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONCODINGANDDECODINGOFRATE-COMPATIBLELOW-DENSITYPARITY-CHECKCODESCandidate：ZhangHaiyueSupervisor：Prof.Zh

3、aoHonglinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要

4、信道编码是一种可以提高信息传输可靠性的通信技术，并且已经得到了广泛的应用。LDPC码是一种性能逼近香农限的线性分组码，其优异的纠错能力和较小的实现复杂度使其跻身于目前信道编码领域的研究热点之一。LDPC码自身的码率并不能随意更改，因此本文将LDPC码与码率兼容算法结合起来，以提高LDPC码对不同信道环境的适应能力，同时在FPGA上实现码率兼容LDPC码编译码器。首先，本文介绍了LDPC码的相关理论，包括LDPC码的矩阵表示形式及其Tanner图，并且在此基础上引申出LDPC码中环的概念和节点的度分布。随后

5、，介绍了三种常见的LDPC码编码算法与各种软硬判决译码算法，比较分析其编译码复杂度和优缺点。接着，介绍码率兼容算法中基于恢复树的打孔算法，包括恢复树的概念以及分组/排序算法、集中打孔算法这两种打孔算法，从理论层面上介绍基于恢复树的打孔算法的原理。其次，分析CCSDS标准下应用于深空通信的(2048,1024)LDPC码校验矩阵和生成矩阵的结构特点，并依此选择合适的编译码器实现并行度。通过MATLAB仿真结果确定译码实现方案的主要参数，包括量化方式和迭代次数。同时，对集中打孔算法提出改进方案，通过改进打孔变

6、量节点的位置选择方式，使经过改进后的算法打孔的LDPC码比经过原算法打孔的LDPC码在码率相同时得到更大的编码增益，这种编码增益的差距在高码率LDPC码上更加显著。最后，实现基于FPGA的码率兼容LDPC码编译码器。编码器采用基于SRAA电路的部分并行编码架构，译码器结构为基于最小和算法的部分并行译码架构。硬件实现采用自上而下的模块化设计思想，对编码器和译码器进行了上板测试和系统联调。最终，系统实现了码率范围为0.4~0.8的LDPC码编译码器，该编译码器在保证通信可靠性的前提下灵活调整信息传输速率。关键

7、词：LDPC码；码率兼容；编译码器；FPGA-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractChannelcodingisacommunicationtechnologythatcanimprovethereliabilityofinformationtransmissionandhasbeenwidelyused.LDPCcodeisalinearblockcodewhoseperformanceapproachestheShannonlimit.Itserrorcorrectioncapabili

8、tyandimplementationcomplexitymakeitoneofresearchhotspotsinthechannelcodingfield.TherateofLDPCcodecannotbearbitrarilychanged.ThispapercombinesLDPCcodewithrate-compatiblealgorithmtoimprovetheadaptabilityofLDPCcodetodi