一组高效LDPC码空间通信方案设计与实现-论文.pdf

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1、第22卷第6期电子设计工程2014年3月Vo1．22No．6ElectronicDesignEngineeringMar．2014一组高效LDPC码空间通信方案设计与实现马明晓一．安军社，(1．中国科学院国家空间科学中心，北京100190；2．中国科学院大学北京100190)摘要：对基于欧氏几何的Qc—LDPC码的数学基础进行了分析与阐述，从原理上分析了此类LDPC码性能优异的原因．并结合CCSDS所推荐的适用于近地通信的(8160，7136)码，建立了此类LDPC码的普适性构造方法。针对航天任务中资源、功耗、码速

2、率的严格要求，设计了一套完备的空间通信编码方案，采用移位寄存累加电路单元(SRAA)，分别设计针对面积优化的串行编码电路和针对速度优化的并行编码电路。使用XilinxVirtex一4FPGA测试串行编码速率可达210Mbps以上。并行编码速率最高可达2Gbps左右。关键词：QC—LDPC码；欧氏几何；CCSDS；移位寄存累加电路单元；空间通信中图分类号：TN911-2文献标识码：A文章编号：1674—6236(2014)06—0099—04DesignandimplementationofaneficientLDP

3、CcodingschemeforspacecommunicationMAMing-xiao．ANJun—she·(1．National印aceScienceCenter，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China；2．Unwe~ityofChineseAcademyofSciences，Beij'ing100190，China)Abstract：ThemathematicalbasisofQC&DPCcodesbasedonEuclideangeometryisanal

4、yzedandelaboratedinthispaper，andthereasonsforitsexcellentperformanceisana

5、yzedfromtheperspectiveofprinciple．Combinedwiththe(8160，7136)coderecommendedbyCCSDSfornear-earthcommunication，theuniversalconstructionmethodisputforwardforthiskindofcodes．Forthestringentr

6、equirementsofresources，powerdissipationandcodingratesinspacemissions，acompletespacecommunicationencodingschemeisdesigned．Usingashift-register-adder-accumulator(SRAA)，aserialencodingcircuitforareaoptimizationandaparallelencodingcircuitforspeedoptimizationaredes

7、ignedrespectively．TestedbyXilinxVirtex-4FPGA，theserialcodingratecanreach210Mbpsandthem~imumparallelcodingratecanreach2Gbps．Keywords：QC-LDPCcodes；Euclideangeometry；CCSDS；Shift-register-adder-accumulator(SRAA)；spacecommunicationGallagertl于1962年首次提出基于稀疏校验矩阵的LDPC文

8、中主要结合CCSDS蓝皮书推荐的(8160，7136)码，从数(低密度奇偶校验)码，但受限于当时的硬件实现水平和译码学角度深入阐述基于欧氏几何的LDPC码的数学模型、建立过理论水平，并未得到足够的重视。20世纪90年代之后，编码程及优异性能，提出了此类LDPC码的普适性构造方法。同时，界对置信传播算法展开广泛研究，LDPC码的重要性被重新结合航天任务中对资源、功耗、码速率的严格要求，提出适用发现。MackeyC2jf：1999年证明在采用基于置信传播的迭代译于空间卫星通信的完备编码方案，并使用FPGA进行了实现。码

9、时，LDPC码的性能逼近香农极限。随后LDPC码迅速成为1基于欧氏几何的QC—LDPC码的构造各种研究的热点已被应用于多个领域的LDPC码因其性能优异。为很多不同LDPC码的差异主要取决于其校验矩阵H。Qc—协议所采用，其中CCSDS(空间数据系统咨询委员会)于LDPC码可以由行列数相同的稀疏循环方阵阵列的零空间给2006年和2oo7年分别发表了文档号CCS