信号与信息处理硕士论文-ldpc编码的研究与硬件实现

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1、北京邮电大学硕士学位论文LDPC编码的研究与硬件实现姓名：唐启荣申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：吴文礼20070307北京邮电大学硕士论文摘要LDPc编码的研究与硬件实现摘要1948年Sh砌on提出并证明了著名的有扰信道编码定理，在Sh锄on信道编码定理指导下，越来越多的逼近Sh锄on理论极限的编码方法被提出并得到广泛应用。从早期的分组码、代数码、RS码、卷积码，直到今天的Turbo码和低密度奇偶校验码(10wdells时p耐哆checkcodes，简称LDPC码)，系统性能与ShanIlon极限的差距越来越小。作为一种新的编码技术低密度校验(LDPC)码是一种基于图和迭代

2、译码的信道编码方案，性能非常接近ShaIlnon极限且实现复杂度低，具有很强的纠错抗干扰能力。本文对LDPC码进行了系统研究。首先介绍了LDPC码的定义，然后介绍LDPC码的结构及其编码思想，给出了LDPC码的一些原始构造方法，并根据LDPC码的特点及目前LDPC码编码时存在的缺点，介绍一种实用性更强的u)PC改进编码方法。介绍编码以后，本文对译码方法作了简要介绍，重点介绍BP译码办法以及对BP译码算法做简化以后实用的译码办法。最后，本文重点介绍如何用FPGA硬件实现LDPC编码。主要工作和创新点如下：1、概括了信息论、信道编码领域的基本原理和信道编码从理论到实践的发展。包括Sh籼on信道

3、编码定理，概述了具有接近Sh锄on极限的信道编码、特别是LDPC码的历史发展和现状。2、研究了LDPC码的码结构，在介绍LDPC码的校验矩阵表示、Ta彻e：图表示、度数分布的基础上，给出了规则码和非规则码的参数定义。3、从LDPC码编码角度研究了低密度校验矩阵的构造，包括规则码矩阵和非规则码矩阵，研究了Gallager构造法、BIBD组合构造法和Macl【av构造法。基于非规则码的准循环码构造方法。结合实际应用，介绍了实用的改进构造方法，包括近似下三角编码方法，万旋转编码方法和单位阵编码方法。4、研究了LDPC码的译码。在研究了硬判决译码，概率域BP算法和LLR域BP算法的基础上，重点研究

4、了LDPC码改进的译码算北京邮电大学硕L论文摘要法，包括迭代APP算法、U】ⅥPBP．Based算法、APP．Based算法等。5、结合实际工作，介绍LDPC编码的FPGA实现方法和LLR估计算法的FPGA实现方法。介绍了实际应用中编码的码矩阵特点，并提出针对性的实现方法，并用FPGA实现并作出modelsim仿真。关键词：LDPC码，Tallller图，稀疏矩阵构造，置信传播算法，FPGA北京邮电大学硕士论文摘要RESEARCHoFLDPCCoDINGANDDEVELoPMENToNHARDWAREABSTRACTShaIulonde’rel叩edf．锄ousinterruptedcha

5、llIlelcodingtheoD，inl948．UnderSh锄ontheory，moreandmorcchannelcodingmethodwhichareclosetoSh籼on1iIllitedarcdevelopedandusednow．Fro】moldmethodsuchasBCHcoding，Algebmcode，RScodeandconv01utionalcodingt0Tu曲codingandLDPC(10wdensityparitycheckcodes)coding，thec印abilityisgetclosetosh锄onlimited．LoⅥr-D即sityPari

6、ty-Check(LDPC)Codesareacl嬲sofch籼elcodesbasedongrapllsanditemtivedecodingwhosepeffb皿anceisVeryclosetotheShaIlnon1inlitwithlowcomplex时aIldhavestrongerrorcon仃olstren昏h．Inthisdissertation，t11ethcory’designandapplicationofLDPCcodcsarestudied，whichinvolveSblockcodesprinciples，codestmctIlre，decoding，cons

7、tmctionofsparsep撕ty．checkmatrix，densi够evolutionand印plicationsofLDPCcodes．111isanicleprovidcmethodstodevcl叩itbasedonFPGA．111eminworkSandi衄oVatioIlsare勰f01lows：1．The如nd锄entalsOfinfomationtlleory'channelcodingandthe