LDPC码高速译码器的设计与实现

通过对LDPC码(低密度奇偶校验码)的迭代译码算法的分析,提出了一种同时能够对两个码字进行译码,使得译码器中的变量节点和校验节点交替被两个码字使用的译码器结构。该结构不仅适用于全并行结构的LDPC码译码器,也适用于目前广泛采用的半并行结构译码器。以此结构为基础,实现了一个长度为1008bit,改进半并行结构的LDPC码译码器。此结构能够充分利用现有半并行结构译码器的逻辑资源,将译码器数据吞吐率提高近一倍。测试结果表明,该译码器的有效信息速率达到45Mbps。     

基于迭代填充法的LDPC码设计

提出一种构造低密度奇偶校验码(LDPC码)的新方法-迭代填充法(IF法),在此基础上构造了IF-LDPC码.研究证明了迭代填充法的相关性质,同时给出了一种规则和准规则IF-LDPC码编码器设计算法.IF-LDPC码的码长和码率取值灵活,可实现线性编码,做到O(M)的编码复杂度(M为信息位长度).同时,该码结构易于部分并行译码器实现.仿真结果表明:IF-LDPC码与QC-LDPC码相比,编码增益有0.5～1.1 dB的改善,可达到与Mackay随机码相比拟甚至更优的性能.     

基于FPGA的WIMAX LDPC码译码器设计与实现

提出了基于TDMP-NMS算法的部分并行LDPC码译码器结构,其具有TDMP算法译码收敛快和NMS算法保持较好误码率性能下实现简单的优点.该译码器支持WIMAX标准中所有码长和码率LDPC码的译码.设计了一种基于桶形移位寄存器的重组网络单元,实现了对该标准中19种码长LDPC码译码的支持.采用一种适合于TDMP算法及其各种简化算法的动态迭代停止准则,使译码器能根据译码情况自适应地调整迭代次数.结果显示所提方案在提高译码器吞吐率的同时有效减少了译码器的硬件资源消耗.     

准循环LDPC码低存储量译码器设计与实现

研究了准循环低密度奇偶校验 (quasicyclic low density parity check, QCLDPC) 码及最小和译码算法,设计了合理的非均匀量化译码方案。充分利用准循环LDPC码校验矩阵的准循环结构特点,设计了一种低存储量准循环LDPC码的译码结构,详细描述各部分组成及功能。基于最小和译码算法及非均匀量化方案,给出了纠错性能的模拟测试结果。按照该译码结构在Xilinx公司的XC3S2000器件上实现了码长为9 216、码率为1/2的准循环LDPC码译码器。FPGA（field programmable gate array）实现结果表明,与传统译码结构相比,该译码结构可节省约30%的存储空间,在性能与实现复杂度间取得了较好的平衡。     

基于QR码构造的QC-LDPC码译码器设计与实现

基于平方剩余(quadratic residue,QR)码构造的准循环低密度奇偶校验(quasi cyclic low-density parity check,QC-LDPC)码的行重通常比较大,硬件实现时译码器消耗的资源也就较多。设计了一种在资源占用率和吞吐率方面较为平衡的部分并行结构的分层译码器。该译码器采用分层修正最小和算法(layered normalized min-sun algorithm, LNMSA)实现,利用部分并行结构同时处理层内连续n行;在变量节点后验概率信息的存储结构上,将连续的n个信息合并为1组,连续的2组采用2个随机存取存储器(random access memory, RAM)进行交替存储;在求取最小值和次小值时,将输入信息分为4组,再从4组中分别获取最小值比较出全局最小值和次小值,从而有效地降低了最小值和次小值比较运算的复杂度。在码长为2040、码率为0.83的码字和Xilinx Virtex-6开发板的测试环境下,译码器最大时钟频率可达166.7 MHz,吞吐量可达447.5 Mbit/s。     

基于原模图LDPC码的联合信源信道译码器的硬件实现

采用FPGA(field programmable gate array)设计基于原模图低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码的联合信源信道译码器,信道部分和信源部分都是由原模图LDPC码组成.在原模图LDPC码联合译码器的硬件实现架构中,通过2步循环扩展得到了适合硬件实现的准循环原模图LDPC码,译码器信息的迭代更新采用TDMP (Turbo decoding message passing)分层译码算法,采用的归一化最小和算法使得P-JSCD(photograph-based joint source and channel decoding)具有部分并行结构.最后,为了降低资源消耗和译码延迟,采用了提前终止迭代策略.基于FPGA平台的硬件实现结果表明,该联合译码器的译码性能非常接近相应的浮点算法,并且最大时钟频率达到193.834 MHz,吞吐量为24.44 Mbit/s.     

准循环LDPC码低存储量译码器设计与实现

研究了准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low density parity check,QC-LDPC)码及最小和译码算法,设计了合理的非均匀量化译码方案。充分利用准循环LDPC码校验矩阵的准循环结构特点,设计了一种低存储量准循环LDPC码的译码结构,详细描述各部分组成及功能。基于最小和译码算法及非均匀量化方案,给出了纠错性能的模拟测试结果。按照该译码结构在Xilinx公司的XC3S2000器件上实现了码长为9216、码率为1/2的准循环LDPC码译码器。FPGA(field programmable gate array)实现结果表明,与传统译码结构相比,该译码结构可节省约30%的存储空间,在性能与实现复杂度间取得了较好的平衡。     

基于QR码的广义LDPC码的设计与译码算法的研究

广义低密度奇偶校验(generalized low-density parity-check,GLDPC)码可以降低原始低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码的错误平层,但传统GLDPC码的构造方法会造成码率损失较大.鉴于此,采用平方剩余(quadratic residue,QR)码作为分量码,提出一种新颖的GLDPC码构造方法,并设计相应的译码算法.统计给定码字的陷阱集,并利用陷阱集挑选变量节点作为QR码的信息位;把QR码变量节点的校验位补全在原始LDPC码后,从而构造一种GLDPC码,设计出一种适合GLDPC码的两阶段译码算法.仿真结果表明,这种GLDPC码构造方法码率损失比较小,在BER为1×10-9时,GLDPC码与原始LDPC码相比,得到了约0.3 dB的增益.     

GPU的QC-LDPC码译码器设计与实现

在连续变量量子密钥分发(continuous variable quantum key distribution,CV-QKD)系统中,通信双方需要在远距离低信噪比的条件下进行密钥协商,必须选用码率较低,码长较长的码字.设计了一种基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)的准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low density parity check,QC-LDPC)码的高速译码器.该译码器采用收敛速度更快的分层置信传播译码算法(layered belief propagation algorithm,LBPA)实现,减少了所需的译码循环次数,并且该译码器译码扩展因子较大的QC-LDPC码,在全矩阵大小恒定的情况下,使得子矩阵的数量相对较少,从而减少了串行译码的数量.该译码器分配GPU线程对应变量节点,增加了线程的利用率,并且将所需的基矩阵信息进行合并存储,减少了GPU内存的占用.仿真结果表明,在译码长为106,码率为0.1的码字,且同时译码16个码字,迭代50次的情况下,该译码器达到了41.50 Mbits/s的吞吐量.     

基于QR码和SPC码的双广义LDPC码构造及性能研究

为了降低低密度奇偶校验(low-density parity check, LDPC)码的错误平层,使其满足移动高清视频传输的极低误比特率(bit error rate, BER)要求,构造了一种基于平方剩余(quadratic residue, QR)码和单奇偶校验(single parity check, SPC)码的双广义LDPC(doubly-generalized LDPC, D-GLDPC)码。所构造的D-GLDPC码克服了有限码长的LDPC码性能不佳的问题以及广义LDPC(generalized LDPC, GLDPC)码的码率损失问题。基于QR码构造了准循环低密度奇偶校验(quasi cyclic LDPC, QC-LDPC)码,以QR码和SPC码作为分量码来构造D-GLDPC码,采用后验概率(a posteriori probability, APP)译码算法简化D-GLDPC码的译码。仿真结果表明,D-GLDPC码相比同码长同码率的LDPC码,在错误比特率和译码收敛速度上有明显的性能提升。     

基于DVB-S2的高速多码率LDPC编码器的FPGA设计与实现

针对DVB-S2标准中的低密度奇偶校验(LDPC)码,提出了一种LDPC编码器设计结构. 该结构巧妙地利用了输入数据的随机特性,显著降低了计算电路的功耗. 在此基础上,提出了两路并行的编码器设计方法,将编码器可处理的信息速率提高到原来的2倍. 在现场可编程门阵列(FPGA) XC4VLX25-10SF363上实现了两路并行的多码率LDPC编码器. 经实验测试表明,编码器工作稳定,处理速率高达328Mbit/s,可满足同步数字传输体系(SDH)高速传输的应用需求,同时,该编码器具有通用性,经过重新配置可实现具有类似校验矩阵的LDPC编码.     

一类低密度奇偶校验码的设计

低密度奇偶校验码(LDPC)是哥拉格于1962年提出的一种性能非常接近香农限的好码,并被MacKay和Neal两度重新发现,且证明了它在与基于BP(Belief-Propagation)的迭代译码算法相结合的条件下具有逼近Shannon限的性能.LDPC码的优异的性能及其在信息可靠传输中的良好应用前景,成为当今信道编码领域最瞩目的研究热点.笔者选用国际电信联盟推出的一种方案,设计了一类低密度奇偶校验LDPC(Low Density Parity Check)码.设计是针对分组块长为276比特,码率为0.7572,采用了6位量化方案.根据可编程逻辑器件(CPLD)的结构特点,提出了LDPC码的译码器结构和相应的编码器结构及其具体实现方案,并对编码方案进行了严密推导.该LDPC码适合用于ADSL传输.     

非规则低密度奇偶校验码译码器的结构设计和优化

提出了一种通用的非规则低密度奇偶校验码译码器,可适用于通过单位阵准循环移位扩展构造的任意行重非规则LDPC码.该译码器通过调整译码存储单元的存储内容而节省了一个交织网络.同时,针对处理非规则LDPC码译码过程中由行列重差异所引起的流水冲突,提出了优化的插入空闲等待时钟周期方法以及预处理方法,有效地避免了流水冲突,从而保证了该译码器的高吞吐量以及译码性能.     

面向连续变量量子密钥分发的多边型LDPC码设计与性能分析

为满足连续变量量子密钥分发(continuous-variable quantum key distribution, CV-QKD)应用场景中对高性能低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码的需求,提出了针对一类具有3种边类型且部分变量节点度为1的多边型LDPC(multi-edge type LDPC, MET-LDPC)码的设计方法。通过掩模到需要的度分布的方式设计左上角矩阵;采用基于多路径外在信息度(extrinsic message degree, EMD)策略的渐进边增长(progressive edge growth, PEG)算法设计左下角矩阵;将各部分矩阵组合在一起完成MET-LDPC码的设计。仿真结果表明,采用掩模加PEG算法设计的MET-LDPC码比单独用PEG算法设计的MET-LDPC码性能更优。     

高吞吐率可变长码解码器的设计与实现

可变长码是视频压缩中常用的熵编码方式,因为码字的长度不固定,可变长码的解码器设计往往是整个视频解码器的难点之一.针对视频解码对可变长码解码器解码速率的要求,提出了多路并行解码的方案,排除了长度信息的反馈迟延对解码速率的制约.对解码过程中使用的分组信息表和解码符号表进行了改进,提出伪基础地址查表的方法,使分组信息表相对于同类解码器占用存储资源减小1/3,运算也相应简化.本方案可以在时钟频率为74.25 MHz的FPGA平台工作,可成为高清晰度数字电视解码器的组成部分.     

基于Π旋转的LDPC码的性能研究

介绍低密度校验码（LDPC）的一种新型编码方案．用此方案构造的LDPC码与Turbo码进行计算机仿真比较,结果表明此方案是一种非常有实用价值的编码方案．     

基于Wishbone总线接口的LDPC码编码器设计

在传感器控制系统中,Wishbone是SOC的三大总线标准之一.文章采用可重构的方式设计了一种基于Wishbone总线的LDPC码编码器,可以运用到传感网的无线通讯中.该设计采用RU算法,减小了编码复杂度,将电路设计成流水线形式,可以根据编码器工作状态自适应地响应总线上的信号.对码率为1/2,码长为255、510和10...     

利用斐波那契数列构造QC-LDPC码的方法

利用斐波那契数列的特点,提出了一种准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)码的编码器设计方法.该编码器设计利用了斐波那契数列的一种顺序排列方法,构造的校验矩阵H不含四线循环,具有准循环结构,节省了校验矩阵存储空间,对码长和码率参数的设计具有较好的灵活性.该编码器算法复杂度与码长成线性关系,易于编码.仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道条件下,该编码方案具有优于阵列LDPC码的性能.     

LDPC 码改进型LBP 译码算法研究

针对LDPC(Low Density Parity Check) 码分层( LBP: Layered Belief Propagation) 译码算法计算复杂度高、不易于硬件实现的问题, 提出一种改进算法。该算法首先引入函数f(x)使LBP译码算法的计算复杂度大大降低; 同时引入具体参数校正因子和偏移因子, 提升译码性能。仿真结果表明, 改进后的算法相比LBP 算法在计
算复杂度降低的同时, 也提升了译码性能, 从而达到了易于硬件实现的目的。