QC-eIRA码的构造及其变码率编码器FPGA实现

针对非规则重复累积码(extended irregular repeat-accumulate, eIRA)校验矩阵中H_1矩阵的随机性,提出采用有限域构造H_1矩阵的方法,并构造出了几种高码率码型。新构造码型既保留了eIRA码特殊的结构,同时又具有准循环LDPC码(quasi-cyclic low density parity check codes, QC-LDPC)的特点。仿真结果表明,当码长达到8175时,新构造码型的性能明显优于QC-LDPC码,在中长码长时表现出较好的性能。基于新码型结构特点,设计通过读写随机存储器(random-access memory,RAM)实现校验位计算的编码器硬件架构,采用Verilog HDL在Virtex 4 xc4vlx60芯片上实现了编码器,结果显示,相比于基于移位累加器组的传统QC-LDPC码,新的编码架构占用的硬件资源大幅降低,且更利于灵活实现变码率编码。     

一种改进的QC-LDPC码及其编码器FPGA实现

为了提高低密度准循环奇偶校验码（quasi-cyclic low density parity check codes,QC-LDPC）的编码码率灵活性和降低该码的实现复杂度,提出了一种改进的 QC-LDPC 码构造方法,并通过构造校验矩阵设计出了几种高码率码型,仿真结果表明该码在中、长帧长时性能优于相近参数的传统 QC-LDPC 码;针对该码型设计了一种基于随机存取存储器（random-access memory,RAM）的编码器硬件架构,通过存储地址指针实现对校验矩阵的存储,使得编码器能灵活地实现变码率和变帧长编码。采用 verilog 硬件描述语言在 Spartan-3 XC3S1500芯片上实现了编码器。综合结果显示：新的硬件编码架构较基于移位寄存器的传统 QC-LDPC 码的编码器硬件架构,在编码延时保持相同而硬件资源大幅降低的情况下,编码器系统的最高频率达到了225．174 MHz,能满足高速编码需求。     

在线可编程准循环LDPC码高速编码器结构

为了实现宽带无线通信,提出了一种支持可变参数的准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)编码器结构,在保证很高的吞吐率的前提下实现了在线可编程。该编码器采用类CPU结构,设计专用指令集,并内嵌校验矩阵存储器。将编码算法归纳为3类基本运算,设计2条专用指令就可实现任意QC-LDPC编码。通过外部总线在线配置指令和校验矩阵存储器支持多种码率码长的编码。结果表明:该结构相对于原有纯逻辑电路的结构可以在较少的资源下实现吞吐率超过1G b/s的参数可配LDPC编码。     

在线可编程QC-LDPC码高速编码器结构

为了实现宽带无线通信,提出了一种支持可变参数的准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)编码器结构,在保证很高的吞吐率的前提下实现了在线可编程。该编码器采用类CPU结构,设计专用指令集,并内嵌校验矩阵存储器。将编码算法归纳为3类基本运算,设计2条专用指令就可实现任意QC-LDPC编码。通过外部总线在线配置指令和校验矩阵存储器支持多种码率码长的编码。结果表明:该结构相对于原有纯逻辑电路的结构可以在较少的资源下实现吞吐率超过1Gb/s的参数可配LDPC编码。     

一种基于RAM的QC-LDPC码新颖编码架构研究(英文)

为了提高LDPC编码器的数据吞吐率,提出了一种基于RAM的改进型准循环LDPC码(quasi-cyclic lowdensity parity-cheek,QC-LDPC)的编码器实现方法。采用RAM存储校验位,并引入指针来指示RAM的地址方法,从而取代传统编码架构中的移位寄存器,使编码过程通过对RAM的读写操作实现,校验位序列也通过对RAM的读操作串行输出。由于该编码器没有使用移位寄存器以及并串转换电路,从而大幅度节约了硬件资源并提高了数据吞吐率。     

一种基于RAM的QC-LDPC码新颖编码架构研究

为了提高LDPC编码器的数据吞吐率,提出了一种基于RAM的改进型准循环LDPC码(quasi-cyclic low density parity-cheek,QC-LDPC)的编码器实现方法.采用RAM存储校验位,并引入指针来指示RAM的地址方法.从而取代传统编码架构中的移位寄存器,使编码过程通过对RAM的读写操作实现,校验位序列也通过对RAM的读操作串行输出.由于该编码器没有使用移位寄存器以及并串转换电路,从而大幅度节约了硬件资源并提高了数据吞吐率.     

基于IEEE 802.16e标准中低密度校验码的码率适配设计

针对宽带无线接入标准IEEE 802.16e,提出了实用的、低复杂度的码率适配（RC）低密度校验（LDPC）码构造方案.依据标准中LDPC码校验矩阵和参数集合,采用校验位删除和校验矩阵扩展两种算法来实现码率0.1-0.9范围内动态变化的RC LDPC码,比较、分析用两种方法构造不同码率时的译码性能.仿真结果表明,校验矩阵扩展方法适用的码率动态范围明显大于校验位删除;扩展方案基本满足系统业务对码率的需求,具有良好的译码性能和较低的实现复杂度,适用于IEEE 802.16e标准中的混合ARQ等链路自适应技术.     

中国调频频段数字音频广播标准的LDPC编码器设计

根据2013年颁布的中国数字音频广播(CDR)中LDPC码的校验矩阵结构特点,提出一种基于生成矩阵的编码方法.该方法将生成矩阵转化为块准循环结构,并行化处理编码算法的行与列操作;采用存储器调用的控制策略,实现CDR标准中四种码率编码,提高了硬件资源的利用率.在Xilinx公司的FPGA平台上进行该编码器的设计,联合Model Sim和Matlab软件进行验证.结果表明,该设计方法具有资源占用较少、功耗低、编码准确率高等特点,其吞吐量约为400 Mbit,达到了CDR标准的LDPC编码要求.     

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.     

CPU+GPU异构并行的矩阵转置算法研究

针对当前算法优化研究一般局限于单一硬件平台、很难实现在不同平台上高效运行的问题,利用图形处理器(GPU)提出了基于开放式计算语言(OpenCL)的矩阵转置并行算法.通过矩阵子块粗粒度并行、矩阵元素细粒度并行、工作项与数据的空间映射和本地存储器优化方法的应用,使矩阵转置算法在GPU计算平台上的性能提高了12倍.实验结果表明,与基于CPU的串行算法、基于开放多处理(OpenMP)并行算法和基于统一计算设备架构(CUDA)并行算法性能相比,矩阵转置并行算法在OpenCL架构下NVIDIA GPU计算平台上分别获得了12.26,2.23和1.50的加速比.该算法不仅性能高,而且实现了在不同计算平台间的性能移植.     

调频频段数字音频广播（CDR）标准的LDPC编码器设计

本文根据2013年颁布的中国数字音频广播（CDR）中LDPC码的校验矩阵结构特点,提出一种基于生成矩阵的编码方法。该方法将生成矩阵转化为块准循环结构,并行化处理编码算法的行与列操作;采用存储器调用的控制策略,实现CDR标准中四种码率编码,提高了硬件资源的利用率。在Xilinx 公司的FPGA平台上进行了该编码器的设计,联合了ModelSim和MATLAB仿真软件进行验证。结果表明,该设计方法具有资源占用较少、功耗低、编码准确率高等特点,其吞吐量约为400Mbps,达到了CDR标准的LDPC编码要求。     

DVB-S2系统中LDPC编码的FPGA实现

分析了DVB-S2中LDPC码的特点,给出了一种面向FPGA的LDPC码编码实现方案,并采用Verilog HDL语言在Virtex 4 xc4vlx60芯片上实现了该编码器的设计,设计采用多个BlockRAM存储校验位,实现了与同一信息位关联的所有校验位的并行处理,提高了编码速度。综合结果表明：该编码器的吞吐量约为49.95 Mbit/s,在占用资源较少的情况下满足了DVB-S2标准的要求。     

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.     

嵌入式固态存储系统ECC算法的研究与实现

为提高差错检测和修正(ECC)校验编码的简洁性,从信息编码理论的角度,研究了一种基于Hamming编码方式的ECC方法. 通过在数据空间中构造多字节数据的信息矩阵,利用ECC编码方法,设计生成了ECC校验算法的系数矩阵,利用线性空间变换理论计算生成了纠错校验码,提出了一种简洁的、具有较强可计算性的基于ECC校验码的误码校验和定位算法,并给出在嵌入式固态存储器中进行纠错编码、校验和纠错的详细过程. 最后运用硬件编程语言VHDL 在Xilinx ISE的实验环境下成功实现了该检错纠错算法. 结果表明该算法可以检测出1 bit以及2 bit的读写错误,且可对1 bit错误进行修正.      

准循环LDPC码快速编译码算法及DSP实现

为了降低准循环低密度奇偶校验QC-LDPC(quasi-cyclic low-density parity-check)码编译码算法的复杂度,研究了QC-LDPC码的构造方法.介绍了一种由校验矩阵构造系统生成矩阵的简化方法,该方法可以在很大程度上降低编码复杂度,实现线性编码.基于上述校验矩阵结构,译码提出了Turbo串行消息传递的最小和译码算法(TMS算法).在保持性能基本不变的情况下,改善消息传递的收敛特性,同时降低译码复杂度.基于定点DSP结构,设计了一种高效LDPC码编译码器.仿真结果表明,该算法以较低的复杂度实现了QC-LDPC码的快速编译码.     

基于缩短RS码集合的低密度校验码的编码

提出了基于GF(q)上缩短RS码集合的低密度校验(lowerdensityparitycheck,LDPC)规则码生成方法.该方法能够从结构上避免校验矩阵中环4结构的出现,并且提出了码字矩阵、码字候选矩阵和码元候选矩阵的构造方法;给出了码字矩阵一些性质的构造性证明,这些性质对于消除环4结构至关重要.     

MC-CDMA系统中的多进制联合稀疏图设计

为解决移动通信系统过载传输,在稀疏图多址接入基础上,将低密度扩频技术拓展至多载波传输系统,设计了基于多载波码分多址(MC-CDMA)的多进制联合稀疏图.该多进制联合稀疏图通过变量节点和置换节点,将低密度扩频矩阵和多进制低密度奇偶校验码(LDPC)校验矩阵结合起来,使得系统的接收端能够在整幅稀疏图上同时完成多用户检测和信道译码.多进制联合稀疏图融合了扩频、多载波调制和信道编码等技术,包含多维信号的综合协作处理.计算机仿真表明,多进制联合稀疏图MC-CDMA在系统严重过载情况下,仍然能达到理想的通信性能.     

定码长多码率QC-LDPC码的构造

通信系统通常需要支持多种码率的信道编码以适应不同的信道条件。为了简化系统实现的复杂度,该文提出了一种码长固定、兼容多码率、准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法。该方法利用修正的渐进边增长(PEG)Reed-Solomon(RS)码算法生成母码的校验矩阵,结合校验矩阵的行合并得到具有相同结构的多码率QC-LDPC码的校验矩阵。在译码时多码率LDPC码可以共用同一个译码器,从而大大减少了译码的硬件资源。实验结果表明:该方法生成的多码率LDPC码的性能均优于第二代欧洲数字地面电视广播传输标准(DVB-T2)中对应码率的码,且译码器硬件资源与单码率的LDPC译码器相当。     

卫星高速数传系统多码率融合LDPC编码器设计

针对卫星高速数传系统的高增益、多码率、高可靠性通信编码应用需求,提出了一种低密度奇偶校验(LDPC)码组的低实现复杂度、高速的编码器设计实现方案,通过高效复用不同码率和不同扩展因子的编码硬件资源,并采用低存储和局部三模冗余设计,有效降低了多码率高速LDPC编码器的整体硬件规模并显著提升了编码速率和可靠性。现场可编程门阵列(FPGA)实现结果表明:该方法设计的融合28种码字的航天加固编码器可基于单片Xilinx XC2V3000FPGA芯片实现,最高编码速率可达3.2Gb/s;其触发器、查找表和存储器资源与已有方案相比,分别降低了24.5%、34.4%和11.1%。该编码器设计方案在当前及未来的卫星数传系统中具有较高应用价值。     

基于流水线技术的无损JPEG—LS编码器实现新方法

提出了一种新的无损JPEG—LS编码器的实现方法。该方法首先去除关于接近无损算法的部分，简化LOCO-1算法，并采用流水线技术，提高了JPEG—LS编码器在运行频率、输出处理能力、逻辑面积以及存储器要求等方面的性能。