LDPC码在深空通信中的应用技术研究

在DVB-S2标准提出的LDPC码校验矩阵的构造方法以及编码算法的基础上,对LDPC码编码复杂度以及译码性能进行了分析和仿真验证;在AGWN信道下,采用BPSK调制方式对DVB-S2标准码长为16200、码率为0.5的LDPC码进行了计算机仿真。仿真结果表明,LD-PC码纠正突发错误和随机错误的能力均很强,具有很高的纠错比特数,适合应用在深空通信的恶劣环境中;并初步论述了深空通信的信道特点,通过和Turbo码比较,分析了LDPC码作为深空通信系统信道编译码方案的可行性。     

基于模拟退火算法构造girth-12（3，5）和（3，6）-规则QC—LDPC码

文章提出了一种基于模拟退火算法的准循环校验矩阵设计方法。首先,建立了一类具有特殊结构的准循环校验矩阵的设计步骤与模拟退火算法中迭代初始解、目标函数和邻域结构之间的联系,然后利用有记忆的模拟退火算法设计出了两个准循环校验矩阵。利用这两个矩阵,文章对于任意P≥217构造出了girth-12（3,5）规则QC—LDPC码;对于任意P≥449构造出了girth．12（3,6）规则QC-LDPC码。与已知的最好结果相比,该文将girth-12（3,5）和（3,6）规则QC—LDPC码连续存在的码长下限分别降低了420比特和492比特。     

LDPC码的编译码仿真平台设计

对LDPC码进行仿真是评价LDPC码构造方案和设计编译码器的前提条件。文章基于Matlab开发了LDPC码的一些基本函数和典型函数,这些函数可以分为4类：环、校验矩阵的构造、高斯消去和译码算法。重点介绍了girth分布、高斯消去、PEG—LDPC码、Tanner-LDPC码的实现方法和函数流程。通过与经典文献中的数据进行对比,验证了这些函数的正确性。     

一种结构化LDPC码的部分并行译码器设计

CCSDS标准给出的低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check,LDPC)其子矩阵具有不同的列重,这给部分并行译码器的设计带来困难。本文针对如何高效实现CCSDS中LDPC码部分并行译码的问题,根据该类码的准循环特性,将码的校验矩阵分解成3个矩阵的和,提出了一种能够部分并行译码的译码器结构。利用本文提出的方法设计译码器时可以在译码时延和译码复杂度之间进行折中。     

LDPC码在卫星导航系统中的应用

作为一种接近香农极限的信道编码,近年来LDPC码被广泛采用,例如欧洲第二代数字视频广播卫星标准DVB-S2和空间数据咨询委员会(CCSDS)遥测信道编码标准就分别采用了LDPC码。文章将讨论LDPC码在卫星导航系统中的应用,内容涵盖星上编码与接收机解码。GPS联合项目办公室在接口规范(Draft IS-GPS-800,Navstar GPS Space Segment/User Segment L1C Interfaces,19 April 2006)中展现了L1电文结构中的LDPC码。子帧2和子帧3将分别用一个独立的24bit循环冗余检验(CRC)算法。加入CRC比特之后每一子帧将进一步被长度为1200/548码率为1/2的LDPC码编码。文章将给出同等长度同等码率的不同类型的LDPC码。它们表现出了优异的译码性能、简单的编码结构和较低的译码复杂度。另外一个优点是其校验矩阵无需用一系列的冗余表格来表示。这种LDPC码的构造方法可以被扩展到其它卫星导航系统,比如欧洲的伽俐略(Galileo)系统和中国的北斗(Compass)系统。     

一种改进的LDPC码BP译码算法

LDPC码作为纠错能力最强的信道编码,在深空通信中具有广泛的应用前景。研究了LDPC码的BP译码算法,并对该算法进行了仿真,分析了LDPC码的误码率随BP译码迭代次数的演化情况,提出了一种改进的BP译码算法。经过仿真验证,改进的BP译码算法,在信噪比低于译码阈值时能够大幅地减少译码迭代次数,降低运算复杂度,而性能却几乎没有降低。这种改进的BP译码算法对LDPC码在深空通信中的应用具有重要的意义。
     

低密度奇偶校验码快速收敛译码算法研究

介绍低密度奇偶校验码(LDPC码)的构造方法和置信传播译码算法,引入基于校验节点的一种快速收敛译码算法——串行译码算法。从树的深度方面分析串行译码算法的消息收敛特性,证明该算法与置信传播译码算法相比具有较好的收敛特性,且降低了译码复杂度。在加性高斯白噪声(AWGN)环境下,采用BPSK调制方式分别对串行译码算法和置信传播算法进行了计算机仿真。结果表明,串行译码算法的译码性能具有明显的改善。该算法使硬件实现变得更容易,资源占有量会降低,这就为LDPC码的工程实现提供了一种可行的方案。     

LDPC码改进高速译码算法

Shannon的学生Gallager首次提出LDPC码的概念和完整的译码方法,目前LDPC码正向着高速高增益的方向发展。针对高速LDPC码译码技术的迫切需求,利用传统最小和算法译码过程中信息迭代的特征,对最小和算法进行简化,使得译码模块能够完成更高并行度的译码工作,同时不造成译码器误码性能的过大损失。使用改进算法实现的高速译码模块,水平运算时间缩短为传统算法的一半,总的译码吞吐量提高50%,在120MHz时钟、10次迭代的情况下,CCSDS近地通信码的译码速度能够达到657.53Mb/s。     

基于FPGA的高速并行DVB-S2标准LDPC译码

最新的CCSDS、DVB-S2等相关卫星标准都采用低密度校验(Low Density Parity Code,LDPC)码,其中DVB-S2中LDPC码由于码字长、码率多,不易于硬件实现。文章针对该码校验矩阵特性,给出一种基于改进最小和算法的高速并行译码器的FPGA实现方案。方案采用180并行,6bit位宽,在20次迭代下,基于Xilinx SC5VSX95T芯片的测试表明:设计方案支持200 MHz的时钟频率。     

深空通信中LDPC码的一种译码算法

LDPC码由于具有逼近仙农极限的性能和硬件可实现的编译码复杂度,在深空通信中具有重要的应用前景。文章在简要介绍CCSDS（空间通信系统咨询委员会）中LDPC码编码规范的基础之上,采用多维EXIT图对其译码门限和收敛速度进行了研究,最后重点研究了译码算法,通过改进归一化最小和算法提出了一种自适应归一化最小和算法,该算法保留了归一化最小和算法的所有优点,改善了不同信噪比条件下的译码性能,并解决了归一化因子的选择难题,适合在资源受限的深空通信中应用。
     

基于快速编译码的LDPC-CPM系统设计

低密度校验(LPDC)码是目前公认的性能最好的信道编码之一,而连续相位调制(CPM)是一种具有高频谱效率和高功率效率的调制方式,根据级联码理论将二者进行合理的级联设计将更好地发挥出他们的优点.在对LDPC和CPM进行详细分析的基础上,设计了一种CPM调制的快速编译码方法,并基于该方法设计了LDPC - CPM串行级联系...     

非规则LDPC码译码量化问题研究

对应用于国家数字电视地面传输标准的非规则LDPC码的log-BP译码算法实现中的量化问题进行研究,针对三种不同的编码效率的码字,对接收数据和中间变量进行均匀和变精度量化方案设计,并在高斯信道上仿真。通过对误码率和译码硬件复杂度两方面的对比和优化,得出了标准采用的LDPC码log-BP算法量化的实用性结论,作为硬件实现及其他应用的重要依据和参考。进一步指出对中间变量采用“变精度量化”方案,可使误码率非常接近无量化处理。     

DVB-S2标准中联合LDPC译码的16-APSK星座迭代软判决算法研究

对DVB-S2标准中的16-APSK（幅度相移键控）星座软判决算法展开研究,在比特LLR（对数似然比）软判决算法的基础上提出了一种基于联合LDPC（低密度奇偶校验码）译码的星座迭代软判决改进算法。经仿真分析发现,该改进算法在具有与原算法相近的误码性能的同时至少降低了一半的计算量,具有较强的实用价值。     

CCSDS中LDPC码编码器的FPGA设计与实现

CCSDS标准推荐了一组适用于深空通信的LDPC码。为了满足在一个系统中使用多种码率LDPC码的需要,设计了一个能够实现标准中4种码率码编码的通用编码器,该编码器合理安排了生成矩阵存储单元,充分复用了硬件资源,用一种码编码需要的资源消耗实现了4种码的编码,大大节省了资源;用VHDL语言在FPGA上实现了该编码器,通过仿真验证,表明该编码器在占用硬件资源不大的条件下,能够正确完成4种码率码的编码。