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。     

LDPC编译码方法综述

目前的研究均表明LDPC码是信道编码中纠错能力最强的一种码,其译码器结构简单,在深空探测、卫星通信等领域可得到广泛的应用。文章介绍了LDPC码,综述了其编码方法和译码方法。在编码方法中分别描述了校验矩阵的构造和基于校验矩阵的编码算法,译码方法中主要论述了消息传递译码算法、置信传播译码方法、最小和译码算法、比特翻转译码算法和加权比特翻转译码方法。同时对LDPC码编译码方法的发展作了分析。     

基于CCSDS标准的卫星遥控LDPC编码方案探讨

随着天地一体化及遥控可靠性需求的不断提高,传统卫星遥控标准中广泛采用的BCH码很难满足未来卫星遥控链路复杂多样的需求。为此,文章将卫星遥控指令分为短指令模式和内存上注指令模式两大类,设计低密度奇偶校验(LDPC)编码方案。对于帧长较短的遥控指令,采用3种码长较短的LDPC码,与目前空间数据系统咨询委员会(CCSDS)遥控标准推荐的BCH(63,56)码相比,在误码字率为10~(-5)量级时,可以额外获得4～6dB的增益。对于大数据量的内存上注指令,应用现有CCSDS遥测标准推荐的LDPC(8160,7136)编码方案,当误码字率为10~(-5)量级时,所需信噪比(Eb/N0)约为3.8dB,编码增益约为7dB。为了实现LDPC编码方案,文章设计了与BCH码相似的协议格式,改动量较小且具有良好的兼容性,不会对已有遥控系统产生影响。译码方案采用并行的FPGA译码器架构及最小和译码算法,其译码复杂度较低,硬件实现资源占用较少,具有可行性。     

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。     

星载低复杂度Turbo译码器的实现技术研究

针对航天测控通信系统中微弱信号处理的实际应用需求,研究了Turbo译码算法在星载平台上的低复杂度实现技术。基于折线近似的Log_MAP算法,提出了一种新的基于FPGA的译码器实现方案,一方面简化了迭代译码过程中分支度量的计算存储方法,有效减少了存储容量及算法复杂度;另一方面采用半并行化及流水的数据处理方式,提高了译码处理速度。利用CCSDS标准建议的交织器和生成矩阵进行了仿真和实测,结果表明相较于其它结构,采用本文设计方案实现的Turbo译码器在Slice资源没有增加的条件下存储复杂度降低了29.6%,且在输出误码率<10 -6 时编码增益达到了9.9dB,保持了良好的译码性能。本文译码器已成功应用于某航天型号工程。     

准循环LDPC码译码器的FPGA实现

文章提出了一种可以兼容不同码率规则和非规则准循环低密度校验码（LDPC）的部分并行译码结构,基于该部分并行结构在Altera公司的StratixII—EP2S90器件上验证并实现了DTMB标准中三种准循环低密度校验码的译码器。FPGA资源统计表明,在并行路数相同的情况下,采用该部分并行结构可以节省大约45％的逻辑单元。     

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。     

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FPGA最大迭代次数可变的LDPC译码器设计

文章给出了一种基于FPGA最大迭代次数可变的LDPC译码器设计方法。与传统的固定的最大迭代次数译码相比,该方法将译码的实际迭代次数少于分配的最大迭代时间用于对下一帧数据的译码,可以有效利用LDPC迭代译码过程中的空闲时间,来提高译码器的译码性能。在同样的数据吞吐率下,有效地提高了译码性能,而在同样的译码性能情况下,有效地降低了使用的FPGA硬件资源。非常适合译码性能要求高条件下实时高速译码器的设计。     

一种性能优越的纠错码——Turbo码

Turbo码是一种性能优异的纠错编码方式 ,已引起广大学者的高度重视。文中介绍了 Turbo码的编码方式和迭代译码原理 ,详细推导了 MAP算法。给出了目前用于 CCSDS标准中的 Turbo码结构。对 Turbo码和卷积码的异同点做了比较。最后给出了一些目前关于 Turbo码研究的热点问题。     

一种纠3错BCH译码器的FPGA设计

文章基于一种较新颖的纠3错BCH码逐步译码算法和结构原型,提出了BCH译码器的完整实用化结构,采用FPGA设计并实现了纠3错BCH(31,16)译码器。该译码方案的特点是主体结构通用、资源占用少、运行速度高,非常适合于需要对传输帧的帧头实施特殊保护的数据传输应用场合。     

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。     

基于LDPC的编码PCM/FM系统及其性能分析

提出一种基于低密度校验码LDPC的编码PCM/FM系统,并对该系统的性能进行分析与仿真。首先介绍接近Shannon限的先进的信道编码技术———低密度校验码(LDPC)信道纠错编码原理和解码算法,而后给出基于LDPC的编码PCM/FM系统方案,最后详细分析并仿真该系统的性能,着重比较未编码、卷积编码和LDPC编码三种系统的性能差异,还对比LDPC的各种不同参数(编码长度、校验矩阵等)对系统性能的影响。仿真表明,基于LDPC的编码PCM/FM系统具有非常优异的纠错性能,比未编码PCM-FM系统性能高出6~8 dB,适合于PCM/FM遥测系统的应用。     

LDPC编码系统的码辅助载波相位同步算法

深空通信具有传输距离远、信号衰减严重的特点,针对低信噪比条件下深空通信系统中LDPC编码系统载波同步实现困难的问题,提出一种新的具有较低复杂度的码辅助载波同步算法。分析了载波同步误差对译码性能的影响,基于最大似然准则推导了载波相位的迭代同步算法,算法利用LDPC译码器输出的软判决信息来辅助载波相位的估计,将译码器与载波同步器进行联合迭代,从而得到接近最大似然估计性能的载波相位估计,同时对载波相位进行迭代补偿。仿真结果表明,在低信噪比条件下,算法能够有效纠正载波偏差,并能够以较低的系统复杂度获得近似理想同步的LDPC码译码性能。     

位控类时间指令的实时处理方法

针对火箭遥测实时处理软件中不同位跳变指令处理代码复用性差的问题,通过分析几种典型的位跳变指令处理特点,抽象出位跳变指令处理的一般步骤,并从软件角度给出了位跳变指令的定义.根据C++语言多态性原理,将位跳变指令的软件实现划分为抽象基类和实现子类两个部分,规范了位跳变指令的处理逻辑、体现了不同种类位跳变指令处理特点.应用实...     

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。