新型的数控译码模块结构的研究与实现

为了能为用户快速开发出使用不同指令格式的数控系统译码模块,提出了一种新型的译码模块结构.将译码模块划分为输入数据子模块、内部数据接口子模块和功能函数子模块三个独立的子模块.在内部数据接口子模块中,把数控指令进行了形式化表达,实现了输入数据子模块与功能函数子模块的隔离,减弱了译码数据计算对于数控指令格式的依赖.分析了数控加工指令与特征的对应关系,利用基于特征的思想对数控加工指令进行了分类.利用这一分类将功能函数子模块的计算结果以数据集合的方式输出,促进了功能函数子模块的独立.结果表明这种结构中的各子模块具有良好的可重用性,提高了译码模块的开发效率.     

一类准循环LDPC码及其编码

针对空间通信的特点, 对基于循环矩阵构造的一类正则准循环LDPC码进行了改进, 得到了一类非正则准循环LDPC码. 与原码相比, 这类非正则LDPC码的奇偶校验矩阵H具有3个特点: 行满秩, 具有下三角结构, 引入了一度变量节点. 前两个特性使得这种LDPC码的编码计算复杂度和结构复杂度都与校验位长度成正比, 从而便于编码器的软硬件实现. 第三个特性使码的迭代译码门限稍有降低, 但同时还能保证译码的收敛, 计算机仿真结果也证明了这一点. 本文还简化了对围长不小于6的条件的证明, 推导了系统码校验位的计算公式, 并在此基础上给出了利用移位寄存器的编码电路.      

基于动态寻优调节的卷积码堆栈-桶算法

大约束长度卷积码具有抗干扰性强，难以破译等优点，被应用于卫星通信等领域。但低信噪比环境下，存在空间利用率低和译码复杂度高的缺点。针对此问题，提出一种基于动态寻优调节的卷积码堆栈-桶（DORSB）算法。所提算法采用新参数深度因子辅助路径存取，能够增大接近码树终点的路径优势，降低译码复杂度；并在堆栈溢出时，对桶的尺寸进行调节，对桶空间进行复用的同时降低误帧率，可有效提升空间利用率。仿真结果表明：在深度因子增量适当且误帧率为10-5的情况下，相比于标准堆栈-桶算法，所提算法误帧性能提高了约0.6 dB，并且时间复杂度最多能改善72.63%。     

高效多码率LDPC码译码器结构设计

设计了一种高效的多码率LDPC(Low Density Parity Check)码译码器结构,提出了一种校验节点更新单元(CNU,Check Node Updating Units)与变量节点更新单元(VNU,Variable Node Updating Units)的设计方法.按照"化整为零"的思想,将CNU与VNU分成若干小的运算单元,在不同码率下对这些运算单元进行动态组合构成新的CNU与VNU,从而减少不同码率下硬件资源的冗余,提高了译码速率.最后,按照本文提出的译码器结构,使用Altera公司Stratix系列的FPGA EP1S80实现了中国数字电视地面广播传输标准中使用的0.4,0.6和0.8三种码率LDPC码的译码器.实现结果表明:该结构的多码率译码器仅比单码率译码器多耗用12％的硬件逻辑资源,存储器相当;而相对于传统的多码率译码器结构,本结构在不增加硬件资源的情况下,将0.4码率码字的译码速率提高了100％,将0.6码率码字的译码速率提高了50％.      

多码率RS码部分并行译码结构设计

为了满足在一个通信系统中使用多码率RS(Reed-Solomon)码的需求,提出了一种多码率部分并行结构的RS码译码器.按照功能,该译码器可分为伴随式计算模块,关键方程求解模块以及错误位置和错误值求解模块3个主要组成部分.针对符合CCSDS标准的2种RS码的特点,将运算系数相同的伴随式计算子单元进行复用;在关键方程的求解运算中使用一种新颖的部分并行结构,使得复用部分和非复用部分的运算周期相同,以减少运算等待时间,提高译码效率;在错误位置和错误值求解中采用查表方式完成Forney算法的系数相乘,并复用求逆查表运算和系数相同的钱氏搜索计算子单元,以减少资源的消耗.通过码率选择信号,可以选择RS(255,223)和RS(255,239)2种译码模式.通过Altera公司的FPGA(Field Pro-grammable Gate Array)对该多码率译码器进行了硬件实现,结果显示此译码器仅消耗2981个逻辑单元和9472 bit的存储器资源,大大低于2种单一码率译码器消耗资源的总和.     

一种用于数字电视系统中的Turbo-TCM方法

给出了适合数字电视系统是信道纠错码中的内码编码速率可变这一特点的一种Turbo-TCM(Turbo Trellis Coded Modulation)方法,同时给出了解调译码方法.所提出了这种Turbo-TCM方法,是基于一种简单的编码速率是1/3的二进制Turbo码,通过打孔剔除而获得更高速率的方法.在各种编码速率和调制方式下进行了仿真.从仿真结果可以看出这种Turbo-TCM方法较原欧洲数字电视标准中的卷积码TCM方法(ETSI EN 300 744)有1~3 dB的编码增益.      

开关电路潜通路分析的一种方法

对开关电路建立图论模型,用功能支路和开关支路反映潜通路分析中的两类重要影响元素,用支路状态变量反映开关电路中支路的双态性.分析实际系统中各分系统接口模型的特点,利用开关函数的特点简化系统的潜通路分析.对开关函数的规范化形式进行变换,反映出功能支路和开关支路的关系,得到实际电路实现的功能数和实现各种功能的途径数.通过实际数目与设计数目的对比,定性地判定出电路中是否存在影响设计功能的潜通路和影响功能实现方式的潜通路.在此基础上有针对性地利用开关器件各种状态组合时实际路径与设计路径的比较,确定具体潜通路的位置.将该方法应用于典型的潜通路案例中,发现了系统中的潜通路问题,表明该方法快速有效,可以应用于工程分析.      

一种多码率QC-LDPC码译码结构设计与实现

为了满足在一个系统中使用多码率LDPC(Low Density Parity Check)码字的需求,设计了一个7Kbit长度多码率LDPC码的译码器,分析了各种码率之间校验矩阵的相似性,提出了复合译码结构中变量节点运算单元、校验节点运算单元以及迭代存储器单元的复用方案.通过在变量节点运算单元以及校验节点运算单元输入端增加若干选通开关,就可以使这些运算单元适于多码率的处理.通过管脚的选择,此译码器支持非规则0.4码率、非规则0.6码率以及非规则0.8码率3种工作译码模式,并用Altera公司的FPGA进行了实现.综合结果表明,所提出的复合结构在不损伤单码率译码性能的前提下,仅用略多于0.8码率LDPC码单独译码的硬件资源实现了3种码率码字的译码.      

空地量子密钥分发网络中数据协调方案

在空地量子密钥分发网络中，空中平台的硬件设备限制使得后处理阶段数据传输速度以及处理能力减弱。针对空中平台的特性，提出了一种适合空地量子密钥分发网络的数据协调方案。首先，采用量子纠错技术减少原始密钥的误码率；其次，设计了一种新方法用来制备低密度奇偶校验（LDPC）译码算法中的随机置换序列；最后，兼顾LDPC译码算法性能和算法硬件实现复杂度，选取了软判决中最小和译码算法。仿真分析表明:量子纠错处理后的原始密钥误码率明显减少，错误率由29.5%减少为4.4%；使用新方法生成随机置换序列，在保证序列随机性的前提下效率提升，生成长度为10 000的随机置换序列所用时间约为0.019 s；LDPC译码算法中最小和译码算法性能适中且硬件实现简单。