基于FPGA的多元LDPC码编译码器的设计

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多元LDPC码_设计、构造与译码

多元LDPC码_设计、构造与译码多元LDPC码：设计、构造与译码随着通信技术的不断发展和广泛应用，对于可靠传输的要求也越来越高。

而LDPC（Low Density Parity Check，低密度奇偶校验）码因其良好的误码性能和低复杂度的译码算法而备受关注。

在传统的LDPC码中，每一位信息被编码为一个码字，但是随着多媒体通信和大数据传输的快速发展，对于高吞吐量传输的需求也越来越迫切。

因此，多元LDPC码就应运而生。

多元LDPC码采用一种更高的数据符号数量来编码一组信息，从而提高了信息传输的吞吐量。

与传统的LDPC码相比，多元LDPC码在效率和可靠性方面提供了更好的性能。

但是，多元LDPC码的设计、构造和译码也面临着更大的挑战。

首先，多元LDPC码的设计需要确定合适的码长、码率、符号数等参数。

这些参数的选择直接影响了多元LDPC码的性能。

合理地选择参数可以提高多元LDPC码的纠错能力和吞吐量。

其次，多元LDPC码的构造是关键之一。

传统的LDPC码构造方法在多元LDPC码的设计中并不适用，因为多元LDPC码中的每个数据符号可以由多个不同的码字组成。

因此，需要设计特殊的构造算法，来保证多元LDPC码的多样性和纠错能力。

最后，多元LDPC码的译码是多元LDPC码的关键技术之一。

在多元LDPC码的译码过程中，需要解析复杂的多元变量，同时还需要考虑多个码字的组合和比较。

这对于译码算法的设计提出了更高的要求。

目前，已经提出了一些高效的多元LDPC码译码算法，例如迭代译码和软输出译码等。

总的来说，多元LDPC码的设计、构造和译码是一项复杂而有挑战性的工作。

多元LDPC码可以提高信息传输的吞吐量和可靠性，适用于大数据传输和多媒体通信等应用。

通过合理选择参数、设计特殊的构造算法和优化译码技术，可以进一步提高多元LDPC码的性能。

在未来的研究中，还需要进一步深入研究多元LDPC码的不同应用场景和优化方法，以满足不同通信系统的需求综上所述，多元LDPC码作为一种重要的纠错编码技术，具有很大的潜力和广泛的应用前景。

LDPC码编译码器的设计与实现

LDPC码编译码器的设计与实现
LDPC码在深空通信中有很好的实用价值，同时LDPC码也被广泛应用于光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域。

在加性高斯白噪声信道环境下，BPSK 调制时，归一化最小和译码算法能很好地平衡译码性能和算法复杂度，易于硬件实现，且常以流水线的形式出现在译码器的设计中。

本文针对LDPC译码器提出一种新的设计思路，将流水线思想从译码算法本身扩展到译码器的整体设计中，设计出可以多帧并行且结构简单的译码器，最后通过仿真与实现对其性能进行验证。

本文主要的研究工作如下：首先，利用双对角QC-LDPC码校验矩阵的特点，设计双递归流水线编码器，详细介绍其编码原理与编码器的结构，并细致分析编码器的工作流程，给出仿真时序图与资源消耗情况。

其次，按照LDPC码译码算法的演化进程对概率域BP算法、对数域BP算法以及归一化最小和算法分别进行介绍，并对它们的性能进行仿真比较。

然后分别对归一化系数、迭代次数以及初始值量化位数等译码参数进行性能仿真，并根据仿真结果做出适当的选择。

之后，提出流水线式译码器的设计思想，给出归一化最小和译码算法的流水线化方法，详细介绍流水线式译码器的结构与工作原理，针对规则与准循环LDPC 码设计两款译码器，并给出仿真结果，提出进一步优化的方向。

最后，将两组编码器和译码器在FPGA实验板上进行实现，在Matlab以及串口调试助手等软件的帮助下，通过串口与计算机进行配合，组成两套编译码系统，实现数据的编译码工作，并检验编译码器在实际应用中的性能。

基于CPLD与FPGA的循环码编与译码器的建模与设计

本科毕业设计论文题目基于CPLD/FPGA的循环码编/译码器的建模与设计学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXX 所在院(系) 物理与电信工程学院专业班级电子XX班指导教师 XXX基于CPLD/FPGA的循环码编/译码器的建模与设计作者：XXX所在单位：（XXX XXX 电子信息工程 XXX，XXX 723000）指导教师：XXX[摘要]：本文首先分析了循环码在通信中的重要意义，并且叙述了差错控制的基本概念、纠错的基本原理和差错控制编码理论。

（7，4）循环码是一种差错控制码，具有可靠性高的优点，在数字通信、军事领域中的应用非常广泛，通过CPLD/FPGA 来实现该码的编/译码器，既深入探讨了循环码的生成原理以利于数据传输，又是对可编程逻辑器件PLD实现数字系统的进一步运用和熟悉。

，本文利用了Altera公司提供的Quartus II9.0仿真软件对循环码的编、译码器进行了波形仿真及VHDL 模型，完成了本次毕业设计的研究内容。

[关键词]：循环码FPGA目录前言 (1)1循环码编码理论 (2)1.1 循环码的定义及性质 (2)1.1.1、循环码的性质 (2)1.1.2、循环码的定义 (2)1.1.3、循环编码原理 (2)1.1.4、循环码的编码方法 (2)1.1.5、举例：（7,4）循环码 (3)1.2 循环码的编码 (4)1.2.1、循环码的生成矩阵 (4)1.2.2、循环码的生成多项式 (4)1.2.3、生成多项式和码多项式的关系 (4)1.2.4、循环码的监督多项式和监督矩阵 (5)1.3 循环码的译码 (7)1.4 本章小结 (7)2 循环码的编译码器的FPGA实现 (7)2.1 FPGA及其设计原理简介 (8)2.1.1、FPGA介绍 (8)2.1.2、FPGA设计流程 (8)2.2 循环码编码器 (9)2.3 循环码译码器 (12)2.4循环编/译码器的设计 (16)参考文献 (23)附录 (25)1、英文原文： (25)2、英文翻译： (28)附录A系统源程序 (31)附录B：系统框图 (36)前言信息在传递过程中，可能因某种原因使传输的数据发生错误. 为减少和避免这类错误的发生，除提高硬件的可靠性外，在数据的编码上也应提供检错和纠错的支持. 具体做法是：在要传送的数据代码中加入若干个校验位，使之在传送过程中若发生错误则会生成非法代码而被发现，甚至能根据非法代码确定错误的位置而给予纠正，这种具有检错或纠错能力的编码即校验码，其中只能发现错误而不能纠正错误的编码为检错码，既能发现错误又能纠正错误的编码为纠错码.常见的校验码有奇偶校验码、海明校验码和循环冗余校验CRC码，它们都是将被校验的数据代码按k 位一组分组，每组添加r 个校验位，形成n 位一组的代码，故又称为（n,k）分组校验码. 传送时校验位和数据位被一起发出，若传送过程没发生错误，则接收方剔除校验位保留数据位，否则经校验给予纠正（对纠错码）或要求重发（对检错码）. 其中CRC 码既可检错又可纠错（与生成多项式的选取有关），是以数据块为对象进行校验的一种高效、可靠的检错和纠错方法，由于它的编解码简单、纠错能力强且误判概率很低, 因而在工业测控及通信系统中得到了广泛的应用。

LDPC码译码算法研究和FPGA实现的开题报告

LDPC码译码算法研究和FPGA实现的开题报告
标题：LDPC码译码算法研究和FPGA实现
摘要：
LDPC码是一种近年来广泛应用于通信领域的误差纠正编码技术，其具有低复杂度和好的纠错性能等优点，因此在Wi-Fi、蓝牙等无线通信标准中得到广泛采用。

在本课题中，我们将研究LDPC码在信道编码中的应用以及LDPC码的译码算法。

同时，我们还将通过FPGA实现译码算法，优化编码器和译码器的设计，提升算法的实时性和效率。

本文主要研究内容包括：
1. LDPC码的基本原理和编码方式。

2. LDPC码的译码算法，包括1. Min-Sum译码、2. SPA译码和
3. 消息传递译码等算法。

3. FPGA实现LDPC码译码算法的设计，优化编码器和译码器的结构和流程，提升算法的实时性和效率。

4. 对比不同译码算法和FPGA实现的效果，分析其性能和优缺点。

通过本次研究，可以深入掌握LDPC码的基本原理和译码算法，并通过对FPGA实现的优化，提升算法的实时性和效率，在通信领域的应用中发挥重要的作用。

关键词：LDPC码、译码算法、FPGA实现、通信。

基于FPGA的QSBC—LDPC码编码器的设计与实现

ｈｉｏｎｇｓｅｄａｄｔＩｅｓ — ｅｏｃ ”ｓｒｃｕｅｆｏｒｓｕｒｅｏｎｕｅｒｒｐｅ．ｇｈｃｄｉｐｅｎｈｅａｔＲｓｕｒｅｔｕｔｒｏｒｌｗｅｏｃｓｃｓｍｄａｅｐｏｏｓｄ
和难点之一。文以一组特定的ＱＢ — ＤＣ（ａｉｙｔｍａｉＢｏｋＣｒｕａｔＤＰＣｄｓ为例，细介绍本ＳＣＬＰＱｕｓ— ｓｅｔｌｃ — ｉｌｎＬＣ）ｏｅ码Ｓｃｃ详了如何利用Ａｌｒｔａ公司的Ｓｒｔ Ⅱ系列的ＦＧ器件实现ＱＳＣＬＰｅｔｉａｘＰＡＢ — ＤＣ码编码器的完整过程。考虑到各种实际
ｃｒｕａｉｇｒｇｓｅｓｉｃｌｔｎｅｉｔｒ
ＬＤＰＣｏｅＤｕｅｔｉｆｒｎｍａｄｆｐｒｃｉａｙｔｍｓ．ｂｏｈ＂ｌＳｅｓｒｃｕｅｆｈ，ｃｄ．ｏｄｆｅｅｔｄｅｎｓｏａｔｃｌｓｓｅｔＦｕｌ— ｐｅｄｔｕｔｒｏｒｔｅ
第２卷第６３期２００８年１月１
数
据
采
集
与
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Ｖｏ１ｏ．．２３Ｎ６
Ｎｏｖ．２０８０
ＪｕｎｌｆＤａａＡｃｕｓｔｎ８ｒｃｓｉｇｏｒａｔｑｉｉｉＬｏｅｓｎｏｏＰ
文章编号：０４９３（０８０一７３Ｏ１０—０７２０ＬＣ码编码器的设计与实现ＰＢ — ＤＰ

基于FPGA的QC-LDPC码分层译码器设计

基于FPGA的QC-LDPC码分层译码器设计彭阳阳;仰枫帆【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2014(000)002【摘要】Because the non-layered QC-LDPC codes which constructed through circle-cancellmethod can't use partly parallel structure,a new layered-decoding structure based on FPGA is proposed in this paper.The simulation results show that the performance of the improved decoding algorithm is better,compared with the traditional layered decoding algorithm. The design for 2048 code length, 3/4 code rate,(3,12) non-layered QC-LDPC codes can be completed under Strtix II EP2S60F484C3 FPGA of Altera,Inc.When the clock frequency is 90 MHz and the maximum iteration number is 5,the decoding throughput can be up to 93.85 Mbps.%针对抑制短环法构造的不可分层QC-LDPC码无法采用部分并行译码结构的问题，基于FPGA设计了一种新型的分层译码器。

实验仿真证明：相对于传统的分层译码算法，改进后的译码算法具有更好的性能表现。

选用Altera公司Strtix II系列的EP2S60F484C3器件，实现码长为2048、码率为3/4的（3，12）的不可分层QC-LDPC码分层译码器的布局布线，综合优化。

LDPC编译码技术研究和FPGA设计的开题报告

LDPC编译码技术研究和FPGA设计的开题报告一、研究背景由于数字通信技术的广泛应用，纠错编码技术得到了迅速发展，LDPC码作为一种全新的编码方式，在高速通信系统中得到了广泛应用。

LDPC码因其具有结构简单、解码效率高、容错性能好等优点，逐渐成为研究和应用领域的热点之一，被广泛应用于数字通信、数字广播电视、移动通信、存储系统等领域。

二、研究目的本次研究旨在探究LDPC编译码技术以及其在FPGA设计方面的应用。

具体来说，主要目标如下：1. 深入了解LDPC编码原理和解码算法，重点研究提高解码效率的方法。

2. 研究LDPC码在FPGA上的实现，包括仿真、综合、布局、布线等全流程设计。

3. 尝试提出新的优化方式，以提高LDPC编码效率和FPGA实现的性能。

三、研究内容本次研究的主要内容包括LDPC编码原理的学习、LDPC解码算法的研究和LDPC 在FPGA上的设计等方面。

1. LDPC编码原理的学习通过对LDPC编码的原理进行深入了解，掌握码字生成的方法及编码矩阵的构造原理、LDPC码的结构特点等相关知识。

2. LDPC解码算法的研究对LDPC解码算法进行研究，着重探究其缺陷和解决方案。

比如，改进前向后向算法、将部分信息译码引入到当前解码等优化方式，提高解码效率。

3. LDPC在FPGA上的设计使用VHDL语言，在FPGA平台上完成LDPC解码器的设计、仿真、综合、布局和布线等全流程设计。

通过实验来验证仿真结果和FPGA实现的准确性和性能指标。

四、研究方法本研究主要采用文献资料收集和分析法、比较分析法、仿真实验法和实际设计实践法。

文献资料收集和分析法：通过查阅相关书刊、网络数据库和研究论文等资料，了解和掌握LDPC编码原理、相关算法等内容。

比较分析法：对LDPC编码原理和LDPC解码算法进行比较分析，寻找优化解决方案策略。

仿真实验法：采用Matlab等模拟仿真软件进行仿真实验，验证LDPC解码算法的准确性与性能指标及实现方法。

LDPC码高效编译码器设计与FPGA实现

LDPC码高效编译码器设计与FPGA实现随着现代数字通信系统的飞速发展,低密度奇偶校验码(Low-DensityParity-Check)即LDPC码凭借其具有逼近香农(Shannon)极限的性能以及低复杂度的译码算法和高并行度的硬件实现架构成为了近年来信道纠错编码技术研究的重点。

本文深入研究了基于FPGA的LDPC码高效低存储量编译码器的实现方法。

论文的主要工作包括:研究LDP C码的编译码算法及并利用Matlab仿真软件完成校验矩阵的构造,对多种编译码算法进行仿真比较,最终完成高效LDPC码编译码器的FPGA实现。

本文首先介绍了LDPC码的基本概念和国内外发展现状,并通过对LDPC码的分类和表示方法的介绍引出LDPC码中的一类特殊码型——准循环低密度奇偶校验码(Quasi Cyclic-LDPC码),QC-LDPC码结合了结构性和随机性的特点,在保证LDPC码的信道性能不变的情况下,大大减小了编码算法的复杂程度,被广泛应用在众多数字通信系统当中。

其次,本文通过Matlab仿真,实现了LDPC码校验矩阵的不同构造方法,经过多次仿真测试分析各种构造方式的优缺点。

然后系统的分析和总结LDPC码的编译码方法,对传统译码算法和快速编码算法进行比较,并详细推导了LDPC码在高斯白噪声信道下置信传播译码算法的消息更新规则,以及由其演化而来的对数似然比译码算法和最小和译码算法,通过综合分析确定快速编码算法及最小和译码算法作为高效LDPC码编译码器的基本设计思想。

最后,本文根据快速编码算法,选取基于IEEE 802.16e标准的校验矩阵,只存储基矩阵中每个子矩阵的首地址,并通过正向反向双向递归计算校验位。

设计了一种高效低存储的LDPC码编码器,节省了FPGA逻辑资源开销并提高了编码速度。

而译码器的设计则根据最小和译码算法,变量节点和校验节点的更新均采用块间并行、块内串行的方式进行。

该方案可有效降低译码器对硬件存储空间的占用,并降低了译码电路的布线复杂度。

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【摘要】重点给出了基于ＲＡ结构的多元ＬＤＰＣ码编码方法以及基于Ｍａｘ—ｌｏｇ—ＢＰ译码算法的ＦＰＧＡ硬件实现方，可以满足一般的水声通信要求。【关键词】多元ＬＤＰＣ码；ＦＰＧＡ；硬件实现【中图分类号】ＴＢ５６７【文献标志码】Ａ
码方案。
２基于ＲＡ结构的ＦＰＧＡ编码器设计
ＬＤＰＣ码的码字向量由信息位与校验位组成，
基于ＲＡ结构的ＬＤＰＣ快速编码算法的编码过程很
目前在各种数字通信系统中使用二元ＬＤＰＣ码的应用已比较广泛。但相同参数下的多元ＬＤ —
这就形成了所要的码字。在具体实现中，运用查找
小短环和停止集对译码收敛性的影响＿】－２］。因
此多元ＬＤＰＣ码可以设计出具有更低错误平层
表的形式，将校验矩阵日的非零元素的列地址存储
ＸＩＡＯＨｕｉｍｉｎ，ＷＡＮＧＰｅｎｇｘｉａｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｏｎｇｘｕｎＤｅＭｇｎｏｆＣｏｄｅｒａｎｄＤｅｃｏｄｅｒｆｏｒｑ－ａｒｙＬＤＰＣＣｏｄｅｓＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ
消耗情况来看，其可以满足一般的通信要求。将此
硬件实现方案应用到水声通信网络中，可以实现信息的高速有效传输，结合无线电技术在海洋里建立起全方位、立体通信，有助于人们对海洋的观测及
开发。
性能，其克服了其他纠错码的缺点，是目前发现的距香农限最近的信道编码。ＬＤＰＣ码自从被重新发现之后，得到了广泛的关注，是继Ｔｕｒｂｏ码后信道编码领域的又一研究热点，成为第四代移动通信的首选编
麟咖
ａｓｔｈｅＭａｘ－ｌｏｇ－ＢＰｄｅｃｏｄｉｎｇａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｅｍｐｈａｓｉｓｌｙ．Ｆｒｏｍｔｈｅｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅ，ｓｐｅｅｄ，ａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｃｏｄｅｒａｎｄｄｅｃｏｄｅｒ，ｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍｏｓｔｆｏｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｓｏｕｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ＰＣ码比二元ＬＤＰＣ码的Ｔａｎｎｅｒ图更加稀疏，围长更大，这种特性便于ＬＤＰＣ码的优化设计，减
简单，实现起来主要分为两部分。首要计算校验矩阵中非零元素与信息位的乘积，其次再运用迭代的思想计算校验位，之后将信息位与校验位合并，
器件与电路口
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基于ＦＰＧＡ的多元ＬＤＰＣ码
‘ 实用设计・
编译码器的设计米
肖慧敏，王鹏翔，王中训
（烟台大学
光电信息科学技术学院，山东
烟台２６４００５）
ｓｙｓｔｅｍｓ・
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｑ－ａｒｙＬＤＰＣｃｏｄｅｓ；ＦＰＧＡ；ｈａｒｄｗａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ
１引言
低密度奇偶校验（ＬｏｗＤｅｎｓｉｔｙＰａｒｉｔｙＣｈｅｃｋＣｏｄｅ，ＬＤＰＣ）码作为一种高效的纠错码，具有良好的
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＴｈｅｓｃｈｅｍｅｏｆＦＰＧＡｈａｒｄｗａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＲＡｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｏｄｅｒｏｆｒｑ－ａｒｙＬＤＰＣｃｏｄｅｓａｓｗｅｌｌ
嘲
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＯｐｔｏ — ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＹａｎｔａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＹａｎｔａｉＳｈａｎｄｏｎｇ２６４００５，Ｃｈｉｎａ）