基于FPGA的一类低密度奇偶校验码的实现

本设计用可编程逻辑器件(FPGA)实现了一种低密度奇偶校验 LDPC(Low Density Parity Check)码。本文所提到的 LDPC 码是采用并行编码和部分并行译码结构。同时本文采用的是一种系统码结构,这种码的最主要的优点就是它的生成矩阵能够很容易地从奇偶校验矩阵的一定变换而得到,这样,应用 FPGA 实现译码器的同时,能够简单有效地实现对应的编码器。该设计是针对分组块长为345比特,码率为4/5,采用了6位量化方案。本文用现场可编程门降列(FPGA)实现了 LDPC 码的编码,译码电路,并且通过 QUARTUS 仿真测试以及下载到实验板 ATERA 芯片的调试,表现出好的纠错性能。

一类低密度奇偶校验码的设计

低密度奇偶校验码(LDPC)是哥拉格于1962年提出的一种性能非常接近香农限的好码,并被MacKay和Neal两度重新发现,且证明了它在与基于BP(Belief Propagation)的迭代译码算法相结合的条件下具有逼近Shannon限的性能。LDPC码的优异的性能及其在信息可靠传输中的良好应用前景,成为当今信道编码领域最瞩目的研究热点。笔者选用国际电信联盟推出的一种方案,设计了一类低密度奇偶校验LDPC(LowDensityParityCheck)码。设计是针对分组块长为276比特,码率为0.7572,采用了6位量化方案。根据可编程逻辑器件(CPLD)的结构特点,提出了LDPC码的译码器结构和相应的编码器结构及其具体实现方案,并对编码方案进行了严密推导。该LDPC码适合用于ADSL传输。

LDPC译码中新的有效校验节点更新方法

文中给出了各种最小和算法相关的LDPC码解码算法和它们的并行实现中校验节点更新的典型硬件结构。对于归一化MS的一个校验节点更新,如果当前行的权重是dc,则需要dc次乘,因此,如果dc很大,必然导致高的复杂度。提出一种新的校验节点更新方法,对于高速率LDPC码的归一化MS算法和匹配行重量的MS算法,能够明显减少比较/选择运算次数。仿真表明,Nor-MS算法和Rwm-MS算法的性能与Log-BP算法性能很相近,但复杂度大大降低。可见,Nor-MS算法和Rwm-MS算法也是LDPC码解码的一种很好的可选方法。