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【6h】

CCSDS标准下低密度奇偶校验码的研究与实现

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1 绪 论

1.1 数字通信系统及信道模型

1.2 纠错编码理论与发展

1.3 LDPC码的研究现状

1.4 CCSDS标准下LDPC编译码算法的研究意义

1.5 本文的主要内容

2 CCSDS标准下LDPC编译码的基本原理

2.1 线性分组码

2.2 LDPC码的定义与结构表示

2.3 CCSDS标准下LDPC码的编码原理与算法

2.4 本章小结

3 CCSDS标准下LDPC码的译码算法研究与性能分析

3.1 基于置信传播算法的译码算法

3.2 基于比特翻转的译码算法

3.3 性能分析

3.4 本章小结

4 CCSDS标准下的LDPC码编译码算法的FPGA实现

4.1 芯片及开发软件介绍

4.2 CCSDS深空标准的编码器实现

4.3 CCSDS深空标准的译码器实现

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录

A. CPN对应译码器存储阵列表

B. VPN对应译码器存储阵列表

C. 作者在攻读学位期间发表的论文及专利目录:

D. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录:

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摘要

信道编码理论及技术作为现代通信系统的关键技术,近几十年经历了飞速的发展。大量的研究成果不断地涌现。LDPC码作为信道编码的一个十分重要的研究方向。其接近香农极限的优异纠错编码性能和较低的复杂度,使得 LDPC在无线通信领域,数据存储领域得到广泛的应用。结合近地和深空的信道特点,CCSDS提出了基于CCSDS标准的近地应用和深空应用的LDPC码。但是并未给出编码和译码的详细设计和实现方法。
  本文对 LDPC码的编译码算法及实现进行了比较深入的研究,其中着重研究了 LDPC码的译码算法的硬件实现。研究内容主要包括两个方面:其一为译码算法的性能,其二为译码算法的复杂度。
  论文以深空通信标准下的(1408,1024)码进行验证。首先介绍 LDPC码的基本原理,主要包括LDPC码的定义,结构及表示方法。然后,简单介绍基于CCSDS标准的LDPC码的编码算法及校验矩阵H的构造方法。结合生成矩阵的特殊结构设计编码器。接着,对 LDPC码的硬判决和软判决译码算法的误码率性能和复杂度进行了重点研究。通过MATLAB搭建仿真平台,仿真了不同的译码算法及不同参数设置在本系统中的性能差别。通过比较和分析不同算法的复杂度和性能,折衷选择性能较好,复杂度较低的算法。并根据 FPGA资源,修改了本标准下最优的译码算法的具体实现方式,最终完整地以硬件实现了该算法。论文的最后,给出了相应的测试结果,说明了编码器和译码器的性能能够满足CCSDS标准下通信系统的要求。

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