单元旭+崔闻

摘 要： 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。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，最后从吞吐量和资源消耗两方面进行仿真验证。

关键词： LDPC； 译码器； 流水线； FPGA

中图分类号： TN91?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）21?0015?04

Design and simulation of pipeline style LDPC decoder based on FPGA

SHAN Yuan?xu， CUI Wen

（School of Electronics and Information Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001， China）

Abstract： LDPC code in deep space communication has very good practical value， and has been widely used in optical fiber communication， satellite digital video and audio broadcasting. A new method to design LDPC decoder is proposed. The idea of pipeline is abstracted from decoding algorithm and applied to the overall design of decoder. Based on this method， a decoder with simple structure， which can process multiple parallel frames， was designed. Its throughput and resource consumption were verified by simulation.

Keywords： LDPC； decoder； pipeline； FPGA

0 引 言

LDPC码已被广泛应用于深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域[1]。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[2]，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，将流水线思想应用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，最后通过仿真对其性能进行验证。

1 归一化最小和译码算法的流水线化

归一化最小和译码算法分为两步迭代，即变量节点运算（VNP）与校验节点运算（CNP）。

VNP：

[qnm=Pn+m∈M（n）＼mrmn] （1）

CNP：

[rmn=n∈N（m）＼nsign（qnm）×minn∈N（m）＼nqnm×α] （2）

式中：[M（n）]表示[H]矩阵中第n列中1的所有位置；[N（m）]表示[H]矩阵中第m行中1的所有位置；[M（n）＼m]表示从[M（n）]中去掉第m行那个1之后的子集；[N（m）＼n]表示从[N（m）]中去掉第n列那个1之后的子集；Pn表示第n列对应的接收到的初始电平值；[qnm]表示本次迭代中第n列第m行那个1对应的变量节点运算结果；[rmn]表示本次迭代中第m列第n行那个1对应的校验节点运算结果；[α]为归一化因子。初始化时先进行VNP运算，此时的rmn均为0。……