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OFDM系统中高性能LDPC码解码器的研究与实现

向波  
【摘要】: 随着多媒体广播、蜂窝通信、VLSI技术不断向前发展,移动用户数量和业务成指数关系增长。下一代通信系统必然具有大容量、高速度以及低功耗的特点。由于全球无线电环境千变万化,各种标准层出不穷,多模式可配置移动终端是大势所趋。为了保证传输的可靠性,FEC码获得了高速发展和广泛应用。作为最接近香农极限的FEC码,LDPC码被广泛应用于DVB-S2、DTMB、CMMB、WLAN、WiMAX等系统中。因此,设计高性能LDPC码解码器是当前研究热点之一。 由于存在大量的并行计算、存储器读写访问以及寄存器翻转,高速LDPC码解码器的功耗和面积都比较大。而提高并行度会带来很多问题,诸如数据相关性、可配置性以及存储器访问冲突等。本论文针对不同应用环境设计LDPC码解码器,解决高并行度带来的相关问题,优化它们的功耗和面积,提高它们的可配置性。 通过加快算法收敛速度、横向更新和纵向更新完全交叠、双通道并行计算、以及深度流水线等关键技术,解码器的吞吐率得到进一步提高。通过减少存储器访问、动态门控时钟、提前终止策略以及并行和流水线处理等关键技术,进一步降低了解码器的功耗。通过降低计算复杂度、减少存储器资源、优化存储器结构以及提高利用率等关键技术,进一步减小了解码器的面积。 基于以上关键技术的研究,设计并实现了四块不同并行度的解码器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。解码器Ⅰ和Ⅱ的吞吐率达到100Mb/s,适合于DTMB和CMMB等多媒体广播系统;解码器Ⅲ和Ⅳ的吞吐率大于250Mb/s,适合于WiMAX和4G等高速蜂窝移动通信系统。所有以上关键技术和方法都通过了解码器芯片的验证和测试。


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