多元LDPC-CPM编码调制系统的FPGA设计

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuguai19811025
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在信息化快速发展的今天,信息的传输需要更高质量、更加快速,但是通信的可靠性和有效性是相互矛盾的,高性能的编码和高效的调制是解决这对矛盾的关键技术。本文采用多元LDPC(低密度奇偶校验)码与CPM(连续相位调制)技术联合以提高无线通信系统的可靠性和有效性。CPM是一种兼顾功率利用率和频带利用率的高效调制方式;二元LDPC码是目前最接近香农限的编码方式之一,多元LDPC相比二元LDPC具有更好的纠错性能和更低的错误平台,而且与高阶CPM联合时省去比特到符号之间的转换,减少信息量的丢失,提高系统性能,但是存在算法复杂度高,不易于硬件实现等问题,限制了多元LDPC和CPM调制技术的工程应用。针对该问题本文研究了性能优异、易于硬件实现的算法,并进行了多元LDPC-CPM编码调制系统的FPGA设计,对多元LDPC和CPM调制技术的工程应用具有重要意义。本文首先概述了LDPC码和CPM调制技术的发展历程和应用现状,重点研究了多元LDPC编译码算法,确定采用QC(准循环)LDPC编码算法和Mixed-FFT-BP译码算法。QC-LDPC编码算法校验矩阵子矩阵具有循环特征,编码时存储量和运算量较低;Mixed-FFT-BP译码算法能够减少乘法器的使用,降低逻辑资源消耗,还能够保证运算过程中的数据精度,降低量化误差。然后研究了CPM调制、解调技术,将CPM信号通过Rimoldi分解成连续相位编码器(CPE)和无记忆调制器(MM),易于采用查找ROM表方法实现CPM调制;CPM解调技术采用了基于Max-Log-MAP算法的软输入软输出(SISO)的检测算法,能够降低CPM解调的实现复杂度。随后利用Matlab软件对多元LDPC-CPM编码调制系统中码长、码率、内外迭代次数等参数进行仿真,分析对系统误码率性能的影响;对CPM调制的进制数、关联长度、调制指数和脉冲波形进行仿真,分析对系统频带利用率的影响,确定合适的系统参数。最后重点对确定参数的多元LDPC-CPM编码调制系统进行FPGA设计实现,并采用Labwindows软件编写的上位机测试软件进行系统联合验证和系统测试,结果表明达到指标要求。
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