20世纪八九十年代起,国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data System,CCSDS)陆续制定发布了一系列的卫星通信系统的协议规范和标准,规定了信道编码中的包括Turbo码和低密度校验(Low-Density ParityCheck,LDPC)码的码型和码率等参数,CCSDS标准已经在卫星通信中应用多年。LDPC码凭借其优异的性能和在卫星数字广播中的广泛应用,逐渐走入了星间和星地高速通信系统的视野中,并有望成为自由空间光通信(Free Space Optics communications,FSO communications)系统中的主要信道编码方案。近年来,FSO通信已经成为了无线通信系统中的研究热点。FSO通信是指利用无线激光来代替有线光纤,与有线光纤相比,无线激光具有传播距离远,传播路径相对自由的特点。相比传统的射频通信,FSO通信具有更大的带宽和更高的数据速率。本文以卫星间的无线激光通信为应用场景,研究LDPC码作为卫星间信道编码方案的前向纠错码,在无线激光通信中的应用。使用现场可编程门阵列(FileProgrammable Gate Array,FPGA)为设计平台,研究LDPC码的编码和译码方法,优化编码和译码的方式来提高编码器和译码器的吞吐率。简单介绍了LDPC译码算法的研究进展和使用FPGA实现LDPC码译码器的已有成果。本文比较了基于置信度传播(Belief-Propagation,BP)的几种算法的实现复杂度,包括和积算法(Sum-Product Algorithm,SPA),分层译码算法(Layered Decoding Algorithm,LDA),最小和算法(Min-Sum Algorithm,MSA)以及它的延伸算法:归一化最小和算法(Normalization MSA)和偏移最小和算法(Offset MSA)。最终选择使用收敛速度更快,且性能接近和积算法的基于归一化最小和的LDA来进行硬件实现,并具体根据性能仿真曲线来选择LDA的各种参数,比较定点与浮点的性能等。详细介绍了在LDPC码高速编译码器实现过程中的问题和解决方法,以及编译码各个模块的逻辑结构以及功能,并给出经过Vivado设计套件进行综合仿真之后的资源消耗以及时序结果。FPGA仿真实验使用的芯片为Xilinx公司的Virtex-7系列的xc7vx690tffg1927-2L,经过综合和布局布线之后,其中编码器工作频率最高可达400MHz,理论吞吐率可达48 Gbps。在译码器的实现过程中,提出一种基于帧间流水线的译码结构,通过存储多帧外信息的方式来提高译码器的吞吐率。译码器工作主频最高为400 MHz,单核译码器的吞吐率可达4 Gbps,FPGA芯片在放置5个译码器单核之后,单芯片译码器吞吐率可达20 Gbps。