多元LDPC-CPM编码调制系统的FPGA设计

摘要

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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目录

第1章 绪论

1.1 课题背景意义

1.2 国内外研究现状及发展

1.3 本文主要内容和章节安排

第2章 多元LDPC-CPM编码调制技术研究

2.1 多元LDPC编码原理

2.2 多元LDPC码译码原理

2.3 CPM调制技术研究

2.4 CPM解调技术研究

2.5 本章小结

第3章 多元LDPC-CPM编码调制系统仿真

3.1 多元LDPC-CPM联合编码调制系统

3.2 系统参数仿真及分析

3.3 本章小结

第4章 多元LDPC-CPM系统的FPGA设计

4.1 FPGA的设计开发

4.2 多元LDPC码编码器的FPGA设计

4.3 多元LDPC码译码器的FPGA设计

4.4 CPM调制器FPGA设计

4.5 CPM解调器FPGA设计

4.6 系统测试

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢