短波宽带调制解调器中FPGA功能模块设计与实现

摘要

Turbo均衡可以有效的消除码间干扰(ISI),LDPC码具有接近香农限的性能,将这两项技术应用到短波通信中,可以进一步提高系统的性能。频域Turbo均衡不仅具有时域Turbo均衡的性能,而且复杂度更低。
　　首先介绍了短波宽带调制解调器中频域Turbo均衡的实现方案,然后研究了LDPC码的基本原理和两种LDPC码编码算法,分析了和积译码和最小和译码算法。为了方便 QC-LDPC码译码器的FPGA实现,给出一种改进的量化译码算法,并基于该算法实现了码率码长可配置的QC-LDPC码译码器。
　　最后,针对频域Turbo均衡中的离散傅里叶变换,研究了FFT的主要算法,包括 Cooley-Tukey算法、素因子分解算法、Winograd傅里叶变换算法,并基于FPGA实现了一种的长度可配置的FFT处理器。
　　基于FPGA实现的QC-LDPC码译码器和FFT处理器已用于工程项目中。

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第一章 绪论

1.1短波通信概述

1.2信道均衡技术的发展

1.3 Turbo均衡技术简介

1.4主要内容和章节安排

第二章 短波宽带调制解调器系统概述

2.1系统总体设计

2.2频域均衡算法

2.3硬件平台及均衡系统实现

第三章 码率码长可配置的QC-LDPC译码器实现

3.1 LDPC码基本原理

3.1.1线性分组码概述

3.1.2 LDPC码的Tanner图表示

3.1.3 QC-LDPC码

3.2 LDPC码编码算法

3.2.1基于近似下三角矩阵的编码

3.2.2 IEEE 802.16e 标准中LDPC码的编码

3.3 LDPC码译码算法

3.3.1和积译码算法

3.3.2概率测度下的和积译码算法

3.3.3其它测度的和积译码算法

3.3.4最小和译码算法

3.4码率码长可配置的QC-LDPC译码器的设计与实现

3.4.1 QC-LDPC码的选择

3.4.2改进的量化译码算法

3.4.3译码器的总体设计

3.4.4码率可配置的译码器设计与实现

3.4.5码长可配置的译码器实现

3.5译码器的仿真与验证

第四章 长度可配置的FFT处理器实现

4.1 FFT概述

4.1.1离散傅里叶变换(DFT)

4.1.2 FFT算法的发展

4.2 FFT算法

4.2.1 Cooley-Tukey算法

4.2.2素因子算法

4.2.3 Winograd傅里叶变换(WFTA)

4.3 FFT处理器的FPGA实现

4.3.1 FFT处理器的设计与实现

4.3.2 FFT处理器的仿真与验证

第五章 总结与展望

致谢

参考文献