基于FPGA的QC-LDPC高速譯碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開題報(bào)告

基于FPGA的QC-LDPC高速譯碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開題報(bào)告一、選題背景及研究意義隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)高速、高效的編碼與譯碼算法需求越來越迫切。其中，基于低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC碼）的編碼與譯碼算法因其良好的性能被廣泛應(yīng)用于無線通信、數(shù)字電視等領(lǐng)域。而針對(duì)高速通信系統(tǒng)對(duì)于譯碼速度的需求，將LDPC算法與可編程邏輯設(shè)備——FPGA相結(jié)合成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。本項(xiàng)目擬以FPGA為基礎(chǔ)，依托LDPC編碼與譯碼算法，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)高速、高效的QC-LDPC譯碼器，為實(shí)現(xiàn)高速通信系統(tǒng)提供技術(shù)支持。二、課題研究?jī)?nèi)容1.QC-LDPC碼碼本設(shè)計(jì)：選定適合實(shí)際應(yīng)用的碼本參數(shù)，進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)前的預(yù)處理工作。2.碼字譯碼算法設(shè)計(jì)：基于QC-LDPC碼的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合適的硬件譯碼算法，并通過MATLAB等軟件驗(yàn)證算法的正確性和性能。3.譯碼器硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將前兩步的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼器結(jié)構(gòu)，并對(duì)其優(yōu)化。4.譯碼器功能驗(yàn)證與性能評(píng)估：采用標(biāo)準(zhǔn)碼本進(jìn)行譯碼器功能測(cè)試，并對(duì)性能進(jìn)行評(píng)估和分析，對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。三、研究基礎(chǔ)和難點(diǎn)1.FPGA編程基礎(chǔ)：需要具備一定的FPGA編程和硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，了解Verilog等硬件設(shè)計(jì)語言的使用。2.LDPC碼本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：需要具備一定的LDPC碼本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，了解LDPC碼的結(jié)構(gòu)以及選擇碼本參數(shù)的方法。3.碼字譯碼算法設(shè)計(jì)：需要掌握LDPC算法的相關(guān)研究成果以及針對(duì)QC-LDPC碼的優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方法。4.譯碼器硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：需要考慮到FPGA器件的硬件資源限制，進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)需要考慮到節(jié)約器件資源。5.譯碼器功能驗(yàn)證與性能評(píng)估：需要具備對(duì)標(biāo)準(zhǔn)碼本進(jìn)行譯碼驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)譯碼性能進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化的能力。四、研究方法和步驟1.查閱和研究LDPC碼及QC-LDPC碼譯碼算法的相關(guān)文獻(xiàn)和研究成果，了解碼本設(shè)計(jì)和譯碼算法的基本原理。2.根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，選擇適合的LDPC碼本參數(shù)進(jìn)行QC-LDPC碼本設(shè)計(jì)，并進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)前的預(yù)處理工作。3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)適合FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的QC-LDPC碼譯碼算法，通過MATLAB等軟件驗(yàn)證算法正確性與性能。4.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)QC-LDPC碼譯碼器的硬件結(jié)構(gòu)，在考慮FPGA硬件資源限制的前提下，進(jìn)行性能優(yōu)化。5.實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)碼本的譯碼功能測(cè)試，并對(duì)性能進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，完成設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)工作。五、預(yù)期成果1.實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于FPGA的QC-LDPC高速譯碼器，并針對(duì)實(shí)際通信應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行性能評(píng)估。2.驗(yàn)證優(yōu)化方案的可行性，提出能夠優(yōu)化譯碼器性能的方法，并為更高效的通信系統(tǒng)提供技術(shù)支持。3.撰寫論文，介紹針對(duì)QC-LDPC編碼的高速譯碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，總結(jié)、歸納研究成果。六、進(jìn)度安排第一階段：2021年9月-10月查閱相關(guān)研究文獻(xiàn)，針對(duì)QC-LDPC碼的碼本設(shè)計(jì)和譯碼算法設(shè)計(jì)進(jìn)行呈現(xiàn)。第二階段：2021年11月-2022年1月對(duì)選定的QC-LDPC碼本進(jìn)行預(yù)處理，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)適合FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的QC-LDPC碼譯碼算法。第三階段：2022年2月-2022年4月設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)QC-LDPC碼譯碼器的硬件結(jié)構(gòu)，并對(duì)性能進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化。第四階段：2022年5月-20