Preview

Вопросы радиоэлектроники

Расширенный поиск

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ДЕКОДЕРА LDPC-КОДОВ ПО АППАРАТНЫМ РЕСУРСАМ

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время коды LDPC (Low-Density Parity-check Code (коды с малой плотностью проверок на четность)) массово используются в нескольких стандартах передачи данных. Существует несколько способов декодирования по надежностям, полученным при демодуляции данных, принятых из зашумленного канала. Наиболее адаптированным способом для аппаратной реализации с минимальной потерей в корректирующей способности является алгоритм минимальной суммы (min-sum). В зависимости от применения существуют параллельный, последовательный и последовательно-параллельный способы реализации данного алгоритма. Наибольшей пропускной способностью является алгоритм, реализованный параллельным способом, то есть обменом вероятностью между символьными и проверочными вершинами графа Таннера. Данная реализация требует наибольших аппаратных ресурсов. В статье предложен декодер LDPC и способ его функционирования с меньшими аппаратными ресурсами за счет усовершенствования параллельного алгоритма min-sum, а именно за счет одного подсчета надежностей от проверочной вершины для символьных вершин, с разницей только в коммутации этих значений для символьной вершины, и за счет оптимизации (по аппаратным ресурсам) сумматоров в символьных вершинах.

Об авторе

П. С. Поперечный
АО «Научно-производственный центр “ЭЛВИС”»
Россия

аспирант, ИППМ РАН;

инженер, АО «Научно-производственный центр “ЭЛВИС”»

124498, Москва, Зеленоград, проезд № 4922, д. 4, стр. 2, тел.: 8 (495) 913-31-88.



Список литературы

1. Eroz M., Sun F., Lee L. DVB-S2 low density parity check codes with Shannon limit performance. Int. J. Satell. Commun. Network. 2004, pp. 269–279.

2. Сравнительный анализ аппаратных архитектур декодера LDPC-кодов для систем радиосвязи IEEE802.11ad / А. А. Шевченко, Р. О. Масленников, А. А. Мальцев, М. В. Пантелеев, А. Ф. Клюев, А. Г. Ветчинкин // Всероссийская научно-техническая конференция МЭС-2014: сб. трудов. Ч. 1. М.: ИППМ РАН, 2014. С. 256–265.

3. Aziz S. M., Pham M. D. Implementation of Low Density Parity Check Decoders using a New High Level Design Methodology. Journal of computers, 2010, no. 5, pp. 81–90.

4. Хлынов А. А. Оптимизация min-sum алгоритма декодирования LDPC-кодов // Труды МФТИ. 2016. № 4. С. 13–17.

5. Подойницына В. Аппаратная реализация декодеров LDPC-кодов [Электронный ресурс]. 2011. URL: http://omoled.ru/publications/view/40 (дата обращения: 23.03.2017)

6. Worthen A. P., Stark W. E. Low-Density Parity Check Codes for Fading Channels with Memory. 36th Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing. Electrical Engineering and Computer Science University of Michigan, 1998, pp. 1–9.

7. Башкиров А. В., Ситников А. В., Хорошайлова М. В. Оптимизация аппаратной архитектуры LDPC-декодера, применяемого в стандарте радиосвязи IEEE802.11n // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2014. № 3. С. 97–99.

8. Sha J., Gao M., Zhang Z., Li. L. An FPGA Implementation of Array LDPC Decoder. IEEE1-4244-0387 APCCAS2006. Institute of VLSI design, Nanjing, 2006, pp. 1675–1678.

9. Овечкин Г. В. Применение min-sum алгоритма для декодирования блоковых самоортогональных кодов / Вестник Рязанского Государственного Университета (РГРУ). 2012. № 5. С. 87–92.

10. Chung Y., Forney G. D., Richardson T. J., Urbanke R. On the Design of Low Density Parity Check Codes within 0.0045 dB of the Shannon Limit. IEEE Comm Let, Feb. 2001, pp. 58–60.

11. Крук Е. А. Вопросы передачи и защиты информации: cб. статей. СПб.: СПбГ АП, 2006. 226 с.

12. Эльшафеи М. А. Метод помехоустойчивого кодирования телеметрической информации, исправляющий пропуски и инверсии битов // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2014. № 10. С. 328–346.

13. TM Synchronization and Channel Coding–Summary of Concept and Rationale. Report Concerning Space Data System Standard. Informational Report CCSDS130.1-G-2. Green Book, iss. 2, Nov., 2012. Washington, DC, USA, CCSDS, 2012, pp. 345–353.

14. Andreadou N., Pavlidou F.-N., Papaharalabos S., Mathiopoulos P. T. Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check (QC-LDPC) Codes for Deep Space and High Data Rate Application. International Workshop on Satellite and Space Communications (IWSSC2009). IEEE, 2009, pp. 225–229.

15. Islam R. M., Kim J. Quasi Cyclic Low Density Parity Check Code for High SNR Data Transfer. Radioengineering, 2010, vol. 19, no. 2, pp. 356–362.

16. Low Density Parity Check Codes for Use in Near-Earth and Deep Space Application. Experimental Specification. CCSDS131.1-O-2, 2007. Available at: https://cwe.ccsds.org/sls/docs/SLS-CandS/Meeting%20Materials/2008/200810.BerlinInput/NASA.LDPCgreenStuff2.pdf (accessed 09.01.2017)

17. Divsalar D., Dolinar S., Jones C. Construction of Protograph LDPC Codes with Linear Minimum Distance. IEEE International Symposium on Information Theory, 2006, pp. 664–668.

18. Thuy V. N., Aria N. Rate-Compatible Short-Length Protograph LDPC Codes. IEEE Communications Letters, 2013, vol. 17, no. 5, pp. 948–951.

19. Digital Video Broadcasting (DVB). Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 1: DVB-S2. ETSI EN302 307–1, 2014–11, V.1.4.1.

20. Forward Error Correction for high bit-rate DWDM submarine systems. ITU-T Recommendation G.975.1, 02.2004.

21. Штомпель Н. А. Методы мягкого декодирования кодов с малой плотностью проверок на четность. Харьков: Вестник НТУ, 2013. № 27, С. 163–167.

22. William E. R., Lin S. Channel Codes. Classical and Modern. Cambridge University Press. 2009. 692 p.

23. Leiner Bernhard M. J. LDPC Codes – a brief Tutorial. Stud. ID: 53418L, 2005.

24. Декодер LDPC-кодов для цифрового телевидения / С. И. Егоров, В. О. Авдеев, Э. И. Ватутин, В. С. Панищев // Известия вузов. Приборостроение, 2013. № 6. С. 54–59.

25. Патент RU168602. Декодер LDPC. 10.02.2017, 28.06.2016.

26. Разработка устройства для вычисления результата операции скалярного произведения векторов на базе интрамодулярного разложения комплексных чисел в модулярной арифметике / В. М. Амербаев, Р. А. Соловьев, Д. В. Тельпухов, П. С. Поперечный, В. С. Рухлов, А. Н. Щелоков, А. С. Михмель // Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. № 6. С. 95–105.

27. Соловьев Р. А., Тельпухов Д. В., Рухлов В. С., Поперечный П. С. Особенности проектирования модулярных многовходовых сумматоров с помощью современных САПР // Информационные технологии. 2015. № 9. С. 694–699.


Для цитирования:


Поперечный П.С. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ДЕКОДЕРА LDPC-КОДОВ ПО АППАРАТНЫМ РЕСУРСАМ. Вопросы радиоэлектроники. 2017;(8):24-33.

For citation:


Poperechny P.S. OPTIMIZATION OF PARALLEL DECODERS OF LDPC-CODES IN HARDWARE RESOURCES. Issues of radio electronics. 2017;(8):24-33. (In Russ.)

Просмотров: 48


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2218-5453 (Print)
ISSN 2686-7680 (Online)