m基于CCSDS标准的LDPC编码器的FPGA实现,包含testbench,码长1024,码率0.5

1.算法仿真效果

vivado2019.2仿真结果如下：

2.算法涉及理论知识概要

      LDPC码是一种具有稀疏校验矩阵的线性分组码，由Robert G. Gallager在1962年首次提出。它利用图论中的 Tanner 图来表示其编解码结构，其中节点分为变量节点和校验节点。变量节点对应于消息比特，而校验节点则对应于对变量节点的线性约束。对于码长为N、码率为R的LDPC码，其编码过程可以通过以下步骤实现：

       CCSDS标准定义了一套适用于空间通信系统的LDPC编码方案，该方案规定了特定的校验矩阵结构和编码流程。对于CCSDS-LDPC(1024,512)码，其特点是使用准循环结构，确保了良好的纠错性能和较低的实现复杂度。

       在实际编码过程中，CCSDS LDPC编码器通常采用一种高效的硬件友好的编码算法，例如累积和编码（Accumulate-Repeat-Jagged-Edge，ARJ）或其他适合于准循环结构的算法。

若已知CCSDS-LDPC(1024,512)码的校验矩阵H，编码过程可以简化为：

   1).将信息比特序列按照指定方式填充到一个长度为1024的向量u中；

   2).对于每一个校验节点对应的子矩阵块，计算其线性组合，如果结果不符合偶校验条件，则相应地翻转变量节点比特，直至满足所有校验关系。

3.Verilog核心程序

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2024/04/15 15:00:23
// Design Name: 
// Module Name: TEST_encoder_top
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//
 
 
module TEST_encoder_top();
 
 
reg	 i_clk;// 时钟信号
reg	 i_rst;// 复位信号
 
initial// 初始状态设置
begin
	i_clk = 0;// 初始化时钟信号为低电平
	i_rst = 0;// 初始化复位信号为低电平
	# 20 i_rst = 1;// 20个时间单位后复位信号变为高电平
end
 
always # 5 i_clk = ~i_clk;// 产生时钟信号，每5个时间单位翻转一次
 
 
// 定义中间数据信号
reg xin;
always @ (posedge i_clk or negedge i_rst)// 在时钟上升沿或复位信号有效时更新中间数据
begin
if(!i_rst)
	xin <= 1'b0;
else if(count >= 0 && count <= 1023)// 在特定计数值范围内从文件读取数据
	#1 $fscanf(fid,"%d",xin);// 延迟1个时间单位后执行文件读取操作
else
	xin <= 1'b0;// 计数值超出范围时，中间数据清零
end
 
	
wire	o_frame;
wire	o_encode;
 
// 实例化LDPC_tops模块
LDPC_tops LDPC_tops0(
		.i_clk        (i_clk),
		.i_rst        (i_rst),
		.i_x          (xin),
		.i_en         (enables),
		
		.o_frame      (o_frame),
		.o_encode     (o_encode)
		);
 
 
endmodule