Konfigurowalny dekoder kodów LDPC implementowany w układzie FPGA

• Autorzy: Sułek W.

Warianty tytułu

EN

Configurable LDPC decoder implemented in FPGA device

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kody LDPC są jednymi z najlepszych znanych klas kodów nadmiarowych, służących do korekcji błędów w kanale telekomunikacyjnym. W niniejszej pracy zaprezentowano opisany w języku VHDL konfigurowalny dekoder podklasy kodów LDPC zorientowanych na efektywną sprzętową implementację. Możliwe jest dostosowanie dekodera dla dowolnego kodu LDPC ze zdefiniowanej podklasy, jak również konfiguracja pewnych parametrów dekodera decydujących o jego własnościach strukturalnych oraz własnościach korekcyjnych systemu. W artykule przedstawiono możliwości konfiguracji dekodera oraz wyniki implementacji: zasoby strukturalne oraz przepustowość dla kilku wybranych kodów.

EN

The group of Low-Density Parity-Check (LDPC) codes is one of the best known error correcting coding methods that are capable of achieving very low bit error rates at code rates approaching Shannon's channel capacity limit. The article concerns the configurable decoder for a subclass of LDPC codes that are implementation oriented. The decoder has a form of synthesizable VHDL description. It can be adjusted for decoding any code from defined subclass, called Architecture Aware LDPC (AA-LDPC). Configuration of some decoder parameters (message calculating algorithm, message wordlength) is possible as well. These parameters affect decoder structural properties and on the other hand - error correcting performance of the coding system. A number of modifications in the VHDL source code are required to adjust the decoder to the particular AA-LDPC code. These modifications can be made automatically by a software that has been created using Matlab tool. The user needs only to specify the parity check matrix that has architecture-aware structure as well as to specify other parameters of the decoder, such as: message wordlength, maximum number of iteration, the number of computing units (SISO) and the SISO message update (sub-optimal) algorithm. Based on these parameters, automatic generation of synthesizable VHDL description can be performed by the software tool that has been created. The decoder is implemented with the Xilinx VirtexII FPGA device. The simulation environment, making use of the hardware decoder is a base of the platform for fast simulation of the developed LDPC coding systems performance. In this paper we present mainly the decoder reconfiguration methods. Implementation results: structural resources and decoder throughput for a couple of different codes are presented as well.

Słowa kluczowe

PL

kody blokowe; kodowanie kanałowe; kody LDPC; dekodowanie iteracyjne; dekoder LDPC

EN

block codes; channel coding; LDPC codes; iterative decoding; LDPC decoder

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 55, nr 8
• Strony: 606--608
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Sułek W.

• Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] R. G. Gallager: Low-Density Parity-Check Codes. MIT Press, Cambridge, MA, 1963.
• [2] D. J. C. MacKay: Good Error-Correcting Codes Based on Very Sparse Matrices. IEEE Transactions on Information Theory, vol. 45, no 2, March 1999, pp. 399–431.
• [3] M. M. Mansour, N. R. Shanbhag: High Throughput LDPC Decoders. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems, vol. 11, no 6, December 2003, pp. 976–996.
• [4] J. Chen, A. Dholakia, E. Eleftheriou, M. P. C. Fossorier, X. -Y. Hu: Reduced-Complexity Decoding of LDPC Codes. IEEE Transactions on Communications, vol. 53, no 8, August 2005, pp. 1288–1299.
• [5] M. M. Mansour: A Turbo-Decoding Message-Passing Algorithm for Sparse Parity-Check Matrix Codes. IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 54, no 11, November 2006, pp. 4376–4392.
• [6] W. Sułek, D. Kania: Code Construction Algorithm for Architecture Aware LDPC Codes with Low-Error-Floor. IEEE Region 8 International Conference on Computational Technologies in Electrical and Electronics Engineering, SIBIRCON 2008, Novosibirsk 2008.
• [7] W. Sułek: Implementacja modułu sprzętowego dekodera kodów AA-LDPC. Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, no 8-9/2008, pp. 1229–1240.
• [8] F. Zarkeshvari, A. H. Banihashemi: On Implementation of Min-Sum Algorithm for Decoding Low-Density Parity-Check (LDPC) Codes. IEEE Globecom, Taipei, Taiwan, August 2002, pp. 1349–1353.