VALIDACIÓN EN VHDL DE UN CODIFICADOR/DECODIFICADOR LDPC PARA SEÑALES QAM/OFDM EN UN CANAL CON DESVANECIMIENTO DE RAYLEIGH

VALIDACIÓN EN VHDL DE UN CODIFICADOR/DECODIFICADOR LDPC
PARA SEÑALES QAM/OFDM EN UN CANAL CON DESVANECIMIENTO
DE RAYLEIGH
J. Landaeta
Escuela de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Los Andes
jph.landaeta@gmail.com
RESUMEN
Las técnicas de codificación de canal buscan poner en práctica el teorema de codificación de canal establecido por Shannon.
Cada una de estas técnicas implican uncodificador de canal en el transmisor y un algoritmo decodificador en el receptor. Un
tipo de código de canal con grandes prestaciones es el LDPC (Low Density Parity Code), una clase de códigos de bloques
lineales, cuya principal característica es el uso de una matriz de chequeo de paridad de baja densidad (de pocos unos). En
este trabajo se plantea la descripción en VHDL (VHSIC Hardware DescriptionLanguage) de un codificador/decodificador
LDPC para emplearse en un sistema con modulación QAM/OFDM y un canal con desvanecimiento de Rayleigh. Se utilizan
bancos de pruebas que permiten realizar las simulaciones de los diseños descritos y como métrica del comportamiento de
dichos diseños se usan las curvas de la probabilidad de error por bits (BER). Las curvas que se obtienen de la descripción enVHDL, son comparadas con otras conseguidas en simulaciones realizadas en un lenguaje de alto nivel para verificar así el
comportamiento del codificador LDPC descrito.
Palabras clave: Códigos LDPC, algoritmo min-sum, VHDL.
INTRODUCCIÓN
La codificación de canal es necesaria en los sistemas de
comunicaciones para el envío de información con gran nivel
de confiabilidad y una potencia de transmisiónbaja [1]; esto
es necesario especialmente en los sistemas de comunicación
móvil donde el ahorro de energía es de gran importancia.
Los códigos de verificación de paridad de baja densidad,
LDPC por sus siglas en inglés, son una clase de códigos de
bloques lineales, cuya construcción inicia de una matriz de
chequeo de paridad de baja densidad. Aunque estos códigos fueron presentados en la décadade los sesenta, no recibieron mucha atención, debido fundamentalmente, al costo
computacional asociado a su implementación. A mediados
de los años noventa, estos códigos han experimentado un renacimiento, gracias a la reducción significativa de este costo
computacional, siendo uno de los más estudiados en la actualidad por su funcionamiento cercano al límite de Shannon, con una confiabilidadbastante grande y con muy baja
complejidad de implementación.
En forma general, el principal objetivo de este trabajo,
es verificar el comportamiento de los códigos LDPC en sistemas de comunicaciones inalámbricas con modulación 64QAM/OFDM, considerando para tal fin, un canal con desvanecimiento de pequeña escala, canal de Rayleigh. A nivel
práctico, este tipo de sistema es similar a los sistemasLTE,
considerados como el primer paso hacia los sistemas de cuarta generación (4G); esto en cuanto a las señales transmitidas
en el canal descendente [2].

Para la verificación del desempeño de dichos códigos se
realizan simulaciones Monte Carlo en un lenguaje de alto
nivel; en este caso, el lenguaje utilizado es C++ por medio
del conjunto de librerías llamadas IT++.
Luego se realiza ladescripción, la síntesis y los bancos
de pruebas necesarios para la validación en VHDL del codificador/decodificador LDPC; todo esto, usando el software
Xilinx ISE Webpack.
Los resultados de estas simulaciones se presentan a través de las curvas de la BER, comparando lo obtenido en
VHDL con lo obtenido en IT++, sacando así las respectivas
conclusiones.
CÓDIGOS LDPC
Los códigos LDPC son una clase decódigos de bloques
lineales, cuya construcción inicia con una matriz de chequeo
de paridad de baja densidad (matriz H). Se dice que es de
baja densidad porque contiene pocos elementos “uno” entre
un gran número de elementos “cero”. Si el número de “unos”
en cada fila y cada columna de H es constante, entonces se
dice que el código LDPC es regular, en otro caso, se dice que
el código es...