LDPC自动化开发平台使用教程

一、平台概述

LDPC码作为一种接近香农极限的信道编码技术，广泛地应用于现代通信系统中。随着数据传输速率的不断提高和对通信质量要求的日益严格，LDPC码的优势愈发凸显，成为了下一代通信标准（如5G、Wi-Fi 6等）的核心技术之一。通过有效地纠正传输过程中的错误，LDPC码能够显著提高系统的可靠性和数据传输效率。

LDPC自动化开发平台作为一款面向LDPC码的全流程智能化编译码器生成工具，基于“新硬件架构+新译码算法+自动化开发”联合设计，可以根据用户需求和目标平台（FPGA、ASIC）进行智能化仿真验证、优化调整，快速、准确、高效地根据特定需求生成相应的编译码器部署方案。帮助用户实现不同阶段的编译码方案设计需求，有效减少开发时间与团队建设成本，完成综合性能极佳的系统性设计方案。

二、快速入门

1. 访问

可通过电脑浏览器(Google Chrome、Mozilla Firefox、Microsoft Edge、Safari)对myLDPC官方网站(www.myldpc.com)进行访问。

2. 注册与登录

2.1 注册（首次登录自动注册）：

首次通过网站链接访问后，进入平台登录页，会显示出注册及登录界面。您可通过填写本人真实有效的手机号码作为账号进行注册；注册成功后，系统会为您发送短信验证码进行验证及登录。

2.2 登录：

在平台登录界面，输入您注册时预留的手机号码，点击获取验证码，即可通过接收短信验证码进行登录。

三、平台功能及开发流程

1. 开发流程

载入工作页后，新的工程需按照工程管理→分析矩阵→仿真验证→方案生成→方案下载的流程使用myLDPC自动化开发平台。

2. 功能介绍

2.1 矩阵分析(*协助验证校验矩阵正确性)

1. 上传校验矩阵H;
2. 平台校验H矩阵正确性, 并返回当前矩阵对应的码参数;
3. 用户确认后可进行仿真验证。

2.2 仿真验证(*协助验证需求)

1. 用户选择仿真模式(自动仿真和深度仿真两种模式);
2. 平台根据用户的仿真需求进行仿真, 并将仿真结果显示在平台页面。

2.3 方案生成(*需求生成)

1. 用户选择需要部署的方案类型(通用部署或特定器件部署);
2. 平台根据用户的部署要求, 对应生成完整的通用或特定器件部署方案, 并将部分主要参数显示在平台页面;
3. 用户下载部署文件, 完成相应的工程部署。

3. 操作界面

平台工具整体分为6个部分，分别为①平台信息栏、②功能菜单、③参数输入栏、④操作提示信息栏、⑤结果显示终端、⑥图像显示终端。具体地:

• 平台信息栏: 具体显示平台名称、技术文库、教程帮助等信息。
• 功能菜单: 显示我的工程、矩阵分析、仿真验证、方案生成、方案下载、历史查询、我的信息共七部分的阶段选项。您可通过各个阶段的显示信息了解每阶段可进行的步骤及功能。在使用过程中，需根据每个阶段进行对应操作，以此完成系统设计工作。
• 参数输入栏: 选择各个阶段功能，显示相应参数配置界面。您可根据参数配置界面的信息进行具体操作。例如：分析矩阵阶段，就需要您进行矩阵选择、上传H矩阵文件等操作；仿真验证阶段，则可进行自动仿真与深度仿真的操作。
• 操作提示信息栏: 在各个阶段的操作过程中，根据操作流程，会进行不同的信息提示及反馈。
• 结果显示终端: 根据各阶段的进程，显示相应阶段的具体内容信息、相关参数等，以此协助用户验证需求。
• 图像显示终端: 在仿真验证与方案生成阶段完成后，图像显示终端会显示分析得出的各类性能曲线图。

四、H矩阵

1.关于H矩阵

（1）完整矩阵

①说明：完整校验矩阵为(72-48)=24行、72列的矩阵，代表信息比特48比特、码字比特72比特、校验比特24比特。其元素仅由0,1两种数值构成，其中第i行、第j列的元素“1”代表第j个码字比特参与第i个校验矩阵的校验。

②示例：(72,48)，2/3码率

（2）循环移位矩阵

①说明：完整校验矩阵为(384-192)=192行、384列的矩阵，代表信息比特192比特、码字比特384比特、校验比特192比特。其元素仅由0,1两种数值构成，其中第i行、第j列的元素1代表第j个码字比特参与第i个校验矩阵的校验。

对于符合准循环特性的LDPC码，其校验矩阵除了使用完整校验矩阵的形式以外，还可以采用准循环矩阵+提升值的形式来表征：(384,192)码型的准循环矩阵为12行、24列的矩阵、提升值为16。即12行、24列的准循环矩阵中每一个元素表示的是一个维度为16的方阵子矩阵：-1代表维度为16的全0子矩阵，0代表维度为16的单位子矩阵，其他数值x代表对维度为16的单位子矩阵循环右移x次。

②示例：(384,192)，1/2码率

2. 示例矩阵下载

示例矩阵为（352,480）的完整矩阵，点击下载

五、各项参数说明

1. 我的工程

• 单码：单码型编译码器；
• 多码单矩阵：由单码裁切而成的多码型编译码器；
• 多码多矩阵：由多个码型构成的多码型编译码器；
• 工程名称：本工程名称；
• 工程说明：本工程的补充说明；

2. 矩阵分析

• 内核并行度：为译码器内核一拍处理的校验矩阵行数 ；
• 矩阵文件：目标矩阵；
• 矩阵类型：完整矩阵或循环移位矩阵；
• 分块大小或提升值：完整矩阵的分块大小或循环移位矩阵的提升值；

3. 仿真验证

• 自动仿真：系统默认基本参数的快速仿真；
• 深度仿真：自定义参数的深度仿真；
• 选择将仿真的码型：将要仿真的目标码型；
• 信噪比范围起：仿真信噪比范围起点；
• 信噪比范围止：仿真信噪比范围止点；
• 信噪比步长：仿真信噪比范围步进；
• 仿真量：每个信噪比点仿真的次数；
• 调制方式：将信号加载到高频信号的方法；
• 调制阶数：所选调制方式的调制阶数；
• 信道模型：所仿真的信道模型；
• 莱斯因子：Rician信道下的信道参数；
• 最大译码迭代次数：译码器设定的最大译码迭代次数
• 打孔文件：若需要对目标矩阵进行打孔，可上传打孔文件进行打孔后的矩阵仿真。

4. 方案生成

• 通用部署：可迁移的编译码器方案，核心为RTL代码；
• 特定器件部署：针对特定器件的编译码器方案，核心为RTL代码及EDF网表；
• 平均译码迭代次数：译码器的平均迭代次数；
• 目标时钟频率：目标器件上编译码器工作的时钟频率；
• 器件型号：FPGA硬件厂商、系列及型号；

六、开发实操演示

1. 案例描述

我们将以用于无线通信设备的一套LDPC编译码器为例，演示使用本平台进行开发的全部过程。

假设编译码器将在KU13P平台上进行部署，性能要求如下：

• 平台：KU13P；
• 码型要求：码长＜500；
• 吞吐率：＞250Mbps；
• 时钟频率：150MHz；
• 硬件开销：LUTs＜8k、FFs＜5k、BRAM＜10；
• 注：不得有时序违例。

2. 详细操作流程

（1）需求确认

经过充分论证，拟采用（352,480），码率为11/15的码型进行编译码器开发。同时，开发过程将使用一站式“LDPC自动化开发平台”进行开发。

（2）开发准备

1. 在登陆LDPC自动化开发平台后，新建工程完成本次开发；
2. 点击我的工程，选择新建工程；
3. 根据本次开发类型选择“单码”开发；
4. 填写工程名称，并确认；

5. 随后控制台显示新建工程成功，至此平台开发正式开始。

（3）矩阵分析

1. 进入矩阵分析单元，点击上传矩阵，选择拟采用的校验矩阵H；

2. 上传完成后，填入内核并行度1，并点击提交分析；

3. 等待一段时候后，平台返回分析数据；

4. 此时可以看到，矩阵的基本信息被返回，码长为480，码率为11/15，基本信息与预设矩阵一致，说明矩阵没有问题，可以开展后续操作。

（4）仿真验证

1. 矩阵验证无误后，需要进行仿真来查看BER曲线是否满足系统设计的性能要求；
2. 选择仿真验证单元，点击深度仿真；
3. 点击下拉框，选择要进行仿真的码型；

4. 根据系统设计需求，编译码器仿真的信噪比范围在0~2dB，步进为0.5，仿真量为1000，调制方式为BPSK，信道模型为AWGN，最大迭代次数为10次，将这些参数依次填入数据栏中；

5. 仿真参数确认无误后，点击预估仿真时间；
6. 等待一段时间后，控制台返回所设参数需要的仿真时间；

7. 预估时间为265秒，点击开始仿真，待时间结束后查看仿真结果；

8. 点击查看仿真结果，右侧返回此次仿真的BER曲线、平均迭代次数及吞吐率随SNR变化关系曲线。

9. 查看曲线，确认性能满足，继续开展后续操作。

（5）方案生成

1. 仿真结果确认无误后，选择方案生成单元，因为本方案要在FPGA上完成部署，所以点击特定器件部署；
2. 根据系统设计要求及仿真结果，平均迭代次数为2，时钟频率为150，FPGA器件型号为KU13P，将参数填入到对应参数栏，器件类型选择项目对应的精确器件型号（xcku13p-ffve900-1-e）,确认无误后，点击生成部署方案；

3. 等待一段时间后，点击查看部署方案获取方案详情；

4. 返回的结果显示，此次开发LUTs开销：5725，FFs开销：2136，BRAM开销：7，时序裕量：3.21，无时序违例，吞吐率达到281Mbps，满足开发需求。至此，开发工作顺利完成。

（6）方案下载

项目开发完成，选择方案下载单元，查询对应的部署方案进行下载即可。

操作贴士:

• 文件格式: H矩阵支持.xls/.xlsx/.csv矩阵文件, 上传前请确认格式;
• 参数校验: 输入错误时操作提示信息栏会进行提示;
• 快速导航: 点击页面左侧我的工程/矩阵分析/仿真验证/方案生成/方案下载可快速切换模块。

七、常见问题Q&A

1. 为什么登陆后新建工程失败？

   新建工程失败通常为网络延迟或浏览器缓存导致的访问失败，刷新页面后即可正常操作。

2. 是否能够在一个工程下更换校验矩阵完成新的任务？

   在一个工程下可重新上传新的矩阵开始新的任务，但此工程下的前置矩阵将被覆盖，请您做好工程控制。

3. 分析校验时，结果终端中显示的多码数量与裁剪因子是什么？

   分析校验时，结果终端中显示的多码数量与裁剪因子为多码版本的配置参数，如您为单码开发，请忽略此信息；如您有多码开发需求，请通过平台联系方式与我们联系。

4. 为什么上传校验矩阵后，长时间无信息返回？

   上传校验矩阵后长时间无信息返回有三种可能：①矩阵较为庞大，所需分析时间较长，请稍加等待后再次查询；②矩阵无法打开或内部数据出现错误，请您检查上传的校验矩阵是否正确；③矩阵上传通道是否正确，例如完整H矩阵通过循环矩阵通道上传，诸如此类错误较为常见。

5. 平台的仿真与常规仿真是否不同？

   LDPC自动化开发平台的仿真区别于常规的仿真算法。常规仿真采用BP译码算法，在有限迭代次数下收敛较慢；而LDPC自动化开发平台采用分层译码＋非线性补偿的方式完成仿真，在有限次迭代次数情况下，能够更快完成收敛。

   此外，本平台的仿真与部署方案生成可以保证完全一致，例如硬件实现层面的并行度参数对于收敛速度、性能的影响同样会在仿真环节有所体现。

6. 仿真验证阶段所配置的参数选择或范围不能满足实际需求怎么办？

   在仿真阶段，若参数选择或范围不能满足您的需求，请通过平台上的联系方式与我们联系，我们在了解清楚您的需求后，会及时补充或更新相应的内容。

7. 通用部署的资源开销为什么是零？

   通用部署的方案为迁移的RTL代码，不涉及具体器件上的资源开销，若您需要评估资源开销情况，请使用特定器件部署模式。

8. 特定器件部署中的器件型号未包含我实际使用的怎么办？

   若器件选择未包含您实际使用的器件，请通过平台联系方式与我们联系，我们会根据您的需求，尽快补充完善相应的型号。

9. 方案下载时，提示我没有权限怎么办？

   方案下载前所有功能都是免费试用，下载方案需要付费下载。若您需要下载具体方案，请通过平台上的联系方式与我们联系。

10. 仿真与资源评估次数用完怎么办？

    平台为每位用户提供每月5次仿真验证与15次资源评估次数，当月使用完毕后，将在次月1日自动补充。若您在当月仍有验证需求，可通过新的手机号码完成其他验证任务。

八、获取支持

如您在使用过程中遇见其他问题, 欢迎通过以下方式与我们联系。

• Email: support@myldpc.com
• 或关注微信公众号“LDPC技术研究”；

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