多进制LDPC码改进算法研究
对多进制LDPC码的构造、译码、码长及码率等方面进行仿真研究，以期为多进制LDPC码的实用化发展提供设计参考。76科技论坛如图1建立了多进制LDPC码的仿真平台,主要对多进制LD-时,对多进制LDPC码的译码算法复杂度进行计算。经仿真分析和PC码构造方法、译码算法、不同码长和不同码率进行了仿真对比。计算,基于3种算法的多进制IDPC码在高码率时均具有逞近香农系统运用高斯编码,信道是高斯白噪声信道,调整方式釆用BPSK限的特性。Ig-FF-BP译码算法的计算复杂度低于FTBP和调制,最大迭代次数为30,并且i-PG随机构造方法构造的非规BP算法,虽然BP算法表现出更好的系统性能但前者更适合于硬则LDPC码的变量节点度分布服从4(x)-038354x+0023x2+0.574092。件实现。这对多进制LDPC码的实用化有较大意义,并且对有关多表1给出了用于仿貞实验的多进制IDPC码参数,他们均为八元域进制IDC码译码算法的应用领域也有重婆的参考意义。码型且校验矩阵H的列重为4。现在对多进制LDPC码的编译码整参考文献体系统中能够对码字纠错效果产生影响的参数分别进行性能仿真。[] Gallager R.G.L灬 w Density Parity Check Codes. IRE Transac-3仿真结果tions on Information Theory 1962, 8: 208-220图2分别给出了LDPC-Ⅰ按照 Mackay、r-FS、 rg-PEG、ir-PE、[2] MacKay D.J.C. and ncal r.m. Ncar Shannon limit performanccir-QC构造方法基丁Lg-FFT-B译码算法得到的八进制LDPC码 of low- density parity- -check codes. Electronics Letters,199,32:在不同信噪比条件下的误码率曲线。由图可以看出,随着信噪比的1645-1646增加,五种码的性能开始出现差异。ir-PEC构造方法的误码率性能「3] MACKAY D, W ISON S, DAY Y M.Corconstruc明显优于其它几种构造方法,在2dB的信噪比时,误码性能接近 tions of irregular Gallager codes[J. I Transaction on Communica106数量级。其次为ir-QC、rg-PEG、rg-PS,可以看出i-QC对比于tion,199,47(10:1449-1454ir-PEG构造方法,在2dB时有10数量级的误码率性能损失。并且[4]MC. Davey and D JC. Mac Kay. Low density parity check codesrg-PEG、rg-PS两种构造方法在低信噪比下误码率性能比较接近, over GF(q) J. IEEE Communication Letter,1998,2(6):165-167但其性能明显差于ir-QC构造方法。 Mackay构造方法性能最差,当[5jLan,YY.rai, L Chen,S.Lin,andK, Abdel- Ghaffar. a trellis信噪比大于2B时,已经呈蚬差错平底效应的趋势。由图可以看出 based method for removing cycles from bipartite graphs and corir-PEG构造方法的随机性好于ir-QC结构化构造算法码字伫能, struction of low density parity check codes[ J]. IEEE Communicarg-PEG构造方法的随机性也好于rg-PS结构化构造算法码字性 tion letters,2004,8(7):443-45能,这说明非规则随机构造算法的码字性能优于随机构造算法构造[6JmXu, Lei cher, Ivana Djurdjevic, Shu lin, and Khaled ah的码字性能;对应随机构造算法构造的码字性能优于结构构造算法dl- Chaffer. Construction of Regular and Irregular LDPC Codes:构造的码字性能。因此选用ir-PEG构造方法来构造校验矩阵。 Geometry Decomposition and Masking[. iEeE Transactions orl图3分别给出了LDPC-1采用i-PG构造方法基于 Information Theory,2007,53(1:121-134Log-FFT-BP、FT-BP和BP译码算法得到的八进制LDPC码在不[7] David J C. MacKay. ood Error Correcting Codes Based on同信噪比情况下的误码率血线。从图对比可看岀,随着信噪比的增 very Sparse. EEE Transaction on Information Theory,19加BP译码算法的性能优于Iog-FT-BP和FFT-BP译码算法,而(2:399-431Log-FFT-BP和上I-BP两种译码算法在相同的伽罗华域和高信噪[8 DAVEY MC. Error correction using low density parity check比下,误码率性能没有很大的差异。同时,Log-FFT-BP的译码性能 codes. Cambridge,U.K.Uniw. Cambridge,199在2B的信噪比时,误码性能接近⑩05数量级,已满足大部分通信⑨9 Wymeersch F., Steendam H and Moeneclaey M.Iog- domain要求。decoding of LDPC codes over GF(q IC). IEEE International Con-图4分别给出了使用i-PEG构造方法相同码率不同码长基于 ference on Communications,2004:772-775多进制Lg-FI-BP译码算法得到的八进制LDPC码在低信噪比情况下的误码率曲线。由图可得出,由于传输码字长度变大,多进制LDPC码的性能随之有着显著的提高由此可知多进制LDPC码的传输码字长度变长的话,其误码纠错性能会较短码更好。这是因为码字长度的增大,使得稀疏矩阵里非零元素所占据的百分比在对应减少,进而 anner图所看到的坏长在增大,纠错性能就变的更加好。从码长度来考志,码长度为1536时,误码率曲线基于GF8在信噪比为2dB时接近106数量级,首先考虑性能问题,基于满足大部分通信要求。其次考虑码长增长,会给系统编译码带来很高的复杂度,这对实际系统来说是很严峻的问题,最后考虑硬件系统在实际仿真测试中带来性能损失,需要软件仿真来留出至少1个数量级弹性变化范围,最终确定选取码长度1536为多进制IDPC码为系统码长图5分别给出了使用ir-PEG构造方法相同码长不同码率基于多进制Iog-FFT-BP译码算法得到的八进制IDC码在低信噪比情况下的误码率曲线从图中都可以看出,在码长相同的条件下,码率越低,多进制IDC码的性能越好,但是码率越低,信息的传输速率也随之下降,则导致系统的频带利用率越低。反之,随着码率的增大,系统的误码率性能随之下降。这是因为码率越高,参加校验的校验比特越少,也就是信道编码增加的冗余度越小,系统的可靠性也随之降低。由于在码长相同的情况下,码率12性能与其他码率相比有较好的性能,所以系统方案最终选取码率1/2的多进制LDPC码。结束语本文对多进制LDPC码的编译码整体系统中能够对码字纠错效果产生影响的参数分别进行验证,运用统变量的原则分别对校验矩阵构造算法,译码算法,码长和码率等参数进行仿真对比。同
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CANOpen应用层和通讯协议（CiA301）
CANOpen应用层和通讯协议，基于CiA301的中文翻译，整理好了书签，学习CANopen必备资料。CANopen应用层和通信协议目录1适用范围2参考资料2.规范性引用2.2信息参考3缩写和定义·非·垂8888831缩写3.2定义…标准帧扩展帧.999CAN-工DCOB-ID·········实体FSA,,,设备域9逻辑设备,++Node-ID+++++,.,+·+···对象9虚拟设备建模…104.1设备域模型104.2通信参考模型.4.2.1简述14.2.2 CANopen应用层………….114.2.2.1概述··::············::··114.2.22服务原语1142.2.3应用层服务124.3 CANopen设备模型43.1简述..124.4通信协议分类··;·······∴134.4.1简述4.4.2主/从协议6··134.4.3客户端/服务器协议1444.4生产者/消费者协议-推/拉模式144.45对象字典网络系统模型1545.1设备协议154.5.2应用协议155物理层5.1OS参考模型.∴…16介质相关接口53物理介质连接.54物理信令…166数据链路层186.1简述…∴186.2AN帧类型·4···:·;··4·44···.···:·4·4·4··4··+∴187应用层.197.1数据类型和编码规则..197.1.1数据类型和编码规则简述.19⊙CA2011-保留所有权利CANopen应用层和通信协议7.1.2数据类型定X位序207.1.3位序列7.1.3.1位序列定义7.1.3.2位序列的传输语法……207.1.4基本数据类型217.1.4.1简述217.1.4.27.1,4.3 Boolean.……7.1.4.4Void.7.1. 4.5 Unsigned interge222222111127.1.4.6 Signed Integer....7.1.4.7浮点数.··+·“·4·“··+:···;4······+······7.1.5复合数据类型237.1.6扩展数据类型7.1.6.1简述7.1.6.2八进制字符…27.1.6.3可显示字符串7.1.6.4 Unicode字符串7.1.6.5时间2223444247.1.6.6时间差.47.1.6.7域247.2通信对象247.2.1简述247.2.2过程数据对象(PDO).257.2.2.1简述257.2.2.2传输模式267.2.2.3触发模式.….267.2.2.4PD0服务7.2.2.5PD0协议287.2.3寻址PD0MPD0)7.2.3.1简述.287.2.3.2MPD0寻址模式297.2.3.3PD0服务297.2.3.4MD0协议307.2.4服务数据对象(SD)7.2.4.1简述317.2.4.2SD0服务7.2.4.3S00协议…43服务器49服务器49客户端服务器.…537.25同步对象(SYNC)597.2.5.1简述597.2.5.2SYNC服务597.2.5.3同步协议…7.2.6时间戳对象(TIME)7.2.6.1简述607.2.6.2TIME服务607.2.6.3TIME协议和“……………617.2.7应急对象(EMCY617.2.7.1应急对象的使用617.2.7.2应急的对象服务…ccⅰA2011-保留所有权利CANopen应用层和通信协议7.2.7.3应急对象协议…1547.28网络管理···.·:4·········7.2.8.1简述7.2.8.2NM服务7.2.8.3NMT协议6973网络初始化和系统 boot-up∴747.3.1简化的MMT启动∴747.3.2NT状态机.757.3.2.1概述7.3.2.2MMT状态767.3.2.3MT状态转换7.3.3通用预定义连接集7.3.4特定预定义连接集…787.3.5受限CAN-IDs7974对象字典7.4.1常规结构·++·“+“797.42索引和子索引的使用.807.4.3对象代码的使用7.4.4数据类型的使用.817.4.5访问权限的使用∴817.4.6类别和条目类别的使用.7.4.7数据类型条目的使用827.4.7.1简述7.4.7.2对象字典条目的组织结构7.4.8预定义复合数据类型规范7.4.8.1PD0通讯参数记录规格847.4.8.2PD0映射参数记录规格7.4.8.3SD0参数记录规格857.4.8.4身份记录规格857.4.8.50S调试记录规格.857.4.8.60S命令记录规格通信协议规范867.51对象及其条目说明规范∴867.5.2通信协议对象的详细规范877.5.2.1对象1000:设备类型1877.5.2.2对象1001h:错误寄存器7.5.2.3对象10021:制造商状态寄存器7.5.24对象1003:预定义错误域897.5.2.5对象1005:COB-ID同步消息∴917.5.2.6对象1006:通信循环周期.927.5.27对象1007:同步窗长度.927.5.28对象1008:制造商设备名称7.5.2.9对象1009:制造商的硬件版本937.5.2.10对象100A1:制造商软件版本947.5.2.11对象1000:监护周期947.5.2.12对象100D:生存周期因子7.5.2.13对象1010:保存参数957.5.2.14对象1011:恢复缺省参数977.5.2.15对象10121:时间戳对象COB-ID1007.5.2.16对象1013:高分辨率时间戳1017.5.2.17对象1014: EMCY COB-ID1017.5.2.18对象1015:EMCY抑制时间.1027.5.2.19对象1016:消费者心跳超时.103⊙CA2011-保留所有权利CANopen应用层和通信协议7.52.20对象1017:生产者心跳超时………1047.5.221对象1018:对象身份1057.5.2.22对象1019:同步计数器溢出值7.5.2.23对象1020:验证配置1077.5.2.24对象1021:存储EDS1087.5.2.25对象1022:存储格式1097.5.2.26对象1023:0S命令7.5.2.27对象1024:0s命令模式…·;·中1117.5.2.28对象10251:0s调试接口.1127.5.2.29对象1026:0S提示符命令接口.1137.5.2.30对象1027:模块列表1147.5.231对象1028:应急消费对象7.5.2.32对象1029:错误行为对象.1177.5.2.33对象1200127F:SD0服务器参数1187.5.234对象128012F:SD0客户端参数.1217.5.235对象1400~15FF1:RPD0通信参数1237.5.2.36对象160017FF:RPD0映射参数.1267.5.2.37对象180019FB:TPD0通信参数1297.5.238对象1A00"1BF:TPD0映射参数1347.5.2.39对象1FA011FCF:对像扫描仪列表1367.5.2.40对象1FD0^1FFR:对象分配列表…138附件A(更多信息)140注译版木记录142CA2011-保留所有权利CANopen应用层和通信协议1适用范围本规范定义了 CANopen应用层。包括数据类型、编码规则、对象字典以及 CANopen通信服务协议。此外,本规范也定义了 CANopen网络管理服务协议本规范规定了 CANopen通信协议,例如物理层、通信对象标识符预定义连接集、应急对象( Emergency)、时间戳和同步通笮对象⊙CA2011-保留所有权利CANopen应用层和通信协议2参考资料2.1规范性引用/EN61131-3EN61131-3,可编程控制器一一第3部分:编程语言/IS07498-1/IS07498-1,信息技术-开放系统互连-基本参考模型:基本模型/IS08859/IS08859,信息技术——8位单字节编码图形字符集ISol!898-1/Is011898-1,道路车辆—控制器区域网络(CAN)——第1部分:数据链路层和物理信令/IS0ll898-2/IS0118982,道路车辆——控制器区域网络(CAN)—一第2部分:高速介质访问单元/IS01l8983ⅠS0118983,道路车辆——控制器区域网络CAN——第3部分:低速度、容错的介质相关接口。/IS010646/IS010646,信息技术通用多八位编码字符集(LCS)2.2信息参考/IEEE754/TEEE754,标准的二进制的浮点运算/IEC62390IEC TR62390,常规的白动化设备一协议的准则3缩写和定义3.1缩写ARQ自动重复请求CAN控制局域网CAN IDCAN标识符COB通信对象COB-IDCOB标识符CRC循环冗余校验CSDOClicnt-SDODAM目的地址模式FSA有限状态机LLO逻辑链路控尙LSB最低位/字节MAC介质访问控制MDI介质相关接口MPDO多路复用PD0MSB最高位/字节网络管理NODE-ID节点标识符OSI开放系统互连PDO过程数据对象PLS物理层的信令ccⅰA2011-保留所有权利CANopen应用层和通信协议PMA物理介质连接RPDO接收PDORTR远程传输请求SAM源地址模式SDO服务数据对象SSDOServer-SDoSYNC同步对象TPDO发送PDO3.2定义标准帧/IS01898-1/屮定义的最多可包含8个字节数据和11位标识符的消息扩展帧/IS011898-1/中定义最多可包含8个字节数据和29位标识符的消息CAN-ID/IS011898-1/中定义的CAN数据和远程帧标识符COB-ID包含CAN-1D和附加控制位的标识符实体特指事物如人、地点、过程、概念、组织或事件FSA若干计算行为组成的模式作为一个状态,一个启动状态,输入一个字母,映射输入符号和当前状态到下一状态的转换功能:以一个宁符串输入作为启动状态的计算起始;依赖传递函数变换到新状态(译者注:无法按字面翻译,译者定义为表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型,即有限状态机)。设备域1.自动化系统中独立联网的物理实体,在特定的上下文和分隔符中使用自身接口执行指定的功能2.在自动化系统中向其他实体扶行控制、操纵和/或传感功能和相关接口的实体。逻辑设备根据改备域模型所组织的一系列对象和行为,描述了该设备的数据和行为使网络所理解Node-ID网络范围内每个 CANopen设备的独特标识对象封装了状态和行为有明确界限和身份的实体虚拟设备能够像域设备一样完成所属功能事件的软件实体,⊙CA2011-保留所有权利9CANopen应用层和通信协议4建模4.1设备域模型如图1所示,设备域至少包含一个 CANopen设备。其中每个 CANopen设备至少带有一个包含数据链路层(见本章第6节)和物理层(见本章第5节)的网络接凵、一个node-1D、至少一种通信状态机(FSA)。通信状态机不仅带有NMT从状态机(见7.3.2),还包括应急状态机(见7.27)等共他附加状态机。这些附加状态机定义于所谓的框架协议内,不属于本协议范围。一个 CANopen设备至少包含一个多至8个逻辑设备,且不可分割于多个设备域。每个逻辑设备可包含一个逻辑设备状态机(可选)和多个虚拟设备。逻辑设备不可分割于多个 CANopen设备。逻辑设备定义于所谓的设备协议中(见4.5.1),不在本协议的范围内。每个虚拟设备包含一个虚拟设备状态机且不可分割于多个逻辑设备。虚拟改备定义于所请的应用协议(请参阅子句452),不在本协议范围内。设备域的最小化结构如图2所示。Field deviceCANopen device (Node-ID)CANopen device (Node-ID)CommunicationCommunicationCommunicationCommunicationFSA●●FSAFSAFSA1st logical device1st logical deviceLogical deviceLogical deviceLogical deviceLogical device●自FSAFSAFSAFSAVirtual deviceVirtual deviceVirtual deviceVirtual deviceDevice●●DeviceDevice●●●DeviceFSAFSAFSAFSA8th logical device8th logical deviceLogical device●●Logical devicLogical device@●●Logical deviceFSAFSAFSAFSAVirtual deviceVirtual deviceVirtual deviceVirtual deviceDevice鲁●●DeviceDeviceDeviceFSAFSAFSAFSA图1:设备域模型ccⅰA2011-保留所有权利
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