發(fā)布時間：2020-07-13 00:33

【摘要】：低密度奇偶校驗碼(Low Density Parity Check codes,簡稱LDPC)是一類線性分組碼,該碼由具有稀疏性的校驗矩陣定義。其性能是已知編解碼技術(shù)中最為逼近Shannon極限的,因此該碼具有非常廣闊的應(yīng)用前景。下一代廣播電視無線系統(tǒng)(NGB-W)為用戶提供豐富的話音、視頻和數(shù)據(jù)連接等多種服務(wù),以實現(xiàn)國家“三網(wǎng)融合”為戰(zhàn)略目標(biāo),對傳統(tǒng)的媒體進(jìn)行提升改造并發(fā)展為新型媒體,促進(jìn)我國信息服務(wù)業(yè)的快速發(fā)展。然而數(shù)字電視廣播信道是一種時延擴展長和頻率選擇性強的多徑衰落信道,具有強大糾錯能力的LDPC碼能夠有效地糾正信道傳輸中的錯誤。同時,NGB-W系統(tǒng)采用了BCH(外碼)和LDPC(內(nèi)碼)兩種碼級聯(lián)的方案,具有非常好的糾錯能力。本文基于下一代廣播電視無線系統(tǒng)項目,以實現(xiàn)具有較低復(fù)雜度和較高吞吐量的LDPC編碼器和譯碼器為主要目標(biāo)。在文中從系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)LDPC碼基本原理著手,分析了LDPC碼的結(jié)構(gòu)和幾種構(gòu)造方法(Gallager構(gòu)造法、PEG構(gòu)造法和置換矩陣構(gòu)造法),研究了LDPC碼編碼方式及譯碼算法(BP算法和最小和算法)。通過研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)LDPC碼譯碼算法都是基于(歸一化或補償)最小和算法,雖然都具有較好的性能,但每次迭代中均包含兩次掃描計算過程,水平掃描和垂直掃描,且實現(xiàn)較為復(fù)雜。綜合各方面因素,本文提出了適用于NGB-W系統(tǒng)LDPC譯碼的單次掃描最小和算法,即在一次掃描計算的過程中完成水平掃描和垂直掃描的計算,減少了存儲單元的使用,簡化了變量節(jié)點和校驗節(jié)點之間信息傳遞的關(guān)系,從而簡化了硬件實現(xiàn)的復(fù)雜度,且能達(dá)到同樣的譯碼效果。根據(jù)LDPC碼的結(jié)構(gòu)特性,分析并確定了編碼器和譯碼器的結(jié)構(gòu)模型,在譯碼器中,將單次掃描最小和算法與分層結(jié)構(gòu)結(jié)合使用,提高了譯碼的收斂速度。在硬件實現(xiàn)的過程中采用自頂向下的設(shè)計方法,同時使用乒乓操作、流水操作等工程設(shè)計技巧,利用Verilog HDL語言完成編碼器和譯碼器的RTL級電路設(shè)計。使用Modelsim與Quartus II平臺相結(jié)合的方式,對設(shè)計進(jìn)行了仿真與驗證。最后,LDPC編碼器和譯碼器在基于Altera Stratix V系列的FPGA平臺上進(jìn)行了驗證,系統(tǒng)能夠穩(wěn)定正常地工作。NGB-W系統(tǒng)在MIMO模式下工作時,譯碼器綜合后的頻率可達(dá)到130Mhz,3/4碼率數(shù)據(jù)的吞吐量可達(dá)到75Mbps。達(dá)到了NGB-W系統(tǒng)的設(shè)計要求。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.22;TN791

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本文編號：2752704