NGB-W系統(tǒng)下LDPC碼高效編譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、低密度奇偶校驗(yàn)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(yàn)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(shí)現(xiàn)國家“三網(wǎng)融合”為戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)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

2、電視廣播信道是一種時(shí)延擴(kuò)展長和頻率選擇性強(qiáng)的多徑衰落信道，具有強(qiáng)大糾錯(cuò)能力的LDPC碼能夠有效地糾正信道傳輸中的錯(cuò)誤。同時(shí)，NGB-W系統(tǒng)采用了BCH（外碼）和LDPC（內(nèi)碼）兩種碼級(jí)聯(lián)的方案，具有非常好的糾錯(cuò)能力。
　　本文基于下一代廣播電視無線系統(tǒng)項(xiàng)目，以實(shí)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、

3、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(bǔ)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(jì)算過程，水平掃描和垂直掃描，且實(shí)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(jì)算的過程中完成水平掃描和垂直掃描的計(jì)算，減少了存儲(chǔ)單元的使用，簡化了變量節(jié)點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)

4、之間信息傳遞的關(guān)系，從而簡化了硬件實(shí)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(shí)現(xiàn)的過程中采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)使用乒乓操作、流水操作等工程設(shè)計(jì)技巧，利用Verilog HDL語言完成編碼器和譯碼器的RTL級(jí)電路設(shè)計(jì)。使用Modelsim與Quartus II平臺(tái)相結(jié)合的方式，對(duì)設(shè)計(jì)