地面数字电视广播LDPC信道解码的算法及FPGA实现.rar

纠错编码技术是移动通信、卫星通信、光纤通信和磁盘存储等系统中的关键技术之一。其中，由Gallager在1962年首先提出的低密度奇偶校验码(LDPC)码，在沉寂了多年之后，受到Turbo码的启发，Mackey和Wiberg等人对Gallager码重新进行了研究发现Gallager码优异性能，LDPC码再次成为通信技术研究的热点。LDPC码是一种具有稀疏校验矩阵的线性分组码，研究结果表明，采用迭代的概率译码算法，LDPC码可以达到接近香农极限的性能。本论文主要对LDPC码的译码算法和硬件实现进行了较深入的研究。 本文研究了在白高斯噪声信道下，针对中国地面数字电视广播(DTMB)中LDPC码的几种主要迭代译码算法。这些算法包括：和积算法，最小和算法，分层修正最小和算法等等。给出了LDPC码在这些不同译码算法下的误码率和迭代次数的仿真结果。同时，本文对LDPC译码器的关键参数、硬件实现中的定点量化与字长精度问题进行了深入的研究，给出了对译码器硬件实现具有参考意义的研究结果。 最后，论文讨论了LDPC码译码器的硬件实现，分析了三种主要的硬件实现结构：全并行结构、部分并行结构、串行结构。随机构造的LDPC码，由于校验矩阵中非零元素分布的随机性，很难采用部分并行结构。而DTMB中校验矩阵很大，全并行结构显然无法适用，本文介绍了一种基于串行结构的硬件实现方法。这种方法不仅能够降低译码器硬件实现的复杂度，还可以逼近随机构造LDPC码的性能。为了验证该构造方法，我们在Xilinx公司Virtex-4系列XC4VLX200型号FPGA上实现了码长为7493、码率为0.4，0.6，0.8的非正则LDPC码译码器。全部设计采用Verilog语言描述，最大迭代次数为31次，译码器的时钟频率为120MHz。