【摘要】：低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check codes,简称LDPC)是一类线性分组码,该码由具有稀疏性的校验矩阵定义。其性能是已知编解码技术中最为逼近Shannon极限的,因此该码具有非常广阔的应用前景。下一代广播电视无线系统(NGB-W)为用户提供丰富的话音、视频和数据连接等多种服务,以实现国家“三网融合”为战略目标,对传统的媒体进行提升改造并发展为新型媒体,促进我国信息服务业的快速发展。然而数字电视广播信道是一种时延扩展长和频率选择性强的多径衰落信道,具有强大纠错能力的LDPC码能够有效地纠正信道传输中的错误。同时,NGB-W系统采用了BCH(外码)和LDPC(内码)两种码级联的方案,具有非常好的纠错能力。本文基于下一代广播电视无线系统项目,以实现具有较低复杂度和较高吞吐量的LDPC编码器和译码器为主要目标。在文中从系统的关键技术LDPC码基本原理着手,分析了LDPC码的结构和几种构造方法(Gallager构造法、PEG构造法和置换矩阵构造法),研究了LDPC码编码方式及译码算法(BP算法和最小和算法)。通过研究发现,大多数LDPC码译码算法都是基于(归一化或补偿)最小和算法,虽然都具有较好的性能,但每次迭代中均包含两次扫描计算过程,水平扫描和垂直扫描,且实现较为复杂。综合各方面因素,本文提出了适用于NGB-W系统LDPC译码的单次扫描最小和算法,即在一次扫描计算的过程中完成水平扫描和垂直扫描的计算,减少了存储单元的使用,简化了变量节点和校验节点之间信息传递的关系,从而简化了硬件实现的复杂度,且能达到同样的译码效果。根据LDPC码的结构特性,分析并确定了编码器和译码器的结构模型,在译码器中,将单次扫描最小和算法与分层结构结合使用,提高了译码的收敛速度。在硬件实现的过程中采用自顶向下的设计方法,同时使用乒乓操作、流水操作等工程设计技巧,利用Verilog HDL语言完成编码器和译码器的RTL级电路设计。使用Modelsim与Quartus II平台相结合的方式,对设计进行了仿真与验证。最后,LDPC编码器和译码器在基于Altera Stratix V系列的FPGA平台上进行了验证,系统能够稳定正常地工作。NGB-W系统在MIMO模式下工作时,译码器综合后的频率可达到130Mhz,3/4码率数据的吞吐量可达到75Mbps。达到了NGB-W系统的设计要求。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.22;TN791
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2752704
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