基于DVB-S2协议的LDPC码编译码电路设计与实现

发布时间：2020-09-28 12:19

　　由于信息经过信道之后会受到噪声影响而出现错误,所以在现代数字通信系统中前向纠错码受到了广泛应用,级联码性能的理想的情况是逼近香农极限,级联码相比单个纠错码在性能上有一定的优越性,在第二代地面数字电视广播标准(Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation,DVB-S2)中也采用了级联码纠错技术。在DVB-S2中应用了外码BCH(Bose Chaudhurl Hocquenghem Bose)和内码低密度奇偶校验(Low Density Parity Check Code,LDPC)码相级联的结构。本文以DVB-S2协议的前向纠错系统中LDPC码为研究背景,详细介绍了LDPC码的基础知识。然后对线性分组码的通用编码方法和DVB-S2协议中给出的编码方法进行了介绍。对译码算法:对数域置信传播算法(Belief Propagation,BP)、归一化最小和算法(Normalized Minimum Sum Algorithm,NMSA)、偏移最小和算法(Offset Min Sum Algorithm,OMSA)及最小和算法(Min Sum Algorithm,MSA)进行了详细介绍。对两种编码算法实现发现DVB-S2协议中给出的编码方法具有线性编码复杂度,所以选择其进行了电路实现。对译码算法中除对数域BP算法外的MSA、OMSA与NMSA进行了软件实现,然后对它们的迭代次数及误码率进行对比,发现当偏移量为0.1的OMSA优于MSA和NMSA,所以最后选择偏移量为0.1迭代次数选为20次的OMSA来实现LDPC码的译码器。在进行了编译码器的电路实现之后使用modulsim和Design Compiler对其进行了仿真和综合,仿真结果正确,综合使用的是SMIC65nm工艺库,编码电路总面积为2960.280029平方微米,最大时钟频率为217MHz。译码电路的总面积为259083.722161平方微米,最大时钟频率为123MHz。在DVB-S2标准中,吞吐率大于128kbps,经计算本文中的吞吐率满足要求。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN911.22
【部分图文】：

示意图,比特交织,数据格式,校验位

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第 2 章 LDPC 码编译码原理及设计思想1 DVB-S2 标准 FEC 系统简介DVB-S2 协议中使用了级联纠错码，应用在 FEC 系统中，利用外码 BCH 码码 LDPC 码级联，在 FEC 系统的级联码之后增加了比特交织部分。由基带帧输入流作为级联码的输入信息位，信息位首先经由 BCH 编码器生成校验位， BCH 编码器生成的校验位附加在基带帧之后经由 LDPC 编码器进行编码，然由 LDPC 编码器编码之后的校验位附加在之后作为交织器的输入[33]，如图示是比特交织之前的数据格式示意图。相同的，在经由信道的得到的码字信经过解调器解调，得到的数据先经由解交织器，解交织之后经过 LDPC 译码到 BCH 译码器的输入，经过 BCH 译码就得到了在经由编码之前的信息。完信息传递并纠错的功能。这就是 FEC 系统的工作。

通用编码,H矩阵,生成矩阵,相邻节点

图 2-2 泰纳图则的 LDPC 码非规则的 LDPC 码的高性能高的节点可以从它的众多的相邻节点中获的被纠正过来，而且更正后又能影响更多则的 LDPC 码，如果其列重或者行重很小 LDPC 码来说其纠正能力相对较弱较慢，或者列重稍小的非规则的 LDPC 码来说其议中选用不规则的 LDPC 码整体性能要好码算法通用编码算法通用的编码方法，LDPC 码虽然具有稀疏来说仍然是适用的，但是需要用到生成矩阵G 矩阵。一般给出的是H矩阵，需要把

LDPC码,矩阵,左侧变量,三角矩阵

B-S2 协议中 LDPC 码特点VB-S2[36,37]协议中给定的编码方法可以推断出它的H矩阵，H矩分构成：像上一节说到的一个可以命名为 C1的稀疏矩阵和一个三角矩阵。设 LDPC 码字长度为 n，其中有 k 个信息位。如式(2矩阵的形式。其中左侧变量表示的矩阵1C 是给定的，在 DVB-出。矩阵 C2可以由给定的编码过程推断出来。 00 01 0, 110 11 1, 120 21 2, 11,0 1,1 1, 11 0 0 01 1 0 00 1 1 00 0 0 0 1kkkn k n k n k ka a aa a aa a aa a a 1 2 |CL L LL L LL L LM M M M M M M M M MM M M M M M M M M MM M M M M M M M M ML L图表示如图 2-3 所示：

【参考文献】