DVB-S2標準中多模級聯(lián)糾錯碼研究及其高速FPGA實現(xiàn).pdf

1、目前，前向糾錯碼因其能夠有效改善信道噪聲對信息傳輸的影響，在現(xiàn)代數字通信系統(tǒng)中已得到了廣泛應用。級聯(lián)糾錯碼較單一前向糾錯碼能夠結合外碼和內碼的各自優(yōu)勢，進一步降低誤碼率，更接近信道容量。諸多現(xiàn)行的通信標準中采用糾錯碼級聯(lián)技術。結合可逼近香農限性能的低密度奇偶校驗碼（Low Density Parity Check，LDPC）的級聯(lián)碼技術更是該領域的研究熱點，歐洲數字電視衛(wèi)星廣播第二代標準（Digital Video Broadcasti

2、ng Satellite-2nd Generation，DVB-S2）即采用了BCH（Bose Chaudhurl Hocquenghem）+LDPC級聯(lián)碼來進行前向糾錯。第二代地面數字電視廣播標準（Digital Video Broadcasting-Terrestrial-Second Generation，DVB-T2）、數字視頻廣播下一代手持終端（Digital Video Broadcast-Next Generation H

3、andheld，DVB-NGH）等標準都將 BCH+LDPC級聯(lián)碼作為其前向糾錯碼。為了適應不同的信道環(huán)境，上述通信標準中的級聯(lián)碼多采用多模式方式，如 DVB-S2標準中級聯(lián)碼模式多達21種。
　　考慮到DVB-S2標準中BCH+LDPC級聯(lián)碼由于其碼長較長、碼率較多，不易于硬件實現(xiàn)，本文在不降低其譯碼性能的前提下，設計了一種基于最小和改進算法高速LDPC譯碼器的FPGA（Field Programmable Gate Array

4、，可編程邏輯陣列）硬件實現(xiàn)方案。對BCH+LDPC級聯(lián)碼的硬件實現(xiàn)進行了研究，并仿真分析了各模式下級聯(lián)碼的性能。
　　首先，基于Matlab平臺，分別仿真了BCH碼和LDPC碼在AWGN（Additive White Gaussian Noise，加性高斯白噪聲）信道下的誤比特率性能。特別地，論文對比了不同 LDPC譯碼器算法的復雜度及性能，由對比結果可得，本文采用的譯碼算法能夠在不增加其譯碼復雜度的條件下對其誤碼性能最高有0.1

5、dB左右編碼增益的提高。
　　其次，論文基于FPGA實現(xiàn)了符合DVB-S2標準的LDPC譯碼器，并在Xilinx ML605 FPGA芯片上對兩種不同譯碼算法實現(xiàn)的LDPC譯碼器進行了下載測試。仿真和綜合結果表明，在 AWGN信道下本文采用的偏置最小和算法(Offset Min-Sum Algorithm，OMSA)，基于100MHz工作時鐘數據的計算吞吐率最高可達132Mbps，較原算法歸一化最小和算法(Normalized M

6、in-Sum Algorithm，NMSA)，能夠在不增加復雜度的基礎上對LDPC譯碼器的性能有所改善，其誤碼性能最高可增加0.8dB的編碼增益。
　　最后，論文基于FPGA實現(xiàn)了DVB-S2標準BCH+LDPC級聯(lián)碼，并在ML605開發(fā)板上下載測試，在AWGN信道下對比了級聯(lián)前后譯碼器輸出結果。結果表明，對于DVB-S2標準LDPC碼中的21種模式，當其誤比特率在10-6~10-12之間時，會出現(xiàn)錯誤平層，而文中 BCH+LDP