DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)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?shù)挠绊?，在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中已得到了廣泛應(yīng)用。級聯(lián)糾錯碼較單一前向糾錯碼能夠結(jié)合外碼和內(nèi)碼的各自優(yōu)勢，進(jìn)一步降低誤碼率，更接近信道容量。諸多現(xiàn)行的通信標(biāo)準(zhǔn)中采用糾錯碼級聯(lián)技術(shù)。結(jié)合可逼近香農(nóng)限性能的低密度奇偶校驗碼（Low Density Parity Check，LDPC）的級聯(lián)碼技術(shù)更是該領(lǐng)域的研究熱點，歐洲數(shù)字電視衛(wèi)星廣播第二代標(biāo)準(zhǔn)（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(jìn)行前向糾錯。第二代地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)（Digital Video Broadcasting-Terrestrial-Second Generation，DVB-T2）、數(shù)字視頻廣播下一代手持終端（Digital Video Broadcast-Next Generation H

3、andheld，DVB-NGH）等標(biāo)準(zhǔn)都將 BCH+LDPC級聯(lián)碼作為其前向糾錯碼。為了適應(yīng)不同的信道環(huán)境，上述通信標(biāo)準(zhǔn)中的級聯(lián)碼多采用多模式方式，如 DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中級聯(lián)碼模式多達(dá)21種。
　　考慮到DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計了一種基于最小和改進(jìn)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(jìn)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(fù)雜度及性能，由對比結(jié)果可得，本文采用的譯碼算法能夠在不增加其譯碼復(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行了下載測試。仿真和綜合結(jié)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(shù)據(jù)的計算吞吐率最高可達(dá)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(fù)雜度的基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)果。結(jié)果表明，對于DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)LDPC碼中的21種模式，當(dāng)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