一种高速RS码与LDPC级联码编码器设计及硬件实现

摘要

RS码或BCH码(RS码是BCH码的一种)与LDPC码的级联码已经应用在我国手机电视地面传播标准(CMMB, China Mobile Multimedia Broadcasting)和欧洲第二代卫星数字视频广播标准(DVB-S2,Digital Video Broadcasting-Satellite2)中,在数字无线传输领域发挥着越来越大的作用。QC-LDPC码作为一种特殊的LDPC码有着吞吐量大、便于硬件实现和性能优越等特点,广泛应用在无线传输信道编码中,但是在处理突发错误时,它的效果可能不佳,并且可能较早出现误码平台现象。RS码有着优秀的处理突发错误的能力,可以弥补QC-LDPC码的不足,并且可以有效的降低QC-LDPC码的误码平台。本文提出了一种高速RS+QC-LDPC级联码编码器,介绍了这种级联码在FPGA平台上的实现方法,并对其性能进行了评估。文中重点介绍了RS+QC-LDPC级联码的各种优化技术,如基于二次扩展的QC-LDPC编码方法,采用交织技术,合理的搭配RS码和QC-LDPC码的码长、码率以达到最好的性能。经过优化,级联码编码器的吞吐量可以达到2.25 Gbps以上。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 信道编码基本理论

1.2 LDPC 码的研究现状

1.3 RS 的提出和应用背景

1.4 级联码的提出和它的优势

1.5 本文目的

1.6 本文结构

1.7 本章小结

第二章 RS 码与LDPC 级联码简介

2.1 LDPC 码的定义

2.2 泰纳（TANNER）图

2.3 常见的LDPC 编码方式

2.3.1 随机化构造LDPC码

2.3.2 代数构造EG-LDPC码和PG-LDPC码

2.3.3 部分几何LDPC 码

2.3.4 BIBD-LDPC码和PBIBD-LDPC码

2.4 有限域的概念

2.5 RS 码的编译码原理

2.6 与RS 码相关的级联码

2.7 衡量编码系统性能的指标

2.8 本章小结

第三章 高速RS+QC-LDPC 码的编译码方法

3.1 QC-LDPC 的定义

3.2 二次扩展QC-LDPC 码的构造过程

3.3 RU 算法和QC-LDPC 高效编码算法

3.4 LDPC 码的译码

3.5 高速QC-LDPC 码的构造

3.6 RS 码与QC-LDPC 码级联的优化

3.7 本章小结

第四章 高速RS+QC-LDPC 级联码的硬件实现

4.1 编码器中的关键电路

4.1.1 循环移位阵相乘

4.1.2 循环移位单位阵乘向量

4.1.3 向量加法电路

4.1.4 乒乓寄存器和RAM

4.2 编码器的整体架构

4.2.1 流水级的划分

4.2.2 模块的封装

4.3 本章小结

第五章 编码器的验证和性能分析

5.1 编码器的验证

5.2 编码器的性能分析

5.3 本章小结

第六章 全文总结

6.1 主要结论

6.2 研究展望

参考文献

符号与标记（附录1）

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文