中国地面数字电视传输标准编译码的FPGA设计

摘要

低密度奇偶校验码(Low-Density Parity-Check，LDPC)是一类具有逼近Shannon限性能的优秀纠错编码，具有极强的纠错和检错能力以及较大的灵活性和较低的差错平地效应,因此得到了广泛的应用。
　　数字电视是一个广受关注且正处于快速发展阶段的行业，数字电视的发展将对整个电子信息行业的发展有重大意义。LDPC码已经被多种数字电视广播传输标准采纳并作为其信道编译码，其中就包括我国数字电视地面广播传输系统标准(简称CDTTB)中的DMB-TH，我国移动多媒体广播行业标准CMMB、欧洲的数字卫星广播系统标准DVB-S2等标准，它们所应用的LDPC码前向纠错编码技术，使系统能够更加可靠地支持更多的无线多媒体业务。
　　本文简介了数字电视地面广播的发展现状及国内外相关标准的制定情况；描述了我国数字电视地面广播标准及其发端系统；说明了ALTERA公司的FPGA结构原理及其主要运用；简介了LDPC码的基本原理，重点论述了LDPC码的编译码算法，并结合CDTTB中提出的三种不同编译码方案，分别设计了一套编码器和译码器系统结构，并对其性能进行了仿真，分析和验证。
　　在本项目中，本文主要完成了对LDPC码的编译码器的子模块设计及其相应编译码流程的HDL逻辑描述与逻辑功能的仿真验证工作。具体来讲：在编码方面，LDPC码的编码非常简单，即串行输入的信息位与循环子矩阵的移位相乘。针对CDTTB标准采用QC-LDPC码的生成矩阵结构特点，设计了一套基于SRRA电路的部分并行编码结构，可以最大限度的节省硬件资源。与LDPC码的编码相比，LDPC码的译码不论在理论算法上，还是在具体硬件实现方面都要复杂和繁琐得多。首先用Matlab对译码算法进行仿真并作性能比较，选择最佳译码方案。然后在基于后验概率的最小和算法SPA基础上，并结合基于后验概率的简化最小和算法，设计了一套部分并行译码结构。该结构能在译码实现时，较大程度减少硬件资源的消耗。最后，在Quartus II中进行编译和仿真，并对测试结果性能进行验证。

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第一章 引 言

1.1 数字电视地面广播发展现状

1.2 国外数字电视地面传输标准简介

1.3我国数字电视地面广播发展概况

1.4本文的结构与研究重点

第二章 数字电视地面广播发端系统概述及实现方案

2.1中国数字电视地面广播传输标准概述

2.2发端系统实现的总体方案与设计层次

2.3开发平台简介

2.4本章小结

第三章 LDPC码基本原理

3.1 LDPC码简介

3.2 QC-LDPC码简介

3.3本章小结

第四章 QC-LDPC码编码器结构设计

4.1 QC-LDPC码编码器算法分析

4.2 QC-LDPC码编码器结构分析

4.3基于SRAA结构的QC-LDPC码编码器设计

4.4本章小结

第五章 QC-LDPC码译码器结构设计

5.1 LDPC码的译码算法

5.2两类译码算法性能比较

5.3 LDPC码译码器结构分析

5.4基于APP最小和算法的QC-LDPC码译码器设计

5.5本章小结

第六章 总 结

6.1本论文工作总结

6.2对未来工作展望

致谢

参考文献