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用于DVB-S2标准LDPC码的研究与实现

作　者: 夏洪星
导　师: 张国平
学　校: 华中师范大学
专　业: 电路与系统
关键词: LDPC码 DVB-S2 译码器 FPGA 校验功能单元
分类号: TN943
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 543次
引　用: 5次
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内容摘要


LDPC(Low-Density Parity-Check)码是Gallager最早于1962年提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码,亦称Gallager码。后来,Mackay等人重新研究了LDPC码,并发现它具有非常好的特点:逼近香农限的性能,易于进行理论分析和研究,译码简单且可实行并行操作,适合硬件实现。 DVB-S2是新一代数字卫星广播标准,采用更高效的信道编码技术和自适应编码调制技术,传输效率要比DVB-S高30%。其中信道编码采用LDPC码作为内码,BCH码作为外码的方式。 本文首先讨论了LDPC码的基本编码译码原理,然后重点阐述了DVB-S2标准LDPC码的编译码方法。接下来提出了针对DVB-S2标准的LDPC码编码算法的软件实现,并结合MATLAB计算出了LDPC码的理论性能。然后讨论了LDPC码译码算法,并针对DVB-S2编码矩阵的规律,提出了将γ-min译码算法应用于该标准的思想,此算法将提高高码率LDPC码的译码效率。紧接着讨论了LDPC译码器中的核心运算单元一校验功能单元的硬件设计。为了提高设计的效率和可靠性,本文采用的是基于System Generator的设计方法。该设计在Xilinx公司的FPGA芯片xc2s100上得到实现,并通过逻辑分析仪得到了验证。最后对整个DVB-S2传输系统建立了一个简化的端到端模型,进一步验证了该硬件模块的有效性,同时也指出了该设计的不足之处以及进一步研究的方向。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 研究背景与现状  8-9
  1.2 信道编码概述  9-13
    1.2.1 数字通信系统  9-11
    1.2.2 信道编码  11-13
  1.3 DVB-S2系统简介  13-14
  1.4 本文主要内容  14-15
第二章 LDPC码  15-31
  2.1 线性分组码  15-17
  2.2 低密度奇偶校验码(LDPC码)  17-19
  2.3 LDPC码编码  19-24
    2.3.1 RA编码算法  20-21
    2.3.2 RU算法  21-24
  2.4 LDPC码译码算法  24-31
    2.4.1 和积算法  25-28
    2.4.2 对数域的和积算法  28-29
    2.4.3 最小和算法  29-30
    2.4.4 改进的最小和算法  30-31
第三章 DVB-S2标准LDPC编码器原理  31-41
  3.1 DVB-S2标准的前向纠错系统  31-32
  3.2 LDPC码编码原理  32-37
    3.2.1 低复杂度编码算法  32-34
    3.2.2 DVB-S2标准LDPC编码算法  34-36
    3.2.3 DVB-S2标准LDPC码的性能  36-37
  3.3 软件实现与仿真  37-41
第四章 DVB-S2标准LDPC译码器设计  41-52
  4.1 LDPC译码器的原理和结构  41-45
    4.1.1 总体结构  41-42
    4.1.2 译码过程  42
    4.1.3 码特征  42
    4.1.4 奇偶校验  42-44
    4.1.5 存储器  44-45
  4.2 DVB-S2 LDPC码译码器设计  45-52
    4.2.1 DVB-S2 LDPC码的Tanner图  45-47
    4.2.2 节点映射  47-48
    4.2.3 译码器结构  48-49
    4.2.4 校验功能单元快速算法—γmin算法及其实现  49-52
第五章 校验功能单元的FPGA实现  52-66
  5.1 基于开发工具System Generator的FPGA设计方法  52-53
  5.2 利用System Generator进行系统级建模  53-54
  5.3 开发板及开发环境介绍  54-60
    5.3.1 硬件电路  55
    5.3.2 集成开发环境Xilinx ISE6.xi简介  55-58
    5.3.3 SpartanⅡ系列芯片介绍  58-60
  5.4 校验功能单元的FPGA实现  60-66
第六章 系统仿真结果与分析  66-71
第七章 总结与展望  71-72
参考文献  72-76
硕士期间发表论文  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 电视 > 电视信号的传输
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