基于CMMB标准的LDPC码译码研究与实现

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低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码是一种线性分组码。由于其校验矩阵为稀疏矩阵,只含有少量非零元素,故而得名。LDPC码是继Turbo码之后,另一接近信道容量的好码。此外LDPC码还拥有Turbo码不具备的其他优点,使得LDPC码被广泛应用。因此有关LDPC码的研究已经成为纠错编码领域的热点问题,其中编译码算法及其硬件实现备受关注。本文以中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting,CMMB)中的LDPC码为基础,最终目标是在FPGA上实现LDPC码的译码算法。文章首先对LDPC码做了充分介绍和分析,重点研究了CMMB标准中的LDPC码。接着对LDPC码常见的译码算法进行了描述和仿真。通过比较各译码算法的仿真结果发现,修正后的最小和算法运算复杂度大大降低,同时译码性能几乎没有损失。最终,我们选出了归一化最小和算法作为硬件实现中的算法。在此基础上,文章对CMMB标准中LDPC码的硬件实现进行了研究。通过进一步仿真确定了硬件实现中数据的量化方案,译码的迭代次数和归一化算法中的归一化系数等因素。设计了译码器的总体结构,对系统中的关键模块和数据存储进行了研究,并给出了各模块的设计思路和设计框图。本文最后对FPGA技术包括历史发展,设计方法等作了介绍,并就器件选型问题进行了探讨。在QuartusII平台下实现了一个码长为20的(3,6)规则LDPC码译码器,对译码器的各个模块进行了VerilogHDL语言的建模,给出了重要模块在软件中生成的顶层框图。并在Modelsim中进行了功能仿真,给出了仿真波形。仿真结果验证了设计的有效性。
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