准循环低密度奇偶校验码译码器的FPGA设计与实现

论文摘要

随着通信技术发展，人们越来越要求随时随地获取信息，手机作为便携通信工具起着传递信息的重要作用。基于手机的手机电视承载广泛的信息，将来具有很大的发展空间。作为国家手机电视通信标准的T-MMB，将成为研究的热点技术。本文设计实现T-MMB手机电视标准中的译码器及软解调部分。要保证系统具有较好的通信性能，必须要有性能较好的信道编解码技术。T-MMB手机电视标准中采用QC-LDPC码进行纠错编码。QCLDPC码具有很好的性能以及便于进行硬件实现的结构，它具有LDPC码的特性，可以借鉴较成熟的LDPC码的解码算法进行译码器相关实现。LDPC码译码算法种类较多，本文在研究各种译码算法的基础上，确定将归一化最小和译码算法作为译码算法在Xilinx公司的FPGA上进行实现。首先，介绍T-MMB手机电视标准的相关背景知识以及LDPC编码的基础知识。其次，研究几种软解调算法与LDPC译码算法。在性能以及硬件实现复杂度等方面对各种算法进行分析比较，最后确定将最大值算法与归一化最小和算法分别作为软解调以及译码算法进行相应硬件实现。并对整个系统在Matlab中建立仿真模型进行仿真，得出译码性能，为后续设计实现提供理论基础。最后，给出整个译码器的FPGA设计系统方案以及各个模块的实现。包括水平运算模块、垂直运算模块以及软解调模块。还设计一种新的信息存储方案，使块RAM资源的浪费问题得到解决。设计实现结果表明，译码器在时序、资源占用以及性能上满足系统要求，可以应用于手机电视标准进行解码。本设计对于其余QCLDPC译码器设计具有一定的借鉴价值。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 T-MMB 手机电视标准
• 1.2.1 T-MMB 手机电视标准简介
• 1.2.2 T-MMB 手机电视标准优点及创新
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的结构
• 第二章 QC-LDPC 码
• 2.1 数字通信系统与信道编码
• 2.2 线性分组码
• 2.3 LDPC 码
• 2.3.1 LDPC 码的基本概念
• 2.3.2 LDPC 码因子图
• 2.3.3 LDPC 码应用
• LDPC 码'>2.4 QC_LDPC 码
• 2.5 本章小结
• 第三章 软解调算法及LDPC 码译码算法
• 3.1 软解调定义
• 3.2 软解调算法
• 3.2.1 对数似然比算法
• 3.2.2 最大值算法
• 3.2.3 欧几里德算法
• LDPC 码译码算法'>3.3 QC_LDPC 码译码算法
• 3.3.1 概率域置信传播算法
• 3.3.2 对数域置信传播算法
• 3.3.3 最小和算法
• 3.3.4 偏移最小和算法
• 3.3.5 归一化最小和算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 T-MMB 系统中相关标准及实现仿真
• 4.1 T-MMB 系统标准中相关规定
• 4.1.1 T-MMB 系统结构
• 4.1.2 T-MMB 系统中8PSK 映射标准
• 4.1.3 T-MMB 系统中LDPC 编码规定
• 4.2 T-MMB 系统总体设计及发送端仿真
• 4.2.1 总体设计方案
• 4.2.2 发送端相关仿真
• 4.3 软解调算法确定及仿真
• 4.3.1 软解调算法比较及确定
• 4.3.2 软解调算法仿真
• 4.4 译码算法选择及仿真
• 4.4.1 译码算法确定
• 4.4.2 译码算法的总体架构
• 4.4.3 译码算法的仿真
• 4.5 量化位数的确定
• 4.6 本章小结
• LDPC 码译码器的设计实现'>第五章 QC_LDPC 码译码器的设计实现
• 5.1 译码器实现整体架构设计
• 5.2 部分并行结构译码器
• 5.2.1 LDPC 译码器的实现结构
• LDPC 译码器的半并行结构实现及相关参数'>5.2.2 QC_LDPC 译码器的半并行结构实现及相关参数
• 5.3 存储单元设计
• 5.3.1 译码器存储资源需求分析
• 5.3.2 传统存储方式及地址产生
• 5.3.3 本次设计采用存储方式
• 5.4 译码器中各个模块的设计原理
• 5.4.1 译码器状态机设计原理
• 5.4.2 水平运算设计原理
• 5.4.3 垂直运算设计原理
• 5.5 软解调模块设计原理
• 5.6 FPGA 实现结果
• 5.6.1 所用FPGA 简介
• 5.6.2 译码器资源占用情况
• 5.6.3 译码器实现时序分析以及译码性能
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 设计总结
• 6.2 下一步工作
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 缩略语
• 致谢