基于DTMB标准的QC-LDPC编译码的算法研究与实现

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要LDPC码(Low．DensityParity．CheckCodes低密度奇偶校验码)是一种具有极强纠错能力的差错控制编码技术，它是Gallager于1962年提出的一种性能接近香农(Shannon)极限的好码。LDPC码的优异性能及其在信息可靠传输中的良好应用前景(例如光通信、卫星通信、深空通信、第4代移动通信系统、高速与甚高速率数字用户线、光和磁记录系统等)，被认为将是下一代电信和磁存储系统中广泛应用的纠错码技术，己引起世界各国学术界和IT业界的高度重视，成为当今信道编码领域最瞩目的研究热点。LDPC码在许多情况下将取代T

2、urbo码的趋势已经很明显，研究LDPC码的学术意义、商业价值和对IT(特别是通信)领域相关技术发展的推动作用是巨大的。在数字电视地面传输中国国家标准中(DTMB，digitalterrestrialmediabroadcasting)信道编码采用LDPC码作为内码，BCH码作为外码的方式。本论文主要对DTMB标准的QC．LDPC码的译码算法和硬件实现进行了较深入的研究。本文首先简述了通信系统以及信道编码理论的基础知识，并且对线性分组码的基本原理作了阐述。本文重点介绍了LDPC码的定义、几种重要的编译码算法，并对主要译码算法原理及其复杂度作了深入的分析和

3、研究。在研究了概率域BP算法和对数域BP算法的基础上，重点研究了LDPC码改进的译码算法，包括校验消息处理修正的BP．Based算法、NormalizedBP．Based算法、O魅etBP—Based算法。基于以上研究，针对DTMB标准的编码的规律，提出了一种新的译码算法，该译码算法采用串行消息传递，且对校验节点更新运算进行了简化，通过对应用于DTMB标准中的QC．LDPC码进行性能仿真，结果表明改进后的译码算法在BER=3x10。6处译码性能比传统的BP算法劣化不到0．1dB，而译码的平均迭代次数要减少50％，提高了译码收敛速度，且降低了译码复杂度。接

4、着讨论了LDPC译码器的硬件设计，分析了三种主要的校验节点处理器的硬件实现结构：全并行结构、部分并行结构、串行结构。本文设计了一种采用部分并行结构译码的译码器。该设计在Xilinx公司的FPGA芯片Virtex5XC5VLX220上得到实现，并通过了功能测试及验证。全部设计采用Verilog语言描述，当最大迭代次数为11次，译码器的时钟频率为62．25MHz时，译码速度达到44Mbps。最后分析了该设计的不足之处以及进一步研究的方向。关键词：QC—LDPC码，DTMB，串行消息传递机制，校验节点更新武汉理工大学硕士学位论文AbstractLDPCcode

5、(Low··DensityParity··CheckCode)isapowerfulerrorcorrectingtechniquethatisagoodcodenearShannonlimitperformance，inventedbyGallagernearly40yearsago．Thankstoitsexcellentperformanceanditsbrightapplicationprospectsuchasopticcommunications，satellitecommunications，deepspacecommunication，t

6、hefourthgenerationmobilecommunicationsystem，digitalsubscriberloopwithhighspeedorhypervelocity,opticalandmagneticrecordingsystem，LDPCcodeiswidelyconsideredasnext—generationerror-correctingcodefortelecommunicationandmagneticstorage，whichisputahighpremiumonbyacademiccircleandITcircl

7、e．AndLDPCcodehasbeenthemostspectacularspotinerror—correctingcodingarea．It’SclearthatLDPCcodewilldisplaceTurbocodeinthenearfuture．TheacademicsignificanceandcommercialvalueofstudyonLDPC，alsotheimpulseonassociatedtechnologyinITareaaregreat．ChannelcodingadoptsLDPCasitsinnercodeandBCH

8、asitsoutercodeinDTMB(digitalterrestrialm