论文部分内容阅读
信道编码是数字通信系统中基带信号处理的关键技术。香农在他的开创性论文《通信中的数学理论》中提出了数字通信系统原理结构,首次阐明了在有扰信道中通过信道编码实现可靠通信的方法,信道编码定理为信道编码的发展奠定了理论基础。本文主要目的是研究和实现DVB-T2通信系统中的LDPC编码。LDPC码的校验矩阵具有稀疏性,它是一种线性分组码,同时LDPC码的性能非常接近香农限,在数字通信系统的信道编码中得到广泛应用并具有良好的发展前景。本文主要从以下几方面论述DVB-T2系统中LDPC码字特点及实现方案：首先,论文介绍了信道编码的基本概念和原理,包括信道容量、信道编码定理等专业知识,同时专门阐述了线性分组码的定义和特点,为后续工作奠定理论基础。其次,详细介绍了LDPC码的基本概念、特点及编译码算法,LDPC码的校验矩阵的构造方式有很多种,如果使构造出的LDPC码具有良好的纠错性能,则必须满足三个条件：无短环、无低码重码字、码间距的最小值尽可能大。第三,以DVB-T2通信系统为背景详细分析了LDPC码的编码算法,该LDPC码属于一类IRA码,它的校验矩阵具有双对角线结构并且是半随机周期矩阵,针对该特点设计了一种并行性的编码算法并进行了性能仿真。第四,详细阐述了基于FPGA的LDPC编码器设计方案,LDPC编码器实现方案的关键在于循环移位、迭代累加的数据通路的设计和多种码长码率兼容的列重计算模块的设计,该LDPC编码器具有多码率码长兼容和高吞吐率的特点。最后,设计了LDPC编码器的验证方案,LDPC编码器的验证方案主要包括了LDPC编码器激励产生模块及码字获取模块,码字获取模块将编码结果通过串口传回计算机,在计算机上分析判断编码结果的正确性。本文通过对DVB-T2系统中LDPC编码算法的研究和FPGA实现,这种编码算法的LDPC码在最坏情况下,即短帧且码率为5/6的LDPC码在信噪比约为3.2dB时,误码率已经达到10-7以下,表明了该结构的LDPC码具有很好的纠错性能,FPGA设计方案的综合结果表明该方案具有较高的吞吐率,可达到10Gbps以上。