面向DVB-S2标准的信道编译码器高速设计与FPGA实现

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:RIshan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
第二代卫星数字视频广播标准(DVB-S2)采用BCH码级联LDPC码的前向纠错编码方案,这种前向纠错码有着接近香农限的性能。其中低密度奇偶校验码以出色的纠错性能和高度并行的迭代译码算法更是成为高速通信应用中最强大的纠错码。随着各种便携式计算设备的要求不断增加,低功耗芯片的实现变得极为关键。因此,工程实践中对低时延、低复杂度,同时具有通用性的编译码器硬件实现需求越来越高。本文基于BVB-S2标准为研究背景,以BCH码和LDPC码的理论分析为基础,从硬件实现的方向考虑,设计兼容标准中前向纠错码方案里所有码率的高速编译码器具体架构,用Verilog硬件描述语言进行硬件电路设计,并以Vivado2018.3作为仿真平台,基于Xilinx公司xcvu9p芯片进行仿真、验证。对于外码BCH码,首先基于DVB-S2标准中BCH码的定义,由BCH码的最小多项式得到生成多项式。基于编码原理,由生成多项式的除法编码电路,以提高吞吐率的角度出发,设计四路并行计算的兼容所有码率的编码电路。根据BCH码译码原理,采用Fi BM译码算法,对串行译码电路进行分析并改进为四路并行计算的译码电路。对于内码LDPC码,首先由标准给出的校验矩阵压缩信息,计算出校验矩阵完整的信息,所得到的校验矩阵具有双对角线结构。编码器则基于校验矩阵的这种双对角线结构,采用前向递归的计算方法,实现了四路并行计算且兼容所有码率的编码器。编码器的硬件设计中,为了节省存储资源,只存储校验矩阵的压缩信息,采用实时计算的方法来计算完整的校验矩阵信息。将校验矩阵进行行列置换,得到具有准循环结构的矩阵。设计译码器时,基于这种结构,将变量节点后验概率消息的读写顺序进行优化,以减少译码延迟。然后考虑校验矩阵中的特殊子矩阵,分析针对这种子矩阵的译码算法。综合分析不同译码算法参数的性能,在码率R=1/4时选择使用分层最小和算法,其他码率选择分层偏移最小和算法。综合以上,设计完整的译码器结构,实现兼容所有码率的译码器。最终设计的LDPC码编译码器,时钟频率在200MHz时可稳定工作,数据吞吐率最高可达到800Mbps。最后搭建硬件测试系统,与上位机测试验证平台连接进行联合测试、仿真,验证BCH码和LDPC码编译码器功能设计正确。将BCH码级联前后的性能进行比较,证明级联BCH码后能有效消除错误平层。
其他文献
为研究电力生产中安全事故各影响因素间的关联关系,揭示电力安全事故发生的深层次机理,基于现场电力安全事故统计案例,利用人因分析与分类系统模型找出电力安全事故中的高频人为因素,并对影响电力安全事故发生的人为因素与设备因素、影响工作人员安全制度认知水平的各因素进行了多重对应分析,研究发现:安全监督在维护电力生产安全方面占据重要地位;电力安全事故与各影响因素之间存在复杂的非线性相关关系;安全制度认知水平受
期刊
多智能体系统协同控制在无线传感网络、飞行器编队、机器人控制、物联网等领域有着广泛的应用,因而受到了广大科技工作者的高度关注。实际应用中,智能体设备运行所处的物理环境存在对设备动态特性造成扰动的不利因素,如飞行器在户外环境运行可能遭受刮风、降雨等外界干扰,使飞行器的动态系统发生故障等。此外,多智能体系统协同控制依赖于网络通讯,针对多智能体系统的网络攻击层出不穷,其可导致系统间通讯信道阻断而使协同控制
学位
随着我国铁路的飞速发展,对铁路信号系统安全可靠运行的需求也与日俱增,而转辙机作为室外信号设备三大件之一,对于铁路的安全运输有着极其重要的作用。由于转辙机工作在户外,应用场景复杂,且动作频率高故障率高,因此对其进行故障诊断和健康监测十分必要。而目前对于转辙机的维护还是以人工为主,存在效率低、漏诊误诊等问题,为此学术界以转辙机电信号为基础展开了转辙机智能故障诊断的研究。但转辙机为机械电气设备,其动作过
学位
为了实现SAE L3/L4级别的自动驾驶目标,EPS产品应该满足ASIL D级别的功能安全标准,因此EPS需要更加可靠的冗余方案。本文从硬件冗余的角度设计满足ASIL D功能安全等级要求的电动助力转向系统架构;基于冗余电动助力转向架构进一步建立EPS系统相应的故障等级以及故障容错机制;最后基于EPS台架对关键器件进行故障注入试验。试验结果表明:A级故障或B级故障发生时,电机仍能提供转向助力。C级故
期刊
针对木材表面缺陷的复杂多样性和特征提取困难,提出一种基于改进YOLOv5s的木材表面缺陷(活节、死节、有裂缝节子和裂缝)检测模型。首先,在Backbone网络引入坐标注意力机制(coordinate attention,CA)增强每个通道之间的信息交互,然后采用混合空间金字塔池化(hybrid spatial pyramid pooling-fast,HSPPF)结构减少信息损失,再使用GSCon
期刊
我国国土面积幅员辽阔,地理、气象环境复杂,加之高速铁路列车运行速度高,运营场景多样等特点,如何针对危及行车安全的气象灾害建立科学有效的预警机制,保障高速铁路列车安全运营是迫切解决的问题和研究课题。现有灾害天气下的行车是根据调度中心发送的临时限速命令完成紧急控车,该方法主要凭借司机进行人为速度调控。分析实际运营环境有效建立列车运行管制机制,车载根据收到的气象预警信息主动规划列车推荐速度曲线指导列车运
学位
微纳传感器件在当前的微纳检测领域中占据重要地位,其中光子晶体传感器件具有设计灵活和可实现片上集成的潜在优势,分别在理论和实践上得到广泛关注。利用光子晶体独特的光子带隙及光局域特性,可进行光子晶体传感器件的多样性设计并实现微纳检测。尽管光子晶体传感器件的研究已经取得了长足的进步,但仍存在几个亟需解决的问题:光子晶体折射率传感器件检测灵敏度不高、散射损耗较大且抗干扰性能差等问题,严重制约了该类型传感器
学位
现有的高铁快递列车开行模式极大的受到旅客运输的限制,灵活性差,组织难度高,运量分散,货运基础设施设备不完善,在与公路、航空等其它运输方式的竞争中处于劣势,导致高铁快递市场占有率很小。本文立足于高速增长的快递业运输需求,利用高速货运动车组成功研制的契机,考虑高速铁路线上既有客运列车运行时刻表对高铁快递专列开行的时空限制,研究高铁快递专列的开行方案、运行时刻表及运输方案问题,充分发挥高速货运动车组的运
学位
随着网络通信技术的不断进步和智能设备的普及,在线视频会议系统的需求量与日剧增,线上视频会议逐渐成为很多企业必不可少的办公工具。在该系统的支持下,员工不必频繁出差交流,以此帮助企业减少沟通成本。技术人员可以使用视频会议远程供技术支持,为企业全球化布局供便利,从而加速企业信息化升级,高企业核心竞争力。通过对市面上已有视频会议系统进行调研和对比,不难发现已有视频会议系统的目标群体多为学生、职工等普通用户
学位
数字技术驱动产业变革赋能发展已经成为普遍共识,港口作为综合物流服务链的中心枢纽,流程的协调推动者,也不断发展信息技术以提高流程效率和服务体验。当前港口大部分作业流程已从线下转为线上,但涉及到商务单证相关的流程仍然采用的是线下纸质单证办理方式。其原因是港口处在一个多方利益相关者的环境中,确保信任是非常困难的事情。信任的缺失导致关键资产信息难以共享,如提货单、委托证明书等涉及到物权属性的单证,需要严格
学位