基于NGB-W系统下的LDPC译码器FPGA实现

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NGB-W是由广电总局主导研发,面向电信网、广播电视网、互联网“三网融合”的下一代广播电视网,承担着无线全业务服务的重任。在现有无线广播网络的基础上,针对广播电视的频谱特征及未来宽带双向交互广播的应用,NGB-W无线系统对无线传输技术提出了新要求:采用支持广播/组播/点播/推送的新型编解码技术,其中包括了用于广播的多用户LDPC编码与解码方法。LDPC码通过对信道进行编解码,能够有效抵抗具有多径时延扩展和频率选择性衰落的无线环境造成的影响,保证NGB-W无线系统的性能,优化用户体验。本文首先介绍了LDPC码的发展历史和现状,引入对LDPC码译码器的研究,简要介绍了LDPC码的一些基本概念,详细阐述了Gallager构造法、Mackay构造法以及简化编码方法等几种常见的构造方法,为LDPC译码器的设计做了理论基础研究。然后详细阐述了Gallager软、硬判决译码算法、BP算法等经典的译码算法,对比算法的性能和实现难度,为NGB-W系统LDPC译码器做了基础性研究。再次,通过对LDPC译码器使用场景的分析、时序功能的要求以及数据定点化的结果,结合对NGB-W无线系统接收机的LDPC码译码算法的研究,设计了LDPC码译码器的系统模型。在模型的设计当中运用了自顶向下的设计方法和系统建模思想,采用了大量的工程设计技巧,例如:流水线操作,乒乓操作等。流水线操作和乒乓操作的应用,提高了系统工作频率,增大了系统吞吐率。最终,将各个功能模块采用Verilog HDL代码编写,进行了仿真与验证,实现了系统的设计要求。本文完成了LDPC译码器的FPGA实现,系统模块在Altera Stratix V开发平台上通过了板级仿真与验证,系统运行稳定,工作频率最高能达到145MHz,具有较高的吞吐率,资源消耗合理。
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