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前向纠错码被广泛用于现代通信系统中,编码简单,纠错能力强,能够弥补信道噪声污染带来的影响。传统的通信系统中仅使用单一的前向纠错码技术,存在纠错能力不足等原因。为了能够最大程度的接近信道容量,进一步降低误码率,人们不断提出各种纠错码级联技术。中国数字电视地面广播传输标准(DTMB)采用低密度奇偶校验码(LDPC)码与BCH码级联来进行前向纠错。本文在分析已有的LDPC码与BCH码级联性能基础上,对其硬件实现进行了改进研究。
本文主要工作如下:
1.对LDPC与BCH级联译码性能进行了研究。基于Matlab平台,加入交织技术进行性能仿真。分析结果表明,BCH有效降低了LDPC译码的误码平台(error floor),误比特率到达10-6数量级时,可以提高0.3dB的编码增益;交织技术显著提高了级联译码器的纠错性能,当误比特率在10-4数量级时,可以提高0.1dB的编码增益;
2.改进了传统的伽罗华域中乘法器电路,减少了组合逻辑延迟和单个门电路的驱动负载。设计出符合DTMB标准的BCH并行编码器,编码器降低了时钟消耗,减少了扇出瓶颈的影响,能对连续码流进行不间断的编码,可以很好的满足连续码流编码的时序要求;
3.改进了伴随式计算电路,改进后的伴随式计算电路仅需要一个乘法器和一个加法器;利用固定因子乘法器设计钱搜索电路,可以显著降低硬件消耗,并改进电路结构使其适合于缩短BCH码;提出了两级流水线BCH译码器结构。该译码器完成一次译码只需96个时钟周期,在EDA工具Altera quartusⅡ中综合结果表明其最大工作频率可达到256.94MHz;
4.设计了基于PDIUSBD12的USB接口电路、PC机上位机程序和USB接口子板。测试结果表明,USB接口能提供200KBps数据传输速率;
5.搭建了FPGA测试平台。设计了位转换、FIFO等模块来传输符合DTMB中译码器需要的数据。测试结果表明硬件测试与软件仿真一致。
本文的研究工作在DTMB标准整体算法实现中具有较好的应用价值,并能扩展到相关的应用领域。