兼容DVB-S2X標(biāo)準(zhǔn)的全速率高速LDPC譯碼器設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、2014年，歐洲數(shù)字電視廣播組織正式發(fā)布了第二代數(shù)字電視廣播衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)（Digital Video Broadcasting-Satellite Second Generation， DVB-S2）的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2X（Digital Video Broadcasting-Satellite Second Generation Extension）。DVB-S2X比DVB-S2有著更高的頻譜效率、更大的接入速率并能夠提供更加豐富的服務(wù)

2、。因?yàn)镈VB-S2中BCH+LDPC（Low Density Parity Check，低密度奇偶校驗(yàn)）級(jí)聯(lián)碼性能優(yōu)越，DVB-S2X依舊采用了該前向糾錯(cuò)方案，但是在DVB-S2中原有的LDPC碼基礎(chǔ)上增加了種類更多的LDPC碼。結(jié)合更為高階的APSK（Amplitude Phase Shift Keying，幅度相移鍵控）調(diào)制方式——最高可達(dá)256APSK，DVB-S2X中的編碼調(diào)制類型更加豐富，適合在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下提供最佳服務(wù)。<

3、br>　　DVB-S2X相對(duì)于DVB-S2在最高傳輸效率方面提升了50％，這就要求LDPC譯碼器支持更大的吞吐量。本文提出了一種新型結(jié)構(gòu)的LDPC譯碼器，在不增加譯碼器并行度的基礎(chǔ)上，以較小的硬件消耗，使得吞吐量相對(duì)于原來的譯碼器提高了一倍左右，而且設(shè)計(jì)的LDPC譯碼器不僅支持DVB-S2X標(biāo)準(zhǔn)，還兼容DVB-S2、DVB-T2、DVB-C2中所有的碼長(zhǎng)和碼率，具有一定的通用性。論文的主要工作包括：
　　首先，論文分析了DVB-S

4、2X標(biāo)準(zhǔn)中的LDPC碼以及M-APSK調(diào)制，通過對(duì)比對(duì)數(shù)域置信傳播算法、歸一化最小和算法等 LDPC譯碼算法和 APSK軟解映射算法的性能和復(fù)雜度，確定了適合DVB-S2X標(biāo)準(zhǔn)的LDPC譯碼算法——?dú)w一化最小和算法和APSK軟解映射算法——MAX-LOG-MAP算法在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和性能方面可以取得很好的折中。
　　其次，根據(jù)DVB-S2X中LDPC碼校驗(yàn)矩陣的特點(diǎn)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)并基于FPGA（Field Programmable Gat

5、e Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）實(shí)現(xiàn)了一種部分并行結(jié)構(gòu)的兼容多標(biāo)準(zhǔn)的高吞吐量LDPC譯碼器，其新穎之處在于：（1）設(shè)計(jì)了一種新型的譯碼器結(jié)構(gòu)，在只增加一個(gè)桶形移位模塊和部分存儲(chǔ)器資源的情況下，避免了校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新和變量節(jié)點(diǎn)更新的時(shí)間沖突，譯碼過程中一次迭代所需的時(shí)間為原結(jié)構(gòu)的一半，從而使得譯碼器的吞吐量提高了一倍左右；（2）進(jìn)一步的，論文通過對(duì)譯碼器中資源消耗較多的桶形移位模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用分級(jí)流水處理的方式，避免了該模塊成為譯碼器

6、的速度瓶頸，使得譯碼器最高綜合時(shí)鐘可達(dá)297.3 MHz，在譯碼迭代次數(shù)30次時(shí)，部分碼率最高吞吐量依然可以達(dá)到1 Gbps；（3）通過共用譯碼器的參數(shù)控制模塊，實(shí)現(xiàn)了多標(biāo)準(zhǔn)的全兼容。
　　最后，基于VHDL語(yǔ)言對(duì)LDPC譯碼器進(jìn)行了硬件FPGA實(shí)現(xiàn)，并使用Modelsim、ISE軟件完成了代碼仿真與綜合，基于VC707已經(jīng)完成的57種LDPC碼的下載測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的LDPC譯碼器可以完全支持DVB-S2、DVB-T2、DVB