FPGA实现的DVB-S2 LDPC变码率编码器：性能与硬件设计

本文主要探讨了第二代数字广播电视系统中Low Density Parity Check (LDPC) 码的变码率编码硬件实现。作者张文俊和任宇森针对DVB-S2标准中LDPC码的特性进行了深入分析，该标准因其优良的纠错性能和适用于卫星宽带业务而备受关注。LDPC码最初由Gallager在1962年提出，但由于早期的译码算法复杂度较高而未广泛采纳。然而，随着Mackay和Neal在1996年的发现，LDPC码的性能得到了重新评估。 为了简化编码过程并优化硬件实现，Kou提出的基于有限几何的循环和伪循环LDPC码虽然易于用移位寄存器实现，但在低信噪比下性能欠佳。为了解决这个问题，Michael Yang等人提出了eIRA码，它是一种特殊的LDPC码，编解码复杂度低，性能优良，特别适合硬件实现。DVB-S2标准正是利用了这些优点，将其与BCH码级联作为前向纠错码方案。 本文的核心贡献在于提供了一种面向FPGA的LDPC码变码率编码实现策略。设计者采用了Verilog HDL语言，选择Virtex 4 xc4vlx60芯片进行硬件实现。他们利用BlockRAM存储校验位，实现了对信息位相关校验位的并行处理，显著提高了编码速度。最终，该编码器的吞吐量达到了约49.95Mbps，能够在资源占用相对较少的情况下满足DVB-S2标准对于不同码率的需求。 在应用场景上，DVB-S2标准支持多种码率，包括1/4、1/3等，既适应对载噪比要求较高的环境，又兼顾了对延迟敏感的应用。短帧长版本支持的码率略有减少，但仍能满足交互式应用的需求。 总结来说，本文的研究成果对于实际的数字广播电视系统设计具有重要意义，不仅提升了编码效率，还降低了硬件实现的复杂性，对于提升第二代数字电视系统的性能和可靠性起到了关键作用。