CMMB系统LDPC译码器硬件实现与优化

"基于CMMB系统的LDPC译码器的设计与实现" 本文主要探讨了在CMMB（中国移动多媒体广播）系统中，如何设计和实现一种高效的LDPC（低密度奇偶校验）译码器。LDPC码因其接近香农限的优秀误码性能，在无线通信领域广泛应用，包括CMMB标准。CMMB中的LDPC码具有特定的结构，即码率为1/2和3/4的校验矩阵都由一系列重复模式的子矩阵组成。 设计的关键在于针对CMMB LDPC码校验矩阵的结构特点，提出了部分并行的译码结构。这种结构充分利用了矩阵的规律，通过一种适合硬件实现的结构设计，以及独特的存储器调用控制策略，能够在不牺牲性能和速度的前提下，降低硬件资源的需求。具体来说，对于1/2码率，校验矩阵可以被划分为256个18x9216的行子矩阵，而3/4码率则可以划分为256个9x9216的行子矩阵。每个子矩阵的行重和列重都有特定值，这使得通过存储非零元素即可恢复整个矩阵。 在实现过程中，译码算法采用了置信度传递解码算法（Belief Propagation decoding），这是一种基于图论的迭代算法，通常用于LDPC码的解码。在BP算法中，信息节点和检查节点之间的消息传递，通过迭代更新，最终达到错误纠正的目的。在FPGA（Field-Programmable Gate Array）平台上，特别是XILINX的VirtexIV系列的XC4VLX80型号，实现了这一部分并行的LDPC译码器结构。 在FPGA上的实现，意味着译码器可以快速响应并处理大量的数据流，这对于实时性要求高的广播服务至关重要。通过优化硬件资源的分配，该设计不仅能够支持1/2码率，还能复用硬件结构来处理3/4码率的LDPC码，实现了码率复用功能，大大提高了硬件利用率。 该研究为CMMB系统的LDPC译码提供了创新的解决方案，通过理解和利用LDPC码的内在结构，设计出高效且节省硬件资源的译码器，对于提高CMMB系统的传输质量和可靠性具有重要意义。同时，这种方法也对其他基于LDPC码的通信系统设计提供了参考。