基于CMMB标准的终端系统设计及其信道译码实现

摘要

中国移动多媒体广播系统（CMMB）是由国家广电总局于2006年提出来的具有自主知识产权的广播电视行业标准，它的核心在于我国自主研发的多媒体广播传输技术（STiMi）。CMMB-STiMi标准采用RS码和低密度奇偶校验码（LDPC）构成的级联码作为信道纠错编码技术。本论文的主要研究目标正是设计一个基于CMMB标准的信道译码系统和一个终端解码播放系统。译码系统主要完成LDPC译码器设计、RS译码器设计和解交织模块设计；终端系统完成数据帧解复用、信源解码（视频为H.264，音频为HE-AAC）和播放。
　　CMMB标准中的LDPC码是一种高度结构化的正则LDPC码。本文针对它的结构化特点，设计了分层置信传播（LBP）算法，在不改变译码结果的前提下对校验矩阵做变换，避免了在译码过程中校验节点/变量节点更新而产生的数据冲突问题。经过大量仿真，最后采用8比特量化方案，在误码率达到10-6时，量化后的译码性能比浮点算法的性能仅损失0.2dB。在硬件结构上，设计了32路并行的部分并行译码器，使1/2和3/4两种码率在存储资源和处理单元上有效复用，降低了资源消耗。针对中间信息的存储，提出了一种数据压缩的存储策略，可节省约50％的存储资源。针对RS码，本文首先介绍了BM和修正欧几里德（MEA）两种算法，并分析了各自的优劣，最终选用了迭代次数更少的MEA算法作为本文的RS解码算法。在硬件结构上，对使用最多的乘法器，设计了单周期的并行乘法器，该乘法器仅用基本的与门和或门就可实现，可达到资源少、效率高的目的。最后，本文设计的译码系统在Xilinx的V4芯片XC4VLX100上实现，LDPC译码器的时钟可达120MHz，RS码的时钟可达60MHz，译码速率超过40Mbps。
　　终端解码播放系统在Davinci（主芯片为 TMS320DM6446）平台上实现。DM6446拥有ARM和DSP两个内核，在ARM核上运行Montavista Linux4.0操作系统，接收从USB接口收到的译码后的数据帧，按照CMMB标准解复用规则剥离出音视频数据，将数据通过Codec_Engine传输到DSP端完成数据处理，最后ARM再接收传回的数据并播放。

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缩略词表

第一章 引言

1.1信道编译码的发展历史

1.2线性分组码的基本原理

1.3级联码的基本原理

1.4论文涉及的项目背景与主要研究结果

第二章 CMMB系统中的信道译码

2.1 CMMB系统的信道结构

2.2解星座映射

2.3 LDPC编译码算法

2.4 RS编译码算法

2.5 CMMB信道译码仿真

2.6本章小结

第三章 CMMB信道译码硬件结构设计

3.1 LDPC译码器硬件结构设计

3.2 RS译码器硬件结构设计

3.3本章小结

第四章 CMMB信道译码器FPGA实现

4.1功能仿真

4.2 FPGA实现

4.3本章小结

第五章 CMMB终端系统设计

5.1 CMMB终端方案设计

5.2硬件系统设计

5.3软件系统设计

5.4本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

个人简历、攻硕期间取得的研究成果