高性能RS碼編譯碼研究及FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、糾錯(cuò)編碼是通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)信息可靠傳輸不可缺少的部分。RS碼不但可以糾正隨機(jī)錯(cuò)誤而且可以糾正突發(fā)錯(cuò)誤，是最大距離可分碼，廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)中。目前如何將高速、低延時(shí)、結(jié)構(gòu)規(guī)整的RS碼應(yīng)用于現(xiàn)有的系統(tǒng)中成為研究重點(diǎn)，同時(shí)具有更強(qiáng)糾錯(cuò)能力的RS碼的軟判決譯碼算法引起人們關(guān)注，本文的工作是圍繞RS碼的硬判決實(shí)現(xiàn)和級(jí)聯(lián)及軟判決算法的性能展開的，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，本文針對(duì)IP核設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了高速，低延時(shí)的RS碼編譯

2、碼，采用流水線結(jié)構(gòu)提高數(shù)據(jù)吞吐量。本文采用基于自然基下的常數(shù)乘法器，結(jié)構(gòu)比較簡單、易于實(shí)現(xiàn)的邏輯運(yùn)算單元。譯碼器關(guān)鍵方程求解采用基于RiBM算法的脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)，一系列的相同處理器來計(jì)算差錯(cuò)位置多項(xiàng)式和錯(cuò)誤值多項(xiàng)式。該結(jié)構(gòu)解決了BM插值迭代算法制約譯碼器處理速度的瓶頸問題，而且易于硬件實(shí)現(xiàn)。在QuartusII上進(jìn)行了RS（31,19）編碼和譯碼的硬件實(shí)現(xiàn)和仿真，并下載到FPGA上進(jìn)行驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到RS（31,19）碼的糾錯(cuò)能力為

3、6。
　　其次，為了利用RS碼在高信噪比時(shí)的性能優(yōu)勢(shì)，和Turbo碼在低信噪比時(shí)的性能優(yōu)勢(shì)，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗誤碼性能，改善Turbo碼的“錯(cuò)誤平層”現(xiàn)象，本文將RS碼和Turbo碼串行級(jí)聯(lián)，并搭建了級(jí)聯(lián)OFDM的WiMAX系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。高階調(diào)制的解調(diào)采用最大對(duì)數(shù)似然比軟解調(diào)算法，分析了級(jí)聯(lián)碼在不同調(diào)制模式下基于高斯白噪聲和衰落信道的誤碼性能。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)相對(duì)于RS碼與卷積碼的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)有2-3dB的編碼增益，而且降

4、低了Turbo碼的迭代次數(shù)，克服了誤碼平臺(tái)現(xiàn)象，達(dá)到降低系統(tǒng)復(fù)雜度和延時(shí)要求。
　　最后，本文還研究了RS碼軟判決譯碼算法，軟判決更充分利用信道信息，提高系統(tǒng)的編碼增益。分析了基于代數(shù)結(jié)構(gòu)RS碼軟判決譯碼算法—KV算法，有三部分組成：重?cái)?shù)分配，插值和因式分解。重?cái)?shù)分配對(duì)系統(tǒng)性能和復(fù)雜度起著重要的作用，本文采用低復(fù)雜度的Gross重?cái)?shù)分配方法，同時(shí)利用重編碼技術(shù)降低算法復(fù)雜度，但對(duì)系統(tǒng)性能幾乎沒有影響。同時(shí)研究了將基于最不可靠位置的