高性能RS碼編譯碼研究及FPGA實現(xiàn).pdf

1、糾錯編碼是通信系統(tǒng)中實現(xiàn)信息可靠傳輸不可缺少的部分。RS碼不但可以糾正隨機錯誤而且可以糾正突發(fā)錯誤，是最大距離可分碼，廣泛應用于數(shù)字通信系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)中。目前如何將高速、低延時、結(jié)構(gòu)規(guī)整的RS碼應用于現(xiàn)有的系統(tǒng)中成為研究重點，同時具有更強糾錯能力的RS碼的軟判決譯碼算法引起人們關注，本文的工作是圍繞RS碼的硬判決實現(xiàn)和級聯(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IP核設計方法，實現(xiàn)了高速，低延時的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、易于實現(xiàn)的邏輯運算單元。譯碼器關鍵方程求解采用基于RiBM算法的脈動陣列結(jié)構(gòu)，一系列的相同處理器來計算差錯位置多項式和錯誤值多項式。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，而且易于硬件實現(xiàn)。在QuartusII上進行了RS（31,19）編碼和譯碼的硬件實現(xiàn)和仿真，并下載到FPGA上進行驗證。通過實驗結(jié)果得到RS（31,19）碼的糾錯能力為

3、6。
　　其次，為了利用RS碼在高信噪比時的性能優(yōu)勢，和Turbo碼在低信噪比時的性能優(yōu)勢，從而進一步提高系統(tǒng)的抗誤碼性能，改善Turbo碼的“錯誤平層”現(xiàn)象，本文將RS碼和Turbo碼串行級聯(lián)，并搭建了級聯(lián)OFDM的WiMAX系統(tǒng)進行仿真驗證。高階調(diào)制的解調(diào)采用最大對數(shù)似然比軟解調(diào)算法，分析了級聯(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)相對于RS碼與卷積碼的級聯(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)，克服了誤碼平臺現(xiàn)象，達到降低系統(tǒng)復雜度和延時要求。
　　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：重數(shù)分配，插值和因式分解。重數(shù)分配對系統(tǒng)性能和復雜度起著重要的作用，本文采用低復雜度的Gross重數(shù)分配方法，同時利用重編碼技術降低算法復雜度，但對系統(tǒng)性能幾乎沒有影響。同時研究了將基于最不可靠位置的