RS+交织+卷积码级联纠错的FPGA实现
保密通信中rs编解码的fpga实现
图7-2动态硬件测试的解码波形
首先用程序计算的方法,计算出待编码和待解码的数据以及编码解码以后的期望数据。然后通过串13将编解码数据从PC传输到FPGA的内部FIFO中ห้องสมุดไป่ตู้编解
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7.3系统测试结果和性能指标
系统测试的实物照片如图7-3所示,设置好波特率等参数以后,将待编码的数据通过串口发送到FPGA的FIFO中,进行编码,编码以后,FPGA将数据发送到串口调试器的接收窗口中,这样就可以观察编码以后的数据是否和期望的数据一致,验证不同的码组的时候,只需要改变串口调试器中的发送数据即可。解码模块利用同样的验证方法得以验证。串口的波特率设置为19.2k,将低速的码流数据
第七章系统调试
码模块从FPGA的内部FIFO里面读取数据,对数据进行编解码,然后将编解码以后的数据再次存入FPGA的内部FIFO,UART模块将FIFO里面的数据通过串口发送到PC上面进行验证。
这种测试方法的优点是不用像静态测试方法那样,每次改变不同的码组,都必须从新烧写FPGA程序,只用在PC上面的一个串口调试器中改变要进行验证的数据即可。图7.2是动态硬件测试时利用示波器测量到的解码波形。
电子科技大学硕士学位论文
以上的测试过程中,将待测试的码组序列内嵌在硬件语言的代码中,生成FPGA的烧写文件一起,下载到FPGA中,利用PCB板上面的数码管观察F'PGA 的编解码输出,验证功能的正确性。
图7-3系统测试实物图
发送到FPGA的FIFO以后,编解码模块的工作频率为30MHz,时钟信号由外部晶振输入。经过系统测试,电路稳定工作,编码模块和解码模块均正常工作,编
RS编解码的FPGA实现
该文对软件实现RS码纠错纠删译码进行讨论,并涉及建立有限域的对数表和反对数表、RS码的生成多项式产生的RS码编码等有关问题。
8.学位论文丁丹萍微小卫星通信中基于FPGA的RS码编译码器的设计与实现2006
研制发射微小卫星,是我国利用空间技术服务经济建设、造福人类的重要途径。现代微小卫星在短短20年里能取得长足的发展,主要取决于微小卫星自身的一系列特点:重量轻,体积小,成本低,性能高,安全可靠,发射方便、快捷灵活等。在卫星通信系统中,由于传输信道的多径和各种噪声的影响,信号在接收端会引起差错,通过信道编码环节,可对这些不可避免的差错进行检测和纠正。
2.分析了天线相关(即相关瑞利衰落信道)对空时分组码的影响,提出了级联RS码的空时分组码模型,仿真表明,级联RS码能够有效的提高系统性能,大大的降低了系统误码率。
3.在熟悉正交频分复用基本原理的基础上,提出了基于RS码的OFDM系统,利用Simulink对系统进行仿真,仿真数据表明在RS码信道编码在大信噪比时误码率大大降低。
虽然RS编译码的算法已经比较成熟,但是由于RS码种类较多,具体应用不同,所以很难有适应各种系统的硬件实现。本文的主要目的就是开发基于IEEE802.16d 系统的RS编译码器的硬件实现,以求达到系统最好的性价比。
通过对标准中RS码特点的分析,对传统的RS译码器进行改进,提出了一种适用于该标准的RS译码方法。利用循环码的性质,改进伴随式计算模块,减少延迟时间;利用16d系统中RS码中已知删除位置的特点,简化删除位置多项式计算电路;通过对RS码实际应用环境的分析,减少利用迭代方法解关键方程时所需的基本单元数目。最终利用Verilog语言实现硬件电路,在FPGA上验证通过并应用于WiMAX 802.16d系统。
交织／解交织器的FPGA实现
兰 兰 兰 兰 兰
ｌ １
８ ／ －
数 据 输 入
ＢＬＯＣＫ ＲＡＭ
一２
据 、 、 Ｊ 控制 榆 一
信 号 发生
读 写
写起始控制
读地 址发 生器
图 ２ Ｐ Ａ 实现 交织 器 的原 理框 图 Ｆ Ｇ
如果读、 写地址序列具有较强的规律性， 可以用在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ中构造计数器的方式来直接 产生。如交织器的几个参数分别为 ： －２９ ｄ 、ｄ＝【１一 ／］ ２ ，则可将 ｌ 位地 ｎ １、Ｉ＝８ ｉ ２９ｌ ８＝ ８ ＝ １
２ 交织深度固定的码段交织器实现的原理 ． ２
图 ３为交织器和解交织器实现的基本原理图，其中 Ｉ 表示交织深度。由图可见，共 有１ 个通道 ， 输入数据依次进入第 ０ Ｉ 通道， 到 — ｌ 并按照各 自通道上的延时规律输出， 交
织器和解交织器相同通道上的延时是互补的，延时之和均为 Ｍ× —） （ １。这样经过发射机 Ｉ 交织器数据输出的先后顺序被打乱，再经过接收机解交织器又被重新恢复。 由于交织和解交织要对数据进行有规律的延时处理 ，所以输入数据首先被存入一双 口 Ｒ Ｍ 中，然后经过一定时延后被读出。此延时由双 口 Ｒ Ｍ 的读写地址来控制，因 Ａ Ａ
维普资讯
电信技术研究
２０ 年第 ４ ０６ 期
交织／ 解交织器的 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ实现
肖永 辉
摘要：交织和解交织是组合信道纠错 系统的一个重要环节，交织器和解交织器的实 现方法有多种 本文利用 Ｘｌ ｘ ｉ 公司开发的软件平台，设计比较通用的实现交织器 ｉ ｎ 和解 交织 器的方案 。
数字通信中常用的交织器按交织方式可分为分组交织器和随机交织器两种 ，按交织
卷积交织器原理及fpga实现
卷积交织器原理及fpga实现卷积交织器是一种用于数字信号处理的算法，它可以将输入信号与卷积核进行卷积运算，并输出卷积结果。
卷积交织器的原理是将输入信号分成多个子信号，每个子信号与卷积核进行卷积运算，然后将所有子信号的卷积结果交织在一起，得到最终的卷积结果。
卷积交织器的实现可以使用FPGA（Field Programmable Gate Array）技术。
FPGA是一种可编程逻辑器件，可以根据需要进行编程，实现各种数字电路。
使用FPGA实现卷积交织器可以提高运算速度和效率，同时也可以减少功耗和成本。
在FPGA实现卷积交织器时，需要进行以下步骤：1. 设计卷积交织器的电路结构。
根据卷积交织器的原理，设计出合适的电路结构，包括输入信号的分割、卷积核的存储、卷积运算和结果交织等模块。
2. 编写卷积交织器的Verilog代码。
Verilog是一种硬件描述语言，可以描述数字电路的行为和结构。
根据电路结构设计，编写Verilog代码实现卷积交织器的功能。
3. 进行仿真和验证。
使用仿真工具对Verilog代码进行仿真，验证卷积交织器的正确性和性能。
4. 进行综合和布局布线。
综合是将Verilog代码转换为FPGA可识别的逻辑网表，布局布线是将逻辑网表映射到FPGA芯片上的物理位置和连接关系。
5. 下载到FPGA芯片上运行。
将综合和布局布线后的设计文件下载到FPGA芯片上，进行实际运行测试。
使用FPGA实现卷积交织器可以提高运算速度和效率，同时也可以减少功耗和成本。
在实际应用中，卷积交织器可以用于图像处理、语音识别、信号处理等领域，具有广泛的应用前景。
RS纠错编码原理及其实现方法
RS 纠错编码原理 ―及其实现方法
陈文礼
January 08 于郑州
If you have any suggestion or criticism . please email to ciciendi@
参数 n 为码长一般 n = 2m −1，k 为信息码元个数。 例如 m=4, 码长 n＝15，信息码元长度为 9 GF(24)的本原多项式可以根据指令 >>rsgenpoly(15,9) 得到： ans = GF(2^4) array. Primitive polynomial = D^4+D+1 (19 decimal)
即
7
g 0h0 = −1 g 0h1 + g1h0 = 0
Zhengzhou Oriole Xinda Electronic Information Co.,Ltd.
g 0 hi + g1hi−1 + + g h n−k i−(n−k ) = 0
g 0 hn−1 + g1hn−2 + g n−k hk = 1
例如 c ＝（1，1，0，0，0） r ＝（1，0，0，0，1） e ＝（1＋1，1＋0，0＋0，0＋0，0＋1）＝（0，1，0，0，1）
从而可以看出从左端起第 2 位和第 5 位是错误的。
2、校验矩阵概念 码长为 n,信息数为 k，监督数为 r。
这样的一组码形式为： c = m1, m2 ,...mk , p1, p2 ,... pr
1
0
...
0)
h1k 1
h2k 0
串行级联编译码的设计与FPGA实现
串行级联编译码的设计与FPGA实现
通信的最基本要求是有效性与可靠性,纠错编码技术是保证通信可靠性的重要技术之一。
带交织器的RS(Reed-Solomon)码与卷积码组成的串行级联编码方案具有优良的抗误码性能,能够有效的纠正随机错误与突发错误,被广泛应用于卫星通信、移动通信以及数字电视广播系统中。
本文首先分析了卷积码与RS码的基本原理,包括基本概念、表示方法、编译码原理并给出了卷积码与RS码在AWGN(Additive White Gaussian Noise)信道下的误码性能曲线;然后针对级联码的组成讨论了卷积码参数选择、交织深度选择以及RS码的选择对于级联码抗误码性能的影响,给出了本文级联码方案在Matlab平台上、AWGN信道下的误码性能仿真曲线。
结合仿真中参数选择情况,在FPGA的实现过程当中,采用了自顶向下的设计方法,在卷积码部分研究了卷积码编码器实现、维特比译码器实现、交织与解交织器的实现;在RS码部分研究了RS码编码器与RS码译码器的实现,其中针对RS译码器研究了伴随多项式计算、Berlekamp-Massey算法,并应用钱搜索算法与福尼算法计算错误位置多项式与
错误值多项式。
给出了各部分通过Altera公司SignalTap II软件获得的FPGA内部各部分信号仿真。
最后给出了本文中串行级联码方案的FPGA实现方法,通过仿真验证了该纠错编码方案的最大抗误码能力。
在采用Altera公司Cyclone II平台时,该级联码能够实现可用净码流
87.44Mbps吞吐率。
RS编译码的FPGA实现的开题报告
RS编译码的FPGA实现的开题报告1.项目背景RS编码是一种前向纠错码，主要用于数据存储和数据传输等方面。
RS编码可以纠正一定数量的错误码，并且其纠错能力随着码长的增加而增强，在实际应用中得到了广泛的应用。
本项目旨在利用FPGA实现RS编译码器和解码器，为后续数据传输和存储应用提供纠错功能，并同时掌握FPGA开发技巧。
2.项目内容本项目将分为编码器和解码器两部分，具体内容如下：2.1. 编码器设计（1）通过参照RS编码理论，设计RS编码器的逻辑电路结构。
（2）使用HDL(Hardware Description Language)语言编写编码器的Verilog HDL代码。
（3）利用FPGA实验板对所编写的Verilog HDL代码进行仿真及调试。
2.2. 解码器设计（1）根据所设计的编码器，设计RS解码器的逻辑电路结构。
（2）使用HDL语言编写解码器的Verilog HDL代码。
（3）利用FPGA实验板对解码器的Verilog HDL代码进行仿真及调试。
3.项目计划3.1. 第一阶段：学习和调研通过学习和调研，了解RS编码的原理和FPGA开发技巧。
同时，选择FPGA板卡和开发工具，为后续的项目开发做好准备。
时间节点：2周3.2. 第二阶段：编码器设计与实现根据所学理论，设计编码器的逻辑电路，并使用HDL语言编写Verilog HDL代码。
在FPGA板卡上进行仿真及调试，测试编码器的正确性和稳定性。
时间节点：3周3.3. 第三阶段：解码器设计与实现根据所设计的编码器，设计解码器的逻辑电路，并使用HDL语言编写Verilog HDL代码。
在FPGA板卡上进行仿真及调试，测试解码器的正确性和稳定性。
时间节点：3周3.4. 第四阶段：综合测试与总结对编码器和解码器进行综合测试，测试其在实际的数据传输和存储中的纠错效果。
并进行总结，总结项目的优点和不足之处，并提出改进建议。
时间节点：2周4.预期目标通过此项目的实践，将深入掌握FPGA开发技巧和RS编码的实现原理，将RS编码器和解码器成功地实现在FPGA板卡上，并为以后的数据传输和存储等应用提供纠错功能。
卷积码编码及译码实验 浅谈卷积编码下的FPGA实现
卷积码编码及译码实验浅谈卷积编码下的FPGA实现
卷积编码是现代数字通信系统中常见的一种前向纠错码，区别于常规的线性分组码，卷积编码的码字输出不仅与当前时刻的信息符号输入有关，还与之前输入的信息符号有关。
本文主要是关于卷积码编码及译码实验的相关介绍，并着重分析阐述了基于卷积编码下的FPGA实现。
卷积编码卷积码的编码分为两类：前馈和反馈，在每类中又可分为系统和非系统形式。
我们这里只考虑非系统形式的前馈编码器。
‘
上图是WLAN 802.11a协议中采用的卷积编码器结构，输入比特k=1，输出n=2，存储器长度m=6，编码输出不仅与当前输入有关，还与存储器存储的之前的输入数据有关，具体由之前的哪些数据得到编码输出呢，由生成多项式确定其连接关系。
这里，生成多项式为g0=133（八进制）和g1=171（八进制）（右边是最高位），输出数据A的生成多项式为：
输出数据B的生成多项式为：
生成多项式确定了卷积编码器输出的连接关系。
根据多项式的系数，在相应项进行连接。
生成多项式写成二进制序列的形式分别为：g0 = ［1 0 1 1 0 1 1］和g1 = ［1 1 1 1 0 0 1］（右边是最高位）。
我们假设信息序列u，两个编码器输出序列分别为v（0）和v（1），编码器可以看成一个线性系统，系统的信道响应脉冲最多持续m+1个时间单元，编码输出可以写成编码输入与信道脉冲响应的卷积（即生成多项式），即
其中需要注意的是，所有的加法都是模2加运算。
卷积码编码及译码实验基本原理
1、卷积码编码
卷积码是一种纠错编码，它将输入的k个信息比特编成n个比特输出，特别适合以串行形。
卷积与RS级联编码的FPGA实现
Inputdata-2，outputdata-3，constraintlength-7，
Convolutioncode0-1001111，Convolutioncode1-1101101，
Data_out:outstd_logic-----卷积编码后的数据
rfd:outstd_logic;-------准备新数据进行编码
rdy:outstd_logic;------编码有效数据信号
2.3交织编码器的FPGA实现
在XILINX公司的集成开发环境ISE14.7中，通过直接调用已经封装好的Interleaver/De-Interleaver,可直接实现对数据的交织编码，实现思路如下：
本方案采用的编码效率是2/3，即每当输入2比特时，此编码器输出3比特的数据。
1.3交织编码器原理
移动通信的特点是发射的信号常常是连续的一段被干扰，但是卷积编码或CRC的纠错能力也只限定在纠正不连续的误码，如果出现了连续误码，则无法解决。为了解决这一问题，则必须使用交织编码技术，交织的目的就是把一个较长的突发性差错离散成随机差错。交织编码可以分为块交织，帧交织，随机交织，混合交织等。
m每个符号比特数；n码长n=2m-1；t纠错个数；d码距d=2t+1；k信息符号个数k=n-2t。
1.2卷积编码器原理
卷积码是纠错码中的又一大类,n个输出比特不仅与当前的k个输入信息有关，还与前（N-1）k个信息有关。通常将N称为约束长度，（有的书的约束长度Nn）。常把卷积码记为由3个（n，k，N）其编码效率为k/n。
本方案采用的RS(32,16)码编码器主要由有限域乘法器、有限域加法器、移位寄存器、开关和选择器实现,在XILINX公司的集成开发环境ISE14.7中，通过直接调用已经封装好的Reed-SolomonencoderCore,可直接实现对数据的RS编码，实现思路如下：
设计报告--014---交织—解交织的FPGA设计与实现
交织/解交织的FPGA设计与实现一．交织与解交织器的设计方案任意交织器的的交织与解交织的过程都可以总结为：交织是按顺序地址读入输入数据，按交织地址输出数据，即顺序写入，交织读出；解交织是按交织地址输入数据，按顺序地址读出数据，即：交织写入、顺序读出。
设计中利用一个存储器存储交织地址，这样做一方面在实现不同的交织器时。
图1 交织与解交织原理框图图1电路图的电路是由ROM模块、计数器、RAM模块和二选一选择器四个部分组成。
ROM模块用来存放交织地址；计数器用来产生顺序地址；RAM模块作随机存储器，用来输入输出数据；二选一数据选择器起地址过滤作用，当需要顺序的地址的时候，计数器的输出直接送到RAM地址总线；当需要交织地址时，计数器的输出直接送到ROM地址总线，再将ROM读出的交织地址作ROM 的地址线。
图中的交织与解交织控制信号是用来选择控制交织与解交织的过程；读信号和写信号对RAM模块进行读写控制[12]。
二．交织器各子模块的设计1．计数器模块计数器模块的作用是：为选择器提供顺序地址，为只读存储器提供顺序地址和读写控制信号。
只读存储器中存放着交织地址，但这并不是说只读存储器的输入输出方式是交织的，它的输出元素是交织的。
图2所示为计数器模块：图2 计数器模块上面的模块是由程序实现的程序的代码（见附录），上图中clk是时钟信号，clr是清零信号，ena是使能信号，q就是输出。
输出显示的是0-15这16位的数字。
主要的作用就是读顺序地址的，和后面的那个交织地址能够对应起来。
图3所示的是计数器模块的功能仿真波形：图3 计数器模块的功能仿真波形图3仿真波形中的clk，clr，ena，q，cout与图2中的是一样的。
当clk为时钟信号，clr是复位信号当clr为高电平的时候q的输出就为0，ena为使能信号，cout在q从0到15输出后出现一个高电平，在15的地方显示高电平。
2．选择器模块选择器主要就是起选择作用的，起到了地址过滤的作用，当需要顺序地址的时候计数器就直接读出来送到RAM的总线上去，然后按照输入的正常顺序读出来。