基于Verilog HDL的通信系統(tǒng)設計課件第7章

第7章RS編譯碼系統(tǒng)設計基于VerilogHDL的通信系統(tǒng)設計基于VerilogHDL的通信系統(tǒng)設計

自從香農(nóng)（C.E.Shannon）提出信道編碼定理以來，信道編碼成為一種常見的消除或者降低信息傳輸錯誤概率的方法。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，信道編碼技術日趨完善，種類更加豐富。對于現(xiàn)代通信系統(tǒng)而言，可靠通信是至關重要的，尤其對于信道質(zhì)量較差的無線信道，采用合理的信道編碼方式勢在必行。本章在介紹了信道編碼相關理論的基礎上對常見的幾種信道編碼技術加以講解，最后重點對一種目前在光纖通信系統(tǒng)中最常用的編碼方式RS碼做了詳細介紹，同時給出了RS（32，19）碼編譯碼器的VerilogHDL實現(xiàn)?；赩erilogHDL的通信系統(tǒng)設計7-1

信道編碼原理

本節(jié)首先介紹通道香農(nóng)定理，在此基礎上給出典型的通信系統(tǒng)模型，最后簡單的介紹常見的幾種差錯控制方法，對信道編碼做了重點的講解。7-1-1

通道香農(nóng)定理1948年，香農(nóng)在一篇《通過有噪傳輸通道實現(xiàn)可靠通信》論文中證明得出了保證有噪系統(tǒng)可靠通信的條件，在這具有里程碑式的論文中提出了著名的香農(nóng)第二定理。

“在有噪系統(tǒng)中，只要信息傳輸速率低于信道容量，通過對信息適當進行編碼，可以在不犧牲信息傳輸或存儲速率的情況下，將有噪通道或存儲媒質(zhì)引入的差錯控制到任意低的程度”。這就是香農(nóng)第二定理?；赩erilogHDL的通信系統(tǒng)設計7-1-2

數(shù)字通信系統(tǒng)的組成如圖7-1所示，信源即信息發(fā)送的源。圖7-1

數(shù)字通信系統(tǒng)框圖基于VerilogHDL的通信系統(tǒng)設計7-1-3

差錯控制系統(tǒng)分類和信道編碼的簡介

由于在信道中存在一定的噪聲和衰減，這些來自外界的干擾都會對傳輸?shù)男畔⒁胧д妗．斀邮盏叫盘栔谐霈F(xiàn)了錯誤時，可以用如下三種方式來進行差錯控制。

重傳回饋方式ARQ。

前向糾錯方式FEC。

混合糾錯方式HEC。

基于VerilogHDL的通信系統(tǒng)設計7-2

線性分組碼7-2-1

幾種常見的線性分組碼

線性分組碼顧名思義就是將信息序列按照信心分組來進行編碼，而生成的監(jiān)督位和信位之間滿足嚴格的線性規(guī)律。常見的（n，k）線性分組碼，是把信息流以k個碼元分成一組，通過線性變換映像成n個碼元組成的碼字。7-2-2

編碼應用下面給出一個具體的編碼實例。

例：對于RS（7，3）碼，利用3個信息符號得到的長度為7的編碼，碼元符號取自有限域GF(23)，即m=3。域GF(23)所對應的本原多，RS碼的生成多項式為假設輸入符號為[406]，則信息段多項式為。

項式為

。。基于VerilogHDL的通信系統(tǒng)設計7-3RS碼的編譯碼器設計

里德-所羅門（Reed-Solomon）碼是一類具有很強糾錯能力的多進制BCH碼。這種碼字最早是由IrvingS.Reed和GustaveSolomom提出的，故簡稱RS碼以紀念其發(fā)明者。RS碼已經(jīng)廣泛應用于數(shù)字通信和存儲系統(tǒng)中，以進行差錯控制，下面重點介紹RS碼的編譯碼原理以及Verilog

HDL實現(xiàn)。7-3-1RS碼編碼系統(tǒng)的VerilogHDL實現(xiàn)

本節(jié)重點介紹RS(31，19)的編碼原理，及其“VerilogHDL”實現(xiàn)。這種碼字屬于GF(25)域。GF(25)域所對應的本原多項式為，

基于VerilogHDL的通信系統(tǒng)設計7-3-2RS碼譯系統(tǒng)的“VerilogHDL”實現(xiàn)

本節(jié)重點講解RS碼的解碼過程以及RS（31，19）譯碼器的“VerilogHDL”實現(xiàn)。RS譯碼算法分為時域譯碼、變換域譯碼以及軟譯碼。變換域譯碼和軟譯碼若用硬件來實現(xiàn)過于復雜，耗費的硬件資源過大，適合用于軟件實現(xiàn)。時域譯碼算法具有快速，資源耗費少，控制電路小等優(yōu)點。下面重點講解各個譯碼步驟的實現(xiàn)原理和實現(xiàn)方法。

伴隨式計算電路的設計實現(xiàn)。關鍵方程求解電路的設計實現(xiàn)。

錢氏搜索和“Forney”算法電路設計實現(xiàn)。RS（31，19）譯碼器的設計實現(xiàn)?；赩erilogHDL的通信系統(tǒng)設計7-4

本章小結

本章首先從信道編碼的概念入手，然后進一步介紹了幾種不同的線性分組碼的原理。在此基礎上重點講解了一種在通信系統(tǒng)中常用的編碼方式——RS碼，給出了該碼