2_1_9_軟判決VITERBI譯碼器的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)論文
標(biāo)簽： VITERBI FPGA 軟判決 譯碼器
上傳時(shí)間： 2018-03-26
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VITERBI譯碼器的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2018-03-26
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該程序?qū)崿F(xiàn)了軟輸入軟輸出VITERBI算法解碼。假定一個(gè)有限長(zhǎng)度的格子窗可以向前和向后遞歸。因此，它像一個(gè)的SOVA譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2020-06-28
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在數(shù)字通信中，采用差錯(cuò)控制技術(shù)(糾錯(cuò)碼)是提高信號(hào)傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。糾錯(cuò)碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計(jì)特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點(diǎn)，使譯碼錯(cuò)誤概率達(dá)到很小。 卷積碼譯碼器的設(shè)計(jì)是由高性能的復(fù)雜譯碼器開(kāi)始的，對(duì)于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長(zhǎng)度的增加，其譯碼錯(cuò)誤概率可達(dá)到非常小。后來(lái)慢慢地向低性能的簡(jiǎn)單譯碼器演化，對(duì)不太長(zhǎng)的約束長(zhǎng)度，維特比(VITERBI)算法是非常實(shí)用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時(shí)，VITERBI譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡(jiǎn)單。 目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。 本論文對(duì)卷積碼編碼和VITERBI譯碼的設(shè)計(jì)原理及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時(shí)，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過(guò)程中。 首先，簡(jiǎn)要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識(shí)和維特比譯碼算法的基本原理，并對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯(cuò)碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)則。再有，對(duì)基于FPGA的維特比譯碼器各個(gè)模塊和相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺(tái)上對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無(wú)交織等不同情況進(jìn)行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，所設(shè)計(jì)基于FPGA的并行VITERBI譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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卷積編碼是深空通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)中常用的一種編碼方式。VITERBI碼算法是卷積碼的一種最大似然譯碼算法，它按照最大似然譯碼準(zhǔn)則，在網(wǎng)格圖上找出一條最大似然路徑來(lái)得到譯碼結(jié)果。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是3比特軟判決VITERBI譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)是采用硬件VHDL語(yǔ)言來(lái)完成，并在ModelSim和Quartus Ⅱ軟件環(huán)境下進(jìn)行編譯和仿真。在論文中介紹了VITERBI譯碼器的各模塊的各種算法，并著重介紹了本設(shè)計(jì)所采用的具體方法，通過(guò)仿真和測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。最后，介紹了VITERBI譯碼器在未來(lái)通信中的發(fā)展和應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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軟件無(wú)線電是近幾年來(lái)提出的一種實(shí)現(xiàn)通信的新概念和體制。它的核心是：將寬帶A/D和D/A變換器盡可能地靠近天線，各種功能盡可能地采用軟件進(jìn)行定義。因此它具有很強(qiáng)的靈活性、開(kāi)放性和兼容性，是目前研究的熱點(diǎn)。 本文將對(duì)軟件無(wú)線電的編譯碼部分加以敘述，提出了在VHF/UHF軟件無(wú)線電接收/發(fā)送樣機(jī)中的編譯碼方案及其具體的實(shí)現(xiàn)方法。該部分包括發(fā)射端的漢明(8，4，4)編碼、RS(100，81)編碼、卷積(2，1，6)編碼，以及在接收端相對(duì)應(yīng)的漢明譯碼、RS譯碼、VITERBI譯碼等。 本文首先介紹軟件無(wú)線電的發(fā)展概況和VHF/UHF軟件無(wú)線電接收/發(fā)送樣機(jī)的總體方案，然后按照編譯碼部分的功能模塊逐章說(shuō)明其實(shí)現(xiàn)的方法，最后對(duì)該部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)加以總結(jié)。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 信道 糾錯(cuò)碼
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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低壓電力線通信(PLC)具有網(wǎng)絡(luò)分布廣、無(wú)需重新布線和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，低壓電力線通信被看成是解決信息高速公路“最后一英里”問(wèn)題的一種方案，在國(guó)內(nèi)外掀起了一個(gè)新的研究熱潮。電力線信道中不僅存在多徑干擾和子信道衰落，而且還存在開(kāi)關(guān)噪聲和窄帶噪聲，因此在電力線通信系統(tǒng)中，信道編碼是不可或缺的重要組成部分。 本文著重研究了在FPGA上實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的信道編解碼方案。其中編碼端由卷積碼編碼器和交織器組成，解碼端由VITERBI譯碼器和解交織器組成，同時(shí)為了與PC機(jī)進(jìn)行通信，還在FPGA上做了一個(gè)RS232串行接口模塊，以上所有的模塊均采用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL編寫(xiě)。另外，峰值平均功率比(PAR)較大是OFDM系統(tǒng)所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題，必須要考慮如何降低大峰值功率信號(hào)出現(xiàn)的概率。本文重點(diǎn)研究了三種降低PAR的方法：即信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)、信號(hào)非畸變技術(shù)和編碼技術(shù)。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是迄今為止還沒(méi)有一種好方法能夠徹底地解決OFDM系統(tǒng)中較高PAR的弊病。本論文內(nèi)容安排如下：第一章介紹了課題的背景，可編程器件和OFDM技術(shù)的發(fā)展歷程。第二章詳細(xì)介紹了OFDM的原理以及實(shí)現(xiàn)OFDM所采用的一些技術(shù)細(xì)節(jié)。第三章詳細(xì)介紹了本課題中信道編碼的方案，包括信道編碼的基本原理，組成結(jié)構(gòu)以及方案中采用的卷積碼和交織的原理及設(shè)計(jì)。第四章詳細(xì)討論了編碼方案如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)，包括可編程邏輯器件FPGA/CPLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)流程，以及串口通信接口、編解碼器的FPGA設(shè)計(jì)。第五章詳細(xì)介紹了如何降低OFDM系統(tǒng)中的峰值平均功率比。最后，在第六章總結(jié)全文，并對(duì)課題中需要進(jìn)一步完善的方面進(jìn)行了探討。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著人們對(duì)于數(shù)字視頻和數(shù)字圖像的需求越來(lái)越大，數(shù)字電視廣播和手機(jī)電視迅速發(fā)展起來(lái)，但是人們對(duì)于數(shù)字圖像質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。對(duì)于觀眾來(lái)講，畫(huà)面的質(zhì)量幾乎是最為重要的，然而由于信道傳輸特性不理想和加性噪聲的影響，不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤碼，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降，甚至無(wú)法正常收看。因此，為了保障圖像質(zhì)量就需要采用糾錯(cuò)編碼(又稱信道編碼)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信。在數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)(DVB)中，無(wú)論是衛(wèi)星傳輸，電纜傳輸還是地面?zhèn)鬏敹疾捎昧诵诺谰幋a。 本文首先深入研究DVB標(biāo)準(zhǔn)中的信道編碼部分的關(guān)鍵技術(shù)；然后依照DVB-T標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，設(shè)計(jì)并硬件實(shí)現(xiàn)了數(shù)字視頻傳輸?shù)男诺谰幗獯a系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，編解碼器與信源端的接口利用了MPEG-2的視頻傳輸接口同步并行接口(SPI)，這種接口的應(yīng)用讓系統(tǒng)具有很強(qiáng)的通用性；與信道端接口采用了G.703接口，具有G.703接口功能和特性的數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以直接與數(shù)字通信設(shè)備連接，這使得應(yīng)用時(shí)對(duì)于信道的選擇具有較大的靈活性。 在深入理解RS編解碼算法，卷積交織/解交織原理，卷積編碼/VITERBI譯碼算法原理的基礎(chǔ)上，本文給出了解碼部分的設(shè)計(jì)方案，并利用Xilinx公司的SpartanⅢ系列XC3S2000芯片完成方案的硬件實(shí)現(xiàn)。在RS解碼過(guò)程中引入了流水線機(jī)制，從而很大程度上提高了解碼效率。解交織器部分采用了RAM分區(qū)循環(huán)法，利用對(duì)RAM讀寫(xiě)地址的控制實(shí)現(xiàn)解卷積交織，這種方法控制電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)速度比較快，代價(jià)小。VITERBI譯碼器采用截尾譯碼，在幾乎不影響譯碼準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上大大提高了解碼效率。
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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隨著糾錯(cuò)編碼理論研究的不斷深入，糾錯(cuò)碼的實(shí)際應(yīng)用越來(lái)越廣泛。卷積碼作為其中重要的一種，已被大多數(shù)通信系統(tǒng)所采用。(2,1,7)卷積碼是一種短約束長(zhǎng)度最佳碼，編、譯碼器易于實(shí)現(xiàn)，且具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。 本文研究了IEEE 802.11協(xié)議中(2,1,7)卷積碼編碼、交織解交織及其軟判決高速VITERBI譯碼的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。 首先介紹了IEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，然后介紹了信道編解碼中卷積碼編碼及VITERBI譯碼算法和FPGA 設(shè)計(jì)方法，接著通過(guò)對(duì)(2,1,7)卷積碼特點(diǎn)的具體分析，吸取目前VITERBI譯碼算法和交織解交織算法的優(yōu)點(diǎn)，采取一系列的改進(jìn)措施，基于FPGA實(shí)現(xiàn)了IEEE 802.11信道編解碼及交織和解交織系統(tǒng)。這些改進(jìn)措施包括采用并行FIFO、改進(jìn)的ACS 單元、流水式塊處理結(jié)構(gòu)、改進(jìn)的SMDO方法、雙重交織策略，使得在同樣時(shí)鐘速率下，系統(tǒng)的性能大幅度提高。最后將程序下載到Altera公司的Cyclone 系列的FPGA(型號(hào)EP1C6Q240C8)器件上進(jìn)測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果作了簡(jiǎn)單分析。
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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本文對(duì)16QAM基帶Modem的FPGA芯片設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究與論述.首先介紹了16QAM調(diào)制的原理和16QAM基帶Modem的FPGA芯片總體設(shè)計(jì),以及一些FPGA設(shè)計(jì)的基本原則.接著介紹了高性能濾波器的FPGA設(shè)計(jì)方法,并采用多相結(jié)構(gòu)濾波器和分布式算法(DA)設(shè)計(jì)了發(fā)送端平方根升余弦滾降濾波器.然后介紹了自適應(yīng)盲均衡器的設(shè)計(jì),該均衡器是一個(gè)復(fù)數(shù)結(jié)構(gòu)的橫向?yàn)V波器,采用復(fù)用抽頭的結(jié)構(gòu)來(lái)節(jié)省資源,本文對(duì)自適應(yīng)均衡器的核心運(yùn)算單元-采用booth編碼算法設(shè)計(jì)的高性能乘累加(MAC)運(yùn)算單元進(jìn)行了詳細(xì)描述.接下來(lái)介紹了載波恢復(fù)環(huán)路的FPGA設(shè)計(jì),這是一個(gè)數(shù)字二階鎖相環(huán),本文推導(dǎo)了數(shù)字二階鎖相環(huán)和模擬二階鎖相環(huán)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.DD相位檢測(cè)算法中的反正切函數(shù)tan
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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