高密度光盘Viterbi译码器的FPGA设计与实现

发布时间：2020-06-19 05:07

【摘要】： 当前的DVD光盘系统中,归一化信息密度S为4.6,采用阀值检测技术就可以实现数据恢复。随着光盘密度的进一步提高,归一化信息密度S将超过5.0,读出信号中将含有更多码间干扰(Intersymbol Interference, ISI)信息,采用阀值检测技术已经不能可靠地实现数据的恢复,因此给信号检测技术提出了新的要求。部分响应最大似然(Partial Response Maximum Likelihood, PRML)检测技术是有控制地在某些码元的采样时刻引入码间干扰,而确保在其余的码元采样时刻无码间干扰,从而提高频带利用率、降低定时精度要求。近年来对PRML检测技术的研究不断深入,并且在磁存储通道中得到了广泛应用。Viterbi算法是一种实现最大似然检测技术的有效算法。光盘通道的特性对部分响应目标的选择非常重要。在分析光盘通道的数学模型的基础上,根据新一代多功能光盘(Next-generation Versatile Disc, NVD)通道特性要求,选择合适的部分响应目标,确定部分响应多项式为PR (1 + 2 D + 2 D~2 + 2 D~3 + D~4)。结合光盘通道编码中最小游程长度d = 2的特点,给出含有8个状态的篱笆树建立过程,并结合实例介绍Viterbi算法的译码过程,包括判决过程、幸存路径的管理和截尾译码输出。采用FPGA实现适合NVD光盘通道的Viterbi译码器。重点是Viterbi译码器中各主要模块的设计与实现,包括分支度量计算模块、加比选模块、幸存路径存储管理模块和决策输出模块。通过大量测试数据,分别在软件仿真和实际测试两方面对Viterbi译码器进行总体测试,并做出分析和比较。通过对比测试,基于FPGA实现的译码器的功能正确,性能稳定时最高时钟频率可以达到30MHz,自纠错能力强,能够满足NVD光盘通道的要求。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TN791;TP333
【图文】：

频率响应曲线,频率响应曲线,部分响应,高密度光盘

的光盘存储信道的传递函数 H ( Ω )呈现低通的传递特性，)n D形式的部分响应多项式。由于高密度光盘密度的提高要提高部分响应多项式的次数。图 3.3 中给出了几种部分S = 5.0的光盘通道的传递函数。

状态图,分支度量,分支,十进制数

(2)}jS 表示，含义是第 j 时刻输入的信号。度量值的时候，编码状态图上的输出值也要相应的改变，即如果输出 1，则用-4 表示；如果输出 0，则用 3 表示态0S 到状态1S 的分支输出为101，则在计算分支度量时， (0) (1) (2)}ij ij ijG G G 表示，含义是从状态 i 到状态 j 的分算模块的计算方法采用式(3.8) 计算。( )220( ) ( )ijt t i jkBM S k G k== ∑ 示第 t 时刻从状态 i 到状态 j 的分支的度量值。了输入信号为{010 111 011}的分支计算结果。52S0010 111 011

【引证文献】