无线通信中卷积码和RS码应用的研究

发布时间：2017-04-20 22:25

  本文关键词：无线通信中卷积码和RS码应用的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代通信系统中,由于信道的固有噪声和衰落特性,信号在传输过程中会受到不同程度的干扰,严重时甚至会导致通信失败。信道编码技术中的FEC(前向纠错)技术是一种能提高传输可靠性的有效手段,现代通信中应用较广泛的、性能较好的级联码通常将卷积码作为内码,RS码作为外码。卷积码充分利用了各码字间的相关性,且易于实现最佳译码。viterbi译码算法是一种最大似然译码算法,被认为是卷积码的最优译码算法。RS码是一种线性分组码又是一种多元码,具有较强的纠正突发错误的能力,RS编译码的运算是基于伽罗华域上的。本文主要研究了卷积码(2,1,7)和RS(255,223)码。设计(2,1,7)卷积码时,算法结构由分支度量(BMU),加比选(ACSU),幸存路径存储(SMU)和输出(OUT)单元组成。采用软判决译码算法,尽量获得最大的译码性能;并采用全并行的ACS结构,提高了数据的吞吐率;在SMU和OUT,去掉了存储输入比特的部分,只存储幸存状态的最后一位,这样减小了RAM的存储空间,改进后约为原来的1/7;回溯译码时,根据幸存状态的最后一位即可准确的实现输出,减少了读取存储器的次数,每个回溯深度减少τ-1次)。对于RS(255,223),虽然采用软判决译码算法有2~3d B的性能优势,但是译码实现的结构复杂度却很高,所以实际应用中,通常采用实现结构复杂度较低的硬判决译码算法。修正的无逆Ri BM算法减少了译码时延,RS码编译码器设计的流水线结构提高了数据吞吐率。本文使用卷积码、RS码和卷积交织技术来构造级联码,进一步提高了通信系统抗突发干扰的整体性能。本文将VHDL作为软件设计语言,完成了卷积码(2,1,7)和RS(255,223)的设计,并在Modelsim中进行功能和时序仿真;硬件调试是在Xilinx公司的芯片Virtex5 xc5vlx30上进行的,结果证明该级联码在无线通信系统中有一定的适用性。
【关键词】：无线通信 卷积码 Viterbi 译码 RS 码 Ri BM 迭代
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 简述9
• 1.2 信道编码研究背景、技术及研究现状9-12
• 1.2.1 研究背景9-10
• 1.2.2 信道编码技术10-11
• 1.2.3 研究现状11-12
• 1.3 课题研究内容12-13
• 1.4 论文章节安排13-14
• 2 卷积码编译码实现14-33
• 2.1 卷积码编码原理及设计实现14-16
• 2.1.1 卷积码编码仿真验证16
• 2.2 卷积码译码16-22
• 2.2.1 卷积码译码算法的选择17
• 2.2.2 Viterbi译码算法17-18
• 2.2.3 硬判决和软判决18-22
• 2.3 卷积码译码器的实现22-32
• 2.3.1 分支度量(BMU)单元设计及仿真24-25
• 2.3.2 加-比-选(ACSU)和度量更新单元25-26
• 2.3.3 幸存路径存储(SMU)与回溯输出单元26-27
• 2.3.4 对度量控制的改进及仿真27-30
• 2.3.5 对幸存路径存储单元的改进及仿真30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 卷积交织技术33-38
• 3.1 卷积交织原理33-35
• 3.2 卷积交织器的实现及仿真35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 RS译码的实现38-54
• 4.1 伽罗华域38
• 4.2 RS码编码原理与仿真实现38-42
• 4.3 RS译判决译码原理42-44
• 4.4 RS码硬判决实现44-52
• 4.4.1 求解伴随式s(x)及仿真实现45-46
• 4.4.2 求解错误位置多项式 s(x)46
• 4.4.3 对BM算法的改进——Ri BM算法及仿真实现46-49
• 4.4.4 钱搜索—计算错误位置49-50
• 4.4.5 Forney算法—计算错误值50-51
• 4.4.6 RS软判决译码算法51-52
• 4.5 本章小结52-54
• 5 FPGA设计及性能分析54-64
• 5.1 FPGA设计基础54-55
• 5.2 (2,1,7)卷积码的设计与性能分析55-58
• 5.2.1 Viterbi硬判决和软判决译码性能比较56-57
• 5.2.2 Viterbi软判决多电平量化时的性能比较57-58
• 5.3 RS(255,223)码的设计和性能分析58-62
• 5.3.1 RS码硬软判决译码的性能对比60-61
• 5.3.2 冗余度对硬判决译码性能的影响61-62
• 5.4 级联码与卷积码、RS码的性能比较62
• 5.5 本章小结62-64
• 结论64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 向良军;王梓斌;金国平;郑林华;;高速RS编译码器的设计及其FPGA实现[J];计算机工程与应用;2012年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李一凡;数字视频传输信道编解码的算法研究与硬件实现[D];北京邮电大学;2008年

2 张增良;基于FPGA的卷积编码和维特比译码的研究与实现[D];天津大学;2007年

  本文关键词：无线通信中卷积码和RS码应用的研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：319654