IBOC DAB接收机Viterbi译码器结构设计研究

论文摘要

卷积编码是深度空间通信系统、无线通信系统及广播系统中常用的一种编码方式,卷积码的最佳译码-Viterbi译码由于具有译码性能好,译码器结构简单等特性,因而在各种数据传输系统,尤其是数字无线通信和卫星通信中,得到了极其迅速的发展。本文以带内同频道数字音频广播（IBOC DAB）接收机系统为应用对象,设计了能够较好地满足IBOC DAB系统音频传输业务和少量数据传输业务要求的Viterbi译码器。论文的主要研究工作如下:（1）对Viterbi译码器在不同的约束长度、量化精度、译码深度下的译码性能进行了Simulink仿真和分析,确定出适合IBOC DAB系统的误码率为10-5数量级左右的（2,1,7）卷积码及8电平量化软判决Viterbi译码方案。（2）在Viterbi译码器的具体电路结构设计中,分支度量模块（BMG）采用了一种速度快、所需硬件代价小的简化欧式距离求解方法;加比选（ACS）模块采用全并行的运算结构,并加入了度量溢出单元来减小电路规模,加法器采用了流水线式超前进位加法器的设计方法,比较器采用了RTL（寄存器传输级）结构描述,既提高了译码器的速度,又节省了硬件资源。（3）分别用Mentor公司的Modelsim6.1和Synplicity公司的Synplify Pro8.1对Viterbi译码器进行了功能仿真和逻辑综合,在Xilinx ISE8.1下完成了时序仿真和布局布线,并在Xilinx Spartan3 xc3s200芯片中进行了样片实现。经验证,在满足功耗的前提下译码器的数据吞吐率最高可达55Mbps。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 数字音频广播（DAB）系统的发展背景
• 1.1.2 研究卷积码及Viterbi 译码器的意义
• 1.2 卷积码及Viterbi 译码器的国内外发展现状
• 1.3 本论文的研究选题、研究目标和论文内容安排
• 第2章 IBOC DAB 接收机Viterbi 译码器设计方案
• 2.1 卷积编码与Viterbi 译码算法
• 2.1.1 卷积编码
• 2.1.2 Viterbi 译码算法
• 2.2 Viterbi 译码性能及其比较
• 2.2.1 测试Viterbi 译码性能的Simulink 仿真系统
• 2.2.2 测试Viterbi 译码性能的Simulink 仿真结果
• 2.3 Viterbi 译码器具体实现方案及其比较
• 2.4 Viterbi 译码器的设计流程
• 第3章 IBOC DAB 接收机Viterbi 译码器结构设计
• 3.1 Viterbi 译码器的总体结构
• 3.2 分支度量模块（BMG）的设计
• 3.3 加比选（ACS）模块的设计
• 3.3.1 加比选单元的设计
• 3.3.2 度量溢出控制单元的设计
• 3.3.3 最小值选择单元的设计
• 3.4 回溯及判决输出模块的设计
• 3.5 幸存路径存储管理
• 3.6 控制单元
• 第4章 Viterbi 译码器的仿真及综合结果分析
• 4.1 Viterbi 译码器及各个模块的仿真及分析
• 4.1.1 BMG 模块的仿真结果及分析
• 4.1.2 ACS 模块的仿真结果及分析
• 4.1.3 回溯及判决输出模块的仿真结果及分析
• 4.1.4 总体模块的仿真结果及分析
• 4.2 Viterbi 译码器及各个模块的综合及分析
• 4.2.1 ACS 模块的综合结果及分析
• 4.2.2 BMG 模块的综合结果及分析
• 4.2.3 回溯及判决输出模块的综合结果及分析
• 4.2.4 总体模块的综合结果及分析
• 第5章 Viterbi 译码器的FPGA 验证
• 5.1 FPGA 验证的环境
• 5.2 FPGA 验证的结果
• 第6章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果