基于UWB通信系统信道编解码的FPGA实现

论文摘要

由于通信信道固有的噪声和衰落特性,加上存储媒介的缺陷等原因,以及新的通信业务和信息业务的不断涌现,用户对信息传输的质量要求和速率要求不断提高。信道编码提高了信息传输的可靠性,但是常用的信道编码理论对于UWB系统还未有充分的探讨。本课题研究的目的在于通过信道纠错码中的级联码仿真试验,为UWB信道纠错码提供试验和实践依据,为考察UWB通信系统的信道编码纠错能力提供参考依据。本文通过在QuartusII软件上进行级联纠错码的编写和仿真,编写了级联码的编解码程序（卷积码+交织+RS码）,并加以仿真,测试了单独的RS码纠错能力和级联码纠错能力（卷积码+交织+RS码）,仿真和分析了二者之间的差距,给出实际UWB系统中级联纠错的方法。本文的研究内容主要包括以下几个方面:（1）采用横向对比方法,分析UWB系统和DVB-T、DVB-D,建立系统分析模型,并研究诸模型的异同。（2）研究卷积码,采用维特比Viterbi译码方法设计,纠随机错误能力,满足了译码设备简单的需求。（3）通过设计交织和解交织,解决集群出错问题。（4）根据RS码特性,分析突发性错误纠错方法,给出RS码编译码方法。本文中由实验和仿真得到的结论反映了信道编码中的级联纠错码的实际模型和应用特性,为信道纠错码在复杂UWB系统中的进一步应用提供了理论基础;RS码与卷积码和交织技术并联组合的纠错方法对降低信道编码的错误率、提高纠错能力、满足通信需要具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外相关技术发展现状
• 1.4 本文主要研究内容和流程
• 第2章 UWB系统信道纠错模型的建立
• 2.1 引言
• 2.2 通信系统模型
• 2.2.1 数字通信系统模型
• 2.2.2 UWB通信系统特点
• 2.2.3 数字通信系统信道纠错编码
• 2.3 级联码类型概述及其应用
• 2.3.1 外码和内码的纠错码类型
• 2.3.2 级联码常用结构和类型
• 2.4 RS+交织+卷积码级联模型建立
• 2.4.1 UWB级联码模型建立
• 2.5 本章小结
• 第3章 RS码的编码和解码设计
• 3.1 引言
• 3.2 常用信道编码比较
• 3.2.1 信道码分类
• 3.2.2 线性分组码概述
• 3.3 RS码的编码设计
• 3.3.1 RS码的编码原理
• 3.3.2 RS码的编码流程
• 3.4 RS码的译码研究
• 3.4.1 RS码的译码原理概述
• 3.5 交织技术
• 3.5.1 交织技术必要性分析
• 3.5.2 交织技术分类
• 3.5.3 矩阵交织器和解交织器的设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 卷积码的编译实现
• 4.1 引言
• 4.2 卷积码常用类型和描述方法
• 4.2.1 结构图表示法
• 4.2.2 系统函数表示法
• 4.2.3 解析表示法
• 4.3 （2，1，3）卷积码的编码设计
• 4.4 卷积码的译码设计
• 4.4.1 卷积码常用译码方法
• 4.4.2 卷积码的维特比译码流程和模块
• 4.5 本章小结
• 第5章 级联码在FPGA上的实现
• 5.1 引言
• 5.2 FPGA基本知识介绍
• 5.2.1 FPGA组成模块和工作原理
• 5.2.2 FPGA板使用说明
• 5.3 级联码设计的软件平台
• 5.4 级联码的FPGA实现
• 5.4.1 级联码的编码平台设计
• 5.4.2 级联码的译码平台设计
• 5.4.3 级联码编译码实现和结果图分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢