无线信道中删信删余RS码编译码器的设计与FPGA实现

论文摘要

RS（Reed-Solomon）码是一种具有很强纠错能力的信道编码方式,特别适于纠突发错误。RS码因其优良的纠错性能,在深空通信、数据存储、移动通信、数字视频广播（DVB）、无线城域网等许多领域都得到了广泛的应用。同其他信道相比,无线信道的信道环境极其复杂。因此,信号经过无线信道的传输,可能会发生严重的衰落。同时,无线信道具有时变性。因此,如何在保证无线传输可靠性的同时,又能保证传输的有效性,是一个值得研究的课题。删信删余的RS码可以根据传输信道的特性,灵活地配置编码参数,在传输的可靠性和有效性之间达到很好的平衡。基于以上考虑,本文首先分析了常用的RS码编译码算法,重点对ME（ModifiedEuclid Algorithm,修正的欧几里德）算法进行了研究和分析,针对ME算法迭代次数不固定的缺点,提出了一种改进的方法,该方法迭代次数固定,利于硬件实现;然后,从多径效应和多普勒效应两个方面分析了无线衰落信道的特性,给出了典型的无线衰落信道模型:Rayeigh信道和Rice信道模型。在此基础上,用C语言仿真了AWGN信道中BPSK调制下、Rayleigh衰落信道中DBPSK调制下的删信删余RS码的纠错性能,结果表明删信删余RS码可在一定程度上对抗衰落的影响;最后,针对IEEE 802.16d中RS（255,239）的6种删信删余码,对其编码器进行了设计与FPGA实现;同时,针对传统的RS译码器不能纠正删除的缺点,本文采用ME算法设计了一种能纠错纠删的RS译码器,并进行了FPGA实现,该译码器能稳定地工作在80MHZ时钟频率上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 IEEE802.16
• 1.2 RS码的研究现状
• 1.2.1 RS码译码算法的研究现状
• 1.2.2 RS编译码器的硬件实现及其应用的研究现状
• 1.3 论文的主要工作及组织结构
• 第二章 RS码编译码算法研究
• 2.1 纠错码基本理论
• 2.1.1 有限域（Galoias域）基本概念及重要结论
• 2.1.2 有限域上的多项式
• 2.1.3 BCH码
• 2.1.4 RS码
• 2.2 RS码编码算法
• 2.2.1 除法电路实现的RS系统码典型编码算法
• 2.2.2 脉动（Systolic）RS编码算法
• 2.3 RS码译码算法
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 译码步骤
• 2.3.3 求解关键方程的迭代译码算法研究
• 第三章 无线信道中RS码性能仿真及分析
• 3.1 无线信道的类型及其特性
• 3.1.1 多径效应
• 3.1.2 多普勒效应
• 3.2 典型的无线衰落信道模型
• 3.2.1 Rayleigh信道模型
• 3.2.2 Rice信道模型
• 3.3 RS码在无线衰落信道中性能仿真与分析
• 3.3.1 AWGN信道中的情况
• 3.3.2 Rayleigh衰落信道中的情况
• 第四章 删信删余RS编译码器的设计与FPGA实现
• 4.1 FPGA的基本知识和设计流程
• 4.1.1 FPGA基本知识
• 4.1.2 FPGA设计流程
• 4.2 有限域乘法器设计
• 4.2.1 通用乘法器设计
• 4.2.2 常数乘法器设计
• 4.3 编码器设计方案
• 4.3.1 编码器参数
• 4.3.2 编码器电路
• 4.3.3 编码器接口
• 4.4 译码器设计方案
• 4.4.1 译码器参数
• 4.4.2 译码器接口
• 4.4.3 译码器电路结构
• 4.5 编译码器的逻辑仿真和性能测试
• 4.5.1 编码器的逻辑仿真
• 4.5.2 译码器的逻辑仿真
• 4.5.3 编译码器的性能仿真测试方案
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果