(完整版)基于FPGA的交织器和解交器的实现

port (d0:in std_logic_vector(7 downto 0);
d1: in integer range 0 to n-1;
sel:in std_logic;
yout: out std_logic_vector(7 downto 0));
end mux2;
architecture if_march of mux2 is
ram(conv_integer(ad))<=di;
end if ;
end if ;
end process;
end rtl;
（5）顶层模块
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
entity top is
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
component rom_16_8
port(addr: in integer range 0 to n-1;
clk: in std_logic;
data: out std_logic_vector(7 downto 0));
end component;
component mux2
port(d0:in std_logic_vector(7 downto 0);
专业设计报告
基于FPGA的交织器和解交器的实现
一：交织器原理………………………………………………………………………2
1实现原理………………………………………………………………2
2纠错原理……………………………………………………………2
二交织器的FPGA实现
1整体结构…………………………………………………………………3
（4）RAM模块
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity ram_16_8 is
port (ad:in std_logic_vector(7 downto 0);
2功能分析…………………………………………………………………3
3 模块设计………………………………………………………………4
(1）计数器模块………………………………………………………4
.
（2）选择器模块………………………………………………………5
（3）ROM模块………………………………………………………6
clk :in std_logic ;
di:in std_logic_vector(7 downto 0);
do:out std_logic_vector(7 downto 0);
wr_en: in std_logic:='0';
rd_en: in std_logic :='0');
end ram_16_8;
3模块设计
（1）计数器模块
计数器的作用是，为选择器提供顺序地址，为rom提供地址
VHDL描述如下：
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
ty countern is
generic(n:integer:=16);
else
cout<='0';
end if ;
end process;
end rtl;
仿真波形如下：
（2）选择器模块
VHDL描述如下
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
entity mux2 is
generic (n:integer:=16);
use ieee.std_logic_1164.all;
entity rom_16_8 is
generic(n:integer:=16);
port(addr: in integer range 0 to n-1;
clk: in std_logic;
data: out std_logic_vector(7 downto 0));
begin
process(d0,d1,sel)
begin
if(sel='1') then
yout<=conv_std_logic_vector(d1,8);
else
yout<=d0;
end if;
end process;
end if_march;
选择器仿真波形如下图
：
（3）ROM模块
library ieee;
rom_word'("00001011"),
rom_word'("00001111"));
begin process(clk)
begin
if clk'event and clk='1' then
data<=rom(addr);
end if;
end process;
end rtl;
ROM模块仿真波形图
交织的过程就是将一个数据系列按一定的条件进行位置从新排布。其逆过程就是解交。
常用交织器主要有三种：矩阵分组式，伪随机式，半伪随机式。本设计采用矩阵分组式。
矩阵分组式的原理及实现方式如下：
假设发送X=（ ）首先将X送入交织器，此交织器设计为按行取出的4x4的阵列存储器。送入交织器后，从存储器按行输出，送入突发差错的信道，信道输出在送入反交织器，完成交织与反交织，即按行输入，按列输出。
rom_word'("00000000"),
rom_word'("00000100"),
rom_word'("00001000"),
rom_word'("00001100"),
rom_word'("00000001"),
rom_word'("00000101"),
rom_word'("00001001"),
（4）RAM模块…………………………………………………………7
（5）顶层模块…………………………………………………………9
三设计总结…………………………………………………………………….14
一：交织器原理
1实现原理
随着通信技术的发展，对系统要求不断提高，在移动通信领域，由于数字信号在传输途中会随各种干扰，使得信号失真，因此需要利用编码技术来纠正信道中产生的随机错误。但是，仅利用纠错编码技术，对于传输过程中突发性干扰需要借助很长的码字，这样会很复杂，同时产生很长的延时，。交织技术作为一项改善通信系统性能的方式，将数据按照一定的规律打乱，把原来聚集的错误分散，使得突发错误变为随机错误，使得突发码字个数在纠错范围内，接收端就 可以用较短的码字进行纠错。
architecture rtl of ram_16_8 is
subtype ram_word is std_logic_vector(7 downto 0);
type ram_table is array (0 to 15) of ram_word;
signal ram:ram_table:=ram_table'(
经过交织去交矩阵输出为（[x0]，x1，[x2]，x3，[x4]，x5，x6，x7，[x8]，x9，x10，x11，[x12]，[x13]，x14，x15）可以看到原来的四连错和三连错变成了随机性独立差错。
二交织器的FPGA实现
1整体结构
交织器总是按顺序写入数据，然后按交织地址读出数据。解交的过程与此过程相反，按解交地址写入数据，再按顺序读出数据就可以了。因此交织器和解交器可以按相似电路完成。
d1: in integer range 0 to n-1;
sel: in std_logic;
yout:out std_logic_vector(7 downto 0));
endcomponent;
component ram_16_8
port( ad:in std_logic_vector(7 downto 0);
end rom_16_8;
architecture rtl of rom_16_8 is
subtype rom_word is std_logic_vector(7 downto 0);
type rom_table is array(0 to 15) of rom_word;
constant rom :rom_table:=rom_table'(
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"));
begin process(clk)
begin
if clk'event and clk='1'then
if rd_en='1'then
do<=ram(conv_integer(ad));
end if ;
if wr_en='1' then
if clr='1'then
q<=0;
else
if clk='1' and clk'event then
if ena='1' then
if q=q'high then
q<=0;
else q<=q+1;
end if;
end if;
end if;
end if;
if q=q'high then
cout<='1';
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
ram_word'("00000000"),
port(clr,ena,clk:in std_logic;
q:buffer integer range 0 to n-1;
cout:out std_logic);
end countern;
architecture rtl of countern is
begin
process (clk,clr)
begin
2功能分析
交织器要写入数据，将数据存储起来，并读出，需要ram模块。
交织地址是固定的交织方式，可以用rom将地址存储起来，按顺序读取rom存储的ram地址就可以完成交织。
控制部分有计数器，选择器组成，完成对ram读写的控制。
电路框图如下
计数器产生顺序地址，数据选择器起地址控制作用，当需要顺序地址时 ，直接由计数器输到地址总线，当需要交织地址时，计数器的 输出送到ROM地址总线，再将ROM读出的交织地址送出。
clk:in std_logic;
di:in std_logic_vector(7 downto 0);
do:out std_logic_vector(7 downto 0);
rom_word'("00001101"),
rom_word'("00000010"),
rom_word'("00000110"),
rom_word'("00001010"),
rom_word'("00001110"),
rom_word'("00000011"),
rom_word'("00000111"),
generic(n:integer:=16);
port (clk: in std_logic;
clr: in std_logic;
ena :in std_logic;
di: in std_logic_vector(7 downto 0);
do : out std_logic_vector(7 downto 0));
→按行读出
：↓按列写入
则 交织器的输出为（x0，x4 ，x8，x12，x1，x5，x9，x13，…x15）
2纠错原理：
假设信道产生两个突发性错误，第一个产生与x0到x12，连错4个，第二个产生于x9到x2，连错三个，则此收到的信号为，（[x0]，[x4]，[x8]，[x12]，x1，x5，[x9]，[x13]，[x2]，x6，x10，x14，x3，x7，x11，x15）(加[]的为错误信号)
end top;
architecture rtl of top is
component countern
port(clr,ena,clk:in std_logic;
q:buffer integer range 0 to n-1:=0;
cout: out std_logic);
end component;