信道编码的FPGA实现

毕业

任务书

一、题目

信道编码的FPGA实现

二、研究主要内容

(1)了解信道编码理论和其发展状况。

(2)掌握线性分组码编码原理，并基于MATLAB和FPGA进行实现。

(3)掌握Turbo码编码原理，并基于MATLAB和FPGA进行实现。

(4)掌握RS码编码原理，并基于MATLAB和FPGA进行实现。

三、主要技术指标

(1)分别利用MATLAB和Quartus II对同一组随机产生的数据序列进行(7,4)

线性分组码编码，并使得编码结果一致。

(2)分别利用MATLAB和Quartus II对同一组随机产生的数据序列进行Turbo

码编码，并使得编码结果一致。

(3)分别利用MATLAB和Quartus II对同一随机产生的数据序列进行RS(10,8)

码编码，并使得编码结果一致。

四、进度和要求

第1周----第4周搜集相关资料、复习有关MATLAB和信道编码知识第5周----第6周查阅资料、选定研究方向、翻译文献

第7周----第9周学习Verilog语言并完成Quartus II软件的下载和安装第10周----第11周熟悉Quartus II仿真工具的操作、进行试编程

第12周----第14周使用MATLAB和Quartus II完成各种编码的仿真实验第15周----第17周撰写毕业设计论文及答辩

五、主要参考书及参考资料

[1] 田耘，徐文波，张延伟著.无线通信FPGA设计.北京：电子工业出版社，

2009.7

[2] 樊昌信，曹丽娜著.通信原理.北京：国防工业出版社，2006.9

[3] 张莲，周登义，余成波著.信息论与编码.北京：中国铁道出版社，2008.4

[4] 刘皖，何道君，谭明著.FPGA设计与应用.北京：清华大学出版社，2006.6

[5] 刘冬华著.Turbo码原理与应用技术.北京：电子工业出版社，2004.1

[6] 何秋阳著.基于FPGA的RS编码器的设计与实现.EDN电子设计技术，

2009.3

[7] 赵琦著.编码理论.北京：北京航空航天大学出版社，2009.3

学生___________ 指导教师___________ 系主任___________

摘要

信道编码发展迅速，应用越来越广泛，而信道编码的好坏对众多工程技术领域的发展有着重要影响，所以对信道编码的研究工作有着非常重要的意义。

本论文从阐述信道编码理论出发，介绍了编码理论的背景和其发展状况；分析了一般编码原理和流程，并着重对线性分组码、Turbo码和RS码编码原理以及编码器设计进行了详细介绍。

本文是基于FPGA的信道编码实现。选取三种典型编码方式：线性分组码、Turbo码和RS码分别进行Quartus II平台的仿真实现，为了检验仿真的正确性，在另一种仿真环境---MATLAB下进行验证。并尽量使MATLAB设计与FPGA设计采用相同的设计思想。

关键词：线性分组码，Turbo码，RS码，FPGA，MATLAB

ABSTRACT

Channel coding used more widely and developed rapidly,while channel coding is good or bad on the development of a number of engineering technology have an important impact，so the channel coding research has very important significance.

The thesis expounded the theory of channel coding, introduced the background and its coding theory development;analysis of a general coding principles and processes, focusing on linear block codes, Turbo codes and RS coding principle and the detailed design of the encoder.

This article is based on FPGA implementation of channel coding. Select the encoding of three typical ways: linear block codes, Turbo codes and RS codes and Simulate on Quartus II platform separately, to test the accuracy of simulation, verify under another simulation environment --- MATLAB. And to make MATLAB&FPGA design use the same design idea.

KEY WORDS：Linear block codes, Turbo codes, RS codes, FPGA, MATLAB

目录

第一章绪论 (7)

1.1本课题的研究意义 (7)

1.2FPGA与信道编码 (8)

1.3本论文研究目的和主要内容 (8)

第二章信道编码简介 (10)

2.1引言 (10)

2.2数字通信系统和信道编码 (10)

2.3信道编码的基本思想和分类 (12)

2.4信道编码的发展 (13)

2.5FPGA简介 (15)

2.6FPGA工具简介 (18)

2.7FPGA语言(V ERILOG HDL)简介 (19)

第三章线性分组码编码原理和仿真实现 (23)

3.1线性分组码简介 (23)

3.1.1 汉明码 (23)

3.1.2 循环码 (24)

3.1.3 BCH码 (25)

3.2线性分组码编码原理 (25)

3.3线性分组码的MATLAB实现 (27)

3.4线性分组码的FPGA实现 (28)

3.5结论分析 (31)

第四章TURBO码编码原理和仿真实现 (32)

4.1T URBO特点和发展现状 (32)

4.2T URBO码编码原理 (33)

4.2.1 Turbo码的编码结构 (33)

4.2.2 RSC递归系统卷积码 (35)

4.2.3 Turbo码的交织器 (36)

4.2.4 Turbo码的截余模块 (37)

4.3T URBO码译码原理 (38)

4.3.1 Turbo码的译码结构 (38)

4.3.2 MAP算法以及Log-MAP算法、Max-Log-MAP算法 (39)

4.4T URBO码编码的MA TLAB实现 (41)

4.5T URBO码编码的FPGA实现 (42)

4.6结论分析 (44)