通信与网络中的RS通信编码器的优化设计及FPGA实现
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资源说明:引言   Reed-Solomon码首先是由Reed和Solomon两人于1960年提出来的,简称为RS码。这是一类具有很强纠错能力的多进制BCH码,既能纠正随机错误,也能纠正突发错误,也是一类典型的代数几何码。RS码一直以来都是国际通信领域研究的热点之一。   本文以战术军用通信系统的首选码RS(31,15)码为例,对生成多项式进行了优化,并采用查表法的原理极大地提高了编码器运算数据的能力,缩短了运算周期,最终利用VHDL语言编译,在FPGA中实现,得到了正确的RS编译码。   1 RS编码原理   能纠正t个错误的RS(n,k)码具有如下特性:   码长:n=2m-1符号或m(2 **RS编码原理** RS码(Reed-Solomon码)是一种强大的纠错编码技术,由Reed和Solomon在1960年提出。它属于多进制BCH码,能够同时处理随机错误和突发错误,是代数几何码的一个实例。RS码在通信领域有广泛的应用,特别是因其强大的纠错能力,常被用于战术军用通信系统。 RS(31,15)码是本文讨论的重点,其特性包括: - 码长n=2^5-1=31个符号或15个数据位(25位二进制表示)。 - 信息码元数k=31-2*8=15,即15个符号或75个数据位。 - 监督码元数n-k=31-15=16,即16个符号或80个校验位。 - 最小距离d=2t+1=2*8+1=17,确保能够检测并纠正最多8个错误符号或80个错误位。 - 生成多项式是定义在GF(2^5)域上的非平凡本原多项式,它决定了RS码的特性和纠错能力。 **生成多项式的优化** 为了提高编码效率,本文针对RS(31,15)码优化了生成多项式。例如,选择特定的本原多项式来简化GF(2^5)的运算。优化后,只需存储优化后的乘法表在ROM中,减少了存储需求和计算时间。 **编码器设计** RS编码器主要包含加法模块和乘法模块。在GF(2^m)域上,加法通过异或门实现。优化后的生成多项式使得乘法表的大小显著减少,从而加速了编码过程。通过一系列模二运算,计算出余数多项式的系数,即为RS校验码。 **FPGA实现** 编码后的数据经过交织编码,形成更长的码流,便于在FPGA中实现。使用ISE9.0仿真软件验证了编码过程,通过串口读取数据并在示波器上显示,证明了RS编码器的正确性和有效性。该设计方法简单且资源利用率高,适合在FPGA硬件中实现。 **总结** 本文介绍了RS码的基本原理,以RS(31,15)码为例,展示了如何通过优化生成多项式和查表法来提高编码效率。具体地,通过FPGA实现,利用VHDL语言编程,构建了一种高效的RS编码器。实验结果表明,这种设计方法不仅能够正确编码,还有效地减少了所需的硬件资源,具有较高的实用价值。
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